Galerie ancienne dans une
mine de fer
de
Cabrespine
,
Aude
,
France
.
La notion de
cavite souterraine
recouvre les concepts de
cavite naturelle
ou
artificielle
, situee dans le
sol
ou le
sous-sol
.
Selon le contexte social, une cavite souterraine peut etre une possibilite patrimoniale (touristique, scientifique, historique, etc.) ou un risque
anthropique
(effondrement, pollution, perte de valeur…), dans des proportions diverses.
Selon la region, la nature du sol, la forme, l'origine et l'utilisation eventuelle par l'homme, une cavite souterraine peut prendre de nombreuses formes et de nombreux noms.
On les classe generalement en deux familles non totalement distinctes, selon les parties concernees :
Selon leur forme et la region ou elles se developpent, les cavites naturelles possedent des noms tres varies (cf palette de navigation en bas de page).
Les cavites a tendance horizontale sont generalement appelees
grotte
ou
caverne
.
Les cavites a tendance verticale sont plutot nommees
gouffre
,
abimes
,
scialet
,
aven
, etc.
Leur nom evoque parfois leur fonction :
glaciere
.
Ces cavites se sont le plus souvent formees dans des massifs
calcaires
, on parle alors de
karst
, d'apres la region eponyme.
Cavite souterraine creusee dans le roc (
Fort du Salbert
).
Elles sont de diverse nature, selon leur utilisation :
Exemple de cartographie des risques souterrains (
Landepereuse
).
L'Homme a depuis longtemps creuse le sol, ou utilise des cavites souterraines pour se proteger. Par exemple, en
Picardie
, pres de l'actuel site de
Samarra
, a l'
age de la pierre
, les
hommes prehistoriques
creusaient deja des puits pour extraire les silex de la craie en profondeur. Des grottes comme celle de Lascaux etaient exploitees pour d'autres motifs, mais tres en profondeur.
Plus recemment, les
catacombes
ont ete une autre forme de creation et utilisation de cavites, souvent sous les villes concernees cette fois.
Des centaines de milliers de cavites (rien que pour la France), parfois de tres grande taille, ont ensuite ete creusees, par l'activite extractive, miniere ou militaire (silos souterrains, abris anti-atomiques, etc.).
Deux risques (cumulatifs) sont les plus frequents et preoccupants :
- le
risque d'effondrement
, incluant le
risque d'affaissement minier
dans le cas des
galeries de mines
et autres systemes de mines souterraines ;
- le
risque de pollution
ou de contamination de la nappe, du sol, de l'air et de la chaine alimentaire induit, soit par l'usage de certaines cavites comme decharge (civiles, industrielles ou militaires), soit directement par une
biodisponibilite
accrue de mineraux toxiques et lixiviales susceptibles d'etre emportes par l'eau circulant dans les cavites.
Ce risque peut etre exacerbe :
- dans les zones
sismiquement
vulnerables ;
- dans les zones ou l'eau souterraine circule beaucoup et rapidement ou la ou elle serait plus acide, ou en situation de remontee de
nappe phreatique
(frequente apres l'arret d'activite de carrieres situees sous le niveau superieur d'une nappe, quand les
pompes de denoyage
sont arretees) ;
- a proximite de travaux ou activites induisant des contraintes sismiques souterraines ;
- apres de premiers petits effondrements qui permettent a la pluie, a l'air et eventuellement au gel d'accelerer les processus de fragilisation de la roche (souvent par ailleurs naturellement deja fracturee a proximite de la surface) ;
- a la suite des
dereglements climatiques
; des effondrements indirectement induits par le
rechauffement climatique
sont attendus.
En plus du risque d'≪
affaissement minier
≫ qui concerne surtout le Nord, le
Pas-de-Calais
et la
Lorraine
, 3 000 communes seraient potentiellement soumises a un risque accru d'effondrement de cavites souterraines en France, selon un rapport de l'
INERIS
[
1
]
publie le mardi
. Et un rapport de 2003 du
BRGM
estime que plus de 50 % des communes du Pas-de-Calais abritent au moins une cavite susceptible de s'effondrer dans un avenir plus ou moins proche
[
2
]
. L'eau plus chaude et
plus acide
ou corrosive, et des pluies hivernales plus intenses, ainsi que des chocs thermiques et mouvements de nappe (battance de nappe) accrus pourraient exacerber ce risque avant la fin du siecle selon l'INERIS
[
1
]
. Dans ce pays, les modelisations de
Meteo-France
, prevoient si le taux de CO
2
double d'ici 2100 un rechauffement hivernal de 1 a
2
°C
, un peu plus rapide et eleve dans le Sud-Est que dans le reste du pays, avec plus d'anomalies thermiques (>
2
°C
) dans le Sud au printemps et partout un rechauffement moyen de plus de
2
°C
en ete et en automne. Le volume global des pluies annuelles pourrait augmenter de +7 % en augmentant donc le ≪ battement des nappes ≫.
