Découverte géologique des carrières de Merlebach

1. La partie orientale : les carrières de Freyming-Merlebach (Barrois et Freyming)

Le parcours aménagé à composante géologique emprunte le circuit en boucle qui débute à l'entrée principale est (1). Elle comporte une promenade basse dans la partie sud et continue en balcon sur la limite nord de la carrière (L=7,5 km, dénivelé = 95m).

Extrait du panneau situé à l'entrée du site (plan légèrement modifié).  Les observations se font à partir du chemin (tracé en noir) qui comporte une promenade basse et une promenade haute.

1. L'entrée dans la carrière : le point de vue sur le site

Le chemin s'engage dans la pente à travers bois. Il franchit un premier escarpement puis une zone faillée et longe sur la gauche, un ravin étroit bordé d'une corniche de quelques mètres d'épaisseur. A la sortie du bois le chemin débouche sur une plateforme.

Vue panoramique sur le site de la carrière depuis un promontoire situé à l'est. De gauche à droite, sur une largeur d'environ 1 km, le regard porte successivement sur les tours de la Centrale électrique de Carling (à l'horizon), sur l'imposant terril gris-noir de schistes houillers de Sainte Fontaine en partie adossé à un îlot rocheux (butte résiduelle formant la paroi sud), sur la carrière du Barrois avec ses plans d'eau, aménagée sur une longueur de 2 km, enfin sur le front nord d'une hauteur proche de 100 mètres, en grès bigarrés et couronné par la forêt du Warndt. 

Le visiteur traverse successivement deux ensembles de roches d'origines différentes : les schistes carbonifères, stériles remontés au cours de l'extraction de la houille, puis les grès triasiques destinés au remblayage hydraulique des cavités du fond. Les deux ensembles s'interpénètrent dans la zone centrale.

À noter qu'à peine le remodelage de la carrière terminé, l'action érosive de l'eau de ruissellement est à l'oeuvre.

Ravine visible au niveau de la plate-forme. On remarquera l'aspect sinueux de cette figure d'érosion aux allures de canyon qui n'est pas sans rappeller certaines vallées aux méandres encaissés à plus grande échelle ...

2. Les terrils de schistes

La partie orientale du grand terril est activement exploitée comme matériel de remblai et couche de forme pour la voirie. Cette valorisation d'un sous-produit minier est réalisée par la société SOLODET et les travaux sont prévus pour durer jusqu'en 2035. Les pentes de cette montagne artificielle montrent par endroits des traces de ravinement et le mode d'entassement du matériel schisteux sous forme de strates obliques.

Le chemin longe la base d'un îlot de grès non exploité (développé plus loin) puis s'engage à la base du terril aménagé. Son profil a été stabilisé par une suite de paliers drainés et engazonnés.

Vue sur le terril sécurisé. Sur le profil, on distingue les paliers et banquettes drainantes reliées à un chenal d'évacuation des eaux de pluie. Ce dispositif combiné à un réengazonnement (végétalisation) est destiné à éviter l'érosion des flancs et l'infiltration à l'origine de glissements.

Si l'accès aux terrils demeure impossible en raison du risque de glissement de terrain, on pourra tout au long de ce parcours «toucher» les schistes qui ont servi à remblayer les chemins (réutilisation d'une fraction des stériles en provenance du schistier). Ce sont des fragments de couleur grise, parfois rouge lorsqu'ils ont subi le phénomène d'auto-combustion (oxydation de la pyrite). Certains renferment des empreintes de végétaux (fossiles du Houiller). Ce matériel peu consolidé est sensible à l'érosion par ruissellement (voir les ravines dans la descente) et au glissement (cas du terril Sainte Fontaine en 2008).

3. Les grès du front de taille sud (Buntsandstein moyen)

Sur quelques dizaines de mètres, un ancien front de taille est présent entre les terrils décrits précédemment et à proximité du chemin. Il s'agit de la paroi-limite sud de la carrière dont le fond, a  été remblayé en partie par des sables issus du grès, recouverts ensuite par des schistes. En face, s'étend le front nord sur une longueur de 2 km et une hauteur voisine de 100 mètres.

