Le mot ballast est d'origine scandinave, mais ses acceptions actuelles en français ont été empruntées à l’anglais. En 1844, en France, une Encyclopédie des chemins de fer présente le terme ballast, utilisé dans les chemins de fer, comme un anglicisme inutile en raison de l'utilisation courante du mot ensablement pour désigner le mélange de cailloux et de sable répandu sur le sol, sous la voie ferrée. Le mot est finalement entré dans l’usage et a supplanté ensablement.
Utilisation
Le ballast transmet les efforts engendrés par le passage des trains au sol, sans que celui-ci ne se déforme par tassement.
Il sert aussi à enchâsser les traverses afin d'assurer leur résistance aux déformations longitudinales, particulièrement importante pour la technique des longd rails soudés. Les traverses reposent sur une épaisseur de 10 cm à 35 cm de ballast selon les caractéristiques de la ligne.
Matériau
On utilise généralement de la pierre concassée, de granulomètrie variant entre 31,5 mm et 50 mm. En Belgique, on utilise principalement du grès calcaire et du calcaire siliceux.
On utilise du gravillon fin (10 mm à 35 mm) pour le nivellement par soufflage. Les carrières où l'on extrait et transforme ces matériaux sont les ballastières et par métonymie les wagons qui transportent le ballast se nomment aussi des ballastières.
Les éléments du ballast doivent s'imbriquer de façon à former une masse compacte mais perméable.
Les carrières de Quenast et de Lessines.
Située dans le Brabant wallon, la carrière de Quenast est particulière en raison des caractéristiques de la roche que l’on y extrait : le porphyre (magma refroidi datant de 435 millions d’années. En effet, le porphyre est un terme général pour désigner toute roche magmatique qui présente une texture caractérisée par de grands cristaux de feldspath).
Actuellement, la carrière de Quenast présente une forme elliptique de 1200 sur 800m. Elle est l’une des plus importantes d’Europe en termes de superficie. Plus de 60 personnes y sont employées pour une production d’environ 1.800.000 tonnes de porphyre par an.
Le site de Lessines est localisé en province du Hainaut à 55 km au sud-ouest de Bruxelles et est desservie par l'autoroute A8.
La carrière de Lessines comprend actuellement deux zones d'exploitation, l'une dite « fosse nord » et l'autre « fosse sud ». Sur la première, on dénombre 8 étages d'extraction (fronts de taille) de 15 à 30 mètres chacun, encore exploitables pour une dizaine d'années. En revanche, les réserves « fosse sud » s'élèvent à 140 millions de tonnes.
Aujourd'hui, la production annuelle de Lessines est de 1 800 000 tonnes par an et les réserves sont estimées à plus de 140 millions de tonnes.
La roche, extraite sur Lessines, a les caractéristiques particulières qui lui permettent une valorisation optimale, notamment en ballast TGV et chaussées autoroutières.
Cadre géologique
Le porphyre de Lessines est une roche magmatique plutonique (on dit aussi intrusive), c’est-à-dire résultant du refroidissement et de la solidification d’un magma enfoui profondément dans la croûte terrestre. L’intrusion magmatique de Lessines s’est mise en place au sein des schistes ordoviciens du socle primaire du Brabant au cours d’un épisode d’intense activité volcanique.
Elle est datée de 419 millions d’années. Dégagée progressivement par l’érosion, l’intrusion magmatique, probablement épaisse d’au moins 800 m, a fini par affleurer.
La composition chimique et minéralogique du porphyre joue un rôle déterminant dans la composition floristique de la végétation .
Le porphyre de Lessines est une diorite quartzifère à hornblende. Toutefois, peu après sa mise en place, la roche a subi un métamorphisme hydrothermal important, qui a fait disparaître la hornblende (une amphibole) et a formé des minéraux secondaires : chlorite, épidote, etc.
