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Les reliefs sont à l’origine de nombreux phénomènes météorologiques. La masse d’air de la vallée se heurte aux barrières orientales du Vercors. La région grenobloise est plongée dans le brouillard. Sur les plateaux, de forts vents d’ouest balayent les pentes et revoient les masses d’air ascendantes. Cela peut avoir pour effet de créer des congères, redoutables lorsqu’elles se forment en bordure de falaises.
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Conditions géologiques
Si une région de France a toujours dominé les chiffres de production du gypse, il s’agit bien du bassin parisien: 68% des carrières s’y trouvent. Le gypse, roche sédimentaire connue sous le nom de sulfate de calcium dihydraté (CaSO4-2H2O), se dissimule sous des buttes témoins, reliefs abondant dans la région. L’immense plateau gypseux s’est formé au cours de l’ère tertiaire, lors de l’Eocène, quelque part entre le Paléocène et l’Oligocène, il y a quelques 33 à 56 millions d’années. Ces dépôts sédimentaires sont plus récents que leurs confrères des Alpes, qui eux seraient arrivés au Trias 200 millions d’années plus tôt. Ce plateau s’est peu à peu érodé avec le vent, la pluie, et les cours d’eau. Certaines parties de ce territoire y ont mieux résisté que d’autres et ont gardé leurs strates et leur altitude originelle. Ce sont ces collines que l’on appelle les buttes témoins où à mi-hauteur se situe la lentille de gypse, roche qui une fois cuite puis broyée donne le plâtre. La persistance de ces buttes est donnée par des matériaux plus résistants, comme souvent dans le bassin parisien la pierre meulière. On connaît bien cette roche siliceuse dans les pavillons de banlieue franciliens, les soubassements de bâtiments publics, ou encore les maçonneries des voies ferrées. Réputée pour sa résistance, elle est en conséquence souvent présente en affleurement, à quelques vingtaines de mètres des bancs gypseux.
Les premières plâtrières s’ouvrent près de Paris, dans les villages de Ménilmontant, Belleville, Montmartre, noms donnés aujourd’hui à ces buttes témoins qui dominent la capitale. Au pied de la butte Montmartre, les charrettes qui entrent dans Paris pour approvisionner les chantiers en plâtre vont progressivement déposer des amas de cette poudre blanche sur leur passage, ce qui donnera son nom à cette porte devenue depuis place, Blanche. Par analogie à la chaux, une poudre blanche mais qui elle est donnée par cuisson du calcaire, une autre butte voisine deviendra Chaumont. L’extraction du gypse, tout autant que celle du calcaire, est ainsi bien ancrée dans l’Histoire de Paris.
Différents orifices de galeries souterraines de carrières de gypse.
Sous ces buttes, le gypse sous forme de roche est formé en plusieurs couches, ou « masses », de puissance plus ou moins grande selon la profondeur. Les couches s’amincissent au fur et à mesure que l’on s’enfonce dans le sol. Les 3e et 4e masses ont été très rarement voire jamais exploitées, car trop profondes et pauvres en matériau. La 1e masse quand à elle, la bien-nommée « haute masse », l’a été systématiquement : parfois affleurant, sinon sous-jacente de quelques dizaines de mètres, elle en atteint régulièrement une vingtaine en épaisseur. L’extraction se fait alors de haut en bas, dans une couche qui est elle-même subdivisée en différentes strates plus ou moins tendres. Entre les deux masses de gypse il peut exister une fine strate de roche, elle ne fut cependant que rarement exploitée, dans certaines exploitations elle était même appelée « le chien ».
Galeries de première et seconde masse de gypse.
Les couches séparatrices comportent fréquemment des cristaux de gypse, appelés pieds d’alouette ou fer de lance. Cette couche peut s’exposer dans les fontis des carrières de seconde masse, zones instables donc qu’il convient de ne pas fréquenter. Certains exploitants ont toutefois exploité cette couche composée de cristaux, pour simplifier l’extraction à travers de grandes galeries…
Différentes sortes de gypse sous forme minérale.
Galerie de carrière de gypse à piliers tournés évasés exploitée en éventail.
