Mots clés : carrière, Boulonnais, calcaire

La plus grande carrière de France : les Carrières du Boulonnais (Pas de Calais)

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS Lyon

Diane Vidier

Docteur en géologie

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

29/09/2014

Résumé

Exploitation de la carrière de calcaire de Ferques, usages variés : BTP, aciérie, industrie sucrière...


Figure 1. Vue générale, en direction de l'Ouest, des Carrières du Boulonnais (Pas de Calais) qui exploitent les carbonates (calcaires surtout, et un peu de dolomie) du Viséen (Carbonifère inférieur)

Il s'agit de la plus grande carrière de France, avec une emprise d'environ 2500 x 1500 m et une profondeur de 150 m. L'altitude moyenne du secteur étant d'environ 60 m, le point le plus bas de la carrière est donc à -90 m sous le niveau de la mer, distante seulement d'environ 8 km. Un certain nombre de camions donnent une idée de la taille de la carrière (chaque camion peut transporter 100 t de roche).


Les Carrière du Boulonnais, qui résultent du regroupement, de la coalescence de plusieurs anciennes carrières, exploitent essentiellement les carbonates (surtout les calcaires) du Viséen (Carbonifère inférieur), globalement inclinés d'une quarantaine de degrés vers le Sud. Il s'agit du plus important des quatre ensembles majeurs de carrières qui exploitent actuellement le Paléozoïque du Boulonnais (trois "carrières" exploitent le Viséen, une le Dévonien).Dans la stratigraphie locale, sous le Namuro-Wesphalien "productif" (en charbon) se trouve le Viséen carbonaté, dont l'épaisseur totale est d'environ 400 m et qui est divisé en "formations". De haut en bas, on trouve :

  • le Calcaire de Joinville,
  • le calcaire Napoléon,
  • le calcaire Lunel,
  • la dolomie à Siphonodendron martini ,
  • le calcaire du Haut Banc supérieur,
  • le calcaire du Haut Banc moyen,
  • le calcaire du Haut Banc inférieur,
  • le sommet de la Dolomie de Huré (sa base est dans le Tournaisien).

Chacune de ces formations a ses caractéristiques physiques (résistance à l'écrasement, densité de micro-fractures…) et chimiques (teneur en argile, en Mg, en Fe…) propres.

Figure 2. Log stratigraphique local de la série carbonatée du Nord de la France, série constituée surtout du Viséen et aussi du Tournaisien

Le Viséen est lui-même divisé en formations, essentiellement d'après des critères de faciès, et aussi des critères paléontologiques.


Pourquoi exploite-t-on en général calcaires et carbonates, et qu'exploite en particulier le groupe Carrières du Boulonnais dans sa grande carrière de Ferques ?

Il y a en gros quatre usages à la base de l'exploitation des calcaires :

  • pierres ornementales et autres marbres, que ceux-ci soient métamorphiques (marbres au sens géologique) ou non métamorphiques (marbres au sens des carriers et des marbriers) quand le calcaire (poli) possède des propriétés esthétiques certaines ;
  • granulats, ballasts et autres enrochements pour le domaine du Bâtiment-Travaux-Publics quand le calcaire possède de bonnes propriétés mécaniques ;
  • comme l'une des deux matières premières (avec les argiles) de la fabrication du ciment ;
  • les calcaires (et les dolomies) sont abondamment utilisés comme matière première dans l'industrie. Les calcaires (purs) sont utilisés dans les hauts fourneaux pour déphosphoryler la fonte (il faut environ 100 kg de CaCO3 pour faire une tonne d'acier), pour faire de la chaux pure, chaux utilisée par exemple pour purifier le saccharose en faisant précipiter les oxalates et autres composés naturellement présent dans les vacuoles des betteraves ou de la canne à sucre (100 kg de calcaire par tonne de sucre), pour faire du verre (le verre est constitué de 70% de SiO2, mais aussi de 30% de CaO, MgO, Na2O et K2O dans des proportions qui dépendent de la qualité du verre souhaitée), pour faire de la soude (1,3 t de calcaire par tonne de soude). La dolomie, CaMg(CO3)2, sert comme source de MgO très utile dans la fabrication de réfractaires...

Historiquement, les carrières du Boulonnais étaient des carrières de "marbre" (marbre non métamorphique, mot utilisé ici au sens des carriers), qui exploitaient les calcaires de Viséen susceptibles d'un très beau poli. Par exemple, la salle des pas-perdus de la gare Montparnasse (à Paris), de la gare de Brest… sont dallées en marbre du Boulonnais. Cette activité marbrière a cessé en 2012.