L'observation des fronts de carrière apporte des informations sur le mode d'exploitation et les mesures de sécurisation mais aussi des données sur la formation des grès et leur évolution.

 Le front de carrière sud est présent sous forme d'une butte sur laquelle empiètent les terrils. La végétation spontanée prend rapidement possession des lieux à la base des affleurements.

Vue sur la paroi de la butte résiduelle sud. La proximité relative du front de taille permet d'observer la stratification originale au sein des bancs de grès et par endroits les effets de l'altération sous forme de croûte. Des bancs à stratification horizontale alternent avec des niveaux à litage oblique (signalés par un point vert).

Les grès bigarrés variant du blanc-crème au rose selon la teneur en oxydes de fer présents dans le ciment sont disposés en bancs  étendus. Certains bancs plus indurés forment un ressaut. Au sein de la masse, des niveaux à litage oblique régulier tranchent avec les strates quasi horizontales qui les encadrent. Un faisceau d'observations, dont l'analyse morphoscopique des grains, montre que ces bancs correspondent à des dépôts dunaires. Les niveaux horizontaux qui les recoupent sont des épandages de sables interdunaires ou des recouvrements de dunes décapées sous l'effet de tempêtes de sables (Dachroth).

Par endroits, la paroi présente des phénomènes de détachement de croûtes provenant de l'altération de la roche sous l'effet de la migration de sels. Ce phénomène est connu pour son impact sur la conservation des monuments.

4. Le passage près du plan d'eau : la forêt engloutie

Le regard est attiré par des "champs de pieux" au milieu de l'étendue aquatique : il s'agit de bouquets d'arbres pionniers (bouleaux) installés encore il y a peu sur la terre ferme. Ils sont noyés à présent par la remontée de la nappe phréatique après l'arrêt du pompage des eaux d'exhaure. Ils évoquent le sort des forêts situées sur les rives marécageuses du « lac carbonifère » dont le fond en subsidence active a été à l'origine des formations houillères. Cette remontée de la nappe n'est pas encore terminée. Pour compléter la scène, mentionnons au passage la faune associée à ce milieu : batraciens (dont le pélobate brun et le crapaud vert), libellules. Leurs ancêtres éloignés ont peuplé les marécages carbonifères.

Depuis la digue séparant les deux plans d'eau, vue sur l'étang est. La rive au premier plan est colonisée par des ligneux : bouleau, genêt. La zone aquatique comprend des parties peu profondes occupées par des étendues de roseaux (Phragmites) et à l'arrière plan par une végétation ligneuse en voie d'engloutissement suite à la remontée inéluctable de la nappe phréatique.

5. Les grès du Buntsandstein du front de carrière nord

Le front de carrière nord (vu ici depuis les abords du terril en cours d'aménagement) présente une différence de teinte, il est plus rose dans sa partie ouest. La disposition des couches de grès présente un pendage apparent vers l'est (côté cité Reumaux). Cette structure est perturbée localement par un bombement anticlinal dont l'axe orienté ouest-est passe à une direction WNW-ESE dans la partie orientale (pendage visible depuis l'accès (3) Sainte Fontaine.

Partie supérieure du front de taille. La partie supérieure de la série gréseuse est caractérisée par une barre de 30 mètres de grès massifs comprenant des bancs indurés qui alternent avec des interlits plus sableux. L'érosion différentielle a permis la formation de corniches de grès spectaculaires.

Les fissures et failles

Le front de taille nord présente une fissuration déjà repérable de loin. Des failles traversent les séries gréseuses, des diaclases recoupent les bancs. On pourra sur l'exemple présent apprécier le rejet (compartiment ouest affaissé) grâce aux lits gréseux de couleur brune. Cette coloration  (oxydation) est favorisée par la circulation de fluides (eaux d'infiltration) fragilisant l'encaissant sur plusieurs mètres. A ce titre, l'étude des massifs gréseux constitue un bon modèle pour la compréhension du fonctionnement des réservoirs de pétrole.