Une pierre complexe
Le problème lié à la friabilité de cette roche a toujours rendu soucieux les exploitants. En premier lieu, pour limiter les forces de portance que le gypse supporte très mal, tout en gardant un taux de défruitement optimal, le choix sera adopter de tailler les galeries en ogive. On obtient des piliers tournés, car les ouvriers tournent autour d’une masse qui ne sera jamais exploitée, qui ont une section plus importante vers le haut, et plus fine vers le bas. On parle alors de piliers évasés. L’autre solution pour limiter la portance est d’éviter les carrefours à quatre branches pour n’avoir que trois galeries aboutissant à un même carrefour. Ainsi, partant de galeries anarchiques, les exploitations auront successivement un plan en éventail, en damier, puis en quinconce.
À l’instar des exploitations de calcaire, les techniques d’exploitation du gypse ont considérablement évolué au cours du temps. Du simple pic de carrier avec les ânes ou les chevaux qui tractent les tombereaux de blocs, l’explosif va faire son apparition sous terre au XIXe siècle avec les wagonnets, berlines et locomotives électriques ou à air comprimé. Des années 1950 jusqu’à nos jours, c’est une mécanisation encore plus intense : les galeries s’agrandissent, les camions et les chargeuses entrent, la haveuse ou la fraise est utilisée, les galeries prennent des apparences minières. Certaines carrières furent même exploitées telles des mines lorraines, par l’emploi de lourds engins et de raclettes ou scrapers. On ne se préoccupe plus beaucoup de l’état des lieux à l’avenir! On taille des galeries, on dépile en creusant des galeries perpendiculaires, puis on foudroie tout un secteur par affaissement dirigé pour stabiliser l’ensemble. Dans certaines carrières situées à l’Ouest de la région, non loin des berges de la Seine, fleuve qui offrait une pratique voie de transport de la pierre, existaient des exploitations qui ont fonctionné dès le XVIIe siècle jusqu’au crépuscule des années 1970. Là, le souci de rentabilité était clair : on disposait d’une puissance de 8 à 15 mètres seulement, il était donc nécessaire d’élargir les galeries en poussant les piliers à un évasement maximal. Parfois, la couche de pied ou de ciel a même été surexploitée ! Les conséquences sont sans appel : les piliers s’écaillent, ou poinçonnent le sol, puis s’effondrent, entrainant encore aujourd’hui d’un coup d’un seul tout un quartier de carrière.
Des carrières fragiles
Car ces carrières de gypse vieillissent en effet très mal. Le gypse se dissolvant dans l’eau à teneur d’un milligramme par litre, il se produit dans certaines carrières un sinistre cercle vicieux. Par l’action de l’humidité, ou d’une exploitation qui fut trop poussée, un pilier se fend puis se rompt. Si les piliers alentours ne résistent pas, c’est un effet domino ou effondrement généralisé. Dans le cas contraire, une cloche de fontis se forme et remonte à la surface, engloutissant au passage des couches d’argile imperméables, permettant à l’eau de s’infiltrer. L’eau crée alors d’immenses lacs dans les vides abandonnés, et ronge alors les piliers qui y baignent, provocant à la longue la rupture de ceux-ci. Ces lacs ont également un effet néfaste sur le visiteur, car la réaction de dissolution du gypse dans l’eau génère du dioxyde de carbone. Un gaz non toxique, mais dont la présence appauvrit la teneur en oxygène. De 21% dans l’air en moyenne, l’O2 chute régulièrement à 12% dans ces espaces, entraînant la mort de l’explorateur le plus intrépide qui parviendrait à s’y introduire. Dans les carrières très exploitées, le ciel pouvant garantir un maintien des roches moins consistantes situées au dessus ou bien le pied ne sont pas d’épaisseur suffisante. On observe dans le premier cas un décollement de plaques, notamment au niveau des carrefours. Lorsque le pied est trop fin, les piliers, lourds, vont percer la couche et s’enfoncer dans les sables sous-jacents, provoquant une remontée des sols dans les galeries, c’est le soufflage, phénomène qui accompagne le poinçonnage. Dans d’autres cas, les piliers s’écaillent sous la pression. Tous ces défauts sont précurseurs d’un effondrement généralisé, disparition instantanée de tout un secteur d’une carrière.
Différents modes d’exploitation du gypse.
