Altération diagénétique et post-diagénétique (thermicité, oxydation) des charbons carbonifères du Massif Central français (Saint-Etienne, Graissessac et autres lieux) - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2002

Altération diagénétique et post-diagénétique (thermicité, oxydation) des charbons carbonifères du Massif Central français (Saint-Etienne, Graissessac et autres lieux)

Yoann Copard

Résumé

This work deals with some prominent properties of the organic matter (OM), such as its ability to record the thermal history of basins, (hydro)thermal events of more limited influence or oxidising processes. Two of these topics have been developed in the frame of the study of Carboniferous coals sampled in several basins in the Massif Central.
As a consequence of the tectonic regime that prevailed at the end of Hercynian orogenesis, thermal domes and even faults acting as conduits for hydrothermal fluids, have generated a heterogeneous hyperthermicity in the studied basins. Local coalification conditions such as Maximum Paleotemperatures of Burial (MPTB), paleoburial depths, durations of maturation, have been estimated.
A compilation of OM characteristic parameters suggests that some mature coals have been affected by a restricted hyperthermal activity, while others have solely recorded a simple oxidation.
Astonishingly, this latter process that occurred at low temperature, is characterised by an increase in Tmax (and a decrease in Hydrogen Index), which mimics a classical thermal degradation. This peculiar behaviour is reinforced both by the study of profiles of weathered mature coals and by oxidation experiments. The considered oxidation process consists in two successive reaction stages. The first is defined by a notable loss in hydrogen and a weak gain in oxygen, while the second, is characterised by a weak loss in hydrogen and a gain in oxygen. The increase in Tmax occurs at the beginning of the second stage, this later one being reached all the more faster than the raw coal is poor in hydrogen (i.e. has reached a high level of maturity). This alteration process preferentially affects the periphery of the carbon skeleton (Base Structural Units) by provoking the degradation of "thermolabile / oxilabile" functional groups. Hence, these features justify and explain the strong similarity evidenced between the effects of thermal and oxidising processes.
Ce mémoire porte sur des propriétés essentielles de la matière organique (MO), telles que sa capacité à enregistrer l'histoire thermique d'un bassin, des événements thermiques plus limités ou encore des processus d'oxydation. Deux de ces aspects majeurs ont été abordés lors de l'examen de charbons carbonifères prélevés dans différents bassins du Massif Central.
Consécutivement au régime tectonique ayant prévalu pendant la fin de l'orogenèse hercynienne, des dômes thermiques, voire des failles vectrices de solutions hydrothermales, ont engendré une hyperthermicité hétérogène des bassins étudiés. Les conditions de la maturation des charbons telles que les PaléoTempératures Maximales d'Enfouissement, les paléoenfouissements et les durées de houillification, ont pu être précisées.
La compilation de paramètres caractéristiques de la MO a montré que certains charbons matures ont enregistré une hyperthermicité locale, d'autres, une simple oxydation.
Curieusement, ce dernier processus, intervenu à basse température, se traduit notamment par une forte augmentation du Tmax (et une diminution de l'Index d'Hydrogène) qui tend à mimer les effets d'une dégradation thermique classique. Ce comportement singulier est conforté par l'étude de profils d'altération supergène de charbons matures comme par des oxydations artificielles. Il se produit en fait deux étapes successives. La première se marque par une perte en hydrogène et un léger gain en oxygène, la seconde, par une légère perte en hydrogène et un gain en oxygène. L'augmentation de Tmax se produit lors du passage au second stade. Celui-ci serait atteint d'autant plus rapidement que le charbon de départ est pauvre en hydrogène, donc de rang élevé. Cette altération affecte préférentiellement la périphérie du squelette carboné (les Unités Structurales de Base) en dégradant les groupements à la fois les plus thermolabiles et oxylabiles. Ceci justifie et explique ainsi la similitude des effets des processus thermiques et oxydants.
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Dates et versions

tel-00001902 , version 1 (06-11-2002)

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  • HAL Id : tel-00001902 , version 1

Citer

Yoann Copard. Altération diagénétique et post-diagénétique (thermicité, oxydation) des charbons carbonifères du Massif Central français (Saint-Etienne, Graissessac et autres lieux). Géologie appliquée. Université d'Orléans, 2002. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00001902⟩
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