Etude de faisabilité

Positionnement du Cran
- Données sur l'exploitation de la Mine de Bernissart
- Les fouilles réalisées à l’époque de la découverte
- Numérisation des informations disponibles
- Modélisation du cran aux iguanodons
- Représentation du croquis des fouilles réalisées à -322 mètres
Quels résultats attendre des recherches


Au courant du mois de février de l'année 1998, lors d’une visite en nos bureaux de la FPMs, Monsieur R. GOSSELIN, Secrétaire de l’ASBL Patrimoine Iguanodons, est venu nous soumettre le problème de la mise à jour et de la récolte de nouvelles informations nécessaires à la valorisation du site aux Iguanodons de Bernissart. Nous avons, suite à ce contact, rédigé une proposition d’une première étude de faisabilité de travaux exploratoires destinés à mettre en évidence les chances de succès d’une exploitation des fossiles. Cette proposition d’étude a été soumise à l’IDETA (Intercommunale de Développement Economique et Aménagement du Territoire) par l’ASBL Patrimoine Iguanodons. L’IDETA a alors accepté de financer l’étude, et nous l’a commandée le 25 juin 1998.

Le travail à faire comportait un double volet :

Un volet géométrique dont le but est le positionnement exact du Cran par rapport aux installations de surface. Nous avons eu besoin pour atteindre cet objectif des plans de mines et autres informations sur les Charbonnages de Bernissart.

Un volet "sondages" destiné à évaluer le nombre et le coût des sondages d’exploration à réaliser pour délimiter le cran au sud et en profondeur et évaluer les chances de retrouver des fossiles. En effet, d’après les informations disponibles à la fin de l’exploitation des charbonnages de Bernissart, le cran est plus ou moins bien délimité au Nord, à l’Ouest et à l’Est, entre les niveaux 240 et 359 m. L’extension du cran au Sud est inconnue, ainsi qu’en profondeur pour la partie comprise entre 180 m et 240 m.


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Positionnement du Cran


A. Données sur l'exploitation de la Mine de Bernissart

Des plans et coupes verticales d’exploitation des anciens charbonnages de Bernissart existent et sont archivés à la Direction Générale des Ressources Naturelles et de l’Environnement (DGRNE) et aux Charbonnages du Borinage en liquidation.

Chaque plan de mine se rapporte à une veine de charbon bien déterminée, et non à une profondeur ; on dispose ainsi, par exemple, des plans de mine de la Veine Luronne, des plans de mine de la Veine Présidente, etc.

On distingue trois types d’informations sur les plans de mine :

les travaux réalisés dans la veine considérée

les cotes des différents travaux

les principaux bouveaux situés aux niveaux immédiatement inférieurs dans lesquels aboutissent les recettes de la veine considérée.

La figure 1 donne l’exemple du plan de mine relatif à la veine Luronne.




Figure 1 : Exemple de Plan de mine : plan de la veine Luronne (Bulletin de la Société Belge de Géologie, de Paléontologie et d’Hydrogéologie, vol XII (1898), partie II, tome1)


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B. Les fouilles réalisées à l’époque de la découverte

Les fouilles réalisées à -322 mètres ont fait l’objet d’une représentation minutieuse sur un croquis à l’échelle. Ce croquis est encore consultable au Service des Archives du Musée des Sciences Naturelles à Bruxelles. R. Gosselin (1998) s’est affairé à reproduire le croquis à plus petite échelle (figure 2).




Figure 2 : Croquis des fouilles opérées à -322 mètres (R. Gosselin, 1998)


Très peu de renseignements ont été retrouvés quant à la hauteur sur laquelle les fouilles furent réalisées. Il est cité dans le Bulletin de la Société Belge de Géologie, de Paléontologie et d’hydrogéologie (vol XII (1898), partie II, tome 1), qu’au niveau -322, à 7 mètres de la surface de l’éboulis ouest, un spécimen a été extrait jusqu’à 9 mètres au-dessus du sol du bouveau, dont la hauteur était de deux mètres. Plus tard, le massif situé entre la chambre d’extraction de ce spécimen et la surface de l’éboulis fut explorée à son tour en hauteur, et fournit plusieurs squelettes complets d’iguanodons.


