Usages du sous-sol : généralités

Les usages du sous-sol, tels que l’extraction de matériaux, les forages d’eau ou les constructions, peuvent engendrer ou être impactés par des risques naturels, qui peuvent causer des dommages économiques, modifier les équilibres écologiques, voir même mettre des vies en péril. Mieux connaître les usages du sous-sol et les risques associés permet de mettre en œuvre des politiques de prévention et de protection adaptées.

Sommaire de l’article :

  1. Extraction de matières
  2. Forages d’eau
  3. Constructions et les risques associés
  4. Perspectives

Extraction de matières

En France, environ 400 millions de tonnes de matières premières et de matériaux sont extraits annuellement du sous-sol (Source   : Insee-Unicem, Medde-SOeS (Pegase, 2011), 2011, traitements SOeS, 2013 ).

Les matières minérales métalliques extraites du sous-sol peuvent être ferreux ou non-ferreux. L’extraction totale de minerais ferreux et non-ferreux a diminué de plus de la moitié (- 55 %) en France, entre 2000 et 2011. Elle ne concerne plus que l’extraction de la bauxite. L’extraction aurifère est présente en Guyane, où elle est à l’origine d’une contamination de l’environnement (eau, sédiments, biodiversité) par le mercure extrait des sols et employé pour amalgamer les particules d’or.

Les matières minérales non métalliques rassemblent des matériaux de granulométrie variée (argile  , gravier, sable  ) et de pétrographie différenciée (ardoise, calcaire  , craie  , dolomite, granite  , grès  , gypse, marbre, variétés d’argile  , etc.). L’extraction totale de ces matières est de 396 millions de tonnes en France en 2011. L’extraction de sables et de graviers représente plus de 91 % de l’ensemble de ces matières minérales (362 millions de tonnes extraites en 2011). Seule l’exploitation de la craie   et de la dolomite (+ 40 %), et de l’ardoise (+ 400 %), a augmenté durant la dernière décennie (source   UNICEM).

Carrières

Le bassin Seine-Normandie est concerné essentiellement par l’exploitation de granulats avec une production annuelle de 64 millions de tonnes, ce qui représente 16% de la production nationale, dont 28.3 millions sont issus de l’exploitation des granulats alluvionnaires (Source   : Agence de l’eau Seine-Normandie, 2007).

Pétrole et gaz

Les matières énergétiques fossiles se subdivisent en charbons d’une part (anthracite, graphite, houille, lignite, tourbe) et en matières liquides ou gazeuses d’autre part (pétrole, gaz naturel). L’extraction de tourbe a cessé en France, tandis que celle du lignite et de la houille a diminué très fortement en une décennie (- 96 %) aboutissant à environ 1.5 millions de tonnes en 2011. Par ailleurs, la France exploite une soixantaine de gisements pétroliers et gaziers, principalement dans le bassin Aquitain (gaz, houille, pétrole) et dans le bassin Parisien (pétrole) depuis les années 1960, ainsi que les bassins sédimentaires marins en outre-mer (Antilles, Guyane, Nouvelle Calédonie, St Pierre et Miquelon). L’extraction totale de matières énergétiques liquides (pétrole brut, liquides de gaz naturel et de condensat (LGN)) et gazeuses (gaz naturel) a diminué de manière constante durant la dernière décennie. L’extraction de gaz de schiste   (ou schistes bitumineux, ou gaz « non conventionnel »), ou d’huile de schiste   n’est pas autorisée en France au regard des impacts environnementaux qui pourraient résulter des techniques d’exploitation actuellement disponibles.

Le Bassin Seine-Normandie (partie Est du Bassin Parisien) se distingue par une activité d’extraction pétrolière historiquement importante (VERNOUX, 2002 ; HANOT, 2011) et à ce jour toujours en exploitation, à raison de 55% de la production nationale. Les sociétés pétrolières Lundin, Géopétrol ou Pétrorep, Vermilion investissent en Ile-de-France, dans la Marne  , le Loiret et l’Aube. Le titre minier le plus important est celui de Villeperdue dans la Marne   qui exploite 12.5% de la ressource au niveau du bassin.

Forages d’eau

Les nappes d’eau souterraines sont exploitées principalement pour l’alimentation en eau potable   par forage   qui nécessitent, avant la mise en exploitation, une déclaration d’utilité publique   (DUP) imposant pour limiter les risques de pollution,la détermination de périmètres de protection immédiat (où toute activité est interdite), un périmètre de protection rapproché et enfin un périmètre éloigné.

Certaines nappes se caractérisent par une minéralisation spécifique des différentes roches traversées et qui peuvent avoir des propriétés thérapeutiques reconnues et exploitées. Sur le bassin Seine-Normandie, la configuration géologique qui se caractérise par des roches sédimentaires et une tectonique récente explique la rareté des gisements d’eau hydrothermale. Il existe cependant quelques forages d’eau exploitant une ressource limitée : Bagnoles-de-l’Orne dans l’Orne (eaux très peu minéralisées à 24.3°C issue des formations métamorphiques du Massif Armoricain), Chambon-la-Forêt dans le Loiret (eau froide et moyennement minéralisée captée dans les Calcaires de Beauce) et Enghien-les-Bains dans le Val d’Oise (eaux sulfatées en profondeur captées dans les Calcaires marneux de Saint-Ouen).

