La Carrière d'Ottange - Rumelange EarthCache

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La Carrière d'Ottange - Rumelange

L'entreprise luxembourgeoise Cimalux produit du ciment et du clinker (= ciment compact issu de la cuisson) dans une cimenterie installée à Esch-sur-Alzette au Luxembourg. À cette fin, dans sa carrière d'Ottange, elle exploite les calcaires et les marnes rouges et grises du Bajocien qui forment l'assise de la Côte de Moselle.

1. Présentation des affleurements

L'exploitation s'organise autour de 5 fronts de taille qui recoupent la série stratigraphique locale du Bajocien inférieur sur une cinquantaine de mètres d'épaisseur (fig.3 et 4).

Fig.3 : Coupe stratigraphique schématique des formations exploitées
dans la carrière d'Ottange (d'après un document ENCEM, 2004)

Fig.4 : Place des fronts de taille de la carrière dans la colonne stratigraphique (données chiffrées = âges en millions d'années - © BRGM).

D'après une étude géologique réalisée en 2004 par un bureau d'études (ENCEM) pour la société Cimalux, on observe de haut en bas (fig.3) :

- une épaisseur moyenne d'environ 1m50 de terre végétale ;

- un horizon marneux (équivalent latéral de l'Oolithe cannabine) qui comprend deux ensembles :

* les Marnes brunes ou rouges (4,40 m d'épaisseur) constituent le gradin supérieur de la carrière;
il s'agit de calcaires marneux détritiques fossilifères à intercalations de marnes sableuses ou silteuses et parfois désignés sous le nom de Calcaires de Nondkeil dans la littérature (fig.5) ;

Fig.5 : Rostre de bélemnite (A) et faciès (B) des Marnes d'Audun

Au sommet de ces marnes, on trouve également la trace d'une ancienne surface d'altération marquée par la présence de nodules de fer fort mêlés à un encaissant argileux rougeâtre correspondant à une saprolite (horizon d'altération riche en argiles) (fig.6). Ces dépôts remplissent des cavités ou des fissures creusées dans le substratum marneux. Ces structures qui affectent les masssifs calcaires du Jurassique moyen de la région sont interprétées comme résultant d'une karstification ancienne (Quesnel et al., 2006). Les blocs de fer fort constituent en effet les reliques d'une ancienne cuirasse latéritique mise en place durant le Crétacé inférieur, en domaine continental sous climat paratropical. Des pans de cette cuirasse encore en place sont observables sur le site de la Borne de fer, tout proche, à l'ouest de la carrière.

Fig.6 : Nodules de fer fort (B et C) et remplissage saprolitique (A) au sommet des Marnes rouges

* les Marnes grises d'Audun (8 m) forment le deuxième gradin ; ce sont des calcaires marneux bioturbés et fossilifères (ammonites et bivalves) comparables aux précédents qui s'en distinguent surtout par leur couleur, ocre (sommet) à gris-bleu (base) ;

- les Calcaires coralliens d'Audun (équivalent latéral du Calcaire à Polypiers inférieur) occupent les troisième et quatrième gradins (23 m env.) ; il s'agit de calcaires jaunâtres à passées argileuses au sein desquels peuvent s'observer des biohermes à coraux et leur faune récifale associée (fig.7) ; la toit de cette formation est marqué par une surface perforée traduisant un arrêt de sédimentation;

Fig.7 : Bioherme corallien en coupole (A) et quelques fossiles caractéristiques
de la formation des calcaires coralliens (B : corail du genre Isastrea ;
C : gastéropode Bourguetia saemanni ; D : Rhynchonelle genre Cymatorhynchia (?) ; E : Bivalve genre Entolium)

- les Calcaires de Haut-Pont sont des calcaires à entroques bruns ocreux, à stratifications obliques (= dunes hydrauliques), exploités épisodiquement par les carriers, qui apparaisssent dès la base du quatrième gradin et qui forment le cinquième et dernier. Ils surmontent la formation des Calcaires d'Ottange (bancs de calcaires roux à surfaces ondulées) dont seule la partie supérieure aflleure par endroits.

Ces niveaux du Jurassique moyen sont caractéristiques d'un environnement de plate-forme carbonatée peu profonde, à haute énergie hydrodynamique (Calcaires de Haut-Pont) puis favorable à l'établissement de récifs coralliens (Calcaire à Polypiers inférieur) sous climat sub-tropical (Lathuilière et al., 2003). Les Marnes d'Audun et leur faune de céphalopodes fossiles (ammonites et bélemnites) constituent le dépôt le plus profond (Fayard et al., 2005). Une description détaillée des équivalents de ces terrains du Bajocien inférieur dans la région de Nancy est donnée dans les fiches Viterne, Liverdun, Maizières, etc. auxquelles on pourra se référer. Fossiles et minéraux de la carrière d'Ottange ont également fait l'objet d'une publication franco-luxembourgeoise très détaillée par les associations Géolor et AGMP.

2. Présentation de l'exploitation

Les formations de la partie supérieure de la carrière (Marnes d'Audun et Calcaires coralliens) sont celles qui sont les plus sollicitées pour l'extraction car elles fournissent les matières premières (marnes et calcaires) nécessaires à la production de ciment (fig.8).

