Sain-Bel, de l’exploitation intensive dans la vallée de la Brévenne à l’essor industriel de la vallée de la chimie

8 mars 2022
SystExt
Depuis juin 2020, SystExt mène un projet d’étude qui souhaite mettre en exergue les réalités de l’après-mine en France métropolitaine. Celui-ci prévoit la visite d’un vingtaine d’anciens sites miniers dans une dizaine de départements, afin de rencontrer des populations affectées ainsi que les autres acteurs concernés par les pollutions minières. SystExt revient sur ces territoires miniers au travers de huit reportages de terrain, étayés de recherches bibliographiques. Cinquième volet de la série : Sain-Bel dans le Rhône, ancienne mine de pyrite et de cuivre.
Carreau du Puits Perret et cité minière en arrière-plan, commune de Saint-Pierre-la-Palud | B. Bergnes pour SystExt · Juin 2021 · cc by-sa-nc 3.0

1. Une petite production de cuivre complétant celle de la mine de Chessy

La concession de Sain-Bel se situe dans les Monts du Lyonnais (i), à 20 km à l'ouest de Lyon. Son histoire géologique et minière est étroitement liée à celle de la mine de Chessy. Le gisement de Sain-Bel consiste en des filons et amas essentiellement pyriteux et accessoirement cuivreux (ii) [1] [2]. De 1690 à 1840, l'exploitation porte exclusivement sur le minerai de cuivre, extrait dans trois principaux sites : Vieilles Mines (commune de Chevinay), Pilon (commune de Saint-Pierre-la-Palud) et Gervais (commune de Sourcieux-les-Mines) [2]. Le minerai est alors grillé puis fondu dans la fonderie de Sain-Bel, localisée au centre du village, en rive gauche de la rivière Brévenne (iii) [3]. Le cuivre obtenu par fusion (ou "cuivre noir") est ensuite raffiné à Chessy. La production totale de cuivre de Sain-Bel est estimée à 500 tonnes [4], ce qui représente 1/40ème de la production de cuivre de Chessy (iv) [5].


Site de Gervais au début du XXè siècle, Sourcieux-les-Mines | Edit Delorme, Phot.-L'Arbresle · Document numérisé, exemplaire de la carte postale appartenant à SystExt

2. De l'extraction de la pyrite à la production d'engrais

Le site de Sain-Bel devient une mine de pyrite suite au rachat des concessions de Chessy et de Sain-Bel en 1839 par les frères Perret. Ceux-ci viennent de breveter un procédé de fabrication d'acide sulfurique à partir du grillage de la pyrite (v) [1]. Sous l'impulsion de Saint-Gobain, à qui les frères Perret cèdent leurs droits en 1872, sa production augmente considérablement [1] [6]. Après extraction, la pyrite est broyée à une taille inférieure à 15 mm puis calibrée [3]. Le concentré pyriteux est transporté jusqu'à l'usine d'acide sulfurique de Saint-Fons, en bordure sud de Lyon. À la fin du XIXème siècle, l'acide sulfurique perd sa place prépondérante dans l'industrie chimique mais profite du développement des engrais de synthèse [6]. En effet, l'attaque de phosphates par de l'acide sulfurique produit du superphosphate simple, utilisé comme engrais phosphaté.


Usines de Saint-Gobain à Saint-Fons | Auteur et éditeur non précisés · Document numérisé, exemplaire de la carte postale appartenant à SystExt

3. Une mine de pyrite d'importance nationale

Afin d'accroître rapidement la production, Saint-Gobain modifie les méthodes d’exploitation et l'aménagement du site [6]. Ainsi, de 1878 à 1928, l'exploitant rassemble les installations de surface en un seul point : le puits Saint-Gobain, sur la commune de Saint-Pierre-la-Palud [6] [7]. Suite à des affaissements (vi) [3], il déplace ensuite ce centre vers le puits Perret, qui est utilisé à la fois pour l'extraction, pour le transport des hommes et du matériel, et pour l'aération (vii) [2]. La découverte du gisement de gaz sulfureux de Lacq, dans les Pyrénées-Atlantiques, et l'appauvrissement du minerai conduisent à la fermeture de la mine en 1972 [4] [7]. Les travaux miniers souterrains sont conséquents : ils s'étendent sur 3km de long et 200m de large, et comprennent 46 puits et 36 galeries débouchant au jour [2]. La mine de Sain-Bel a produit 21 millions de tonnes de pyrite, soit 71% de la production française cumulée en 1980 (viii) [4].


