KaliDoc by La Nef des sciences

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Kalidoc patrimoine géologique d’Alsace du Sud

PATRIMOINE MINIER ET GÉOLOGIQUE

Service éducatif et culturel des musées et sites patrimoniaux du Haut-Rhin

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x les cristau . . . . . . .

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Les cristaux de sel et de potasse

La halite et la sylvine cristallisent en système cubique, à partir d’une solution sursaturée. Plus la cristallisation est lente et régulière, plus les cristaux formés sont grands. Certains cristaux de sel peuvent former des cubes de 1 m de côté (ex : la grotte de cristal dans la mine de Merkers en Allemagne).

Les Chlorures de potassium (KCl) et de sodium (NaCl ) sont blancs

Le KCl devient rouge saumon car il est entouré d’une mince pellicule d’oligiste (oxyde de fer) qui se dépose en même temps que se forment les cristaux. Plus les cristaux sont gros, plus le rose est pâle. Dans la couche inférieure du minerai alsacien, les cristaux sont tous petits et le rose saumon est très intense. Quand on traite le minerai par dissolution thermique, l’oligiste est éliminé et le KCl redevient blanc.

Certains cristaux de NaCl sont bleus ou orange. On avance deux explications pour le bleu : Crédits photographiques : Chantal Vis. Collection minéralogique des M.D.P.A. / Carreau Joseph-Else, Wittelsheim.

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Les gros cristaux bleus seraient dus à la présence d’électrons libres ou à la lacune de certains atomes dans la maille cubique cristalline. Les cristaux fibreux que l’on trouve dans certaines fissures auraient pu se former par compression et déformation de la maille lors de contraintes tectoniques ultérieures. Un départ d’électrons dans la structure de la maille, provoquerait l’absorption de certaines longueurs d’onde de la lumière. La couleur orange est due à la présence d’ions Fe3+ dans des lacunes cristallines qui formeraient des centres colorés à l’origine d’un déséquilibre électronique. Dans tous les cas, la couleur observée est la couleur complémentaire de la couleur absorbée.

Cristaux de sel bleu et orange (halite)

Cristaux de sel cubique blanc (halite)

Cristal de sylvine (cristal cubique KCl)

Bloc de potasse (sylvinite composée de sylvine et d’halite )

Imprimerie Manupa, Mulhouse. Dépôt légal : mars 2007. ISBN : 2-909495-13-2.

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Autour de la

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Potasse

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Sommaire

Zoom sur les cristaux > 1 Introduction > 2 I- La potasse d’Alsace, 100 ans d’histoire industrielle > 4 La découverte du gisement potassique Les débuts de l’exploitation L’exploitation de 1945 à la fermeture en 2004 II- Les mines de potasse d’Alsace > 8 Les conditions d’exploitation Les techniques La journée d’un mineur de fond Traitements et séparation des composants de la potasse (zoom) > 11 III- Le minerai de potasse > 12 Les caractéristiques du gisement de sylvinite La plante et la potasse (zoom) > 13 Les utilisations de la potasse IV- La géologie de la potasse > 16 La collection minéralogique des Mines de Potasse d’Alsace (M.D.P.A.) La stratigraphie du fossé rhénan L’histoire géologique du rift rhénan La cristallisation des évaporites (zoom) > 19 V- La potasse dans le monde > 20 1- La localisation des gisements de potasse 2- Quelques gisements remarquables Pistes pédagogiques.

“La Potasse” Crédits Conception et rédaction : Chantal Vis, professeur chargé de mission à la Nef des sciences, Service éducatif et culturel des musées et sites patrimoniaux du Haut-Rhin par l’Académie de Strasbourg. Coordination et suivi de réalisation : Virginie Lelièvre, Chargée de projet à la Nef des sciences. Expertise pédagogique : Chantal Vis et Bernadette Walter, professeurs de SVT. Conseil scientifique : Pierre FLUCK, professeur des Universités à l’UHA, René GIOVANETTI, directeur Industrialisation et patrimoine aux MDPA, Jean-Marie SCHLUND, ancien géologue des MDPA et l’Association Kalivie. Conception graphique : Thierry Badet. Crédits photographiques de la couverture : Archives des Mines de Potasse d’Alsace (M.D.P.A.).

Mot d’origine néerlandaise (potasch) qui signifie « cendre du pot » et désigne le carbonate de potassium que l’on obtenait à partir des cendres de bois. On faisait lentement couler de l’eau sur des cendres de bois brûlé puis la solution obtenue était mise à bouillir dans de grands pots jusqu’au dépôt d’un solide blanc que l’on utilisait comme engrais. Par un glissement de sens, on appelle « potasse » la potasse caustique puis les sels potassiques des engrais (essentiellement le chlorure de potassium) et enfin les minerais qui contiennent des sels de potassium. Les principaux gisements L1 de potasse sont formés de cristaux de sylvinite (sylvine, KCl + halite, NaCl), carnallite (KCL, MgCl2, 6H2O) en général associée à de la halite, hartsaltz (sylvinite, KCl+NaCl et kiésérite, MgSO4) ou kaïnite (KCl et MgSO4). L1

et L2 renvoient aux lexiques Chapitre 1 et Chapitre 2 respectivement page 6 et 10.

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Société Bonne espérance Niederbruck (Haut-Rhin), le 18 juillet 1904 Monsieur Van Werwecke, Conseiller des Mines Strasbourg en Alsace Merci infiniment de m’avoir adressé votre description du seuil principal lorrain. J’en ai pris connaissance avec le plus vif intérêt. Lors du forage profond entrepris actuellement entre Lutterbach et Wittelsheim, nous sommes tombés sur d’importants gisements de sel gemme, et ceci à 445 mètres de profondeur, dont nous avons pu extraire de très beaux échantillons (Kerne). Une demande de concession a été introduite dès le samedi 16 de ce mois. Je me permettrai de vous adresser un de ces échantillons avec prière de le faire analyser par vos soins. De plus, je vous serais infiniment reconnaissant de bien vouloir me renseigner sur les points suivants : 1 - Une firme concurrente qui ferait à son tour un sondage à la périphérie de notre concession et y trouvant de la saumure pourrait-elle obtenir à son tour une concession ? 2 - Si, non loin du premier un second sondage tombait sur de la saumure, serait-il alors indiqué de demander d’abord une concession pour la saumure et puis après seulement pour le sel gemme ? Je m’excuse, Monsieur, à l’avance du mal que je vous donne et vous remercie des renseignements que vous voudrez bien me donner et vous salue avec considération J.VOGT N.B. Il me semble qu’une concession pour sel gemme, précédant celle de saumure, n’est guère pensable. Car par pompage d’eau douce nous aurions pu obtenir de la saumure. Texte manuscrit verticalement : Concerne le 1er sondage qui a révélé le gisement salifère.

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. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Demande d’analyse d’échantillon du premier forage L1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (Document original de Jean-Marie Schlund, Collection privée) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Crédits photographiques : Archives des M.D.P.A. / Fonds Kalivie.

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Carreau Joseph-Else à Wittelsheim. L’emplacement du premier forage L1 est indiqué par le point jaune sur le terril.

Tour de forage L1 de type ‘Bonne espérance’ (Vogt).

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I La potasse d’Alsace,

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100 ans d’histoire.

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La découverte du gisement potassique La découverte du gisement L1 alsacien est une belle histoire : Amélie Zürcher possédait un domaine agricole sur une lande caillouteuse ingrate entre Thann et Wittelsheim. Ruinée par la sécheresse de 1893, elle cherchait à se reconvertir vers une activité non agricole et pensait qu’il y avait peut-être des richesses exploitables dans le sous-sol de son domaine comme du pétrole ou du charbon.

