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Une exploitation minière du XVIe s. dans les Vosges

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Bruno Ancel
, 
Pierre Fluck

6. La géologie du filon St‑Louis

Texte intégral

1L’histoire de l’exploitation d’un gîte ne peut être véritablement comprise sans qu’intervienne l’étude de ce qui fut son objet : les filons et leur minéralisation.

2La compréhension d’un complexe de filons, cassures de l’écorce terrestre, passe par son analyse structurale qui, inscrite sur le support que représente la topographie détaillée des réseaux, permet de préciser la géométrie des structures et de reconstituer la dynamique souvent complexe de ces déformations cassantes. Dans cette discipline, les galeries anciennes permettent des investigations d’une qualité exceptionnelle, car ces réseaux creusés à la pointerolle n’offrent pas les parois couvertes de poussière des mines modernes.

3Le stade suivant est d’observer le remplissage de ces cassures qui, lorsqu’elles ont été ouvertes à un moment donné de leur histoire, prennent le nom de filons. La succession des dépôts de substances métalliques ou de gangue dans les caisses filoniennes fait l’objet de l’étude des paragénèses. Celle‑ci nécessite au préalable une parfaite connaissance de la minéralogie des différentes espèces qui constituent ce remplissage. Le matériel d’étude peut être observé ou récolté in situ au faîte des galeries de traçage dans les filons, ou dans les parois ou couronnes des dépilages, ou en éboulis, mais aussi dans les haldes,

4La métallogénie, science qui s’occupe de la genèse des concentrations métallifères, fera la synthèse des disciplines précédentes, qu’elle complétera par des investigations sur les altérations hydrothermales de l’encaissant, sur la zonalité des dépôts, qui reposent obligatoirement sur des observations in situ. Au laboratoire interviendra bien sûr toute la panoplie des techniques analytiques (analyses chimiques et isotopiques, études sur les inclusions fluides…).

5Si l’ensemble des disciplines précitées visait à une finalité, la compréhension de la genèse du gîte, qui par ailleurs n’est pas forcément dénuée d’impact sur la recherche de nouveaux gisements, il est certain que chacune prise isolément peut se justifier en tant qu’étude modèle. Notamment les recherches récentes en matière de minéralogie ont abouti – on l’a vu – à la découverte et à la description d’un nombre assez impressionnant d’espèces minérales nouvelles notamment dans le domaine des néoformations.

6.1. Architecture

6Il est utile avant cette étude d’apporter une précision de nomenclature. Nous emprunterons au maximum la terminologie propre au monde minier d’autrefois. Sous le terme filon notamment, nous désignerons l’ensemble de la structure géologique (ici une faille complexe) susceptible de renfermer la minéralisation ; cette dernière est généralement discontinue, et notre structure présentera ainsi des zones d’étranglement fermées, dépourvues de remplissage.

6.1.1. Géométrie des corps minéralisés

6.1.1.1. Les filons

7Comme la plupart des filons à Ste‑Marie‑aux‑Mines, celui de St‑Louis est en réalité un faisceau filonien composé de plusieurs filons élémentaires (fig. 71). Afin d’éviter la longue démarche analytique, nous allons tenter de présenter la description synthétique de ces filons, en restant ici sur le plan purement géométrique.

● Fig. 71  Carte structurale du secteur du Neuenberg établie grâce aux observations souterraines Le découpage de la montagne par les failles (traits fins) et les filons (traits épais) conditionne l’organisation des miniers.

dessin P. Fluck

8La limite de concession entre St‑Michel‑Eisenthür et Notre‑Dame coïncide avec un accident majeur dit « Grande Faille Verticale » , qui passe approximativement par la crête du Rain de l’Horloge. Il se trouve que cette limite marque la séparation entre deux portions à première vue bien individualisées de notre faisceau filonien. Nous allons donc scinder en deux parties nos descriptions (fig. 72, 73, 74).

● Fig. 72 – Carte structurale du filon St‑Louis). Traits gras = filons (minéralisés ou non). Traits fins = failles. Trait‑point = fracture supposée ou extrapolée. Tireté = chemin. Les directions figurées, traces des structures avec la surface, sont d’autant moins représentatives des directions réelles que les structures sont plus inclinées.

dessin P. Fluck

● Fig. 73 – Plan structural du filon, au niveau de la sole de la galerie St‑Louis. Traits épais = filons ou fractures apparentées. F = filon. Traits fins = failles. F = faille. Le plan montre bien que l’entité que nous appelons (pour la commodité) « filon Elsenthür » est séparée en un tronçon est et un tronçon ouest, dont la continuité n’est aucunement prouvée.

dessin P. Fluck

● Fig. 74 – Plan structural du filon, au niveau de la galerie St‑Michel. F = filon. Traits fins = failles. F = faille.

dessin P. Fluck

9Dans la partie ouest de la zone étudiée, le faisceau se résout en une veine principale unique (quartier des Emmurés) flanquée, on le verra, de veines secondaires. A l’est de la Grande Faille Verticale, nous voyons dans la partie sommitals une veine unique (filon Langer Schacht) qui se divise, vers le bas et vers l’est, en deux branches s’écartant progressivement jusqu’à 45 m de distance l’une de l’autre. La branche septentrionale a été appelée filon Nord ou filon Eisenthür (car reconnue surtout par la galerie principale de St‑Louis‑Eisenthür). La branche méridionale est le filon de St‑Michel et du Chêne (nous verrons plus loin comment il y a lieu de « tronçonner » ce filon en plusieurs portions). Vers l’est, le filon Eisenthür se poursuit jusqu’à 500 m, à partir de la Grande Faille Verticale. En revanche, nous perdons la trace du filon du Chêne à moins de 200 m de ce même accident.

10A vrai dire, le même phénomène de dédoublement peut être observé à l’ouest de la Grande Faille Verticale, mais à un niveau plus profond.

11En dehors de ce filon principal qui se divise donc en deux branches, on rencontre quelques ramifications, ou des filons mineurs indépendants, comme par exemple au niveau de St‑Louis le filon du Milieu à peu près à mi‑chemin entre les deux branches, reconnu sur une vingtaine de mètres seulement, ou encore au niveau de St‑Michel les 3eet 4e filons Nord au nord du 2e filon (qui semble correspondre au filon Eisenthür) reconnus sur une trentaine de mètres. Etant donné le caractère discontinu des travaux dans ces filons secondaires, les raccords entre deux ou plusieurs tronçons de filons observés ne sont pas toujours évidents.

6.1.1.2. Les corps minéralisés

12Dans le bâti filonien ainsi « campé », les passées minéralisées, ou corps minéralisés, sont très inégalement réparties. Il faut distinguer tout d’abord parmi celles‑ci les passées métalliques, utiles, des portions minéralisées stériles à gangue seule. Ces dernières paraissent entourer d’une « enveloppe » les premières dans le plan du filon qui, en dehors de ces passées minéralisées, est totalement étranglé. Si les portions à gangue seule ne présentent aucun intérêt économique, si ce n’est comme guide aux mineurs pour la recherche des passées utiles, elles sont à prendre en considération au même titre que les premières pour l’étude de l’architecture du gisement, car elles témoignent d’un jeu en ouverture du filon, permettant la mise en place de la minéralisation.

13Les passées métalliques montrent parfois un allongement dans le sens vertical, raison pour laquelle les mineurs les appelaient colonnes ; plus fréquemment encore, on les appelle lentilles. L’extension des dépilages donne une excellente idée de la forme réelle de ces colonnes ou lentilles.

14Le filon de St‑Michel et du Chêne, malgré sa plus faible étendue, apparaît infiniment plus riche que son voisin le filon Eisenthür. La proportion des passées métalliques, à surface égale de filon, y est trois à quatre fois supérieure. Celles‑ci sont (fig. 75).

● Fig. 75 – Distribution des corps minéralisés dans le filon St‑Michel/Le Chêne. Hachures = corps métalliques. On n’a distingué entre elles les zones stériles que par les mentions « gangue » (passées minéralisées à gangue seule) ou « étranglement ». Tireté épais = arête de jonction des filons Nord et du Chêne.

dessin P. Fluck

15– la colonne St‑Michel, de loin la plus riche, immédiatement à l’est de la Grande Faille Verticale ; coiffée par la colonne Langer Schacht au‑dessus de l’arête de jonction des deux branches, elle atteint (cette dernière incluse) une hauteur de 100 m ; elle semble s’appuyer à l’est sur la présumée faille des Grandes Haldes inclinée de 50° vers l’ouest ; en conséquence, son extension horizontale, qui atteint 55 m au niveau de St‑Michel, se rétrécit considérablement vers le bas (20 m au niveau de St‑Louis) ;

16– les colonnes et lentilles du Chêne sont l’expression d’une plus grande dissémination des passées métalliques au mur de la présumée faille des Grandes Haldes. On y distingue d’ouest en est la lentille de la Trémie (exploitée dans le dépilage du même nom), celle de la Jonction (superposée au Durchschlag marquant l’extrémité ouest du Chêne), la petite colonne du Chêne (Petit Dépilage du Chêne) et la grande colonne du Chêne (Grand Dépilage du Chêne). Ces deux dernières sont séparées par une faille presque plate, la faille de la Descenderie, qui décale relativement de 2 à 4 m vers le nord le compartiment situé à son mur, c’est‑à‑dire la grande colonne du Chêne par rapport à la petite.