Puits Perret et bâtiments associés au traitement du minerai | E. Feyeux pour SystExt · Février 2021 · cc by-sa-nc 3.0

4. Le Terril du puits Perret : une montagne de stériles confinés

En 1950, les méthodes d'exploitation souterraines changent. La technique utilisée jusqu'alors, requérant un remblayage des vides avec les stériles miniers, est remplacée par une technique basée sur le foudroyage [2] [3]. Les stériles miniers doivent alors être retirés, et sont remontés à la surface par le puits Perret [3]. Sur le carreau, sont ainsi entreposés 91 000 m3 de stériles [3] qui sont soumis à l'érosion par ruissellement [2]. Il en résulte de l'entraînement particulaire et le développement de drainage minier acide. Pour freiner ces phénomènes et limiter les pollutions associées, des travaux de réhabilitation sont réalisés en 2008 [3], soit 36 ans après la fermeture du site. Le dépôt est remodelé afin d'adoucir les pentes, recouvert de terre végétale et ensemencé [3]. SystExt note qu'aucune mesure équivalente n'a été prise sur les autres dépôts de déchets miniers du secteur (voir §5).


Carreau du Puits Perret et dépôt de stériles en cours d'alimentation vers 1960 | © Musée de la Mine de Saint-Pierre-La-Palud · Photographie tirée d'un livret d'information [1], droits d'utilisation accordés gracieusement à SystExt.

5. Une cartographie incomplète des stériles et résidus miniers

L’exploitation du cuivre puis de la pyrite est à l'origine de dizaines de dépôts, composés de stériles miniers et de résidus miniers, ainsi que de résidus de neutralisation qui sont associés à l'installation de traitement des eaux minières située à Sain-Bel (voir §6) (ix) [2] [8]. Seules deux études de GEODERIS [2] [8] localisent des dépôts, sans en détailler : les emprises, les zones d'influence et la composition en métaux en métalloïdes. Aucun des documents d'urbanisme consultés par SystExt ne fait mention de ces sources de pollution (x). De plus, compte-tenu de l'importance de l'activité minière sur le secteur et de l'abondance d'ouvrages débouchant au jour [2], il est probable que de nombreux autres dépôts miniers subsistent. SystExt recommande donc qu'une cartographie des sources de pollution ainsi qu'une caractérisation de leur composition en éléments potentiellement contaminants soient réalisées et rendues publiques.


Localisation des dépôts de déchets miniers et des ouvrages débouchant au jour identifiés par GEODERIS sur les communes de Sain-Bel, Saint-Pierre-la-Palud et Sourcieux-les-Mines | Création : SystExt · Janvier 2022 ; Fond cartographique : Open Street Map. Cette carte est issue d’une transposition automatique à partir des coordonnées GPS fournies ([2], pp.42-43 du pdf ; fiches dépôts annexées à [8]).

6. Une difficile gestion des eaux minières

À l'époque de l'exploitation du cuivre, les eaux minières étaient probablement rejetées directement dans la Brévenne [3]. "Le rejet de ces eaux polluées [...] [étant] devenu intolérable" ([9], p.52), un traitement à la chaux fut prescrit par arrêté préfectoral et une installation de traitement des eaux fut mise en service à Sain-Bel dans les années 1880 [3] [9]. Plus d'un siècle plus tard, en 2000, une nouvelle installation automatisée est mise en fonctionnement [3]. Chaque jour, 500 m3 d'eaux résiduaires sont ainsi acheminés par une conduite de 3km depuis le Puits Nord [3] [9] . À leur arrivée à l'installation, les eaux sont tout d'abord stockées dans un bassin tampon, puis oxygénées et mélangées avec de la chaux. Elles sont ensuite conduites vers deux bassins : un bassin de décantation qui reçoit les boues, et un bassin de sécurité qui reçoit les eaux obtenues après décantation [3].


