C'est un choc quand le sol sous vos pieds, votre maison ou votre champ disparaît soudainement en laissant un trou. Ce trou peut avoir des dizaines de mètres ou plus de profondeur, et il finira par déboucher dans une cavité qui peut s'étendre vers le bas sur des centaines de mètres sous le sol.

Nous appelons ces gouffres, et ils sont un problème mondial. Parfois, les dolines sont un phénomène purement naturel, mais ils peuvent aussi être associés à des activités industrielles antérieures, le plus souvent l'exploitation minière. Alors, comment les scientifiques comme nous détectent-ils un gouffre avant qu'il n'apparaisse à la surface ?

La géologie des roches sous vous est un indice de la possibilité de gouffres. Le calcaire est sujet à la dissolution par les eaux souterraines qui peuvent, heures supplémentaires, créer d'énormes réseaux de grottes souterraines appelées karst. Ceux-ci peuvent s'effondrer vers le bas en raison de la gravité, conduisant à de grandes dépressions de surface et à des dommages d'affaissement et même à la perte complète de maisons.

Exploitations minières historiques mal cartographiées et enregistrées dans le charbon, sel, potasse, l'étain et le cuivre laissent souvent des vides dans le sol. Ces vides peuvent éventuellement remonter à la surface au fil du temps à mesure que le toit s'effondre progressivement. Ces effondrements peuvent être progressifs, ou peut arriver soudainement, avec des dépressions de surface apparaissant pendant la nuit sans avertissement. Ces événements rapides sont souvent associés à des changements dans les eaux souterraines ou lors d'épisodes de précipitations excessives.

Dans une région où toutes les roches de surface sont calcaires, comme la Floride ou de grandes parties de la Chine, il est difficile d'éviter le risque qu'elles présentent car il y a souvent peu d'avertissement préalable.

Dans les zones densément peuplées, comme le Royaume-Uni, le manque de terres disponibles conduit à l'utilisation de friches industrielles, souvent sans connaissance préalable adéquate ou sans enquête sur le terrain. Une compensation est disponible pour certains types d'effondrement, tels que les passifs liés aux mines de charbon qui sont couverts par la Coal Authority, mais bon nombre des autres causes sont considérées par les assureurs comme des « catastrophes naturelles » et la couverture est chère ou difficile à obtenir.

Recherche de gouffre

Nous avons tous les deux travaillé sur le problème des dolines partout, des mines d'or en Australie au Moyen-Orient, notamment au Koweït et dans la mer Morte, et les Bahamas. Nous avons également parcouru le Royaume-Uni et l'Irlande, en regardant des cavités minières dans le sud du Pays de Galles, Yorkshire et les poteries, et s'effondre à cause du vol médiéval de craie pour le mortier sous une route principale près de Londres.

Au cours des années, nous sommes devenus des experts dans la mesure de la gravité terrestre avec une précision ultra-élevée de quelques parties par milliard. C'est ce qu'on appelle la microgravité. Nous pouvons l'utiliser pour détecter une cavité, voire une zone partiellement comblée avec une densité moindre que les roches environnantes, bien avant qu'un effondrement n'atteigne la surface.

Souvent, nous sommes appelés après le premier effondrement pour détecter tous les autres gouffres potentiels à proximité. Les développeurs doivent commencer à réfléchir à ce genre de travail avant la construction commence.

Une innovation supplémentaire que nous avons développée est de réaliser ce qu'on appelle la 4-D, variable dans le temps, relevés répétés en microgravité à des intervalles de plusieurs mois à plusieurs années. Cela nous permet de détecter les changements de gravité, ce qui suggère que les cavités se propagent vers la surface et deviennent potentiellement instables.

Nous observons une section problématique du canal Trent et Mersey dans le Cheshire depuis 2002 et avons répété les lectures sur une base plus ou moins annuelle. Sur cette période, les résultats de la microgravité suggèrent des anomalies croissantes et que les mines de sel sous-jacentes qui étaient la raison pour laquelle les canaux ont été construits en premier lieu deviennent moins stables. Cela peut être dû à des fuites des canaux eux-mêmes ou à des précipitations intenses plus fréquentes à mesure que le climat change.

Un effondrement récent d'une section du même canal à proximité à Middlewich, qui a causé de grandes perturbations et a presque conduit à des pertes de vie, a mis notre travail en évidence. Le tracé proposé de la phase 2 de la HS2 devrait traverser une partie importante de ce champ de sel du Cheshire où l'affaissement est très courant et où les défis techniques pour cette ligne à grande vitesse seront considérables. Nous avons contribué à une nouvelle série Channel 5 sur les dolines qui a couvert ce problème et notre travail de manière assez approfondie. Nous espérons pouvoir donner des conseils sur la façon dont la zone devrait être fixée et où cette technique pourrait être utilisée pour cartographier d'autres zones vulnérables le long de ce réseau de voies navigables. Après tout, il est possible de faire quelque chose contre les dolines – s'ils peuvent être détectés à temps.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.