Le mois dernier, le président Donald Trump a pris des mesures pour concrétiser une promesse de campagne visant à transformer la barrière frontalière existante aux États-Unis en un "grand et beau" mur. Le 25 janvier, la Maison Blanche a publié un décret annonçant la création d'une «barrière physique sécurisée, contiguë et infranchissable [...] afin de prévenir l'immigration illégale, le trafic de drogue et d'êtres humains et les actes de terrorisme». le bureau chargé de faire respecter les réglementations frontalières - se démène pour faire de cet ordre une réalité concrète.
La clôture actuelle consiste en environ 650 milles de segments disparates, constitués d'une combinaison de poteaux et de rails en acier, de tôles, de maillons de chaîne, de barrières en béton et de treillis métallique. Remplacer cette clôture par ce qui a été décrit comme une structure en béton de 20 à 50 pieds traversant 1 000 des quelque 2 000 kilomètres de la frontière des États-Unis avec le Mexique ne sera pas une tâche facile. Outre le traitement d'un projet de poursuite mexicain et la gestion de la propriété privée d'une grande partie des terres du Texas, il existe une autre préoccupation que peu de personnes ont abordée en détail: la géologie.
Par rapport à la construction d'un palais de marbre ou d'une église à hauts sommets, l'érection d'un mur peut sembler relativement simple. Ce n'est pas. (Il suffit de demander aux Chinois, dont la Grande Muraille a été construite 2 000 ans et n'a pas réussi à empêcher les envahisseurs.) Bien que la plupart des conceptions de mur soient assez simples, les constructeurs doivent s'adapter à un large éventail de terrains, explique Gary Clendenin, hydrogéologue principal à ICF. La frontière sud des États-Unis contient à elle seule des déserts, des zones humides, des prairies, des rivières, des montagnes et des forêts, qui créent tous des problèmes très différents pour les constructeurs.
«La longueur de ce projet présente des défis qui ne sont généralement pas pris en compte dans un projet de construction», déclare Clendenin.
Ces obstacles peuvent-ils être surmontés? Smithsonian.com a demandé à deux scientifiques, un géophysicien et un hydrogéologue, quels facteurs géologiques les constructeurs du mur devraient prendre en compte avant de pouvoir mener à bien ce projet ambitieux.
Environ 650 milles de segments de clôture disparaissent le long de la frontière entre les États-Unis et le Mexique, qui s'étend sur près de 3 000 kilomètres. De nombreux segments, comme celui illustré ci-dessus, permettent toujours une communication transfrontalière. (Brian Auer / Alamy Stock Photo) Surveiller la situation
La tour de Pise n'a jamais été conçue pour se pencher. Construite entre 1173 et 1370, la structure excentrée était placée sur environ 30 pieds de fins sédiments de rivière reposant sur une couche d’argile marine ancienne. Mais comme les constructeurs assemblaient des tonnes de marbre, les sédiments de la rivière ne se compactaient pas de manière uniforme. En 1178, alors qu'ils avaient fini de travailler sur le troisième étage, la tour avait déjà acquis son inclinaison caractéristique.
Le gouvernement italien a depuis dépensé des millions de dollars pour s’assurer que ce point de repère tant aimé ne se renverse pas. Ces défaillances structurelles rappellent que, si nos ancêtres ont réussi à ériger de nombreux exploits impressionnants, «ils ne restent pas nécessairement debout», pour reprendre les termes du géophysicien de terrain, Mika McKinnon. Pour contourner de tels problèmes aujourd'hui, les constructeurs modernes ont ajouté une étape cruciale au processus de construction: l'arpentage. Bien que prenant beaucoup de temps, cette étape est essentielle pour garantir que la structure résultante puisse rester sur la terre ferme pendant des années.
Avant de poser une seule brique, des équipes de scientifiques se réunissent sur les lieux pour étudier une multitude de détails, de la profondeur du substrat rocheux à la chimie du sol. Dans le cas du mur frontière, ils devraient parcourir toute la longueur du chemin proposé, travaillant par segments pour évaluer la région, collecter des données, élaborer des plans. (Cette nécessité rend le processus de construction de murs - en particulier ceux couvrant des milliers de kilomètres - plus difficile que de construire, par exemple, un gratte-ciel de 95 étages.)
«Franchement, cela prendrait des années», explique Clendenin, spécialisée dans les projets linéaires comme les chemins de fer et les routes. McKinnon est d'accord. Un projet sur lequel elle a travaillé, un tronçon de pipeline de trois milles, en est à sa cinquième année d’enquêtes sur le terrain.