Conduite d'amenée des eaux minières traversant la rivière Brévenne, commune de Sain-Bel | E. Feyeux pour SystExt · Janvier 2022 · cc by-sa-nc 3.0

7. Quelles perspectives pour l'installation de traitement des eaux ?

En avril 2008, un arrêté préfectoral impose des prescriptions concernant le fonctionnement de l'installation et le contrôle de la qualité des eaux superficielles et souterraines [11]. Ces règles sont complétées par deux arrêtés préfectoraux : l'un en décembre 2016, portant plus spécifiquement sur la gestion des boues [12], l'autre en juin 2019, concernant notamment le rejet dans la Brévenne des eaux obtenues après traitement [13]. Ce dernier fixe ainsi des valeurs limites avant rejet, qui sont par exemple 2.5 à 5 fois supérieures pour le cuivre, le zinc et le manganèse à celles imposées aux installations classées pour la protection de l'environnement (ICPE) soumises à autorisation (xi) [14]. De plus, cet arrêté n'impose aucune valeur pour le cadmium ni pour les matières en suspension [13]. SystExt s'interroge sur le régime d'exception qui s'applique à ces "installations hydrauliques de sécurité" (IHS) et estime qu'elles devraient être assujetties aux procédures d'autorisation environnementale prévues par le code de l'environnement, à l'instar des ICPE et des installations, ouvrages, travaux et activités (IOTA).


Bassin de décantation en service de l'installation de traitement des eaux minières, commune de Sain-Bel | E. Feyeux pour SystExt · Janvier 2022 · cc by-sa-nc 3.0

8. Des données indispensables pour un aménagement du territoire adapté

La surveillance et le suivi de l'installation de traitement des eaux requis par les arrêtés précités ne donnent lieu à aucune documentation publique. De même, aucune donnée n'est disponible sur la composition des résidus de neutralisation entreposés sur environ 14 hectares (selon les estimations de SystExt), et situés en bordure immédiate de la Brévenne. Comme rappelé dans le §5, ce manque de données sur les sources de pollution minières caractérise globalement tout le secteur, alors que celui-ci se trouve en zone semi-urbanisée voire urbanisée. Lors de sa visite de terrain, SystExt a également constaté la conduite d'activités de loisirs au niveau même de dépôts miniers. L'association recommande qu'une étude des risques sanitaires et environnementaux soit réalisée, afin que les élus et les citoyens puissent faire des choix d'aménagement du territoire en toute connaissance de cause.


Zone de loisirs aménagée sur dépôts de stériles miniers, site de Gervais, commune de Sourcieux-les-Mines | A. Calmet pour SystExt · Juin 2021 · cc by-sa-nc 3.0

9. Des procédures administratives toujours en cours, 50 ans après la fermeture

Bien que l'exploitation ait cessé en 1972, la procédure administrative de fermeture et de renonciation est toujours en cours en 2022 (xii). Théoriquement, le titre minier a expiré le 31/12/2018 ([2], p.31). Or, en février 2021, 50 ans après la fermeture et 3 ans après l'expiration du titre, un arrêté préfectoral a donné acte de l'arrêt définitif des travaux miniers [15], ce qui signifie que la procédure n'est toujours pas achevée. Si celle-ci est nécessairement longue, puisqu'elle requiert de nombreux allers-retours entre l'exploitant et l'administration, SystExt estime que l’État devrait prioriser ces dossiers. De plus, d’après des témoignages recueillis sur le terrain, il ressort qu’il est également nécessaire de rendre ces démarches transparentes et accessibles pour la population locale et les élus.


