Cette cache a été posée à l'occasion du Mega évent "Au Charbon" à Oignies GC9XH0Z. Ce rassemblement a été voulu par les organisateurs comme un moment de convivalité entre passionés de Geocaching, de nature et de patrimoine. Notre volonté est de permettre à chaque profil de joueur de pouvoir pratiquer ce loisir comme il le souhaite et de partager avec d'autres des moments de rassemblement et de partage autour d'un site emblématique du bassin minier du Pas-de-Calais : Le carreau de fosse du 9-9bis de Oignies.
Les roches des terrils
Cette Earth Cache a pour but de vous faire découvrir les différentes roches issues de l'exploitation du charbon.
Pour répondre aux questions, vous aurez besoin du matériel suivant: une feuille de papier, un crayon, du verre ou un morceau d'acier (une lame de couteau fait l'affaire).
Un peu de paléogéographie - ou "à quoi ressemblait l'Europe il y a 360 millions d'années?"
La paléogéographie, c'est quoi? C'est une discipline de la géologie, de la géographie et de la paléontologie dont l'objet est la reconstruction de la géographie passée à la surface du globe.
Le Carbonifère est une période du Paléozoïque (l'ére Primaire) comprise entre environ 360 et 300 millions d'années.
Le nom Carbonifère provient des vastes couches de charbon qui ont été découvertes en Europe de l'Ouest. Il est aujourd'hui divisé en deux subdivisions par l'ICS (International Commission on Stratigraphy), le Mississippien et le Pennsylvanien, eux mêmes divisés en étages.
Bien que reconnus internationalement, ces subdivisions ne correspondent pas exactement à celles utilisées en Europe de l'Ouest. On trouve ainsi le Namurien (Namur - Belgique), le Westphalien (Westphalie - Allemagne) et le Stéphanien (Saint-Etienne - France). Et à la fin du XIXe et une large partie du XXe, ces étages étaient encore subdivisés (on retrouve sur les anciens documents de l'exploitation des mines et de géologie).
Les gisements de charbon du Nord de la France, de la Belgique, du Royaume Uni et une partie de l'Allemagne se sont formés durant le Namurien et le Westphalien, alors que les gisements du Sud de la France, de la Lorraine et de l'autre partie de l'Allemagne se sont formés au Stéphanien.
Durant le Carbonifère, la Pangée continue sa formation. La partie sud du Gondwana est recouverte d’un glacier continental, mais aux latitudes plus basses un environnement propice et riche en vie prédomine. Du fait de la constitution de ce vaste glacier, le niveau des mers s'abaisse de plusieurs mètres.
Les deux super-continents, le Gondwana au Sud et la Laurasie au Nord, entrent en collision pour donner naissance à la Pangée pendant le Carbonifère. Cette collision est appelée l'orogénèse varisque (ou hercynienne en France).
L'Europe de l'Ouest se situait au niveau de l’équateur.
Un peu de paléobotanique - ou "quelles étaient les plantes au Carbonifère?"
La paléobotanique, c'est quoi? C'est une branche de la paléontologie. Elle permet de retracer, grâce à l'étude des plantes fossiles, les grandes étapes de l'histoire évolutive des végétaux. Elle permet aussi de reconstituer des environnements anciens, et les paléopaysages.
C'est au Carbonifère qu'apparraissent les arbres à écorces et en particulier ceux à écorces ligneuses.
Les forêts étaient composées de ces grands arbres, notamment les Lépidodendrons, hauts de 40 mètres; y dominaient également les Calamites, arbres d'une hauteur de 10 mètres, semblables aux prêles actuelles, et les fougères arborescentes.
Parenthèse sur la faune de l'époque, le gigantisme affiché par les arthropodes (myriapode géant d'un mètre de long ou libellule géante de 60 centimètres d'envergure) et les amphibiens du Carbonifère s'expliquerait par un fort taux de dioxygène (O2) contenu dans l'air (proche de 35 % au lieu des 21 % actuels), ainsi que la quasi-absence de prédateurs et une nourriture abondante.
Quelques planches de H. Zeiller (1886), pour le plaisir des yeux.
Un peu de pétrologie - ou "comment ce sont formées les roches trouvées sur nos terrils"?
La pétrologie c'est quoi? Cette science s'intéresse aux mécanismes (physiques, chimiques et biologiques) qui sont à l'origine de la formation et de la transformation des roches.
Dès le début de l'exploitation du charbon, à la fin du XVIIIème siècle, les hommes se sont aperçus de la rythmicité des dépôts dans les terrains houillers.
