Traduction
Cette Earth Cache a pour but de vous faire (re)découvrir la combustion des terrils.
Avant de commencer...
Cette Earth Cache nécessite une petite ascension, d'où sa cotation terrain.
A partir du parking, vous avez le choix entre vous rendre directement à la Earth Cache en suivant les différents accès, ou en suivant les Adventure Labs (Le tour du terril Renard) et leur bonus associée (Bonus du Tour du terril Renard (aventure lab)), ainsi que la multi (La multi du terril Renard).
Le terril Renard (T 162)
Renard est de forme conique et plate de 90 mètres de hauteur à l'origine, il est surnommé « la citadelle » et couvre une surface de plus de 4 hectares au sol. Il fut érigé entre 1836 et 1948 au rythme de l'exploitation de la fosse du même nom, composée de 2 puits.
Dans Germinal, les détails du « Voreux » ont été puisés à Renard (Emile Zola descendit dans la fosse en 1884) et d'après le paysage industriel des alentours. Jules Mousseron, poète et mineur, y a travaillé pendant 46 ans.
D'une hauteur de 76 mètres, son poids est estimé à 9 millions de tonnes de stériles, résultat de l'extraction des 16 060 644 tonnes de charbon de la fosse Renard. Classé en ZNIEFF (zone naturelle d'intérêt écologique, faunistique et floristique) en 1990, le terril accueille aujourd'hui un parc naturel d'observation écologique de 18 hectares. Il est doté d'une vraie diversité végétale avec la présence de 88 espèces dont cinq rares ainsi que plusieurs espèces d'oiseaux et d'insectes.
Le terril Renard est inscrit au patrimoine mondial de l'UNESCO depuis le 30 juin 2012.
La combustion des terrils
Caractéristiques
La combustion des terrils est une spécificité des régions où du charbon est (ou a été) exploité. Ce phénomène spectaculaire est relativement courant et suivi de près d’une part à cause des risques d’explosion qui lui sont liés et d'autre part à cause des conséquences environnementales. Du point de vue du pétrographe, des paragénèses inhabituelles de ultra-haute température à pression ambiante se développent, ainsi que des efflorescences de minéraux complexes, donnant ainsi des opportunités pour leur étude.
Un terril est un tas de les gravats liés à l’exploitation minière : stériles (grès, arkoses, etc.) contenant toujours des restes de matière organique charbonneuse, et également divers déchets : rails usagés, déchets de démolition, traverses.
Historiquement, les premiers terrils (XVIII ème et XIX ème siècles) étaient plats et n’atteignaient pas des hauteurs importantes (10-30 m) car ils étaient édifiés en déversant des wagonnets, et leur volume ne dépassait pas le million de m3. Les procédés de séparation du charbon n’étaient alors pas très efficaces : le tri du charbon était manuel et les fragments rocheux de grande taille (jusqu’à 15-20 cm). Les anciens terrils présentent ainsi beaucoup de volumes vides et de résidus riches en charbon, jusqu’à 20-25 %. Ainsi, ils sont plus susceptibles de s’embraser en masse. Les progrès techniques ont entraîné l’élévation des terrils sous forme de cônes, atteignant 100 m de hauteur pour un rayon de 100 à 200 m et un volume de 1 à 3 millions de m3. Ils sont édifiés grâce à des convoyeurs à bandes, des téléphériques ou encore des rampes mobiles. De plus, l’amélioration des procédés de nettoyage du charbon a permis la diminution de la teneur en poussière de charbon dans les terrils.
Les causes de la combustion
Si l’on excepte la combustion volontaire, la combustion des terrils est un phénomène généralement accidentel, provoqué le plus fréquemment par des éclairs, un feu de forêt à proximité ou encore par un court-circuit.
L’auto-inflammation et la combustion spontanée des résidus riches en charbon, ainsi que l’apport de chaleur lié à la décomposition exothermique de la pyrite, sont les causes internes et typiques de la combustion de la majorité des terrils dans le monde. De plus, la nature faiblement compactée des dépôts facilite les appels d’air ainsi que sa circulation vers les parties internes. La moisissure sur les morceaux de bois peut également contribuer à l’élévation interne de température.
Coupe schématique d'un terril en combustion (causes et effets). Les différences de teinte représentent les différents degrés de métamaorphisme subis par les roches, allant de la cuissont à la fusion.
Il a été estimé dans le Nord-Pas-de-Calais qu’un terril sur trois entrait en combustion, ce qui au début des années 1980 représentait 74 terrils.
Durée de la combustion
Il est difficile de savoir précisément à quel moment un terril entre en combustion, mais une fois que celle-ci est effective, elle peut durer plusieurs décennies. C’est par exemple le cas au terril de la Ricamarie (42), qui brûle depuis les années 1950, ou encore du terril d’Avion (62), en combustion depuis plusieurs décennies. Dans le bassin de Tchelyabinsk en Russie, certains terrils ont brulé durant 30 à 50 ans.
