Caractérisation d’un affaissement par méthodes électriques sur la commune d’Hilsprich (57) – Phase 2 Rapport final BRGM/RP-62081-FR Octobre 2013 Caractérisation d’un affaissement par méthodes électriques sur la commune d’Hilsprich (57) – Phase 2 Rapport final BRGM/RP-62081-FR Octobre 2013 Étude réalisée dans le cadre des opérations de Service public du BRGM 2012 RISE56 F. Mathieu, C. Cartannaz Vérificateur : Approbateur : Nom : Baltassat J.M. Nom : MIDOT Date : 22/03/2013 Date : 27/09/2013 Le système de management de la qualité et de l’environnement est certifié par AFNOR selon les normes ISO 9001 et ISO 14001. Avertissement Document à accès différé : Le tirage initial de ce rapport, en nombre fixé par convention, est diffusé à son commanditaire. Sa communicabilité ultérieure à des tiers est liée à la prise d’une décision administrative formelle à laquelle il concourt, conformément à la loi n° 78-753 du 17 Juillet 1978. Passé le 18/02/2015, ce rapport devient communicable à tout tiers extérieur qui en ferait la demande ; le BRGM ne peut plus être tenu comme responsable de l’usage qui pourrait en être fait et des éventuelles conséquences pouvant en résulter. Mots-clés : Géophysique, méthodes électriques, subsidence, nappe salée, Hilsprich, Meurthe-et- Moselle. En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : Mathieu F., Cartannaz C. (2013) – Caractérisation d’un affaissement par méthodes électriques sur la commune d’Hilsprich (57) – Phase 2. BRGM/RP-62081-FR, 91 p., 9 fig., 1 tab., 4 ann.. © BRGM, 2013, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l’autorisation expresse du BRGM. Caractérisation d’un affaissement par méthodes électriques sur la commune d’Hilsprich (57) – Phase 2 Synthèse En 2006, des désordres sont apparus au niveau de plusieurs maisons et sur le réseau routier de la commune d’Hilsprich (57). Ces désordres se sont aggravés avec le temps, ce qui a conduit à déclarer le 14 novembre 2009, la commune d’Hilsprich en catastrophe naturelle mouvements de terrain. Suite à cette déclaration, une convention de recherche et développement partagés a été signée entre le BRGM et la DDT57. La présente étude géophysique a été menée dans le cadre de cette convention. En février 2010, une première campagne géophysique de 5 panneaux électriques (P1 à P5), centrée sur la subsidence mise en évidence par interférométrie radar, a été réalisée. Les conclusions de cette première étape, nous ont amené à effectuer en février 2011 un complément d’investigations (6 panneaux électriques, P6 à P11) qui avait pour objectif de confirmer la présence de désordres dans la zone de subsidence et de cartographier les éventuelles extensions de ces désordres vers l’Est et vers l’Ouest. Le sondage de reconnaissance HIL1, effectué en septembre 2011 à la suite de cette première phase géophysique, a confirmé la présence de la formation salifère et par conséquence que l’origine de la subsidence était liée à des phénomènes de dissolution du sel au toit de cette formation. En février-mars 2012, une deuxième phase d’investigations géophysiques a été réalisée avec pour objectif de cartographier les extensions des désordres liés aux phénomènes de dissolution du sel et plus globalement de servir d’appui à la réalisation des cartes d’aléa et de dispositions constructives. 11 panneaux électriques ont été réalisés lors de cette deuxième phase. En février 2012, des investigations géophysiques par la méthode du panneau électrique (3 panneaux, RTE1 à RTE3) ont été réalisés pour le compte de RTE (Réseau de Transport Electrique) sur l’emprise d’un futur poste électrique de 400kV, située à environ 2 km au SE de la subsidence d’Hilsprich. Les résultats d’un de ces profils (le plus septentrional, RTE3) ont été intégrés à la présente étude. Les sondages de reconnaissance HIL2 et HIL3 ainsi que les diagraphies associées (résistivité et gamma naturel) ont été réalisés en novembre 2012, à la suite des résultats préliminaires de cette deuxième phase géophysique, avec pour objectifs de confirmer certains éléments d’interprétation géophysique et de venir en appui à l’interprétation globale du secteur. C’est donc un total de 23 panneaux électriques d’une longueur de 950 m qui ont été réalisés. Les dispositifs mis en œuvre sont le dipôle-dipôle et le Wenner-Schlumberger. La zone d’investigation géophysique, centrée sur la subsidence couvre une surface d’environ 6 km2. Les résultats de ces investigations géophysiques réalisées sur les affaissements de la commune d’Hilsprich sont les suivants : La présence de la formation salifère du Keuper a été mise en évidence et a été confirmée par la réalisation de 3 sondages carottés. Les phénomènes de dissolution du sel au toit de cette formation sont donc sans ambiguïté à l’origine des affaissements ; BRGM/RP-62081-FR – Rapport final 3 Caractérisation d’un affaissement par méthodes électriques sur la commune d’Hilsprich (57) – Phase 2 L’interprétation des panneaux électriques en termes de résistivité ont permis, grâce en partie aux forages de contrôle, de distinguer 3 stades d’évolution du toit de la formation salifère : o Stade 1 – la formation salifère est saine et est caractérisée par un horizon géo- électrique résistant (résistivité > 200 ohm.m) ; o Stade 2 – une nappe salée est présente au toit du sel. Cette nappe est représentée par une imbibition d’eau salée des niveaux d’argilite sus-jacents à la formation salifère. Compte tenu de l’état de saturation de cette nappe, les phénomènes de dissolution sont probablement peu actifs. Elle est caractérisée par un horizon géo-électrique très conducteur (résistivité < 5 ohm.m) ; o Stade 3 – à ce stade, il n’y aurait plus de nappe salée sensu stricto. Ce stade est caractérisé par des résistivités intermédiaires (25 à 50 ohm.m) au niveau de la formation salifère. Ces valeurs moins conductrices que celles d’une nappe salée pourraient entre autre s’expliquer par l’arrivée d’eau douce qui contamine la nappe salée. L’élaboration d’un schéma structural et la confrontation de ce schéma avec la spatialisation des différents stades d’évolution du toit de la formation salifère montre que les extensions de la nappe salée et des phénomènes de dissolution qui entrainent les affaissements sont étroitement contrôlés par les failles ; La synthèse des interprétations (schéma structural – spatialisation des différents stades) a permis d’individualiser 4 blocs présentant des caractéristiques différentes : o Bloc 1 – représenté par une structure faillée de direction NW-SE, en forme de graben (partie centrale de la zone d’étude), au sein de laquelle les stades 1, 2 et 3 seraient présents. La subsidence d’Hilsprich est entièrement comprise dans ce bloc 1 ; o Bloc 2 – situé dans la partie SW de la zone d’étude, au sein duquel le stade 2 serait essentiellement représenté et éventuellement le stade 3 entre F12 et F14 ; o Bloc 3 – situé dans la partie NE de la zone d’étude où seul le stade 1 serait représenté ; o Bloc 4 – situé également dans la partie NE de la zone d’étude et dans la partie SE au sein duquel seul le stade 1 serait représenté. La différence avec le bloc 3 réside dans une incertitude quant à la profondeur du toit de la formation salifère. La cartographie et les caractéristiques de ces différents blocs devraient servir de base à l’élaboration des cartes d’aléas et des dispositions constructives ; 4 BRGM/RP-62081-FR – Rapport final Caractérisation d’un affaissement par méthodes électriques sur la commune d’Hilsprich (57) – Phase 2 Suite à cette deuxième phase d’investigation géophysique, certaines interrogations subsistent encore et pour y répondre, des travaux complémentaires seraient nécessaires : Profondeur du toit de la formation salifère dans toute la partie NE et SE de la zone d’étude. Cette incertitude pourrait être levée par la réalisation d’au moins 2 sondages ou par celle d’un profil sismique haute résolution (SHR) car le toit du sel est un excellent réflecteur ; Extensions vers le NW de la structure faillée accueillant la nappe salée et par voie de conséquence les possibles affaissements. Un complément d’investigation par la méthode du panneau électrique devrait permettre de circonscrire l’extension de ces phénomènes. BRGM/RP-62081-FR – Rapport final 5 Caractérisation d’un affaissement par méthodes électriques sur la commune d’Hilsprich (57) – Phase 2 6 BRGM/RP-62081-FR – Rapport final Caractérisation d’un affaissement par méthodes électriques sur la commune d’Hilsprich (57) – Phase 2 Sommaire 1. Introduction .......................................................................................................................... 9 1.1. HISTORIQUE.................................................................................................................. 9 1.2. RAPPEL DU CONTEXTE GEOLOGIQUE .................................................................... 12 1.3. OBJECTIFS .................................................................................................................. 14 1.4. PROGRAMME TECHNIQUE ........................................................................................ 14 2. Acquisition et traitement des données ............................................................................. 17 2.1. PERSONNEL ET CALENDRIER................................................................................... 17 2.2. EQUIPEMENT .............................................................................................................. 17 2.3. TRAVAUX REALISES ..................................................................................................