Illustration de Thierry Badet d’après Jahresbericht der Industriellen Gesellschaft von Mülhausen i.E., 1912, planche VII.

Amélie Zürcher

Joseph Vogt

Archives des M.D.P.A. / Fonds Kalivie.

Elle s’associa avec Joseph Vogt (constructeur de matériel de forage L1) et Jean-Baptiste Grisez, pour effectuer une série de sondages L1 sur ses terres. Le premier sondage fut entrepris le 11 juin 1904, à Wittelsheim, non loin de la voie ferrée MulhouseThann. Le 18 juillet, Joseph Vogt signalait au service des Mines de

Jean Baptiste Grisez

Strasbourg que le sondage L1 était tombé, à 445 m de profondeur, sur d’importants gisements L1 de sel gemme et confirmait sa demande de concession. Au 1er Novembre, il atteignait une profondeur de 1119 m sans avoir rencontré ni houille, ni pétrole. Seule l’analyse d’une carotte devenue rouge après un lessivage dû à un orage, de 629 m et 649 m de profondeur révèle la présence de sylvinite (mélange d’halite, Na Cl et sylvine, KCl). Ainsi fut découverte la potasse alsacienne grâce, dit-on, à la ténacité d’Amélie Zürcher et la compétence technique de Joseph Vogt et Jean-Baptiste Grisez.

Table de rotation Machine à vapeur

Le saviez-vous ? Un premier sondage L1 avait été réalisé par Gustave Dollfus près de Dornach en 1869.

Appareil de sondage Vogt & Co. utilisé à Wittelsheim en 1904.

Carottier ou trépan

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avaient découvert, il fallut faire appel à de nouveaux investisseurs. Des capitaux allemands permirent la création d’une société minière en 1906, la “Gewerkschaft Amélie”. L’étendue du bassin potassique fut délimitée grâce à 65 forages L1. La production de potasse démarra en 1910 à la mine Amélie. Tandis que trois sociétés allemandes se partageaient cette première concession, en 1911 et 1912, les Alsaciens créèrent l’entreprise Kali SainteThérèse (K.S.T.) au nord du bassin. La méthode d’exploitation était celle des “chambres et piliers” dont relève celle des “piliers tournés” (galeries parallèles séparées par des stots -piliers- abandonnés de 5 m communiquant par des recoupes d’aérage). Cette méthode ne permettait d’exploiter que 40% de la couche inférieure. Pendant la guerre de 1914-18, l’exploitation cessa. Après la guerre, en 1924, les mines à capitaux allemands furent rachetées par l’Etat français ; en 1937, les Mines Domaniales de Potasse d’Alsace (M.D.P.A.) devinrent établissement public de l’Etat. La France ayant un grand besoin d’engrais pour son agriculture, l’exploitation décupla entre 1918 et 1939. Dès 1921, fut introduite la première méthode par remblayage dite “Stossbau” (avancée à l’explosif par passe de 5 m suivie d’un dépilageL1 complet et du remblayage de la passe précédente). En 1925, on introduisit la méthode des longues tailles, l’électrification progressive des équipements du fond et du matériel d’évacuation à grand débit : les couloirs oscillants. Après 1929, l’emploi des haveuses L1 se généralisa et le foudroyageL1 (éboulement provoqué) du toit L1 remplaça progressivement le remblayage. Cette technique permit d’améliorer la sécurité car la détente des terrains évitait les coups de toit ou de mur L1 et les dégagements de grisou L2.

Chargement manuel dans la mine Amélie, autour de 1930. A gauche, un pilier tourné. Archives des M.D.P.A.

Pendant la guerre, les Allemands poursuivirent l’exploitation mais en janvier 1945, l’offensive de libération provoqua des dégâts matériels considérables. A la libération, il fallut tout reconstruire. En 1946, mines et bâtiments avaient retrouvé leur aspect normal. Limite des concessions des mines domaniales des mines de Kali Ste Thérèse

Cet essor n’a été possible qu’en faisant appel à de la main d’œuvre étrangère, essentiellement polonaise. Pour loger cet afflux étranger, les M.D.P.A. construisirent quinze cités de 4657 logements en 1940.

Crédits : Archives des M.D.P.A. / Fonds Kalivie d’après De Retz (1925-27), directeur général des M.D.P.A.

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Berlines tractées par des chevaux, autour de 1920. Archives des M.D.P.A.

Exploitation manuelle, autour de 1920. Archives des M.D.P.A.

Les locotracteurs, autour de 1940. Archives des M.D.P.A.

Les concessions des M.D.P.A. et des mines de K.S.T. vers 1914.

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L’exploitation de 1945 à la fermeture en 2002

ç ç

Voie de tranport

Perforatrice Voie de déblocage Haveuse universelle

Pilier

Illustration de Thierry Badet d’après un document des M.D.P.A.

En 1945, les mines de Kali Sainte-Thérèse et les M.D.P.A. (Mines domaniales de potasse d’Alsace) sont placées sous une direction technique unique : celle des M.D.P.A. Cette unité permit une meilleure exploitation du gisement L1. Le rendement brut par homme et par poste était de 2 t en 1945 ; il décupla en trente ans pour atteindre 20 t en 1975. Dès les années 1950, de nouvelles techniques d’exploitation furent utilisées ainsi que de nouvelles machines de grand gabarit descendues en pièces détachées et assemblées dans des ateliers au fond de la mine :

1 951 nouvel engin de traçage L1, le mineur continu L1 1953 mécanisation de l’abattage et du chargement (méthode Joy,

haveuse L1, perforatrice, chargeuse, convoyeur à bande L1…) ç 1960 introduction du havage intégral L1 ç 1979 abandon définitif de la méthode par “chambres et piliers” L1 (encore pratiquée dans certains chantiers) et généralisation des longues tailles (environ 150 m) à havage intégral et foudroyage L1 de l’arrière-taille (méthode introduite dès 1954). En septembre 2002, l’exploitation est définitivement arrêtée, le gisement L1 exploitable est quasiment épuisé. La concurrence d’autres producteurs dont les conditions d’exploitation sont beaucoup plus favorables (Russie, Canada, Allemagne, Israël et Jordanie), entraîne l’arrêt définitif de l’aventure alsacienne.

écharge d’un D camion navette

Chambre

Chargement du sel abattu (par chargeuse)

Foudroyage L1

Méthode d’exploitation par chambres et piliers L1 - 1946

L’abattage à l’explosif (pratiqué depuis 1921) nécessite de forer de nombreux trous dans le massif. Archives des M.D.P.A.

Lexique chapitre 1 chambres et piliers : méthode d’exploitation dans laquelle le soutènement principal est assuré par des piliers de minerai laissés en place. convoyeur à bande : engin de transport du minerai en vrac sur une bande sans fin de toile caoutchoutée. convoyeur à raclette : couloir en tôle à bords relevés sur lequel glissent des raclettes tractées par une chaîne. dépilage : opération consistant à exploiter les piliers de minerai. extraction : ensemble des opérations assurant le transport du minerai depuis le front de taille jusqu’au jour. forage : percement d’un trou dans une roche à l’aide d’un trépan. foudroyage : comblement des vides de l’exploitation par éboulement des terrains sus-jacents.

