AGENCE NATIONALE POUR LA RECUPERATION ET L'ELIMINATION DES DECHETS BRGM L'ENTREPRISE AU SERVICE DE LA TERRE centre d'enfouissement technique de Montchanin (71) étude de sûreté du confinement géologique du site rapport de synthèse juin 1990 R31 031 BRGM SERVICES SOL ET SOUS-SOL Département Environnement et Risques B.P. 6009 - 45060 ORLÉANS CEDEX 2 - France - Tél. : (33) 38.64.34.34 AGENCE RÉGIONALE BOURGOGNE 32 Boulevard Maréchal Joffre-21000 DIJON Nous remercions la Préfecture, les services d'Etat (DRIR, DDASS. ANRED) et tous les acteurs qui nous ont permis de réaliser cette étude dans les meilleures conditions possibles de compréhension et d'effica­ cité, et en particulier : La Municipalité de Montchanin, L'Association de défense de l'environnement (ADEM) et les habitants de Montchanin, La Société Elipol exploitant le centre d'enfouissement technique. Les Houillères du Bassin de Blanzy (HBB), Monsieur M. AMIOT, professeur à l'Institut des Sciences de la Terre de 1'Université de Bourgogne, Les laboratoires régionaux de Bron et Autun du CETE, qui, par leur aimable collaboration, ont contribué à 1'approfondissement des connaissances sur la géologie et l'hydrogéologie du site particuliè­ rement complexe des décharges de Montchanin, SOMMAIRE Page REMERCIEMENTS SOMMAIRE INTRODUCTION 1 1 - LA GEOLOGIE DU SITE 5 1.1. - Situation particulière du centre dans le bassin 5 permo-carbonifère de BLANZY-le-CREUSOT 1.2. - Compartiment de la décharge de déchets industriels 5 1.3. - Compartiment de la décharge d'ordures ménagères 7 1.4. - Epaisseur des formations 7 1.5. - Fracturation tectonique 13 1.6. - Altérations et formations superficielles 14 2 - LES ANCIENNES MINES DE CHARBON 19 2.1. - Géométrie du gisement de charbon 19 2.2. - Développement du réseau minier 19 2.3. - Impact des effondrements miniers 20 3 - LES EAUX SOUTERRAINES 23 3.1. - Cadre hydrogéologique 23 3.2. - Estimation du flux de pollution relarguée par la décharge 25 3.3. - Caractéristiques hydrauliques des terrains encaissants 26 3.4. - Impact sur les nappes souterraines 33 CONCLUSIONS ET RECOMMANDATIONS 37 - Evaluation globale du confinement géologique 37 - Quelques suggestions pour l'amélioration du confinement des déchets. 38 -1- INTRODOCTION 1 - OBJECTIFS DE L'ETUDE Le Centre d'enfouissement technique de Montchanin (71) a fait l'objet d'une décision de fermeture en raison des risques que ce site pourrait présenter pour la santé de la population avoisinante. En vue d'évaluer les dangers de pollution par le sous-sol, le Secrétariat d'Etat chargé de l'Environnement et de la Prévention des Risques techno­ logiques et naturels majeurs a confié au BRGM une expertise sur les conditions géologiques et hydrogéologiques du site et une évaluation du confinement des déchets. Le financement de l'opération a été assuré par l'ANRED (*). L'étude réalisée avait pour objectif de savoir s'il existe d'éventuelles communications hydrauliques entre les décharges de déchets industriels et d'ordures ménagères et : - les eaux de surface (Etangs des Ecrasés et de Beaubemard), - des galeries de mines sous-jacentes, - les différents systèmes aquifères. Afin d'atteindre ces objectifs, l'étude a comporté les phases suivantes : 1 - Analyse des dossiers techniques existants et enquête sur place. o Lever géologique de terrain, étude photogéologique et struc­ turale. 3 - Travaux de reconnaissances (sondages), diagraphies et essais hydrauliques en sondages. 4 - Prélèvements d'échantillons d'eau sur les points d'eau envi­ ronnants et sur les sondages nouvellement réalisés pour analyse chimique. 5 - Evaluation globale de la sûreté du confinement géologique et recommandations générales pour la réhabilitation du site. L'étude s'est déroulée au cours du 1er semestre 1990 (de Mars à Juin). Quant aux travaux sur le terrain, ils ont débuté en Avril 1990 et se sont terminés à la mi-mai. (*) Agence Nationale pour la Récupération et l'Elimination des Déchets. - 2- 2 - SITUATION GEOGRAPHIQUE ET HISTORIQUE Montchanin (Sa6ne-et-Loire) est situé à une trentaine de kilomètres à l'Ouest de Chalon-sur-Saône et à six kilomètres au Sud-Est du Creusot (figure 1). Le centre d'enfouissement technique est plus particulièrement situé dans les faubourgs nord de la ville (figure 1). Le centre est bordé : au NW et au SW, par la Cité du Château d'eau et le quartier de la butte de La Glaciaire ; - au SE, par le lac des Ecrasés et par l'ancien chemin de fer du Creusot à Montchanin. Cette voie sépare le lac en étang des Ecrasés au SW et étang de la Terre des Ecrasés au NE. Au Nord, la route express sépare le centre d'enfouissement des étangs Beaubemard et de la Cité PLM de Montchanin-Gare. Le site du centre d'enfouissement et de l'agglomération de Montchanin présente trois particularités qu'il convient de souligner, car elles ont une incidence dans le problème posé. Tout d'abord, Montchanin s'élève sur le versant nord-ouest de la vallée de la Dheune