[Le charbon - La houille]

Notre sous-sol est riche, et même très riche en matières, en roches et en minerais : des gisements entiers exploités pour les utiliser dans notre vie courante. Les pierres précieuses (diamants émeraudes, jades), métaux (or, argent), les matériaux de construction (calcaire, gypse, craie, sables…) ou ressources énergétiques (pétrole, charbon, gaz...). Ces ressources minières et leurs différentes utilisations sont extrêmement nombreuses; certaines sont extraites depuis l'antiquité. Lors de fouilles archéologiques on a même retrouvé des traces de mines primitives datant de la préhistoire : des mines néolithiques de près de 9000 ans.

Ce qui va nous intéresser particulièrement ici sera l'exploitation minière de la "Houille". On va voir comment s’est formé le charbon "minéral" pour devenir la matière noire et dure qu’on connaît, comment on a creusé le sol pour l’extraire, avec quels moyens et avec quelles techniques. Cette aventure passionnante va nous plonger dans l’histoire de l’exploitation des mines ; une histoire qui va nous ramener très loin dans le passé, à une époque où les premiers végétaux vont commencer à pousser sur notre planète… puis à l’histoire des Hommes, les mineurs ; de l'industrialisation des mines du 17e siècle, jusqu’à l'exploitation moderne utilisant les moyens technologiques actuels.

wagonnets de mine

Le Charbon et la Houille

La découverte des gisements souterrains

Pendant très longtemps, on a commencé à exploiter des filons trouvés presque par hasard, à partir d'observations ou de fouilles dans des lieux connus pour contenir des métaux ou des matières premières. C’est l’utilisation dite « médiévale » ou « antique » du sous-sol. Puis on a appris progressivement à identifier les roches, et à faire correspondre la présence de certaines d'entre elle avec la proximité de minerais exploitables - la présence de quartz étant parfois proche de gisements d’or ou d'étain par exemple -. Certains filons étaient aussi connus pour s'étendre en lignes parallèles, suivant des couches bien définies. On tenta alors de découvrir les continuités de ces gisements en faisant des trous dans le sol : des sondages. Aux 18 et 19eme siècle, on recherchait également d'anciens sites abandonnés, espérant utiliser les moyens de production modernes pour tirer profit d'un filon partiellement inexploité, faute d’outils ou de technique adaptée dans les époques passées. Ces différentes méthodes n'avaient qu'un seul but : trouver les gisements les plus importants et les plus rentables.

Les minerais ou les métaux exploitables peuvent prendre des formes très différentes. Pour un même minerai, la localisation du gisement peut aussi varier et se présenter à certains endroits «à ciel ouvert» (en surface), et à d'autres, dans des couches profondes du sous-sol ou même sous les océans. Le pétrole est l'un de ces exemples de ressource présente sur toute la planète et dans toutes les conditions possibles, c’est l’or noir, qu’on utilise aujourd’hui comme source principale d’énergie.

Il y a deux siècles, l’or noir, c’était le charbon.

Le Charbon et la Houille

A quoi sert le charbon?

Plus pratique et plus performant que le bois, on l'utilisait pour se chauffer, mais aussi comme source d'énergie pour alimenter les toutes nouvelles usines et en particulier les machines à vapeur. Si le charbon a pris autant d'importance au 19^ème siècle, c'est qu'il est rapidement devenu la clé de ce développement industriel. Les besoins étaient gigantesques, il fallait donc en produire énormément : pour se déplacer et transporter des marchandises grâce aux chemins de fer ou aux navires, pour produire de l'acier, permettant de fabriquer des machines, faisant fonctionner des usines qui à leur tour consommaient toujours plus de charbon. Un Charbon qu'il fallait bien trouver quelque part, et comme ce n'était pas sous la mer, on est allé le chercher.... sous la terre.

Selon la profondeur ou se trouvent les gisements, le charbon peut être exploité "à ciel ouvert" - en creusant de de larges fosses -, ou, plus généralement sur des gisements souterrains : les mines. Pour comprendre un peu comme ces gisements se présentent, il faut remonter un peu dans le temps... au moment de leur formation, et même un peu avant. Le nom de cette époque géologique est facile à retenir puisqu'elle est justement désignée par cette formation du charbon, - du carbone - : le « Carbonifère ».