Chargeuse Joy assurant le déblayage du minerai abattu dans un chantier exploité par “chambres et piliers” L1 en 1955. Archives des M.D.P.A.

gisement : masse minérale valorisable par une exploitation. havage intégral : abattage mécanique, sans tirs, de l’ensemble de la couche de minerai sur toute sa hauteur. haveuse : machine d’abattage mécanique réalisant une havée (saignée) au moyen d’une fraise formée de tambour(s) armé(s) de pics. mineur continu : machine assurant deux fonctions (abattage mécanique et déblayage du front). mur : paroi située au dessous du minerai. sondage : forage d’un sous sol pour en connaître la nature à la recherche de gîtes minéraux. toit : terrain située au dessus du minerai. traçage : creusement de voies horizontales ou inclinées, travail préparatoire au découpage d’exploitation.

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Crédits photographiques : Archives des M.D.P.A. / Fonds Kalivie.

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1) Piles hydrauliques L2 du soutènement marchant L2

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Crédits photographiques : Archives des M.D.P.A. / Fonds Kalivie.

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Le saviez-vous ?

Dans une typologie minière, les exploitations «à grande profondeur» intéressent des profondeurs de plus de 1000 m. Dans le bassin potassique, on exploitait à 1150 m (puits Ensisheim 2), mais aussi «à moyenne profondeur» (entre 500 m et 1000 m).

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II Les mines de potasse,

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d’alsace

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Les conditions d’exploitation Le gisement de potasse exploité est situé en profondeur, entre 550 m et 1100 m, avec des pendagesL2 variables et surtout un fort gradiant géothermiqueL2 (augmentation de 1°C tous les 25 m entre Mulhouse et Cernay alors que la moyenne normale est de 1°C tous les 60 m). Pour lutter contre cette chaleur (de 45°C à 55°C), des systèmes de ventilation très puissants faisaient circuler de fortes quantités d’air à travers les galeries. Des installations de climatisation équipaient certains chantiers.

Illustration de Thierry Badet d’après Le bassin potassique de la région de Mulhouse. – Strasbourg : CRDP Alsace, collection « Vivre en Alsace ».

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Outre les risques d’éboulement, l’exploitation du gisement pouvait donner lieu à des dégagements de gaz explosif : le grisou (méthane)L2. Sa détection était donc essentielle. Jusqu’en 1959, elle se faisait à la lampe à flamme (voir p.10) dont la flamme grandit et vacille en présence de grisou. Ensuite un réseau de capteurs, les grisoumètres surveillait en permanence l’atmosphère du fond et donnait l’alarme lorsque le seuil d’alerte était atteint (2% de grisou). Mais jusqu’à la fin de l’exploitation, chaque chantier conservait une lampe à flamme, témoin visible et rassurant, même si chaque mineur portait un casque avec une ampoule électrique alimentée par une batterie pour assurer son éclairage. Ce n’étaient donc pas des conditions faciles.

un convoyeur à bande. L1 Les galeries servaient aussi à assurer une bonne ventilation des chantiers. Les mineurs continus, dont les outils de coupe permettaient l’attaque frontale des bancs de minerai, creusaient ces galeries. L’exploitation par havage intégral Cette méthode associait en une seule phase, l’abattage et le chargement. Au niveau du chantier de tailleL2, une haveuse intégrale fraisait le minerai sur toute sa hauteur, le long d’un couloir de 250 m de long, entre deux voies de service. A chaque passage, la haveuse enlevait une tranche de minerai de 1,10 m de large. Le minerai abattu était évacué par un convoyeur à raclettes L1 ou à bandes L1 jusqu’aux silos de stockage, puis remonté à la surface dans des skips L2, énormes bennes contenant jusqu’à 30 t. La capacité d’extraction L1 d’un puits pouvait atteindre 1200 t/heure.

Schéma de déplacement de pile de soutènement a) Coupe de la taille L2 prête à l’exploitation b) La haveuse intégrale L1 fait une passe en havant une largeur de 0,90 m à 1,10 m de minerai sur toute la hauteur c) Coupe de la taille après le passage de la haveuse d) Déplacement du convoyeur à raclette L1 par le verin de ripage e) En libérant les étançons qui supportent les chapeaux de la pression hydraulique, la pile est décollée du toit f ) Prenant appui sur la raclette maintenue par les pistons en extension de ses voisines, la pile libérée est avancée automatiquement vers la raclette g) La pile déplacée est de nouveau serrée contre le toit

Les techniques d’exploitation : Le creusement des galeries (traçage L1 ) Pour tracer des galeries, on utilisait des machines spéciales (Jeffrey, Stéphanoise…) qui préparaient les panneaux d’exploitation. Dans un chantier, deux galeries étaient menées en parallèle, une pour la circulation des engins et l’autre pour l’évacuation des produits sur

Coupe schématique d’une mine de potasse Molette d’un chevalement. Son rôle : tendre les câbles d’extraction.

La taille L2 était soutenue par des piles équipées de vérins hydrauliques capables de supporter une charge de 300 à 640 t , qui avançaient au fur et à mesure de l’exploitation (soutènement marchant L2 ). Après chaque passage de la haveuse L1, le convoyeur et les piles devaient être déplacés de 1,10 m. A l’arrière des piles déplacées, on laissait les terrains s’effondrer ; c’est le foudroyage L1. Il était important que le foudroyage tombe régulièrement et spontanément. On obtenait ainsi une détente des terrains qui évitait une trop forte pression sur les piles. Cet affaissement se répercutait à la surface en moins d’un an. Mais la stabilisation définitive des terrains affaissés se faisait au bout de 3 ans. Cet intervalle de temps, très variable, dépend de la profondeur des veines exploitées, de la nature des terrains encaissants et de la méthode d’exploitation adoptée. Les conséquences des affaissements miniers étaient souvent très onéreuses pour l’exploitant qui disposait d’un important service de réparation des dégâts. Les machines étaient assemblées et réparées au fond dans des ateliers ce qui évitait de les remonter à la surface. Les haveuses intégrales à 2 ou 3 tambours sont introduites dans les chantiers en 1954.

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. . . . . . . . . . . . . . . . suite . . . . . . . . . . . .

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La journée d’un mineur de fond L’extraction L1 était continue, du lundi au vendredi. Le samedi et dimanche, quelques équipes assuraient des travaux de sécurité et d’entretien. La journée du fond était partagée en quatre postes : trois postes de production (matin, après-midi et début de nuit) et un poste de préparation (nuit). Les mineurs résidaient surtout dans le bassin potassique mais aussi dans des villages de la plaine, entre Altkirch et Colmar. Les trajets étaient assurés par des cars des Mines de potasse d’Alsace (M.D.P.A.). Au carreau L2 de la mine, le mineur passait au vestiaire, laissait ses vêtements suspendus dans la “salle des pendus”. Habillé de son bleu de travail, chaussé, équipé de son casque, de sa lampe et de sa musette, il passait au contrôle à la lampisterie L2 et accrochait son badge portant son numéro de matricule. Ceci attestait de sa présence au fond de la mine. Par le puits, il descendait dans une “cage” L2, au fond de la mine, à une vitesse de 6 m/s, après avoir remis au responsable du groupe un jeton gravé de son numéro de matricule. Au fond, un engin de service le conduisait vers son chantier de travail. Le haveur arrivait sur le front de tailleL2 et mettait en marche une haveuse intégraleL1 à deux tambours. L’abattage de la potasse commençait et des convoyeurs évacuaient le minerai vers le puits d’extractionL1. A la fin du poste, le mineur faisait le trajet inverse : transport vers le puits, cage L2, lampisterie L2, vestiaire, douche et enfin retour à la maison en car. Les Mines de Potasse d’Alsace, comme la plupart des entreprises minières, logeaient leur personnel gratuitement. Au lendemain de la Seconde Guerre mondiale, les cités minières construites par les M.D.P.A. assuraient à chaque famille de mineur un logement entouré d’un jardin de 4 à 5 ares pour un ouvrier ou de 6 à 7 ares pour un employé (cadre), ainsi que toute l’infrastructure locale : écoles, coopératives, cantines, salles des fêtes, églises, centres médico-sociaux, dispensaires, centres de loisirs et culture…

Maison d’employé jumelée. Archives des M.D.P.A.