et du faux bras de la Bourbince, juste à l'amont des sources qui donnent naissance à ces deux rivières. La première s'écoule vers le NE et la Saône, la seconde, vers le SW, la Bourbince et la Loire. La vallée est aussi occupée par plusieurs grands étangs de retenue et par le canal du Centre. D'autre part, Montchanin s'est édifié sur ses mines, aujour­ d'hui abandonnées et noyées. Cette petite ville a hérité d'une activité charbonnière intense au siècle dernier. Elle est comprise dans le grand bassin houiller de Blanzy - Montceaux-les-Mines - Le Creusot. En outre, Montchanin est resté jusqu'à un proche passé un centre de production de céramiques et ses faubourgs sont criblés d'an­ ciennes carrières dont on extrayait l'argile. Le centre d'enfouissement pour les déchets industriels se situe dans l'une de ces carrières. Ce centre de stockage de déchets comprend en fait deux déchar­ ges : l'une de résidus urbains au SE, et l'autre de déchets industriels au NW. Une bande de terrain, de 50 m environ, sépare les deux décharges. Le centre a été créé en 1977 (arrêté préfectoral n° 77-1700) pour les ordures ménagères et déchets assimilés. En 1978 l'activité s'est étendue aux déchets industriels sur la parcelle 59 correspondant à la grande carrière nord abandonnée. Le panorama (figure 2) permet de situer les différentes parties du site. - 3 - Montceau-les-Mines 1-2 et 3-4) grand périmètre : site hydrographique ; DI : déchets industriels ; OM : ordures Fig. 1 - Situation géographique du centre d'enfouissement technique de déchets de Montchanin BRGM - 4- Mais au cours des années 80, la perception des nuisances provoquées par la décharge est telle qu'une association de défense de l'environnement, l'ADEM, se constitue. Dans le même temps, des études (géologie, hydrochimie, odeurs et gaz) étaient réalisées à la demande de l'autorité administrative et de l'exploitant par des bureaux d'études et services administratifs (CETE, CPGF, EC0P0L, DDASS). En 1989, des projets de réhabilitation du site sont examinés (CETE, ANRED). Mais les résultats n'ont pas dissipé toutes les craintes ni satisfait toutes les interrogations concernant la pollution du sous-sol et des eaux souterraines. 1 - LA GEOLOGIE DD SITE La géologie du site a été précisée grâce à un lever géologique sur le terrain, à une analyse structurale, ainsi que par l'analyse et l'interprétation des données fournies par les 15 sondages nouvellement réalisés (dont 2 sondages entièrement carottés). 1.1 - SITUATION PARTICULIERE DU CENTRE DANS LE BASSIN PERHO-CARBONIFERE DE BLANZY-LE-CREUSOT Montchanin et l'ensemble de la zone d'impact potentiel des décharges s'inscrivent dans le bassin permo-carbonifère de Blanzy-le- Creusot, sur sa bordure sud-est (fig. 2) : La carte géologique du site montre que les deux décharges (déchets industriels et déchets ménagers) sont installées sur des formations géologiques différentes : les séries gréso-argileuses permiennes pour les déchets indus­ triels, • les séries gréso-argileuses à charbon stéphaniennes pour les dépôts ménagers. Ces formations sont mises en contact par l'intermédiaire d'une faille principale dite "faille permienne". Cette faille est l'un des traits structuraux majeurs affectant le territoire français. De direc­ tion NE-SW, cet accident apparu au carbonifère va rejouer constamment durant les temps géologiques jusqu'au plio-quaternaire. C'est une zone instable à l'échelle des temps géologiques. Pour cette raison, ces formations sont elle-mêmes le siège d'un système de fractures assez complexes. La coupe transversale AB, orientée NW-SE (fig. 5), fait la synthèse de tout ce qui est présenté ci-après. 1.2 - COMPARTIMENT DE LA DECHARGE DE DECHETS INDUSTRIELS Dans le compartiment nord-ouest de la décharge de déchets industriels, deux formations affleurent : - la formation de Montfaucon, essentiellement gréseuse, bariolée ; - la formation de Torcy, essentiellement argileuse, rouge. Toutes deux sont faites d'une interstratification de bancs durs de grès plus ou moins argileux et de bancs de "schistes" ou ' •.-, •>•) ri» / I Ol ION • 7/ // [•. • -| Cenozoîque :••.•.•.•.• •.-•••^ 1 Mésozoïque . bassins stéphano- *• permiens -i petits bassins 9 R E S S E • - stëphaniens socle anté- MONTCHANIN Œ3 stéphanien accident majeur (tiretés du côté compartiment aff< faille «a ki f «MAÇON Bassin perno-carbonifire de Blanzy - Le Creusoc ^ SE Massif de Lus/ Horst du Ht St Vincei Kouiller affleuranc des Houiller affleurant des concessions du Creusoc, concessions des secteurs des Pecics-Chateaux, de de St Blrain, Hontchanin Pully, de Cranchamp ... Blanzy-Moncceau MONTCHANIN Permien > Permien t ».. N •* ^^^- NX; • ~—• ,y /-/ni;* socle cristallin ** ^\Vr%^,p^ee* . w\ p«\n>'« Schéma inspiré de la coupe figurant sur la carte géologique a 1/80 000, feuille de Montceau-les-Mines BRGM Fig. 2 - Situation géologique de Montchanin figure supérieure : extraite de la figure 2 de la thèse de B.