17L’ensemble de ces passées métalliques sont enveloppées (dans le plan du filon) dans des portions filoniennes à gangue seule, faite de barytine prédominante au‑dessus de la colonne St‑Michel, de quartz et carbonates prédominants autour des passées du Chêne. A l’est de celles‑ci pourrait se développer une zone d’étranglement, mais dont l’existence est hypothétique car aucun travail n’y est tracé. Ce n’est que 60 à 70 m à l’est de la grande colonne du Chêne que réapparaît, dans la galerie du Chêne, une portion à gangue quartzeuse et carbonatée.

18Dans l’ensemble, à l’ouest d’une verticale passant par l’entrée de St‑Michel et au‑dessus de la cote 675, les passées métalliques occupent approximativement 50 % de la surface du filon de St‑Michel et du Chêne, chiffre obtenu en considérant l’extension des dépilages.

19Dans le filon Eisenthür, les passées métalliques sont beaucoup plus dispersées ; au total, elles n’occupent guère que 10 % de la surface (soit 1 560 m2), au‑dessus de la cote 660 et à l’est de la faille verticale. Qui plus est, elles renferment en grande partie de la blende qui n’intéressait pas les exploitants. Ces passées se répartissent en trois ensembles, au sein desquels elles sont emballées dans des zones à gangue seule qui les prolongent au maximum sur quelques dizaines de mètres(la plus grande partie du filon se résout à des fentes totalement étranglées) (fig. 76 et 77) :

20– l’ensemble supérieur est dépilé en deux endroits sous l’arête de jonction avec le filon de St‑Michel ;

21– l’ensemble occidental, dit « colonne Nord » ou « de l’Eisenthür » (par opposition aux colonnes voisines du Chêne, dans la branche sud), est surtout dépilé sous le niveau de St‑Louis ; c’est la portion la plus riche de ce filon ; celui‑ci semble stérile à l’ouest de la faille présumée des Grandes Haldes ;

22– l’ensemble oriental est disposé de part et d’autre de la faille de Glückauf, de manière quelque peu symétrique ; en dehors de la petite lentille du Dromadaire, seule la colonne orientale est quelque peu dépilée (travaux du xviiie s.).

● Fig. 76 – Distribution des corps minéralisés dans le filon Nord ou Eisenthür. Hachures = corps métalliques. Hachures tiretées = zone à gangue seule. Tireté épais = arête de jonction des filons Nord et du Chêne.

dessin P. Fluck

● Fig. 77 – Coupes sériées perpendiculaires à l’allongement du filon, entre te puits central du Grand Dépilage du Chêne et la Grande Faille Verticale). Toutes les coupes sont vues vers l’ouest. Pour éviter une trop grande part d’interprétation, on n’a figuré que les portions de filons observables en extrapolant au minimum. L’espacement des coupes entre les coupes 1 à 3 est de 8 m, entre les coupes 3 à 7 de 10 m. La coupe 8 est dans le plan de la Grande Faille Verticale. Pointillé = filons côté Petite‑Llèpvre. Traits épais = filons. Traits fins = failles. f = faille. F = filon. D = dépilage. P = puits.

dessin P. Fluck

6.1.1.3. Les facteurs de distribution des passées minéralisées

23Nous venons de décrire les passées métalliques et leurs » enveloppes » à gangue seule. Tentons à présent de cerner de plus près les facteurs qui président à leur répartition. A première vue, ceux‑ci sont de deux natures (mais qui sont de toute évidence liées) : la présence de failles sécantes ; les variations dans la direction ou le pendage du filon. Il nous faudra donc pour cette approche prendre en considération aussi bien le plan que les profils des travaux.

24Les profils montrent le rôle évident de certaines failles dans la distribution des corps minéralisés. Par exemple, la présumée faille des Grandes Haldes (nette au niveau de St‑Louis, où on l’appelle faille de la Jonction) semble marquer la limite inférieure de la grande colonne St‑Michel. Mais c’est surtout dans les variations de direction des différents segments du filon que les variations de remplissage sont spectaculaires. On observe que les portions en direction N. 120° E. (nous écrirons N 120) offrent une plus grande ouverture, donc se prêtent à une minéralisation plus épaisse et plus riche que les portions E.‑O. (N 90). La colonne St‑Michel est en N 120, la grande colonne du Chêne en N 110, Les colonnes orientale et de St‑Louis ultra‑supérieur, dans le filon Eisenthür, ainsi que le filon Langer Schacht, plus pauvres, sont en N 110 à N 100. Les dépilages de la colonne nord de l’Eisenthür, assez développés dans les niveaux profonds, sont en N 100 ; au niveau 0 de St‑Louis, la même colonne passe en N 90 et devient quasi stérile. Enfin, nous avons en N 70‑80 des fractures de type faille parfois emplies de légers placages de calcite qui paraissent des structures bâtardes de raccordement entre le filon et la faiIle de la Jonction. Au niveau –presque stérile– de Glückauf (filon Eisenthür), on observe rarement une fracture réglée, mais bien plus souvent de petites ouvertures localisées. Là, les courtes veines N 120 sont géodiques et (ou) offrent un épais remplissage de gangue ; la veine à blende, constante sur 10 m (colonne orientale), est en N 105 ; en N 100 nous n’avons plus que des veines de 1 à 2 cm de gangue, mais plus régulières dans le sens de l’allongement du filon.

25Les filons montrent, vus en coupes N.‑S., d’importantes variations de pendage. Par exemple, le filon Langer Schacht, après sa division vers le bas, s’aplatit considérablement pour ce qui est de la branche sud (filon St‑Michel/ Le Chêne). Ces variations ne semblent pas avoir d’influence notoire sur l’ampleur des dépilages.

26A l’ouest de la Grande Faille Verticale, les directions changent : les parties riches sont en N 90, les parties stériles en N 70‑80.

6.1.2. Caractéristiques et signification structurale des différentes fractures

27Presque tous les éléments du faisceau filonien offrent les caractères d’une faille qui s’est donc probablement rouverte pour permettre la mise en place des minéralisations. Partout où on a pu les observer, ces failles sont des décrochements, c’est‑à‑dire des failles à mouvement horizontal, comme l’attestent de multiples observations de miroirs striés, les stries plongeant avec un angle faible (de 0 à 20°) vers l’ouest : le faisceau filonien de St‑Louis est un gigantesque couloir de décrochement (à l’échelle de notre réseau minier !). A ce schéma font exception les très courtes fentes ouvertes (géodes) en direction N 120.

28A l’échelle du Neuenberg, le réseau de filons E.‑O. à E.‑S.‑E./O.‑N.‑O. se trouve recoupé par un réseau de failles N.‑E./S.‑O., le tout formant une sorte de quadrillage. Ces dernières ne sont en général pas minéralisées, mais délimitent fréquemment –on l’a vu– les corps minéralisés dans les plans des filons.

29Nous allons passer en revue les différentes failles qui atteignent ou recoupent le faisceau de St‑Louis, d’est en ouest, en partant de la grande faille du Tiefstollen (que nous n’avons pas étudiée).

30Les trois failles de St‑Louis inférieur (l’antérieure, la médiane et la reculée) ont des caractères de décrochements (on y observe des stries horizontales). Les deux premières ne dépassent pas le filon vers le nord, mais viennent s’y greffer en y provoquant des perturbations (zones fracturées complexes). La faille reculée coupe franchement le filon. Leur pendage (vers l’ouest) est assez redressé (65° à 80°), sauf dans le tronçon sud de la faille médiane (50° à 55°) qui pourrait avoir rejoué ultérieurement en faille normale, le compartiment ouest étant alors relativement affaissé.

31La faille d’entrée de Glückauf est un faisceau de dislocations qui découpent des lentilles de roche (de l’ordre du mètre à plusieurs dizaines de mètres), ce qui lui donne une morphologie de faille tressée », verticale en moyenne. Ce faisceau a joué lui aussi en décrochement, mais les stries, parfois horizontales, plongent parfois aussi vers le nord avec un angle pouvant atteindre 45°. Le sens dominant du mouvement décrochant est sénestre, c’est‑à‑dire que le compartiment occidental a glissé relativement vers le sud.