4 Wittelsheim, cité Grassegert. Archives des M.D.P.A.

1) Faux-carré abritant les cages L2 ou les skips L2 2) Cuffat pour l’entretien du puits. Le cuffat n’est utilisé qu’en phase de creusement du puits (l’image montre bien un chevalement léger de creusement). Une fois le puits achevé et les équipements définitifs mis en place, il n’y a plus de place pour le cuffat. Les visites de puits se font, habituellement, à petite vitesse, sur le toit de la cage. 3) Salle des pendus 4) Pause au fond

Crédits photographiques : Archives des M.D.P.A. / Fonds Kalivie.

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Crédits photographiques : Archives des M.D.P.A. / Fonds Kalivie.

. Lampe de sécurité Sortie des fumées

Cuirasse du chapeau Tamis extérieur

Mineur et sa lampe de sécurité.

Le mineur et sa lampe à flamme La lampe de sécurité doit toujours être à portée de main et à portée de vue du mineur car tout changement de la flamme est un indicateur de danger : la flamme s’allonge en présence de quantités croissantes de grisou L2. A partir d’une hauteur de flamme indiquant 2% de grisou le chantier doit être évacué car à 6%, c’est l’explosion.

Joints rondelles amiante

Armature

Rallumeur

Illustration de Thierry Badet d’après Le bassin potassique de la région de Mulhouse. – Strasbourg : CRDP Alsace, collection « Vivre en Alsace » (épuisé).

Indication de la lampe à flamme à mèche plate en présence du grisou L2

A flamme haute Entrée air frais

.........

Pot

A flamme basse

Lampe à essence Arras ..............

Lexique chapitre 2

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cage : cabine à un ou plusieurs étages pour le transport, dans un puits, du personnel. carreau minier : ensemble des installations d’un site d’exploitation minier au jour (en surface), sans le terril. degré géothermique : augmentation de la température avec la profondeur, elle est normalement de 1°C tous les 60 m. grisou : gaz constitué principalement de méthane, se dégageant dans certaines mines et donnant avec l’air un mélange explosif lorsque sa teneur est comprise entre 6% et 16%. lampisterie : lieu de passage des mineurs en début et fin de poste. Les lampes y sont chargées et entretenues. pendage : inclinaison de la veine par rapport à l’horizontale. Cette inclinaison détermine l’allure de la veine : plateure (de 0 à 20°C), .semi-dressant . . . . .(de. 20 . à. 45°C) . . ou . .dressant . . . (plus . . de. 45°C). . . . Seuls . . les . .deux . . .

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premières sont représentées dans le bassin potassique. pile hydraulique : dispositif de soutènement à vérins hydrauliques prenant appui sur le toit par un chapeau de grande surface, assurant une résistance à l’écrasement skip : benne d’extraction guidée, remplie de minerai au fond et vidée au jour. La première utilisation d’un skip en France date de 1925 (Amélie 1). soutènement marchant : série de piles hydrauliques juxtaposées, placées parallèlement à un front de taille. Chaque pile peut être abaissée, avancée et remise en position de soutènement, l’ensemble progressant ainsi pile par pile. taille : la taille désigne le chantier d’abattage. Méthode d’exploitation dans laquelle une allée progresse parallèlement à elle-même dans le minerai. Cette allée est maintenue ouverte par une ligne de soutènement. .L’arrière-taille . . . . . (déjà . . exploitée) . . . . est . .foudroyée. . . . . . . . . . . . . . . . .

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. . . . . . 9 . .

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composants s e d n o ti ra a sép Traitement et . . . . . . .

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La sylvinite alsacienne contient environ :

60% de NaCl, 25% de KCl et 15% d’insolubles et 0,35% de brome. Le minerai était d’abord broyé, les insolubles (marnes et anhydrite) stockés sur un terril et il fallait séparer la potasse du sel et récupérer le brome. La séparation de la potasse se faisait par deux procédés. Illustration d’apèrs : Weissenberger Roger. – Chronique des Mines de Potasse d’Alsace. – Riedisheim : Edition Alsagraphic, 1991.

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Les traitements du minerai Traitement thermique Le sel, NaCl, se dissout bien dans l’eau quelle que soit sa température, tandis que la potasse, KCl est beaucoup plus soluble à chaud qu’à froid ( 137 g/litre d’eau à 25°C et 265 g/l à 95°C). Le sel brut broyé alimentait des appareils de dissolution chauffés à la vapeur à 106°C. Le sel était brassé dans des dissolveurs au contact d’une eau mère saturée en NaCl. Cette eau mère ne dissolvait ainsi que le KCl. La saumure chaude en résultant, saturée en K et Na, était envoyée dans des bacs à refroidissement. Le KCl, moins soluble à froid, se déposait au fond des bacs tandis que le NaCl restait en solution. Le KCl, raclé au fond des bacs de cristallisation était égoutté, séché puis stocké dans des hangars prêts à l’expédition aux clients. Lors de ce traitement, le KCl perdait sa couleur rose et redevenait blanc. A partir de 3 à 4 tonnes de sel brut on obtenait environ 1 tonne de KCl.

Terril Archives des M.D.P.A.

Représentation d’une chaîne complète, mais généralement elle est plus simplifiée et se compose seulement d’une machine d’extraction, d’un puits, d’un moulin et d’un hangar.

Traitement par flottation La séparation des deux chlorures s’effectuait à froid au sein d’une solution saturée dans les deux sels. Le procédé consistait à introduire dans des cellules de flottation, un réactif qui se fixait sélectivement sur les grains de KCl et par insufflation d’air, à provoquer la formation de bulles qui enrobaient ces grains en les faisant flotter à la surface alors que les cristaux de NaCl tombaient au fond des bacs. Les cristaux ainsi séparés restaient rose saumon, couleur du minerai. Le brome Le brome (Br) contenu dans le sel brut sous forme de bromure de sodium, se dissout dans les eaux mères. La sylvinite en contient 0,35%, le sel gemme 0,03%. Pour extraire le brome, les eaux mères étaient mises en contact avec du chlore dans des tours à brome. Le brome, entraîné par un courant de vapeur, passait après condensation dans un raffineur. Une tour pouvait ainsi produire jusqu’à 200 kg de brome par jour. Celui-ci était utilisé dans l’industrie chimique, pharmaceutique, pour la fabrication des colorants et par les verriers. Ces dernières années, le brome a été utilisé à la place de l’eau de Javel, pour la purification des piscines.

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III Le minerai de

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POtASSE

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. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Couche . . . inférieure . . . .1/25 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Caractéristiques du gisement

La couche inférieure, beaucoup plus épaisse, est une succession régulière d’une centaine de sillons de quelques centimèLocalisation du bassin potassique tres chacun en moyenne, alternance d’insolubles gris (marnes, dolomie, anhydrite), de sel gemme blanc et de sylvinite rose saumon. Ces sillons réguliers semblent être saisonniers (hypothèse de Jean-Marie Schlund, ancien géologue des M.D.P.A.) : Automne et hiver : Dépôt des insolubles argilo-marneux car les eaux de la lagune ont une concentration en sels inférieure à la saturation. Printemps et début de l’été : L’évaporation devient croissante et la concentration en sels permet la cristallisation de l’anhydrite (CaSO4). L’évaporation s’intensifie, la concentration augmente et le sel gemme cristallise à son tour. Fin de l’été : la concentration est maximale et le refroidissement permet la cristallisation de la potasse sous forme de sylvinite. Le toit du sillon sylvinitique a une limite nette et horizontale : cela correspond à une dissolution partielle en automne, avant le dépôt d’une nouvelle couche d’insolubles. Ces dépôts n’ont pas lieu tous les ans : on peut repérer dans certains niveaux d’insolubles plus épais, des alternances microscopiques de dolomie (MgCO3), marnes et anhydrite qui représentent des centaines de cycles saisonniers correspondant à des années pluvieuses (cf. conglomérats oligocènes en bordure des Vosges).

