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Documents II) Etat initial de l'Environnement Géologie

La géologie est l’élément de base de l’analyse pour les raisons suivantes :
- les ancrages de structures aériennes sont positionnés dans les roches superficielles, les 10 à 15 premiers mètres en général,
 les tunnels sont creusés directement dans les entités géologiques en place à une profondeur généralement comprise dans la région entre 20 et 80 mètres, parfois plus (le tunnel de l’A 86 entre Vaucresson et Rueil-Malmaison présente une profondeur maximale de presque 100 m).

Méthodologie
La présente analyse considère les 100 à 120 premiers mètres sous la surface du terrain « naturel » (y compris les remblais éventuels). En effet, les 20 à 30 premiers mètres sont déjà occupés partout par les constructions et réseaux souterrains actuels, certains ouvrages atteignant des profondeurs plus importantes. En première analyse, la réalisation d’un ouvrage en tunnel serait plutôt envisageable dans la tranche inférieure, soit à partie de 30 m de profondeur.
L’analyse repose sur la prise en compte des données de la carte géologique réalisée par le BRGM, de données issues de la bibliographie.
La carte géologique générale, fournie par le BRGM, est présentée sur la carte II.3.3-1. Trois secteurs ont été détaillés par une carte de zoom et une coupe géologique correspondante (un quatrième le sera en phase 2 – Pleyel – Descartes) :
• Le plateau de Saclay : carte II.3.3-1-1 et coupe géologique II.3.3-1-2,
• Le secteur de La Défense : carte II.3.3-1-3 et coupe géologique II.3.3-1-4,
• Le secteur de Créteil : carte II.3.3-1-5 et coupe géologique II.3.3-1-6.

Enjeux régionaux et dans le périmètre d’étude
La région Ile-de-France occupe le centre de la cuvette du Bassin Parisien géologique. Elle présente les roches affleurantes les plus récentes. Le centre du bassin de Paris a été l’une des régions qui ont servi de base à la stratigraphie des formations crétacées et tertiaires.
Les profondeurs évoquées ci-dessus conduisent à une analyse des formations quaternaires, tertiaires et secondaires de la région. En pratique, l’analyse s’arrêtera à la craie du Crétacé dont la puissance est telle, plusieurs centaines de mètres, que les ouvrages envisagés ne concerneront pas les roches sous-jacentes.

- Séquence lithologique type
La région Île-de-France fait partie de la structure géologique du Bassin Parisien, vaste cuvette sédimentaire reposant sur le socle métamorphique et magmatique.
Le socle affleure aux confins Nord (les Ardennes), Est (les Vosges), Sud (le Massif Central) et Ouest (le Massif Armoricain) de ce bassin.
La carte géologique au millionième montre que les affleurements sédimentaires sont concentriques. La région Île-de-France se trouvant presqu’au centre de la cuvette, elle présente la stratigraphie tertiaire la plus complète.
Cette stratigraphie est décrite dans les tableaux ci-après.

