Sous nos pieds, l’eau invisible

Un peu de géologie

La géologie du bassin de l'Eyrieux est complexe et appartient à plusieurs époques géologiques. La zone a connue la mise en place des premiers reliefs du socle cristallin durant le secondaire. Ces roches sont remontées lentement du manteau sous forme de pluton granitique. Beaucoup plus tard, dans l'ère tertiaire, la formation des Alpes a entraîné des mouvements tectoniques. Des failles et des réseaux de fractures ont été générés. Dans le même temps, le volcanisme du massif central est intense et répand des coulées de basalte et de roches éruptives. Ces deux phénomènes combinés entraînent la fonte et la recristallisation des matériaux en place qui donnent un ensemble de roches dites cristallophylliennes métamorphiques.

Ainsi la géologie de notre bassin peut être séparée en trois types de roche :

• Roches cristallines ; ce sont des granites présentant des gros cristaux plutôt clairs, ils sont riches en feldspath et quartz.

• Roches cristallophylliennes ; il s'agit de roches ayant subi un métamorphisme de hautes températures et basses pressions au contact des laves volcaniques et des intrusions plutoniques. On retrouve majoritairement des granites d'anatexies (transitions entre granites et roches métamorphiques à grain fin) composées de quartz et feldspath, des gneiss (roche métamorphique) contenant quartz, micas et feldspath à grain suffisamment gros pour être identifié à l’œil nu.

• Roches volcaniques ; ce sont majoritairement des basaltes qui apparaissent sous forme de plages disséminées dans la partie nord ouest du bassin.

Ces roches cristallines sont érodées par dégradations physiques provoquant fragmentation, désolidarisations, éboulements.

Elles sont érodées également par altération : dans les fissures de la roche (diaclase) le contact eau-cristal (micas et feldspath) entraînent un phénomène d'hydrolyse qui provoque des ruptures de liaison, en conséquence la roche elle-même va être dégradée. En milieu humide et sous couvert végétal le délitement va être grandement facilité.

Dans la zone d'altération, la roche peut se désagréger à la première sollicitation pour devenir un sable plus ou moins grossier. Il s'agit d'altérites de type arène appelé "gore". Cette arène peut être recouverte par un sol ou être érodée, dans ce cas, les éléments vont être entraînés par ruissellement vers les points bas pour s'accumuler en couche plus ou moins épaisses

Aquifères et nappes d'eau.

Ces roches sont "porteuses" d'eau car l'eau souterraine est partout. Elle circule et se stocke dans les vides (interstices,  fissures, fractures, failles) jusque profondément.

La formation aquifère est le contenant, la nappe d'eau, le contenu. Une nappe est donc l’ensemble des eaux comprises dans la zone saturée d’un aquifère.

Le massif de roche cristalline est peu aquifère, les nappes d'eau qu'il contient ne sont ni des lacs ni des rivières ! Ce sont des milieux poreux (capacité à stocker l’eau) ou bien perméables (capacité à se laisser traverser par l’eau) où l'eau circule à travers un réseau connecté de pores ou de fissures.

Les forces qui entraînent l'eau à travers l'aquifère sont la gravité, l'eau circule d'une point haut vers le point bas, et le gradient de pression qui peut faire progresser l'eau vers le haut.

La circulation d'eau est différenciée dans les zones d'altération ou de fracturation :

• Dans les zones d'altération les arènes ont une porosité d'interstices mais une perméabilité faible (présence de minéraux argileux issus de l'altération des feldspaths). Les formations altérées superficielles parfois épaisses de plusieurs mètres peuvent contenir de petites nappes discontinues alimentant des émergences à débit régulier mais faible. Le milieu est "perméable en petit" si l'épaisseur est suffisante, les eaux qui vont y percoler seront assurées d'une certaine filtration naturelle.

• Dans les zones fracturées l'eau ne peut circuler que dans les fissures présentes près de la surface (50 à 100 mètres de profondeur). La densité des fissures et leur organisation est très aléatoire. L'eau circule et parfois resurgit sous forme de sources généralement de faible débit. Le milieu est "perméable en grand" avec une capacité filtrante quasi-nulle.

A un niveau plus ou moins profond l'eau rencontre un milieu imperméable qui peut être d'argile ou de roche cristalline au fissures fermées ou colmatées.

Toutes les eaux de précipitations ( hors évapotranspiration) aboutissent à la rivière, toutes les rivières sont très fortement connectées à un aquifère. L'alimentation naturelle de la nappe se fait par infiltration directe des précipitations.

La nappe est en interaction permanente avec le cours d'eau qu'elle accompagne. Lorsque le niveau de la rivière s'élève rapidement, une partie de l'eau s'infiltre pour recharger la nappe. A l'inverse, en période de « basses eaux » ( étiage) le débit du cour d'eau sera augmenté par l'écoulement de la nappe qu'il draine.

Nos sources

Dans une formation aquifère, le niveau de la nappe, appelé niveau piézométrique, correspond à l'altitude de la surface de la nappe. L'analyse des fluctuations des niveaux piézométriques permet de déterminer des cycles de recharge et de vidange de la nappe.

Les sources apparaissent lorsque la surface piézométrique affleure le terrain naturel, elle sont de contact ou de déversement, les failles son propices à leur apparition.

ET : évapotranspiration

Es : ruissellement superficiel

Eh : infiltration et écoulement hypodermique

Ep : écoulement profond

- - - - niveau piézométrique

Exemple de coupe de milieu souterrain avec un aquifère de socle entaillé par une rivière et sa nappe alluvionnaire. Plus l'eau souterraine gagne les parties profondes de l'aquifère plus sa vitesse de circulation ralentit et plus le temps qu'elle passe au sein du compartiment souterrain augmente. Les boucles de circulation profonde peuvent remonter à la surface à travers des structures perméables, la charge hydraulique est supérieure en profondeur, permettant ainsi un flux ascendant.

L'eau circule toujours même très lentement, au cours de sa circulation, elle transporte des éléments chimiques et enregistre ainsi la "signature chimique" de son aire d'alimentation et de recharge, signature qui peut ensuite être modifiée par les processus biochimiques existants au sein de l’aquifère (interaction eau-roche, processus microbiens). En effet, les micro-organismes de la sub-surface constituent une partie importante de l'écosystème terrestre. Bien qu'encore méconnu, l'écosystème des aquifères abrite une très grande variété de micro-organismes qui, en l’absence de nutriments carbonés, tirent leur énergie directement de la dissolution des minéraux des roches qu'ils accélèrent.

Au final, la qualité chimique de la rivière, exutoire de l'aquifère, est fortement lié au compartiment souterrain. L’aquifère est donc un facteur clef dans la réponse de la qualité des eaux de la rivière à un changement de pratique ou d'occupation du sol.

Pour aller plus loin...

Vidéos de Philippe Amiotte Suchet : notions élémentaires d’hydrogéologie et d' hydrologie

Nous nous sommes inspirés également du travail de Mr George Naud hydrogéologue.