L'amiante dans les roches du Val de Suse : Identification et contexte de formation.
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École National Supérieure de Géologie SEA-Consulting
Rue du Doyen Marcel Roubault Via Cernaia, 27
54500 VANDOEUVRE 10121 TORINO (Italie)
L’amiante dans les roches du Val
de Suse :
Identification et contexte de
formation.
Encadrants:
Antonio Damiano Laurette PIANI
Paollo Perello Octobre 2007
1
NOTICE ANALYTIQUE
Ecole Nationale Supérieure de Géologie
Rue du Doyen Marcel Roubault PIANI Laurette
B. P. 40 – 54501 VANDŒUVRE LES NANCY Cedex
Promotion 2008
Titre : L’amiante dans les roches du Val de Suse :
identification et contexte de formation
Résumé : Identification au microscope optique et en spectroscopie Micro-Raman de
l'amiante dans des échantillons de roches du Val de Suse et corrélation avec le
contexte tectonique.
Mots clés : amiante, asbeste, excavation, fibres, serpentine, amphibole, Micro-Raman
Caractéristiques : 1 volume, pages
Type de travail et durée : Travaux de recherche bibliographique et d'observation sur
lames minces, 8 semaines
Date de publication : octobre 2007
Nom des responsables : Bureau d'étude, SEA-Consulting, Turin (Italie)
Antonio DAMIANO
Paollo PERELLO
2
RESUME
L’amiante dans les roches du Val de Suse :
identification et contexte de formation
Le terme amiante est utilisé pour désigner certains minéraux silicatés
fibreux, tels que la chrysotile (amiante de serpentine) et diverses
amphiboles, très répandus à la surface du globe et notamment dans les
roches des Alpes. L’amiante fait l’objet de législations strictes qui interdisent
totalement son utilisation dans certains pays.
Pour cette raison, il est nécessaire de bien localiser les zones amiantifères
avant la réalisation d’ouvrage, afin d’éviter le risque d’un surcoût
considérable en cours de réalisation.
Cette étude, réalisée pour le compte d’une société spécialisée en géologie
participant à la réalisation d’études concernant par exemple l’excavation de
tunnels, consiste en une description minutieuse d’échantillons prélevés dans
le Val de Suse (Zone Piémontaise) afin de savoir si les roches contiennent
de l’amiante et de vérifier si il existe un lien entre présence d’amiante et
déformations tectoniques.
Les observations microscopiques et analyses Micro-Raman permettent de
mettre en avant la présence certaine ou éventuelle d’amiante sous forme
d’amphiboles mais pas de serpentines. Il semble également que les zones à
fortes déformations fragiles/ductiles favorisent fortement le développement
de fortes concentrations d’amiante dans le cas des métabasites.
Ainsi, les perspectives futures sont la localisation précise des roches
amiantifères permettant la diminution du coût engendré par le traitement
particulier obligatoire pour les roches dangereuses extraites lors de
constructions géotechniques souterraines comme les lignes ferroviaires
Lyon- Turin ou Milan-Gènes.
3
Table des matières
1 Intérêt et contexte de l’étude.....................................................................9
1.1 Réalisation d’ouvrages dans les Alpes.............................................9
1.2 L’amiante............................................................................................10
1.3 Contexte géologique.........................................................................12
2 Étude des échantillons............................................................................13
2.1 Localisation des échantillons étudiés.............................................13
2.2 Description des méthodes employées............................................17
3 Étude microscopique et analyse Micro-Raman.....................................19
4 Comparaison et synthèse des résultats obtenus..................................41
4.1 Comparaison avec d’autres études concernant l’amiante.............41
5.2 Synthèse............................................................................................44
4
TABLE DES FIGURES
Figure 1: Schéma tectonique simplifié des environs du Val de Suse dessiné d’après Groppo 2005.
Figure 2: Agrandissement de la carte géologique de la zone de Suse, localisation des échantillons C1 et C2 (étoile).
Figure 3: Agrandissement de la carte géologique de la zone de Suse, localisation des échantillons C3, C4, C5 (étoile
blanche), C11 (étoile rouge) et C12 (étoile noire).
Figure 4: Agrandissement de la carte géologique de la zone de Suse, localisation des échantillons C6 et C7 (étoile).
Figure 5: Agrandissement de la carte géologique de la zone de Suse, localisation des échantillons C8 et C9 (étoiles
blanche et rouge respectivement).
Figure 6: Agrandissement de la carte géologique de la zone de Oulx, localisation de l’échantillon C10 (étoile).
Figure 7: Observation microscopique en LN de l’échantillon C1 : serpentine présentant des figures de crénulation,
titane-clinohumite, pyroxène et opaques.
Figure 8: Observation microscopique en LN de l’échantillon C2 : relique de minéraux d’origine mantellique (olivines,
proxènes) en partie remplacés par diopside, chlorite et serpentine, partiellement mylonitisés.
Figure 9: Observation microscopique en LN de l’échantillon C3 : veine d’olivine, titane-clinohumite, pyroxène et
opaques contenue dans de la chlorite.
Figure 10: Observation microscopique en LP de l’échantillon C4 : veine de diopside et chloritisation.
Figure 11: Observation microscopique en LP de l’échantillon C5 : veines d’olivine et titane-clinohumite dans de la
serpentine.
Figure 12: Observation microscopique en LP de l’échantillon C6 : plagioclases calciques et amphiboles remplacés par
de la zoїsite et de la chlorite.
Figure 13: Observation microscopique en LN de l’échantillon C7 : porphyrocristaux de grenat et de glaucophane
entourés d’amphiboles vertes, de plage à rutile/ilménite et de quelques quartz, titanites et apatites.
Figure 14: Observation microscopique en LP de l’échantillon C8 rétromorphose de pyroxène sodique donnant actinote
et albite et plagioclases calciques remplacés par de la zoїsite et de la chlorite.