32Immédiatement à l’ouest, dans la partie sinueuse de la galerie, on rencontre quelques répliques de ce décrochement principal.

33La faille d’entrée du Chêne, assez semblable à la précédente (stries plongeant de 10° vers le nord), s’en distingue cependant par le fait qu’elle ne semble pas franchir vers le nord le filon du Chêne.

34La faille de Glückauf coupe franchement le faisceau filonien (comme elle fait pour celui de St‑Guillaume, plus au sud). Pentée à l’ouest de 45°à 50°, elle montre des stries de friction elles‑mêmes très pentées. Elle pourrait matérialiser un plan de chevauchement, sans qu’on puisse exclure un rejeu ultérieur en faille normale.

35La faille du puits terminal de Glückauf est la seule dans ce quartier à offrir un pendage vers l’est ; nous ne pouvons l’observer que très ponctuellement.

36La faille de la Descenderie est très plate, c’est‑à‑dire qu’elle ne fait qu’un angle faible (35°) avec l’horizontale. Si elle ne semble pas montrer une grande continuité dans les travaux, il n’en reste pas moins qu’elle matérialise un chevauchement, la petite colonne du Chêne par exemple (qui nous sert de « marqueur ») étant entraînée en bloc (avec son encaissant) vers le sud par rapport à la grande colonne du Chêne. L’ampleur du mouvement n’est que de 2 à 4 mètres : c’est donc un chevauchement mineur.

37La faille de la Jonction pourrait avoir joué en chevauchement‑décrochement ; avec tout un cortège de petites failles répliques qui l’annoncent quand on vient de l’est, elle induit une forte déformation apparente dans le filon qui à son mur apparaît dilacéré, distordu et rejeté vers le nord (il suffit d’observer la position du filon du Chêne par rapport au filon de St‑Michel) ; mais ce mouvement en chevauchement‑décrochement (sénestre) a très bien pu être synchrone de la formation de la fracture du filon ; d’ailleurs, nous avons déjà noté l’existence de structures bâtardes E.‑N.‑E./O.‑S.‑O. faiblement minéralisées (calcite) qui matérialisent localement la liaison entre la faille et le filon (faille minéralisée du P 35).

38La faille de la Jonction est difficile à suivre avec continuité ; au niveau de St‑Michel, elle semble éclatée, ramifiée en une faille N 50 à pendage très redressé et des fractures E.‑N.‑E./O.‑S.‑O. En surface cependant, les roches broyées apparaissent nettement sur une distance d’une cinquantaine de mètres (mais obliquement par rapport à la direction de la faille !) en bordure du chemin Helfer.

39Nous appelons encore sous toute réserve cet accident « faille des Grandes Haldes », car il semble à première vue, d’après l’idée que les descriptions anciennes nous permettent d’avoir sur le positionnement des travaux, que ce soit ce même accident qui serait suivi par la longue galerie des Grandes Haldes, 90 m plus bas que le niveau de St‑Louis.

40La Grande Faille Verticale montre un jeu en décrochement sénestre. C’est un accident régulier puisqu’on le retrouve dans le chemin Helfer où affleurent ses roches broyées, 100 m au nord du filon. Les différentes branches du faisceau filonien se retrouvent à l’ouest de cette faille qui fit office de limite de concessions, décalées de quelques mètres vers le sud.

41A l’ouest de cette faille, les principaux accidents connus ne sont plus de direction moyenne N.‑E./S.‑O. mais N.‑S. Ce sont :

  • la faille des Emmurés ;

  • la faille de St‑Anthony ;

  • la faille de Grandes Haldes 4.

42Ce type d’accident se montre fréquemment « injecté » de pegmatites rouges (type Rain. de l’Horloge). Ceci n’exclut pas qu’il puisse s’agir d’anciens filons de pegmatite repris dans un jeu en cisaillement. Nous ne les avons pas étudiés. Il ne semble pas que ces failles recoupent franchement le filon de St‑Louis.

43Ce dernier semble encore « décroché », au niveau de la zone des Pingen, par une faille très inclinée vers l’ouest, dont on ne connaît pas la direction, mais qui pourrait correspondre en profondeur à l’alignement d’éboulements dit « zone des Trémies », limite actuelle ouest des explorations : la faille des Trémies. Un autre décrochement semble exister au niveau du Verhau en contrebas de Grandes Haldes 4, mais nous n’avons pu vérifier son existence.

6.1.3. La dynamique des mouvements

44Nous venons de caractériser la nature des différentes fractures qui composent le filon, le recoupent ou s’y greffent. Le problème est à présent d’intégrer ces observations dans un modèle d’évolution dynamique, ce qui doit nous permettre de reconstituer le champ de contraintes qui a présidé à la formation du gisement.

45Disons‑le tout de suite, un tel projet pour être cohérent nécessite une étude globale à l’échelle de tout le Neuenberg. Nous ne pourrons donc avancer ici que quelques conclusions très partielles.

46On ne peut non plus ignorer l’influence de la structure de la roche encaissante. L’allure des failles est en grande partie dictée par l’orientation de la foliation des gneiss, en moyenne N 35, à pendage ouest. Les chevauchements notamment se calquent sur l’allure de la foliation. Les décrochements, plus proches de la verticale et de direction plutôt N 20 (sauf pour la Grande Faille Verticale), sont donc plus nettement sécants.

47La plupart des failles qui offrent un caractère de décrochement montrent un sens sénestre du mouvement, c’est‑à‑dire que les blocs ouest ont coulissé vers le sud ; en règle générale, il faut se garder –comme on le verra plus loin– d’utiliser le filon comme marqueur de ces mouvements, car rien n’indique que celui‑ci ait été à l’origine une structure planaire continue.

48Ces mouvements en décrochement montrent un régime général en compression pour cette partie de la croûte terrestre. De même, les chevauchements témoignent d’un tel régime en compression (pas forcément le même). La présence de fentes ouvertes N 120 (propices à la minéralisation) signifie un écartement dans le sens perpendiculaire, c’est‑à‑dire une compression N 120 ; le système de cisaillements dextres N 90 à N 100, c’est‑à‑dire les structures du filon, peut répondre à une telle compression. Il est par contre difficile d’y inscrire de façon cohérente le système des décrochements sénestres N 20/ N 30 qui nécessite plutôt une compression N.‑S. Ainsi, on ne peut exclure l’existence de plusieurs épisodes de contraintes étalés dans le temps. Les filons de pegmatites N.‑S. pourraient matérialiser des fentes ouvertes liées à une telle contrainte plutôt N.‑S., plus ancienne car la cristallisation des pegmatites nécessite des températures et des pressions plus élevées que les remplissages hydrothermaux. Ceci n’exclut pas qu’il puisse y avoir un épisode ultérieur de compression N.‑S. !

49On a vu enfin que certaines failles très pentées vers le nord‑ouest (notamment les chevauchements) ont pu rejouer en faille normale. Il s’agit là, au contraire de ce qui précède, d’un régime en distension, pouvant produire des effondrements selon la géométrie héritée des régimes précédents. Un tel régime en distension peut être favorable à la réouverture de fractures préexistantes, cause classique de bien des minéralisations (ex. : Freiberg). Dans notre cas, il est difficile de l’affirmer car cela nécessite une étude fine des relations entre le remplissage du filon et les différentes phases de la fracturation.

6.1.4. Discussion du positionnement chronologique du remplissage par rapport à la fracturation

50On a pu voir que les failles limitent fréquemment les corps minéralisés dans le plan des filons. Souvent pour un filon considéré, on retrouve au‑delà du plan de la faille la continuation du même filon, mais non minéralisée, ou présentant une minéralisation différente. On ne peut pas expliquer cette image comme un recoupement et un déplacement du filon par une faille postérieure. Au contraire, à la plupart des intersections le filon lui‑même se transforme : il se ramifie en de nombreux petits filonnets, devient argileux et incline sa direction vers celle de la faille. Ainsi sur quelques mètres cette structure intermédiaire prend le relai à la fois de la faille et du filon. Dans tous ces cas, la minéralisation exploitée s’arrête bien 1 à 5 m avant l’intersection avec la faille. On conclut alors à une subcontemporanéité de l’activité de certaines failles et du remplissage des filons, du moins à un moment de leur histoire. En outre –on l’a vu– on observe aussi des mouvements relatifs sur les filons, marqués par les stries qui affectent même souvent la minéralisation, indiquant systématiquement un déplacement dextre. A l’échelle du Neuenberg, le déplacement horizontal paraît plus important sur les filons moins ouverts de direction E.‑O. que sur les filons plus riches de direction plutôt O.‑N.‑O./E.‑S.‑E. (N 120).

