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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