Les forages à usage géothermique se développent sur le Bassin Seine-Normandie, notamment :

  • La géothermie   très basse énergie (température inférieure à 30°C) dans les nappes d’eau souterraine peu profondes ;
  • La géothermie   basse énergie (température entre 30 et 90°C) dans les nappes d’eau profondes du Dogger (la plus utilisée), du Lusitanien, du Trias.

L’implantation des forages d’eau, en dehors des critères géologiques, doit respecter certaines dispositions réglementaires :

  • interdiction dans le périmètre de protection   des captages d’eau potable (Code de la Santé Publique) ;
  • selon l’article 4 de l’arrêté du 11 septembre 2003, « aucun sondage, forage  , puits  , ouvrage souterrain, ne peut être effectué à proximité d’une installation susceptible d’altérer la qualité des eaux souterraines   » :
    • interdit à moins de 200 m des décharges et des installations de stockage (déchets ménagers, industriels, etc.) ;
    • interdit à moins de 35 m d’un ouvrage d’assainissement collectif ou non ;
    • interdit près des canalisations d’eaux usées ou souillées ;
    • interdit à moins de 35 m des stockages d’hydrocarbures, de produits chimiques, … pouvant nuire à la qualité des eaux souterraines  .

Les particuliers n’ont pas les mêmes contraintes qu’un professionnel. Depuis le 1er janvier 2009, tout particulier utilisant ou souhaitant réaliser un ouvrage de prélèvement d’eau   souterraine pour un usage domestique doit déclarer cet ouvrage ou son projet en mairie.
Par ailleurs, au titre de l’article L.411-1 du Code Minier, tout sondage de plus de 10 m de profondeur doit être déclaré à la DREAL puis au BRGM qui attribuera à l’ouvrage un indice national.
Si le forage   est exécuté dans le cadre d’une installation classée pour la protection de l’environnement (IPCE), il est alors soumis à une déclaration, quel que soit sa profondeur et le volume d’eau prélevé.

Constructions et les risques associés

Parmi des activités affectant le sous-sol, les fondations des constructions doivent respecter des normes européennes de conception et de dimensionnement des structures de bâtiment ou de génie civil afin de résister à l’action sismique notamment. Parmi les risques liés à cet usage du sous-sol, l’existence de cavités souterraines, la sensibilité aux inondations ou remontée de nappe  , les mouvements de terrains ou l’aléa retrait-gonflement des argiles impliquent [la mise à disposition du public d’une information détaillée et géoréférencée (site Géorisques) et la mise en œuvre de mesures spécifiques.

Ainsi la connaissance des risques acquises sur le bassin Seine-Normandie a permis aux services déconcentrés de l’Etat et aux collectivités territoriales de mettre en œuvre des plans de prévention des risques naturels (PPRN). Le plan de prévention des risques naturels est un document qui réglemente l’utilisation des sols en fonction des risques naturels auxquels ils sont soumis. Cette réglementation va de l’interdiction de construire à la possibilité de construire sous certaines conditions (voir le site du Ministère en charge de l’Ecologie). L’accès aux plans de prévention des risques (PPR) par régions se fait à partir du site Géorisques.

Sur le bassin Seine-Normandie, les risques d’inondation ainsi que les enjeux humains, environnementaux et économiques sont importants : 4.8 millions de personnes habitent en zone inondable soit 25% de la population du bassin. 16 territoires à risques importants d’inondation ont été identifiés en 2012 et un projet de plan de gestion des risques d’inondation (PGRI) a été élaboré (mise en œuvre 2016-2021).

Perspectives

Depuis quelques années, le stockage du CO2 est une voie prometteuse face au risque de changement climatique. Plusieurs projets, portés par des partenariats entre industriels et organismes de recherche français et européens, contribuent à limiter les émissions de gaz à effet de serre, en envisageant notamment l’exploitation d’un site géologique approprié pour le stockage de CO2 dans les aquifères salins profonds du bassin de Paris.

Bibliographie

  • AESN et GEODE-SCE (2007) - L’extraction de granulats dans le bassin Seine-Normandie : Analyse économique pour la caractérisation du district (article 5 de la Directive Cadre) Version finale du 31 mai 2007.
  • HANOT F. (2011) - Quatre-vingts ans d’exploration pétrolière dans le Bassin parisien. Travaux du Comité français d’Histoire de la Géologie. COFRHIGEO, 2011, 3e série (tome 25, 2), pp.53-61, https://halshs.archives-ouvertes.fr/hal-01061143/document
  • THYBAUD N. (2007) - Capter et stocker le CO2 dans le sous-sol. Collection « Les enjeux des Géosciences ». Coédition BRGM ADEME IFP. 64 p.
  • VERNOUX J.F. (2002) - Inventaire et évaluation des risques engendrés par les forages profonds sur les nappes d’eau souterraine du bassin Seine-Normandie. Rapport d’avancement : base de données des forages. Rapport BRGM/RP-51792-FR.

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