Figure 15: Observation microscopique en LP de l’échantillon C9 : superposition de lits à serpentine et à trémolite
entrecoupés de veines à carbonates.
Figure 16: Observation microscopique en LN/LP de l’échantillon C10 : veines d’épidotes contenant des grenats,
carbonates quartz et amphiboles vertes, dans une prasinite.
Figure 17: Observation microscopique en LN de l’échantillon C11 : Glaucophanes, chlorites, épidotes, amphiboles
vertes et opaques dans une matrice à plagioclases recoupée de veine à quartz et carbonates.
Figure 18: Observation microscopique en LN de l’échantillon C12 : Quelques glaucophanes dans une matrice à
plagioclases et amphiboles vertes. Présence de linomite. Veines d’épidotes (pistachite).
Figure 19: Schéma tectonique simplifié d’une partie des Alpes Occidentale montrant la distribution des différentes
générations de veines métamorphiques (d’après Groppo et al. 2005).
Figure 20: Localisation des zones de la carte précédente permettant la comparaison des deux études, d’après Groppo et
al. 2005.
5
TABLE DES PHOTOGRAPHIES
Photographie 1: Photographie d’une partie de la carrière de San Ambrogio d’où proviennent les échantillons C3, C4,
C5 : zone plus massive à gauche et zone broyée à droite. Le monument qu’on aperçoit au centre de la photographie est
l’église et forteresse de Saint-Michel « Sacra di San Michele ».
Photographie 2: Photographie de la roche dont provient l’échantillon C11, la roche est massive et entrecoupée de veine
blanche (quartz).
Photographie 3: Photographie de zone particulière de la zone de prélèvement de C8, montrant de fins minéraux verts en
baguettes orientées.
Photographies 4 et 5: Photographie des zones où ont été prélevés les échantillons C8 et C9 : roche massive et zone
broyée de cisaillement ductile/fragile montrant de nombreuses zones à développement fibreux important.
Photographies 6 et 7: a- Observation au microscope optique en LP de la serpentinisation de l’olivine : de l’antigorite en
fine baguettes croit dans les fractures de l’olivine.
b- Observation au microscope optique en LN de chlorite ayant cristallisée sur un plagioclase dont on peut encore
observer des reliques : le coeur sombre au centre de la plage de chlorite.
Photographie 8: Observation microscopique en LP d’antigorite cristallisant en baguette autour de l’olivine.
Photographie 9: Observation microscopique en LP des teintes de polarisation anormales bleu et marron de la chlorite.
Photographies 10 et 11: Observation en LN des deux formes de minéraux bruns : à gauche en grandes plages fibreuses,
à droite en petites zones sans contour, associées aux olivines.
Photographies 12 et 13: Observation en LN de l’échantillon C6 : à gauche, rutile entouré de titanite, à droite, reliques
d’amphiboles brunes au coeur d’amphiboles vertes.
Photographies 14 et 15: Observation en LP de l’échantillon C8 : a-actinotes en baguettes orientées, entourées d’albite.
b-actinote fibreuse, orientés dans de l’albite.
Photographie 16: Observation en LP de l’échantillon C9 : trémolite fibreuse et serpentine (lentilles sombres au centre et
au coin sud-ouest).
Photographie 17: Observation en LN de l’échantillon C10 : veines d’épidotes et quartz, l’épidote (en beige) qui avait
cristallisé perpendiculairement à la direction de la veine a été broyée et tournée.
Photographie 18: Observation en LP de l’échantillon C12 : plages à grande majorité de pistachite (manteau d’arlequin).
TABLE DES TABLEAUX
Tableau 1: Principales caractéristiques des spectres Raman des trois variétés de serpentine d’après Groppo et al. (2006).
Tableau 2: Proportion des minéraux de l'échantillon C1.
Tableau 3: Proportion des minéraux de l'échantillon C2.
Tableau 4: Proportion des minéraux de l'échantillon C3.
Tableau 5: Proportion des minéraux de l'échantillon C5.
Tableau 6: Proportion des minéraux de l'échantillon C6.
Tableau 7: Proportion des minéraux de l'échantillon C7.
Tableau 8: Proportion des minéraux de l'échantillon C8.
Tableau 9: Proportion des minéraux de l'échantillon C9.
Tableau 10: Proportion des minéraux de l'échantillon C10.
Tableau 11: Proportion des minéraux de l'échantillon C11.
Tableau 12: Proportion des minéraux de l'échantillon C12.
Tableau 13: Tableau récapitulatif des résultats obtenus.
6
INTRODUCTION
Face aux contextes politique et économique de ces dernières années, il est de plus en plus nécessaire
d'assurer de façon solide les échanges entre les pays de l'Union Européenne et avec les pays
environnants.
Un des moyens nécessaire à la concrétisation et consolidation des échanges est la mise en place de
réseaux de transport permettant le déplacement des personnes et des marchandises. C'est pourquoi
de nombreux ouvrages publiques ferroviaires ou routiers sont soit en cours d'élaboration, soit en
cours d'étude à l'heure actuelle, pour le développement des transports interfrontaliers ou au sein
même des pays.
Pour ces projets, nécessitant souvent la création de tunnels (en particuliers au niveau de la chaîne
des Alpes), les études approfondies permettant de connaître au mieux la nature géologique des
terrains traversés seront des éléments indispensables à la préparation des travaux.
Les roches contenant des substances nuisibles ou toxiques doivent, par exemple, être traitées avec
une attention particulière au moment de l'excavation, du transport et du stockage. Il faudra bien
connaître et localiser la source de toxicité afin de minimiser le coût du traitement particulier à
infliger à ces roches tout en garantissant une totale sécurité pour les personnes et pour
l'environnement.