Le Gypse de l’Est
D’autres carrières quant à elles, furent exploitées sans le souci de tenue dans le temps. Il est à noter une exploitation de l’Est parisien dont l’exploitant était issu d’une famille de bateliers. Peut-être par souci de rentabilité, ou alors par manque de compétence, les galeries ont été taillées comme s’il s’agissait de carrières de calcaire : des piliers tournés droits, de section presque carrée, dans des galeries larges et hautes. Les accidents y étaient monnaie courante, y compris lors de sa reconversion ultérieure en champignonnière où un pauvre ouvrier s’est vu achevé d’un bloc massif tombé du ciel sans prévenir. À l’inverse, certains exploitants trouvaient peu commode l’exploitation du gypse sur grande hauteur nécessitant étais et chevillages. Certaines carrières seront donc exploitées horizontalement, sous forme de longues galeries à taille humaines. Dans cette région rurale et de plateaux, les besoins locaux étant moindres et les techniques plus artisanales. De plus, les masses profondes étant souvent inondées, c’est la première masse qui fut principalement exploitée. Une épaisseur importante de masse au ciel était alors laissée pour éviter l’emploi d’étais ou de piliers de consolidation. Dans d’autres exploitations tout autant artisanales, le vice sera même poussé à creuser des galeries en hagues et bourrages. Là, le risque est grand car le gypse peu tolérant se brise systématiquement, laissant les marnes sus-jacentes s’engouffrer dans la galerie.
Lors de la seconde guerre mondiale, beaucoup de carrières de gypse servirent à l’abri des habitants des villages alentours. Les villageois y ont laissé de nombreux dessins et inscriptions. Il arrivait que des naissances soient enregistrées dans ces abris.
Carrières de gypse anciennes, souvent instables.
Vestiges de reconversions, champignonnières ou abris
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À la découverte du matériau
Les alentours de Paris regorgent d’une certaine richesse souterraine: nombre d’endroits ont vu naître des exploitation de pierre à bâtir, et ce dès l’époque gallo-romaine. L’extraction de la pierre a débuté à ciel ouvert, là où les bancs calcaires déposés peu à peu depuis des milliers d’années affleurent. Puis, avec le besoin grandissant du matériau de construction, les affleurements ne vont plus suffir, le travail en profondeur devient nécessaire. Sauf que pour qu’une exploitation soit rentable, puisque l’entreprise est bien évidemment rémunérée selon la quantité de matériau extrait, le rapport entre matériaux et stériles doit être d’une rentabilité acceptable. En effet, extraire de la pierre dans une couche dont l’épaisseur est d’une dizaine de mètres mais enfouie à 30 mètres sous des caillasses ou des sables exclut d’office la possibilité de rentabiliser ce genre d’exploitation à ciel ouvert. C’est pourquoi l’Homme va très vite commencer à creuser des galeries souterraines pour atteindre rapidement et extraire uniquement le matériau intéressant.
La couche calcaire est omniprésente dans le sous-sol du bassin parisien. Elle sera prioritairement exploitée depuis les berges des cours d’eau, pour faciliter le transport des blocs sur les voies navigables. L’accès se fait alors par des cavages situés à flancs de coteaux. Du fait d’un grand besoin en pierre de taille, certaines exploitations seront tout de même ouvertes loin des fleuves et des rivières, des puits d’accès, d’extraction ou des descenderies seront construits.
Les procédés d’exploitation du calcaire ont grandement évolué à travers le temps. Les carrières sont d’abord exploitées sous forme de piliers tournés. Le principe est simple: les ouvriers taillent la roche en tournant autour d’une masse que l’on abandonne, qui soutient ensuite le ciel. D’abord irréguliers, ces piliers donneront plus tard aux carrières la forme de damiers géants.
Du pic à la haveuse
Une carrière souterraine peut se définir par plusieurs paramètres. Son développement: c’est la longueur des galeries mises bout-à-bout. Son recouvrement: c’est la distance entre le ciel, plafond de l’exploitation, et la surface. La puissance de couche: c’est la hauteur de la couche exploitable, soit la distance entre le pied et le ciel de la carrière. Le taux de défruitement: c’est le volume de roche extrait par rapport au volume total sur lequel s’étend la carrière.
La méthode d’exploitation par piliers tournés montre vite ses inconvénients: d’abord un taux de défruitement limité, du fait de masses abandonnées qui soutiennent le ciel d’une part, mais aussi de problèmes d’effondrements, fréquents car il n’y a aucune marge permettant aux forces s’exerçant au ciel de « travailler ».