La région était sous les tropiques, avec des températures chaudes, en milieu humide de type marécage où l'eau était abondante et stagnait, ce qui a permi à une végétation luxuriante de se développer. Cette végétation était composée des grands arbres, avec une nouveauté dans l'évolution des végétaux: les écorces ligneuses.
Les arbres au Carbonifère étaient composés de 40% ou plus de lignine, alors qu'un arbre actuel n'en compte que 20%. De plus la lignine se décompose mal, et l'absence au Carbonifère des champignons xylophages (ces champignons qui apparaîtront plus tard se nourrissent de la lignine) fait que des masses considérables de débris végétaux se sont accumulées. De plus, la présence d'eau ralentit énormément la décomposition des végétaux.
Ces terrains se sont retrouvés enfouis par le phénomène de subsidence (leur affaissement par leur propre masse), l'apport de nouveaux sédiments ainsi que les fluctuations du niveau marin. Les sédiments sont issus de l'érosion des montagnes hercyniennes à proximité. Ils ont été drainés par les eaux d'écoulement: aussi sables (quartz), micas, fer, argiles recouvrent progressivement les bassins de végétaux morts.
La pression augmentant avec la profondeur, les couches de végétaux morts ont perdu leur eau ce qui a augmenté le taux de carbone.
Après une nouvelle baisse du niveau marin, et l'accroissement de dépôts de sédiment, une nouvelle forêt prend place, et un nouveau cycle recommence, ce qui explique l'alternance des veines de charbon.
Puis, au fil du temps, les différentes roches enfouies ont été déformées et cisaillées par les mouvements tectoniques.
Un peu de pétrographie - ou "quelles sont les roches de nos terrils"?
La pétrographie, c'est quoi? C'est la science ayant pour objet la description des roches, l'analyse de leurs caractères structuraux, minéralogiques et chimiques, et les relations de ces roches avec leur environnement géologique.
Les roches sont classées en trois grandes catégories:
- les roches sédimentaires (argiles, calcaires, marnes, etc.)
- les roches magmatiques (granites, diorites, basaltes, andésites, etc.)
- les roches métamorphiques (schistes, gneiss, marbres, etc.)
On ne trouve ici que des roches sédimentaires et métamorphiques.
Les roches sédimentaires proviennent de l'accumulation de sédiments qui se déposent le plus souvent en couches superposées, appelés strates. Elles résultent de l'accumulation d'éléments solides (clastes : morceaux de roches ou fragments minéraux, débris coquilliers, etc.) et généralement d'un ciment souvent intercalaires entre les grains.
Les roches sédimentaires sur les terrils sont la houille, le grès, le psammite.
Le métamorphisme désigne l'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. Ainsi, avec une augmentation de la pression et sans augmentation notable de la température, les argiles vont devenir des schistes.
Des minéraux peuvent également se former dans les roches, notament ici la sidérite et la calcite. La formation se fait par infiltration d'eau chargée en éléments calcium et fer.
La houille
Comme vu précédemment, la houille se forme par l'enfouissement et transformation de débris végétaux. Elle est de couleur noirâtre, avec un aspect huileux.
Elle ne raye pas l'ongle.
Le grès
Le grès est une roche sédimentaire issue de l’agrégation de grains de taille majoritairement sableuse (0,063 mm à 2 mm) et consolidé par un ciment (quartzitique, calcique, dolomitique, ferrugineux, glauconieux, phosphaté). Les grains sont issus de l'érosion de roches préexistantes qui déterminent en grande partie sa composition, principalement constitué de quartz et de feldspath. Selon le degré de cimentation et sa composition, il peut s'agir d'une roche très friable à cohérente. Son équivalent non consolidé est le sable. Dans les mines, c'est la roche la plus dure rencontrée, et c'est un ciment siliceux qui agrège ici les grains de sable.
Le grès ne réagit pas à l'acide chlorhydrique mais raie le verre et l'acier et ne se laisse pas entamer par l'ongle. En place dans les couches, il se présente en bancs moins épais que les schistes et les psammites.
Le psammite
Le psammite est un grès micacé et schisteux, dont le ciment est argileux et auquel la disposition des paillettes de mica permet de le débiter en feuillets. La cassure du psammite montre des paillettes de mica à l'éclat métallique. Les bancs de psammite sont parfois fissurés et laissent infiltrer l'eau.
Le psammite ne réagit pas à l'acide chlorhydrique, raie légèrement le verre et se laisse rayer par l'ongle. Cela peut paraître incohérent, cela est dû à sa composition hétérogène: sable, argile, mica.
