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Le Fer

A cache by Kitou&Laulo44 Send Message to Owner Message this owner
Hidden : 10/31/2018
Difficulty:
2 out of 5
Terrain:
1.5 out of 5

Size: Size: other (other)

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Geocache Description:


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Une Earthcache

Il ne s’agit pas d’une cache physique. Pour loguer cette cache, vous devez dans un premier temps prendre connaissance de sa description éducative en matière de géologie, puis d’observer le site sur lequel vous êtes, et enfin de répondre aux questions qui vous seront posées.

Vous pourrez alors loguer en "Found it" sans attendre mais vous devez me faire parvenir vos réponses en même temps en me contactant soit par mail dans mon profil, soit via la messagerie geocaching.com (Message Center), et je vous contacterai en cas de problème. Les logs enregistrés sans réponses seront supprimés.





Matériel requis

Pour réaliser les observations requises pour cette earthcache, vous aurez besoin du matériel suivant :

  • aimant
  • lime
  • piolet ou marteau (optionnel)




Un peu de géologie

Le Fer

Le fer est l'élément chimique métallique de numéro atomique 26, de symbole Fe. Dans la classification périodique, il se place dans la première série de transition entre le manganèse et le cobalt. Ses propriétés chimiques sont voisines de celles du cobalt.

C'est un métal très ductile et malléable qu'on peut modeler sans le fondre. Les propriétés mécaniques dépendent de la pureté et sont en particulier grandement modifiées dans les aciers (alliages avec le carbone et divers éléments). Elles peuvent être très améliorées par des traitements thermiques.

En outre, le fer subit une importante corrosion, ce qui explique qu'il subsiste peu d'objets anciens façonnés dans ce métal, par comparaison à ceux qui sont en or, en argent ou en cuivre.


Abondance

Le fer est  l'élément le plus abondant au cœur des étoiles géantes rouges ; c'est également le métal le plus abondant dans les météorites ainsi que dans le noyau des planètes, comme celui de la Terre.

Le fer minéral est présent dans la nature sous forme pure ou d'alliages à base de nickel, le plus souvent d'origine météoritique mais aussi sous forme de fer terrestre dit « tellurique ». Trop rare et surtout disséminé, il est fabriqué artificiellement par l'Homme forgeron et sidérurgiste et massivement dans certaines civilisations caucasiennes depuis plus de trois millénaires à partir de ses principaux minerais. Les combinaisons chimiques et minérales impliquant le fer sont pléthoriques, mais les véritables minerais relativement purs à forte teneur en fer sont beaucoup moins communs et souvent très localisés dans des mines de fer la plupart connues de haute antiquité.

Le fer est le 6e élément le plus abondant dans l'Univers, il est formé comme « élément final » de fusion nucléaire, par fusion du silicium dans les étoiles massives. Tandis qu'il compose environ 5 % (en masse) de la croûte terrestre, le noyau terrestre est censé être en grande partie un alliage de fer-nickel, constituant ainsi 35 % de la masse de la Terre dans son ensemble. Le fer est peut-être, en fait, l'élément le plus abondant sur Terre ou du moins comparable (en juste 2e position) en masse à l'oxygène, mais seulement le 4e élément le plus abondant dans la croûte terrestre.

Des courants de convection dans la couche externe du noyau terrestre (noyau externe), de « l'alliage » liquide principalement fer-nickel, sont supposés être à l'origine du champ magnétique terrestre.

Gisements

La majeure partie du fer dans la croûte est combinée avec l'oxygène, formant des minerais d'oxyde de fer, tels que l'hématite (Fe2O3), la magnétite (Fe3O4) et la limonite (Fe2O3·nH2O). L'oxyde magnétique ou magnétite Fe3O4 est connu depuis l'Antiquité grecque. Il tire son nom du mont Magnetos (le grand mont), une montagne grecque particulièrement riche en ce minéral.

Environ une météorite sur vingt comprend de la taénite, unique alliage de minéral de fer-nickel (fer 35-80 %), et de la kamacite (fer 90-95 %). Bien que rares, les météorites de fer sont une source de fer nickelé, ce fer météorique arrivé sur la surface terrestre étant à l'origine de la sidérurgie au sens étymologique ; l'autre source naturelle de fer métal légèrement nickelé sont les gisements de fer tellurique ou fer natif des minéralogistes qui sont plus rares.

La couleur rouge de la surface de Mars est due à un régolithe riche en hématite amorphe ; la planète rouge est en quelque sorte une « planète rouillée ».

90 % des gisements de minerai de fer dans le monde sont retenus dans une couche de faible épaisseur et très riche en Fe(II), la couche de fer rubané. Aux premiers temps de la vie, à l'éon Archéen vers -2 à -4 Ga, les cyanobactéries vivent dans des océans de Fe(II). Lorsqu'elles commencent à faire de la photosynthèse, l'oxygène produit est dissous et réagit avec Fe(II) pour former des oxydes de Fe(III) qui précipitent au fond des océans. Après consommation de Fe(II), l'oxygène se concentre dans les océans puis dans l'atmosphère, il constitue alors un poison pour la proto-vie. Ainsi, les gisements de fer rubané se trouvent systématiquement entre les couches géologiques des massifs cristallins (schistes, gneiss, etc.) et les couches calcaires dolomitiques (coraux) constituant les massifs préalpins.