Apparaît alors une méthode fort bien adaptée aux couches offrant une puissance plus réduite: les hagues et bourrages. À partir de l’accès à la carrière, les carriers taillent de bas en haut une galerie, puis l’élargissent de la même manière. Derrière eux, ils placent d’abord des piliers « à bras ». Ces piliers sont simplement constitués de blocs, montés à la force de leurs bras. Au fur et à mesure de l’avancée du chantier, les piliers à bras sont ensuite reliés par une hague, puis les carriers remblayent progressivement l’espace derrière eux grâce à des débris d’exploitation. Les remblais sont maintenus par une nouvelle hague, et ainsi de suite. En plus d’obtenir un taux de défruitement proche de 100%, les galeries étroites offrent un maintien plus stable et ce genre de consolidation est plus « souple »: le ciel peut se fissurer, tout en restant maintenu par le tassement progressif des remblais. Le rendement d’une exploitation à hagues et bourrages pouvait être amélioré en exploitant une seule couche, comme le banc royal, couche qui servit à extraire la pierre destinée à la construction des châteaux. Cela explique la très faible hauteur des galeries, parfois 1m20.
Atelier de taille avec ses piliers à bras et ses hagues régulières.
Galerie de l’inspection des carrières comportant une rose des vents.
Sous Paris, c’est cette dernière méthode qui fut intensément employée. Cependant, du fait du développement anarchique des exploitations souterraines, les cavités abandonnées ne tardèrent pas à se faire oublier. Quand l’urbanisation commença à s’étendre, il n’était pas rare d’observer des effondrements çà et là des carrières souterraines, qui ne pouvaient plus supporter le poids des constructions. C’est pourquoi en 1777 fut créée par le roi l’Inspection Des Carrières, devenue plus tard Inspection Générale des Carrières. Le rôle de cette organisation est de rechercher, inspecter, consolider et cartographier les ouvrages souterrains. Des galeries de recherche vont être creusées sous les voies publiques parisiennes et tout vide rencontré sera systématiquement comblé tout en conservant au moins une galerie permettant de circuler au sein de l’exploitation et de vérifier l’état de ces vides. Le réseau des carrières de Paris est alors né. À l’heure actuelle, c’est plus d’une centaine de kilomètres de galeries qui s’étend sous le Sud, entre 5 et 30 mètres de profondeur.
En premier lieu, le front de taille s’exploite à la lance de carrier. Une sorte de barre à mine, suspendue par une chaîne permettant un mouvement de balancier. L’ouvrier effectue des va-et-vient avec la lance, pour creuser un sillon dans une couche tendre du banc calcaire, le souchet. Ce souchevage, creusé au pic, précède le défermage, qui consiste à former deux bandes verticales, délimitant le futur bloc. L’abattage consiste à marteler sur des coins en bois placés au dessus, après avoir placé des rondins de bois permettant au bloc détaché de l’extraire. Cette extraction se fait grâce à un treuil mobile parfois appelé « crapaud », attaché par une chaîne au mur ou à un étai en bois. Ce genre de treuil peut avoir deux vitesses: l’une rapide pour dérouler la chaîne l’autre plus lente et décuplant la force du carrier pour tracter le bloc pouvant aller jusqu’à une dizaine de tonnes. Le bloc était ensuite évacué par le roulage. Le bloc au ciel est détaché grâce au coin et maintenu par un cric de carrier, celui du dessous est détaché et levé grâce à une pince.
Galerie taillée à la haveuse.
Chaîne d’une haveuse.
Le travail au pic et à la lance a permis de développer les carrières à piliers tournés aux abord de Paris. Au fil du temps, ces exploitations ont acquis une grande ampleur et la disposition de ces piliers est devenue de plus en plus régulière, formant de longues et larges avenues rectilignes à l’image du Paris d’Haussmann.
Après la seconde guerre mondiale, le travail du carrier est mécanisé. L’invention du fleuret rotatif puis de la haveuse permettent un rendement bien meilleur. Cette dernière est une sorte de tronçonneuse à pierre. Aujourd’hui, c’est toujours grâce aux haveuses que sont exploitées les carrières de calcaire.
