Gravier de chemin de fer dans le Bachtobel
La Suisse pourrait bientôt connaître une pénurie de gravier dur. La recherche de nouvelles sources conduit les géologues de l'ETH dans des régions très éloignées.
Après une descente abrupte à travers la forêt, nous arrivons à la rivière. Près du Chessiloch sauvage, au fin fond de l'Entlebuch, nous nous trouvons au milieu du terrain de Maira Coray. L'étudiante en géologie de l'ETH Zurich réalise dans le lit de ce ruisseau un profil de la succession des roches pour son travail de bachelor et va relever en détail toutes les couches sur une distance de quelques centaines de mètres. C'est la troisième fois que Maira vient ici aujourd'hui. Elle est accompagnée par ses tuteurs, Lukas Nibourel et Stefan Heuberger, du groupe spécialisé Géoressources Suisse du Département des sciences de la Terre. Stephan Wohlwend, collaborateur scientifique au sein du groupe de géologie climatique, qui conseille Maira dans l'analyse des échantillons, est également du voyage. Les trois géologues expérimentés ne lui apportent pas seulement un soutien technique, mais l'aident aussi aujourd'hui à collecter des échantillons pour les analyses de laboratoire.
Pour Maira, ce travail est le premier pas vers une activité géologique autonome. Grâce à ce travail, elle apprend à analyser des roches sur le terrain et à documenter des mesures. Elle se rend vite compte que le relevé d'un profil en théorie et le travail pratique sur le terrain sont deux choses différentes.
Besoin élevé
Si Lukas et Stefan ont envoyé Maira dans ce ravin impraticable pour ce travail, c'est pour une raison bien concrète : la Suisse risque de manquer d'approvisionnement en roches dures dans les années à venir, c'est-à-dire les roches qui donnent aux voies ferrées l'adhérence nécessaire. Bien que la Suisse possède de nombreuses roches dures, seules quelques-unes répondent aux exigences strictes. Le ballast dur ne doit pas seulement être dur et résistant aux intempéries, il doit aussi se briser de manière irrégulière, anguleuse, afin que les pierres s'emboîtent bien les unes dans les autres dans le lit de la voie. Un granit du massif de l'Aar ne remplit pas ces critères, le calcaire du Jura non plus et les gneiss plats du sud de la Suisse encore moins. Pourtant, les besoins sont importants : le ballast ferroviaire est renouvelé tous les trente ans environ, selon un schéma élaboré, afin de ne pas perturber l'horaire très chargé des trains. Une grande partie de l'ancien ballast peut être réutilisée ; le reste est en partie réutilisé comme gravillon pour la construction de routes. Sans nouvelles roches, la situation sera donc difficile. Mais les sites connus aujourd'hui ne permettent pas de les extraire en quantités illimitées. En effet, l'extraction entre en conflit avec d'autres intérêts à de nombreux endroits. La protection du paysage et de la nature limite les quantités exploitables, de même que la construction d'habitations ou les utilisations touristiques - un problème qui se pose d'ailleurs aussi pour l'extraction de gravier et de matières premières pour le ciment.
Ici, près du Chessiloch, les géologues veulent étudier une formation rocheuse qui n'a pas encore été exploitée. "La plupart des graviers durs proviennent de calcaire siliceux", explique Lukas. "Mais peut-être que le grès du Hohgant, que nous trouvons ici dans le lit du ruisseau, s'y prête également". Il n'est toutefois pas question d'installer un jour une carrière dans ce ravin : le site de la réserve de biosphère est protégé - et isolé. Il n'y a pas de route ni de voie ferrée à proximité pour évacuer la roche. Pourtant, c'est précisément cet endroit qui intéresse les géologues : "Ici, nous pouvons saisir l'ensemble de la formation sans interruption", explique Stefan. "Cela nous permet de voir, à titre d'exemple, dans quelles zones se trouvent, à d'autres endroits où ce grès est également présent, les formations exploitables.
des zones de transition".
Les difficultés de la pratique
Avant de commencer le travail de terrain proprement dit, nous descendons encore un peu. Nous nous trouvons maintenant au pied d'une cascade d'une dizaine de mètres de haut. Le grès du Hohgant forme à cet endroit un imposant banc rocheux légèrement en surplomb. Maira sort sa tablette et prend quelques notes. Elle utilise aussi l'appareil pour mesurer l'orientation des roches. Elle enregistre aussitôt les données de mesure sur la carte déposée. "Mais pour certaines notes, le carnet de terrain traditionnel est toujours préférable", explique-t-elle. Pendant ce temps, Stefan et Lukas se mettent au travail : ils frappent la roche dure avec de gros marteaux pour en extraire des échantillons. En fait, Maira aimerait aussi prélever un échantillon dans les zones plus élevées du banc rocheux. Mais même pour les géologues, qui se déplacent avec agilité sur ce terrain impraticable, ces fruits sont trop hauts. Entre-temps, Stephan arrive en grimpant depuis le bas. "Il y a là de grands fossiles", raconte-t-il avec joie. "Mais je ne suis pas sûr d'avoir trouvé la base".