Fig.8 : Vues des trois principales terrasses d'exploitation de la partie supérieure de la carrière

Les fronts de taille sont abattus à l'explosif (nitrate-fioul). Un chargeur effectue ensuite le remplissage des bennes de dumpers qui acheminent et déchargent les matériaux dans un premier concasseur. Les blocs de roches bruts de 1 à 1m50 de diamètre sont alors réduits en blocs plus petits de 30 cm de diamètre. Une bande de transport conduit les matériaux concassés jusqu'à la cimenterie située à un peu plus d'un kilomètre sur le territoire luxembourgeois.

Un deuxième concassage des blocs de marnes et de calcaires coralliens s'effectue alors jusqu'à ce qu'ils aient atteint la taille d'un poing. Des dosages calcaire-marne sont réalisés et contrôlés avant que le mélange ne passe dans un broyeur à galets où ils sera réduit en poudre. Celle-ci subit une fusion partielle dans un four rotatif alimenté au charbon et chauffé à haute température (1450°C). Le produit obtenu constitue un clinker de ciment. Ce dernier doit être mélangé avec de l'anhydrite dans un autre broyeur à galets pour être transformé en ciment (illustrations sur la fabrication du ciment : voir fiche Xeuilley).

La carrière produit 7000 à 8000 tonnes de matériaux par jour soit une production moyenne annuelle de 1,3 à 1,5 millions de tonnes (le maximum autorisé étant de 2 millions de tonnes par an).

La concession pour l'exploitation, qui a débuté en 1976, a été renouvelée pour une durée de 30 ans en 2006.

Lorsque l'exploitation de certains fronts de taille de la carrière est terminée, ceux-ci sont remblayés pour recréer un talus en terre végétale puis engazonnés et reboisés (fig.9).

Fig.9 : Remise en l'état des anciens fronts de taille (extrémité sud de la carrière)

Remerciements

Nous tenons à remercier M. Kubiak, chef de carrière, pour son accueil et sa disponibilité lors de notre visite à la carrière Intermoselle-Cimalux d'Ottange-Rumelange.

Bibliographie

FAYARD J.-P., GROSS N., LAJOURNADE J.-B., LATHUILIÈRE B., VAILLY G. et WEISS R. - coordinateurs - (2005) - Fossiles et minéraux de la carrière d'Ottange-Rumelange. Géolor et AGMP éd., 152 p.

LATHUILIERE B., CARPENTIER C., ANDRE G., DAGALLIER G., DURAND M., HANZO M., HUAULT V., HARMAND D., HIBSCH C., LE ROUX J., MALARTRE F., MARTIN-GARIN B. et NORI L. (2003) - Production carbonatée dans le Jurassique de Lorraine. 20-21-22 septembre; livret de terrain excursion - G2R/CG54/Groupe Français d'Etude du Jurassique.

QUESNEL F., YANS J., DUPUIS C., WYNS R., THEVENIAUT H. et DEMOULIN A. (2006) - Paléoalterations mésozoïques et cénozoïques en Ardenne et ses bordures : caractérisation, datation et reconstitution géométrique des paléosurfaces associées et analyse de leurs déformations successives. Géologie de la France, n°1 et 2.

The Luxembourg company Cimalux produces cement and clinker (= compact cement from baking) in a cement plant in Esch-sur-Alzette, Luxembourg. To this end, in her Ottange career, she exploited the limestones and marl red and gray Bajocian which form the seat of the Côte de Moselle.

1. Outcrops presentation

The exploitation is organized around 5 fronts of size which intersect the local stratigraphic series of lower Bajocian about fifty meters thick (fig.3 and 4).

Fig.3: Schematic stratigraphic section of exploited formations
in the career of Ottange (according to an ENCEM document, 2004)

 

Fig.4: Place career height fronts in the stratigraphic column (numerical data = ages in millions of years - © BRGM).

According to a geological study carried out in 2004 by a consulting firm (ENCEM) for the company Cimalux, we observe from top to bottom (fig.3):

- an average thickness of about 1m50 of topsoil;

- a marly horizon (lateral equivalent of Oolite cannabine) which comprises two sets:

* brown or red marl (4.40 m thick) constitute the upper tier of the quarry;
they are marly detrital fossiliferous limestones interspersed with sandy or silty marl and sometimes referred to as Nondkeil limestones in the literature (fig.5);

Fig.5 : Rostre de bélemnite (A) et faciès (B) des Marnes d'Audun

At the top of these marls, we also find the trace of an old surface of alteration marked by the presence of nodules of iron mixed with a reddish argillaceous shell corresponding to a saprolite (weathering horizon rich in clays) (fig. 6). These deposits fill cavities or fissures dug in the marly substratum. These structures that affect Middle Jurassic limestone massifs of the region are interpreted as resulting from ancient karstification (Quesnel et al., 2006). The iron blocks are indeed the relics of an old lateritic cuirass set up during the Lower Cretaceous, in the continental domain under a paratropical climate. Parts of this armor still in place are observable on the site of the Iron Terminal, nearby, west of the quarry.