Le Charbon et la Houille

La Terre avant le Carbonifère

La Terre primitive, celle des temps très anciens qu'on appelle justement l'ère primaire, était très différente de celle que nous connaissons aujourd'hui : elle se présente comme un vaste océan occupant les 2/3 de la planète. C'est là que se trouve la vie -dans l'eau- sous forme d'algues, de planctons, de coquillages, d'une multitude d'espèces proches de nos méduses, de nos pieuvres et des premiers représentants des poissons.

Ce qui se trouve au dessus de l'eau , est un continent désertique et inhabité qui va se déchirer, se diviser en plusieurs morceaux qui vont se déplacer. La planète se transforme lentement , les montagnes s'élèvent, se froissent, se dressent au dessus des océans et présentent naturellement un littoral de plus en plus important. C'est sur ces côtes que la vie marine va coloniser la Terre. Les espèces vivant dans l'eau vont essayer de vivre à l'air libre, de respirer de l'oxygène. Les algues vont s'accrocher aux rochers utiliser la chaleur et la lumière du soleil, se doter de petites racines et de feuilles pour devenir progressivement des plantes qui vont grandir, se diversifier et recouvrir toute la planète.

La Terre va entrer dans un nouvel âge, celui du Carbonifère.

Le Charbon et la Houille

Comment se forme le charbon ?

A cette époque, il y a environ 350 Millions d'années ⁽¹⁾, les continents étaient entièrement recouverts de végétaux : la plus vaste et la plus importante foret équatoriale de tous les temps. Ces plantes géantes profitent du climat tropical qui règne sur toute la Terre : beaucoup de chaleur, beaucoup d'humidité et une abondance de pluies. Toutes ces plantes vont vivre, mourir et se déposer sur ce sol humide, dans des quantités si importantes qu'à certains endroits vont se former d'immenses tourbières. Des cuvettes naturelles où l'eau et les végétaux se mélangent et forment une boue de feuilles, de troncs et de tiges en décomposition, un peu comme le compost qu'on trouve au fond des jardins... mais dans des quantités gigantesques.

⁽¹⁾(voir échelle des temps géologiques)

Formation du charbon : le carbonifère

Normalement les petites bactéries décomposent cette matière. D'une certaine matière elles "la mange" et la font disparaître. C’est ce qui se passe à notre époque en tout cas. Au carbonifère c'est un peu différent. Ces petits organismes ne sont pas encore assez "gourmands" - pas assez évolués - pour décomposer toute cette masse végétale présente en quantité bien trop importante. Ces immenses cuvettes marécageuses vont ensuite être englouties par les brusques changements du niveau des océans ou des périodes de pluies intense, recouvertes par des boues, des poussières, des sédiments marins.

Formation du charbon : dépôts et tourbières

Quand l'eau se retire, la végétation reprend immédiatement sa place sur ce sol, pousse, grandit et meurt de nouveau. Elle forme de nouvelles tourbières, des cuvettes marécageuses qui seront à leur tour recouvertes. Ces couvertures successives de matière vont se retrouver emprisonnées dans le sous-sol et devenir des couches souterraines. Elles vont lentement se tasser, se compacter, et subir la pression et la chaleur des profondeurs du sous-sol : c’est ainsi que ces « boues végétales » vont se transformer. A l'intérieur de ces nappes visqueuses, les plantes contiennent encore beaucoup de carbone ; c'est ce carbone qui va se "fossiliser", devenir solide et enfermer des poches de gaz provenant de sa décomposition.

Formation du charbon : régressions marines

Ce cycle durera plusieurs dizaines de millions d'années jusqu'à ce que la grande période du Carbonifère se termine et avec elle la plus grande accumulation de végétaux de notre histoire. Du charbon continuera, et continue même encore à se former, mais dans des quantités beaucoup moins importantes. C'est la terre de nos jardins, ou le sol de nos forêts, de couleur très sombre, presque noire, et qui deviendra peut être dans quelques centaines de millions d'années du carbone pratiquement pur. Pendant tout ce temps, le sous sol continue lui aussi à se constituer par couches successives : un empilement de plusieurs centaines de mètres de poussières, de particules minérales, végétales ou animales qui forment les couches sédimentaires. C'est notre sol.