Les minerais de fer

Les espèces minéralogiques constituant la masse essentielle des minerais de fer sont peu nombreuses et assez différenciées du point de vue physique pour être aisément reconnues. On distingue :

  • Les minerais à hématite : l'espèce dominante est l'oligiste ou l'hématite rouge. Ils sont généralement rocheux ou pulvérulents, à perte au feu très faible, souvent fragiles, et présentant une porosité non négligeable. L'identification des hématites est aisée: elle présente un éclat métallique noir avec des reflets rouges caractéristiques et, surtout, elle donne, lorsqu'elle est rayée à la lime, une poudre rouge qui permet de la distinguer sans ambiguïté des autres minéraux lui ressemblant. A noter que cette principale caractéristique de l'hématite se retrouve dans l'étymologie de son nom, qui signifie sanguine 
  • Les minerais à magnétite : ils présentent souvent un gain au feu. Ils sont habituellement durs, massifs, compacts. La magnétite est le minerai le plus riche en fer. Elle forme des cristaux typiquement octaédriques, plus rarement dodécaédriques, exceptionnellement cubiques, qui peuvent atteindre près de 25 cm
  • Les limonites ou hématites brunes:  fragiles, scoriacées, poreuses, à forte perte au feu. La limonite est en fait une roche sédimentaire constituée d'un amas d’hydroxydes de fer microcristallin, l'hématite n'y est présente qu'en quantité mineure. On y retrouve également des minéraux argileux, des phosphates, des arséniates ainsi que des composés organiques. Cette pierre a un aspect noirâtre, mais devient jaunâtre lorsqu’elle est moulée. 
  • Les sidérites, font partie du groupe des calcites : massifs, compacts, durs, non poreux, ces minerais présentent une perte au feu considérable ordinairement accompagnée d'une fragilisation et même d'une désagrégation du produit. Altérée par oxydation à l'air humide, elles se transforment en limonite en prenant une coloration brun-noir ; puis, par deshydratation on obtient l'hématite, parfois même la magnétite.

Par rapport à leur teneur en fer, les minerais sont classés en :

  • minerais pauvres : Fe ≤ 30 %
  • minerais moyens : 30 % < Fe < 50 %
  • minerais riches : Fe > 50 %
  • magnétite : Fe = 50 – 67 %
  • hématite : Fe = 30 – 65 %
  • limonite : Fe = 25 – 45 %
  • sidérite : Fe = 30 – 40 %

Pour reconnaitre un minerai riche d'un minerai pauvre en fer il faut les sous peser le minerai riche est plus lourd 







Les Questions

Q1 - Le Fer est-il l'élément le plus abondant dans la croûte terrestre ? (justifier votre réponse)

Q2 - La rouille, c'est du fer ? (justifier votre réponse)

Rendez-vous au WP1

Q3 - Observez le mur, et à l'aide de votre aimant repérez la ou les zones où vous trouvez du fer: indiquez votre réponse par le biais du schéma de zones ci-dessus 

Q4 - Faîtes une description de la roche en zone A (couleur, dureté, forme, ...)

Q5Limez cette roche: que constatez-vous ?

Q6 - En considérant l'ensemble de vos observations quelle serait cette roche selon vous (parmi celles données dans la decsription) et pourquoi ?

Rendez-vous au WP2

Q7 - Essayez-vous à expliquer la présence d'un tel rocher ici 






An Earthcache

It is not a physical cache. To log this cache, you must first learn about its educational description in geology, then observe the site on which you are, and finally answer the questions that will be asked.

You can then log in "Found it" without waiting but you must send me your answers at the same time by contacting me either by mail in my profile, or via the messaging geocaching.com (Message Center), and I will contact you in case of problem. Saved logs without answers will be deleted.





Required equipment

To make the observations required for this earthcache, you will need the following equipment:

  • magnet
  • lime
  • ice ax or hammer (optional)




A little of geology

Iron

Iron is the metallic chemical element of atomic number 26, of symbol Fe. In the periodic table, it is placed in the first series of transition between manganese and cobalt.Its chemical properties are similar to those of cobalt.

It is a very ductile and malleable metal that can be molded without melt. The mechanical properties depend on the purity and are particularly greatly modified in steels (alloys with carbon and various elements). They can be greatly improved by heat treatments.

In addition, iron undergoes significant corrosion, which explains why there are few old artifacts shaped in this metal, compared to those in gold, silver or copper.


Abundance

Iron is the most abundant element in the heart of red giant stars; it is also the most abundant metal in meteorites as well as in the nucleus of planets, like that of the Earth.