Pourtant, la commande de Trump semble ne prévoir que six mois pour tous les efforts d'arpentage et de planification. Dans sa longue liste d'étapes requises, son ordre exécutif énonce:
«Produire une étude complète de la sécurité de la frontière sud, à terminer dans les 180 jours de la présente ordonnance, qui inclura l’état actuel de la sécurité de la frontière sud, tous les aspects géophysiques et topographiques de la frontière sud, la disponibilité des ressources nécessaires pour parvenir à un contrôle opérationnel complet de la frontière sud et stratégie pour obtenir et maintenir un contrôle opérationnel complet de la frontière sud. "
Contactée par Smithsonian.com, l'agence des douanes et de la protection des frontières a refusé de commenter la chronologie actuelle du mur, affirmant dans un courrier électronique qu '"il serait spéculatif de répondre aux questions que vous vous posez à ce stade". aux scientifiques Smithsonian.com a parlé, il ne va pas monter de si tôt.
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Se rendre à la roche en place
La ville préhistorique de Petra est un excellent exemple d'anticipation géologique ancienne. Aux alentours du IVe siècle avant J.-C., les habitants de Petra ont jeté les bases de cette ville commerçante jadis très animée directement dans les falaises de grès rose et taillé, entre la mer Rouge et la mer Morte. Bien que les vents et la pluie aient menacé d'éroder la structure de haut en bas, son enracinement solide dans le substrat rocheux - la roche solide qui se trouve sous les couches lâches de la terre - a maintenu cette structure en position debout pendant des milliers d'années.
Selon McKinnon, une telle mise à la terre dans le substrat rocheux est un élément clé de la construction d'une mégastructure. Pour quelque chose d'aussi vaste qu'un mur de plus de 300 mètres de haut, les constructeurs devront ancrer le tout sous la surface du rocher sous-jacent s'ils veulent qu'il reste droit.
Le problème, c’est que se rendre à la roche mère peut s’avérer être une tâche difficile. Les grandes bandes de la frontière comportent une couche lourde de sédiments meubles - la saleté, les sols, le sable - s'étendant au-dessus du substrat rocheux. Dans certaines régions, le substrat rocheux se trouve à des centaines, voire des milliers de pieds. «À certains endroits, le substrat rocheux sera trop profond. Vous ne pourrez jamais atteindre le substrat rocheux de façon abordable», explique McKinnon.
«Ce n'est pas grave si vous voulez [construire] une petite maison parce que vous la laissez simplement flotter sur ses fondations», ajoute-t-elle.
Mais si vous construisez une mégastructure, «vous avez un problème», dit-elle.
La barrière frontalière qui traverse les dunes de sable d'Algodones en Californie est construite spécialement pour s'adapter à l'environnement en constante évolution des dunes. Les poteaux étroits de 15 pieds de haut «flottent» au-dessus du sable et peuvent être déplacés verticalement lorsque les dunes se déplacent. (United States Border Patrol, Département de la sécurité intérieure) Cela ne veut pas dire que construire sur le sable est impossible. Mais pour ériger de telles structures en toute sécurité, les géophysiciens effectuent aujourd'hui de vastes études sismiques afin de visualiser ce qui se cache en dessous. Pour créer ces images, ils installent des rangées de géophones en forme de pointes, des microphones 3D qui détectent les infimes vibrations du sol et les convertissent en un signal électrique. Ensuite, ils font un bruit important, souvent en déclenchant une explosion ou en pesant lourd pour frapper le sol. Les géophones enregistrent la diffusion et la réflexion des vibrations pour imager les structures souterraines, et résolvent les problèmes qui peuvent se trouver sous la surface.
McKinnon a été confronté à l'un de ces problèmes lors de la construction d'un barrage hydroélectrique devant être construit dans une vallée d'environ un kilomètre. L’équipe a effectué toutes les enquêtes appropriées sur la région et a découvert qu’en dessous de son lit de rivière se trouvait un deuxième canal enfoui dans la boue. «Si nous ne l'avions pas trouvé et que nous essayions de construire notre barrage, l'eau aurait simplement érodé l'ancien canal sous-jacent et nous aurions eu une rivière sous notre barrage», dit-elle.
Il existe deux options pour surmonter ces problèmes avec les sédiments: compactez les sédiments et ajoutez une fondation plus profonde. Pour un mur d'environ 20 pieds de hauteur, la fondation devrait s'étendre de 6 à 8 pieds sous la surface, dit Clendenin. Toutes ces étapes sont coûteuses et prennent du temps. Mais lésinez sur n'importe lequel d'entre eux et "vous obtenez votre situation Lench-Tower-of-Pisa", dit McKinnon.
Bien sûr, beaucoup de régions modernes n’ont pas les ressources économiques pour mener de telles enquêtes et pour la construction de fondations profondes. Les villes de Campanie, en Italie, sont construites sur des sédiments meubles susceptibles de glisser, une situation aggravée par la coupe à blanc de la végétation et une construction non réglementée qui manque généralement de fondations adéquates. Ces facteurs les rendent vulnérables aux caprices de la géologie de leur région: en 1998, quand une coulée de boue a déferlé sur la ville, les maisons se sont effondrées sous le poids et le mouvement des boues, faisant au moins 95 morts.
