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L'Ile de Marie-Galante (Guadeloupe). © BRGM

Cartographie de l’interface eau douce - eau salée à Marie-Galante, Guadeloupe

27.09.2018
Cette étude vise à déterminer la position de l’interface eau douce – eau salée à Marie-Galante (dépendance de l’archipel Guadeloupéen) et à analyser son évolution depuis les dernières campagnes de localisation (1983 et 2003). Des méthodes de diagraphies de conductivité électrique en forage sont mises en œuvre, couplées à l’interprétation des données issues du levé géophysique aéroporté de la Guadeloupe. L’interprétation de la carte de 2017 et la comparaison effectuée avec les objets cartographiques préexistants (1983 et 2003) montrent que le centre-est de l’île est peu vulnérable aux intrusions salines, tandis que le pourtour de l’île est fortement sujet à ce phénomène. Une incertitude demeure à ce jour au sujet d’une zone très conductrice identifiée grâce aux données d’électromagnétisme (secteur RABI, sud-est de l’île). Au vu du manque d’informations sur ce secteur problématique (absence de sondages géologiques profonds), des compléments d’investigation devront être conduits pour mieux contraindre cette observation.

Profondeur et altitude de l’interface eau douce – eau salée calculées à partir des données d’électromagnétisme. © BRGM

Profondeur et altitude de l’interface eau douce - eau salée calculées à partir des données d’électromagnétisme. © BRGM

Contexte

Les aquifères en contexte insulaire de la Guadeloupe sont fortement sensibles à la problématique d’intrusion saline. L’île calcaire de Marie-Galante est le siège d’un gisement d’eau souterraine sollicité principalement pour l’alimentation en eau potable (AEP), ainsi que pour des usages agricoles et industriels. L’exploitation de cette nappe est opérée par l’intermédiaire de forages et de puits.

Dans ces contextes d’aquifères littoraux, la directive 2006/118/CE et l’arrêté du 17 décembre 2008 prévoient, entre autres « la détermination de l’influence marine sur les nappes d’eau souterraine, à définir localement, soit par quantification des sulfates et chlorures, soit d’après le paramètre conductivité ».

En 2003, suite à une sollicitation du Conseil régional de Guadeloupe, le BRGM a construit un modèle de simulation des écoulements souterrains de I'île de Marie-Galante. Celui-ci a permis de fournir un modèle diphasique de l’interface eau douce – eau salée (contact abrupt entre les deux compartiments) ne prenant donc pas en compte la zone de mélange.

Objectifs

Le premier objectif de cette nouvelle étude est de déterminer la position actuelle de l’interface eau – douce eau salée à Marie-Galante au moyen de diagraphies de conductivité en forage et de l’interprétation des données issues du levé géophysique héliporté de la Guadeloupe.

Le second objectif consiste à analyser l’évolution du biseau salé par rapport aux données antérieures et à la modélisation de 2003.

Programme des travaux

Dans un premier temps, la phase bibliographique a permis de sélectionner des points d’eau d’intérêt pour la réalisation des diagraphies de conductivité électrique. Une phase de reconnaissance, menée en septembre 2016, a conduit à la sélection définitive des ouvrages qui ont permis la réalisation des diagraphies. Celles-ci ont été effectuées en octobre 2016 en période de hautes eaux puis en février 2017 en période de basses eaux.

Dans un second temps, l’interprétation des données issues du levé géophysique aéroporté de la Guadeloupe a permis de compléter l’analyse des diagraphies. Ces données d’électromagnétisme (EM) ont été filtrées (débruitage) puis inversées afin d’obtenir l’équivalent d’une quarantaine de profils géophysiques ayant eux-mêmes servi de base à la construction de la cartographie finale.  

Enfin, l’analyse de l’évolution de l’interface eau douce – eau salée a été réalisée. Les résultats de la modélisation de 2003 ont ainsi pu être comparés aux résultats actuels.

