Les couches géologiques se forment lorsque des sédiments se déposent et se solidifient sous pression pendant de nombreuses années. De ce fait, les couches les plus anciennes sont généralement plus dures et plus stables. Les couches situées juste sous le fond marin sont souvent constituées de sable récemment déposé, qui ne s'est pas encore transformé en roche. Les couches géologiques autour de l'archipel japonais sont relativement récentes et complexes en raison d'une activité volcanique et sismique intense.
D'après les études géologiques réalisées jusqu'à présent, les conclusions suivantes peuvent être tirées :
① Le choix du tracé nécessite la définition de ses spécifications. Les véhicules pouvant circuler dans les tunnels comprennent les automobiles, les trains et les trains à sustentation magnétique (maglev), mais les spécifications du tracé varient selon le cas.
② L'ergonomie du véhicule dans les tunnels extrêmement longs pose problème. Par ailleurs, les trains à sustentation magnétique n'en sont qu'à leurs débuts en phase de test et leur mise en service n'est pas prévue avant longtemps.
C'est pourquoi, à ce stade, nous avons opté pour le tunnel du Shinkansen (TGV japonais), considéré comme le plus réaliste, et avons retenu ses spécifications de tracé.
Plus précisément,
① la pente maximale est de 20/1000 (une chute de 20 m sur 1000 m), et
② le rayon de courbure minimal est de 5000 m —
cela peut être facilement adapté même s'il est remplacé par un tunnel routier.
Le principal obstacle au choix du tracé du tunnel Japon-Corée réside dans la présence d'une importante faille, caractérisée par un profond dénivelé, dans le chenal occidental du détroit de Tsushima, où se sont accumulées des couches sédimentaires jeunes et non consolidées. Pour contourner cette formation géologique, deux options principales sont envisagées.
La première consiste à creuser le tunnel à travers le substratum rocheux sous ces couches. Dans ce cas, la construction est considérée comme relativement sûre, mais la profondeur du tunnel étant considérable, sa longueur totale sera proportionnellement importante. La méthode de creusement en montagne, combinée à l'injection d'eau dans la masse rocheuse pour assurer l'étanchéité, peut être utilisée, comme cela a été démontré pour le tunnel de Seikan. La seconde option consiste à creuser le tunnel à travers la couche non consolidée, en utilisant la méthode du tunnelier. La profondeur du tunnel étant moindre, sa longueur totale sera également réduite. Cependant, le creusement d'un tunnelier sous une pression d'eau supérieure à 150 m de profondeur est une première et soulève de nombreux défis techniques.
Dans tous les cas, on estime que le tronçon entre Kyushu et Iki peut être creusé par la méthode de tunnelage en montagne, qui consiste à excaver la roche-mère. La difficulté réside dans le franchissement des couches sédimentaires plus récentes des chenaux est et ouest du détroit de Tsushima, et la méthode d'excavation variera en fonction des propriétés de ces couches.
Compte tenu des conditions géologiques décrites précédemment, les tracés de tunnel présentés ci-dessus ont été proposés. Il s'agit d'un plan géologique reliant Kyushu à l'île de Geoje, en Corée du Sud. Le tracé C, qui mène directement à Busan, présente l'inconvénient d'être extrêmement long. Je vais ici présenter un aperçu géologique du tracé menant à l'île de Geoje.
Dans la région de Kyushu, on trouve des couches tertiaires du bassin houiller de Karatsu, recouvertes de lave basaltique, et des intrusions rocheuses sont également visibles. Les levés magnétiques du chenal d'Iki ont révélé d'importantes intrusions de roches ignées. Iki est constituée du groupe tertiaire d'Iki, recouvert de lave basaltique.
Dans le chenal oriental entre Iki et Tsushima, se trouve le récif de Shichirigasone, entouré de roches ignées. La composition géologique générale est celle du groupe de Katsumoto du côté d'Iki et du groupe de Taishu du côté de Tsushima, avec toutefois des couches sédimentaires plus récentes intercalées. Les éviter nécessiterait donc de creuser un tunnel assez profond.