Aujourd'hui, la Grande Carrière du Boulonnais extrait 8 à 9 millions de tonnes (Mt), en commercialise environ 6 Mt (et donc met 2 à 3 Mt de déblais et stériles en dépôt). C'est la plus grande carrière de France. Sur les 6 Mt commercialisés, 57% vont au BTP (enrochement de 5 kg à 10 t, graviers et granulats, ballast…). En effet, il y a peu de roches cohérentes dans la région où domine la craie…, et les carbonates du Paléozoïques ont le "monopole régional" des roches dures. Les 43% restants sont destinés à l'industrie (sucre, verre, papier, acier…), car certains niveaux de calcaire sont très purs et de qualité constante. Par exemple, sur les 6 à 7 trains/jour qui quittent la carrière, un est rempli de granulats calcaires (nommés "castine") destinés aux aciéries toutes proches de Dunkerque.

Les carrières du Boulonnais emploient 250 personnes, et fournissent 700 emplois indirects. Des renseignements complémentaires peuvent être obtenus sur le site des granulats du groupe CB.

La carrière peut être parfois accessible au public, par exemple lors de journées portes ouvertes. Elle peut aussi, éventuellement, être ouverte à des groupes de scientifiques accompagnés. Merci à Yves Robitaillé, du groupe Carrières du Boulonnais, de nous avoir fait visiter cette carrière en mars 2013.

Figure 3. Zoom sur la partie centrale de la carrière de Ferques (Pas de Calais)

On illustre ici la technique d'exploitation dite « par palier » (de 15 m de haut) et les difficultés d'exploitation quand on veut un calcaire très pur et/ou de qualité constante. La "butte" centrale est traversée par une faille sub-verticale (la faille de Ferques), faille accompagnée d'écailles (elles aussi verticales) de Carbonifère productif (argile noire, grès et charbon du Namuro-Westphalien) que l'on voit en noir au centre de l'image. Les calcaires, au Sud et au Nord de cette zone faillée, ne sont pas exactement les mêmes, et les prélèvements doivent être fait minutieusement en évitant le mélanges des calcaires entre eux ou avec le Namuro-Westphalien, surtout si les calcaires sont destinés à l'industrie.


Figure 4. Zoom sur les gradins de la partie centrale de la carrière de Ferques (Pas de Calais)

On illustre ici la technique d'exploitation dite « par palier » (de 15 m de haut) et les difficultés d'exploitation quand on veut un calcaire très pur et/ou de qualité constante. La "butte" centrale est traversée par une faille sub-verticale (la faille de Ferques), faille accompagnée d'écailles (elles aussi verticales) de Carbonifère productif (argile noire, grès et charbon du Namuro-Westphalien) que l'on voit en noir au centre de l'image. Les calcaires, au Sud et au Nord de cette zone faillée, ne sont pas exactement les mêmes, et les prélèvements doivent être fait minutieusement en évitant le mélanges des calcaires entre eux ou avec le Namuro-Westphalien, surtout si les calcaires sont destinés à l'industrie.


Figure 5. Vue globale sur le versant NO des Carrières du Boulonnais (Pas de Calais)

On voit très bien la technique d'exploitation par paliers (chaque palier mesure 15 m de hauteur, soit un immeuble de 5 étages). Deux camions capables de porter 100 t de blocs donnent l'échelle au centre gauche. Difficile à deviner au centre du cercle rouge, on peut voir deux grosses pelles mécaniques et deux voitures. Les deux figures suivantes correspondent à des zooms sur ce cercle rouge.


Figure 6. Zoom sur les paliers du versant NO des Carrières du Boulonnais

Sur le palier horizontal au centre de l'image, on voit deux pelles mécaniques avec chacune une « pince à sucre » au bout du bras. Une voiture et une camionnette donnent aussi l'échelle. Les gros blocs qui sont des "cubes d'environ 1,5 m decôté (soit ~3,4 m3, ce qui correspond à un poids de ~9 t) peuvent sans problème être "attrapés" et soulevés par ces pelles mécaniques. Le palier immédiatement sous les pelles mécaniques est en retrait de quelques mètres par rapport au talus du palier à droite ou à gauche : c'est là que vient d'avoir lieu le dernier tir de mine.


Figure 7. Exploitation sur un palier du versant NO des Carrières du Boulonnais

Sur le palier horizontal au centre de l'image, on voit deux pelles mécaniques avec chacune une « pince à sucre » au bout du bras. Une voiture et une camionnette donnent aussi l'échelle. Les gros blocs qui sont des "cubes d'environ 1,5 m decôté (soit ~3,4 m3, ce qui correspond à un poids de ~9 t) peuvent sans problème être "attrapés" et soulevés par ces pelles mécaniques. Le palier immédiatement sous les pelles mécaniques est en retrait de quelques mètres par rapport au talus du palier à droite ou à gauche : c'est là que vient d'avoir lieu le dernier tir de mine.


