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TP réservoir lithosphère en roches carbonatées

Estimation de la quantité de Carbone du réservoir Roches carbonatées.

I- Estimation de la quantité de Carbone contenue dans une roche carbonatée

    • Un montage comme ci-dessus (sans l'acide, sans l'eau mais avec les 0.1g de calcaire).
    • Un flacon d'HCl dilué.
    • Propipette.
    • Pipette 10mL.
    • Pipette 5mL.
    • Un feutre indélébile

Protocole envisageable :

montage.gif

1) Peser 0,1g de poudre calcaire et le placer au fond du flacon.

2) Robinet ouvert, vérifier l'étanchéité du système puis fermer le robinet.
3) Installer le tube à dégagement rempli d'eau dans le cristallisoir.
4) En faisant très attention de ne pas faire tomber de goutte, placer 3 mL précisément d'acide chlorhydrique dans l'ampoule (robinet fermé).
5) Ouvrir le robinet pour faire couler l'acide sur le calcaire. Un dégagement de CO2 se produit dans le tube.

6) Au feutre indélébile, noter sur la paroi du tube le niveau du gaz.
 
7) Pour mesurer ce volume, retourner le tube, et placer le même volume d'eau mesuré précisément à la pipette .
8) Retirer 3 mL à cette valeur qui correspondent au 3 mL d'acide versés dans l'enceinte et noter cette valeur sur la feuille de calcul.
 
En parallèle, il peut être utile de caractériser le CO2 avec de l'eau de chaux

 

Résultats :

La feuille de calcul (reservoirs_carbone.xls)permet, grâce à certaines formules préécrites de simplifer les calculs.

 Sur la feuille "Roches carbonatées"

  • Noter en B26 le volume mesuré en mL
  • Noter d'après vos connaissances en B30 le volume molaire des gaz dans les conditions standards (24 L à 20 °C à la Pression atmosphérique)
  • Ecrire en B32 la formule pour calculer le nb de moles dégagées. Les notions  de moles sont du programme de chimie de la classe de Seconde. Il peut être judicieux de proposer un travail  interdisciplinaire sur ce thème.
  • Ecrire en B36 la formule pour calculer la masse de Carbone contenu dans les 0,1 g de calcaire.

II-  Estimation de la quantité de carbone stockée dans la strate Crétacé du Bassin Parisien.

En utilisant la valeur calculée précédemment et connaissant la masse volumique moyenne du calcaire (ou de la craie), on estime alors le volume de la strate Crétacé du Bassin Parisien pour calculer la quantité de carbone de la strate Crétacé.

La carte géologique du Bassin Parisien permet de revenir sur la notion de strate.

En utilisant le logiciel mesurim, il est alors possible de calculer la surface de la strate Crétacé.

 

  La technique:
  • L'installation du logiciel
  • la copie de l'échelle
  • L'image de la carte crétacé
 
  •  Le logiciel Mesurim est téléchargeable gratuitement sur le site académique d'Amiens.
  • De manière à gagner du temps, il est néssaire d' afficher  le fichier  mesechelles.txt , de l'enregistrer en format txt et de le copier dans la racine du dossier Mesurim (au même emplacement que le fichier excécutable Mesurim_pro.exe)
  • Télécharger enfin l'image de la strate Crétacé qui est enregistrée au format BMP pour faciliter la mesure de surface. .
Choisir l'échelle
mesurim_cret3.gif
 Après avoir ouvert l'image bassinparisiencret.bmp, dans le menu image, choisir, créer/modifier l'Echelle.
 Choisir Echelle déja mémoriséeechelleBP apparait alors dans la liste du menu déroulant si vous avez bien copié le fichier mesechelles.txt au bon endroit.
Il est également possible de définir sa propre échelle si l'on connait la distance qui sépare deux points repérables sur l'image.
Sélectionner la  strate
mesurim_cret2r.gif
Dans la barre de menu, choisir, Images, délimiter des zones.
Avec le curseur, parcourir la zone à mesurer puis cliquer sur OK.
Une nouvelle fenêtre visualise la zone séléctionnée et la surface est donnée en km^2

 Sur la feuille Excel, Noter en G30 la surface qu'occupe la strate calcaire du crétacé.

L'épaisseur moyenne de la strate Crétacé  à été arrondie à 500m  (699 m au forage de Brechevet, 1988, près d'Epernay).

La feuille de calcul donne alors en G38 une estimation de la masse de carbone contenue dans cette strate en utilisant la valeur mesurée dans la première partie.

III- Volume du réservoir des roches carbonatées, résultats.

Une mesure effectuée par des élèves a donné un dégagement gazeux de 19,5 mL.

Les calculs donnent une masse de 0,00975 g de Carbone pour 0,1g de calcaire.

Avec une masse volumique du calcaire de 2700 Kg.m-3 , une surface de la strate Crétacé de 85853 Km2 et une épaisseur de 500 m, l'estimation est de 113 004 Gt de Carbone.

A côté des 800 Gt du réservoir atmosphère, des 38 000 Gt du réservoir Océan, ces quantités montrent la taille du réservoir Roches carbonatées sur Terre.

Les spécialistes l'estiment à 70 millions de Gt de Carbone. Ces quantités énormes sont à mettre en relation avec la diminution du CO2  de l'atmosphère primitive de la Terre grâce à la présence des ions calcium présents dans l'eau de mer.