Les figures d'érosion

Elle ne passe pas inaperçue, l'aiguille de grès accolée à la paroi avec son chapeau coloré ! On la désigne souvent sous le nom de "demoiselle coiffée". Un examen attentif de son environnement immédiat permet de voir tout un réseau de fissures qui ont guidé la formation de ce piton rocheux*. Les facteurs météorologiques ont accentué le modelé en érodant préférentiellement certains bancs plus tendres.

* Une demoiselle coiffée ou cheminée de fée désigne une colonne de roches plus ou moins friables protégées de l'érosion par un bloc. Elles existent en général dans les terrains morainiques ou volcaniques. Ici, l'aiguille gréseuse ou pile gréseuse s'apparente à un pinacle ou encore à un stack. Ce dernier désigne une colonne de roche détachée de la falaise en domaine littoral.

6 Le belvédère

Situé à mi-chemin sur le parcours au sommet du front nord, il permet une vue panoramique sur la carrière et les terrils et à l'horizon, sur le rebord de la cuvette du Warndt. Il offre également un aperçu sur l'érosion lente de la paroi dont l'état est contrôlé par des mires scellées dans la falaise et grâce à un réseau de points sur le sentier des douaniers.

Vue sur la partie nord-ouest de la carrière depuis le belvédère. On reconnait le domaine de la forêt sur grès formant le site initial, la paroi gréseuse aux couches inclinées séparée en deux gradins par une banquette à ses pieds une partie talutée et la digue (merlon pare-blocs). Le chemin surélevé évite les zones à fond instable du bassin de décantation. Partout la végétation recolonise l'espace mis à sa disposition.

Vue plongeante depuis le belvédère. Vieux de près d'un siècle dans certains secteurs, le front de taille montre des signes d'érosion. Sous l'effet des facteurs climatiques (gel, dilatation, hydratation, migration de sels...) et selon le degré de cimentation de la roche, on observe des phénomènes d'exfoliation, de désagrégation des grains donnant lieu à des micro reliefs d'aspect ruiniforme (1), des couloirs de ravinement (4) des descellements de blocs anguleux par le jeu de la fissuration (2) et arrondis par l'altération (3).

Remarque : au cours d'une visite du site, par une journée froide d'hiver, l'auteur a été le témoin de deux coulées sableuses.

2. La partie occidentale : la carrière Peyerimhoff

L'exploration de cette partie peut constituer un complément au trajet précédent. En venant par la cité Sainte-Fontaine (3), on peut accéder directement à la carrière Peyerimhoff.

Front de taille nord de la carrière Peyerimhoff. L'épaisseur visible est voisine de 70 mètres. Les formations exploitées sont des grès à faciès plus sableux que ceux de la partie orientale. La série est également affectée d'un léger pendage vers l'est. Le fond de la carrière est envahi par une végétation arbustive d'espèces pionnières caractéristiques de ce type de milieu : genêt, bouleau, pin. Le sable arraché par le ruissellement continue de s'accumuler au pied de la paroi, sur le talus aménagé déjà colonisé par la végétation environnante.

Des lits de sable fin, de couleur rouge (présence d'hématite) et comportant une fraction argileuse évaluée entre 4 à 5%. alternent avec des passées plus claires voire jaunes, non argileuses. Quelques bancs indurés de puissance métrique à plurimétrique sont présents localement.
 

Particularité locale : les plaquettes de limonite. Des passées de plaquettes ferruginisées de quelques centimètres d'épaisseur sont présentes très localement. L'existence de ces horizons est sans doute liée à des circulations de fluides à proximité de fissures. Au cours du temps, elles forment des parties proéminentes qui favorisent l'installation de végétaux.

Des formations de ce type ont pu être exploitées localement dans le passé comme minerai de fer. "De Freyming dépend Sainte-Fontaine, qui consiste en une forge, la maison du propriétaire, M. Simon, et quelques habitations de forgerons.Le terrain fournissait, il y a 80 ans, le minerai pour 1'usage de la forge; mais ce minerai n'ayant pas de qualité, l'exploitation a cessé." (Verronnais 1844. Monographies des villes & villages de France)

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Dans les annexes de cette fiche :

La position stratigraphique des grès de ces carrières est présentée en Annexe1.

L'Annexe2 donne quelques liens pour découvrir l'histoire du site.

L'Annexe3 donne des informations sur l'après mine.

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