Les mines de sel de Bex, canton de Vaud (Suisse) : anhydrite, gypse et sel

Pierre Thomas

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS Lyon

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

10/10/2016

Résumé

Exploitation de halite dans la brèche salifère des salines de Bex, brèche tectonique d'anhydrite issue de gypse évaporitique du Trias.


Figure 1. Galerie d'exploitation et néo-cristallisations de gypse, mines de Bex (canton de Vaud, Suisse)

À gauche, galerie d'exploitation et poche de brèche salifère évidée dans les mines de Bex. La galerie fait un petit mètre de largeur, et le porche à peine la hauteur d'un homme. En amont de ce porche, un amas de roche riche en sel (la brèche salifère) a été excavé sur plus environ 7 m de hauteur. Les couches d'anhydrite sont localement sub-horizontales.

À gauche, détail de néo-cristallisations de gypse poussant sur un pilier dans une salle voisine.


Les mines de Bex (canton de Vaud, Suisse) sont les plus grandes mines souterraines en activité de Suisse. Le réseau interconnecté comporte 13,2 km de galeries et près de 48 km de sondages et de tubages. Elles ont un intérêt industriel (29 690 t de sel produit en 2006) et touristique (67 000 visiteurs en 2006).

Les dépôts évaporitiques, anhydrite (CaSO4) et halite (NaCl) datent du Trias supérieur, et sont exploités pour le sel. Ces dépôts ont bien sûr subi la tectonique alpine associée à un "léger" métamorphisme : les dépôts de gypse primaire (CaSO4, 2 H20) se sont déshydratés et le gypse est devenu anhydrite (cf. Métamorphisme et décollement de gypse ).

Cette anhydrite a subi, postérieurement à ce métamorphisme, des déformations plus cassantes, et est devenue localement une véritable brèche tectonique parcourue de très nombreuses cassures. La halite qui était parfois associée aux sulfates est restée très ductile pendant que l'anhydrite avait un comportement cassant. Le sel a migré, et est venu combler les interstices entre les blocs d'anhydrite. Ainsi est née la roche exploitée, brèche d'anhydrite à ciment de halite. Cette roche est nommée localement le « roc salé » ou la « brèche salifère ».

Ce Trias se trouve à la base des nappes dites helvétiques, nappes constituées de matériel interne (Briançonnais ou assimilé) charriées par dessus les Massifs Cristallins Externes.

Les sources salées de la région de Bex, à l'Est de Monthey, sont connues depuis toujours, et utilisée depuis le 15ème siècle. L'exploitation "industrielle" du sel a débuté en 1684, et dure encore. Pendant longtemps, l'exploitation fut de deux types  (données Géotope suisse n°226 (VD)) :

  1. Exploitation minière classique où des mineurs extrayaient par galeries et "salles" la brèche salifère en laissant sur place l'anhydrite non bréchique ne contenant pas de sel. La brèche salifère, qui contenait jusqu'à 25% de sel était broyée, et le sel était extrait par lessivage suivit d'une évaporation.
  2. Des injections (par puits) d'eau qui ressortait salée après avoir circulé dans des poches de brèche salifère. Le sel était extrait de cette eau par évaporation. Seule cette deuxième technique est employée actuellement, mais considérablement modernisée.

Une petite partie des galeries atteignant des niveaux de brèches salifères, ainsi que de vaste salles correspondant à des amas de brèches salifères complètement vidées de leur contenu par les anciens mineurs se visitent actuellement (site Sel des Alpes ). On accède à ces salles par un petit train, et on parcourt salles et galeries où l'on peut voir la structure de l'anhydrite, la géométrie de ses couches (souvent très plissées), des suintements de sels, des néoformations de cristaux de gypse, des carottes de forages montrant les différents faciès (de l'anhydrite pure jusqu'à la brèche salifère), des vieilles machines d'exploitations minières, des panneaux retraçant et l'histoire du sel et celle de son exploitation, une exposition de minéraux locaux… En dehors des carottes, on ne voit quasiment pas de brèche salifère en place sur le trajet ouvert à la visite, les mineurs ayant systématiquement enlevé la roche économiquement intéressante.

Bref, la visite à portée de tous d'un patrimoine géologique, historique et industriel comme on aimerait pouvoir en faire de plus nombreuses en France.

Ces mines ne sont qu'à une cinquantaine de kilomètre d'Évian ou de Chamonix ; n'hésitez pas à aller les visiter.

Figure 2. Gare d'embarquement des touristes, mines de Bex (canton de Vaud, Suisse)

À gauche, une machine d'exploitation, sans doute une pompe pour injecter ou retirer l'eau de dissolution.



Figure 4. Galerie d'exploitation et poche de brèche salifère évidée dans les mines de Bex (canton de Vaud, Suisse)

La galerie fait un petit mètre de largeur, et le porche à peine la hauteur d'un homme. En amont de ce porche, un amas de roche riche en sel (la brèche salifère) a été excavé sur plus environ 7 m de hauteur. Les couches d'anhydrite sont localement sub-horizontales. L'impression de plis que donnent les couches d'anhydrite au sommet de la salle est due à la géométrie en dôme et voute du plafond de la salle.



Figure 6. Paroi d'une salle d'où a été extraite la brèche salifère et laissant voir les couches d'anhydrite très inclinées

L'impression de plis que donnent les couches d'anhydrite peut être due à de véritables plis, mais aussi du à l'intersection entre des couches pentées mais monoclinales et une paroi ondulée ?