- La couverture quaternaire
Elle comprend l’ensemble des dépôts récents et superficiels qui recouvrent les strates géologiques tertiaires (voir le tableau II.3.3.1). Leur origine est soit :
- naturelle : les formations résultent du transport et de la mise en place des produits de l’érosion : alluvions associées aux cours d’eau, limons de plateaux éoliens, colluvions et éboulis de pente,
- anthropique : l’homme a remblayé certaines zones pour les rendre utilisables ou pour consommer des matériaux d’origines diverses : amélioration géotechnique des sols, comblement de dépressions pour aplanir des terrains, exhaussement de sols pour mettre hors d’eau en zone inondable, consommation des gravats issus des destructions des guerres de 1914-1918 et de 1939-1945, anciennes fortifications.
La superficie concernée par cette couverture est importante dans la région Ile-de-France. A titre d’exemple, les alluvions représentent 25 % du territoire de la commune / département de Paris.
En fond de vallée, associées aux cours d’eau, les alluvions sont largement prédominantes. Sur les plateaux, les limons font l’essentiel du recouvrement. Les versants de vallées sont le siège principal des éboulis et des colluvions.
L’épaisseur de cette couverture est très variable, que ce soit au niveau des différentes entités géomorphologiques (plateaux, vallées, versants), ou au sein même de ces entités.
L’épaisseur des alluvions de la Seine est sans commune mesure avec celle des alluvions associées à la Bièvre. L’ordre de grandeur est en général de la dizaine de mètres pour la Seine, alors qu’il est du mètre pour celles de la Bièvre.
De même, l’épaisseur de la couverture des limons de plateau est extrêmement variable, la microtopographie ayant un rôle important. Elle peut atteindre la dizaine de mètres dans les dépressions des plateaux et représenter moins de un mètre dans les zones exposées à l’érosion.
- La stratigraphie tertiaire
Elle est composée d’un ensemble de calcaires, de sables et de marnes dans lequel sont intercalées des masses de gypse (tableaux II.3.3.2, 3 et 4).
Il faut distinguer 3 domaines géographiques dans la zone couverte par le fuseau :
• le Nord-Est de la zone : les formations les plus récentes (celles du tableau II.3.3.2) sont absentes. Les affleurements sont principalement composés des marnes supragypseuses, voire des formations du gypse (masses et marnes du gypse dans le tableau II.3.3.3),
• une bande centrale d’orientation Nord-Ouest/Sud-Est correspondant à la structure géologique encaissante du passage de la Seine. En dehors des alluvions qui recouvrent une grande partie de la zone, la roche sous jacente est le plus souvent la craie ou les formations tertiaires les plus anciennes. Au niveau des versants, les affleurements sont représentatifs de la séquence lithologique type du tableau II.3.3.3.
• le Sud-Ouest de la zone : les formations types des plateaux sont la meulière de Montmorency et les sables de Fontainebleau, éléments tertiaires les plus récents (tableau II.3.3.2).
Le pendage des couches géologiques est en général relativement faible. La structure est quasiment tabulaire sauf accident tectonique. Cela n’empêche pas la variabilité horizontale des couches géologiques.
Ainsi, le calcaire de Champigny se trouve remplacé par les deux premières masses du gypse et les marnes intercalées dans la partie Ouest et Nord de la zone étudiée.

- La craie du Crétacé
Cette formation géologique est particulière du fait de sa puissance. L’épaisseur courante est de 300 à 400 m mais elle peut atteindre plus de 500 m.
Elle constitue donc une sorte d’écran géologique vis-à-vis des formations sous jacentes. En effet, pour qu’une perturbation (altération, travaux) atteigne ces formations, il faut qu’elle ait une envergure dépassant l’épaisseur de la craie, soit plusieurs centaines de mètres, ce qui est exceptionnellement le cas (forages et ouvrages profonds).
La craie elle-même, un mélange de calcaire (au sens chimique du terme, c'est-à-dire du carbonate de calcium) et d’argile, est imperméable si elle est saine, c'est-à-dire non fracturée, ni fissurée. C’est en général le cas lorsque la craie se trouve en profondeur sous une couverture géologique.

Enjeux au niveau du fuseau
L’analyse à ce niveau portera sur l’aspect « vertical » de la géologie. Elle sera menée par tronçon.

- Saclay – La Défense
Les cartes II.3.3-1-1 et II.3.3-1-2 présentent la géologie du plateau de Saclay (91) et la coupe géologique associée.
Ce tronçon est situé dans le domaine Sud-Ouest de la région, caractérisé par la présence de la Meulière de Montmorency et des Sables de Fontainebleau.
Le plateau de Saclay est un plateau oligocène profondément entaillé à l'Est et au Sud par les vallées de la Bièvre et de l'Yvette.
Sous une couverture limoneuse épaisse de plusieurs mètres, ce plateau présente la stratigraphie suivante :