51Les stries sur les faiIles et les déplacements relatifs qu’elles indiquent sont par contre beaucoup plus dispersés. Ceci indique un jeu des failles à plusieurs stades, et probablement pendant, avant et après le remplissage des filons. Mais ce dernier s’étale sur une période assez longue pour permettre plusieurs étapes de minéralisation et de mouvement le long des filons.

6.1.5. Conclusion

52Nous avons voulu présenter ici l’aspect essentiellement descriptif du filon de St‑Louis. Le lecteur aura pu se rendre compte de la complexité de ce qu’on appelle « filon ». Les anciens mineurs en avaient une approche empirique : on ne peut qu’admirer leur savoir‑faire lorsqu’ils creusèrent par exemple l’entrée de la galerie St‑Louis inférieure sur le filon (pas un mètre à côté !), et qu’ils poussèrent cette galerie sur... 58 m avant de rencontrer le premier cm3 de calcite. Le stade interprétatif de la genèse du filon nécessite une étude globale du Neuenberg, et en même temps une étude analytique fine des relations entre la fracturation et la minéralisation.

6.2. Minéralogie

53Les minéralisations du Neuenberg présentent un ensemble extrêmement complexe de dépôts successifs d’espèces minérales nombreuses. Chronologiquement ces dépôts peuvent être regroupés en 6 grandes « formations » numérotées de 0 à 5 (Fluck 1975a, Bari 1982). Néanmoins les positionnements précis de ces dépôts dans le temps sont encore sujets à controverse,

54L’exploration du filon de St‑Louis va nous donner l’occasion d’une nouvelle contribution à la connaissance de cette succession, contribution qui permettra –on le verra–, à la suite de celle des mines de Plomb (1982) et pour la première fois, un calage relatif des minéralisations du Neuenberg et de celles de l’Altenberg.

55D’autre part, un échantillonnage autant que possible systématique, dans une portion de filon qui offre l’avantage d’être entièrement visitable, nous permettra de tenter de préciser la répartition dans l’espace des diverses espèces observées. Certes, les minerais intéressants ont été enlevés par les mineurs et seuls subsistent des vides. Mais il est possible par l’observation de ce qui reste dans les parois, ou de matériaux détachés laissés sur place, de se faire une idée du remplissage réel du filon.

6.2.1. Les minéraux primaires

56Nous ne pouvons détailler ici toutes les observations. Disons d’abord pour simplifier que la minéralisation primaire de ce filon consiste essentiellement en galène, blende et cuivre gris, dans des gangues de quartz, calcite, ankérite et barytine.

6.2.1.1. La distribution des espèces dans l’espace

57Il est apparu au cours des explorations que les espèces citées ci‑dessus, prises isolément, ne se rencontrent pas n’importe où dans le plan du filon (ou dans ceux de ses embranchements), ni même n’occupent une position ubiquiste dans les seules portions minéralisées de ce(s) plan(s). Nous allons passer en revue les différentes espèces en indiquant les endroits où nous les avons observées.

Galène (PbS)

58Filon Eisenthür dans St‑Louis : souvent en veines indépendantes distinctes de celles à blende, parfois aussi associée à la blende sur les mêmes échantillons.

59Filon du Milieu (avec cuivre gris).

60Parages du Langer Schacht (non accompagnée de blende sur les échantillons observés), en général transformée en produits oxydés.

61Grand Dépliage de St‑Michel (non accompagnée de blende).

62Partie occidentale du filon, dans les matériaux des éboulements finals de St‑Anthony et des Emmurés, et dans les parages du Verhau juste au‑dessus du chemin des Braconniers (toujours non accompagnée de blende) ; c’est là que fut découvert dans les années 1964 un bloc de galène massive de 50 kg (parmi lesquels environ 10 % de barytine), actuellement au Musée minéralogique de Ste‑Marie‑aux‑Mines ; il s’agit vraisemblablement de la partie centrale d’un remplissage lenticulaire (épais ici de 10 à 15 cm), qui nous donne une idée de l’épaisseur que pouvaient avoir les lentilles de minerai dans cette zone des Pingen et dans les dépilages sous‑jacents.

63Partout, la galène est en gros cristaux (2 à 5 cm) cubiques ou cubo‑octaédriques, qui occupent parfois tout le volume des géodes qui les renferment (ils ne montrent alors pas de formes libres).

Blende (ZnS)

64Filon Eisenthür, le plus souvent en veines indépendantes de la galène. Nous n’avons pas d’observations sûres dans le filon St‑Michel/Le Chêne.

65Les cristaux atteignent couramment 5 cm. Certains échantillons (notamment des échantillons de haldes) sont enrobés dans de la barytine.

Cuivre gris

66Nous n’avons observé de cuivre gris en place que dans les colonnes du Chêne, en cristaux isolés (1 à 2 cm) aux formes complexes, et dans le filon du Milieu, à paragénèse très semblable.

67Sa présence ailleurs (notamment dans le Grand Dépilage de St‑Michel) est fort probable. Certains échantillons de haldes montrent une association avec la blende et la galène. Un échantillon trouvé en éboulis dans le Grand Dépilage de St‑Michel le montre en compagnie de galène, dans du quartz.

Quartz

68On le rencontre partout. Son habitus est très constant : dépôt régulier de 1 à 2 cm d’épaisseur, parfois en pseudomorphoses (de barytine ?). Il existe une génération tardive en petits cristaux.

Calcite

69On en distingue de différents habitus, qui correspondent à différentes générations. Le filon du Chêne montre une calcite remarquable, en très gros cristaux (10 à 15 cm) libres dans les géodes du quartz. Elle est en cristaux plus petits dans le filon Eisenthür, et dans St‑Louis inférieur. A l’ouest de la Grande Faille Verticale, vers les cotes 730 à 770, apparaît une calcite en gros amas de cristaux rayonnants (scalénoèdres très aigus). Cet habitus en scalénoèdres se montre jusqu’à la crête, mais la calcite, généralement enrobée de barytine, y est intégralement dissoute.

Ankérite

70Elle saupoudre très régulièrement le quartz (ainsi que d’autres dépôts) de ses petits rhomboèdres. Nous ne l’avons pas rencontrée dans les zones très élevées (Langer Schacht), mais elle descend par contre très bas (au moins jusqu’à St‑Louis inférieur ; le filon voisin de St‑Guillaume la montre au niveau du Tiefstollen).

Barytine

71C’est la gangue qui offre la plus belle sélectivité verticale. On ne la rencontre en quantité notoire qu’au‑dessus de la cote de St‑Michel. Mais de petites masses isolées de barytine blanche ou rose ont été observées jusqu’au niveau de Glückauf (avec la blende), dans le filon Elsenthür exclusivement. En règle générale, sa proportion croît avec l’altitude.

72Les cristaux montrent rarement des formes nettes. Les plus parfaits ont été observés sur un échantillon en provenance de la zone des Pingen. Ils sont millimétriques et montrent une forme tabulaire (prismes orthorhombiques très courts).

6.2.1.2. De quelques espèces plus rares

Chalcopyrite (CuFeS2)

73Quelques rares échantillons avaient été ramassés sur les haldes (l’un montrant une association avec le cuivre gris, la galène et la blende ; coll. Fluck), mais c’est l’exploration de la traverse au nord du Grand Dépilage de St‑Michel, cote +52, qui en procura des blocs assez importants, parmi les matériaux de comblage : masses de plusieurs kg, renfermant des traces de galène et de blende, la chalcopyrite cristallisant après un dépôt de quartz. On ne peut préciser le filon d’où ces blocs ont été extraits (filon Nord ?).

74Egalement en petites inclusions dans l’ankérite de la colonne orientale.

Pyrite (FeS2)

75En petits cristaux (1 à 2 mm) sur l’ankérite de la colonne orientale (filon Eisenthür). Aussi dans le Chêne, sur le quartz mais sous la calcite.

Lœllingite (FeAs2)

76En petits cristaux envahissant les épontes, ou en inclusions dans le quartz.

Fluorine (CaF2)

77Rarissime (halde Langer Schacht), verte ou violette. Plus abondante sur la halde des Grandes Haldes, mais sans qu’on puisse préciser le filon producteur.

Argent natif

78Le filon du Chêne regorge d’argent natif filiforme. Les découvertes faites en 1976 et 1977 sont décrites dans Fluck, Bari 1978, et dans Monde et Minéraux, 26, 1978, p. 841. Il s’agit de masses arborescentes atteignant 1 à 2 cm3.

79Nous avons observé nouvellement des filaments d’argentnatif sur le quartz à cuivre gris du Grand Dépilage de St‑Michel.

