Parmi les nombreuses carrières du secteur étudié, quatre seulement seront décrites ici :

1. La carrière de La Fontaine à Brauvilliers
2. La carrière à ciel ouvert de Behonne à Savonnières-en-Perthois
3. La carrière de la Petite Haie des Meubles à Savonnières
4. Les carrières souterraines de Rinval

Deux d'entre elles, situées à Brauvilliers, la carrière de La Fontaine et les carrières souterraines de Rinval, feront l'objet d'une description plus détaillée.

1. La carrière de la Fontaine de Brauvilliers

Le site comporte plusieurs carrières à ciel ouvert ou souterraines dont l'exploitation a débuté  depuis la fin du XIX^ème siècle au moins (carrière du Point de vue en activité en 1889). La société Civet et C^ie, qui œuvrait également dans la région de Commercy pour la Pierre d'Euville, y est installée dans les années 1910.

Parmi ces aires d'exploitation, la plus ancienne, entièrement végétalisée, se situe à droite en contrebas du chemin d'accès à la carrière actuelle. Une autre se cache dans un secteur boisé, au bout d'un sentier à droite de l'entrée. On y trouve d'anciennes galeries souterraines condamnées (fig.4A et B) et les ruines de locaux techniques.

L'entrée de la carrière actuelle présente par ailleurs les vestiges d'anciens fronts de taille sur lesquels on peut suivre l'évolution des techniques d'extraction (fig.4C et D), d'abord manuelle à l'aide de pioches ou de pics (traces en "arêtes de poisson") puis mécanisée à l'aide d'une machine de type haveuse (traces plus nettes et régulières). Deux sortes d'outils étaient utilisées manuellement: la tranche, ressemblant à une pioche, laissant des marques obliques et l'aiguille (barre à mine), des traces verticales (fig.4C).

Fig.4: Anciens sites d'exploitation en galeries souterraines et évolution des techniques d'extraction sur d'anciens fronts de taille

La carrière principale (Société ROCAMAT) couvre une superficie de plus de 3 ha. Des blocs équarris sont stockés au pied des fronts de taille sur tout le périmètre de la carrière (fig.2 et 5).

L'Oolithe vacuolaire qui est la roche recherchée affleure au bas de la série sur deux à trois mètres d'épaisseur, au-dessus du plancher de la carrière. Sa teinte gris clair tranche avec les niveaux marno-calcaires sus-jacents, de couleur ocre, et qui constituent la découverte d'une épaisseur de cinq à dix mètres (fig.5).

Fig.5: Vue générale du front de taille et de la découverte de la carrière de la Fontaine

Ces terrains représentent les derniers dépôts du Jurassique enregistrés dans la région. Leur âge correspond à la base du Tithonien supérieur, noté j9b sur les cartes géologiques de Bar-le-Duc et Joinville (fig.6). Au-dessus, le Crétacé débute par le Valanginien (lacune du Berriasien) dont les bancs reposent en discordance sur ceux du Jurassique supérieur (voir fiche Ville-sur-Saulx). Bien que cartographiés (terrains n2) au sommet de la découverte, les niveaux sableux du Crétacé inférieur n'ont pas été observés sur le site.

Fig.6: Position stratigraphique des terrains de la carrière de la Fontaine

Les affleurements les plus propices à une observation sont ceux du fond de la carrière (extrémité nord - fig.7 et 8) où les fronts de taille sont limités en hauteur et accessibles (il faut toutefois escalader quelques blocs d'Oolithe vacuolaire). Deux fronts de taille (est et ouest) bordent l'extrémité de la carrière à cet endroit.

Le front de taille est (fig.7) permet d'observer en place les niveaux reposant directement sur l'Oolithe vacuolaire qui est exploitée sur 2 mètres d'épaisseur environ ici. Il s'agit principalement d'alternances de calcaires sublithographiques et d'interbancs marneux. Des lumachelles sont présentes et renferment de nombreux moules ou coquilles du petit bivalve Corbula inflexa (fig.10). Cette série à dominante calcaire se termine par un niveau de calcaire recristallisé caverneux et fibreux (calcédonite et calcite - fig.10). Au-dessus, les éboulis marneux masquent la stratification et seul un banc sommital en place, mais affleurant de façon discontinue, a pu être échantillonné : une couche de calcaire oolitique dont la surface est recouverte de dépôts ferrugineux formant un "hard ground". Dans les éboulis, de fréquents morceaux de minerai de fer fort peuvent être récoltés. Un fragment de bois fossile a été trouvé dans l'un d'entre eux (fig.10).

