› Journées de printemps 2009 (1)
Les journées de printemps se sont déroulées dans le nord-est du bassin de Paris (nord de la Meurthe-et-Moselle, Moselle, Bas-Rhin) sous la direction de Micheline Hanzo.
Première journée : 21 mai
Arrêt 1 - Saint Pancré (Robert Wyns et Jean-Paul Fizaine)
Les anciennes minières de Saint Pancré exploitaient le « fer fort », nodules de fer latéritique (résidus de cuirasse constitués d'hématite entourée d"un cortex de goethite), mélangés à des argiles d’altération et piégés dans des poches karstiques.
Ces poches ont été vidées de leur contenu, mais on peut encore trouver dans les labours des nodules et des blocs de Pierre de Stonne, silcrète à coiffes surmontant à l’origine le profil latéritique.
L’intervention de Robert Wyns nous a rappelé que le travail du fer en Lorraine ne remonte pas à l’utilisation de la minette, et, à la relative surprise des agronomes présents, que le processus de latéritisation n’était pas limité à la zone intertropicale comme le disaient les pédologues d'autrefois.
Déjeuner à Buré-la-Forge
Les moines de l’abbaye cistercienne d’Orval y installent en 1390 un haut fourneau alimenté par le fer fort des minières de Saint Pancré. Le site cessera de fonctionner à la fin du XIXème.
Arrêt 4 – Hombourg-Budange : la Dolomie de Beaumont (Marc Durand)
(la numérotation des arrêts suit le livret-guide; les arrêts 2 et 3 ont été supprimés faute de temps)
La Dolomie de Beaumont est le principal repère lithostratigraphique au sein des Marnes irisées du Keuper. Epaisse de 8 m en moyenne, elle montre un amenuisement dans le nord de la Lorraine dont la coupe à Hombourg-Budange montre qu’il ne s’agit pas d’une érosion antérieure aux Marnes irisées supérieures, mais d’un faciès marginal d’une plus grande lagune.
Arrêt 5 – Kemplich : discontinuité éo-cimmérienne (Marc Durand)
La grande carrière de Kemplich, ancienne exploitation de gypse et d’anhydrite, offre la coupe des Marnes irisées supérieures la plus complète du NE de la France.
La tranchée d’accès est entaillée dans le banc d’anhydrite situé au toit de la Dolomie de Beaumont, qui est surmonté des Argiles de Chanville (rouges), dont la partie supérieure contient des masses gypseuses.
Viennent ensuite les Argiles bariolées dolomitiques dont la partie inférieure se termine par un banc gypseux dont la surface de ravinement peut être identifiée comme la Discontinuité éocimmérienne majeure.
Arrêt 6 - Denting : biohermes à Placunopsis du Muschelkalk supérieur
Le Muschelkalk supérieur du NE de la France et de l'Allemagne renferme les premières bioconstructions de métazoaires mésozoïques connues en Europe occidentale. Il s'agit essentiellement de petits patch reefs.
Ces biohermes en boule de dimension décimétrique à métrique sont constitués d'un assemblage de valves droites d'un petit bivalve traditionnellement appelé Placunopsis (Anomiidés), bien qu'il s'agisse plutôt d'un Prospondylidé.
Deuxième journée, 22 mai, matinée
Arrêt 7 - Bitche sud : discontinuité de Hardegsen (Marc Durand)
Dans le nord de la Lorraine et de l'Alsace, le Buntsandstein moyen est plus ou moins tronqué par une surface érosive qui peut descendre jusqu"au Grès vosgien. Cette discontinuité, due à une des plus importantes phases tectoniques du Trias est connue en Allemagne sous le nom de discontinuité de Hardegsen. La tranchée du contournement sud de Bitche (D 620) permet d’observer le contact direct des Couches intermédiaires du Buntsandstein supérieur sur le Grès vosgien.
