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Mines et stockages souterrains

Dossier - La route du sel, historique, géologie, alimentation
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Nous l'utilisons tous les jours, mais qui le connait vraiment, ce sel, à la fois dangereux et précieux ? Source de conflit, de commerce, de contrebande et d'impôt, le sel mérite qu'on survole un instant le sujet.

  
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Le sel peut s'obtenir par évaporation à l'air libre de l'eau de mer,c'est l'une des plus belles utilisations de l'énergie solaire. Certaines mers (Caspienne, Mer Morte, Grand Lac Salé) ont de fortes salinités, car l'évaporation l'emporte sur l'apport par les rivières et fleuves des sels minéraux lessivés des sols par les pluies. À l'extrême, lorsqu'une mer a disparu, il ne reste plus à sa place qu'une évaporite.

1 - Comment les mines de sel se sont-elles formées ?

Lors des temps géologiques, petit à petit, les couches de sel d'évaporites marines (premier stade) furent écrasées par des sédiments plus denses (second stade). On peut assister ensuite au cours des temps géologiques à une remontée du sel par les fissures de l'écorce terrestre, le sel devenant plastique sous certaines pressions. Ce mouvement d'un minéral, un solide dur et rigide pourtant, est un écoulement lent du sel. Il s'effectue, à l'échelle microscopique, par glissement des plans contenant les atomes, le long des lignes de dislocation du cristal et on obtient les diapirs, qui sont très recherchés par les pétroliers parce qu'ils peuvent déterminer des réservoirs d'hydrocarbures.

2 - La genèse du sel de Lorraine, France.

En France, les principaux gisements de sel, qui se sont surtout formés à l'Oligocène de l'ère tertiaire et au Trias de l'ère secondaire, correspondent aux bassins salifères suivants: bassin aquitain, bassin subalpin, région du Comté - Bresse, région de la Lorraine - Champagne et région de l'Alsace.

Exploitation actuelle dans une mine de sel

Il était une fois, il y a plus de 220 millions d'années... Vers le milieu du Trias, la mer germanique submerge une grande partie de l'Est de la France. La tranche d'eau n'excède pas quelques dizaines de mètres. Le Trias est le grand âge du sel. Un climat chaud provoque une intense évaporation des nappes d'eau. Au fil des années, celles-ci se rétrécissent, se confinent puis s'assèchent. Au cours de ce processus, les eaux s'appauvrissent en oxygène et la salinité augmente. Le sel gemme se dépose en couches épaisses. Une alternance de périodes humides et de périodes chaudes et sèches provoque de nombreux et importants dépôts de sels. A la fin, vers -190 millions d'années, le climat redevient sec. La mer germanique s'évapore de nouveau et dépose ainsi de nouvelles couches de sel.

Profil géologique simplifié du sel de Lorraine

C'est à son emplacement que se trouvent les gîtes salifères qui sont exploités en Lorraine. A l'époque suivante le Trias supérieur, les relations avec la haute mer sont définitivement rompues. La mer germanique se résout alors en une suite de vastes lagunes. Dans leurs eaux calmes se décantent des particules argileuses apportées de lointains rivages. Enrichies en calcaire, les argiles donneront des roches friables aux couleurs vives, vertes, rouges ou violettes : les marnes irisées. Ces couches d'argiles et de calcaire se superposent à la couche de sel gemme ce qui va constituer un piège définitif. On est alors à la fin de la période du Jurassique. La troisième période de l'ère secondaire, le Crétacé, n'a laissé aucun dépôt.

3 - Le sel de Bex, Suisse.

Les sources salées de la région de Bex, à l'est de Monthey, sont connues depuis le 15ème siècle.

Injection d'eau dans la roche, Mine de Bex, Ch

La région de Bex se situe, géologiquement, dans le domaine ultrahelvétique (domaine externe des Alpes) et les dépôts salifères datent du début de l'ère secondaire : Trias, environ 210 millions d'années, c'est-à-dire de la même période et de la même mer que celle de Lorraine !

A cette époque le pôle nord se trouvait au voisinage de l'île Sakhaline et cette région était une mer tropicale, la Lorraine dont il est question ci-dessus aussi. Les Alpes n'existaient pas et un bassin marin commençait à se former. Le sel s'est déposé dans une lagune bordière et fut recouvert par des dépôts marins ultérieurs, grès, marnes et calcaires. Les terrains de cette zone ont été déplacés vers le nord-ouest au cours du Tertiaire (environ 30 millions d'années) lors de l'édification des Alpes. Ils sont passés par dessus les futures Hautes Alpes calcaires (Helvétique). Et ensuite ils ont été recouverts puis dépassés par les Préalpes Romandes (terrains provenant du domaine interne des Alpes). C'est ainsi qu'on les retrouve aujourd'hui entre ces deux unités : les Préalpes vers le nord et les Hautes Alpes calcaires vers le sud. Les dépôts d'évaporites ont subi des modifications dues au métamorphisme et, par exemple le gypse déshydraté s'est transformé en anhydrite qui a subi des déformations plus ou moins cassantes. Le sel, plus fluide, est venu combler les vides formés et se forme ainsi une roche plus ou moins bréchique que l'on nomme : le roc salé ou brèche salifère.