Dans cette optique, le secteur Recherche et Développement de l'entreprise SEA-Consulting,
spécialisée dans l'élaboration d'études géologiques au service du génie civil et en collaboration avec
l'Université de Science de la Terre de Turin travaille sur la localisation des sites contenant de
l'amiante (substance fibreuse très toxique pour l'être humain) se trouvant dans les roches des Alpes.
Après une rapide présentation de l'entreprise et des objectifs du stage ainsi que des précisions sur ce
qu'est l'amiante et sur le contexte géologique de l'étude, des échantillons de roches du Val de Suse
(Italie) seront étudiés au microscope optique et Micro-Raman. Cette étude aura pour but de
caractériser précisément la toxicité des roches et de mettre en avant la présence éventuelle d'un lien
entre les fortes concentrations d'amiante et les caractéristiques tectoniques particulières de la roche.
7
Le stage effectué durant une période de huit semaines, pour le service Recherche et développement,
sous la direction du directeur technoscientifique Paolo Perello, s’est déroulé sous la responsabilité
du géologue et associé de l’entreprise Antonio Damiano.
L’objectif du stage est de vérifier le lien entre présence de caractéristiques tectoniques particulières
dans la roche et développement de fortes concentrations de minéraux amiantifères au travers de
l’étude au microscope optique (et Micro-Raman) d’échantillons prélevés dans les environs du Val
de Suse. Pour ce faire, les objectifs fixés par la société sont, tout d’abord la connaissance du sujet :
tant du point de vue de la problématique scientifique que des obligations légales. Dans un second
temps, une étude microscopique détaillée des échantillons est nécessaire, complétée en partie par
une séance d’analyses Micro-Raman. Finalement, les résultats obtenus doivent être synthétisés, une
conclusion doit être donnée quand à la dangerosité des roches et aux relations avec les
caractéristiques structurales observées sur le terrain.
1 Intérêt et contexte de l’étude
1.1 RÉALISATION D’OUVRAGES DANS LES ALPES
Les Alpes s’étendent en Europe du sud-est de la France à la Slovénie en passant par l’Autriche, le
sud de l’Allemagne, la Suisse et le nord de l’Italie. Elles culminent à 4 808 mètres, au sommet du
Mont Blanc, sur la frontière franco-italienne. On recense 82 sommets majeurs de plus de 4 000 m
d'altitude (Suisse 48, Italie 38, France 24).
Depuis quelques années, les ouvrages publics permettant le transport des marchandises et des
personnes entre les grandes villes européennes se multiplient. En Italie du nord, il a été accepté, par
exemple, le projet de ligne ferroviaire à grande vitesse en tunnel reliant Milan et Gène et il est aussi
question de la création d’une ligne reliant Turin à Lyon (cf. annexe 1) mais ce projet est encore très
controversé.En Suisse, les travaux du tunnel de Lötschberg reliant Frutigen à Rarone
(www.blsalptransit.ch) et du tunnel du Gothard reliant Bodio à Amsteg (www.altransit.ch) sont en
cours.
Dans les régions alpines, ces ouvrages nécessitent en général la création de tunnel et donc
l’excavation de quantité impressionnante de matériaux rocheux. Les déblais sont ensuite utilisés
comme matière première pour le revêtement des tunnels, pour la réalisation de remblais, comme
ballast pour les voies ferrées ou encore pour la réhabilitation d’anciennes carrières.
Lorsque les déblais sont contaminés par une substance chimique, lorsqu’ils sont radioactifs, ou
contiennent de l’amiante, ils doivent être traités avec précautions et stockés dans des décharges
particulières. Ces mesures entraînent une augmentation considérable du coût de l’ouvrage puisqu’en
plus de perdre une certaine quantité de matière première, l'exploitant doit aussi prendre à sa charge
les frais de transport, de stockage et de sécurisation du site infecté.
Ainsi, il est très important lors d’études antérieures au chantier de prévoir et localiser au mieux les
zones infectées afin, d’une part, de garantir la sécurité des travailleurs et le respect de
l’environnement en traitant correctement les roches « contaminées » et, d’autre part, de minimiser le
coût de ces traitements en ne les appliquant pas aux roches « saines ». Les études que fourni la SEA
à ses clients seront compétitives si elles lui permettent de réduire au maximum les coûts et les
risques.
S’il est possible d’établir une relation entre caractéristiques structurales et présence d’amiante, il
sera donc plus facile de localiser les roches amiantifères. C’est dans ce thème de recherche que
s’inscrit l’étude suivante.
8
1.2 L’AMIANTE
Les termes synonymes « amiante » et « asbeste » n’ont pas de réelle signification minéralogique. Il
désignent des minéraux silicatés fibreux de roches métamorphiques résistant au feu et appartenant à
deux catégories distinctes : les serpentines et les amphiboles.
Serpentines
Les serpentines font partie du groupe des phyllosilicates dont la structure minéralogique est
dominée par la couche SiO4 qui peut s’étendre infiniment. Tous les phyllosilicates sont hydratés, on
trouve l’eau sous forme OH- dans leur structure. Cette structure est composée de deux types de
feuillet, l’un octaédrique O et l’autre tétraédrique T assemblés ensemble pour former des couches.
L’assemblage des couches liées les unes au-dessus des autres forme l’unité structurale du minéral.
Entre les couches peuvent s’insérer des cations interfoliaires et/ou de l’eau.
Le groupe des serpentines possède une structure TO. Les trois variétés de serpentine diffèrent par
leur façon d’accommoder la différence de taille entre le feuillet tétraédrique et le feuillet
octaédrique plus long dans la structure TO (voir aussi le chapitre Micro-Raman).
La seule espèce considérée comme amiante est la chrysotile. En effet, pour accommoder la
disparité, les couches de la chrysotile s’incurvent et s’enroulent formant ainsi des fibres allongées
possédant une cavité.
La chrysotile est présente en plus ou moins grande quantité dans les serpentinites des Alpes
Occidentales (Perello & Venturini, 2004).