Températures de combustion
Dans les parties internes d’un terril, la température peut dépasser 1000°C et même atteindre 1300°C.
En fonction de la température, les roches prennent les aspects suivants:
- schistes noirs : pas de combustion
- schistes orangés : combustion partielle ou faible, autour de 400°C
- schistes rouges : combustion normale entre 500°C et 700°C, complète autour de 800°C
- schistes violets : combustion importante, élévation du niveau de température, autour de 1000°C
- produits de fusion, entre 1000°C et 1300°C
Schiste rouge (entre 500°C et 800°C)
Chaîne métallique fondue montrant des exsolutions de fer natif (1300°C).
Clinker très partiellement fondu (environ 900°C).
Paralava vésiculaire (1050°C à 1120°C).
Suivi environnemental
Plusieurs accidents dramatiques liés à l’explosion de terrils en combustion ont eu lieu par le passé. La catastrophe d'Aberfan au Pays de Galles, survenue le 21 octobre 1966 a fait 144 morts, dont 116 écoliers. Dans le Nord-Pas-de-Calais, l’explosion du terril 6 de Calonne-Ricouart dans la nuit du 26 août 1975 a tué 6 personnes et recouvert 3 hectares de cendres. Le même événement s’est produit dans le bassin de Donetsk (Ukraine) dans les années 1930 : des immeubles de 3 étages ont été ensevelis.
Calonne-Ricouart.
Les terrils en combustion sont suivis par thermographie aérienne ainsi que par mesures GPS de surface. De plus, ils représentent une source de gaz à effet de serre ainsi que de polluants susceptibles de migrer dans les ressources en eau souterraines.
Il est estimé qu'à l'échelle mondiale, entre 100 et 200 millions de tonnes de CO2 seraient ainsi libérées dans l'atmosphère, soit 6% du CO2 total rejeté.
Sources de matérieaux
Les différents produits formés lors de la combustion d’un terril sont fréquemment exploités et valorisés ; ils sont une spécificité des régions minières.
La valorisation s’effectue essentiellement dans le cadre de travaux routiers. Ils sont également utilisés en remblai, pour la fabrication de briques, en substituant de l’argile dans le cru des cimenteries et comme granulat synthétique.
Signalons une utilisation originale des schistes houillers ; les schistes rouges du terril des Argales (Rieulay, Nord), ont été utilisés en tant que terre battue sur les courts de Rolland-Garros.
Des projets d'exploitation géothermique de chaleur minière in situ ont été étudiés, mais ils sont rendus difficiles par les conditions instables et très corrosives du terril en combustion.
Lexique
- arkose : roche détritique riche en quartz (jusqu'à 60 % environ), définie par une proportion de feldspath d'au moins 25 %, accompagnée éventuellement de quelques micas et d'un ciment composé d'argile (environ 15 %).
- argilite : roche sédimentaire argileuse indurée à grain fin et très peu perméable.
- clinker : constituant du ciment, qui résulte de la cuisson à très haute température d'un mélange composé d'environ 80 % de calcaire (apport d'oxyde de calcium) et de 20 % d'aluminosilicates (essentiellement des argiles, apport des oxydes de silicium, d'aluminium et de fer).
- efflorescence : migration d'éléments minéraux à la surface d'un matériau poreux en formant un dépôt, par dissolution des sels dans l'eau ou d'un autre solvant éventuel et de leur transfert vers la surface par capillarité.
- exothermique : processus physico-chimique produisant de la chaleur.
- métamorphisme : ensemble des transformations subies à l'état solide par une roche (sédimentaire, magmatique ou métamorphique) sous l'effet de modifications des conditions de température, de pression, de la nature des fluides minéralisés ou de la composition chimique de la roche.
- oolithes : concrétion géologique de petites structures minérales sphériques régulières (ooïde), constituées, lors d'un processus particulier de sédimentation, en lamines concentriques.
- paragénèse : association de minéraux dans une roche donnée, présentant une communauté d'origine.
- paralava : scories artificielles.
- pyrite : minéral composé de disulfure de fer (FeS2)
Sources
Comment valider cette Earth Cache
Petit rappel concernant les "Earth Caches": il n'y a pas de contenant à rechercher, ni de logbook. Il suffit de se rendre sur les lieux, de répondre aux questions ci-dessous. Vous pouvez loger en "Found it" et envoyez-moi vos propositions de réponses, soit via mon profil, soit via la messagerie geocaching.com (Message Center), et je vous contacterai en cas de problème.
Questions
- 1a: quels peuvent être les causes de la combustion d'un terril?
