Cavité souterraine

Selon leur forme et la région où elles se développent, les cavités naturelles possèdent des noms très variés (cf palette de navigation en bas de page).

Les cavités à tendance horizontale sont généralement appelées grotte ou caverne.

Les cavités à tendance verticale sont plutôt nommées gouffre, abîmes, scialet, aven, etc.

Leur nom évoque parfois leur fonction : glacière.

Ces cavités se sont le plus souvent formées dans des massifs calcaires, on parle alors de karst, d'après la région éponyme.

Cavité souterraine creusée dans le roc (Fort du Salbert).

Elles sont de diverse nature, selon leur utilisation :

• Les mines,
• Les carrières d'extraction, parfois semi-souterraines (marnières, catiches, etc),
• Les catacombes,
• Les abris,
• Les souterrains,
• Les sapes de guerre.

Exemple de cartographie des risques souterrains (Landepereuse).

Ce risque peut être exacerbé :

• dans les zones sismiquement vulnérables ;
• dans les zones où l'eau souterraine circule beaucoup et rapidement ou là où elle serait plus acide, ou en situation de remontée de nappe phréatique (fréquente après l'arrêt d'activité de carrières situées sous le niveau supérieur d'une nappe, quand les pompes de dénoyage sont arrêtées) ;
• à proximité de travaux ou activités induisant des contraintes sismiques souterraines ;
• après de premiers petits effondrements qui permettent à la pluie, à l'air et éventuellement au gel d'accélérer les processus de fragilisation de la roche (souvent par ailleurs naturellement déjà fracturée à proximité de la surface) ;
• à la suite des dérèglements climatiques ; des effondrements indirectement induits par le réchauffement climatique sont attendus.

En plus du risque d'« affaissement minier » qui concerne surtout le Nord, le Pas-de-Calais et la Lorraine, 3 000 communes seraient potentiellement soumises à un risque accru d'effondrement de cavités souterraines en France, selon un rapport de l'INERIS[1] publié le mardi 30 mars 2010. Et un rapport de 2003 du BRGM estime que plus de 50 % des communes du Pas-de-Calais abritent au moins une cavité susceptible de s'effondrer dans un avenir plus ou moins proche[2]. L'eau plus chaude et plus acide ou corrosive, et des pluies hivernales plus intenses, ainsi que des chocs thermiques et mouvements de nappe (battance de nappe) accrus pourraient exacerber ce risque avant la fin du siècle selon l'INERIS[1]. Dans ce pays, les modélisations de Météo-France, prévoient si le taux de CO₂ double d'ici 2100 un réchauffement hivernal de 1 à 2 °C, un peu plus rapide et élevé dans le Sud-Est que dans le reste du pays, avec plus d'anomalies thermiques (>2 °C) dans le Sud au printemps et partout un réchauffement moyen de plus de 2 °C en été et en automne. Le volume global des pluies annuelles pourrait augmenter de +7 % en augmentant donc le « battement des nappes ».

La craie est un matériau particulièrement sensible au gel et aux variations thermohygrométriques.

Pour étudier sa résistance, en France l'INERIS a équipé de capteurs différentes parties d'une carrière souterraine de craie (de 10 ha, à chambre et piliers, exploitée sur une vingtaine de mètres de hauteur) abandonnées à la fin des années 1950, à Estreux (Nord). Le suivi effectué de 2003 et pour une longue période, confirme déjà que :

• même en situation souterraine (non exposition au vent, soleil, gel), la craie est moins résistante à la compression lorsque saturée en eau.
• Des micro-ouvertures et fermetures des pores et fissures se forment lors des cycles saturation/désaturation en eau.

En France, le BRGM estime que dans le Nord, 112 communes sont concernées par un risque d'effondrement, dans la zone de la craie, de Douai à Valenciennes, sous et autour d'Arras à Cambrai, et à Lille et à ses environs.

Il est également sensible à l'eau. La circulation des eaux souterraines influe sur la résistance des ouvrages de soutènement (étudié en Lorraine après fermeture d'anciennes mines souterraines[3]. La résistance à la compression du minerai de fer diminue plus il est saturé en eau (chutant d'environ 50 % pour une humidité relative passant de 80 à 100 %, et plus encore en conditions saturées).

En France, l'INERIS, le Cerema et le BRGM, mettent à disposition des maires des données permettant de définir des zones inconstructibles ou soumises à prescriptions particulières sur les documents d'occupation du sol. Les notaires doivent informer les acheteurs d'un bien immobilier de ce type de risques, et un « Plan cavités » (sur les risques liés ou non au changement climatique) serait à l’étude en France selon l'INERIS[1].

Les PPRN (Plans de prévention des risques naturels) doivent notamment prendre en compte ces risques, dont l'inventaire (Inventaire départemental des cavités souterraines) doit être fait sous la responsabilité des maires.

Une banque nationale de données répertoriant les cavités souterraines abandonnées, hors mines, est accessible en ligne[4].

Le dérèglement anthropique du climat pose deux problèmes

• aggravation des battances de nappe,
• réchauffement et acidification de l'eau,
• pluviométrie et crues aggravée en hiver (ex : en janvier 1910, à Château-Landon (Seine-et-Marne), la carrière de Lorroy s'est brusquement effondrée, à la suite de la crue exceptionnelle de 1910, causant 7 morts et 7 blessés. Une carrière de craie à Saint-Martin-le-Nœud (Oise) et des terrains gypseux à Villepinte (Seine-Saint-Denis) ont été instrumentés par l'INERIS pour surveiller le battement de la nappe et la qualité physico-chimiques de l'eau, pour mieux évaluer le risque),
• déshydratation des sols accrue en été,
• augmentation des pompages de nappe en été, aggravant les cycles saturation/désaturation de la roche.

Des questions juridiques complexes peuvent être posées par des sites « orphelins », ou ayant eu plusieurs propriétaires et dont les exploitants ont fait défaut au moment de la remise en état.

• Roulleau Jacky Girault Pascal Le Puy-Notre-Dame, de cave en cave
• Girault Pascal Doué-la-Souterraine, une cité oubliée

• Glossaire
• Dossiers sur les carrières souterraines et leur réutilisation, principalement dans le Val de Loire
• Mise en avant par la photographie de mines, carrière, catacombes