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Carrière de gypse de Klang : 3. Description

De l'ancienne carrière de Klang ne subsistent que des fronts de taille hauts d'une dizaine à une quinzaine de mètres, ouverts dans les Argiles de Chanville (fig.2 et fig.4) et la base des Argiles bariolées dolomitiques, l'ensemble appartenant aux Marnes irisées supérieures, faciès du Keuper Moyen (1). Dans leur partie supérieure, les Argiles de Chanville s'enrichissent en sulfates : les bancs de gypse, repérables à leur résistance à l'érosion et à leur couleur blanche, sont beaucoup plus nombreux au sommet qu'à la base des fronts de taille (fig.3). Ce gisement fournissait de l'anhydrite CaSO4, exploité en galeries (fig.4 et fig.5) et surtout du gypse (ou sélénite) CaSO4 . 2H2O extrait en carrière (fig.6) mais aussi en galeries. Ce site est un équivalent de la carrière souterraine d'anhydrite d'Helling (fiche Helling-Veckring) toute proche et s'apparente également par sa couleur et ses profondes saignées au mini Colorado lorrain de la carrière de Kemplich (fiche Kemplich) (fig.3).

Le début de l'exploitation du gypse à Klang remonte au XIXème siècle, vers 1840. Elle fut lancée par l'entreprise familiale Semin qui débuta (en 1838) l'activité en Lorraine à Abaucourt, village situé à quelques kilomètres au sud de Klang : les gisements de gypse et d'anhydrite y étaient exploités en galeries souterraines. À cette époque, d'anciens moulins à huile ou à blé de la vallée de la Canner sont convertis en plâtrières : le gypse était broyé à la main après sa cuisson dans des fours. Des meules à gypse mues par des chevaux puis par des machines à vapeur contribueront à améliorer progressivement la production. À Klang, une plâtrière, située en face des carrières de l'autre côté de la rue du Moulin (fig.1), fonctionne des années 1890 jusqu'en 1959 : en 1950, y travaillaient 45 employés pour une production de 800 à 1000 t par mois. Une usine des Ets. Semin et Cie (qui existe toujours aujourd'hui), pouvant assurer une production industrielle, verra le jour en 1893 à Kédange-sur-Canner, ce bourg étant desservi par le chemin de fer pour permettre le transport du plâtre élaboré. L'activité de la carrière de Klang perdure pendant plus d'un siècle et cesse définitivement en 1968, date à laquelle le site est racheté par la société L'Anhydrite lorraine qui, étonnamment (ou pour se positionner face à la concurence ?), ne l'exploitera jamais.

Le gypse est principalement utilisé comme matière première dans la fabrication du plâtre (80% de son utilisation en France). Largement employé dans la construction de bâtiments, le plâtre constitue un matériau de qualité en tant que régulateur hygrométrique, isolant thermique et acoustique et pour sa résistance au feu. Le gypse peut également servir dans l'industrie cimentière comme retardateur de prise, entrer dans la composition de certains engrais utilisés en agriculture ou encore comme matière première dans l'industrie chimique. La Lorraine fournit actuellement 1% de la production française qui équivaut à plus de 5 millions de tonnes annuelles issues d'une quinzaine de carrières en activité (les principales - une dizaine - se situant en Ile de France).

L'autre ressource minérale autrefois exploitée sur ce site est l'anhydrite qui est utilisée pour la fabrication de ciment, d'acide sulfurique dans l'industrie chimique ou comme amendement sulfaté en agriculture.

 

Fig. 2 : Place des argiles de Chanville et des Argiles bariolées dolomitiques (Marnes irisées supérieures) dans la colonne stratigraphique (données chiffrées = âges en millions d'années - © BRGM - modifié).

Fig. 3 : Carrière de Klang : un autre mini Colorado lorrain

Fig. 4 : Vue du front de taille avec les argiles de Chanville rouges à la base et les argiles bariolées dolomitiques au sommet. Une ancienne galerie d'exploitation de l'anhydrite est visible au pied de la falaise. Remarquer les cônes d'éboulis au pied de la falaise.

Fig. 5 : Banc d'anhydrite observable dans la galerie dont l'entrée est visible sur la fig.4. Le banc a une épaisseur d'environ 1 mètre. Remarquer l'intense fracturation et les recristallisations de gypse qui obturent les fissures.