Moyens mis en œuvre afin de déterminer la position de l’interface eau douce – eau salée en Grande-Terre. © BRGM

Moyens mis en œuvre afin de déterminer la position de l’interface eau douce - eau salée en Grande-Terre. © BRGM

Résultats obtenus

L’analyse de la bibliographie a permis de mettre en évidence au-delà du pourtour littoral, les secteurs les plus sensibles aux intrusions marines : le nord (Les Bas) et l’ouest (marais de Saint-Louis) de l’île, de piézométrie inférieure à 2 m NGG.

Neuf points d’eau ont fait l’objet de mesures de conductivité électrique. De plus, plusieurs puits et forages listés en bibliographie n’ont pu être retrouvés ou n’offraient pas la possibilité de réaliser de diagraphie (trop faible profondeur des ouvrages ne permettant pas d’atteindre le biseau salé et de le caractériser en lecture directe). Néanmoins, les mesures effectuées ont permis de confirmer la localisation des zones sensibles au phénomène d’intrusion saline identifiées lors de la phase bibliographique. Elles ont, en outre, permis de mettre en évidence une variation saisonnière de la conductivité sur ces mêmes zones.

À partir des résultats acquis suite à l’interprétation des données électromagnétiques, deux cartographies géolocalisées de l’interface eau douce – eau salée (altitude et profondeur) ont été générées.

L’interprétation de la carte de 2017 et la comparaison effectuée avec les objets cartographiques préexistants (1983 et 2003) montrent que le centre-est de l’île est peu vulnérable aux intrusions salines (cote de l’interface allant au-delà de -45 m NGG). Le pourtour de l’île est en revanche sujet à des intrusions, tout particulièrement dans la partie ouest du territoire sur laquelle des forages d’exploitation de la nappe sont implantés.

Une incertitude demeure à ce jour au sujet d’une zone très conductrice (secteur RABI, sud-est de l’île) identifiée grâce à l’apport des données électromagnétiques. En raison du peu d’informations sur ce secteur problématique, des compléments d’investigation sont indispensables pour interpréter ce résultat.

Trois hypothèses peuvent à ce jour être formulées pour expliquer ce phénomène :

  • Existence d’une intrusion saline majeure : plausible compte tenu de la corrélation entre la localisation de certains captages AEP implantés dans et aux alentours de la zone conductrice. Des mesures in situ complémentaires ont été réalisées sur les eaux des forages localisés dans le secteur problématique, les résultats ne témoignent pas d’une influence marine.
  • Anomalie liée à un artefact du modèle d’inversion : des inversions complémentaires ont été initiées de manière à mieux contraindre la zone résistive identifiée. Les résultats confirment l’existence d’un secteur très résistif en profondeur. La géométrie de cet horizon s’apparente davantage à celui d’une formation géologique qu’à une intrusion saline.
  • Existence d’un horizon géologique très peu résistant en profondeur. Il est probable qu’une couche géologique très peu résistive (≤ à 4 Ωm), non identifiée à ce jour sur les logs géologiques des forages, soit à l’origine du résultat observé sur carte. Deux chercheurs de l’université des Antilles spécialistes des plateformes carbonatées de Grande-Terre et de Marie-Galante ont été sollicités afin d’approfondir cette hypothèse. Une origine géologique est très vraisemblable et pourrait être liée à la présence de :
    • karsts fortement développés dans le milieu souterrain et remplis d’argiles de décalcification ;
    • directions structurales N150° majeures (la zone d’anomalie se situant exactement dans le prolongement d’une grosse structure pointant vers Marie-Galante).

L’ensemble de ces interprétations est toutefois empreint d’un certain degré d’incertitude lié notamment à l’évolution des moyens techniques de traitement des données et au fait que les sites investigués dans les années 70 étaient différents. Des investigations complémentaires sont par ailleurs indispensables et impliquent notamment la réalisation d’un sondage de reconnaissance au droit de la zone résistive identifiée sur l’île.

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