Le schiste
Le schiste est une roche d'origine sédimentaire ou métamorphique formée à partir d'argile. La roche présente une structure feuilletée qui se divise aisément en lames. Le dépôt d'argile se fait dans des eaux calmes. Le schiste se forme sous l'effet de fortes pressions qui s'exercent sur les argiles pendant les mouvements de plissement des montagnes. Sur les terrils, les schistes représentent 90% des roches résiduelles de l'exploitation. Il est normalement gris foncé à gris moyen, mais avec la combustion interne de certains terrils, il prend alors une couleur orange clair à rouge brique.
Le schiste ne réagit pas à l'acide chlorhydrique, ne raie pas le verre ou l'acier et se laisse rayer par l'ongle.
La sidérite
La sidérite est un carbonate de fer. Elle se rencontre sous forme de boules ou de rognons, disséminés dans certains bancs de schistes, de psammites ou dans le charbon lui même. Les rognons contiennent plus ou moins 15% de fer. Ils sont très durs et de ce fait et comparés aux autres roches, plus lourd compte tenu de sa teneur en fer. Dans les mines ils forment parfois des cloches dans le toit de la couche et se détachant, peuvent provoquer des accidents graves.
La sidérite ne raye pas le verre ou l'acier, et n'est pas rayable à l'ongle.
La calcite
La calcite est un carbonate de calcium, qui se rencontre sur les terrils essentiellement sous forme massive, de couleur blanche, en inclusion dans d'autres roches. C'est la roche ou le minéral le moins courant parmi les six cités.
La calcite ne raye pas le verre ou l'acier, et n'est pas rayable à l'ongle.
L'échelle de Mohs
L'échelle de Mohs est un classement de la duretée relative des mineraux entre eux. L’indice de classement n’est pas proportionnel à la dureté, puisque le diamant indice 10 est 4 à fois plus dur que le corindon indice 9, lequel est 2 fois plus dur que le topaze.
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.
Localisation
Juste après le portillon, allez sur votre droite dans la ravine. Vous y trouverez différentes roches (inutile de grimper jusq'en haut du terril!).
Questions
Pour répondre aux questions, vous aurez besoin du matériel suivant: une feuille de papier, un crayon, du verre ou un morceau d'acier (une lame de couteau fait l'affaire).
- 1a: où se trouvait l'Europe de l'Ouest au Carbonifère?
- 1b: quelles étaient les conditions climatiques et environnementales?
- 1c: quelle est la différence entre les dépôts de charbon exploités dans le Nord de la France et la Wallonie et ceux du Sud de la France?
- 2a: une chaîne de montagnes s'est formée lors de la rencontre entre le Gondwana et la Laurasie (deux continents qui formeront la Pangée un peu plus tard), quel est son nom?
- 2b: quel est son rôle dans la formation des roches présentes sur les terrils?
- 2c: quels éléments issus de ces alluvions vont donner quelles roches?
- 3a: deux caractéristiques biologiques expliquent l'importance des gisements de charbon au Carbonifère; lesquelles?
- 3b: quelles sont les causes de l'enfouissement de débris végétaux?
- 4: reconnaissance des roches
- sur 6 morceaux de papier, écrivez les noms des 6 roches présentées dans le descriptif (houille / grès / psammite / schiste / sidérite / calcite).
- dans la ravine, identifiez 4 des 6 roches, en effectuant les tests de dureté et en observant les roches.
- une fois identifiées, prenez les une à une en photo avec le papier correspondant, et envoyez moi les photos et vos observations.
- 5: une photo de vous ou d'un objet vous représentant, est obligatoire pour valider cette Earth Cache.
Merci par avance de ne pas poster de spoiler dans vos logs!
Bon Geocaching!
This cache was placed during the Mega vent "Au Charbon" in Oignies GC9XH0Z. This gathering was wanted by the organizers as a moment of conviviality between enthusiasts of geocaching, nature and heritage. The desire is to allow each profile of player to be able to practice this leisure as he wishes and to share with others moments of gathering and sharing around an emblematic site of the mining basin of Pas-de-Calais: the pit tile of 9-9bis of Oignies.
The rocks of the slag heaps
The aim of this Earth Cache is to introduce you to the different rocks produced by coal mining.
To answer the questions you will need the following materials: a sheet of paper, a pencil, glass or a piece of steel (a knife blade will do).
A little paleogeography - or "what did Europe look like 360 million years ago?"
What is paleogeography? Paleogeography is a discipline of geology, geography and paleontology whose aim is to reconstruct the past geography of the earth's surface.
