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Jun 02, 2023

Pourquoi les pierres ne brûlent-elles pas ?

Maître de conférences en géosciences, Université du Montana Natalie Bursztyn fait

Maître de conférences en géosciences, Université du Montana

Natalie Bursztyn ne travaille pas pour, ne consulte pas, ne détient pas d'actions ou ne reçoit de financement d'aucune entreprise ou organisation qui bénéficierait de cet article, et n'a divulgué aucune affiliation pertinente au-delà de sa nomination universitaire.

L'Université du Montana fournit un financement en tant que membre de The Conversation US.

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Pourquoi les pierres ne brûlent-elles pas ? – Luke, 4 ans, New Market, New Hampshire

Bien que de nombreuses roches ne brûlent pas, certaines le font. Cela dépend de la composition des roches - et cela est lié à la façon dont elles se sont formées.

Il existe trois principaux types de roches : ignées, sédimentaires et métamorphiques. Ces roches sont constituées de minéraux qui ont tous des caractéristiques différentes. Certains vont fondre en magma ou en lave - une roche liquide super chaude - lorsqu'ils sont exposés à la chaleur. D'autres prendront feu.

Les roches qui brûlent lorsqu'elles sont chauffées sont en train de brûler. Cela signifie que les éléments à l'intérieur des roches réagissent avec l'oxygène de l'air pour produire de la chaleur et de la lumière, sous forme de flammes.

Les éléments soufre, carbone et hydrogène réagissent facilement avec l'oxygène. Les roches qui contiennent ces éléments sont combustibles. Sans ces éléments à l'intérieur, les roches exposées à suffisamment de chaleur fondront au lieu de prendre feu.

Les roches ignées se forment lorsque le magma souterrain ou la lave d'un volcan se refroidit et se cristallise en un matériau solide. Ces roches sont principalement constituées de minéraux silicatés qui cristallisent à des températures allant de 1 300 degrés Fahrenheit (700 degrés Celsius) jusqu'à 2 400 F (1 300 C).

Les roches ignées contiennent peu ou pas d'éléments combustibles. Et il est très difficile de les refondre en magma parce qu'ils cristallisent à des températures aussi élevées - il faudrait le type d'incinérateur de haute technologie que les villes utilisent pour brûler les déchets pour y parvenir.

Les roches sédimentaires ont une histoire de formation très différente. Ils se forment à partir de morceaux de roches cassés, de minéraux, parfois de matières végétales ou animales, et aussi de cristaux laissés par l'évaporation de l'eau, comme le calcaire qui se forme dans les bouilloires et les baignoires.

Il y a beaucoup de soufre, de carbone et d'hydrogène dans les êtres vivants. En fait, ce sont trois des six éléments essentiels de la vie sur Terre. Les morceaux de matière organique, en particulier les plantes mortes, sont également combustibles et permettent aux roches de brûler.

Le dernier groupe de roches est appelé métamorphique, car ces roches se forment lorsque beaucoup de chaleur et de pression transforment les roches existantes en de nouveaux types sans les faire fondre ni les brûler. "Métamorphose" vient du grec ancien et signifie "transformation". Par exemple, le marbre que vous pourriez voir dans les comptoirs de cuisine ou les statues provient de calcaire qui a été transformé sous une chaleur et une pression intenses en profondeur.

Les roches métamorphiques formées à partir de roches ignées ne contiendront pas les éléments combustibles - ceux qui brûlent - mais les roches métamorphiques fabriquées à partir de roches sédimentaires pourraient le faire. Un exemple familier est le charbon anthracite, qui est composé presque entièrement de carbone. Il s'est formé lorsque des plantes mortes sont tombées dans des marécages il y a très, très longtemps, ont été enterrées par du sable ou de la boue et ont finalement été compressées pendant des centaines de millions d'années en charbon.

Il existe de nombreux gisements de charbon dans le monde. Parfois, le charbon prend même feu alors qu'il est encore dans le sol. La cause peut être naturelle, comme un coup de foudre, ou des activités humaines comme l'exploitation minière.

À Centralia, en Pennsylvanie, une ancienne ville minière, un filon de charbon brûle depuis plus de 50 ans. Il existe d'autres incendies de veines de charbon actifs dans des endroits du monde, notamment au Zimbabwe en Afrique et à Jharia en Inde.

Si le carbone est comprimé avec encore plus de pression qu'il n'en faut pour fabriquer du charbon, vous obtenez éventuellement des diamants - le minéral le plus dur que l'on trouve dans la nature. En 1772, le chimiste français Antoine Lavoisier a prouvé que les diamants pouvaient brûler lorsqu'il en brûlait un avec une loupe.

Avec suffisamment de patience, vous pourriez graver un diamant dans la flamme d'une bougie. Mais comme les diamants sont assez chers, il vaut mieux s'en tenir à brûler d'autres objets en carbone, comme des feuilles sous une loupe, ou des bâtons et des guimauves dans un feu de camp.

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