Teneur en K2O : 19,3 %

Couche supérieure 1/25

Niveau fossilifère

Puissance de la couche : 5 m 65

La couche supérieure est formée de gros cristaux rose pâle assez irréguliers, peut-être une cristallisation secondaire après dissolution d’une carnallite (KCl, MgCl2 6H2O) primaire et départ du MgCl2 par lessivage puis recristallisation de sylvinite (mélange de KCl et NaCl). Ceci a été observé dans un autre gisement L1, au Congo qui a été noyé 10 ans après le début de son exploitation. (Voir chapitre la potasse dans le monde). La présence de carnallite est en général la signature d’un dépôt d’origine marine.

La formation de la potasse La sylvinite primaire signifie que les saumures sont d’origine continentale. Les sels résulteraient du lessivage des reliefs environnants, en particulier du Trias germanique. Mais, de temps en temps, sur le sommet de cette couche inférieure, on peut trouver des lentilles de carnallite qui laisseraient à penser qu’il y a eu au moins un épisode marin vers la fin de la formation du gisement L1. Le toit de la couche inférieure (sillon D) de Potasse est constitué d’une épaisse couche de carnallite entre Mulhouse, Cernay et Ensisheim. L’origine de la potasse rhénane n’est pas totalement élucidée. Les derniers travaux de Philippe Duringer, en particulier, semblent écarter la possibilité d’une venue marine à cette époque (vers 30 MA).

Teneur en K2O : 20,2 %

Couvrant une superficie de 203 km2, à des profondeurs allant de 450 à 1150 m, il est constitué de deux couches distantes d’environ 20 m, d’un minerai de sylvinite contenant 25% de chlorure de potassium (KCl), 60% de chlorure de sodium (NaCl) et 15% d’insolubles. Ces deux couches d’épaisseur comprise entre 1 et 5 m font partie d’un dépôt salifère de plus de 1000 m d’épaisseur comprenant des alternances de bancs de sel gemme, de marnes et d’anhydrite. On parle de séquences évaporitiques (voir page 18 la cristallisation des évaporites).

Puissance : 1 m 96

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Illustrations de Thierry Badet d’après Le bassin potassique de la région de Mulhouse. – Strasbourg : CRDP Alsace, collection « Vivre en Alsace » (épuisé).

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Mur de la couche

{

Carnallite .... Sylvinite ...... Sel gemme ............................. Marnes ................................... Anhydrite ................................ Sels de potasse

Mur : - 461m 25 Sondage de Wittelsheim n°D.P. 1 d’après la thèse de Vinceslav Maikovsky, 1941.

11 12

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potassium La plante et le . . . . . . .

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d’oxygène et de sels minéraux en solution dans le sol (dont les 3 plus importants apportent de l’azote, du phosphore et du potassium)

Les besoins minéraux d’une plante

Ainsi la potasse est un engrais minéral essentiel :

Illustrations d’après des documents de la S.C.P.A./ Fonds Kalivie.

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Une plante est constituée d’eau (80%) et de matière sèche (20%). Si on calcine cette matière sèche, le minéral le plus important des cendres restantes (6%) est le potassium (42%). Les romains amélioraient les rendements de leurs vignes en y ajoutant des cendres, premiers engrais potassiques. Le potassium joue un rôle clé dans de nombreuses fonctions du métabolisme et de la physiologie de la plante. Il est indispensable au fonctionnement d’une soixantaine d’enzymes intervenant dans la photosynthèse, le transport des premiers produits de la photosynthèse vers la sève, l’assimilation du CO2, la fixation de l’azote et la synthèse des protéines et des lipides. Il favorise donc la croissance des plantes, l’élaboration des réserves, la formation des fruits.

Composition moyenne des plantes

Une feuille saine de pomme de terre et deux feuilles carencées en potassium (K)

• la potasse favorise le transport des sucres depuis les feuilles jusqu’aux organes de stockage • la potasse assure un meilleur remplissage des grains • la potasse accroît l’efficacité de l’azote • la potasse augmente la résistance au froid en abaissant le point de congélation du liquide cellulaire Elle permet aussi une meilleure résistance aux maladies, aux attaques de parasites, à la sécheresse et à la verse (plantes versées sur le sol suite à une maladie, pluie, vent violent...). Affiche de la Société Commerciale des Potasses et de l’Azote, S.C.P.A.

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. . . . . . . . . . . . . . . . suite . . . . . . . . . . . .

III

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Utilisations de la potasse S.C.P.A./ Fonds Kalivie.

Les engrais potassiques Le potassium est un des 3 éléments clés (NPK) des engrais minéraux (azote N, phosphore P, potassium K). 90% de la potasse produite dans le monde est utilisée pour la fertilisation, en agriculture. Dans les engrais, le potassium est présenté sous forme de chlorure de potassium en granulés plus ou moins fins. Il peut aussi être transformé en sulfate de potassium pour certaines cultures qui ne tolèrent pas le chlore, en nitrate de potassium, en phosphate de potassium ou en engrais complexes. La production des M.D.P.A. était constituée essentiellement de chlorure de potassium sous les formes suivantes : - chlorure de potassium standard dont les grains sont inférieurs à 1 mm, qui est utilisé pour la fabrication d’engrais complexes ; - chlorure de potassium granulé dont la taille des grains est comprise entre 1,6 et 4,5 mm, qui sert à l’épandage direct en cultures ; - chlorure de potassium d’une grande pureté pour des usages spéciaux : pharmacie, industrie alimentaire (chocolat, café...).

Affiches de la S.C.P.A.

Utilisations industrielles Les sels de potasse sont aussi utilisés dans certaines industries : savonneries, verreries, pour l’affinage de l’aluminium et la préparation de la potasse caustique. Une partie du NaCl résiduel était utilisé comme sel de déneigement.

Crédits photographiques : Chantal vis / Collection minéralogique des M.D.P.A. / Fonds Kalivie.

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De gauche à droite : échantillon de potasse d’Alsace, granulés de KCl blanc (procédé thermique) et granulés de KCl rose (procédé par flottation).

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le . . .g. é. o. lo . g . .ie. .lo. ca . . . . La

Brève chronologie régionale

Roche caractéristique

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Dates

Repères

Evénements principaux

-1000 MA

Précambrien

Gneiss du Climont

-500 MA

Cambrien Ordovicien

Schistes de Villé Schistes de Steige

Ancien dépôt d’argiles et sables dans un bras de mer peuplé de micro-organismes et d’éponges

-400 MA

Dévonien

Marbre de Russ

Mer chaude, tropicale, riche en vie, coraux, entroques…

Gneiss de Sainte Marie-aux-Mines

Début de la collision de 2 plaques (Saxo Thuringienne au Nord et Moldanubienne au Sud.), formation du super continent de la Pangée. Au niveau de la soudure : chaîne de montagnes hercynienne.

Zone broyée de Lalaye Lubine

Restes de la zone de soudure des deux plaques

Granites des Vosges

Cristallisation lente en profondeur de magmas provenant de la fusion de roches enfouies très profondément.

