ANALYSE « GÉOLOGIQUE » DES DÉPÔTS MINIERS ET INDUSTRIELS DU BASSIN MINIER DE PROVENCE

LE TERRIL SAINT PIERRE

P.‐E. Mathé, J.‐Cl. Parisot , D. Hermitte, H. Miche, D. Borschneck

et les étudiants du

PROBLEMATIQUE

• Assise trias à jurassique • Dépôt de formations continentales crétacé : 

le Valdo‐Fuvélien (Campanien) 

le Begudo‐Rognacien (Maestrichien).

• Formations Cénozoïques (paléocène à oligocène)

Le lignite a été exploité du XVIII à 2003 

Production grande quantité de stériles et déchets  de natures diverses stockés en terrils 

2

Disséminés dans le paysage, urbain ou rural

Contextes géomorphologiques variés•Tas•Fond de vallon•Appuyés à un relief

Dimensions et âges différents

LES OBJECTIFS

Apporter des informations "géologiques" sur ces dépôts  anthropiques

• Structure (géométrie)• Nature et évolution des matériaux (stabilité)• Hydrogéologie (localisation & évolution des écoulements)

Zone atelier pour les étudiants

LA METHODOLOGIE

Méthodes électriques :•Tomographie de résistivité électrique•Polarisation spontanée•Polarisation provoquée

Méthodes magnétiques :•Susceptibilité (terrain et labo)•Magnétométrie

Avec l'appui de la géochimie (eaux et sols) et de la minéralogie

Les outils géophysiques

3

Localisation des travaux 2009 ‐ 2010

TERRIL SAINT PIERRE

4 plateformes

Dépôts depuis la fin du XIXème jusqu’en 1970

o Stériles d’extraction

o Résidus du lavage

S’appuie sur la colline des Frères

2009

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

juil aout sept oct nov dec janv

juil2008 ‐ janv2009

juil2009 ‐ janv2010

2010

NS

TOMOGRAPHIE DE RÉSISTIVITÉ ÉLECTRIQUE

Profil E‐W 2009

Profil E‐W 2010

WE

??

?

GÉOLOGIE ET GÉOMÉTRIE DU DÉPÔT

??Ecoulement

Ecoulement

POTENTIEL SPONTANÉ

N

Drainage important en direction du rebord sud du dépôt => risque d’apparition de zones d’instabilité

MAGNÉTOMÉTRIE

Plateau : ‐ Oscillations grde λ = hétérogénéité de matériaux‐ Légère pente = amincissement du dépôt

Pente :Oscillations petites λ = béton, ferraille

Profil E – W 2010

Vers 200 m large dépression du signal = épaississement du dépôt

Entre 100 et 200 m, oscillation grande λ = hétérogénéité du dépôt

Les profils de magnétométrie et d’ERT sont en accords et se complètent

Sonde basse Gradient

N N

Mise en évidence de l’hétérogénéité des matériaux. Ici, les valeurs faibles indiqueraient un matériau plus argileux  

CHIMIE DES EAUX : Luynes et exutoire

2009 2010

CHIMIE DES SOLS0 2 4 6 8 10

0‐5

5‐20

80‐90

VDSS

0 5 10 15 20 25 30

0‐5

5‐20

80‐90

VDSS

0 2 4 6 8 10

0‐15

15‐24

33‐42

69‐78

105‐114

VDSS

0 5 10 15 20 25 30

0‐15

15‐24

33‐42

69‐78

105‐114

VDSS

Hg

As

VDSS = Valeurs de définition de sources‐sols

SP1 SP2

0 100 200 300 400

0‐5

5‐20

80‐90

0 100 200 300 400

0‐15

15‐24

33‐42

69‐78

105‐114

0 5 10 15 20

0‐5

5‐20

80‐90

0 5 10 15 20

0‐15

15‐24

33‐42

69‐78

105‐114

Sr

Ca

SP1 SP2

MINÉRALOGIE DES SOLS SUR LE DÉPÔT

SP1 SP2

Profondeur Roche Totale Argiles Profondeur Roche

Totale Argiles

40-60 cm

QuartzCalciteAlbite

MuscoviteHématite

Kaolinite SmectiteChlorite

Illite

24-33 cm

QuartzCalciteAlbite

MuscoviteGypse

OrthoclaseHématite

Kaolinite SmectiteChlorite

IIlite

80-90 cm

QuartzCalciteAlbite

MuscoviteMicroclineHématite

KaoliniteSmectite 105-114 cm

QuartzCalcite

MuscoviteGypse

Graphite

Kaolinite Smectite

IIlite

exutoire

Roches calcaire altérées

Encroûtement: Gypse, anhydrite, dolomite

Roches poreuses

Lignite

Dissolution de la pyrite

SO42‐

Ca2+

Mg2+

T°(+4°C)

Dissolution decalcite, gypse, dolomite

Précipitation de gypse, dolomite

Sol  jeune peu évolué et présence d’argile

AquifèreCa2+

Mg2+

SO42‐ SO4

2‐

CaMgSO4

L’hétérogénéité et la géométrie du dépôt est clairement révélée par les mesures géophysiques et géochimiques

Des zones de drainage préférentielles sont mises en évidence

Le terril se comporte comme un « réacteur géochimique » où dissolution, reprécipitation voire d’autocombustion entraînent des transformations des matériaux  et la libération d’éléments dans le milieu

Certains éléments (Hg, As) seraient à surveiller

CONCLUSION

PERSPECTIVES

Continuation du suivi sur le terril Saint Pierre

Profils ERT, PS et magnétométrique

Cartographie PS et magnétométrique

Echantillonnage et analyse de profils de sols

Aborder l’identification des zones à risques d’instabilité

Etendre l’étude à d’autres terrils présentant des contextes et des dépôts de natures différentes

Les Sauvaires : comblement d’une vallée, meilleure connaissant de la nature des dépôts

Le Défens : autocombustion encore active