Amphiboles
Les amphiboles font partie du groupe des inosilicates qui regroupe pyroxène à chaîne simple et
amphibole à chaîne double. La structure de base est composée de doubles chaînes de tétraèdres en
association avec des cations interfoliaires qui forment une structure analogue à une bande de
couches TOT d’un phyllosilicate. Ces couches TOT sont reliées entre elles par des cations pour
former la structure de l’amphibole.
Les amphiboles appartenant au groupe des amiantes sont les suivantes :
-la crocidolite appartenant à la série glaucophane/riébeckite est présente principalement dans les
roches métamorphiques à faciès Schiste Vert à Schiste Bleu
-l’amosite appartenant à la série cummingtonite/grunérite est généralement associée aux
métabasites métamorphisées dans les conditions du faciès Amphibolitique
-l’anthophyllite amphibole brune se développant dans des roches ultrabasiques soumises aux
conditions métamorphiques de degré moyen et élevé (faciès Amphibolitique ou Grunélitique)
-la trémolite et l’actinote, amphiboles de la même famille donnant de nombreuses variétés
intermédiaires. Elles se trouvent dans les roches basiques à ultabasiques métamorphisées dans les
conditions du faciès à Schiste Vert mais aussi dans les roches carbonatées métamophisées dans les
mêmes conditions.
L’amiante, aujourd’hui interdite dans de nombreux pays comme la France et l’Italie (voir liste
exhaustive ci-dessous et annexe 2 sur la législation italienne), est encore exploitée au Canada, en
Afrique du Sud, Brésil…et utilisée dans de nombreux pays du monde tant par les entreprises locales
que par les multinationales qui ne l’utilisent pourtant pas dans les pays européens. Les atouts de
l’amiante sont nombreux : résistant au feu, aux acides, à la traction, c’est un très bon isolant,
facilement exploitable commercialement.
9
Pourtant sa nature fibreuse fait de l’amiante un produit dangereux pour l’être humain. Les fibres très
fines s’introduisent dans les poumons et se fixent durablement sur les parois alvéolaires et les
bronchioles. La biopersistance de ces fibres peut entraîner des durées de 20 à 50 ans entre
l’exposition et l’apparition des symptômes. Les principales maladies provoquées par l’absorption
d’amiante sont :
-le cancer des poumons
-le cancer de la plèvre et du péritoine (membrane recouvrant les poumons et les cavités
abdominales)
-l’asbestose (fibrose des poumons liée à l’amiante et pouvant être mortelle).
Liste exhaustive des pays ayant interdit l’usage de l’amiante : Arabie Saoudite, Argentine, Australie, Autriche, Belgique, Chili, Chypre, Croazie,
Danemark, Egypte, Estonie, Finlande, France, Gabon, Allemagne, Grèce, Honduras, Irlande, Islande, Italie, Koweït, Lituanie, Lettonie,
Luxembourg, Malte, Norvège, Pays-Bas, Pologne, Portugal, Royaume Uni, République Tchèque, Seychelles, Slovaquie, Slovénie, Espagne,
Suède, Suisse, Hongrie et Uruguay. Interdit en Europe depuis janvier 2005.
Dans quel contexte géologique trouve t-on préférentiellement l’amiante?
Les minéraux constituant l’amiante, de par leur habitus fibreux très particuliers, ne peuvent se
développer que dans des contextes bien particuliers. Dans un premier temps, on peut dire que
l’amiante ne se trouve que dans des zones de rupture sous forme de veine.
Une étude plus détaillée (Perello &Venturini, 2004) a permis d’identifier quatre types de contexte
géologique permettant le développement de l’amiante.
1-Présence d’amiante liée à des niveaux lithologiques de composition particulière
Ce type d’amiante se trouve principalement dans des roches sédimentaires métamorphisées
contenant des niveaux de composition mais aussi de géométrie particulières. En effet, l’amiante ne
peut se développer que si ces niveaux sont soit planaires, soit plissés ou faillés car il se produit des
glissements le long de ces niveaux permettant le développement de matériel fibreux. On trouve en
général dans ce type de contexte de l’amiante de type chrysotile ou amosite.
2- Présence d’amiante associée à des microfratures syn-métamorphiques ou englobées dans la
matrice
Durant les déformations ductiles et le métamorphisme des roches basiques et ultrabasiques, des
fractures centimétriques à millimétriques se développent, dans lesquelles des fluides circulants
peuvent entraîner la formation d’asbeste (amphibole). Ces amphiboles sont englobées dans la
matrice rocheuse ou même souvent dans d’autres minéraux et sont donc difficilement libérables et
en général de concentration assez faible.
3- Présence d’amiante associée à des zones de déformation par cisaillement
C’est le contexte géologique le plus fréquent pour le développement d’amiante, donnant également
les concentrations les plus importantes.
Lorsque les forces s’exerçant sur la roche sont suffisamment élevées, des déformations cassantes
peuvent se mettre en place au niveau de zones de cisaillement. Les volumes rocheux séparés par ces
zones où se concentre la déformation subissent des mouvements différentiels. Ces zones fragiles
plus ou moins planaires et de dimensions métriques à décamétriques comprennent également de
nombreuses fractures mineures décimétriques à centimétriques permettant la circulation de fluides.
Si les conditions métamorphiques de température et de pression le permettent, il peut se développer
dans la roche basique ou ultrabasique de grandes quantités d’amiante.
104- Présence d’amiante liée à des fractures individuelles diffuses
Certaines fractures se développent loin des zones de cisaillement, notamment dans des lieux où
l’amas rocheux admet des variations de densité ou d’espacement. Ces fractures peuvent être par
exemple la réponse à des mouvements d’extension qui affectent la roche et dans ce cas les minéraux
fibreux se développent perpendiculairement aux fractures ou bien la réponse à des mouvements
compressifs et dans ce cas les fibres cristallisent de façon subparallèle aux parois de la fracture.