- 1b: quels sont les 3 principaux facteurs favorables à l'auto-inflammation et la combustion spontanée?
- 1c: quelle est l'évaluation du taux de de CO2 rejeté dans l'atmosphère par les terrils en combustion?
- 1d: quel est le rapport entre le résultat d'un terril en combustion et le tennis?
- 2a: dans la ravine en déut de montée, observez la roche; quelle est sa couleur, la taille des morceaux, l'éclat, le toucher? De quoi s'agit-il?
- 2b: déduisez en son degré de combustion.
- 3a: avant d'arriver au sommet du terril, observez vous un variation de couleur de la roche?
- 3b: observez vous des éléments montrant une température de combustion supérieure à 1000°C?
- 4a: au sommet, observez la roche; quelle est sa couleur, la taille des morceaux, l'éclat, le toucher? De quoi s'agit-il?
- 4b: déduisez en son degré de combustion.
- 5: une photo de vous ou d'un objet vous représentant, en haut du terril, est obligatoire pour valider cette Earth Cache.
Merci par avance de ne pas poster de spoiler dans vos logs!
Bon amusement, bonnes recherches, bon Geocaching!
This Earth Cache aims to make you discover the burning of the slag heaps.
Before you start...
This Earth Cache requires a small climb, hence the terrain rating.
From the car park, you can choose to go directly to the Earth Cache by following the different accesses, or by following the Adventure Labs (Le tour du terril Renard) and their associated bonus (Bonus du Tour du terril Renard (aventure lab)), as well as the multi (La multi du terril Renard).
The Renard slag heap (T 162)
Renard is conical and flat, originally 90 metres high, and is nicknamed "the citadel". It covers an area of more than 4 hectares on the ground. It was erected between 1836 and 1948 at the rate of exploitation of the pit of the same name, consisting of 2 wells.
In Germinal, the details of the "Voreux" were taken from Renard (Emile Zola went down the pit in 1884) and from the surrounding industrial landscape. Jules Mousseron, poet and miner, worked there for 46 years.
It is 76 metres high and weighs an estimated 9 million tonnes of waste rock, the result of the extraction of 16,060,644 tonnes of coal from the Renard pit. Classified as a ZNIEFF (natural zone of ecological, faunistic and floristic interest) in 1990, the slag heap is now home to an 18-hectare nature park for ecological observation. It has a real plant diversity with the presence of 88 species, five of which are rare, as well as several species of birds and insects.
The Renard slag heap has been a UNESCO World Heritage Site since 30 June 2012.
The burning of the slag heaps
Features
The burning of waste heaps is a specificity of regions where coal is (or has been) mined. This spectacular phenomenon is relatively common and is closely monitored both because of the explosion risks involved and because of the environmental consequences. From the petrographer's point of view, unusual ultra-high temperature paragenesis at ambient pressure develops, as well as complex mineral blooms, thus providing opportunities for their study.
A slag heap is a pile of rubble from mining operations: waste rock (sandstone, arkoses, etc.) still containing remnants of organic carbonaceous material, and also various types of waste: used rails, demolition waste, sleepers.
Historically, the first slag heaps (18th and 19th centuries) were flat and did not reach significant heights (10-30 m) because they were built by dumping wagons, and their volume did not exceed one million m3. The processes for separating the coal were not very efficient: the coal was sorted manually and the rock fragments were large (up to 15-20 cm). The old spoil heaps therefore have a lot of empty volumes and coal-rich residues, up to 20-25%. Thus, they are more susceptible to mass ignition. Technical progress has led to the elevation of slag heaps in the form of cones, reaching a height of 100 m with a radius of 100 to 200 m and a volume of 1 to 3 million m3. They are built using conveyor belts, cable cars or mobile ramps. In addition, improved coal cleaning processes have led to a reduction in the coal dust content of the heaps.
The causes of combustion
With the exception of voluntary combustion, the burning of spoil heaps is generally an accidental phenomenon, most frequently caused by lightning, a nearby forest fire or a short-circuit.
Self-ignition and spontaneous combustion of the coal-rich tailings, as well as heat input from the exothermic decomposition of pyrite, are the internal and typical causes of combustion in the majority of the world's waste rock piles. In addition, the loosely compacted nature of the deposits facilitates air intake and circulation to the internal parts. Mould on the wood pieces can also contribute to the internal temperature rise.
Schematic cross-section of a burning slag heap (cause and effect). The differences in colour represent the different degrees of metamaorphism undergone by the rocks, ranging from cuissont to fusion.
It was estimated in the Nord-Pas-de-Calais that one in three slag heaps was burning, which in the early 1980s represented 74 slag heaps.