Figure 8. Schéma théorique simplifié montrant la technique d'exploitation par palier d'une carrière

Sur le rebord horizontal d'un palier (d'une hauteur de 15 m dans les Carrières du Boulonnais), on fore des puits verticaux que l'on bourre d'explosif. L'explosion fracture et fait s'ébouler tout ce qui est entre la paroi verticale "aval" et les puits d'explosif. Il ne reste plus qu'à charger les blocs éboulés sur des camions avec des pelleteuses. Dans ce schéma, le deuxième palier en partant du haut a reculé de quelques mètres.


Figure 9. "Instantané" d'une explosion dans une exploitation de carrière par palier, ici, la carrière du Revoi (Pagny, Meuse) qui exploite des couches horizontales de calcaire du Jurassique supérieur de Lorraine

Comme dans la Carrière du Boulonnais, ces paliers mesurent 15 m de hauteur. Le photographe a su capter le moment précis où la paroi verticale du palier est fracturée et projetée vers l'avant (vers le vide), avant que les blocs ne s'éboulent au pied du palier et que la poussière ne masque tout.


Figure 10. Un moment de la vie de la carrière du Boulonnais (Ferques, Pas de Calais)

Au centre droit, un bulldozer enlève les blocs produits par une explosion ayant eu lieu les jours qui précèdent. Au premier plan, on voit des tas de blocs, sans doute légèrement déplacés et entreposés là depuis la dernière explosion. Au centre droit, un camion chargé de 100 t de blocs remonte vers les installations de tri et/ou de concassage visibles en haut à gauche.


Figure 11. Vue générale sur les installations de tri et de concassage de la carrière du Boulonnais (Ferques, Pas de Calais)

Chaque camion arrivant avec un chargement d'une des formations de la carrière (calcaire de Joinville, calcaire Napoléon, dolomie à Siphonodendron…) est déchargé et vérifié ; son contenu est éventuellement concassé, trié suivant sa granulométrie… et stocké en attendant son expédition vers le client acheteur.


Figure 12. Les installations de tri et de concassage de la carrière du Boulonnais (Ferques, Pas de Calais)

Chaque camion arrivant avec un chargement d'une des formations de la carrière (calcaire de Joinville, calcaire Napoléon, dolomie à Siphonodendron…) est déchargé et vérifié ; son contenu est éventuellement concassé, trié suivant sa granulométrie… et stocké en attendant son expédition vers le client acheteur.


Figure 13. Vue aérienne des installations de tri, concassage, stockage… de la carrière du Boulonnais (Ferques, Pas de Calais)

Les photos précédentes ont été prises du site indiqué par la croix rouge, en haut, à droite.


Figure 14. Vue oblique des Carrières du Boulonnais (Pas de Calais)

Cette image date de 2013 et montre donc la carrière approximativement dans l'état où ont été prises les photographies présentées.


Figure 15. Géologie, en vue oblique, des Carrières du Boulonnais (Pas de Calais)

Sur la carte géologique, le trait rouge délimite l'excavation proprement dite, et le trait jaune les tas de déblais. On voit que l'exploitation se limite au Viséen (h2), parfois en "décapant" la dizaine de mètres de Jurassique horizontal qui recouvre, en discordance, ce Paléozoïque (cf. La discordance Mésozoïque / Paléozoïque du Boulonnais, Pas de Calais ).


Figure 16. Vue verticale des Carrières du Boulonnais

Cette image date de 2013 et montre donc la carrière approximativement dans l'état où ont été prises les photographies présentées.

D'autres carrières sont visibles :la carrière de la Vallée Heureuse (au SE) qui exploite les mêmes niveaux, et les carrières de Stinkal (à l'Est) qui exploitent le Dévonien.


Figure 17. Carte géologique des Carrières du Boulonnais

Sur la carte géologique, le trait rouge délimite l'excavation proprement dite, et le trait jaune les tas de déblais qui en sont issus. On voit que l'exploitation se limite au Viséen (h2), parfois en "décapant" la dizaine de mètres de Jurassique horizontal qui recouvre, en discordance, ce Paléozoïque (cf. La discordance Mésozoïque / Paléozoïque du Boulonnais, Pas de Calais ).


Figure 18. Localisation du Boulonnais et de ses carrières (Pas de Calais)

La petite tache blanche au centre du cercle rouge correspond aux carrières exploitant le Paléozoïque local, dont les Carrières du Boulonnias (Ferques), la plus grande de France. Le fait que ces carrières soient visibles sur une photo à cette échelle montre bien leur importance.


Mots clés : carrière, Boulonnais, calcaire