80Nous décrirons encore une autre trouvaille inédite, faite par R. Ubel et H. Loda sur la halde des Grandes Haldes (qui avait fourni déjà en 1967 à H. Schoen un morceau massif de 7,37 g), bien que le filon d’où cet échantillon a été détaché ne puisse être précisé. Il s’agit d’un échantillon de 9 x 5 x 6 cm (fragmenté en deux moitiés) formé de quartz, montrant de nombreuses géodes tapissées d’ankérite (ce quartz est, sur le dessous de l’échantillon, en pseudomorphoses de barytine). Dans toute la masse du quartz, il y a des inclusions de cuivre gris avec un peu de proustite. Le quartz de chacune des deux moitiés supporte une dizaine de touffes d’argent, de 2 à 5 mm chacune. Le tout est recouvert partiellement d’une néoformation cuivreuse formant une sorte de laque vert olive très clair.

6.2.1.3. L’argent dans les minéraux primaires

81L’argent natif était certes une « bonne fortune » pour les exploitants du Chêne (et peut‑être d’autres parties du filon), mais ne pouvait constituer qu’un appoint tout à fait subordonné. Le principal porteur de l’argent était évidemment le cuivre gris. Un cuivre gris en provenance des éboulis de base du Grand Dépilage de St‑Michel a été analysé.

82Le résultat de cette analyse (méthode Pixe, Centre de recherches nucléaires de Cronenbourg, analyste G. Lagarde) est inclus dans le tableau VI dans lequel nous avons réuni cinq analyses anciennes de cuivres gris de Ste‑Marie‑aux‑Mines, et deux analyses anciennes de la mine Sylvestre à Urbeis. Il se dégage de ce tableau que nous pouvons distinguer à priori, au sein du super‑district Ste‑Marie‑aux‑Mines / La Croix‑aux‑Mines / Urbeis. au moins quatre types de cuivres gris ;

83‑ le premier type, antimonifère (Sb > 24 % ; As < 1,4 %), est un excellent minerai d’argent (6 à 8 %...) ; c’est la tétraédrite s.s. présente à Ste‑Croix‑aux‑Mines et subordonnée à Urbeis ; des études aux R X ou au M. E. B. nous ont montré que le cuivre gris de la Fontaine des Chouettes (Goutte des Pommes) et de Toussaint entrait dans cette catégorie (Béatrice de la Morinerie, rapport de TP, ENSCS, Inst. de minéralogie, Strasbourg, 1976) ;

84– le second type est franchement arsénié (25 %) et contient peu d’antimoine (4,5 %) : c’est la tennantite s.s. ; seule l’analyse de Berthier (mine Gabe‑Gottes) l’a mis en évidence ;

85– le troisième type est mixte, avec des teneurs en antimoine variant généralement de 12,5 % à 17,5 %, et en arsenic de 7 % à 10 %, l’arsenic variant grosso modo en sens inverse de l’antimoine ; les teneurs en argent sont des plus variables, de 0 à 2 %, sans que l’on puisse à première vue établir de règle ;

86– le quatrième type (St‑Louis, Sylvestre) est mixte lui aussi, mais très proche du pôle antimonifère (tétraédrite) ; la teneur en arsenic reste encore de plusieurs pour cent, ce qui semble être le facteur limitatif de la teneur en argent (de...0 % à 1,6 %).

● Tableau VI – Analyses chimiques de cuivres gris du super‑district de Ste‑Marie‑aux‑Mines/Urbeis.

87Il convient cependant d’interpréter avec la plus grande prudence les teneurs en argent. Ce métal est en effet soit lié au réseau, soit porté par des espèces argentifères incluses dans le cuivre gris. Une étude plus détaillée nécessite des analyses en série des cuivres gris de l’ensemble du district, couplées avec des examens au microscope métallographique.

88La galène du filon, dite « riche en argent » par De Dietrich, a elle aussi fait l’objet d’un dosage de Ag. Celui‑ci a révélé une teneur extrêmement basse ; 60 ppm, soit 0,06 %o. Ainsi, la galène ne pouvait absolument pas constituer ici un minerai d’argent intéressant, puisqu’il en fallait 17 tonnes pour faire 1 kg d’argent. On sait en revanche que la galène était indispensable pour la métallurgie des cuivres gris. Ce filon présente donc une association économiquement intéressante de ses deux minerais principaux. La blende par contre était rejetée sur les haldes.

89Mais ce qui offre le plus d’intérêt à présent est de comparer les teneurs en argent des galènes du filon de St‑Louis à celles des galènes des mines de Plomb, représentatives de l’Altenberg. Pour celles‑ci, les analyses anciennes, concordantes, donnent environ 0,75 ‰, soit... près de 13 fois plus ! A l’Altenberg en effet, les galènes sont de véritables minerais d’argent. Mais surtout, ces analyses montrent que les galènes de l’Altenberg n’ont rien à voir avec celles du Neuenberg.

90La fouille de 1982 aux mines de Plomb avait déjà permis, par l’étude sommaire des minéralisations du filon du Complexe d’Œdipe, de déterminer la place tout à fait tardive des dépôts de type Altenberg dans la succession chronologique des minéralisations du district de Ste‑Marie‑aux‑Mines : ceux‑ci sont des équivalents de la « formation carbonatée noble », ou « formation 5 » du Neuenberg. Cette distinction se confirme par l’étude des galènes, celles de St‑Louis entrant dans la « formation 3 » du Neuenberg : celles‑ci, plus anciennes que leurs homologues de l’Altenberg, sont en même temps beaucoup moins argentifères. Des analyses de ces galènes ont été effectuées par absorption atomique, après dissolution dans du HNO31 concentré, au Laboratoire de chimie nucléaire de Strasbourg (CRN). Ag : 60 ppm. Fe : 50 ppm. Gu : 20 ppm. Zn : 15 ppm.

6.2.1.4. La succession paragénétique

91L’étude d’un grand nombre d’échantillons du filon de St‑Louis permet de tenter d’en reconstituer la succession paragénétique, c’est‑à‑dire la succession chronologique des dépôts de chaque phase minérale. Cette succession a été établie par simple observation macroscopique des échantillons, à l’état brut ou sciés. Nous la présentons sous forme de diagramme, dans lequel figurent des phases de fracturation et des dépôts (fig. 78).

● Fig. 78 – Schéma des successions de dépôts minéralisés dans le filon St‑Louis. Lignes brisées = phases de fracturation ; amandes = dépôts (blanches = gangues, noires = métalliques) ; la taille des amandes est grossièrement proportionnelle à celle des dépôts.

6.2.2. Les minéraux secondaires

92Pour ce paragraphe, nous utiliserons de larges extraits de l’article de Bari, Fluck, Lagarde et Leyreloup (1979).

93Sur le profil au 1/5 000 du filon, nous avons tenté de délimiter la zone d’oxydation, soumise avant l’exploitation minière déjà au ruissellement des eaux d’infiltration. Bien que peu développés, d’intéressants minéraux secondaires de plomb ont cristallisé dans les géodes de cette zone.

94La zone d’oxydation est très peu étendue verticalement sous la surface du sol. Elle apparaît en surface dans la zone des Pingen (impénétrable) où furent récoltées la cérusite (Weil, Siat, Fluck 1975) et la linarite (Bari, Fluck 1978), et sous la surface dans une tranche n’excédant pas une trentaine de mètres (fig. 79).

● Fig. 79 – Répartition de la zone d’oxydation du filon St‑Louis.

dessin P. Fluck

95Lorsqu’elle est totalement emprisonnée dans la barytine, la galène reste évidemment fraîche. Mais il n’en est pas de même des cristaux libres dans les géodes, qui apparaissent alors totalement pseudomorphosés en mélanges complexes, renfermant de la cérusite et de l’anglésite, des produits jaunes à aspect de massicot (à déterminer), des produits verts (à déterminer),.. et sont souvent encroûtés de pyromorphite mal cristallisée, jaune citron à vert franc et même orangée. L’anglésite peut être en octaèdres blancs d’éclat cireux, bimillimétriques. Nous avons retrouvé la linarite dans Langer Schacht (échantillons Huguel). Fréquemment apparaissent sur ces échantillons, dans les cavités de calcite dissoute, des oxydes noirs terreux dé manganèse (wad), résidus probables de la décomposition des ankérites.

96C’est le sommet des colonnes orientales de l’Eisenthür qui a livré les meilleurs cristaux. On y a trouvé dans les géodes des cubes de galène de 5 à 6 cm aux faces tapissées de cristaux de cérusite très brillants, bimillimétriques en moyenne, parfois isolés mais fréquemment réunis en croûtes compactes épaisses de 1 à 2 mm. L’anglésite, ici en cristaux prismatiques, accompagne la cérusite dans ces encroûtements. A l’état d’« oxydé », le plomb peut migrer au sein d’une même géode pour se déposer par exemple sous forme de pyromorphite (en cristaux millimétriques vert tendre) sur des cristaux de quartz ; c’est également sur le quartz que fut découverte la wulfénite(molybdate de plomb) sous forme d’octaèdres simples ou tronqués, millimétriques, de couleur vert sale. La détermination chimique a été réalisée par G. Lagarde (fluorescence X, CRN).