Comme ces fractures sont isolées et peu nombreuses, on n’enregistre pas de forte concentration
d’amiante dans ce type de contexte.
La diversité des sites géologiques possibles et de variétés de minéraux amiantifères est à l’origine
des nombreuses localisations d’amiante dans les roches alpines mais aussi dans de nombreuses
chaînes de montagne ce qui fait de ce produit, un produit facilement exploitable commercialement.
1.3 CONTEXTE GÉOLOGIQUE
La zone étudiée se situe dans les Alpes Occidentales au niveau du Massif de Lanzo et du Val de
Suse appartenant à la zone Liguro-piémontaise.
Alpes du Sud (SA)
Domaine Austro alpin : zone de Sésia (SZ)
Domaine pennique :
Grand Paradis (GP), Dora Maira (DM)
Zone du Grand Saint-Bernard (SB)
Zone piémontaise de calschistes et pierres vertes :
Massif Ultramafique de Lanzo
Zone Piémontaise Interne,
Zone Piémontaise Externe
Figure 1: Schéma tectonique simplifié des environs du Val de Suse dessiné d’après Groppo 2005.
11Au niveau de la Zone Piémontaise, se trouvait au Mésozoïque l'Océan Liguro-piémontais et se
divise en trois sous-unités: Massif Ultramafique de Lanzo, la Zone Piémontaise Interne et la Zone
Piémontaise Externe. A présent, la Zone Piémontaise est constituée de schistes lustrés dans lesquels
sont intercalés des ophiolites, vestiges de l'ancien océan. Ces ophiolites ont subi un métamorphisme
basse température/haute pression dans la Zone Briançonnaise ou très haute pression au niveau des
Massifs Cristallins Internes et sont aujourd'hui serpentinisées.
Le Massif Ultramafique de Lanzo, étendu selon la direction nord-sud est constitué d'un large coeur
de péridotite, serpentais à ses bords et dans les zones de cisaillement et est parfois recoupé de dykes
ou de lentilles de gabbro et de roches basaltiques. La faille de la Torre divise ce massif en deux
secteurs structuralement différents. Sur le versant nord de ce massif, se trouve l'ancienne plus
grosse exploitation d'amiante chrysotile d'Italie: la mine de Balangero. Sa production s'est élevée
jusqu'à 150 000t/an dans les années 60. Elle a été fermée en 1990 à la suite de restrictions
importantes sur l'exploitation et l'usage de l'amiante.
Dans les Zones Piémontaises Interne et Externe, la base de la colonne stratigraphique est constituée
de serpentinites, métagabbros et métabasaltes recouverts par des schistes lustrés et des marbres
siliceux. Dans la Zone Piémontaise Interne, base et sédiments sont caractérisés par des paragenèses
formées du faciès métamorphique à Eclogites (HT/HP) tandis que dans la Zone Piémontaise
Externe ce sont les paragenèses à faciès Lawsonite-épidote/ Schiste Bleu, de plus faible température
qui dominent.
2 Étude des échantillons
2.1 LOCALISATION DES ÉCHANTILLONS ÉTUDIÉS
Les échantillons ont été prélevés dans le Val de Suse le long des nationales S24 et S25 entre Oulx et
Avigliana (cf. carte routière annexe 3). Ils ont été sélectionnés afin de représenter les différents
contextes lithologiques et tectoniques présents dans la région et pouvant contenir de l’amiante.
La carte géologique au 1/100000ème en annexe 4 précise les localités de prélèvement.
Les échantillons C1 et C2 ont été prélevés
dans Val de la Torre au niveau de la
bourgade de Verna dans l'unité du Massif
Ultramafique de Lanzo. La carte géologique
indique qu’ils proviennent de péridotites
possédant de fréquents filons de roches à
olivines/pyroxènes alternant avec des niveau
de résinite, giobertite et magnétite. C1
provient d’une roche massive tandis que C2
provient d’une zone de cisaillement ductile.
Figure 2: Agrandissement de la carte géologique
de la zone de Suse, localisation des échantillons C1 et C2 (étoile)
12Les échantillons C3, C4, C5 proviennent de
l’ancienne carrière de se trouvant à la sortie est
du village de San Ambrogio (da Torino) et
appartenant à la Zone Piémontaise Interne. On
trouve dans ce lieu des roches vertes de type
serpentine ou serpentino-schiste plus ou moins
affectées par les déformations tectoniques. En
particulier, l’échantillon C3 a été prélevé dans
une zone de cisaillement ductile, tandis que C5
provient d’une roche massive.
Photographie 1:Photographie d’une partie de la carrière de San Ambrogio d’où proviennent les échantillons C3,
C4, C5 : zone plus massive à gauche et zone broyée à droite. Le monument qu’on aperçoit au centre de la
photographie est l’église et forteresse de Saint-Michel « Sacra di San Michele ».
C11 provient de prasinites massives se trouvant au
nord de San Ambrogio au niveau du hameau de
Torre del Colle et C12 de prasinites affleurant à
l’est de la ville d’Avigliana dans lma Zone
Piémontaise Interne.
Figure 3: Agrandissement de la carte géologique de la zone de Suse, localisation des échantillons C3, C4, C5
(étoile blanche), C11 (étoile rouge) et C12 (étoile noire).
Photographie 2: Photographie de la roche dont
provient l’échantillon C11, la roche est massive et
entrecoupée de veine blanche (quartz).
13Les échantillons C6 et C7 ont été prélevés dans
des amphibolites simples et à grenats sur la
route allant des hameaux de Mocchie à
Frassinere au nord de la ville Condove dans la
Zone Piémontaise Interne. Les roches sont
massives et très peu diaclasées.