La majeure partie de Tsushima est composée du groupe de Taishu, avec un important massif granitique au sud. La zone environnante s'est transformée en cornéenne. La cornéenne résulte de l'altération des roches par la chaleur. Le granite étant une roche chaude, les strates voisines avec lesquelles il entre en contact subissent également une altération thermique. Les roches cornéennes sont extrêmement dures. Au large
du chenal ouest de Tsushima, une importante faille longe la côte. À l'ouest de cette faille, le substratum rocheux plonge profondément et des couches sédimentaires plus récentes s'y déposent. Ces couches sédimentaires se sont accumulées continuellement sur le fond marin, telles des chutes de neige, depuis le Pliocène (période tertiaire), il y a plus de 2 millions d'années, voire plus tôt, jusqu'à nos jours. Elles sont encore en cours de diagenèse et ne sont pas encore solidifiées. De ce fait, on suppose qu'elles contiennent une grande quantité d'eau et sont extrêmement meubles.
Deux méthodes sont envisagées pour les traverser : le creusement de la couche sédimentaire à l'aide d'un tunnelier à bouclier, ou le creusement du substratum rocheux sous-jacent par des techniques de tunnelage en montagne. Le point le plus profond du chenal ouest atteint 150 mètres, et si le tunnel traverse le substratum rocheux, la profondeur sera de 550 à 600 mètres. On estime que la profondeur du substratum rocheux diminue à un angle d'environ 4 degrés en direction de la Corée.
D'après cet aperçu géologique, les problèmes prévus lors de la construction peuvent être résumés comme suit.
Premièrement, dans la région de Kyushu, le granite s'est altéré en blocs sableux par endroits, et il existe un risque d'effondrement en présence d'eau souterraine. Des roches ignées sont présentes sur les fonds marins des chenaux d'Iki et de l'Est, et des infiltrations d'eau soudaines sont possibles.
À Iki et à Tsushima, les ressources en eau sont limitées et la population dépend des eaux souterraines pour l'approvisionnement en eau potable, l'agriculture et la pêche. Il est donc impératif de minimiser l'impact sur l'utilisation de ces eaux. Par ailleurs, la gestion des couches sédimentaires non consolidées et récemment formées sous les fonds marins du chenal Ouest constitue sans doute le principal défi pour l'ensemble du projet de tunnel.
Les études géologiques réalisées jusqu'à présent étant générales et qualitatives, la prochaine étape nécessitera des études spécifiques et quantitatives qui permettront d'affiner la conception, le budget et les méthodes de construction. Par conséquent, les défis à venir peuvent se résumer aux quatre points suivants :
① Premièrement, approfondir la connaissance des propriétés géotechniques de la géologie tout au long du tracé, tant terrestre que sous-marin. ②
Pour traiter les problématiques liées aux eaux souterraines dans les régions terrestres de Kyushu, Iki et Tsushima, il convient de comprendre les conditions hydrogéologiques de chaque région.
③ Comprendre et évaluer les propriétés géologiques et géotechniques des couches sédimentaires nouvellement formées dans les chenaux Est et Ouest.
④ Comprendre et évaluer la distribution et la structure de la géologie du fond marin, ainsi que ses propriétés géotechniques. Il est important de noter que
si les levés sismiques de surface ont jusqu’à présent constitué la méthode principale pour les levés géologiques du fond marin, ils ne suffisent pas à eux seuls pour appréhender les propriétés physiques de la géologie. C’est pourquoi, à l’avenir, nous prévoyons de mettre en œuvre des levés sismiques de surface en complément des levés sismiques.
Concernant la géologie des zones terrestres, nous poursuivrons la corrélation stratigraphique de chaque zone afin de clarifier la structure géologique entre Kyushu, Iki et Tsushima. Parallèlement, nous poursuivrons les levés hydrogéologiques. De plus, nous prévoyons de réaliser des études géotechniques adaptées aux méthodes de construction, tant terrestres que marines.
L'harmonisation des données topographiques constitue également un enjeu majeur ; il est nécessaire d'unifier les normes de levés et d'organiser les données issues des levés effectués jusqu'à présent, à terre comme en mer. Se pose également la question de l'harmonisation des levés entre le Japon et la Corée du Sud. Le système de référence géodésique se situe à Nihonbashi (Tokyo), au Japon, et à Incheon, en Corée du Sud ; il est donc essentiel de bien comprendre cette relation. C'est pourquoi il sera nécessaire de continuer à promouvoir les échanges entre le Japon et la Corée du Sud.
Étude géologique et de construction du tunnel Japon-Corée
Aperçu du tunnel Japon-Corée