La roche montre des phénocristaux clairs de feldspath et des phénocristaux de couleur plus foncée (biotite et chlorite), inclus dans une pâte microgrenue. Les roches magmatiques sont souvent classées selon leur teneur en silice, qui varie de 45% à 77%.
L’exploitation du porphyre à Lessines
L’extraction du porphyre à Lessines est très ancienne. Les vestiges des remparts de la ville (XIIIème siècle) sont réalisés dans ce matériau. Toutefois la première véritable carrière n’a été ouverte qu’en 1707.
Elle a fourni les gros blocs destinés à l’endiguement des polders hollandais.
Le porphyre de Lessines, comme celui de Quenast, était une pierre très réputée pour sa solidité et a servi au revêtement de beaucoup de voies carrossables en Belgique.
L’exploitation du porphyre a largement contribué à la prospérité de la ville. Elle a connu son apogée au début du vingtième siècle, où l’on a compté jusqu’à 22 carrières en activité.
La roche était remontée par des wagonnets réunis par une chaîne sans fin circulant sur des plans inclinés souvent très raides.
Elle était taillée sur place en pavés par des ouvriers spécialisés (« les cayoteus »).
Les produits quittaient Lessines principalement par le chemin de fer et par la voie fluviale, chaque carrière disposant le long de la Dendre d’un quai de chargement.
Après la première guerre mondiale, un lent déclin a commencé, et la production des pavés a été abandonnée au profit des produits concassés utilisés pour les revêtements routiers modernes. Actuellement, seules deux grandes carrières, situées à l’est de la ville, restent en activité.
La plus grande excavation (plus de 30 hectares), est exploitée par les Carrières Unies de Porphyre (C.U.P.), tandis que la carrière de l’Hermitage est exploitée par la société Gralex. La roche est concassée et les graviers sont calibrés et lavés sur place. Leur lavage produit des sédiments argilo-limoneux et des graviers fins de couleur grise, qui sont entreposés à la périphérie des carrières.
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Questions :
1/ De quand date le porphyre extrait dans les carrières de Lessines ?
2/ Quel est le nom des 4 couches qui recouvrent le porphyre ?
3/ En quelques mots, explique la formation du porphyre.
4/ Aux coordonnées, prenez un caillou en main…. Observez attentivement ...Décrivez-le (texture, grains, couleurs, forme, présence ou non de creux dans les blocs... que se passe-t-il lorsque l'on frotte fortement deux éléments entre-eux?Présence de poussières... Est-ce alors un bon choix de roche pour le ballast ?
Indice : prévoir de quoi peser et mesurer
Sources :
http://www.1631 - La Ballastière de Sainte-Marie | Rechercher un site intéressant ou protégé | Sites | La biodiversité en Walloniebiodiversite.wallonie.be
http://www.Sagrex Quenast | Sagrex SA au Beneluxwww.sagrex.be
http://www.Ballast (chemin de fer) — Wikipédiafr.wikipedia.org
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THE STATION – THE BALLAST
The word ballast is of Scandinavian origin, but its current meaning in French has been borrowed from English. In 1844, in France, a railway encyclopedia presented the term ballast, used in the railways, as an unnecessary anglicism because of the common use of the word ensablement to designate the mixture of stones and sand spread on the ground under the railway tracks. The word finally entered into use and supplanted ensablement.
Use
The ballast transmits the forces generated by the passage of trains on the ground, without the latter distorting by settling.
It is also used to enclose the ties in order to ensure their resistance to longitudinal deformations, particularly important for the technique of long welded rails. The ties rest on a thickness of 10 cm to 35 cm of ballast depending on the characteristics of the line.
Material
Crushed stone, particle size ranging from 31.5 mm to 50 mm, is generally used.
In Belgium, limestone and siliceous limestone are used mainly.
Fine gravel (10 mm to 35 mm) is used for grading by blowing.
The quarries where these materials are extracted and processed are the ballast ballast ballast ballast ballast tanks, and by metonymic means the cars that carry the ballast are also called ballast tanks.