97Nous avons retrouvé la wulfénite (Bari, Fluck, Lagarde, Leyreloup 1979) sur un échantillon d’éboulis à la base du Grand Dépilage de St‑Michel (il peut venir de très haut !) ; aux côtés de gros cubes de galène apparaît dans une géode de quartz (et en compagnie de barytine et d’ankérite) un octaèdre tronqué de ce minéral, millimétrique et de couleur jaune paille.

98Dans la zone profonde du filon de l’Eisenthür, mais à nouveau dans la colonne orientale, les fentes de la blende sont tapissées d’enduits d’hydrozincite ainsi que d’un autre minéral d’oxydation, indéterminé. D’autres produits inédits pour le filon (et peut‑être pour le district !) sont à l’étude, associés à la chalcopyrite massive avec blende trouvée dans la recoupe vers le nord (cf. § 6.2.1.2).

99Enfin, dans la partie tout à fait occidentale du filon, au niveau de l’entrée de la mine des Grandes Haldes, les géodes de quartz et les fentes du gneiss encaissant sont tapissées d’une croûte d’épaisseur millimétrique de chrysocolle d’un très beau vert.

100Trouvailles de haldes : pyromorphite sur quartz sur la halde au‑dessus de l’entrée du Chêne, quartz recouvert d’un encroûtement de limonite supportant de nombreux cristaux prismatiques bimillimétriques de pyromorphite sur la halde de St‑Louis. Hausser (1893) signale la pyromorphite sur la halde de St‑Anthony, comme étant très rare. Elle a été retrouvée (J.‑L. Brinette, communication orale)

101En résumé, on note la présence dans le filon St‑Louis d’oxydes de plomb en bonnes cristallisations, alors que ceux‑ci sont rares dans le reste du district, à l’exception du magnifique chapeau de fer du Bluttenberg, à présent classique. La découverte de la wulfénite a permis d’ajouter le molybdène à la liste des métaux présents dans le district filonien.

6.3. La climatologie

102Les investigations thermométriques sur le filon St‑Louis représentent les premières études climatologiques quelque peu sérieuses faites sur le milieu souterrain minier, Auparavant et depuis décembre 1981, des mesures avaient été faites dans quatre mines (Giftgrube, Gabe‑Gottes, mine de Plomb inférieure, Toussaint), mais à une seule date pour chacune d’entre elles. Pour le filon St‑Louis, nous avons pris des mesures au cours de diverses saisons.

6.3.1. La chaleur de la terre

103Contrairement au milieu souterrain karstique, les mines sont par excellence sujettes au flux de chaleur de la Terre. On pourra donc tenter leur étude thermométrique en vue de préciser le gradient géothermique. Une étude à l’échelle de l’ensemble du Neuenberg, voire du district minier de Ste‑Marie‑aux‑Mmes, est ainsi susceptible de déboucher sur une représentation dans les trois dimensions de l’espace des isogrades du gradient géothermique, c’est‑à‑dire des surfaces d’égale température. Cette représentation pourra être confrontée aux courbes de niveau du relief. Logiquement, les surfaces isothermes doivent se greffer en surface sur les courbes des températures moyennes annuelles, elles‑mêmes fonction de l’altitude et de l’exposition du versant concerné. Mais il est évidemment fortement présumable qu’elles épousent en les atténuant les irrégularités du relief.

104Une première appréhension de ces surfaces peut se faire dans un plan vertical grossièrement perpendiculaire à l’allongement d’une crête montagneuse. Le filon St‑Louis est un lieu de prédilection pour une telle approche, car ses exploitations s’équilibrent sur les deux versants du Rain de l’Horloge. Mais on ne pourra négliger les facteurs de perturbations que sont les circulations d’air et d’eau. Ce sont surtout les premières qui vont intervenir dans notre filon.

105Un réseau souterrain à plusieurs orifices est en théorie parcouru par un courant d’air. Celui‑ci, s’inversant au gré des saisons, a pour effet de rompre l’équilibre thermique entre l’air et la roche, en un point donné, pour faire tendre la température de l’air vers celle de la moyenne annuelle du lieu. Les parties proches des orifices sont encore en déséquilibre par rapport à ces moyennes, d’autant plus que le courant d’air est fort ; elles se réchauffent l’été, s’il s’agit d’un orifice supérieur, ou se refroidissent l’hiver, s’il s’agit d’un orifice inférieur.

106Afin de contourner l’obstacle des circulations d’air, on effectuera les mesures dans un réseau à une seule ouverture, ou dans des conduits latéraux sans mouvement d’air qui se greffentsur le tracé principal. C’est là que l’influence de la chaleur de la Terre se fera le plus sentir. Il convient évidemment de considérer que, même dans les galeries sans courant d’air, un rééquilibrage très lent avec les portions antérieures généralement plus froides est susceptible de se produire au cours du temps ; il est d’autant plus fort que les galeries sont plus larges. Mais nous verrons aussi que ce facteur semble négligeable, du moins pour les réseaux concernés.

6.3.1.1. La mine St‑Louis inférieur (fig. 80)

107Cette mine est le lieu tout désigné pour aborder notre appréhension du gradient géothermique, car elle n’offre qu’un seul orifice. Les mesures ont eu lieu le 05/03/ 1983 (température extérieure : 5° C). La mine apparaît, bien évidemment, d’autant plus chaude qu’on s’éloigne de l’entrée. Cette croissance est assez brusque sur les trente premiers mètres, puis très régulière à raison de 1° C pour 75 m de distance horizontale en ligne droite. Le point le plus éloigné et le plus chaud est à 9,65° C. Les températures de l’air et des flaques d’eau sont à première vue identiques. La portion de galerie, longue de 35 m et parallèle aux courbes de niveau, vers le fond de la mine, accuse une température rigoureusement constante, ce qui nous démontre que nous sommes ici bel et bien en présence du gradient géothermique. On peut même conclure que les variations saisonnières ne se manifestent pas au‑delà d’une tranche d’environ 30 m (ceci vaut en galerie ; la distance doit être bien moindre en roche). Cette constatation doit pouvoir se transposer aux galeries latérales qui s’ouvrent sur un conduit principal à courant d’air : seules les mesures faites au‑delà de cette marge de 30 m (de distance à partir du carrefour) peuvent être considérées comme véritablement fiables pour ce qui est de la température réelle de la roche.

● Fig. 80 – Thermométrie de la mine St‑Louis inférieur en hiver.– a. Relevés de températures reportés sur le plan de la mine. – b. Diagramme des températures en fonction de la distance par rapport à l’entrée.

dessin P. Fluck

108La galerie St‑Louis inférieur permet donc de franchir des isothermes. Pour tracer celles‑ci dans l’espace, et notamment dans le plan vertical du filon, nous allons tenir compte des mesures dans Glückauf et le Chêne (cf. § 6.3.1.3).

6.3.1.2. La mine Glückauf (fig. 81)

109Elle présente deux galeries latérales de plus de 30 m. Les mesures ont été effectuées le 12/11/1933 (température extérieure : environ -2° C).

● Fig. 81 – Thermométrie de lamine Glückauf en automne, Les chiffres soulignés correspondent aux mesures effectuées dans un puits inondé.

dessin P. Fluck

110La première galerie latérale, sur la faille d’entrée de Glückauf, accuse dès 10 m au‑delà de son embranchement une température très constante de ± 8,27° C ; elle est parallèle aux courbes de niveau du versant.

111La seconde est dans le filon Eisenthür au‑delà du croisement de la faille de Glückauf à 149 m. Elle montre un accroissement des températures vers l’ouest, un peu brutale dans les huit premiers mètres, puis très lente, moins de 0,2° C pour 100 m, ce qui est très inférieur au gradient horizontal mesuré dans St‑Louis Inférieur. A cela deux explications, sans doute complémentaires :

  • la surface isotherme à l’approche de l’aplomb de la crête doit s’aplatir ; nous avions déjà constaté en 1982 dans la mine de Plomb inférieure que la croissance des températures selon l’horizontale semblait répondre à une variation à première vue hyperbolique, en tout cas non linéaire ;

  • le phénomène de stockage de chaleur par les poches d’eau ; ainsi, le puits inondé terminal est sensiblement plus chaud que la galerie immédiatement à l’aval ; la poche d’eau profonde retenue par le petit comblement non loin en amont du carrefour, longue de 70 m, ne montre que peu de variations, amortissant en quelque sorte par son inertie l’éventuel gradient.