Transporter les blocs
Les premières méthodes de transport de la pierre étaient bien sûr les charrettes tirées par des chevaux. Au cours du XIXe siècle le meilleur moyen de déplacer les blocs s’impose comme étant le chemin de fer. Des wagonnets sur voie étroite comme ceux inventés par Decauville dans l’agriculture betteravière se révèlent pratiques: guidés, il suffit de un ou deux hommes ou un cheval pour les déplacer. Des voies de 40 à 60cm d’écartement sont installées dans les carrières, pouvant être assorties d’aiguillages, de plaques tournantes, ou de dérailleurs. Ces dispositifs permettaient d’orienter les wagonnets, qui étaient plats pour transporter des blocs, ou à benne basculante pour déplacer des remblais, des moellons ou des gravats. D’abord très artisanal, le système va rapidement se développer et évoluer, jusque dans les années 1950, décennies à partir desquelles seront préférés de gros engins comme les chargeuses. Certains wagons, à l’instar de ceux utilisés dans les mines, étaient à benne fixe. Appelés aussi berlines, ce genre de véhicule était vidé à la sortie de la carrière par un culbuteur: un cylindre qui en tournant sur lui-même retournait le wagonnet.
Des reconversions
Une fois les vides débarrassés de leur pierre, ils pouvaient connaître d’autres utilisations. La plus répandue était bien sûr la champignonnière. D’une température et humidité propices et constantes, les carrières étaient parfaitement adaptées à la culture des champignons de Paris ou des pleurotes, ou encore des shiitaké. Le principe consiste à broyer du calcaire grâce à un concasseur: une roue tourne et entraîne des marteaux. Ce craon est mélangé à du fumier et du mycélium. Cette mixture était déposée d’abord sur des meules ou des plates-bandes, puis sur des sacs ou des étagères pour les cultures ayant subsisté jusqu’aux années 1980. Du fait de la concurrence étrangère, de moins en moins de champignonnières sont en activité dans les carrières de région parisienne. Il est à noter d’autres utilisations: de nombreuses carrières parisiennes ont été reconverties en brasseries, ou en chais à vins, ou encore en mûrisseries, en endivières, …
Chapelle d’une carrière française de la première guerre mondiale.
Certaines exploitations connurent des réutilisations bien moins reluisantes… Le calcaire est une roche résistante, et la profondeur de ces carrières est propice à la création d’abris souterrains. Ainsi, la première guerre mondiale fut un exemple remarquable de guerre souterraine, du fait de la présence immédiate de très nombreuses exploitations de pierre à bâtir sur toute la longueur de la ligne de front. De plus, des tunnels furent creusés par les armées afin de relier ces carrières directement aux tranchées, créant alors un complexe réseau de galeries souterraines. Des lieux de culte sommaires y étaient aménagés, dont on retrouve parfois l’autel. Il pouvait même y avoir une installation électrique, celle-ci dépendant toutefois du grade de ses occupants. Ces cachettes avaient toutefois leurs limites, car le chauffage de ces lieux les nuits d’hiver provoquait la fonte des neiges sus-jacentes, transformant alors la carrière en cible de choix pour l’aviation ennemie…
D’autres, enfin, plus modernes, ou plus étendues, furent réquisitionnées par la Wehrmacht dans les années 40. Hormis un quartier général sous Paris établi dans les anciennes carrières, les grands volumes des carrières du bassin parisien permettaient l’installation d’usines souterraines. Ces usines construites par l’organisation Todt avaient pour mission de fabriquer les missiles V1 et V2. Certaines carrières de craie, ou de gypse, furent aussi concernées. Un réseau très organisé existait qui répartissait les usines de construction et les usines d’assemblage. Plusieurs d’entre elles existent donc dans des carrières du bassin parisien. Fort heureusement, les bombardements alliés dès 1944 n’ont pas permis au projet de se terminer. Il existe cependant des carrières où l’assemblage et le lancement des V1 a réellement eu lieu. De ces usines, il ne reste que les entrailles de béton. Des fusées ou des machines il ne reste rien, ou peut-être sous les décombres; la plupart ayant été détruits ou récupérés par les alliés lors de la découverte de ces bases.
Encore aujourd’hui, ces anciennes carrières forment de gigantesques espaces vides, dont les hauteurs sous ciel peuvent varier de 1 à 15 mètres. Si les champignonnières ont massivement été délocalisées vers d’autres pays européens ou vers l’Asie, des agriculteurs locaux tentent de continuer à faire vivre ce patrimoine, comme c’est le cas à Méry ou près de Soissons. Des associations gèrent également des réseaux de carrières souterraines de calcaire, à Paris ou ailleurs. On peut citer par exemple la SEADACC, l’OCRA, et Carrières-Patrimoine.