Arrêt 8 – Citadelle de Bitche (Marc Durand)
La Citadelle de Bitche est installée sur une butte isolée dont les flancs offrent d’excellentes coupes dans la partie supérieure du Grès Vosgien (Buntsandstein moyen), caractérisée par la prédominance de minces stratifications horizontales à grande extension latérale, qui évoquent une sédimentation dans des zones inondables en dehors des chenaux.
Arrêt 9 – Niedersteinbach (Marc Durand)
Le Grès d’Annweiler (Buntsandstein inférieur) repose, par l’intermédiaire d’une surface de remaniement tourmentée, sur les siltites massives à concrétions dolomitiques du Rotliegend (Permien). Cette surface est la Discordance palatine (Dachroth, 1985).
Arrêt 10 – Soultz-sous-Forêts : géothermie profonde (Albert Genter)
Le site de Soultz-sous-Forêts, autrefois intégré dans le champ pétrolier de Pechelbronn disposait d'anciens puits pétroliers pouvant être réaménagés en puits d'observation à moindre frais. De plus, cet endroit est marqué par un maximum de l'anomalie thermique régionale.
En l’absence d’un aquifère constituant un réservoir géothermique naturel, on a appliqué la technologie EGS (Enhanced Geothermal Systems, Systèmes Géothermiques Stimulés). Le concept consiste à forer au moins deux puits dans des roches présentant d’importantes fractures naturelles, à extraire le fluide chaud depuis un puits de production et à réinjecter le fluide une fois refroidi dans le réservoir fracturé par l’intermédiaire d’un puits d’injection.
Contrairement aux réservoirs géothermaux conventionnels, les systèmes EGS nécessitent une stimulation, hydraulique par injection de grands volumes d’eau, ou chimique par injection d’acides pour dissoudre les dépôts hydrothermaux naturels qui colmatent les fractures.
Les trois forages : assemblage de deux photos de Pierre-André Liard
Les forages GPK2, GPK4 (production)et GPK3 (injection) ont atteint une profondeur d’environ 5 km et forment le triplet géothermique. Les têtes des puits sont distantes de 6 m l’une de l’autre en surface, alors qu’il y a une distance horizontale d’environ 650 m entre chaque fond de puits, ce qui permet à l’eau de circuler sur des distances suffisamment longues pour être réchauffée. La trajectoire des forages a été déviée de la verticale
Les débits artésiens n’étant pas suffisants, deux types de pompes sont testés : une pompe à arbre long LSP (Line Shaft Pump) et une pompe électro-submersible ESP (Electro- Submersible Pump). Avec la LSP, la pompe elle-même se trouve à une profondeur de 350 m à l’intérieur du puits GPK2, son moteur est en surface et la connexion s’effectue par le biais d’un arbre long. On évite ainsi d’installer le moteur dans une eau sur-salée chaude, mais il y a des risques mécaniques, et des questions de corrosion/entartrage et lubrification à étudier.
Avec l’ESP, la pompe et le moteur sont installés dans le puits GPK4 à une profondeur de 500 m. Cette technologie bien connue doit être adaptée aux conditions élevées de température : la métallurgie, la résistance à la corrosion, le refroidissement du moteur, exigent une conception particulière.
Du fait de la forte teneur en sel et composés corrosifs du fluide géothermal, il ne peut être vaporisé et alimenter directement la turbine. La chaleur produite doit être transférée dans un circuit secondaire, avec un fluide de travail à point d’ébullition bas (principe des cycles binaires). La technologie ORC (Organic Rankine Cycle) a été retenue, avec pour fluide de travail l’isobutane.
En l’absence de source froide (aquifère, rivière) facilement accessible, un système de refroidissement par air s’est avéré nécessaire, ce qui limite également son impact sur l’environnement.
Le projet de Soultz-sous-Forêts est prometteur et riche d’enseignements. L’énergie géothermique est écologique et inépuisable, mais l'utilisation de ce principe simple exige, à ce jour, des technologies élaborées, et se heurte à des problèmes auxquels il faudra trouver des solutions : perte du liquide injecté, faible rendement, corrosion et encroûtements, génération de micro-séismes… et coût de production encore trop élevé par rapport au coût de rachat du kWh.