6.3.1.3. Le système St‑Louis/Le Chêne (fig. 82)

112Les points mesurés pour l’instant sont assez avares d’informations : le système est parcouru par un courant d’air, vif dans St‑Louis, très discret dans Le Chêne, et les galeries latérales sont trop courtes. Celle qui s’embranche dans St‑Louis à 140 m de l’entrée mesure 13 m. Au fond, on mesure 7,10° C en hiver (le 27/02/1983), 7,82° C en été (le 11/06/1983), soit 0,72° C de plus, contre une variation saisonnière de 1,58° C au carrefour avec la galerie principale. Deux points en position assez reculée semblent plus proches de la température réelle de la roche : le petit puits inondé dans le filon du Chêne, titrant 8,05° C en hiver (non mesuré l’été), et le fond du dépilage de la Trémie, avec 8,18° C en été. Ces deux points pourront nous permettre de caler » de manière un peu plus fiable la surface isotherme dans les parages du dépilage du Chêne.

● Fig. 82 – Thermométrie du système minier St‑Louis et Le Chêne. – a. Report des mesures de température sur le plan chiffres droits = températures en été ; chiffres italiques = températures en hiver ; chiffres soulignés = mesures dans les puits inondés, – b. Diagramme des températures en fonction de la distance par rapport à l’entrée (sauf pour les galeries latérales). Gros points = mesures dans les puits Inondés.

dessin P. Fluck

6.3.2. Les spécificités de chaque mine

6.3.2.1. St‑Louis‑Eisenthür en hiver

113Le 26/02/1983, la mine St‑Louis nous est apparue comme la mine de loin la plus froide parmi les mines où il nous avait été donné de pratiquer des mesures.

114Il importe tout d’abord de noter que l’entrée est sujette à un courant d’air aspirant donc froid (effectivement une belle draperie de glace s’était formée à environ 1 m de la chatière d’entrée, dans un renfoncement du plafond parcouru par un ruissellement) ; l’état actuel de nos connaissances du réseau nous permet d’affirmer qu’il existe actuellement deux exutoires au moins à ce mouvement d’air : l’entrée des Emmurés (cote +36) et le Langer Schacht (+99).

115La température extérieure avant notre entrée dans la mine (vers 17 h) était de ‑3° C. Un dégel accéléré s’opérait depuis deux jours après une période d’enneigement soutenu. Ce dégel se marquait dans la mine par un débit relativement fort des suintements et ruissellements. Probablement en raison de la température plus clémente, le courant d’air était faible par rapport à certaines périodes froides (ou chaudes !) où on l’a connu nettement plus soutenu.

116Les mesures ont principalement concerné la température de l’eau (flaques, ruissellements ou puits inondés) dans les galeries horizontales de St‑Louis. Les résultats, reportés sur le plan au 1/1 000, sont édifiants. Pour mieux les visualiser, nous avons tracé la courbe de la température des eaux en fonction de l’éloignement de l’entrée. Il est aisé d’imaginer que l’air froid d’origine extérieure refroidit les eaux de la mine, qui paraissent donc d’autant plus chaudes qu’elles sont éloignées de l’entrée (l’air, chemin faisant, se réchauffant au contact de la roche). Mais cette variation théorique apparaît très brusquement coupée par une discontinuité au niveau de la salle sur la faille de Glückauf qui s’ouvre à 45 m de l’entrée. Mais suivons plutôt le cheminement des eaux depuis te fond de la mine, en partant de la chatière dite de « la Jonction ». La baisse de température de ces eaux vers l’aval est très régulière, presque linéaire, de 7,65° C à 4,40° C aux abords de la faille de Glückauf, où tes eaux alimentent une foncée inondée qui accuse curieusement 5,20° C. A quelques mètres, une légère cascatelle surgit du faîte, c’est‑à‑dire de la petite mine superposée dite « réseau du Dromadaire ». Cette eau est à 6,69° C ! Elle s’écoule vers l’aval (vers la sortie) où la température baisse à présent très vite. Ce refroidissement rapide est dû au fait que l’air aspiré est ici encore très froid et opère donc plus vigoureusement son action refroidissante sur les eaux (et la roche...). Il est à noter que ces eaux à 6,69°C ne sont pas mélangées aux eaux plus froides issues du fond de la mine.

117On se pose immédiatement la question de l’origine de cette eau « chaude ». Jetons un coup d’œil sur te profil. Cette eau chemine de toute évidence dans le petit réseau du Dromadaire, Mais ce qui caractérise ce dernier, c’est son faible développement : 30 m seulement en longueur. De plus, tes eaux viennent manifestement de la partie amont qui n’excède guère, elle, 10 m. Au point reculé se trouve un éboulement sous puits comblé d’une douzaine de mètres de haut qui s’ouvrait dans la minuscule mine St‑Louis ultra‑supérieur (environ 10 m). On pourrait donc supposer à priori que l’eau descend dans ce puits comblé avant de parcourir la sole du Dromadaire. Mais alors, cette eau devrait être issue directement de la fonte des neiges. Or voici ce qui est important ; les 20 à 30 m de leur parcours (horizontal tant que vertical) ne suffisent manifestement pas à la réchauffer à 7° C. Force est d’admettre que cette eau provient d’une galerie située à la base et au‑delà du puits montant comblé, donc d’un milieu sans courant d’air (ou presque ?), dont la température relève à peu près de la chaleur propre à la montagne, c’est‑à‑dire du gradient géothermique. Toujours est‑il que les 6,69° C mesurés représentent déjà une température de refroidissement.

118On voit néanmoins que des mesures d’ordre climatique ont permis ici, pour la première fois, la mise en évidence d’un réseau insoupçonné. C’est une forme nouvelle de spéléologie qu’on pourrait qualifier de spéléologie aveugle ».

119Premier problème : il nous faut expliquer te réchauffement à 5,20° C des eaux de la foncée inondée. Pour cela, on sera attentif au fait que la topographie nous avait laisser supposer que cette foncée est en communication siphonnante avec une galerie du Chêne. Ce sont donc peut‑être tes eaux du Chêne elles‑mêmes qui réchauffent la foncée. Or Le Chêne n’est parcouru que par un courant d’air très discret, donc peu refroidi, et on peut s’attendre à y relever des températures supérieures à celles de St‑Louis.

120Deuxième problème : te réchauffement progressif vers l’amont des eaux entre la première salle de St‑Louis et tes parties reculées est‑il l’effet : du courant d’air froid agissant d’aval en amont ? du gradient géothermique? ou de la conjonction des deux facteurs ?

121On a tenté de préciser au § 6.3.1. les isogrades du gradient géothermique. Manifestement, la salle sur la faille du Glückauf est trop froide pour pouvoir être calée sur ce seul gradient, et l’élévation de la température au long de la galerie trop élevée. Celle‑ci est donc sous l’influence tout à fait prépondérante du courant d’air froid aspirant, influence qui s’estompe cependant assez rapidement avec l’éloignement de l’entrée.

6.3.2.2. St‑Louis en été

122Les mesures thermométriques ont été reprises te 18/06/1983 (température extérieure 11,30° C). Le courant d’air était sortant. La mesure la plus proche de l’entrée accuse 6,47° C, puis la galerie montre un accroissement très progressif sans discontinuité au niveau de la faille de Glückauf. A première vue, cet accroissement n’est pas linéaire mais hyperbolique (cf. mines de Plomb), rappelant l’allure du gradient. Les températures semblent cependant légèrement inférieures à celles du gradient telles qu’elles ont été déterminées au § 6.3.1. Par exempte, te carrefour à 140 m de l’entrée est plus froid de 0,23° C que le fond (à 12 m)de la galerie latérale qui s’y greffe au sud. Peut‑être peut‑on voir là un phénomène d’inertie de la mine, très refroidie l’hiver, au réchauffement (nous ne sommes qu’en juin !). Le courant d’air sortant qui parcourt la galerie ne peut avoir qu’une faible influence, car les zones tes plus chaudes qu’il traverse ne peuvent guère être supérieures que de 0,5° C à 1° C aux températures moyennes mesurées (dans ces zones, l’air qui était entré chaud » dans Langer Schacht s’est très vite équilibré avec la température de la roche sur les vastes surfaces des parois du dépilage).

6.3.2.3. Le Chêne en été

123Le courant d’air dans le Chêne est assez insignifiant. Les températures relevées te 11/06/1983 (température extérieure 20° C) montrent d’abord une remarquable lenteur à décroître depuis le dépilage du Chêne jusqu’à la faille de Glückauf. Sans doute sommes‑nous là plus proches des températures réelles de la roche, ce qui confirmerait (cf. Glückauf) que les surfaces isothermes s’aplatissent dès lors qu’on s’éloigne suffisamment des versants. On sait que Le Chêne est moins susceptible de se refroidir l’hiver.