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Dirt Drame
«Quelque chose qui n’aime pas un mur / qui envoie la houle gelée sous le sol», commence le poème de Robert Frost, «Mending Wall». Frost n’était peut-être pas un géologue, mais il a obtenu une bonne chose: lorsqu’il s’agit de construire des murs, le gonflement du sol est un mal de tête majeur. C'est pourquoi, une fois que les arpenteurs ont fini d'évaluer le type de roche et de terre qu'ils vont construire, ils commencent à étudier la terre.
Les sédiments, en particulier dans les matériaux riches en argile, peuvent emmagasiner de l'eau en gonflant comme une éponge dans un bol d'eau. Les cycles de gonflement et de retrait qui en résultent pendant les périodes humides et sèches peuvent fissurer les fondations mêmes des structures. Et ces types de sols sont courants dans de nombreux États où le mur frontière sera construit, notamment au Texas et dans certaines parties du Nouveau-Mexique. Selon l'American Society of Civil Engineers, environ la moitié des maisons américaines sont construites sur des sols en forte expansion et près de la moitié d'entre elles subissent des dégâts chaque année.
La saleté peut également ronger le système de support du mur. Les sols naturellement acides ou à forte teneur en chlorures peuvent rapidement dégrader les métaux riches en fer, explique M. McKinnon. Ces sols pourraient «corroder n'importe quel, par exemple, la belle et grosse barre de fer que vous installez pour stabiliser votre fondation», dit-elle. D'autres sols contiennent une grande quantité de sulfates, un composé présent dans le gypse minéral commun qui décompose les métaux et le béton. Les sols riches en sulfates sont courants dans ce qu'on appelle les sols Trans-Pecos situés le long de la frontière dans le bras sud-ouest du Texas.
L'entretien d'une structure aussi longue est difficile. Et même si un tel mur peut être érigé, la taille du budget nécessaire pour le maintenir debout reste floue. (Photo de Kevin Foy / Alamy) «Vous allez rencontrer des centaines, voire des milliers, de types de sols différents le long d'un sentier linéaire [si long]», a déclaré Clendenin. (En fait, il y a plus de 1 300 types de sol dans le seul Texas.) Et beaucoup de ces sols ne seront pas le type de sol sur lequel construire. À ce stade, les constructeurs de murs potentiels ont deux options: dépenser plus de temps et d'argent pour creuser les sols existants et les remplacer par une meilleure saleté, ou bien éviter complètement la région.
Une chose qu’ils ne peuvent pas toujours éviter, ce sont les régions exposées aux tremblements de terre et aux inondations. Les rivières longent une partie non négligeable de la frontière américano-mexicaine, ce qui peut créer un risque d'inondation bien réel. Les bâtiments adjacents aux rivières peuvent également présenter des problèmes juridiques inattendus: un traité de 1970 exige que la clôture soit en retrait du Rio Grande, qui délimite la frontière entre le Texas et le Mexique. Pour cette raison, la clôture actuelle coupe la propriété des propriétaires terriens du Texas et a des lacunes pour permettre aux propriétaires fonciers de passer.
Les tremblements de terre sont également relativement fréquents dans l'ouest des États-Unis. Selon la construction, certains de ces tremblements pourraient causer des fissures ou des bris dans le mur, explique McKinnon. Un exemple: le séisme de magnitude 7, 2 survenu en 2010 près de la frontière entre la Californie et le Mexique, selon Austin Elliott, étudiant postdoctoral à l'Université d'Oxford, dont les recherches portent sur l'histoire des tremblements de terre. «S'il y avait eu un mur à El Centinela [une montagne dans le nord du Mexique], il aurait été compensé», écrit Elliott sur Twitter.
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Même si toutes les enquêtes appropriées sont complétées et que les cases sont cochées, le succès n’est pas garanti. «Il y a tellement de choses à faire avant même de pelleter la première boule de terre», explique Clendenin.
Malgré tous nos outils d'arpentage modernes et une planification minutieuse, la Terre vous surprendra toujours, ajoute McKinnon. «Cette partie que vous pensiez ennuyeuse, simple et facile à prévoir est en réalité totalement compliquée», dit-elle. «Regardez n'importe quelle excavation majeure pour un système de métro, n'importe quelle construction de pont importante, n'importe quel grand complexe de tours; ils avaient tous des études préalables intenses, des phases de conception étendues et devaient encore être modifiés lors de la construction. ”
Après l'annonce de l'ordre exécutif de Trump, McKinnon s'est adressé à Twitter pour lui laisser un rappel pressant des conséquences de la sous-estimation de la Terre. "La Terre ne pardonne pas bâclée", écrit-elle. Elle a ajouté dans une interview: "Ignorez la géologie à vos risques et périls."
