Utilisation des scories sidérurgiques comme marqueur stratigraphique pour l'étude de l'évolution géomorphologique des plaines alluviales

Afin d’analyser la dynamique récente des plaines alluviales des rivières du massif ardennais, nous avons utilisé les scories, résidus de la transformation du minerai de fer en métal, comme marqueur stratigraphique. Les scories constituent un traceur particulièrement exceptionnel ; elles sont présentes en grande quantité dans les alluvions des rivières ardennaises et les périodes d’activités des sites sidérurgiques et donc de rejets de scories sont connues précisément grâce aux études historiques.

C’est à partir du XIVe siècle que les sidérurgistes wallons commencèrent à utiliser la roue hydraulique pour actionner les soufflets et les martinets des forges. Ils installèrent donc leurs fourneaux et leurs forges d’affinage à proximité des cours d’eau et produisirent de grandes quantités de scories. Ainsi, un haut fourneau du 16e siècle, qui fonctionnait en moyenne 130 jours par an, produisait de l’ordre de 80 m³ de scories par an. Ces scories étaient généralement rejetées sur les plaines alluviales, voire directement dans le lit des cours d’eau. Par la suite, ces scories ont été emportées lors des crues débordantes ou par érosion latérale de la rivière. Entre le XIVe et le XIXe siècle, plus de 300 sites sidérurgiques ont été actifs le long de plusieurs dizaines de rivières du massif ardennais.

L’utilisation des scories comme marqueur stratigraphique a été proposée par le Professeur A. Pissart en 1972 et appliquée par Henrottay (1973), afin de déterminer des taux de sédimentation et de mobilité latérale postérieurs à l’apparition de l’activité sidérurgique dans les vallées. A la suite de cette étude, nous avons développé une méthode de mesure de concentration en scories qui permet de mieux localiser le contact entre les sédiments pré-et post-sidérurgiques, et de tenir compte de l’influence de la bioturbation et des contaminations lors des prélèvements. De plus, cette méthode montre que les teneurs en scories dans les sédiments ont varié dans le temps en relation avec les périodes de fonctionnement, d’expansion et d’arrêt des sites sidérurgiques situés en amont.

Grâce aux scories, nous avons montré que la sédimentation en plaine alluviale a été particulièrement importante depuis la fin du Moyen Âge, de l’ordre de 10 à 20 cm/siècle en fonction des cours d’eau. La mobilité latérale des rivières est par ailleurs relativement faible et moins importante que les valeurs basées sur la comparaison de tracés sur cartes anciennes.