The elements of the ballast must be nested to form a compact but permeable mass.
The careers of Quenast and Lessines.
Located in the Walloon Brabant, Quenast’s quarry is peculiar because of the characteristics of the rock it extracts: porphyry (cooled magma from 435 million years ago.
Porphyry is a general term for any magmatic rock with a texture characterized by large feldspar crystals).
Currently, Quenast’s quarry has an elliptical shape of 1200 by 800m. It is one of the most important in Europe in terms of area. More than 60 people are employed there for a production of about 1.800.000 tons of porphyry per year.
The Lessines site is located in the province of Hainaut, 55 km south-west of Brussels and is served by the A8 motorway.
The Lessines quarry currently consists of two operating areas, one known as the north pit and the other as the south pit. On the first one, there are 8 extraction floors (face faces) of 15 to 30 meters each, still operable for about ten years. In contrast, the “south pit” reserves amount to 140 million tonnes.
Today, Lessines' annual production is 1,800,000 tonnes per year and reserves are estimated at more than 140 million tonnes.
The rock, extracted from Lessines, has the special characteristics that allow it to be upgraded optimally, especially in TGV ballast and motorway roads.
geological setting
The porphyre of Lessines is a magmatic plutonique rock (we say so intrusive), that is resulting from the cooling and from the solidification of a magma buried profoundly in the earth's crust. The magmatic intrusion of Lessines was organized within ordoviciens schists of the primary base of Brabant during an episode of intense volcanic activity.
She(It) is dated 419 million years. Cleared(released) gradually by the erosion, the magmatic, probably thick intrusion of at least 800 m, eventually levelled(appeared).
The chemical and mineralogical composition of the porphyre plays a role determining in the floral composition of the vegetation.
The porphyre of Lessines is a diorite quartzifère in hornblende. However, shortly after its implementation, the rock underwent an important hydrothermal metamorphism, which made disappear the hornblende (an amphibole) and formed secondary minerals: chlorite, Epidote, etc.
The rock shows clear phenocrystals of feldspar and darker coloured phenocrystals (biotite and chlorite), included in a microgrenue paste.Magmatic rocks are often classified according to their silica content, which ranges from 45% to 77%.
The exploitation of porphyry in Lessines
Porphyry extraction in Lessines is very old. The remains of the city walls (13th century) are made in this material. However the first real career was opened only in 1707.
She supplied the big blocks for the containment of the Dutch polders.
The porphyry of Lessines, like that of Quenast, was a stone well known for its solidity and was used for the coating of many carrots in Belgium.
The exploitation of porphyry has greatly contributed to the prosperity of the city. It reached its peak in the early twentieth century, with up to 22 active careers.
The rock was ascended by carriages assembled by an endless chain circulating on often very steep inclined planes.
It was cut on site in cobblestones by skilled labourers ("cayoteus").
The products left Lessines mainly by the railway and the waterway, each quarry having a loading dock along the Dendre.
After the First World War, a slow decline began, and the production of pavements was abandoned in favour of crushed products used for modern road coatings.
Currently, only two major quarries, located east of the city, remain in operation.
The largest excavation (more than 30 hectares), is operated by the United Careers of Porphyry (C.U.P.), while the quarry of the Hermitage is operated by the company Gralex. The rock is crushed and the gravel is calibrated and washed on site. Their washing produces clay-silty sediments and grey-coloured fine gravels, which are stored on the periphery of quarries.
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Questions :
1/ When was the porphyry extracted in Lessines' careers?
2/ What is the name of the four layers that cover the porphyry?
3/ In a few words, explains the formation of porphyry.
4/ At the coordinates, take a pebble in your hand…. Watch carefully ... Describe it (texture, grains, colors, shape, whether or not there are hollows in the blocks...what happens when you scrub two elements strongly between them? Presence of dust... Is this a good choice of rock for ballast?)