The Carboniferous is a period of the Paleozoic (Primary Era) between about 360 and 300 million years ago.
The name Carboniferous comes from the vast layers of coal that have been discovered in Western Europe. It is now divided into two subdivisions by the ICS (International Commission on Stratigraphy), the Mississippian and Pennsylvanian, which are themselves divided into stages.
Although internationally recognised, these subdivisions do not correspond exactly to those used in Western Europe. The Namurian (Namur - Belgium), the Westphalian (Westphalia - Germany) and the Stephanian (Saint-Etienne - France) are thus found. And at the end of the 19th and a large part of the 20th century, these stages were still subdivided (this can be seen in the old mining and geological documents).
The coal deposits in Northern France, Belgium, the United Kingdom and part of Germany were formed during the Namurian and Westphalian, whereas the deposits in Southern France, Lorraine and the other part of Germany were formed in the Stephanian.
During the Carboniferous, Pangea continued to form. The southern part of Gondwanaland is covered by a continental glacier, but at lower latitudes a favourable environment rich in life prevails. As a result of the formation of this vast glacier, the sea level sank by several metres.
The two super-continents, Gondwanaland in the south and Laurasia in the north, collided to form Pangea during the Carboniferous period. This collision is called the Variscan orogeny.
Western Europe was located at the equator.
A bit of paleobotany - or "what were the plants in the Carboniferous?"
What is paleobotany? It is a branch of palaeontology. Through the study of fossil plants, it enables the major stages in the evolutionary history of plants to be retraced. It also makes it possible to reconstruct ancient environments and paleo-landscapes.
It was in the Carboniferous period that trees with bark, and in particular those with woody bark, appeared.
The forests were made up of these large trees, in particular the Lepidodendrons, which were 40 metres high; the Calamites, which were 10 metres high, similar to today's horsetails, and the tree ferns were also dominant.
As an aside on the fauna of the time, the gigantism displayed by the arthropods (a giant myriapod with a length of one metre or a giant dragonfly with a wingspan of 60 centimetres) and the amphibians of the Carboniferous period can be explained by the high level of oxygen (O2) contained in the air (close to 35% instead of today's 21%), as well as the virtual absence of predators and abundant food.
Some plates by H. Zeiller (1886), for the pleasure of the eyes.
A little petrology - or "how the rocks found on our slag heaps were formed"?
What is petrology? This science is concerned with the mechanisms (physical, chemical and biological) that cause the formation and transformation of rocks.
From the beginning of coal mining at the end of the 18th century, people noticed the rhythm of the deposits in the coalfields.
The region was in the tropics, with warm temperatures, in a humid swamp environment where water was abundant and stagnant, which allowed a luxuriant vegetation to develop. This vegetation was composed of large trees, with a novelty in the evolution of plants: woody bark.
Trees in the Carboniferous period were made up of 40% or more lignin, whereas today's trees only contain 20%. Moreover, lignin does not decompose well, and the absence of xylophagous fungi in the Carboniferous (these fungi, which appeared later, feed on lignin) meant that considerable masses of plant debris accumulated. Moreover, the presence of water slows down the decomposition of plants.
These lands have been buried by subsidence (their subsidence by their own mass), the supply of new sediments and fluctuations in sea level. The sediments are the result of the erosion of the nearby Hercynian mountains. They were drained by the flowing water: also sands (quartz), micas, iron, clays gradually cover the dead plant basins.
As the pressure increased with depth, the dead plant layers lost their water, which increased the carbon content.
After a further drop in sea level, and the increase in sediment deposits, a new forest took place, and a new cycle began, which explains the alternation of the coal seams.
Then, over time, the different buried rocks were deformed and sheared by tectonic movements.
A little petrography - or "what are the rocks in our slag heaps"?
What is petrography? Petrography is the science of describing rocks, analysing their structural, mineralogical and chemical characteristics, and the relationships of these rocks with their geological environment.
Rocks are classified into three main categories:
- sedimentary rocks (clays, limestones, marls, etc.)
- magmatic rocks (granites, diorites, basalts, andesites, etc.)
- metamorphic rocks (schists, gneisses, marbles, etc.)
Only sedimentary and metamorphic rocks are found here.
Sedimentary rocks come from the accumulation of sediments that are usually deposited in superimposed layers, called strata. They result from the accumulation of solid elements (clasts: pieces of rock or mineral fragments, shell debris, etc.) and generally from a cement often intercalated between the grains.
The sedimentary rocks on the spoil heaps are coal, sandstone and psammite.