• Meulière de Montmorency sur 5 à 9 m d’épaisseur,
• Sables de Fontainebleau sur environ 60 m d’épaisseur,
• Marnes à huître sur 2 à 3 m d’épaisseur,
• Calcaire de Sannois (ou de Brie) sur 4 m d’épaisseur,
• Argiles vertes et Glaises à Cyrènes sur 5 à 7 m d’épaisseur,
• Marnes supragypseuses sur environ 11 m de profondeur, dont 2 m de marnes de Pantin et 9 m de marnes d’Argenteuil,
• Masses et Marnes du gypse sur environ 30 m d’épaisseur, dont 17 m pour la première masse du gypse, 3 m pour les marnes intercalaires (comprenant une passée de gypse) et 10 m pour les troisième et quatrième masses du gypse et formations associées.
Sur les 120 premiers mètres, deux formations occupent les ¾ de l’épaisseur : les Sables de Fontainebleau et les formations du gypse.
En remontant vers le Nord du tronçon, vers la boucle de la Seine, la Meulière de Montmorency disparait et l’épaisseur des sables de Fontainebleau diminue. Les formations citées ci-dessus ont une épaisseur similaire.
Les formations infragypseuses apparaissent dans les vallées entaillant le plateau et dans la vallée de la Seine. La stratigraphie est la suivante :
• Calcaire de Saint-Ouen sur 10 m d’épaisseur,
• Calcaire de Ducy sur 2 m d’épaisseur,
• Sables de Beauchamp sur 7 m d’épaisseur,
• Marnes et Caillasses sur 8 m d’épaisseur,
• Calcaire grossier sur 14 m d’épaisseur,
• Sables d’Auteuil sur 8 m d’épaisseur,
• Argile plastique sur 12 m d’épaisseur,
• Calcaires et Marnes de Meudon sur 10 m d’épaisseur.
La craie du Campanien (Crétacé), située sous le dernier niveau cité, est située à environ 60 m sous la base des formations gypseuses. Son épaisseur est d’environ 350 m. Elle affleure sous les alluvions dans la boucle de la Seine au niveau de Boulogne-Billancourt (92).
Un ouvrage souterrain à 30-40 m de profondeur traverserait principalement les Sables de Fontainebleau, et les formations sous-jacentes dans la partie Nord du tronçon.
Le Nord du Tronçon est similaire au tronçon de La Défense Pleyel.

- La Défense – Pleyel
Les cartes II.3.3-1-3 et II.3.3-1-4 présentent la géologie du secteur de La Défense (92) et la coupe géologique associée.
Ce tronçon est caractérisé par le domaine du gypse. Les affleurements sont, soit les formations gypseuses directement, soit les formations voisines : marnes infra et supra gypseuses, calcaire de Saint-Ouen.
La formation du gypse (de la première masse au sommet du calcaire de Saint-Ouen) a une épaisseur globale de 50 m environ.
Les formations sous-jacentes ont des épaisseurs similaires à celles du tronçon précédent. L’épaisseur de craie concernée par les 100 m est donc plus importante.
Un ouvrage souterrain à 30-40 m de profondeur traverserait principalement les formations du gypse dans la partie Est du tronçon, et les formations sous-jacentes dans la partie Ouest.

- Pleyel – Le Bourget
Du point de vue géologique, ce tronçon est similaire au précédent.

- Pleyel - Villejuif
Ce tronçon, qui traverse Paris du Nord au Sud, comprend l’actuelle ligne 14 qu’il est prévu d’inclure dans le projet.
Pour l’essentiel, la géologie de ce tronçon est similaire à celle du tronçon La Défense – Pleyel.

- Le Bourget – Roissy CDG
Ce tronçon est marqué par les affleurements du Calcaire de Saint-Ouen et des formations situées à la base de la formation du Gypse. La Craie est située à environ 50 – 60 m de profondeur, voire 70 m au niveau de l’aéroport de Roissy-CDG.
Un ouvrage souterrain à 30-40 m de profondeur traverserait principalement les formations situées immédiatement au dessus de la craie : calcaire grossier et en dessous.

