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Work

Evolution and interaction with the environment of spoil tips in the mining basin of northern France : A mineralogical, geochemical, and pedological study

Year: 2025
Type: dissertation
Abstract: L'exploitation charbonnière dans le Nord Pas-de-Calais a laissé en héritage près de 200 terrils, constitués de stériles miniers, principalement des schistes noirs du carbonifères. Longtemps considérés comme inertes, ces dépôts subissent en réalité une altération progressive sous l'effet des conditions supergènes, pouvant générer des transferts d'éléments potentiellement toxiques vers les sols et les eaux de surface. Ce travail de thèse vise à caractériser ces processus afin d'évaluer les risques environnementaux associés. Dans un premier temps, la composition minéralogique et texturale des stériles a été étudiée à différentes échelles (macro-, micro- et nanométrique). Les résultats révèlent l'existence de fronts d'altération associés à un drainage minier acide localisé, caractérisé par la précipitation de phases secondaires typiques (oxyhydroxydes de fer, jarosite), un abaissement local du pH (< 3) et une libération d'éléments majeurs et traces (Fe, K, S, As, Sr, Mo, Ge). Dans un second temps, les processus de pédogenèse ont été examinés sur les versants végétalisés des terrils. Il apparaît que l'oxydation des pyrites, couplée à l'incorporation de matière organique issue de la colonisation végétale, conduit à la formation d'anthroposols jeunes mais déjà différenciés, présentant des horizons pédologiques, des gradients d'acidité (pH 3,8-7,5) et une dynamique active d'évolution vers des sols plus matures. Ces anthroposols, jusque-là non décrits dans la région, constituent le support d'écosystèmes pionniers remarquables, mais instables en raison de l'érosion des pentes. Enfin, l'étude des eaux de drainage a permis de mettre en évidence une signature géochimique spécifique des terrils. Les eaux en contact avec les stériles présentent des teneurs élevées en sulfates (520-4209 mg/L) et en cations majeurs, résultant de l'oxydation de la pyrite et de la dissolution des carbonates. Ceci témoigne d'un drainage fortement minéralisé, capable de mobiliser certains éléments traces (Ni, Zn, Cu, As, Ba, Sr) et d'altérer durablement la qualité des hydrosystèmes locaux. Dans l'ensemble, cette thèse met en évidence que les terrils, loin d'être chimiquement inertes, sont le siège de processus d'altération, de pédogenèse et de transfert d'éléments susceptibles de modifier la dynamique des sols et des eaux de surface. Ces résultats offrent un cadre scientifique essentiel pour évaluer les risques environnementaux liés aux terrils et accompagnent la réflexion sur leur valorisation et leur gestion en tant que paysages hérités de l'histoire minière.
Language: English
Open Access status: green
OpenAlex ID: W7141775063
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