Combustion time
It is difficult to know exactly when a slag heap starts to burn, but once it does, it can last for several decades. This is the case, for example, at the La Ricamarie slag heap (42), which has been burning since the 1950s, or the Avion slag heap (62), which has been burning for several decades. In the Chelyabinsk basin in Russia, some slag heaps have burned for 30 to 50 years.
Combustion temperatures
In the inner parts of a slag heap, the temperature can exceed 1000°C and even reach 1300°C.
Depending on the temperature, the rocks take on the following aspects:
- black shale: no combustion
- orange shale: partial or low combustion, around 400°C
- red shales: normal combustion between 500°C and 700°C, complete around 800°C
- violet shales: high combustion, temperature rise, around 1000°C
- melt products, between 1000°C and 1300°C
Red shale (between 500°C and 800°C)
Molten metal chain showing exsolutions of native iron (1300°C).
Very partially melted clinker (about 900°C).
Vesicular paralava (1050°C to 1120°C).
Environmental monitoring
Several dramatic accidents linked to the explosion of burning waste heaps have occurred in the past. The Aberfan disaster in Wales on 21 October 1966 killed 144 people, including 116 schoolchildren. In Nord-Pas-de-Calais, the explosion of slag heap 6 in Calonne-Ricouart on the night of 26 August 1975 killed 6 people and covered 3 hectares with ash. The same event occurred in the Donetsk basin (Ukraine) in the 1930s: 3-storey buildings were buried.
Calonne-Ricouart.
Burning slag heaps are monitored by aerial thermography and surface GPS measurements. In addition, they represent a source of greenhouse gases and pollutants likely to migrate into the groundwater resources.
It is estimated that on a global scale, between 100 and 200 million tonnes of CO2 would be released into the atmosphere, or 6% of the total CO2 released.
Sources of materials
The various products formed during the combustion of a slag heap are frequently exploited and valorised; they are a specific feature of mining regions.
The main use is in road works. They are also used in backfill, for the manufacture of bricks, as a substitute for clay in the raw meal of cement works and as synthetic aggregate.
An original use of coal shales should be mentioned; the red shales of the Argales slag heap (Rieulay, Nord) were used as a clay court for the Rolland-Garros tennis tournament.
In-situ geothermal mine heat projects have been investigated, but are made difficult by the unstable and highly corrosive conditions of the burning heap.
Lexicon
- arkose: quartz-rich detrital rock (up to about 60%), defined by a proportion of feldspar of at least 25%, possibly accompanied by some micas and a clay cement (about 15%).
- clay: fine-grained, indurated sedimentary clay rock with very low permeability.
- clinker: constituent of cement, which results from the firing at very high temperatures of a mixture composed of approximately 80% limestone (calcium oxide contribution) and 20% aluminosilicates (essentially clays, silicon, aluminium and iron oxides contribution).
- efflorescence: migration of mineral elements to the surface of a porous material forming a deposit, by dissolving the salts in water or another possible solvent and transferring them to the surface by capillarity.
- exothermic: physico-chemical process producing heat.
- metamorphism: all the transformations undergone in the solid state by a rock (sedimentary, magmatic or metamorphic) under the effect of modifications in the conditions of temperature, pressure, the nature of the mineralised fluids or the chemical composition of the rock.
- oolites: geological concretion of small regular spherical mineral structures (ooid), formed, during a particular sedimentation process, into concentric laminae.
- paragenesis: association of minerals in a given rock, showing a community of origin.
- paralava: artificial slag.
- pyrite: mineral composed of iron disulphide (FeS2)
Sources
How to validate this Earth Cache
A reminder about the "Earth Caches": there is no container to look for, nor a logbook. You just have to go to the place and answer the questions below. You can log in "Found it" and send me your suggestions for answers, either via my profile, or via the geocaching.com message center, and I will contact you if there is a problem.
Questions
- 1a: what can cause a slag heap to burn?
- 1b: what are the 3 main factors favouring self-ignition and spontaneous combustion?
- 1c: what is the estimate of the CO2 content of the atmosphere from burning waste heaps?
- 1d: what is the relationship between the result of a burning slag heap and tennis?
- 2a: in the gully at the beginning of the climb, look at the rock; what is its colour, the size of the pieces, the shine, the feel? What is it?
- 2b: deduce its degree of combustion.
- 3a: before reaching the top of the slag heap, do you observe a variation in the colour of the rock?
- 3b: do you observe elements showing a combustion temperature higher than 1000°C?
- 4a: at the top, observe the rock; what is its colour, size of pieces, shine, feel? What is it?
- 4b: deduce its degree of combustion.
- 5: A photo of yourself or an object representing you, at the top of the slag heap, is compulsory to validate this Earth Cache.
Thank you in advance for not posting spoilers in your logs!
Good research, and happy Geocaching!