- Le Bourget – Descartes/Noisy
Ce tronçon est marqué par la butte témoin de l’Aulnay. La base de la butte est située sur la formation du Calcaire de Saint-Ouen recouvert par les formations superficielles : limons des plateaux, alluvions de la Marne et de ses affluents.
La butte elle-même présente les formations allant des masses et marnes du gypse au calcaire de Brie :
• Calcaire de Brie sur 10 m d’épaisseur,
• Argiles vertes et Glaises à Cyrènes sur 7 m d’épaisseur,
• Marnes supragypseuses sur environ 20 m de profondeur, dont 7 m de marnes de Pantin et 15 m de marnes d’Argenteuil,
• Masses et Marnes du gypse sur environ 30 m d’épaisseur.
La vallée de la Marne est caractérisée par une grande quantité d’alluvions qui recouvrent les formations sous-jacentes de plusieurs mètres. La Craie n’est pas atteinte.
Un ouvrage souterrain à 30-40 m de profondeur traverserait principalement le calcaire grossier et les formations voisines. La butte de l’Aulnay ne serait pas concernée. Dans la partie Sud du tronçon, au niveau de la Marne, les alluvions seront concernées, peut être même la craie.

- Descartes/Noisy – Villejuif
Les cartes II.3.3-1-5 et II.3.3-1-6 présentent la géologie du secteur de Créteil (94) et la coupe géologique associée.
Ce tronçon traverse deux fois la Marne (boucle de Saint-Maur-des-Fossés) et une fois la Seine au niveau de Créteil.
La partie Nord-Est est située sur le plateau de Brie dont la géologie est particulière par rapport aux autres tronçons.
La stratigraphie du plateau de Brie est la suivante :
• Sables de Fontainebleau sur environ 10 m d’épaisseur,
• Marnes à huître sur 2 m d’épaisseur,
• Calcaire de Brie sur environ 10 m d’épaisseur,
• Argiles vertes et Glaises à Cyrènes sur 7 m d’épaisseur,
• Marnes supragypseuses sur environ 11 m de profondeur, dont 2 m de marnes de Pantin et 9 m de marnes d’Argenteuil,
• Calcaire de Champigny sur 15 à 20 m d’épaisseur,
• Marnes à Pholadomies sur 2 m d’épaisseur,
• Sables de Monceau sur 2 m d’épaisseur,
• Calcaire de Saint-Ouen et calcaire de Ducy sur 10 m d’épaisseur,
• Sables de Beauchamp sur 10 m d’épaisseur,
• Marnes et Caillasses sur 15 m d’épaisseur,
Cette stratigraphie couvre les 100 premiers mètres d’épaisseur du plateau de Brie. Le gypse n’existe pas dans ce secteur : il est remplacé par le calcaire de Champigny.
La partie Ouest de ce tronçon est marquée par les affleurements d’alluvions de la vallée de la Seine. Elle se trouve dans le domaine du faciès gypseux. On retrouve la série stratigraphique du premier tronçon. Les Sables de Fontainebleau affleurent mais sont relativement peu épais (de quelques mètres à un dizaine de mètres) car ils ont été érodés.
La traversée des cours d’eau (Seine et Marne) entraîne une sur-profondeur de l’ouvrage. Il est possible qu’un ouvrage souterrain traverse le calcaire de Champigny, voire les calcaires sous jacents. A l’Ouest de la Seine, il se trouverait dans les masses et marnes du gypse.

- Villejuif – Orly - Saclay
Ces tronçons ont une stratigraphie identique au premier tronçon étudié. Les perturbations sont apportées par les vallées de l’Yvette et de la Bièvre qui mettent à jour des formations sous-jacentes aux Sables de Fontainebleau.

- Villejuif – Boulogne Billancourt
Ce tronçon est particulier car il s’inscrit dans l’axe de la Seine. A l’Ouest, la Craie affleure sous les alluvions. A l’Est, quelques lambeaux de Sables de Fontainebleau affleurent. La forte dénivelée permet de mettre à l’affleurement la quasi-totalité de la stratigraphie.

STRATEC - BURGEAP - BIOTOPE - ATELIER SERAJI