Les Argiles de Chanville (fig.4) sont  teintées en rouge par les oxydes de fer. Le Fe2+ est soluble, c'est un produit de l'altération des roches. Il est apporté dans le bassin de sédimentation par les eaux de ruissellement continentales. Il s'oxyde alors et précipite sous forme Fe3+. Sa présence ainsi que celle des argiles sont de bons indicateurs de la proximité de terres émergées. Aucun fossile n'est présent dans cette formation.

Les épais bancs d'anhydrite constituant la base des Argiles de Chanville ont été exploités en galeries (fig.4 et fig.5) afin de diminuer au maximum les effets de l'altération par l'eau de cette forme de sulfate de calcium anhydre.

Le gypse est quant à lui, soit dispersé en nodules épars dans les argiles (fig.6), soit sous forme fibreuse en dépôts un peu plus organisés qui remplissent d'anciennes fissures ouvertes dans les argiles ou qui constituent des strates à part entière vers le haut de la série (fig.7).

Fig. 6 : Gypse dispersé en nodules dans les argiles de Chanville

 

Les conditions de formation du gypse sont complexes et diversifiées (3). Le modèle le plus répandu est celui d'une précipitation chimique à partir d'eaux lagunaires sursaturées en saumures soumises à une évaporation importante, sous climat aride. Dans ces conditions, les dépôts de gypse prennent un aspect lamellaire que l'on observe dans les milieux actuels ou subactuels. Après enfouissement, lors de la diagenèse, le gypse, soumis à des conditions de température et de pression croissantes, se déshydrate, diminue de volume et subit une première transformation en anhydrite ; certains parlent même de métamorphisme plutôt que de diagenèse (4). À la faveur d'une remontée des terrains enfouis vers la surface et d'une diminution de pression-température, l'anhydrite s'hydrate à nouveau pour redonner un gypse de deuxième génération. Cette transformation secondaire (par rétrométamorphisme) s'accompagne d'une augmentation de volume responsable de déformations cassantes (fissures) ou ductiles (ondulations) de la roche encaissante.  Parfois, des quantités importantes de sulfate de calcium peuvent être dissoutes par les eaux circulant dans le sous-sol : des cavités résultant de ce phénomène entraînent alors des affaissements de strates visibles au sein de la série (cf. anciennes dolines de Kemplich).  D'autre part, les contraintes liées à la pression à l'intérieur des dépôts favorisent une cristallisation du gypse secondaire sous forme de fibres coalescentes, compactées à l'intérieur de la couche originelle ou au niveau des fissures de l'encaissant envahies par des fluides minéralisés. Au vu de l'organisation des niveaux sulfatés observée dans la carrière de Klang (fig.7), de tels cas de figures semblent correspondre au mode de formation du gypse au sein des Argiles de Chanville. Hypothèse d'autant plus plausible que, dans la série lorraine, avant son décapage par l'érosion, le Keuper s'est retrouvé enfoui sous une épaisseur au moins kilométrique de terrains sédimentaires jurassiques et crétacés.

Fig. 7 : Bancs de gypse fibreux stratifiés ou remplissant des fissures dans les Argiles de Chanville. La petite règle de 10 cm donne l'échelle. Remarquer les déformations plastiques bien visibles dans les niveaux à gypse.

Dans le détail, le gypse fibreux se présente sous la forme de cristaux aciculaires (en aiguilles) disposés verticalement dans un banc horizontal ou perpendiculairement aux lèvres dans d'anciennes fissures. Les dépôts continus ou lenticulaires sont :

  • soit parallèles à la stratification si la couche est restée en place ou si une cristallisation tardive a colmatée une fissure de remplissage ouverte entre deux niveaux argileux consécutifs;
  • soit sécants (= "filons") voire anastomosés par rapport à la stratification si les fissures sont associées aux diaclases affectant les lits argileux ou si elles sont la conséquence d'une dessiccation, marquée par des fentes de retrait (= structures en tepee mais non observées ici), survenue peu de temps après le dépôt (5).

Les déformations souples (plis) observées (fig.7) révèlent bien la plasticité ou ductilité du gypse et des argiles.