Carreau du Puits Perret et cité minière en arrière-plan, commune de Saint-Pierre-la-Palud | B. Bergnes pour SystExt · Juin 2021 · cc by-sa-nc 3.0

► Notes

(i) Les Monts du Lyonnais sont une région de basse montagne appartenant aux contreforts du Massif Central.
(ii) La minéralisation de Sain-Bel est essentiellement composée de pyrite (sulfure de fer), accessoirement de chalcopyrite (sulfure de fer et de cuivre), associée à un peu de sphalérite (sulfure de zinc), de galène (sulfure de plomb) et de cuivre gris (sulfo-arséniures et/ou sulfo-antimoniures de cuivre, fer, zinc et/ou argent) [1].
(iii) D'après un plan présenté au Musée de la Mine [3], les bâtiments de l'ancienne fonderie de cuivre de Sain-Bel se trouveraient le long de la rue du Moulin, entre la Montée des Religieuses et le Quai de la Brévenne.
(iv) "La production totale de cuivre de la mine de Chessy est estimée à 20 000 t environ." ([5], p.11 du pdf).
(v) La fabrication d'acide sulfurique à partir du grillage de la pyrite se fait en trois étapes successives : (1) grillage de la pyrite (FeS2), produisant de l'anhydride sulfureux (SO2) ; (2) oxydation produisant de l'anhydride sulfurique (SO3) ; (3) absorption par l'eau produisant de l'acide sulfurique (H2SO4).
(vi) Le puits Saint-Gobain a été foncé sur le filon, ce qui a entraîné des affaissements. Pour résoudre cette problématique, le puits Perret a été foncé à distance du filon [3].
(vii) Le puits Perret sert de : (1) puits d'extraction, pour la remontée du minerai et des stériles miniers ; (2) puits de service, pour le passage du personnel, des matériaux et de l'outillage ; (3) puits d'aération pour la circulation et le renouvellement de l'air [3]. En général, ces trois fonctions ne sont pas associées à un seul puits.
(viii) Production cumulée (en tonnes de pyrite) au 01/01/1980 : Saint-Bel = 21 millions ; total France = 29,6 millions ([4], p.13).
(ix) Sur le secteur, GEODERIS a identifié 28 dépôts de déchets miniers [2] [8]. En 2013, dans le cadre de l’inventaire des déchets miniers dit “DDIE” [8], GEODERIS a référencé 26 dépôts (5 dépôts de résidus, 14 dépôts de résidus de neutralisation et 7 dépôts de stériles). Dans le cadre de l’étude des aléas géotechniques [2], 6 dépôts seulement ont été cartographiés, dont 2 qui ne sont pas mentionnés dans l’inventaire DDIE.
(x) Ni le plan communal de sauvegarde (PCS) de Sain-Bel [9], ni le plan local d’urbanisme (PLU) de Sourcieux-les-Mines [10].
(xi) L'arrêté préfectoral de 2019 [14] fixe ainsi comme valeurs limites (comparé à l'arrêté ministériel mis à jour le 03/08/2018 [15]) : cuivre = 0.5 mg/l (vs 0.15 mg/l) ; zinc = 2 mg/l (vs 0.8 mg/l) ; manganèse = 5 mg/l (vs 1 mg/l). De plus, l'arrêté ministériel fixe des valeurs limites de 0.025 mg/l pour le cadmium et 35 mg/l pour les matières en suspension totales (MEST).
(xxii) Trois arrêtés préfectoraux ont ainsi jalonné la procédure de fermeture et de renonciation entre 1989 et 2007 : Arrêté préfectoral du 24/11/1989 donnant acte de la déclaration d'abandon partiel des travaux de la mine de Sain-Bel ; Arrêté préfectoral du 01/09/1999 donnant acte de la déclaration d'abandon de travaux effectués sur le puits Nord ; Arrêté préfectoral du 10/08/2007 prescrivant un délai supplémentaire de 8 mois pour l'instruction de la déclaration d'arrêt des travaux et prenant fin le 18 avril 2008.

