L’exploitation minière a eu d’importantes conséquences sur la géologie et l‘hydrologie du bassin. Les écoulements d’eau tant superficiels que souterrains ont été irrémédiablement modifiés, et de fait la disponibilité des ressources.
Pendant l’exploitation minière : un équilibre hydrologique artificiel
L’exploitation minière a entraîné la fissuration des sols sus-jacents. Ceux-ci n’étant plus imperméables, la nappe du Dooger a été drainée en de nombreux endroits vers les galeries minières. Localement, elle s’est déconnectée des nappes superficielles qui sont ainsi devenues «perchées». Certaines d’entre elles ont disparu du fait de l’intense fracturation de leur soubassement.
L’eau d’exhaure a permis d’assurer les usages qui ne pouvaient plus être garantis par les nappes superficielles ou les cours d’eau asséchés. Elle a notamment garanti l’alimentation en potable des collectivités et la fourniture en eau industrielle. Elle a également servi à alimenter les cours d’eau.
La prolongation de ce fonctionnement artificiel pendant plusieurs dizaines d’années a permis l’installation d’un nouvel équilibre, auquel la population s’est habituée. Celui-ci a été remis en cause lors de la fermeture des exploitations minières qui a entraîné l’arrêt des exhaures.
Un nouvel équilibre après l’ennoyage des mines
L’arrêt des exhaures de chaque réservoir minier n’a pu se faire que lorsque le dernier exploitant avait cessé son activité.
Parmi les conséquences de l’ennoyage sur l’hydrologie figurent : la modification des écoulements souterrains et du débit des cours d’eau et la détérioration de la qualité de l’eau souterraine.
Modification de l’hydrologie
Après l’arrêt des exhaures, les vides laissés par l’activité minière se sont remplis d’eau jusqu’à un ou plusieurs points de débordement. Ceux-ci jouent le rôle de déversoirs des eaux d’ennoyage vers les cours d’eau. Des exutoires non désirés sont aussi apparus comme cela a pu être observé dans les vallées du Conroy, du Chevillon, et de l’Orne.
Par ailleurs, certains cours d’eau ont vu leur débit baisser significativement du fait de l’arrêt du rejet des eaux d’exhaure. En revanche, pour d’autre, le débit a augmenté en raison des débordements des réservoirs miniers et de la réactivation de sources de drainage de l’aquifère du Dogger. Tout cela dans des proportions parfois considérables.
La remontée du niveau dans les réservoirs s’est accompagnée de la reconstitution de la nappe des calcaires du Dogger sus-jacente. Toutefois, cette reconstitution n’a été que partielle, puisque la remontée du niveau d’un réservoir est limitée par l’existence des points de débordement. D’autre part, la nappe des calcaires du Dogger continue à être drainée par les réservoirs miniers via les zones foudroyées.
Qualité des eaux
L’eau des calcaires du Dogger présente une faible minéralisation contrairement à celle circulant dans les anciennes mines de fer. Pour celles-ci, les concentrations en sulfate, magnésium, sodium dépassent très souvent les concentrations maximales admissibles pour l’eau potable.
Cette situation devrait perdurer jusqu’à ce que le stock d’eau minéralisée soit évacué par le jeu naturel des circulations souterraines. En effet, lors de l’ennoyage des mines, l’eau s’est minéralisée du fait de la dissolution des éléments chimiques présents. Or, ce stock d’éléments chimiques ne se renouvelle pas en milieu ennoyé.
Cependant, cette situation transitoire peut durer quelques dizaines d’années en fonction du temps de résidence de l’eau dans le réservoir.
Des solutions de substitution aux eaux d’exhaure
C’est environ 10 % du volume pompé dans les mines qui était utilisé par les collectivités pour l’alimentation en eau potable de près de 350 000 personnes, soit près de 20 millions de m³ d’eau par an, à partir de 16 points d’exhaure. Un traitement simple suffisait à rendre l’eau potable : décantation, filtration, stérilisation.
De plus certaines industries faisaient appel à cette ressource pour faire face à leurs besoins propres.
Cependant, à l’ennoyage des réservoirs, cette ressource est devenue inutilisable du fait de sa teneur considérable en sulfate.
L’arrêt des exhaures des mines de fer a donc conduit, dès 1990, à la mise en œuvre d’un programme important de travaux de restructuration de l’alimentation en eau potable.
La vulnérabilité des réservoirs miniers
Les grands vides et les fractures issues de l’activité minière facilitent l’infiltration. Les polluants de surface rejoignent les réservoirs miniers selon un cheminement apparemment aléatoire. Ces caractéristiques hydrogéologiques du bassin ferrifère lorrain en font désormais un milieu particulièrement vulnérable vis-à-vis des pollutions de surface.