Fig.7: Front de taille est et série lithologique des terrains afffleurants

Le front de taille opposé au précédent, situé côté ouest, présente également les terrains de la découverte reposant sur les bancs à Oolithe vacuolaire sciés et débités. Les niveaux du bas de la découverte sont toutefois masqués par des éboulis et une lacune d'observation ne permet pas d'observer la série calcaire (micrites et lumachelles) à interbancs marneux. Les strates ne font leur apparition qu'au sommet du front de taille. Cela commence par un banc marneux brun-verdâtre surplombé d'un ressaut calcaire (calcaires oolitiques et lumachelles) d'un peu plus d'un mètre d'épaisseur. A cet emplacement, les couches offrent un léger pendage en direction du NO (fig.8). La recherche de placages sableux valanginiens (Crétacé inf.) au sommet de la découverte (très difficile d'accès et dangereux) est restée vaine. Seuls des blocs épars de fert fort géodique demeurant éparpillés ici et là, attestent de l'occurence d'une ancienne cuirasse ferralitique crétacée reconnue ailleurs dans la région (voir les fiches "la Borne de fer" près de Thionville en Moselle, celle du sentier des minières à St.-Pancré près de Longwy ou encore celle de Reffroy non loin de Brauvilliers dans le sud meusien).

Fig.8: La série du front de taille ouest de la carrière de la Fontaine

L'Oolithe vacuolaire exploitée sur ce site est une calcarénite poreuse, mal cimentée, bien classée, à ooïdes et bioclastes. Un échantillon porté à la bouche happe la langue. A la loupe, les ooïdes (ou oolites), dont la taille ne dépasse pas le millimètre, montrent un nucléus parfois dissous (fig.10). Il s'agit d'une roche non gélive, à la fois résistante, tendre et peu dense (1600 à 1800 kg/m³); des qualités qui en font un matériau facile à travailler et très apprécié pour la taille (construction et sculpture décorative ou monumentale - fig.9 et 11).

Fig.9: Quelques exemples de sculptures décoratives et de façades (ancien pigeonnier et porte cochère) en Pierre de Savonnières, observées à Cousances-les-Forges (55), Narcy (52) et Savonnières-en-Perthois (55)

Dans le cadre de ses travaux de recherche, Fronteau (2000) a publié une description détaillée des ensembles et faciès exploités dans la carrière de la Fontaine. Cette description complète celle, plus sommaire, proposée par Hilly et Haguenauer (1979). Plusieurs unités lithologiques ont été reconnues (cf. log de la fig.7); du bas vers le haut de la série:

• L'unité 1 forme le plancher de la carrière et est composée d'un calcaire oobioclastique peu vacuolaire, exploité jusqu'en 1945.
• L'unité 2 correspond à un banc calcaire homogène, épais d'environ 2,50m ; c'est de cette unité que sont extraits les blocs équarris stockés dans la carrière. Le faciès, toujours très poreux (jusqu'à plus de 50% de porosité), correspond à une oobiosparite pouvant passer à une oobiomicrite (fig.9). La porosité résulte de processus de  dissolution (nucleus des ooïdes et coquilles) survenus après le dépôt.  Les carriers désignent sous le nom de "Liais" les faciès à dominante oolitique (base de l'unité 2) alors que le terme de "fin coquillier" ou "fromentelle" sont réservés pour un faciès plus riche en bioclastes (partie supérieure de l'unité 2). Des niveaux lenticulaires lumachelliques ou à galets mous (fig.8) et à base érosive, pouvant être assimilés à des tempestites, interrompent parfois la sédimentation oolitique.

Les derniers 20 cm de la formation ne sont pas exploités (ils forment le toit des carrières souterraines) en raison de leur faible porosité (moins de 10%) dû à un écrasement des grains lors de la compaction.