► Bibliographie citée

[1] Chermette, A. (1982). Les anciennes mines de pyrite de St Pierre-La-Palud (dites Mines de Sain-Bel). Musée de la Mine de Saint-Pierre-La-Palud.
[2] GEODERIS. (2008). Mine de Sain Bel (69) - Évaluation et cartographie des aléas mouvements de terrain. Rapport S2008/42DE-08RHA2230. Lien vers le rapport et lien vers la carte.
[3] Panneaux d'informations et données du Musée de la Mine et de la Minéralogie de Saint-Pierre-la-Palud, visité le 07/06/2021 et le 12/06/2021.
[4] Méloux, J. (1980). Les gisements de soufre et de pyrite (Situation en 1980). Ressources minières françaises. Tome 8. Rapport BRGM RR-41430-FR. Lien.
[5] GEODERIS. (2020). District minier de Chessy - Commune de Chessy (69) - Révision de la cartographie des aléas miniers. Rapport 2019/288DE-19RHA36010. Lien.
[6] Grange, A. (1994). L’exploitation des mines de pyrites de Saint-Gobain à Sain-Bel 1870-1914. Entreprises et histoire, 6, 67-86.
[7] Chermette, A. (1977). Les anciennes mines de Chessy et de Sain Bel. Bulletin mensuel de la Société linnéenne de Lyon, (10), 21-37. Lien.
[8] GEODERIS. (2013). Inventaire des dépôts issus des exploitations minières selon l’article 20 de la Directive 2006/21/CE - Monographie sur la région Rhône-Alpes - Volet "métallique. Rapport N2012/039DE – 12NAT2121. Lien.*
[9] Kane, I. (2007). Plan communal de sauvegarde (PCS) de la Ville de Sain Bel. Lien.
[10] Commune de Sourcieux-les-Mines. (2020). Plan local d'urbanisme - Document graphique - Modification N°3 (en cours d'approbation).
[11] Préfet du Rhône. (2008). Arrêté n°2232 prescrivant des mesures supplémentaires à la Compagnie Industrielle et Minière dans le cadre de sa déclaration d'arrêt des travaux miniers sur la concession de Sain-Bel (Rhône). Lien.**
[12] Préfet du Rhône. (2016). Arrêté portant modifications de l'arrêté préfectoral du 14 avril 2008 prescrivant des mesures supplémentaires à la Compagnie Industrielle et Minière dans le cadre de sa déclaration d'arrêt des travaux miniers sur la concession de Sain-Bel. DREAL_SPRICAE_RSS_2016_01. Lien.
[13] Préfet du Rhône. (2019). Arrêté prescrivant des mesures supplémentaires à la Compagnie Industrielle et Minière relatives au traitement des eaux de la concession minière de Sain-Bel. SPE/SP/DREAL_SPRICAE_P4S_2019_02. Lien.
[14] Arrêté ministériel du 2 février 1998 relatif aux prélèvements et à la consommation d'eau ainsi qu'aux émissions de toute nature des installations classées pour la protection de l'environnement soumises à autorisation. Version en vigueur depuis le 03/08/2018.
[15] Préfet du Rhône. (2021). Arrêté n° DDPP-DREAL-2021-43 donnant acte à la Compagnie Industrielle et Minière (CIM intégrée à Rhodia Chimie) de l'arrêt définitif des travaux et d'utilisation d'installations minières de la concession de mines de cuivre, plomb, sulfates de cuivre et de fer, dite "Concession de Sain Bel". Lien.

* Suite à une demande auprès de la DREAL Rhône-Alpes, SystExt et ses partenaires ont eu accès aux résultats de l'inventaire des dépôts de déchets miniers sur la région [8] et aux fiches détaillées par dépôt inventorié, en date du 18/02/2019.

** Cet arrêté a été transmis le 17/05/2021 à SystExt et ses partenaires, suite à une demande du 16/05/2021 auprès de la Préfecture du Rhône.

► Bibliographie non citée

• Bonnamour, G. (2021). Les mines de cuivre de Chevinay (concession de Sain-Bel). Archéologie de la France - Informations [En ligne]. Lien.
• DREAL Rhône-Alpes. (2013). Micropolluants dans les sédiments de la région Rhône-Alpes. Données cours d'eau et plans d'eau 2006-2011. Lien.