Dans le cas des nodules épars, la genèse du gypse correspond généralement à une précipitation à partir de saumures sursaturées piégées au moment du dépôt et percolant au sein de la matrice argileuse.

 

En terme de paléoenvironnement, nous sommes en présence d'un milieu très chaud et humide, soumis à une forte évaporation, parfois marin épicontinental (type sabkha) ou, le plus souvent, continental lacustre sursalé (type playa), alimenté par des produits d'altération (argiles, ions en solution...) venus des zones émergées à l'ouest du Bassin parisien. Situé sur une des marges de la Pangée (fig.8), ce bassin de sédimentation très plat est occasionnellement - lors de tempêtes par exemple - envahi par les eaux marines téthysiennes venant du sud-est. Les étendues d'eaux salées très peu profondes sont régulièrement asséchées, créant ainsi des conditions favorables à la formation d'évaporites par couches déposées en surface (2) ou par les eaux d'infiltration : le gypse cristallisant alors dans des fissures ouvertes dans les argiles.

L'enrichissement des niveaux sulfatés dans la partie supérieure des Argiles de Chanville traduirait une extension vers l'ouest de la dépression topographique correspondant à la playa. Une subsidence maximale s'établit ainsi au centre du Bassin parisien alors que la région mosellane migre en périphérie de cette cuvette, zone de la playa où la sédimentation argileuse est moindre mais où l'évaporation et la précipitation de gypse sont accrues (6).

Fig.8: Carte paléogéographique de l'Europe au Trias (d'après R. Blakey 2011 © cpgeosystems.com)

À consulter également les fiches :

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A noter, avant d'arriver à la carrière, l'activité d'une fontaine tuffeuse (fig.9).

Cette source pétrifiante (fig.10 - voir aussi la fiche Lucey dans le Toulois sur le même thème) précipite le CaCO3 sous l'action combinée du dégazage du CO2 contenu dans l'eau et sa consommation par l'activité photosynthétique de mousses présentes sur le site selon la réaction :

 Ca(HCO3)2 --> CaCO3 + CO2 + H2O

Il en résulte un édifice de roche carbonatée, le travertin (ou tuff employé parfois), dans le lequel les empreintes pétrifiées de végétaux (mousses, branches et feuilles d'arbres) ne sont pas rares (fig.10).


Fig.9 : La source et le travertin de Klang

Fig.10 : Pétrifications de végétaux

Chargée en sulfates et calcium provenant de la dissolution du gypse, l'eau séléniteuse, comme celle qui jaillit de cette source, était le cauchemar des lavandières. En effet, du fait de sa dureté importante, cette eau, impropre à la consommation, ne dissout pas le savon et rendait la tâche de la lessive, déjà pénible, d'autant plus difficile !

 

Bibliographie

(1) BOURQUIN S. et DURAND M. (2007) - International Field Workshop on ‘The Triassic of eastern France’ - Livret d'excursion - Mémoires Géosciences Rennes, hors-série n°5, 80 pages.

(2) PAUTROT C. (2006) - Les évaporites du Keuper in Lexa-Chomard A. et Pautrot C. - Géologie et géographie de la Lorraine. éd. Serpenoise.

(3) CHAMBRE SYNDICALE DE LA RECHERCHE DET DE LA PRODUCTION DU PÉTROLE ET DU GAZ NATUREL (2000) - Dépôts évaporitiques: illustration et interprétation de quelques séquences. Technip éd.

(4) THOMAS P. (2006) - Métamorphisme et décollement de gypse - Site éduscol-Planet-Terre ENS Lyon.

(5) THOMAS P. (2012) - Filonnets de gypse fibreux, près de l'oasis de Siwa (Égypte) - Site éduscol-Planet-Terre ENS Lyon.

(6) DURAND Marc (2014) - Le Trias de l'est du Bassin parisien in Gély J.-P. et Hanot F. (dir.) - Le Bassin parisien, un nouveau regard sur la géologie. Bull. Inf. Géol. Bass. Paris, Mémoire hors-série n°, p.50-57.

 


Auteurs : Philippe MARTIN - Didier ZANY

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Contact : Roger CHALOT (Géologie) - Christophe MARCINIAK (Réalisation)