Too rare and especially disseminated, it is artificially manufactured by blacksmith and steelmaker man and massively in some Caucasian civilizations for over three millennia from its main ores. The chemical and mineral combinations involving iron are plethoric, but the true relatively pure ores with a high iron content are much less common and often very localized in the most known iron mines of antiquity.

Iron is the 6th most abundant element in the Universe, it is formed as the "final element" of nuclear fusion, by fusion of silicon in massive stars. While composing about 5% (by mass) of the Earth's crust, the Earth's core is believed to be largely an iron-nickel alloy, constituting 35% of the earth's mass as a whole. Iron is perhaps, in fact, the most abundant element on Earth or at least comparable (in just the second position) in mass to oxygen, but only the fourth most abundant element in the earth's crust.

Convection currents in the outer layer of the Earth's core (outer core), the "alloy" liquid mainly iron-nickel, are supposed to be at the origin of the Earth's magnetic field.

Deposits

Most of the iron in the crust is combined with oxygen, forming iron oxide ores, such as hematite (Fe2O3), magnetite (Fe3O4) and limonite (Fe2O3 · nH2O). The magnetic oxide or magnetite Fe3O4 has been known since ancient Greek times. It takes its name from Mount Magnetos (the Great Mountain), a Greek mountain particularly rich in this mineral.

About one out of twenty meteorites includes taenite, a unique alloy of iron-nickel mineral (35-80% iron), and kamacite (90-95% iron). Although rare, iron meteorites are a source of nickel-iron, this meteoric iron arrived on the earth's surface being at the origin of the iron industry in the etymological sense; the other natural source of lightly nickel-plated iron is the deposits of telluric iron or native iron mineralogists which are more rare.

The red color of the surface of Mars is due to a regolith rich in amorphous hematite; the red planet is a sort of "rusty planet".

90% of the iron ore deposits in the world are retained in a thin layer and very rich in Fe (II), the banded iron layer. In early life, at the Archaean eon at -2 to -4 Ga, cyanobacteria live in Fe (II) oceans. When they begin to photosynthesize, the oxygen produced is dissolved and reacts with Fe (II) to form oxides of Fe (III) that precipitate at the bottom of the oceans.After consumption of Fe (II), oxygen is concentrated in the oceans and then in the atmosphere, it is a poison for proto-life. Thus, banded iron deposits are systematically found between the geological layers of the crystalline massifs (schists, gneisses, etc.) and the dolomitic limestone layers (corals) constituting the pre-Alpine massifs.

Iron ores

The mineralogical species constituting the essential mass of iron ores are few in number and sufficiently differentiated from the physical point of view to be easily recognized. We distinguish :
  • Hematite ores: The dominant species is the oligist or red hematite. They are generally rocky or pulverulent, with a loss on fire very low, often fragile, and having a not insignificant porosity. The identification of hematites is easy: it has a black metallic luster with characteristic red highlights and, most importantly, it gives, when lime-streaked, a red powder which makes it possible to distinguish it unambiguously from other minerals resembling it. Note that this main characteristic of hematite is found in the etymology of its name, which means blood
  • Magnetite ores: they often have a gain on fire. They are usually hard, massive, compact. Magnetite is the ore richest in iron. It forms typically octahedral crystals, more rarely dodecahedral, exceptionally cubic, which can reach nearly 25 cm
  • Limonites or brown hematites: fragile, scoriaceous, porous, with a high loss on fire. Limonite is actually a sedimentary rock consisting of a cluster of microcrystalline iron hydroxides, the hematite is only present in a minor amount. It also contains clay minerals, phosphates, arsenates and organic compounds. This stone has a blackish appearance, but becomes yellowish when molded
  • Siderites, are part of the group of calcites: massive, compact, hard, non-porous, these ores have a considerable loss on fire usually accompanied by embrittlement and even a disintegration of the product. Altered by oxidation in moist air, they turn into limonite by taking a brown-black coloring; then, by dehydration, we obtain hematite, sometimes even magnetite.
In relation to their iron content, the ores are classified in:
  • poor ores: Fe ≤ 30%
  • average ores: 30% <Fe <50%
  • rich ores: Fe> 50%

  • magnetite: Fe = 50 - 67%
  • hematite: Fe = 30 - 65%
  • Limonite: Fe = 25 - 45%
  • siderite: Fe = 30 - 40%

To recognize a rich ore from a low iron ore it is necessary to weigh them under the rich ore is heavier







Questions

Q1Is iron the most abundant element in the earth's crust?(justify your answer)

Q2Rust is iron? (justify your answer)

click to enlarge the picture

Go to Stage1

Q3Observe the wall, and using your magnet locate the area (s) where you find iron: indicate your answer through the zone diagram above 

Q4Make a description of the rock in zone A (color, hardness, shape, ...)

Q5File this rock: what do you see?

Q6Considering all of your observations what would be this rock according to you (among those given in the description) and why?

Go to Stage2

Q7 - Try to explain the presence of such a rock here







Additional Hints (No hints available.)



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Reviewer notes

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