Latites du Molkenrain Laves du Rossberg

Volcanisme de type explosif avec laves et nuées ardentes

Bassin houiller de Ronchamp et petits bassins des Vosges moyennes

Alsace au niveau de l’équateur Climat chaud et humide à végétation luxuriante. Affaissement continu de zones marécageuses qui accumulent des dépôts organiques : futur charbon

Grès de Champagney Potasse allemande

Erosion intense sous un climat aride et désertique. Sables et dunes. Mer du Zechstein

Sans doute très ancienne chaîne de montagnes entièrement disparue

ERE PRIMAIRE

-380 MA

- 340 MA

Début Carbonifère (Dinantien)

Carbonifère supérieur

- 290 MA

Permien

ERE SECONDAIRE - 250 MA

Début du Trias Buntsandstein Muschelkalk

-200 MA

Keuper

- 170 MA

Jurassique

- 150 MA

Crétacé

Grès bigarrés

Bassin germanique qui accumule les galets, sables et argiles de l’érosion de la chaîne hercynienne sur une grande épaisseur (500 m)

Calcaire coquillier

La mer issue de l’Est submerge la région, riche en poissons, mollusques, crustacés…

Gypse et sel gemme (Varangéville, Château Salins)

Climat très aride et sec La mer se fractionne en lagunes et marais salants

Schistes gris Calcaire oolitique

Nouvelle invasion marine, plate-forme peu profonde agitée de courants et turbulences Emersion et très forte érosion

ERE TERTIAIRE - 50 MA

- 30 MA D’après un document de Jean-Claude Gall.

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Bombement et début de fracturation Formation d’un vaste ensemble de Rifts N/S de la Méditerranée à Oslo

Eocène

Oligocène

- 25 MA

Calcaires lacustres de Bouxwiller

Début de la dépression rhénane, grands lacs d’eaux calmes tropicaux

Evaporites : sel et potasse

Climat plus aride, intense évaporation dans des fosses à saumures lacustres

Marnes et schistes

Retour de la mer : connexion Mer du Nord Méditerranée

Miocène - 15 MA

Poursuite de l’effondrement du fossé et départ de la mer Kaiserstuhl

Episode volcanique complexe, grande variété de laves QUATERNAIRE

- 2 MA - 600 000 ans

Quaternaire

Alluvions du Rhin

Le Rhin emprunte le fossé rhénan et coule vers le Nord

Traces d’érosion glaciaire, loess Activités humaines

Grandes glaciations (Günz, Mindel, Riss et Würm) et installation des populations humaines dans les périodes interglaciaires

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IV géologie de

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La POtASSE

La collection minéralogique des M.D.P.A. Les M.D.P.A. possèdent l’une des plus riches et des plus importantes collections minéralogiques spécialisées dans le sel gemme et la potasse, avec plus de 5000 échantillons.

Archives des M.D.P.A. / Fonds Kalivie.

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Cette collection a été rassemblée par Vinceslav Maikovsky, chef du service géologique des M.D.P.A. jusqu’en 1964, puis mise en ordre par son successeur Jean-Marie Schlund. Elle illustre l’histoire des M.D.P.A. et de son service géologique qui avait pour mission de parfaire la connaissance du gisement L1 de potasse alsacien et de découvrir de nouveaux gisements de potasse à travers le monde. Tous les gisements de potasse exploités dans le monde au XXème siècle y sont aussi présentés.

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Trois grands thèmes géologiques sont abordés dans cette collection : La géologie de l’Alsace La géologie générale des bassins évaporitiques prospectés par les M.D.P.A. La géologie de la potasse dans le monde On peut admirer des carottes provenant de nombreux sondages des M.D.P.A., des échantillons de roches, des fossiles ainsi que de très beaux cristaux de sel et de potasse. Une importante collection de lames minces et de microfossiles provenant de diverses prospections géologiques, est conservée dans une armoire spécialisée. Le musée présente aussi une collection de lampes de mineurs, des cartes et coupes géologiques de la région et d’autres gisements.

Le saviez-vous ? Une carotte est un échantillon cylindrique extrait par carottage lors d’un forage.

Carottes de potasse du Monde. Collection des M.D.P.A.

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tertiaire

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Potamide

Psammocarcinus

Amphisile

La stratigraphie du fossé rhénan Dans la collection minéralogique des M.D.P.A., on trouve aussi les plus beaux échantillons remontés des forages effectués dans toute l’Alsace entre 0 et 2000 m. Ils décrivent toute l’histoire de la formation du fossé rhénan, depuis le socle primaire jusqu’aux alluvions quaternaires. Chaque échantillon est relié à une coupe stratigraphique qui permet de le localiser. Les fossiles caractéristiques de chaque zone fossilifère permettent de reconstituer le milieu de formation de ces roches : traces de plantes, insectes, animaux lacustres ou animaux marins.

Objets de la Collection minéralogique des M.D.P.A. / Fonds Kalivie. Crédits photographiques : Chantal Vis.

Insecte

Potasse

Notogoneus

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Pendant l’ère primaire, les Vosges et la Forêt Noire ne formaient qu’un seul massif très accidenté et élevé, bordé au sud par un volcanisme de type arc insulaire (grauwackes, roches volcanosédimentaires datées de 330 MA). Ce massif a été largement érodé et recouvert par la mer : ç D’abord dépôts continentaux du Permien (argiles et grès de Champagney, volcanisme du Nideck en bordure sud d’un immense désert lagunaire avec potasse de l’Oural à l’Angleterre), suivis de la mer du Zerstein. ç puis du Trias (grès et conglomérats du Buntsandstein) ç invasion marine jusqu’au milieu du Jurassique avec des formations de marnes et de calcaires contenant des fossiles marins, dépôt de la grande oolithe (170 MA) qui témoigne d’une mer agitée, chaude et peu profonde. ç Au Jurassique supérieur et pendant tout le Crétacé, la région se soulève et émerge. Elle est soumise à l’érosion. Il n’y a donc aucun dépôt correspondant à ces périodes, dans la région. ç La mise en place du fossé rhénan débute à l’Eocène moyen (50 MA). Un rift continental s’ouvre, début d’une zone en extension, premier stade avant l’ouverture d’un nouvel océan. Son axe s’effondre et une subsidence régulière (enfoncement) devient un piège naturel pour les eaux marines ou continentales accumulées dans les zones les plus basses. L’Alsace est occupée à cette période par un lac de 200 km d’étendue. Des périodes humides et sèches se succèdent sous un climat plutôt chaud. La chaleur et la sécheresse provoquent une forte évaporation. La teneur en sels augmente et ceux-ci cristallisent et se déposent au fond de la lagune. Ainsi se déposent en alternance d’épaisses couches de sel et de marnes. On distingue 3 niveaux de sel d’épaisseur variable, sur un total de 1500 m :

Jurassiques inférieur et moyen

Jurassique supérieur

Crétacé et Éocène inférieur

- la zone salifère supérieure (450m) ; - la zone salifère moyenne (300m) ; - la zone salifère inférieure (700m). A la base de la zone salifère supérieure, par deux fois, les conditions ont été favorables à la formation de sel de potasse : la sylvinite KCl+NaCl (autour de 30 MA). ç Puis une mer venue du Nord envahit le fossé et dépose d’épaisses séries marneuses avant de se retirer avant le Miocène. Le fossé émergé subit ensuite des fractures, des distensions et du volcanisme (le Kaiserstuhl). Certaines coulées du Kaiserstuhl recouvrent le Miocène et par fracturations horizontales, traversent localement la potasse. ç Au Quaternaire, le soulèvement et l’écartement des bordures se poursuivent, la subsidence (enfoncement) est compensée par des alluvions fluviatiles. Aujourd’hui, l’évolution semble ralentir par suite de la modification des contraintes tectoniques. On parle de rift avorté.

