Annexe 21 - L'IMPACT DES TERRILS HOUILLERS SUR LA QUALITE DES EAUX DE LA NAPPE DE LA CRAIE (ARTOIS)
Source : Melle Sophie DENIMAL, M. Nicolas TRIBOUILLARD, Chercheurs au CNRS & Université Lille 1 - Synthèse OPECST
La fin de l'exploitation minière dans le Nord Pas-de-Calais a laissé d'énormes quantités de déchets, sous forme de terrils, monticules de déchets miniers mélanges de "schistes" et de grès (roches « feuilletées » ou plus dures), de charbon, de sulfures métalliques (mélanges de soufre et de métaux comme la pyrite qui est un sulfure de fer), souvent de taille considérable (de 30 à 100 mètres de haut, sur plusieurs hectares, représentant de 3 à 20 millions de m 3 de déchets). Ces terrils sont exposés à la pluie, et ces eaux météoriques sont susceptibles de s'infiltrer et rejoindre les aquifères dans le sous-sol, affectant ainsi potentiellement la qualité des eaux souterraines.
Les risques ont été clairement mis en évidence, et certaines nappes (les plus superficielles) paraissent irrémédiablement condamnées (au moins en ce qui concerne leur aptitude à être exploitées pour la distribution d'eau potable). Les nombreuses études portant sur le drainage minier (le lessivage par les eaux météoriques des résidus d'exploitation du charbon) ont montré une grande diversité de situations empêchant de formuler des conclusions simples, mais quelques lignes directrices apparaissent.
L'impact des terrils sur les eaux souterraines serait déterminé par plusieurs facteurs :
- La composition du terril, en relation avec la nature de la roche contenant l'aquifère.
La composition du terril influe sur la nature des risques. La présence de sulfates issus de l'oxydation des sulfures par les eaux météoriques et le contact avec l'air est toujours avérée, mais l'importance des métaux, notamment de métaux lourds, est variable, mais rarement à des concentrations anormales au regard de la nature minéralogique et chimique des résidus miniers. L'altération par l'eau de pluie de résidus de minerais riches en sulfures métalliques peut aboutir à des eaux très acides et provoquer la formation de ce qu'on appelle le drainage acide minier.
Il y a toutefois une interaction possible entre les caractéristiques du terril et l'eau, en fonction de la nature des roches qui contiennent l'aquifère (ici, la craie, déposée au Crétacé). L'acidité naturelle de la pluie peut être renforcée par la présence de pyrite (qui, en s'oxydant, accroît l'acidité par libération d'acide sulfurique), ou au contraire diminuer lorsque l'aquifère est contenu dans des roches carbonatées. En effet, la présence des carbonates "tamponne" le milieu en neutralisant l'acidité des eaux.
Enfin, l'hétérogénéité et l'ancienneté du terril (dont le mode d'édification a varié selon l'évolution des techniques) influencent le mode d'infiltration des eaux.
- Le partage entre ruissellement et infiltrations
Il existe souvent dans les terrils des niveaux ou des zones imperméables (liées à la taille des particules, à leur degré de compacité...) : quand les eaux s'infiltrent, elles sont alors arrêtées, ressortent sur les côtés et ruissellent. Ces zones imperméables limitent l'infiltration des eaux en profondeur et par conséquent la quantité de sulfures potentiellement oxydables en sulfates et donc susceptibles d'être entraînées vers la nappe.
De même, une sorte de croûte plus ou moins imperméable s'est souvent formée sur les terrils anciens, qui constitue une protection naturelle, en favorisant le ruissellement et en limitant l'infiltration.
- L'articulation site / type de nappe
Le choix du site d'exploitation -et par conséquent du terril- a été commandé par la localisation des veines de charbon et non par la localisation par rapport à la présence ou non d'une nappe. Les conditions du transfert des pollutions sont pourtant sensiblement différentes selon que le terril est situé au-dessus ou au voisinage d'une nappe libre (contact possible avec l'oxygène de l'air) ou au-dessus ou au voisinage d'une nappe captive (moindre renouvellement de l'oxygène).
Lorsque la nappe est libre, les sulfates libérés par lessivage du terril se dissolvent dans l'eau, arrivent dans la nappe pratiquement sans transformation.
Lorsque la nappe est captive (avec très peu d'oxygène), le milieu est dit réducteur. L'absence d'oxygène, associée à l'apport de carbone (dans les terrils) et à l'action des bactéries conduit à une réaction chimique de réduction des sulfates : la molécule change, les sulfates se "retransforment" en sulfure, très peu solubles dans l'eau. Les sulfures et les métaux associés, au lieu de suivre le parcours de l'eau, vont « précipiter » c'est à dire se solidifier et rester piégés dans la roche qui contient l'aquifère. Les métaux qui ont pu gagner l'aquifère sont précipités naturellement et ne constituent pas de menace pour l'aquifère.