124Ce qui est plus spectaculaire, c’est une brusque baisse d’environ 0,7° C au carrefour sur la faille de Glückauf. Les eaux côté nord sur cette faille et dans la galerie de sortie accusent ces basses températures. Elles s’harmonisent par contre avec celles de St‑Louis qui, dans la foncée noyée sur la faille de Glückauf, ne montrent qu’une température légèrement inférieure. L’enseignement est d’importance : tes eaux plus froides de St‑Louis (6,9° C environ) cheminent le long de la faille de Glückauf pour ressortir par la galerie d’entrée du Chêne. Voilà démontrée la jonction présumée entre St‑Louis et Le Chêne sur la faille de Glückauf. Le premier problème que nous posait l’étude de St‑Louis en hiver rejoint cette démonstration.

6.3.2.4. Glückauf en automne

125Glückauf a été mesuré le 12/11/1983. La température extérieure était d’environ -2° C. Un courant d’air aspirant froid soufflait. La poche d’eau de l’entrée passe de 6,80° C (à 6 m du porche) à 7,57° C (à 48 m). Puis la température croît beaucoup plus vite dans les 10 m qui suivent (jusqu’à 8,11° C) : il faut voir là l’effet d’inertie de la masse d’eau au refroidissement, alors que les petites flaques qui suivent se mettent plus rapidement à l’équilibre. Nous avons déjà évoqué, au § 6.3.1., le gradient mesuré dans les deux galeries latérales. De 63 m à 100 m, la galerie principale très sinueuse accuse encore un réchauffement assez rapide par rapport au tronçon qui suit : on peut y voir le réchauffement encore assez actif du courant d’air froid se heurtant aux obstacles que constituent les virages. Depuis le carrefour à 149 m, le travers‑bancs sur la faille de Glückauf vers le sud‑ouest montre... un accroissement des températures plus rapide que la galerie latérale sur le filon St‑Louis dirigée vers l’aplomb de la crête. Le fond de la petite galerie latérale partiellement comblée qui s’embranche sur le travers‑bancs à 214 m nous donne à peu près la température de la roche (9° C), ce qui nous permet de tracer en plan l’isograde 9° Centre les parages du puits inondé terminal sur le filon St‑Louis et ce dernier point (fig. 83). Cet isograde montre une curieuse direction N.‑O./S.‑E. peut‑être induite par la morphologie de surface du petit thalweg de Glückauf. En gardant une croissance à peu près régulière de la température le long du travers‑bancs, celle‑ci, au voisinage du filon de St‑Guillaume, devrait être d’environ 9,34° C. Or nous mesurons 9,60° C et même davantage. Sans doute doit‑on voir dans ces perturbations la montée de chaleur en provenance des niveaux plus profonds.

● Fig. 83 – Isogrades du gradient géothermique dans la partie est du filon St‑Louis.

dessin P. Fluck

6.3.3. Conclusion

126On voit que nos propos sur les interprétations de la thermométrie font intervenir beaucoup de suppositions. La climatologie du milieu souterrain minier n’en est somme toute qu’à ses débuts et son approche est encore empirique. Elle nous fait néanmoins entrevoir des possiblilités d’applications que nous n’avions pas soupçonnées, aussi bien pour la connaissance réelle de la chaleur de la Terre que pour ses impacts sur l’archéologie (mise en évidence de réseaux inconnus, de jonctions...). Ses apports à la biologie et à la minéralogie des espèces néoformées pourront être importants. Ceci nous encourage à multiplier les mesures dans les réseaux, et aux diverses périodes de l’année pour un même réseau. Cette discipline originale et neuve est promise, à n’en pas douter, à un bel avenir.

Table des illustrations

Légende ● Fig. 71  Carte structurale du secteur du Neuenberg établie grâce aux observations souterraines Le découpage de la montagne par les failles (traits fins) et les filons (traits épais) conditionne l’organisation des miniers.
URL http://books.openedition.org/editionsmsh/docannexe/image/33878/img-1.jpg
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Légende ● Fig. 72 – Carte structurale du filon St‑Louis). Traits gras = filons (minéralisés ou non). Traits fins = failles. Trait‑point = fracture supposée ou extrapolée. Tireté = chemin. Les directions figurées, traces des structures avec la surface, sont d’autant moins représentatives des directions réelles que les structures sont plus inclinées.
URL http://books.openedition.org/editionsmsh/docannexe/image/33878/img-2.jpg
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Légende ● Fig. 73 – Plan structural du filon, au niveau de la sole de la galerie St‑Louis. Traits épais = filons ou fractures apparentées. F = filon. Traits fins = failles. F = faille. Le plan montre bien que l’entité que nous appelons (pour la commodité) « filon Elsenthür » est séparée en un tronçon est et un tronçon ouest, dont la continuité n’est aucunement prouvée.
URL http://books.openedition.org/editionsmsh/docannexe/image/33878/img-3.jpg
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Légende ● Fig. 74 – Plan structural du filon, au niveau de la galerie St‑Michel. F = filon. Traits fins = failles. F = faille.
URL http://books.openedition.org/editionsmsh/docannexe/image/33878/img-4.jpg
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Légende ● Fig. 75 – Distribution des corps minéralisés dans le filon St‑Michel/Le Chêne. Hachures = corps métalliques. On n’a distingué entre elles les zones stériles que par les mentions « gangue » (passées minéralisées à gangue seule) ou « étranglement ». Tireté épais = arête de jonction des filons Nord et du Chêne.
URL http://books.openedition.org/editionsmsh/docannexe/image/33878/img-5.jpg
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Légende ● Fig. 76 – Distribution des corps minéralisés dans le filon Nord ou Eisenthür. Hachures = corps métalliques. Hachures tiretées = zone à gangue seule. Tireté épais = arête de jonction des filons Nord et du Chêne.
URL http://books.openedition.org/editionsmsh/docannexe/image/33878/img-6.jpg
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Légende ● Fig. 77 – Coupes sériées perpendiculaires à l’allongement du filon, entre te puits central du Grand Dépilage du Chêne et la Grande Faille Verticale). Toutes les coupes sont vues vers l’ouest. Pour éviter une trop grande part d’interprétation, on n’a figuré que les portions de filons observables en extrapolant au minimum. L’espacement des coupes entre les coupes 1 à 3 est de 8 m, entre les coupes 3 à 7 de 10 m. La coupe 8 est dans le plan de la Grande Faille Verticale. Pointillé = filons côté Petite‑Llèpvre. Traits épais = filons. Traits fins = failles. f = faille. F = filon. D = dépilage. P = puits.
URL http://books.openedition.org/editionsmsh/docannexe/image/33878/img-7.jpg
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Légende ● Tableau VI – Analyses chimiques de cuivres gris du super‑district de Ste‑Marie‑aux‑Mines/Urbeis.
URL http://books.openedition.org/editionsmsh/docannexe/image/33878/img-8.jpg
Fichier image/jpeg, 40k
Légende ● Fig. 78 – Schéma des successions de dépôts minéralisés dans le filon St‑Louis. Lignes brisées = phases de fracturation ; amandes = dépôts (blanches = gangues, noires = métalliques) ; la taille des amandes est grossièrement proportionnelle à celle des dépôts.
URL http://books.openedition.org/editionsmsh/docannexe/image/33878/img-9.jpg
Fichier image/jpeg, 21k
Légende ● Fig. 79 – Répartition de la zone d’oxydation du filon St‑Louis.
Crédits dessin P. Fluck
URL http://books.openedition.org/editionsmsh/docannexe/image/33878/img-10.jpg
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Légende ● Fig. 80 – Thermométrie de la mine St‑Louis inférieur en hiver.– a. Relevés de températures reportés sur le plan de la mine. – b. Diagramme des températures en fonction de la distance par rapport à l’entrée.
URL http://books.openedition.org/editionsmsh/docannexe/image/33878/img-11.jpg
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Légende ● Fig. 81 – Thermométrie de lamine Glückauf en automne, Les chiffres soulignés correspondent aux mesures effectuées dans un puits inondé.
Crédits dessin P. Fluck
URL http://books.openedition.org/editionsmsh/docannexe/image/33878/img-12.jpg
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Légende ● Fig. 82 – Thermométrie du système minier St‑Louis et Le Chêne. – a. Report des mesures de température sur le plan chiffres droits = températures en été ; chiffres italiques = températures en hiver ; chiffres soulignés = mesures dans les puits inondés, – b. Diagramme des températures en fonction de la distance par rapport à l’entrée (sauf pour les galeries latérales). Gros points = mesures dans les puits Inondés.
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Légende ● Fig. 83 – Isogrades du gradient géothermique dans la partie est du filon St‑Louis.
Crédits dessin P. Fluck
URL http://books.openedition.org/editionsmsh/docannexe/image/33878/img-14.jpg
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© Éditions de la Maison des sciences de l’homme, 1988

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