Des relevés géologiques indispensables

De nombreux forages géologiques ont été indispensables pour connaître la nature du sous-sol et définir les techniques nécessaires au percement du tunnel de contournement. Dans le secteur du portail ouest, les relevés sont particulièrement intéressants à observer pour les géologues qui peuvent y lire très précisément la formation du Jura. Ils sont aussi essentiels en raison des surprises pouvant se présenter, telles que des cavités inattendues.

Les forages pratiqués aux extrémités du tunnel et principalement à la bretelle ouest sont très intéressants à observer, car on peut y voir une variété très importante de couches géologiques. Ces échantillons racontent l’histoire géologique de la région depuis 150 millions d’années en arrière jusqu’à l’époque la plus récente de l’histoire de la Terre, soit le Quaternaire.

Des sondages - pratiqués à la même profondeur - permettent d’extraire tantôt des roches datant du Jurassique et seulement 20 mètres plus loin, des couches beaucoup plus récentes. Ce qui témoigne très clairement de la formation typique du Jura qui s’est littéralement plissé et soulevé, poussé par la force tectonique des plaques continentales. 

Le tunnelier traversera des couches géologiques variées.

Le fond d’une mer ancienne

Le Jura est composé principalement de roches sédimentaires marines, des dépôts marins de calcaires et de marnes qui se sont accumulés au fond d’une mer ancienne au fil du temps. Ces couches accumulées ont été comprimées sous l’eau durant des millions d’années. Les mouvements tectoniques, et les plissements ainsi que les soulèvements qui ont suivi, ont élevé progressivement ces sédiments marins jusqu’à la formation du massif du Jura tel que nous le connaissons aujourd’hui. C’est ainsi que des couches anciennes se retrouvent, topographiquement, au-dessus de couches plus jeunes.

Investiguer avant de forer

La roche principale de cette région est le calcaire, résultant de l’accumulation de coquillages, de coraux et d’autres organismes qui vivaient dans la mer. Cela explique la nature calcaire des crêtes, des falaises et des formations rocheuses typiques de cette région. Ce sous-sol est idéal pour l’avancement d’un tunnelier qui progresse très bien dans ce type de roche. Tout au long du tracé du tunnel, divers forages carottés ainsi que des sondages à la pelle rétro ont été réalisés. La profondeur de chacun était déterminée en fonction du tracé du tunnel (jusqu’à une profondeur d’environ 120 mètres). Certains forages ont été équipés avec des piézomètres afin de mesurer et connaître le niveau des eaux souterraines. Pour évaluer la perméabilité du sol ainsi que sa résistance, des essais ont été réalisés en laboratoire.

Y aura-t-il des cavités ?

La plus grande incertitude est la présence ou non de fractures et de cavités karstiques (remplies ou vides) dans ces roches calcaires. Lors de la construction du tunnel de la Vue-des-Alpes, de telles poches ont mis en lumière une grotte de dimension importante (plusieurs dizaines de mètres de large et environ 15 mètres de haut). Ces éventuelles cavités nécessiteraient d’être stabilisées si elles se situaient en-dessus ou en-dessous du tunnel.

Destinés ainsi à obtenir des informations pratiques très précises, les forages confrontent en même temps les géologues à l’histoire de la création de la Terre. Pour le grand public, les relevés du percement du tunnel du Locle sont une porte d’entrée captivante pour mieux comprendre le profil et la création du Jura.

Que révèlent les carottages effectués sur le tracé du percement du tunnel ?

L’objectif des carottages a été de recueillir des informations sur la composition, la structure et d’autres caractéristiques géologiques des couches souterraines. Voici quelques échantillons obtenus durant les travaux préparatoires, à découvrir dans le pavillon d'exposition destiné au public (cliquez sur les images pour les agrandir). 

1 - Unité géologique Burdigalien (environ 20 à 15 millions d’années) On observe dans cet échantillon, prélevé vers la bretelle du secteur Ouest du tunnel, une alternance de couches de roches vertes (les marnes) ou grises (le grès) très altérées, annonciatrices d’un sol relativement mou. Dans cette zone, la géologie est très variée (changement d’unité géologique sur quelques mètres) et témoigne de la formation typique du Jura qui a été littéralement plissé et traversé par des failles remontées des profondeurs de la Terre
2 - Unité géologique Kimméridgien (environ 155 millions d’années) Cette carotte a été extraite à 34 mètres de profondeur, au début du tunnel depuis l’Ouest. Ici, le sous-sol est composé de calcaire fracturé et karstifié. Les géologues s’attendent à trouver ponctuellement, tout au long du percement du tunnel, des cavités, des fissures ou des conduits souterrains de quelques centimètres à quelques mètres de diamètre. Espérant que ceux-ci ne seront pas plus grands !
3 - Unité géologique Kimméridgien (environ 155 millions d’années) Cet échantillon a été prélevé à 54 mètres de profondeur, au premier tiers du tunnel. Les géologues observent ici du calcaire micritique beige fracturé avec des traces d’argiles ocres et des fissures. En regardant attentivement, on découvre même la présence d’un coquillage. Ce sous-sol en bon état est très dur et simplifie la construction du tunnel. Seules des fractures remplies d’argiles risqueraient, si elles sont trop importantes, d’affaiblir la stabilité de l’ouvrage.
4 - Unité géologique Oehningien (environ 15 à 10 millions d’années) Cette carotte a été prélevée à la jonction du portail Est, à 13 mètres de profondeur. À cet endroit, le sous-sol, relativement souple, est composé en alternance de limons argileux et de couches noires riches en matières organiques qui s’apparentent à du charbon. Cette alternance témoigne de lacs et bras de mer encore présents au début de la formation du Jura. Il faudra ici, pour construire solidement, s’ancrer profondément dans le terrain à l’aide de pieux.