Éocène moyen Vosges

Forêt noire

Éocène supérieur et Oligocène inférieur

Illustration d’apèrs : Gall (Jean-Claude). – Alsace, des Fossiles et des Hommes. – Strasbourg : La nuée bleue, 2005.

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es évaporites d n o ti a is ll ta s La cri . . . . . . .

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précipitent à partir de la solution selon divers processus. L’évaporation (d’où le nom de roche évaporite) est un de ces processus. Le cas le plus fréquent est une saumure d’origine marine : Un litre d’eau de mer contient : 27,3 g NaCl

3,3 g MgCl2

2,2 g MgSO4 - H2O

1,4 g Ca SO4

L’évaporation de l’eau de mer entraîne la précipitation d’une séquence spécifique de minéraux (les évaporites). Lorsque l’eau s’évapore, les sels se concentrent, la solution est d’abord sursaturée en CaCO3 et le calcaire précipite puis, à 74% d’évaporation, CaSO4 cristallise sous forme de gypse (CaSO4, 2H2O) A 91%, cristallise le sel gemme (NaCl) A 98% on obtient une cristallisation ultime de carnallite (KCl, MgCl2, 6H2O) La présence de carnallite est généralement un indicateur d’origine marine. La précipitation des minéraux évaporitiques peut aussi se faire dans des grandes lagunes ou lacs (lacs salés d’Alsace), dans des régions où l’évaporation est supérieure à l’alimentation en eau. La salinité peut devenir très forte pendant une longue période, particulièrement dans les couches profondes. Les cristaux précipitent et s’accumulent au fond du bassin. En fonction de la salinité, c’est l’un ou l’autre minéral de la séquence qui précipite. C’est ainsi que peuvent s’accumuler plus de 1000 m d’épaisseur de sels et plus rarement de la potasse, si les conditions de subsidence existent. A salinité égale, la température semble jouer un rôle dans la précipitation de la potasse car le KCl est peu soluble à froid et précipite lors d’une baisse de température (d’où les séquences saisonnières des sillons potassiques).

0,7 g KCl

Séquence de précipitation

Composition du sel marin en %

Dans le bassin rhénan, l’enrichissement en potassium (K) et Brome (Br) proviendrait du lessivage du Trias germanique. Le minerai obtenu est la sylvinite (KCl, NaCl). La teneur importante en brome (0,35%) est un argument en faveur d’une précipitation au fond d’une lagune sursaturée sans doute d’origine continentale car la concentration en Br augmente avec la profondeur. Dans la plupart des cas mondiaux, la sylvinite est secondaire et provient d’une recristallisation à partir d’un gisement de carnallite ayant perdu son Mg par lessivage. Il s’agit donc d’une transformation hydrogéologique suite à une contamination capillaire d’un réservoir d’eau dans les formations sus-jacentes (exemple : Canada, Congo).

Les eaux continentales auront une composition en sels beaucoup plus variable, en général plus pauvre en magnésium (Mg). Ces sels proviennent du lessivage des roches environnantes. Par exemple, le Salar d’Atacama, au Chili est un bassin en zone aride qui reçoit les eaux de lessivage des volcans Andins, riches en potassium. L’extrême aridité du climat permet la formation de saumures à 30 g de K par litre dans les 25% de porosité du sel. En surface, après pompage des saumures, on obtient de la sylvinite dans des bassins d’évaporation.

Précipitation des roches évaporites dans une lagune. Cas le plus courant (sans doute pas dans le bassin rhénan).

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V La potasse

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dans le monde

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Localisation des gisements de potasse dans le monde Les grands gisements de potasse dans le monde sont liés à la tectonique des plaques et particulièrement aux premiers stades de l’ouverture d’un nouvel océan. Les rifts continentaux sont les milieux les plus favorables au piégeage de vastes étendues d’eau, à condition qu’ils soient localisés dans des zones arides à forte évaporation.

Principaux gisements de potasse dans le monde. Fonds Kalivie.

Quelques gisements remarquables Afrique occidentale Vaste bassin salifère, du Gabon à l’Angola, en passant par le Congo et le Cabinda, que l’on retrouve au Brésil, lié à l’ouverture de l’Atlantique sud, daté de 160 millions d’années (Aptien). C’est un gisement de carnallite avec quelques îlots de sylvinite. A Holle, au Congo, à 45 km à l’Est de Pointe-Noire vers les terres, on a découvert un gisement de sylvinite (3 m d’épaisseur) à teneur de 40% K2O, c’est à dire riche en potassium. Les M.D.P.A. et le gouvernement français ont beaucoup investi dans l’exploitation de cette mine, qui a débuté en 1967. Mais le gisement s’est avéré moins riche que prévu : la sylvinite est discontinue avec des ondulations et pendages importants et laisse souvent place à de la carnallite ou du sel gemme. Et surtout, en juin 1977, une brutale venue d’eau a noyé la mine de Holle en moins de 5 jours après le creusement d’une galerie de 1 km sous la couche de 9 m de carnallite et la traversée imprévisible d’une zone de dissolution verticale remplie de sables, d’argiles et d’eau. Dans ce gisement situé à 345 m sous terre, la sylvinite est secondaire, suite à une pénétration capillaire de l’aquifère susjacent aux évaporites qui a dissous la carnallite et lessivé le magnésium. 9 m de carnallite donnent environ 3 m de sylvinite. On peut observer très précisément la limite de la venue d’eau qui a permis cette transformation, sur une photo prise par JeanMarie Schlund au fond de cette mine et exposée au musée de la Collection minéralogique des M.D.P.A.

Allemagne Les Allemands ont été les premiers à exploiter la potasse : les gisements allemands sont connus depuis 1856 (comme par exemple, le gisement de Stassfurt exploité au XVe siècle avec une exploitation industrielle depuis 1857). Le minerai, exploité dans 4 mines (en Saxe et dans la vallée de la Werra) est unique au monde : il se compose de chlorure de potassium (KCl), chlorure de sodium (NaCl) et kiesérite (MgSO4 H2O). Ce qui permet d’extraire en même temps des engrais potassiques et magnésiens. Plusieurs couches de potasse se sont superposées au fond de lagunes reliées à la mer du Zechstein (Permien) et soumises à une très forte évaporation.

Canada Le Canada possède, à Lanigan dans la province du Saskatchewan, le plus beau gisement de sylvinite du monde. Ce gisement très régulier et pratiquement plat, contient 4 couches de sylvinite, d’une épaisseur de 5 à 6 m chacune. Il est situé à plus de 1000 m de profondeur mais les réserves sont immenses (estimées à 45 milliards de tonnes). Pour l’atteindre, il faut traverser plusieurs zones aquifères. Heureusement, le degré géothermique est beaucoup plus faible qu’en Alsace. C’est de la potasse Dévonienne, provenant d’une carnallite initiale dont les couches supérieures ont été transformées ultérieurement en sylvinite. C’est aujourd’hui la première mine au monde, en capacité. Elle a d’abord été exploitée par les Français et les Allemands puis cédée à la province du Saskatchewan en 1977.

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La Mer Morte est un bassin étroit, sursalé, soumis à une évaporation intense en climat aride. Elle est située sur une faille transformante liée à l’ouverture de la Mer Rouge, connectée à la mer au Pliocène puis isolée par des mouvements tectoniques il y a 2 millions d’années. C’est le lac naturel le plus salé au monde et situé le plus bas (400 m sous le niveau de la mer). On peut considérer que c’est un gisement en cours de formation. Les eaux sont stratifiées selon une salinité croissante, à 350 m de profondeur la salinité est de 325 g/l. Le sel (halite) précipite sur le fond. La composition moyenne de l’eau de cette mer est de : • H2O • NaCl • KCl • MgCl2 • MgBr2 • CaCl2

73,11% 7,65% 1,20% 13,76% 0,48% 3,80%

Hubert Vis.

