Recherche sur l’impact de différents degrés d’affaissement dus à l’exploitation houillère souterraine sur l’érodabilité des sols

Pourquoi l’affaissement du sol compte pour nos terres

Dans les bassins houillers du monde entier, le sol au‑dessus des mines souterraines s’enfonce et se fissure lentement lorsque la roche est retirée loin sous la surface. Cette transformation discrète du paysage peut modifier sans bruit la facilité avec laquelle le sol se laisse emporter par l’eau ou le vent, avec de lourdes conséquences pour l’agriculture, les prairies et les cours d’eau. Dans la région du Xinjiang, en Chine, des chercheurs ont utilisé une mine de charbon de la vallée de la rivière Yili comme laboratoire naturel pour poser une question apparemment simple : quand le sol s’affaisse davantage, devient‑il plus — ou moins — susceptible à l’érosion ?

Une vallée houillère sous pression

L’étude porte sur la mine de charbon n°4 de Yili, l’une des principales zones riches en charbon du Xinjiang et une base énergétique importante pour la Chine. Ici, l’extraction en profondeur a créé une vaste zone d’affaissement : une sorte de « cratère » peu profond et en gradins, sur plusieurs kilomètres, où le terrain s’est enfoncé de façon inégale. Les scientifiques ont divisé ce paysage en quatre bandes — pas d’affaissement, faible, modéré et sévère — et ont prélevé des échantillons de sol à cinq profondeurs jusqu’à 80 centimètres. Ils ont mesuré la répartition granulométrique (sable, limon et argile) et la teneur en matière organique, puis ont utilisé un modèle largement employé, EPIC, pour estimer la sensibilité du sol à l’érosion hydrique.

Du sol ferme à un sol plus sablonneux

Le premier résultat net est un changement de texture du sol à mesure que l’affaissement s’intensifie. Bien que le type de sol de base reste le même, sa composition interne évolue : globalement, la fraction sableuse augmente tandis que les proportions de limon et d’argile diminuent, surtout dans les zones les plus fortement affaissées. À l’horizontal, les sols des zones non affaissées contiennent davantage de limon, les zones faiblement affaissées présentent le plus d’argile, et les zones sévèrement affaissées sont dominées par le sable. Verticalement, à un même site, les couches profondes tendent à contenir plus d’argile et de limon et moins de sable que la surface, ce qui signifie que l’effet de « sablonisation » lié à l’affaissement est le plus marqué dans l’horizon superficiel et s’atténue avec la profondeur.

La matière organique en mouvement

La matière organique du sol — résidus végétaux et animaux décomposés qui aident le sol à retenir l’eau et à cohérer — évolue aussi avec l’affaissement, mais de façon plus complexe. Dans chaque bande d’affaissement, la matière organique décroît généralement avec la profondeur, comme on s’y attend. Sur l’ensemble du profil, la teneur totale en matière organique diminue par rapport aux terres non affaissées, avec la perte nette la plus importante dans les zones faiblement affaissées. Pourtant, la zone sévèrement affaissée montre une reprise partielle, contenant légèrement plus de matière organique que les zones faiblement et modérément affectées. Les observations de terrain suggèrent que la topographie en gradins de l’affaissement canalise les écoulements saisonniers et les débris vers le bas, de sorte que certains matériaux érodés et la matière organique se retrouvent piégés et déposés dans les marches les plus profondes plutôt que d’être entièrement emportés.

Un retournement surprenant du risque d’érosion

Lorsque l’équipe a intégré texture et matière organique dans le modèle EPIC, elle a obtenu un résultat qui va à l’encontre des attentes courantes : dans ce paysage, les sols des zones les plus fortement affaissées étaient, en moyenne, légèrement moins érodables. Tous les sites se situent dans un intervalle de risque moyen à élevé, mais l’indice clé — la valeur K — présente une légère tendance à la baisse en passant des zones non affaissées aux zones sévèrement affaissées. En substance, bien que l’affaissement rende le sol plus sablonneux et perturbe la structure et les racines, la topographie particulière de la mine et ses écoulements saisonniers font que les particules érodées et les matières riches en organique sont en grande partie redistribuées et partiellement stockées dans le système d’affaissement, notamment dans les terrasses profondes, au lieu d’être simplement emportées.

Ce que cela signifie pour les terres et l’eau

Pour les non‑spécialistes, la leçon est que l’impact de l’exploitation houillère souterraine sur l’érosion des sols n’est pas toujours une simple équation « plus d’affaissement = plus d’érosion ». Dans la vallée faiblement inclinée de Yili, avec des zones d’affaissement continues et de courtes pluies saisonnières, l’enfoncement du sol l’endommage tout en le réarrangeant. L’affaissement grossit le terreau et réduit la matière organique, ce qui tendrait à aggraver l’érosion, mais le relief en gradins et les chemins d’écoulement contribuent à piéger une partie des matériaux détachés, réduisant légèrement la sensibilité à l’érosion calculée dans les zones les plus affaissées. Les auteurs soulignent que ce schéma dépend du climat et de la morphologie locale ; dans des régions plus pentues ou plus humides, l’affaissement peut au contraire fortement amplifier l’érosion. Leurs conclusions fournissent une base scientifique pour cartographier les zones sujettes à l’érosion autour des mines et concevoir des mesures de restauration ciblées — par exemple stabiliser les couches superficielles vulnérables et reconstituer la végétation — avant que le sol ne disparaisse littéralement.

Citation: Tian, H., Zhang, A., Sui, W. et al. Research on the impact of ground subsidence of varying degrees caused by underground coal mining on soil erodibility. Sci Rep 16, 5659 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35985-6

Mots-clés: affaissement lié à l’exploitation du charbon, érosion des sols, texture du sol, matière organique, Xinjiang Yili