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C. Numérisation des informations disponibles

Pour localiser les anciens travaux miniers ainsi que le Cran aux Iguanodons par rapport à la matrice cadastrale actuelle, nous avons décidé de numériser les différents points caractéristiques : puits, galeries principales (nouveaux), limites du cran. Le logiciel Gemcom ® de planification minière a été utilisé pour construire le modèle géométrique.

Les informations suivantes ont été numérisées:

Le tracé du puits Sainte-Barbe (2 points) et les galeries principales : les galeries des niveaux -240, -322, -356 et -415 mètres ont ainsi été complètement redéterminées compte tenu des changements de direction (87 points).

La matrice cadastrale de Bernissart : rues et parcelles des propriétés.

Les surfaces délimitant les veines de charbon qui ont été exploitées.

Les points caractéristiques du cran aux iguanodons : La consultation des plans a permis de répertorier pour chaque veine de charbon exploité, les coordonnées des différents points caractéristiques (130 points) ayant recoupé le puits naturel ou une zone failleuse bordant le puits naturel.

La figure 3 donne une représentation 3D des informations numérisées. Les puits et galeries principales y ont été modélisés pour tenir compte de leur volume réel. Les surfaces séparant les veines de charbon ne sont pas représentées pour ne pas encombrer le schéma. La figure 4 montre la projection des points caractéristiques sur la matrice cadastrale.




Figure 3 : Représentation des galeries principales, des points particuliers du cran aux iguanodons (en rouge) et du cadastre : visualisation de la répartition spatiale des points du cran.




Figure 4 : Projection des crans en surface sur le matrice cadastrale de Bernissart.


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D. Modélisation du cran aux iguanodons

Les coordonnées des différents points caractéristiques des travaux miniers qui ont recoupé le puits naturel ayant été introduites dans le logiciel, les vues 3D (figure 3) et 2D (figure 4) nous ont permis de visualiser la position de ces points et de constater la verticalité du Cran aux Iguanodons.

Nous avons également supposé une fermeture du cran vers le sud, fermeture choisie de manière à garder une symétrie entre la partie Nord et la partie sud du cran. Nous avons alors représenté la surface du cran en tenant compte de ces constatations (figure 5). Le cran a été délimité à sa base par un plan horizontal à -415 mètres, niveau le plus bas connu pour le cran. A sa partie supérieure, le cran a été délimité par le toit du houiller. La figure 6 présente l'allure générale des couches de charbon.




Figure 5 : Représentation du cran (en jaune) et de sa fermeture sud (en vert) dans une vue 3D avec le cadastre, les bouveaux et les points du Cran.




Figure 6 : Allure des couches de charbon au pourtour du Cran.


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E. Représentation du croquis des fouilles réalisées à -322 mètres

Le problème majeur du croquis des fouilles est qu’il n’y existe aucun point de repère de coordonnées connues. Il n’était à priori pas possible de replacer ce schéma dans la vue 3D. Cependant une observation minutieuse de ce croquis nous a permis de constater une cassure dans l’axe du bouveau. Cette cassure existait également dans l’axe du bouveau sur les plans de mine. Nous avons alors fait correspondre les 2 points, ce qui nous a donné un repère sur le croquis. A partir de ce repère, il a été possible de déterminer les coordonnées des points caractéristiques du croquis. A partir des positions connues des squelettes sur le croquis de la fouille, nous avons tracé l’allure des couches dans le cran. Différentes hypothèses ont été envisagées. La figure 7 en présente une dans une vue 2D permettant de projeter le cran sur la matrice cadastrale.





Figure 7 : une hypothèse de travail quant à l'allure des couches dans le cran aux iguanodons à -322 mètres.

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Quels résultats attendre des recherches


Pour estimer les chances que nous avons de mettre en évidence la présence des ossements lors des sondages, nous avons besoin d’évaluer la quantité des ossements susceptibles d’être trouvés ainsi que leur répartition dans l’espace.

Le Musée des Sciences Naturelles de Bruxelles a reconstitué la position dans laquelle les spécimens se trouvaient dans le gisement de Bernissart (figure 8), mais la position des squelettes les uns par rapport aux autres n’a pas été respectée. Cette reconstitution permet néanmoins de se rendre compte de la surface que pourraient présenter les spécimens à d’éventuels sondages traversant le gisement.





