Charbon

Il existe plusieurs types de charbons : le charbon de bois que l'on obtient en faisant brûler un arbre mort récemment : les morceaux noirs, carbonisés, restant dans le foyer après l'extinction du feu sont des moceaux de charbon. Mais également la roche, noire et dense, qui se trouve en gisement souterrain.

Lorsque l'on parle de charbon, dans l'industrie ou l'exploitation, on parle du charbon fossile enfouis sous terre. Il est intéressant de noter que le charbon ne peut avoir pour origine autre chose que l'action du vivant : seule la vie a la capacité de former de si longues chaînes carbonées (Brahic et al., 2006).

Pour que des réserves si immenses de matière carbonée (charbon, houille, pétrole et tous leurs dérivés) puissent s'accumuler ainsi dans le sol, il a fallu remplir plusieurs conditions spécifiques :

• Dans un premier temps, il a fallu qu'une quantité incroyablement gigantesque de végétaux et de planctons prolifèrent sur terre et dans les lacs,
• Ensuite, il a fallu que ces végétaux meurent et soient enfouis avant d'avoir pu subir des processus de dégradation avancés, sinon il ne serait pas resté suffisamment de matière pour arriver jusqu'à nous en de telles quantités,
• Il faut également des conditions chaudes et humides associées à des variations de niveau marin rapides et/ou à une forte subsidence.
• Enfin, il faut que toute la matière végétale enfouie subissent des processus lents de diagenèse et de transformation sous l'action de leur enfoncement et des contraintes qui leurs sont ainsi appliquées : chaleur, pression, métamorphisme et circulation de fluides permettent de séparer l'eau et les gaz du charbon jusqu'à donner le matériau que nous connaissons bien et que nous avons exploité à grande échelle depuis la révolution industrielle.

L'ensemble de ces étapes peut être résumé par les schémas présentés ci-dessous : 

Etape 1 : Durant le Carbonifère, développement et croissance d'une forêt tropicale humide en milieu marécageux

La forêt tropicale humide du Carbonifère se compose essentiellement de formes de fougères de grandes tailles capable de produire des tiges si rigides qu'elles font penser à des troncs d'arbres. Les espèces dominantes sont Lepidodendron, Sigillaria, Calamites et de nombreux ptéridophytes et conifères archaïques, tels que Cordaïtales.

Etape 2 : Transgression marine et/ou subsidence, les végétaux morts sont rapidement enfouis sous les sédiments

La forêt tropicale se développe vite : les végétaux grandissent et meurent en grande quantité, s'accumulant plus vite sur le sol que ce que peuvent consommer les microorganismes et les animaux qui ont déjà commencé à colonniser les terres. Le tapis végétal grossit et à cela s'ajoute une transgression : le niveau marin monte, que ce soit par montée des eaux ou par enfoncement du sol (c'est la subsidence), ou un mélange de ces deux phénomènes.

Etape 3 : L'enfouissement et l'enfoncement des végétaux morts et des sédiments

La mer peu profonde recouvrant le marécage et les tourbières apporte des sédiments en grande quantité : des sables et des argiles qui peuvent s'accumuler rapidement sur le fond. La forêt tropicale recule, les arbres meurent et s'accumulent sur le fond, le sable les recouvre, un premier niveau végétal, du charbon en devenir, s'est créé.

Etape 4 : L'accumulation carbonifère

Les centaines de milliers d'années et les millions d'années passent et plusieurs cycles de ce type se succèdent ainsi durant près de 100 millions d'années.

Etape 5 : De la diagenèse, du métamorphisme et les premiers charbons

Le temps s'écoule, les sédiments continuent de s'enfoncer et de subir des processus de diagenèse et de métamorphisme, transformant progressivement les débris végétaux en charbon, houille, tourbe, pétrole dans le cas des accumulations d'algues, etc. Les continents se meuvent, la tectonique des plaques joue et 300 millions d'années plus tard, de larges veines de charbon sont remontées en surface dans les chaînes de montagne ou proches de la surface dans des bassins sédimentaires.

Les premières mines sont creusées, l'exploitation commence.