Suite de la deuxième journée, très bien remplie
Avant la visite du musée du pétrole de Pechelbronn, prévue l'après-midi, nous avons dégusté un excellent baeckeoffe au restaurant A l'Etoile de Merkwiller-Pechelbronn.
Le baeckeoffe n'est toutefois en rien un concept inconnu des géologues de l'AGBP, car il leur fut servi à la Faculté de Reims en 1984, où il leur fut démontré qu'il s'agit d'un plat pour géologues.
Arrêt 11 - Musée du Pétrole de Pechelbronn (Daniel Rodier)
La visite était guidée par Daniel Rodier, vice-président de l'association des Amis du Musée du Pétrole.
Arrêt 12 - Reipertswiller (Marc Durand)
La coupe de Reipertswiller, dans le Grès vosgien supérieur (Buntsandstein moyen) montre un faciès de dune éolienne.
Les bancs sont constitués de grains à forte sphéricité et de taille remarquablement constante (0,5 à 1 mm), qui leur a fait donner le nom de sables « caviar ».
Un tel tri de taille ne peut avoir lieu en milieu subaquatique et ces sables sont interprétés comme des dépôts dunaires éoliens.
Arrêt 13 - Carrière de Rothbach (Francine Loegel-Schneider)
Photos de Pierre-André Liard
La Carrière de Rothbach, dans le Buntsandstein moyen, était exploitée au siècle dernier par les tailleurs de pierre locaux pour des besoins de la construction de la région. Après la guerre, la carrière n'a plus été exploitée.
Ce n'est qu'en 1964 que Charles Loegel a réouvert ce site en y travaillant avec une petite équipe.
La très bonne qualité du grès rouge de Rothbach, de par sa teneur en quartz (70%) et son liant siliceux, sa résistance aux intempéries et à la pollution a permis son utilisation pour des travaux prestigieux comme la restauration de la Cathédrale de Strasbourg.
Les blocs de grès sont extraits grâce à un système très performant de découpe par jet d'eau à très haute pression conçu par Charles Loegel, le Loegel-Jet (système breveté).
En savoir plus : www.carriere-rothbach.fr
Arrêt 14 - Saint-Louis - Arzviller : le "Plan incliné"
Le Canal de la Marne au Rhin, long de 312 km, relie la Marne (à Vitry-le-François) au Rhin (à Strasbourg). Par le canal latéral de la Marne, il est connecté au réseau navigable de la Seine vers l'Île-de-France et la Normandie.
Le canal franchit la ligne des Vosges par la trouée du col de Saverne. C'est un canal à petit gabarit accessible seulement aux automoteurs de canal de 250 à 300 tonnes (gabarit Freycinet).
L'ouvrage le plus remarquable est le plan incliné de Saint-Louis-Arzviller mis en service en 1967. Il double et remplace 17 écluses réparties sur 4 km avec une chute de 44,55 m. Du fait de la baisse du trafic commercial, ses principaux utilisateurs sont les bateaux du tourisme fluvial.
Un système de contrepoids permet de faire fonctionner le dispositif avec peu d'énergie.
C'est le seul plan incliné de type transversal. Les deux autres, de type longitudinal, sont à Krasnoïarsk, en Russie, et à Ronquières en Belgique.
Le plan incliné de Ronquières a été visité par l'AGBP en 1993.
Arrêt 15 - Haut-Barr : Grès vosgien et Conglomérat principal
Les rochers du Haut-Barr offrent de magnifiques coupes tridimensionnelles de la partie terminale du Grès vosgien et de la totalité du Conglomérat principal.
Le Grès vosgien se présente sous son faciès "de chenal". L'abandon progressif du chenal se traduit par le passage à des faisceaux à litage oblique tabulaire. Des traces d'interruption notables de dépôt sont également décelables à ce niveau, dont l'une marquée par le remplissage d'un tout petit chenal par une brèche intraformationnelle gréseuse.
La passage vertical au Conglomérat principal est rapide, mais graduel, comme le montre la paroi visible derrière la chapelle (ci-dessous).