Fig.6: Nodules of strong iron (B and C) and saprolitic filling (A) at the top of the Marnes rouges

* the Audun gray marl (8 m) form the second tier; they are marly bioturbated and fossiliferous limestones (ammonites and bivalves) comparable to the preceding ones which are distinguished mainly by their color, ocher (top) to gray-blue (base) ;

- the coral Limestones of Audun (lateral equivalent of Lower Polypier Limestone) occupy the third and fourth tiers (23 m approx.); it is yellowish to clayey limestones in which coral bioherms and their associated reef fauna can be observed (fig.7); the roof of this formation is marked by a perforated surface translating a sedimentation stop;

Fig.7 : Coralline bioherm in dome (A) and some characteristic fossils
of the formation of coral limestones (B: coral of the genus Isastrea ;
C : gastéropode Bourguetia saemanni ; D : Rhynchonelle genre Cymatorhynchia (?) ; E : Bivalve genre Entolium)

-

the limestones of Haut-Pont are limestones with ocher brown junctions, oblique stratifications (= hydraulic dunes), exploited episodically by the quarrymen, who appear from the base of the fourth tier and form the fifth and last. They overcome the formation of Ottoman limestones (corrugated limestone beds with corrugated surfaces), of which only the upper part appears in places.

These Middle Jurassic levels are characteristic of a shallow carbonated platform environment, with high hydrodynamic energy (Upper Bridge Limestones) and favorable to the establishment of coral reefs (Lower Polypier Limestone) under sub-tropical climate. (Lathuilière et al., 2003). The Audun marls and their fossil cephalopod fauna (ammonites and belemnites) constitute the deepest deposit (Fayard et al., 2005). A detailed description of the equivalents of these Lower Bajocian lands in the Nancy area is given in the Viterne, Liverdun, Maizières, etc. sheets. which we can refer to. Fossils and minerals from the Ottange quarry have also been the subject of a very detailed Franco-Luxemburgish publication by the associations Géolor and AGMP.

 

2. Presentation of the holding

The formations of the upper part of the quarry (Marnes d'Audun and Coral Limestones) are the ones most in demand for extraction because they provide the raw materials (marl and limestone) necessary for the production of cement (fig.8 )

.

Fig.8 : Views of the three main operating terraces of the upper part of the quarry

The pruning fronts are shot with explosive (nitrate-fuel oil). A loader then performs the filling of the dumpsters of dumpers which convey and unload the materials in a first crusher. The blocks of rough rocks 1 to 1m50 in diameter are then reduced into smaller blocks of 30 cm in diameter. A conveyor belt drives the crushed materials to the cement plant located a little over a kilometer in Luxembourg.

A second crushing of marl blocks and coral limestones is then carried out until they have reached the size of a fist. Calcium-marl assays are carried out and checked before the mixture passes into a roller mill where they will be reduced to powder. It undergoes a partial melting in a rotary furnace fed with coal and heated at high temperature (1450 ° C). The product obtained is a cement clinker. The latter must be mixed with anhydrite in another roller mill to be transformed into cement (illustrations on the manufacture of cement: see file Xeuilley).

The quarry produces 7,000 to 8,000 tons of material per day, with an average annual production of 1.3 to 1.5 million tons (the maximum allowed being 2 million tons per year).

The exploitation concession, which began in 1976, was renewed for a period of 30 years in 2006.

When the exploitation of certain quarry-size fronts is completed, they are backfilled to recreate an embankment of topsoil and then grassed and reforested (fig.9).

Fig.9 : Reinstatement of former size fronts (south end of the quarry)

 

Thanks

We would like to thank Mr. Kubiak, career manager, for his hospitality and availability during our visit to the Ottange-Rumelange Intermoselle-Cimalux quarry.

Bibliography

FAYARD J.-P., GROSS N., LAJOURNADE J.-B., LATHUILIÈRE B., VAILLY G. and WEISS R. - coordinators - (2005) - Fossils and minerals from the Ottange-Rumelange quarry. Géolor and AGMP ed., 152 p.

LATHUILIERE B., CARPENTIER C., ANDRE G., DAGALLIER G., DURAND M., HANZO M., HUAULT V., HARMAND D., HIBSCH C., ROUX J., MALARTRE F., MARTIN-GARIN B. and NORI L. (2003) - Carbonated production in the Jurassic of Lorraine. September 20-21-22; excursion field booklet - G2R / CG54 / French Jurassic Study Group.

QUESNEL F., YANS J., DUPUIS C., WYNS R., THEVENIAUT H. and DEMOULIN A. (2006) - Mesozoic and Cenozoic palaeoalterations in the Ardennes and its borders: characterization, dating and geometrical reconstruction of associated paleosurfaces and analysis of their successive deformations. Geology of France, n ° 1 and 2.

Authors: Philippe MARTIN - Didier ZANY
Thanks to the authors for their kind permission to use their data.
Source: http://www4.ac-nancy-metz.fr/base-geol/fiche.php?dossier=192&p=1contgeo

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