Figure 4: Agrandissement de la carte géologique de la
zone de Suse, localisation des échantillons C6 et C7
(étoile).
Les échantillons C8 et C9 proviennent
également de prasinites mais ont été prélevés
plus à l’ouest, au nord de Mompantero dans la
Zone Piémontaise Interne.
C8 provient de roches massives montrant une
schistosité importante par endroit et des
minéraux verts en très fines baguettes (cf.
photographie 3 ).
C9 a été prélevé dans une zone montrant
d’intenses déformations de nature tant
ductile que cassante. On trouve à cet endroit
différents types de roche en discordance plus
ou moins nette et des zones à très forte
concentration de minéraux fibreux.
Figure 5: Agrandissement de la carte géologique de la zone de Suse, localisation des échantillons C8 et C9 (étoiles
blanche et rouge respectivement).
Photographie 3: Photographie de zone particulière de la zone de prélèvement de C8, montrant de fins minéraux
verts en baguettes orientées.
14Photographies 4 et 5: Photographie des zones où ont été prélevés les échantillons C8 et C9 : roche massive et zone
broyée de cisaillement ductile/fragile montrant de nombreuses zones à développement fibreux important.
L’échantillon C10 a été prélevé à l’ouest de la carte
utilisée (zone de Susa), on le localisera sur la carte
adjacente (carte n°54, Oulx).
Il provient plus exactement de roches massives se
trouvant à l’entrée du hameau d’Exilles appartenant aux
roches de la Zone Piémontaise Externe.
Figure 6: Agrandissement de la carte géologique de la zone de Oulx, localisation de l’échantillon C10 (étoile).
Il est à noter que, pour certaines zones (C9), il est difficile d’échantillonner dans les roches les plus
fibreuses car celles-ci sont trop friables. L’échantillonnage de ces zones s’est donc fait dans la
limite des possibilités.
152.2 DESCRIPTION DES MÉTHODES EMPLOYÉES
Afin d’analyser le contenu des échantillons macroscopiques, deux techniques sur lames minces vont
être utilisées.
Microscope optique
Dans un premier temps, les échantillons ont été observés à l’aide d’un microscope optique en
lumière naturelle et polarisée.
Cette étude permet d’identifier les différentes phases présentes sur la lame de voir les relations
pouvant exister entre les minéraux.
Dans le cas particuliers des minéraux considérés comme amiante, l’étude microscopique ne permet
pas leur identification certaine :
- il est possible d’identifier la présence de serpentine mais pas de déterminer si c’est de l’antigorite,
de la lizardite ou de la chrysotile (seule variété amiantifère)
-il est facile d’observer des amphiboles types amphiboles vertes, amphiboles bleues ou amphiboles
brunes mais sans analyse chimique, il n’est pas possible de les replacer précisément dans les séries
continues auxquelles elles appartiennent.
Néanmoins l’observation microscopique permet de localiser les zones contenant des minéraux
fibreux et étant potentiellement à risque.
(cf. en annexe 5, le descriptif des principaux minéraux observés au microscope optique)
Spectroscopie Micro-Raman
Principe de la spectrométrie Raman
La spectrométrie de diffusion Raman est une technique d’investigation non destructive de la
matière, que celle-ci soit à l’état de gaz, de liquide ou de matériau solide, cristallisé ou amorphe.
Elle peut donc être utilisée directement sur les lames minces étudiées au microscope.
Cette technique consiste à analyser le rayonnement diffusé par la matière lorsque celle-ci est
soumise à un faisceau lumineux monochromatique excitateur. Le faisceau lumineux provient d’un
laser à gaz krypton- argon pouvant émettre des radiations excitatrices de longueurs d’onde
comprises entre 450 et 700nm (puissances pouvant atteindre 500mW) qui est rendu parallèle et
focalisé sur l’échantillon par un assemblage de lentilles et de miroirs.
Les rayonnements diffusés par l’échantillon vont ensuite être séparés par un système
monochromateur à réseaux (pouvant être holographiques) et recueillis par une caméra CCD qui
envoie le signal vers le système d’acquisition informatique.
Le «spectre Raman» ainsi obtenu (reflet des fréquences de vibration des atomes) est spécifique de la
nature chimique de l’échantillon excité, de son état structural, de son orientation par rapport au
faisceau excitateur…D’une façon assez simpliste, on peut dire que les raies obtenues correspondent
aux longueurs d’onde spécifiques à la désexcitation des différentes liaisons inter-atomes du minéral
visé, excitées par les photons du rayon laser incident. Par comparaison avec des spectres références
ont peut déterminer le type de minéral visé plus ou moins précisément selon sa nature.
La spectrométrie Raman peut être réalisée sous microscope et de ce fait sur des volumes limités à
quelques micromètres cube.
16L’appareil utilisé pour cette étude est un intégrateur micro/macro Raman de marque Horiba Jobin
Yvon HR 800 localisé au Département de Minéralogie et de Pétrologie de l’Université de Turin
(Italie). Le système compte un microspectromètre Horiba Jbin Yvon HR800, un microscope
Olympus BX41 et un détecteur CCD à refroidissement par l’air. Un laser à semi conducteur polarisé
Nd 80mW opérant à 532 nm est utilisé comme source d’excitation. La calibration de cet instrument
est vérifiée par la mesure des raies Stockes et anti-Stockes et par la vérification de la bonne position
du pic du Si devant se trouver à ± 520.7 cm-1. Les spectres sont acquis en utilisant l’objectif X50
ce qui donne une précision du laser d’environ 10microns (un objectif de plus gros grossissement
diminue trop la lumière arrivant sur la lame et l’on ne peut plus situer précisément le point visé par
le laser). Afin d’optimiser le signal, le spectre est acquis en utilisant 5 scans de 10 secondes pour
chaque région visée.