Metamorphism refers to all the transformations undergone in the solid state by a rock (sedimentary, magmatic or metamorphic) under the effect of changes in the conditions of temperature, pressure, the nature of the mineralised fluids or the chemical composition of the rock. Thus, with an increase in pressure and without a significant increase in temperature, clays will become shales.
Minerals can also be formed in the rocks, such as siderite and calcite. The formation is done by infiltration of water loaded with calcium and iron elements.
Coal
As seen above, coal is formed by the burial and transformation of plant debris. It is blackish in colour, with an oily appearance.
It does not scratch the nail.
Sandstone
Sandstone is a sedimentary rock resulting from the aggregation of mainly sandy grains (0.063 mm to 2 mm) and consolidated by a cement (quartzite, calcic, dolomitic, ferruginous, glauconous, phosphate). The grains are derived from the erosion of pre-existing rocks which largely determine its composition, mainly quartz and feldspar. Depending on the degree of cementation and its composition, it can be a very friable to cohesive rock. Its unconsolidated equivalent is sand. In mines, it is the hardest rock encountered, and it is a siliceous cement that aggregates the sand grains here.
Sandstone does not react to hydrochloric acid but scratches glass and steel and cannot be cut by fingernails. In the layers, it occurs in thinner beds than the shales and psammites.
Psammite
Psammite is a micaceous, shaly sandstone with a clayey cement, which can be cut into sheets by the arrangement of mica flakes. The breakage of the psammite shows mica flakes with a metallic sheen. The psammite beds are sometimes cracked and allow water to seep through.
Psammite does not react to hydrochloric acid, scratches glass slightly and can be scratched by a fingernail. This may seem inconsistent, but it is due to its heterogeneous composition: sand, clay, mica.
Shale
Shale is a rock of sedimentary or metamorphic origin formed from clay. The rock has a laminated structure that can easily be divided into layers. The clay is deposited in calm waters. The shale is formed by the strong pressures exerted on the clay during the folding movements of the mountains. On the spoil heaps, shale accounts for 90% of the residual rock from the operation. It is normally dark to medium grey, but with the internal combustion of some spoil heaps, it becomes light orange to brick red.
Shale does not react with hydrochloric acid, does not scratch glass or steel and can be scratched by fingernails.
Siderite
Siderite is an iron carbonate. It occurs in the form of balls or kidneys, disseminated in certain shale beds, psammites or in the coal itself. Kidneys contain more or less 15% iron. They are very hard and therefore, compared to other rocks, heavier due to their iron content. In mines they sometimes form bells in the roof of the seam and when they break off, they can cause serious accidents.
Siderite does not scratch glass or steel, and cannot be scratched with a fingernail.
Calcite
Calcite is a calcium carbonate, which occurs on the spoil heaps mainly in massive form, white in colour, embedded in other rocks. It is the least common rock or mineral of the six mentioned.
Calcite does not scratch glass or steel, and cannot be scratched with a fingernail.
The Mohs scale
The Mohs scale is a ranking of the relative hardness of minerals. The grading index is not proportional to the hardness, as diamond grade 10 is 4 to 4 times harder than corundum grade 9, which is 2 times harder than topaz.
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.
Location
Just after the gate, go to your right into the gully. You will find various rocks (no need to climb to the top of the slag heap!).
Questions
To answer the questions you will need the following materials: a sheet of paper, a pencil, glass or a piece of steel (a knife blade will do).
- 1a: where was Western Europe in the Carboniferous period?
- 1b: what were the climatic and environmental conditions?
- 1c: what is the difference between the coal deposits in Northern France and Wallonia and those in Southern France?
- 2a: a mountain range was formed when Gondwanaland and Laurasia (two continents that would later form Pangea) met, what is its name?
- 2b: what is its role in the formation of the rocks on the slag heaps?
- 2c: which elements from these alluviums will result in which rocks?
- 3a: two biological characteristics explain the importance of coal deposits in the Carboniferous; which ones?
- 3b: what causes the burial of plant debris?
- 4: rock recognition
- on 6 pieces of paper, write the names of the 6 rocks presented in the description (coal / sandstone / psammite / shale / siderite / calcite).
- in the gully, identify 4 of the 6 rocks, by performing the hardness tests and observing the rocks.
- once identified, take pictures of them one by one with the corresponding paper, and send me the pictures and your observations.
- 5: a photo of you or an object representing you is mandatory to validate this Earth Cache.
Thank you in advance for not posting spoilers in your logs!
Happy Geocaching!