Figure 8 : Reconstitution de la position des animaux dans le gisement d’argile (CASIER, 1960).


Le croquis de la figure 2 donne la position des 17 iguanodons découverts dans la zone fouillée. Un planimétrage du croquis nous permet d’obtenir les dimensions suivantes :

Surface totale croquis : 576 m²

Surface des vides : 342 m²

Cette surface des vides a permis d’extraire en tout 17 iguanodons. Dans la suite, nous considérerons que les piliers laissés en place ne contenaient plus de spécimens, ce qui permettrait d’obtenir une densité ossifère de 17 spécimens sur 576 m² dans le sens perpendiculaire aux couches d’argile, et pour une hauteur fouillée d’environ 9 m plus ou moins dans le sens des couches. Nous faisons l’hypothèse que cette densité reste constante dans tout le gisement.

La plupart des chercheurs qui se sont intéressés aux résultats des fouilles au niveau -322 m s’accordent à dire que les spécimens remontés étaient répartis en 4 couches ossifères contenant des iguanodons et une 5ème couche contenant d’autres espèces. Le croquis de la figure 2 donne les résultats suivants concernant les couches à iguanodons :

1ère couche : 5 individus

2ème couche : 3 individus

3ème couche : 3 individus

4ème couche : 6 individus

Pour calculer la probabilité que nous avons de recouper les ossements lors des sondages, nous avons besoin de connaître la surface présentée par les squelettes en différentes positions à la trajectoire des sondages. Pour atteindre cet objectif, nous devrons estimer :

la taille des animaux

les différentes positions que ces animaux peuvent présenter par rapport à la direction des sondages

le pendage des couches ossifères à l’aplomb de différents points en surface

Pour ce qui concerne la taille des animaux, E. CASIER (1960), G.E. QUINET (1969) ainsi que P. SIMONET et d’autres signalent une longueur de 10 m (comptée de la tête à la queue en suivant les courbes) et une hauteur de 5 m en position debout. Il est supposé également que les animaux ont été trouvés en position couchée dans les couches ossifères. Nous devons donc estimer les surfaces présentées par les animaux couchés dans trois cas différents : vue de profil, vue en plan et vue de face.

Le planimétrage des squelettes dans différentes positions compte tenu de la taille supposée nous a conduit aux résultats suivants :


En tenant compte de la densité ossifère mise en évidence lors des fouilles, ces surfaces peuvent nous permettre de faire un calcul afin d’obtenir les probabilités de recouper les ossements lors des sondages. Nous avons à cet effet fait les définitions suivantes :

x : nombre d’individus recoupés dans un sondage traversant les 4 couches ossifères

P(x) : probabilité de recouper x individus dans un sondage

P(1) = p et P(0) = 1 – p : probabilités pour traverser un spécimen dans une couche ou non si nous utilisons la loi binomiale

Un développement mathématique nous a permis d’aboutir à la formule suivante pour l’estimation de la probabilité de recouper au moins un squelette dans le sondage :

La valeur de p dans le gisement est donnée par le rapport de la surface présentée par les spécimens dans une couche à la surface du gisement. Sur base du croquis de la figure 4, nous avons obtenu une moyenne de 4,25 spécimens par couche pour une superficie de gisement de 288 m². p variera entre 2 cas extrêmes selon que les squelettes se présentent de face (cas pessimiste) ou en plan (cas optimiste).

L’utilisation de ces deux valeurs extrêmes de probabilité nous donne alors les chances pour recouper au moins un spécimen dans un sondage :

Estimation optimiste :

Estimation pessimiste :

Nous avons également envisagé le cas où la couche d’argile serait traversée dans le sens de la longueur par un sondage. Nous obtenons alors des probabilités de 20% et 7% pour les estimations respectivement optimiste et pessimiste.

Plus le nombre de sondages exécutés sera élevé, plus nous aurons la possibilité de recouper des ossements. L’application de la loi binomiale au nombre de sondages nous a donné les probabilités suivantes :

Nous voyons que le fait de considérer 4 sondages permet d’obtenir une probabilité de 43 à 80% de chances de recouper des ossements. Si en plus des mesures tomographiques sont faites, le volume investigué sera multiplié par 2 si nous passons de 3 à 4 sondages.

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