En fait, les chercheurs ne savent pas encore très bien où se trouve la limite avec la couche de roche sous-jacente. Nous nous mettons en route, nous frayant une nouvelle fois un chemin à travers un terrain impraticable. A cet endroit, le ruisseau a poli les roches dures, les grands fossiles découverts par Stephan sont maintenant bien visibles. "La frontière pourrait être ici", réfléchit-il avec Maira. Ou peut-être pas ?
Un peu plus bas, nous faisons une découverte : Dès le prochain escalier rocheux, Lukas découvre la limite entre les roches sableuses brunes, dont fait partie le grès du Hohgant, et le calcaire gris clair de Schratten. Une petite bande d'un ou deux centimètres marque la transition. "Il manque ici jusqu'à 80 millions d'années", dit Lukas en riant. "Le calcaire de Schratten s'est déposé il y a environ 125 millions d'années, les roches sableuses qui le recouvrent il y a environ 45 millions d'années". L'endroit où passe aujourd'hui le ruisseau bruyant se trouvait donc déjà à la surface de la terre il y a 45 millions d'années, avant d'être submergé par la mer. Pendant ce temps, les rivières amenaient de grandes quantités de sable siliceux de l'arrière-pays, qui a ensuite donné naissance au grès du Hohgant. Mais d'où venait ce sable ? Probablement pas du massif de l'Aar tout proche, car celui-ci était alors encore recouvert de sédiments calcaires. Peut-être de la Forêt-Noire ? Mais à une si grande distance, les grains anguleux du grès auraient dû être plus arrondis.
Sur mandat de swisstopo
En fait, ce serait une question de recherche passionnante. Mais le mandat du projet ne laisse guère de marge de manœuvre pour la creuser, comme l'explique Lukas, qui tient les rênes en tant que chef de projet. "Dans le cadre de ce projet, l'Office fédéral de topographie (swisstopo), qui nous a confié le mandat de cette étude, s'intéresse en premier lieu aux endroits où il y a des roches dures potentiellement exploitables". En fait, on s'attendrait à ce que, dans un pays bien étudié comme la Suisse, on sache désormais exactement où et en quelle quantité ces roches particulièrement dures peuvent être exploitées. Mais les données disponibles sont en partie lacunaires. Face à la menace de pénurie, le Service topographique national a donc chargé le groupe spécialisé Géoressources Suisse de recenser systématiquement tous les gisements potentiels.
Pendant la pause de midi, Stefan explique la position particulière du groupe spécialisé qu'il dirige depuis environ quatre ans. Celui-ci a été créé en 2018 pour succéder à l'ancienne Commission géotechnique suisse, qui avait déjà son bureau à l'ETH Zurich depuis des décennies. "Nous recevons un financement de base de swisstopo et de l'ETH Zurich, mais nous devons organiser nous-mêmes une partie du budget par le biais de mandats", explique Stefan. Le groupe vit plutôt une existence de niche : "La géologie suisse n'est plus une priorité pour la recherche académique à l'ETH", regrette Stefan. "Il est néanmoins important de continuer à cultiver ce domaine". Le groupe spécialisé ne réalise pas seulement des projets pour les offices fédéraux et les services spécialisés, mais participe également à la formation des étudiants en organisant des cours et des excursions. "Maira est notre première étudiante en bachelor", constate Stefan. "Il n'est pas facile de trouver des domaines d'étude appropriés. En effet, les étudiants n'ont que peu de temps à consacrer à ce travail et si le temps n'est pas de la partie comme ce printemps, on se retrouve vite à l'étroit".
Une lourde charge
En remontant, nous revenons au point de départ. Ici, dans la partie centrale du profil, Maira souhaite également prélever des échantillons, même si le grès du Hohgant ne se prêterait certainement pas à une exploitation dans ce secteur. Il ne se compose plus que de minces bancs interrompus par des couches argileuses. Alors que Stefan et Lukas se remettent à marteler, Maira sort un marteau à rebond de son sac à dos. Cet appareil sert généralement à vérifier l'état du béton, mais il permet aussi de déterminer la dureté des roches sur le terrain. Maira doit effectuer une dizaine de mesures dans deux directions à chaque fois, à différents endroits, afin d'obtenir une image plus ou moins fiable.
Après avoir rangé les nouveaux échantillons dans leur sac à dos, Stefan et Lukas montent encore deux marches de rocher, car Maira a également besoin d'échantillons de la zone supérieure, où le grès du Hohgant est à nouveau constitué de bancs plus épais. Là encore, il s'avère que sur le terrain, il n'est pas si facile d'effectuer des mesures dans les règles de l'art. En effet, contrairement à un mur de béton vertical, les surfaces des roches ne sont pas planes et facilement accessibles. "Ce sont les conditions sur le terrain", conclut laconiquement Lukas.
Maira et ses tuteurs ont entre-temps emballé environ deux douzaines de grosses pierres. Pour l'étudiante, la journée a été fructueuse puisqu'elle a fait un grand pas en avant dans son travail de terrain. Maintenant, elle remonte la pente avec sa lourde cargaison jusqu'au chemin de randonnée et de là jusqu'à la voiture. Le grès du Hohgant est-il maintenant assez dur pour le train ? Pour l'instant, il est impossible de le dire. C'est pourquoi Maira va continuer à analyser les échantillons à l'ETH - dans des conditions clairement définies.
Ce texte est paru dans le numéro 21/03 du magazine de l'ETH. Globe est paru.