Mer Morte

Cristaux de carnallite en bordure d’un bassin d’évaporation.

Mer Morte

Israël et la Jordanie exploitent l’eau de la Mer Morte dans d’immenses bassins d’évaporation où l’eau est concentrée jusqu’à la cristallisation d’une carnallite à 87% KCl, MgCl2, 6H2O et 16% NaCl. Cette carnallite est récoltée puis décomposée en sylvinite dans de grands bassins. Le KCl est ensuite isolé soit par cristallisation thermique, soit par flottation (voir description des procédés pour la potasse d’Alsace).

Jordanie

1) Cristallisation de la carnallite dans un bassin d’évaporation.

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.2) .Mer . .morte . . et. ses. bassins . . . d’évaporation (reliés par .des. canaux). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Israël

D’après image satellite Landsats, 1991.

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Hubert Vis.

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Bibliographie Ouvrages

Barth (Gilbert). – Mineur, un métier, une passion : mineur de fond des mines de potasse d’Alsace. – Illfurth : éditions Saint-Brice, 2006. Debelmas (Jacques). – Géologie de la France. – Lille-Paris : Doin éditeurs, 1974, Tome 1. Duringer (Philippe). – Fossé rhénan. – Strasbourg : Institut de géologie, ULP Strasbourg, 1992. Gall (Jean-Claude). – Alsace, des Fossiles et des Hommes. – Strasbourg : La nuée bleue, 2005. Grunenwald (Gérard). – Les mines de Potasse d’Alsace au fil du temps. – Mulhouse : Jérôme Do Bentzinger éditeur. Potasse magazine n°107, janvier 1994. Maikovsky Vinceslav. – Contribution à l’étude paléontologique et stratigraphique du bassin potassique d’Alsace. – Clermont-Ferrand : Les imprimeries Paul Vallier, 1941. Torres Félix. – L’envol des cigognes : histoire du groupe EMC. – Tours : Edition Albin Michel, collection Essais documentaires, 1999. Rietsch Michel . – Du sel et des hommes. Un siècle de Mines de Potasse d’Alsace. – Gresswiller : Edition La Nuée Bleue, 2002. Schmitt-Huber (Christiane). – Fiches bilingues, Maison du mineur et de la potasse à Wittelsheim. – Service éducatif de la Maison du Mineur, 1997 (épuisé). Von Eller (Jean-Paul). – Guide géologique régional : Vosges-Alsace. – Masson, 1997. Weissenberger Roger. – Chronique des Mines de Potasse d’Alsace. – Riedisheim : Edition Alsagraphic, 1991.

Bulletins Fluck (Pierre). – Espèces minérales des principaux districts miniers du massif vosgien in “Pierres et Terre”. – Stein Serge, 1993. Le bassin potassique de la région de Mulhouse. – Strasbourg : CRDP Alsace, collection « Vivre en Alsace » (épuisé). Information en sciences naturelles. Etude régionale. – Strasbourg : CRDP Alsace, collection « Annales du centre régional de recherche et de documentation pédagogiques de Strasbourg », 1976 (épuisé). Les hommes et la potasse, Joseph-Else I et II. – Riedisheim : Alsagraphic, Bulletins de la Maison du Mineur et de la Potasse, n° 10, 1988. Les hommes et la potasse, Joseph-Else I et II. – Riedisheim : Alsagraphic, Bulletins de la Maison du Mineur et de la Potasse, n° 11, 1990.

Pistes Pédagogiques

(fiches de travail disponibles)

Classes primaires (cycle 3) La découverte de la potasse La journée d’un mineur de fond Au fond de la mine de potasse Le paysage minier Un bloc de potasse La potasse est un engrais

Classes de collège (5ème et 4ème) Géologie : Formation des roches sédimentaires : la potasse est une évaporite Influence de l’Homme sur les paysages : 100 ans d’exploitation de la potasse Les mouvements des plaques et leurs conséquences : le rift rhénan, un rift continental

Classes de lycées (1ère S) Géologie (dossier exploitable selon les thématiques ci-dessous) : Excursion géologique : le Géotour (de la Faille vosgienne à la potasse) Le rift rhénan, un rift continental Etude des grandes failles de bordure du rift dont la faille vosgienne Sédimentation du fossé rhénan Un gisement d’évaporites : la potasse d’Alsace

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KALIdOC est proposé par la Nef des sciences, Centre régional de culture scientifique technique et industrielle - Mulhouse.

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La Nef des sciences a pour mission de diffuser la culture scientifique, technique et industrielle (CSTI), c’est-à-dire de rendre accessibles au plus grand nombre et notamment aux jeunes les sciences, techniques et industries, toutes disciplines confondues. Ses objectifs sont d’informer et de former des citoyens responsables de leurs choix face aux enjeux de la science, capables .de. vivre . . .avec . . leur . . temps, . . . .de. mieux . . . le. .comprendre . . . . . et . . donc de mieux s’intégrer dans le monde d’aujourd’hui, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . comme de se préparer à vivre dans celui de demain.

e l ’animation d’un Service éducatif et culturel chargé notamment d’élaborer des outils pédagogiques avec et pour les musées et sites patrimoniaux du HautRhin avec l’aide d’enseignants chargés de mission par le rectorat de l’Académie de Strasbourg : • des parcours thématiques regroupant plusieurs sites ou musées autour d’un thème transversal ;

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ses . .moyens . . . . d’action . . . . sont . . .: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .e .s .s .a .t .o .p . .a. l. e .d . . r. u .o .t .u .a . . e. r. i.a.tn . .e.m. u .c .o .d . . t.e.r. v. iL . . u d e t r e v u o c é d a l A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

euqigoloég eniomirtap dus ud ecaslA’d

e l a constitution et l’animation d’un réseau régional : centre de ressources, informations, conseils et savoir-faire professionnels, formation... A ce titre, la Nef des sciences coordonne les phases régionale et locale de la Fête de la science, a élaboré un annuaire des acteurs et des produits régionaux de CSTI, a réalisé une étude “NTIC et musées d’Alsace”, un guide régional du tourisme scientifique, technique et industriel avec le Petit Futé... ;

• des dossiers pédagogiques et documentaires spécifiques à un musée ou site et permettant aux enseignants de préparer en amont et d’approfondir en aval une visite de classe ; • des guides d’aide à la visite spécifiques eux aussi, utilisés par des jeunes venant pendant ou hors cadre scolaire, en visite familiale ou individuelle.

KALIdOC permet de découvrir • Les grandes lignes de l’histoire géologique locale ; • L a notion de cycle sédimentaire dans un bassin lagunaire ;

• L e minerai de potasse d’Alsace et ses particularités ;

• La potasse dans le monde ; • Les utilisations de la potasse (engrais…). La Nef des sciences, Centre régional de culture scientifique, technique et industrielle - Mulhouse Maison du Technopôle, 40 rue Marc Seguin - BP 2118 F 68060 MULHOUSE Cedex • Téléphone : 03 89 32 76 33 • Télécopie : 03 89 32 76 37 • www.nef-des-sciences.uha.fr

Avec le soutien de : En partenariat avec :

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e l a création, l’animation et la diffusion d’expositions tous publics aux niveaux régional, national, voire international ; e l es actions jeunesse (ateliers de découverte et d’éveil scientifiques, cafés des sciences junior…) ;

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