D'autre part, un phénomène de dolomitisation, d'origine diagénétique, affectant l'Oolithe vacuolaire (= "pierre morte" des carriers), sur près d'un mètre cinquante d'épaisseur parfois, dans partie sud-est de la carrière, a contraint l'arrêt de l'exploitation dans ce secteur.

• Les unités 3 et 4 constituent les terrains de la découverte décrits précédemment.

Fig.10: Différents facies rencontrés dans la carrière de la Fontaine et oolithe vacuolaire à ooïdes à nucleus dissous

Les environnements de dépôts proposés par G. Fronteau (2000) indiquent que "l’oolithe vacuolaire est un sédiment de milieu marin très peu profond, mais sans indice d’émersion". L'influence des courants est attestée par l'occurrence de litages obliques observés dans certains bancs (ou parfois sur certains moellons d'anciennes bâtisses, dégagés par l'érosion - fig.11) et l'action des vagues par celle de ripple-marks (toit de la carrière souterraine de Rinval - fig.17).  Comme pour de nombreuses formations comparables du Jurassique lorrain (Pierre de Jaumont, Oolithe Miliaire, Oolithe de Bure, etc.), ces dépôts oolitiques sont d'anciennes dunes tidales hydrauliques se déplaçant au gré des courants de marées dominants. Le petit lamellibranche du genre Corbula, récolté dans les niveaux lumachelliques, étant une forme caractéristique des mers chaudes ou de milieux saumâtres, il n'est donc pas exclu qu'un environnement lagunaire, situé en domaine de transition littoral, ait été présent.

Les phénomènes de dolomitisation qui affectent l'Oolithe vacuolaire sont le signe d'une diagenèse précoce avec influence d'eaux mixtes (eaux douce et marine).

La fin de la série jurassique des terrains de la découverte (calcaires micritiques / dolomitiques et dépôts à composante argileuse dominante) correspond aux faciès purbeckiens qui traduisent une tendance au confinement et au comblement dans un environnement généralement calme en contexte régressif. La sédimentation peut être interrompue comme en atteste la présence sporadique de hard-grounds ferruginisés au sommet de certains bancs. Une phase d'émersion continentale généralisée à l'ensemble de l'est du Bassin parisien, en lien avec des mouvements tectoniques lors de l'ouverture du Golfe de Gascogne à la transition Jurassique-Crétacé, est à l'origine d'une karstification des formations carbonatées jurassiques soumises à une altération sous climat subtropical. Cette phase serait responsable de la rubéfaction (couleur rouge) des terrains jurassiques exposés et de la mise en place d'une cuirasse ferralitique dont les reliques constituent les blocs de minerai de fer fort, autrefois exploités sur le Plateau du Barrois, comme le rappelle la toponymie de plusieurs villages (Cousances-les-Forges, Naix-aux-Forges, etc.).

Fig.11: Ancienne bâtisse en Pierre de Savonnières à l'abandon (Savonnières-en-Perthois - remarquer les litages obliques dégagés par l'érosion sur le tiers inférieur de la façade)

2. La carrière de Behonne à Savonnières-en-Perthois

Cette carrière à ciel ouvert (fig.12), utilisée par la Société d'Exploitation des Carrières de Savonnières, est de taille beaucoup plus modeste que celle de la Fontaine. On y retrouve les bancs d'Oolithe vacuolaire dont on extrait les blocs sur toute l'épaisseur de la formation (2 à 3 mètres), le long d'un front de taille en U, fortement diaclasé, d'une longueur cumulée d'une cinquantaine de mètres environ (fig.13B et C). L'épaisseur de la découverte est insignifiante et limitée à la portion de terre arable. Quelques échantillons de fer fort mêlés à des remplissages argileux karstiques de diaclases (fig.13A) sont également à signaler.