Le Charbon et la Houille

Les combustibles fossiles

Les poches de ce "charbon" devenu solide vont devenir de la "houille". On entend par là qu'il contient une certaine quantité de carbone (70 à 90%), s'il en contient moins, c'est du lignite (60%) ou de la tourbe (moins de 50%). S'il en contient plus de 93%, le charbon devient de l'anthracite. (Un dérivé de cette matière, d'apparence plus visqueuse, sera découvert dans d'autres gisements et appelé plus tard : « l'huile minérale » : le pétrole. ). La tourbe moins riche en carbone présente encore un aspect "végétal", on y distingue encore des formes de branches ou de racines. Elle met aussi moins de temps à se former (10 à 15000 ans), et se trouve donc souvent près de la surface du sol où il suffit de la découper en blocs pour l'extraire. Progressivement la tourbe pourra se transformer en lignite, puis en charbon, plus dur et plus riche en carbone.

Teneur en carbone des dérivés du charbon

Ces variétés de charbon ont la capacité de produire beaucoup d'énergie en brûlant, on va donc les appeler des combustibles. Leur teneur élevée en carbone leur permet de brûler longtemps. Leur origine très ancienne ayant demandé des dizaines et parfois des centaines de millions d'années pour se former, les classent parmi les matières dites "fossiles" : les résidus de ces anciens végétaux dont il ne reste que le carbone, et qui sont ainsi devenus des minéraux. Voilà pourquoi on va appeler ces produits : les combustibles fossiles.

Le Charbon et la Houille

Géologie et exploitation de la mine

Toutes ces matières se déposent les unes sur les autres et forment des couches souterraines, recouvertes par d'autres sédiments, par d'autres couches. Enfouies dans la terre, leur lente transformation va se poursuivre. Le carbone sera compressé, aggloméré, pour devenir finalement un minéral dur et compact : le charbon. On le re-découvrira bien plus tard en creusant sous terre; bien plus efficace que le charbon de bois, plus riche en carbone, et fournissant donc en brûlant, plus d'énergie, pendant plus longtemps. Ces filons s'étendent sous terre sur plusieurs étages de 50cm à plusieurs mètres d'épaisseur. En Grande Bretagne, l'exploitation des "20 yards...", se fait sur plus de 10 mètres. (cf géologie et exploitation des mines).

Failles géologiques

Ces couches qui contiennent le charbon correspondent aux dépôts de végétaux qui se sont fait successivement plusieurs centaines de millions d'années plus tôt. Il faudra donc creuser profondément pour les atteindre, mais aussi arriver à suivre ces gisements, à s'adapter à leurs formes parfois très compliquées. - Car le sous-sol de la Terre bouge - Jetons un oeil sur ces couches représentées par ces dalles de couleur. Au départ elles sont plates et s'empilent les unes sur les autres, mais avec le temps elles se déforment. Les gigantesques mouvements Terrestres vont les pousser, les froisser, les transformer. Elles peuvent parfois se casser ou se fracturer, il se forme alors une faille et un déplacement de toutes ces couches : le filon de charbon va alors s'arrêter brusquement, comme sur les dessins ci-dessus.

Plissement et déformation des couches souterraines

Dans d'autres cas, ces couches sont poussées, elles subissent de très fortes pressions qui vont les tordre, les recourber : on parle alors de plissement. Toutes les épaisseurs du sous sol vont se plier en même temps, et déformer ce mille feuille souterrain. Parfois, les fractures et les plissements se chevauchent, forment des cuvettes ou des reliefs, à leur tour usés par l'érosion, ou remplis par les dépôts qui vont continuer à s'accumuler pendant des millions d'années. C'est là qu'il devient intéressant de faire des petits dessins en couleur : des cartes géologiques permettant de savoir exactement où se trouvent ces gisements de minerais qui nous sont si utiles. Il ne restera "plus" qu'à aller les chercher. On va donc construire une mine. Tout le problème sera de savoir où l'installer et où creuser.

Couches géologiques des bassin houillers

La mine va devoir suivre ces couches aux formes tourmentées par les mouvements de terrains pour extraire le plus de minerai possible. Les gisements forment parfois plusieurs étages, s'enfonçant à des centaines de mètres sous terre : il faudra donc pour les atteindre commencer à maîtriser le forage des puits profonds et comprendre la formation des sols. C’est ainsi que vont naître les techniques d’exploitations des mines.

[ 2ème PARTIE : L'exploitation des Mines ]