Quand l'érosion entame son travail ces roches seront ramenées à la surface et le gypse se reforme par hydratation jusque vers 20 mètres de profondeur. Naturellement une augmentation de volume accompagne cette transformation (30 à 40% - gonflement par l'adjonction d'eau à l'anhydrite) et on voit dans les anciennes galeries de la mine un obstruction partielle due à ce phénomène.

La brèche salifère, relativement pauvre en sel (¼ seulement du volume de la brèche est constituée de cristaux de NaCl) est toujours exploitée par extraction aqueuse (lessivage).

Schéma de fonctionnement des Salines de Bex - Cliquez pour agrandir le schéma

Schéma de fonctionnement des Salines de Bex - Cliquez pour agrandir le schéma

Aux débuts de l'exploitation la saumure était acheminée jusqu'aux salines par des conduites en bois de mélèze et ensuite évaporée dans de grandes poêles en fer chauffées par des feux de bois, il fallait 10 kg de bois pour obtenir 1 kg de sel ! Puis, plus tard, pour économiser le bois on pratiquait la graduation qui consistait à laisser couler la saumure à travers des empilements de fagots de branchettes pour évaporer l'eau jusqu'à une concentration de 200 g/l. ce qui permit d'arriver à 2-3-kg de bois pour obtenir 1 kg de sel. 1 kg de bois correspond, en gros à 3 kWh, il fallait donc de 6 à 9 kWh pour un kg de sel. Aujourd'hui le progrès technique permet d'arriver à 0,2 kWh pour 1 kg, la production a été dans le même temps multipliée par 10. Le progrès n'est pas toujours synonyme de dépense d'énergie supplémentaires !

4 - Le sel de Kujawie, Pologne.

L'une des grandes richesses de la Pologne est le sel gemme, dont les réserves sont évaluées a plus de 80 milliards de tonnes. Des gisements particulièrement importants se trouvent dans la région de Kujawie (environ 52 milliards de tonnes) ainsi qu'en Poméranie et dans la structure monoclinale de la région des Sudètes. L'extraction du sel gemme s'effectue dans une seule mine, a Klodawa dans la région de Kujawie. Par contre, on ne produit plus de sel a Bochnia ni a Wieliczka, berceau de l'industrie minière polonaise du sel gemme. La production y est continuée uniquement dans le but de protéger les anciens chantiers a valeur historique.

Wieliczka : Intérieur de la mine qui ne reste ouverte que pour le tourisme, ici il s'agit d'une chapelle construite entièrement en sel à l'intérieur même de la mine.

En Pologne, la production annuelle de sel atteint 3,2 millions de tonnes. Prés des importants gisements de sel fut créée a Ciechocinek la plus célebre station balnéaire polonaise. L'air, avec son importante teneur en iode, donne l'impression d'être au bord de la mer Baltique, même si la mer est à 200 km. Cette localité était connue pour ses sources souterraines de salines dés le Moyen-Age. En 1235, le prince Konrad de Mazovie avait accordé à l'Ordre Teutonique le droit de saunage en échange de vingt tonneaux de sel par an. Les Teutons construisirent à Ciechocinek deux maisons de cuite qui fonctionnèrent jusqu'a la fin du XVIIIème siecle. Une imposante maison de cuite avait été érigée au milieu du XIXeme siecle et, à cette époque-là, ce fut le plus grand établissement de ce type dans le monde. La technologie de la production du sel n'a pas changé a Ciechocinek depuis 120 ans.

5 - L'extraction du sel

Taoudeni, plaques de sel

Un procédé pour extraire le sel gemme consiste à extraire du sel solide par une exploitation en carrières ou en mines. On sait extraire le sel gemme du sol ou du sous-sol depuis de très longues années et même depuis la préhistoire. Dans certaines régions du monde les techniques d'extraction minière utilisées sont encore très anciennes. Les ouvriers découpent péniblement en dalles au moyen de pics et de barres à mines des couches de sels allant jusqu'à 60 mètres d'épaisseur. Les risques endurés par les mineurs sont d'un danger extrême, vu le peu de sécurité dû au manque de moyen financier de ces pays en voie de développement par exemple au Mali.

Tegguida-n-Tessoum, pains de sel.

Dans les mines modernes, on accède par un puits à un réseau de galeries parallèles et perpendiculaires. Le gisement est exploité selon la méthode dite des " chambres et piliers abandonnés " qui consiste à laisser en place, suivant un schéma pré établi, des piliers de sel aux dimensions calculées de telle sorte que les terrains sus-jacents demeurent stables. (Voir paragraphe sur l'industrie.)

Cependant il existe d'autres façons de récupérer ce sel gemme grâce à des forages. On fait sortir le sel en injectant de l'eau à forte pression par un sondage puis on récupère la saumure qui remonte dans un autre sondage prévu à cet effet. L'eau salée contient alors (par litre) : 300 à 315 g de sel , 1 g de calcium , 0.7 g de magnésium ainsi que divers autres sels minéraux en faibles quantités. Elle est alors parfaitement transparente.

Exploitation ignigène du sel

L'opération suivante consiste à faire évaporer l'eau de la saumure. Pour cela elle est conduite à la pression atmosphérique dans des poêles, soit sous un certain vide et dans des appareils plus modernes. On appelle cette exploitation, l'exploitation ignigène du sel. On obtient alors du sel raffiné bon à la consommation alimentaire.