La
craie
est un materiau particulierement sensible au
gel
et aux variations thermohygrometriques.
Pour etudier sa resistance, en France l'INERIS a equipe de capteurs differentes parties d'une carriere souterraine de craie (de
10
ha
, a chambre et piliers, exploitee sur une vingtaine de metres de hauteur) abandonnees a la fin des annees 1950, a
Estreux
(Nord). Le suivi effectue de 2003 et pour une longue periode, confirme deja que :
- meme en situation souterraine (non exposition au vent, soleil, gel), la craie est moins resistante a la compression lorsque saturee en eau.
- Des micro-ouvertures et fermetures des pores et fissures se forment lors des cycles saturation/desaturation en eau.
En France, le BRGM estime que dans le Nord, 112 communes sont concernees par un risque d'effondrement, dans la zone de la craie, de Douai a Valenciennes, sous et autour d'Arras a Cambrai, et a Lille et a ses environs.
Il est egalement sensible a l'eau. La circulation des eaux souterraines influe sur la resistance des ouvrages de soutenement (etudie en Lorraine apres fermeture d'anciennes mines souterraines
[
3
]
. La resistance a la compression du minerai de fer diminue quand la proportion d'eau augmente (chutant d'environ 50 % pour une
humidite relative
passant de 80 a 100 %, et plus encore en conditions saturees).
Il est plus ou moins pousse selon les pays et epoques.
Il necessite une memoire des sites et des activites passees.
Il s'appuie parfois sur des cartes de risque (Systeme d'information geographique).
Une difficulte est que certaines carrieres souterraines sont abandonnees depuis des decennies voire depuis des siecles et qu'elles n'ont jamais fait l'objet de suivi permettant de savoir a quel point elles sont deja ou non vulnerabilisees par des infiltrations ou stagnations d'eaux.
En
France
, l'INERIS, le Cerema et le BRGM, mettent a disposition des maires des donnees permettant de definir des zones inconstructibles ou soumises a prescriptions particulieres sur les documents d'occupation du sol. Les notaires doivent informer les acheteurs d'un bien immobilier de ce type de risques, et un ≪ Plan cavites ≫ (sur les risques lies ou non au changement climatique) serait a l’etude en France selon l'INERIS
[
1
]
.
Les
PPRN
(Plans de prevention des risques naturels) doivent notamment prendre en compte ces risques, dont l'inventaire (
Inventaire departemental des cavites souterraines
) doit etre fait sous la responsabilite des
maires
.
Une banque nationale de donnees repertoriant les cavites souterraines abandonnees, hors mines, est accessible en ligne
[
4
]
.
Le dereglement anthropique du climat pose deux problemes
- aggravation des battances de nappe,
- rechauffement et acidification de l'eau,
- pluviometrie et crues aggravee en hiver (ex : en
, a
Chateau-Landon
(
Seine-et-Marne
), la
carriere de Lorroy
s'est brusquement effondree, a la suite de la crue exceptionnelle de 1910, causant 7 morts et 7 blesses. Une carriere de craie a
Saint-Martin-le-Nœud
(
Oise
) et des terrains
gypseux
a
Villepinte
(
Seine-Saint-Denis
) ont ete instrumentes par l'INERIS pour surveiller le battement de la nappe et la qualite physico-chimiques de l'eau, pour mieux evaluer le risque),
- deshydratation des sols accrue en ete,
- augmentation des
pompages
de nappe en ete, aggravant les cycles saturation/desaturation de la roche.
Des questions juridiques complexes peuvent etre posees par des sites ≪ orphelins ≫, ou ayant eu plusieurs proprietaires et dont les exploitants ont fait defaut au moment de la remise en etat.
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