Figure 8. Détail de la paroi d'une salle dont (presque) toute la brèche salifère qui se trouvait à droite a été enlevée

Cette paroi est striée et correspond à un miroir de faille séparant la brèche salifère (à droite) de l'anhydrite non bréchique à gauche. Quelques plaquage de brèche sont visibles au-dessus de la main.


Figure 9. Une "salle" de belle taille correspondant à un amas de brèches salifère complètement enlevé par les mineurs

Des croutes et des stalactites de sel dues à des suintements se forment sur la plafond de cette salle.



Il existe tout un ancien réseau de tubes, forages et canalisations partant des galeries et des salles, destiné à exploiter par dissolution des poches de brèches salifères situées pas trop loin de ces galeries et salles. Le débouché de ces anciens ouvrages dans les salles et galeries donne lieu à un festival de concrétions de sels.

Figure 11. Concrétion de sel et tapis bactérien au débouché d'ouvrages hydrauliques laissant suinter un peu d'eau

Les bactéries formant les tapis orangés sont très vraisemblablement des bactéries ferroxydantes et halophiles (des extrêmophiles).


Figure 12. Concrétion de sel et tapis bactérien au débouché d'ouvrages hydrauliques laissant suinter un peu d'eau

Les bactéries formant les tapis orangés sont très vraisemblablement des bactéries ferroxydantes et halophiles (des extrêmophiles).




Figure 15. Dépôts de sels cristallisant en bordure d'un bassin de rétention, mines de Bex (canton de Vaud, Suisse)

Les pièces de monnaie donnent l'échelle. On devine des cristaux de gypse sur la paroi au-dessus du sel.


Figure 16. Dépôts de sels cristallisant en bordure d'un bassin de rétention, mines de Bex (canton de Vaud, Suisse)

Les pièces de monnaie donnent l'échelle. On devine des cristaux de gypse sur la paroi au-dessus du sel ; mais ceux-ci sont plus visibles sur les photos suivantes.


Figure 17. Un pilier de soutènement au milieu d'une salle inondée, mines de Bex (canton de Vaud, Suisse)

Le pilier est en anhydrite ; on voit bien la stratification qui a ici un pendage assez marqué. Depuis que la base de cette salle est inondée, de l'eau saturée en sulfate remonte par capillarité dans (ou sur) le pilier. Ces sulfates précipitent sur le piler en formant de très belles cristallisations de gypse. Le pilier mesure environ 2 m de hauteur, et les cristaux de gypse mesurent de 2 à 4 cm de longueur.


Figure 18. Zoom sur ce pilier de soutènement au milieu d'une salle inondée, mines de Bex (canton de Vaud, Suisse)

Le pilier est en anhydrite ; on voit bien la stratification qui a ici un pendage assez marqué. Depuis que la base de cette salle est inondée, de l'eau saturée en sulfate remonte par capillarité dans (ou sur) le pilier. Ces sulfates précipitent sur le piler en formant de très belles cristallisations de gypse. Le pilier mesure environ 2 m de hauteur, et les cristaux de gypse mesurent de 2 à 4 cm de longueur.


Figure 19. Néo-cristallisations de gypse sur un pilier de soutènement au milieu d'une salle inondée, mines de Bex (canton de Vaud, Suisse)

Depuis que la base de cette salle est inondée, de l'eau saturée en sulfate remonte par capillarité dans (ou sur) le pilier. Ces sulfates précipitent sur le piler en formant de très belles cristallisations de gypse. Les cristaux de gypse mesurent de 2 à 4 cm de longueur.


Figure 20. Néo-cristallisations de gypse sur un pilier de soutènement au milieu d'une salle inondée, mines de Bex (canton de Vaud, Suisse)

Depuis que la base de cette salle est inondée, de l'eau saturée en sulfate remonte par capillarité dans (ou sur) le pilier. Ces sulfates précipitent sur le piler en formant de très belles cristallisations de gypse. Les cristaux de gypse mesurent de 2 à 4 cm de longueur.


Dans certaines salles, les exploitants de la mines ont disposés des carottes, des machines d'exploitations, et des minéraux trouvés et dans la mines et dans la région.

Figure 21. Plateau présentant 11 carottes de plus de 4 m de longueur, mines de Bex (canton de Vaud, Suisse)

Chaque carotte vient soit de l'anhydrite soit de la brèche salifère. Les carottes mesurent une dizaine de centimètres de diamètre. La figure suivante montre un détail de l'extrémité de ce plateau de carottes.


Figure 22. Détail d'une partie des 11 carottes de la figure précédente, mines de Bex (canton de Vaud, Suisse)

Les deuxième et quatrième carottes en partant de la droite sont constituées de la fameuse brèche salifère, ici à petit éléments. La troisième carotte à partir de la droite est une brèche salifère faite de gros éléments, parfois de plus de 10 cm de taille, avec passées de halite pure. Un éclairage situé sous cette carotte visualise ces passées de sel, car le sel est transparent contrairement à l'anhydrite.



Figure 24. Coupe géologique simplifiée de la région de Gryonne, Suisse

Le but de cet article n'est pas de détailler la géologie (très complexe) des nappes helvétiques. Cette coupe locale (au niveau de la galerie Sainte-Hélène) recoupe un gros amas de brèche salifère et montre l'intense tectonique subie par la région.


Figure 25. Localisation des mines de Bex (croix jaune) sur fond de carte géologique BRGM 1/250 000 d'Annecy

Ces mines sont situées en plein centre d'un vaste affleurement libellé Tg (Trias gypseux) à la base des nappe helvétiques.