Fig12: Localisation de la carrière de Behonne

Fig.13: Carrière de Behonne (A: entonnoir de dissolution et son remplissage d'argiles de décarbonatation et pisolithes de fer fort ; B: vue générale de la carrière ; C: le front de taille fortement diaclasé)

3. La carrière de la Petite Haie des Meubles à Savonnières-en-Perthois

Une autre carrière (inactive) à ciel ouvert, libre d'accès (en 2009), est localisée au lieu-dit la Petite Haie des Meubles au nord-ouest de Savonnières, au-delà du terrain de football (fig.14). Des informations communiquées par C.Cartannaz du BRGM signalent la présence d'un front taillé dans l'Oolithe vacuolaire surmonté d'une découverte formée de terrains comparables à ceux rencontrés dans la carrière de la Fontaine mais sur une épaisseur moindre. Cette carrière permet d'observer sur les surfaces sciées de l'Oolithe vacuolaire, les niveaux de "fromentelle" lumachelliques. On y retrouve le petit bivalve fossile Corbula inflexa.

Fig.14: Carrière de la Petite Haie des Meubles (clichés © BRGM - 2009) - A et B : vues générales de la carrière, montrant le front de taille dans l'Oolithe vacuolaire et la découverte de terrains de teinte ocre ; C et D : bancs de lumachelle à Corbula (les coquilles ont une longueur d'un cm environ).

4. Les carrières souterraines de Rinval

Les carrières de Rinval sont quelques unes des nombreuses carrières souterraines de la région de Savonnières-en-Perthois. Toutes ont cessé leur activité minière et la plupart sont aujourd'hui laissées à l'abandon ou remblayées. Le site de Rinval offre l'occasion de réaliser une visite d'une ancienne exploitation préservée, aménagée et entretenue grâce à une association de bénévoles "les Amis de la Pierre" de Brauvilliers. Les chambres des galeries souterraines sont larges de 4,50 mètres et sont soutenues par des piliers de 2 mètres de côté (fig.4B). On y découvre notamment les phénomènes naturels de karstification du calcaire (fig.15), le métier de carrier, les techniques d'extraction de l'Oolithe vacuolaire et leur évolution au cours des siècles. L'après-mine, à partir des années 1980, est également abordé avec la culture des champignons de Paris dans ces souterrains où les conditions de température (11°C) et d'hygrométrie (80%) sont favorables à leur croissance. Cette activité a elle aussi cessé sur le site et dans la région du Barrois.

Fig.15: A: concrétionnement actif (dépôts de calcite blanche) au plafond des salles de la carrière souterraine de Rinval ; B: perles des cavernes formées par les gouttes d'eau tombées du plafond qui se dégazent en éclatant et qui libèrent ainsi le calcaire dissous qu'elles contenaient au plancher de la carrière souterraine de Rinval

L'extraction de la Pierre de Brauvilliers-Savonnières est connue depuis l'Antiquité et l'époque gallo-romaine. Comme partout en France ou en Europe, les techniques d'extraction n'évoluent guère entre cette période et la fin du XIX^ème siècle (Duménil, 2014 ; Turc M. et Fabre L.-P., 1987). Le creusement des galeries, le prélèvement et le maniement des blocs se faisaient manuellement à l'aide d'outils rudimentaires (pics, masses, barres et lances de carriers, crics à crémaillère, treuils manuels, etc.- fig.16A). Les différentes étapes de l'ouverture d'une galerie et de l'extraction du premier bloc sont décrites dans les annexes 1 et 2. Une fois ce premier bloc enlevé, l'extraction des suivants est plus aisée et se fait à l'aide d'une tranche ou d'une aiguille si la hauteur de plafond est suffisante. Au sol, les blocs sont équarris au marteau taillant (fig.16B), à la polka (autre outil tranchant ressemblant à une pioche) ou à la scie crocodile. Trois "couches" de roche sont distinguées par les carriers en fonction de leur caractéristiques physiques (porosité, densité) ou lithologiques (abondance relative en coquilles et oolites).

Fig.16: A: outils de carriers utilisés pour le débitage de parpaings; B: bloc équarri manuellement à la "tranche"; la régularité des "passes" et des coups donnés est bien visible et remarquable.

A partir du début du XX^ème siècle, l'utilisation de l'électricité, de l'air comprimé et la mécanisation des outils (haveuse, percuteur, etc.) rendent le travail du carrier plus efficace et un peu moins pénible.