Intérêts particuliers de cette méthode pour l’étude de l’amiante
Le groupe des serpentines possède trois principaux minéraux ayant tous trois la même formule
chimique brute (OH)3 Mg3 (Si2O5(OH)) et une structure TO octaédrique. Le feuillet tétraédrique T
étant plus court que le feuillet octaédrique O, leur assemblage requiert un agencement particulier.
Les différences entre chrysotile, antigorite et lizardite sont dues aux différents moyens mis en
œuvre pour palier à cette disparité. En effet, la lizardite a une structure planaire due à la distorsion
du feuillet T, phénomène qui accompagné de substitutions de cations permet de créer l’espace
nécessaire à la mise en place du feuillet O. Pour l’antigorite, le feuillet octaédrique est continu
tandis que le feuillet tétraédrique est périodiquement inversé, ce qui permet aux couches de rester
relativement plates. La chrysotile accommode la disparité en incurvant ses couches (feuillet T à
l’intérieur), ce qui a pour effet de produire des structures fibreuses possédant une cavité centrale par
enroulement des couches sur elles-mêmes.
Le peu de différences entre ces trois variétés de serpentine se détecte néanmoins facilement avec la
spectroscopie Micro-Raman. Les spectres obtenus présentent des variations remarquables car, de
par leur structure, ces trois espèces réagissent au faisceau incident avec des énergies de
désexcitation différentes.
Caractéristique des liaisons Lizardite Antigorite Chrysotile
ν as Si-Ob-Si - 1044 -
ν s Si-Ob-Si 690 683 692
Symmetric ν5(e) SiO4 380-388 375 390
Vibration of O-H-O groups 233 230 231
Tableau 1: Principales caractéristiques des spectres Raman des trois variétés de serpentine d’après Groppo et al.
(2006). Les fréquences de vibration sont données en cm-1. s : symétrique, as : anti-symétrique
Ainsi, grâce à sa raie caractéristique à 1044cm-1, on peut différentier très facilement l’antigorite des
deux autres types de serpentine (cette longueur d’onde correspond à l’énergie d’étirement
antisymétrique du groupe Si-O-Si). Le spectre Raman d'un des échantillons illustre bien ce
phénomène en annexe 5.
La lizardite et la chrysotile se distinguent l’une de l’autre par l’énergie de flexion du groupe
tétraédrique SiO4 qui apparaît à 390cm-1 pour la chrysotile et entre 380 et 388cm-1 pour la lizardite.
Le spectromètre Micro-Raman s’avère être un outil très intéressant pour l’observation et
l’identification des variétés de serpentine car il ne nécessite pas de préparations particulières de
l’échantillon, il fonctionne directement avec les lames minces utilisées en microscopie optique.
L’utilisation du Micro-Raman permettra donc de connaître quelles serpentines sont présentes
dans les échantillons et sera une aide à l’identification de certains minéraux.
173 Étude microscopique et analyse Micro-Raman
Les échantillons sont étudiés dans l’ordre de prélèvement : un résumé, à la fin de chaque analyse,
permet de clarifier les points utiles au regard de la problématique.
C1 : Péridotite à spinelle serpentinisée
Microscope optique
A l’œil nu, il est possible de distinguer sur la lame des litages bordés de minéraux ocres/bruns et de
quelques opaques.
Figure 7: Observation microscopique en LN de l’échantillon C1 : serpentine présentant des figures de
crénulation, titane-clinohumite, pyroxène et opaques.
Ces litages sont composés en grande partie de serpentine (50% de la lame) et peut-être de la
trémolite fibreuse. Les veines ne sont pas simplement rectilignes, elles se recoupent parfois et sont
également replissées par endroits (on observe des crénulations). Du diopside à l’habitus acidulaire
voire même fibreux est associé à ces veines. La serpentine se présente tantôt en cristaux n’ayant pas
d’orientation particulière, typique de milieux métamorphique, tantôt en grains très fins, tous
orientés. Il est donc possible d’avoir deux types de serpentine : antigorite et chrysotile. Ces deux
points pourront être vérifiés au Micro-Raman.
Il y a présence de reliques de péridotite initiale : des pyroxènes en grande partie transformés en
minéraux fibreux, des spinelles (magnétites opaques) souvent entourés de chlorite.
D’autres opaques, ou quasi opaques sont soit des titano-clinohumites, typiques du faciès
métamorphique à éclogite, soit des minéraux oxydés qui indiqueraient que la roche est proche
d’une zone de failles.
De part sa texture et sa composition minéralogique, il apparaît nettement que cette roche a subi de
fortes déformations de directions différentes et peut correspondre à une mylonite, bien qu’il soit
difficile de faire une interprétation correcte pour une roche aussi peut compétente qu’une
serpentine.
18Analyses Micro-Raman
Les analyses au Micro-Raman n’ont pas permis de confirmer la présence de trémolite sur la lame.
En effet, les plages fibreuses analysées semblent être, plutôt que de la trémolite,du diopside fibreux
remplaçant un OPX enstatite (cf. exemple de spectre annexe 6).
Dans deux types de serpentine analysés que sont la matrice et les « lentilles » plus fibreuses un
spectre identique est obtenu : celui de l’antigorite.
La présence de titane-clinohumite est confirmée par l’analyse Micro-Raman.
Remarque :
Pour la titane-clinohumite, il n’existe pas de spectre dans la base de données permettant de faire la comparaison, mais le
spectre obtenu est très similaire à celui de la clinohumite et présente les mêmes particularités sur tous les minéraux de
ce type. Ces variations sont sûrement dues à la présence supplémentaire de titane.
Pour cet échantillon, comme pour les autres, l’analyse des minéraux opaques ne donnent aucun
résultats : le minéral est détérioré par le laser, ce qui modifie le spectre obtenu qui, de plus, est très
bruité (cf. spectre annexe 7).
Résumé :
Antigorite Chlorite Diopside Titano- opaques
clinohumite
50% 10% 25% 10% 5%
Tableau 2: Proportion des minéraux de l'échantillon C1.