Les diverses pierres à bâtir exploitées ont eu une large distribution régionale et au-delà, à travers les siècles : amphithéâtre de Grand, site gallo-romain de Naix-aux-Forges, façades prestigieuses de la Renaissance de la ville haute de Bar-le-Duc, ponts classés monuments historiques à Haironville et Rupt-aux-Nonains, préfecture de Meurthe-et-Moselle à Nancy, gare de Reims, gare de l'Est à Paris, etc. (Wieczoreck et Pautrot, 2006; Pautrot, 2011).

A signaler également de belles figures de rides de vagues observables au toit de la carrière (fig.17).

Fig.17: Empreintes de figures de ripple marks au toit des galeries (photo de qualité modeste, sans flash, pour faire ressortir le relief).

Notes

Plusieurs réseaux karstiques (Réseau de l'Avenir, Réseau de la Sonnette...) ont été découverts lors du recoupement de diaclases (autrement appelées "viailles" dans le Perthois) pendant l'exploitation des carrières souterraines. Ces "viailles" sont méandriformes et constituent des réseaux serpentant et se recoupant à l'intérieur d'une même strate plus ou moins horizontale ; ces cavités liées à la dissolution du calcaire sont  en partie comblées par des dépôts d'argiles de décarbonatation. Les réseaux de diaclases débouchent sur des puits verticaux qui collectaient les eaux vers d'autres niveaux inférieurs. Le plus profond de ces puits, le Gouffre de la Sonnette, atteint 65m.

Pour davantage d'information sur ces réseaux karstiques, s'adresser par exemple :
- à la Maison de la spéléologie : http://mlspeleo.free.fr/

- au GERSM (Groupe d'Etudes et de Recherches Spéléologique Meusien) : http://gersm.blogspot.fr/

- à l'USAN (Union Spéléologique de l'Agglomération Nancéenne) : http://usan.ffspeleo.fr/

Les auteurs tiennent à remercier pour leur disponibilité, leur accueil sur le terrain et/ou leurs conseils avisés, le Chef de Carrière de la Société "Exploitation des Carrières de Savonnières" et toute l'équipe de bénévoles passionnés de l'Association des Amis de la Pierre. Les auteurs remercient également Mr C. Prévot de l'USAN pour des idées d'orientation bibliographique.

Pour une autre approche, une description, une riche iconographie et un historique de l'exploitation de la carrière de Savonnières-en-Perthois, il est possible de consulter le mémoire de M1 de géographie "Paysage, Patrimoine et environnement" de J. Champin (2014) présenté devant l'Université de Lorraine et intitulé "Étude et inventaire du patrimoine des carrières souterraines de Savonnières-en-Perthois dans le département de la Meuse (55)".

Texte du mémoire (72 pages) : http://lispel.free.fr/ressources/Memoires/2014_CHAMPIN_Jennifer_Memoire_stage_M1_Savonnieres-en-Perthois_vol1.pdf ;

Illustrations (82 pages) : http://lispel.free.fr/ressources/Memoires/2014_CHAMPIN_Jennifer_Memoire_stage_M1_Savonnieres-en-Perthois_vol2.pdf).

Bibliographie

DUMÉNIL G. (2014) - La Pierre de Savonnières in GÉLY J.-P. et HANOT (dir.) - Le Bassin parisien, un nouveau regard sur la géologie. Bull. Inf. Géol. Bass. Paris, Mémoire hors-série n°9, 228 p., 1 pl.

FRONTEAU G. (2000) - Comportements télogénétiques des principaux calcaires de Champagne-Ardenne, en relation avec leur faciès de dépôt et leur séquençage diagénétique. Thèse de Doctorat en Sciences de la Terre, Université de Reims Champagne-Ardenne, 296 p.

HILLY J., HAGUENAUER B. (1979) – Guides géologiques régionaux. Lorraine–Champagne. Masson éd., p.141.

PAUTROT C. (2011) - Fossiles et roches de Lorraine. Serpenoise éd.

TURC M. et FABRE L.-P. (1987) - Histoire des carrières de pierres de Saint-Rémy de Provence. BT magazine documentaire, n°984, p.1-27.

WIECZORECK J.-P. et PAUTROT C. (2006)  - Architecture traditionnelle et géologie, in LEXA-CHOMARD A. et PAUTROT C. - Géologie et géographie de la Lorraine, Serpenoise éd.