Dans cet échantillon, il n’y a pas, selon la loi, de minéraux contenant de l’amiante. Néanmoins, il
contient du diopside fibreux en quantité importante et également un peu d’antigorite fibreuse.
C2 : Péridotite serpentinisée à reliques d’olivine
Etude au microscope optique
A l’oeil nu, une schistosité nette n’est pas discernable sur la lame mince.
19Figure 8: Observation microscopique en LN de l’échantillon C2 : relique de minéraux d’origine mantellique
(olivines, proxènes) en partie remplacés par diopside, chlorite et serpentine, partiellement mylonitisés.
Cet échantillon possède de grandes plages (45% de la lame) à serpentine dominante et chlorite.
La serpentine s’est développée au détriment des olivines, dont il reste encore de nombreuses
reliques (proportion 15%) ; des baguettes d’antigorites concentrées particulièrement le long des
fractures des olivines sont une preuve observable de la serpentinisation de cette dernière.
Les plages de chlorite, incolore en lumière naturelle (LN), possèdent souvent un cœur plus sombre,
relique du plagioclase calcique altéré et à grains très fin, auquel elles se sont substituées.
Les olivines présentent sur la lame sont d’origine mantellique (et non métamorphique), car elle
présente une extinction en bandes successives en lumière polarisée (LP), figure typique de
déformation haute pression des roches mantelliques. De plus, les olivines métamorphiques
contiennent souvent des inclusions de magnétite, qu’elles englobent lors de leur formation ; il n’en
a pas été observé dans cette lame.
De nombreux clinopyroxènes (CPX), minéraux de diopside, sont observables (proportion 10%
environ), certains étant en cours de serpentinisation.
D’autres CPX en agrégats très fins (proportion 15% environ), légèrement bruns en LN, ont
remplacé les orthopyroxènes (OPX) initiaux plus facilement altérables. Il est possible d’observer
par endroit de plus gros cristaux de CPX en inclusion dans l’agrégat : ils correspondent aux
exsolutions de CPX contenues initialement dans les OPX.
De nombreux indices révélateurs de phénomène de déformation sont observables sur cette lame. On
peut voir des plages à grains fins (amphiboles ou pyroxènes), correspondant au broyage des
minéraux et à leur recristallisation lors de déformations à de fortes températures.
La lame contient également des zones, où les minéraux ont subit de fortes déformations et du
cisaillement (température élevée) et forment à présent des lits mylonitisées.
Finalement, quelques opaques et de la clinohumite (jaune en LN) sont présents en faibles quantité.
20100µm
200µm
Photographies 6 et 7: a- Observation au microscope optique en LP de la serpentinisation de l’olivine : de
l’antigorite en fine baguettes croit dans les fractures de l’olivine.
b- Observation au microscope optique en LN de chlorite ayant cristallisée sur un plagioclase dont on peut encore
observer des reliques : le coeur sombre au centre de la plage de chlorite.
Analyses Micro-Raman
Les analyses Micro-Raman confirment d’une part que la matrice ainsi que les cristaux bordant les
olivines sont toutes deux composées d’antigorite et d’autre part la présence de diopside au sein
d’un habitus d’OPX.
Résumé :
Antigorite Chlorite Olivine Diopside Mylonite Titano- opaques
clinohumite
30% 15% 15% 25% 10% < 5% < 5%
Tableau 3: Proportion des minéraux de l'échantillon C2.
Cet échantillon ne semble pas contenir d’asbeste mais seulement des cristaux d’antigorite
aciculaires.
C3: Péridotite chloritisée et serpentinisée
Etude au microscope optique
La lame présente une nette schistosité, soulignée par des lits bruns orangés ainsi que des lits noirs
opaques.
21Chorite
Pyroxène porphyroblaste
Opaque
Olivine
Titane-clinohumite
1000µm
Figure 9: Observation microscopique en LN de l’échantillon C3 : veine d’olivine, titane-clinohumite, pyroxène et
opaques contenue dans de la chlorite.
Cet échantillon est composé (à 40%) d’une alternance de bandes à majorité de chlorite et à
serpentine. L’échantillon montre des veines à olivines moins facilement observables que dans
l’échantillon précédant : sur certaines restantes, on observe une pseudomorphose en serpentine
(lizardite et/ou antigorite à vérifier au Micro Raman). Leur présence est corrélée à celle, plus
visible, de titane-clinohumite. Cette association est typique du faciès éclogite et nous renseigne sur
le type de métamorphisme subi par la roche. Quelques opaques sont également présents.
Dans les veines, on observe aussi deux types de pyroxènes :
-les plus anciens, porphyroblastes, s’altèrent souvent en chlorite. Ils sont antéschisteux.
-les autres, diopsides parfois acidulaires, contiennent des inclusions de minéraux orientés selon la
schistosité générale, ils ont donc cristallisé après la foliation.
De la pérovskite brune, à biréfringence très faible (presque opaque) y a également cristallisé.
Des veines de carbonates très fines, révélatrices d’une activité hydrothermale ont cristallisé dans les
espaces créés par les phénomènes de déformation subis par la roche.
Analyses Micro-Raman
Les analyses effectuées ne détectent que
de l’antigorite dans la serpentine
analysée.
Les analyses obtenues pour les opaques
sont peut-être les meilleures pour cette
lame puisqu’elles permettent d’identifier
le spectre de la magnétite corrélé à celui
de l’hématite, qui vient de l’altération par
le faisceau du minéral opaque.
Il n’a pas été possible d’identifier la
pérovskite au moyen des analyses, les
signaux obtenus étant trop bruités par le
phénomène de fluorescence pour être 100µm
concluants.
Photographie 8: Observation microscopique en LP d’antigorite
cristallisant en baguette autour de l’olivine.
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