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Un aquifère karstique en République Dominicaine (Bayahibe, République Dominicaine, 2008). © BRGM - Christophe Rigollet

Évaluation des ressources en eaux souterraines du Plateau de Sault

16.10.2017
Le système aquifère du Pays de Sault se développe sur une superficie d’environ 430 km², à une altitude moyenne de 1 000 m NGF, située majoritairement en Aude (75 % du plateau) et en Ariège (25% du plateau).

Carte d’extension des zones noyées libres (bleu clair) et captives (bleu foncé) du système karstique de Font Maure. Les flèches noires désignent les probables axes et directions d’écoulement.

Carte d’extension des zones noyées libres (bleu clair) et captives (bleu foncé) du système karstique de Font Maure. Les flèches noires désignent les probables axes et directions d’écoulement.

Contexte

Par sa surface, il représente le plus grand karst des Pyrénées françaises. Il est drainé par trois principaux systèmes : celui de Fontestorbes dans la partie occidentale, avec une superficie estimée à 85 km², celui de Blau (Aiguo Niret) au nord et celui de Font Maure situé en rive gauche de l’Aude (à la sortie des gorges de Pierre Lys) dans la partie orientale, avec une superficie estimée à 110 km².

Objectifs

Le projet a pour objectif d’acquérir de nouvelles connaissances concernant le fonctionnement, la structure et la localisation des réserves en eaux souterraines des systèmes karstiques présents au niveau du Plateau de Sault.

Les études géologiques et hydrogéologiques visent à préciser la géométrie 3D du sous-sol à partir de campagnes de levers de terrain. Un suivi des sources permet de mieux comprendre les écoulements souterrains et d’identifier les principales réserves en eau souterraine ainsi que leurs relations avec les rivières.

Programme des travaux

Des relevés géologiques de terrain ont été effectués entre 2014 et 2016 afin de disposer de coupes géologiques précises sur le secteur de l’étude.

Pour mieux comprendre les écoulements souterrains, les principales sources du secteur ont été équipées d’instruments de mesures de façon à suivre leur niveau d’eau et leur débit entre l’automne 2014 et le printemps 2017. Sur la plupart d’entre elles, des mesures de température et minéralisation (conductivité électrique de l’eau) sont également effectuées, ainsi que des prélèvements pour analyses chimiques.

Un essai de traçage, indispensable à la compréhension des écoulements a été réalisé le 7 mai 2015 en collaboration avec les Comités Départementaux de Spéléologie de l’Ariège et de l’Aude, avec l’injection de deux traceurs fluorescents différents dans les pertes de Camurac et du Rébounédou. Les sources principales ont été échantillonnées et suivies en continu pour détecter l’arrivée des traceurs qui étaient attendus, principalement : Fontestorbes, FontMaure, Ginoles et Blau.

Une campagne gravimétrique comportant 258 stations a été effectuée sur le plateau de Sault à l’automne 2015 pour clarifier la structure profonde de la région et ainsi mieux définir le modèle géologique 3D préalable. La gravimétrie permet en effet d’étudier les variations spatiales de l’attraction de la pesanteur à la surface terrestre, qui sont fonction de la répartition de la densité dans le sous-sol et donc des roches qui constituent le sous-sol.

Enfin une campagne de mesures de sismique réflexion a été réalisée en juin 2016 sur le plateau d’Espezel. La sismique réflexion est une technique qui consiste à enregistrer en surface des échos issus de la propagation dans le sous-sol de vibrations provoquées par un poids qui tombe sur le sol. Ces échos étant générés par les hétérogénéités du sous-sol (contraste entre deux couches géologiques), le traitement des données acquises permet d’obtenir une image de la géométrie des couches géologiques (profondeur, pentes, alternance des couches…).

Photographie du microgravimètre lors d’un point de mesure.

Photographie du microgravimètre lors d’un point de mesure.

La phase du projet relative aux forages de reconnaissance a été initiée fin 2016. Les ouvrages réalisés ont pour objectif de confirmer (ou infirmer) les hypothèses géologiques établies à partir des données géologiques et des données géophysiques recueillies lors des campagnes d’acquisition de gravimétrie et de sismique réflexion.

Une seconde campagne de forages de reconnaissance est prévue à l’été 2017. Elle permettra de vérifier ou infirmer le modèle géologique 3D ainsi que les hypothèses émises sur le développement de la karstification au sein des formations carbonatées. 

Résultats obtenus

Le modèle géologique 3D du plateau de Sault a été construit de manière itérative, à partir des observations ponctuelles de surface (visualisation des roches qui affleurent à la surface) et de cartes/coupes géologiques. Cette approche vise à lui conférer une cohérence géologique et géométrique régionale optimale.

Les expériences de traçage ont permis de mieux cerner les bassins d’alimentation des sources ainsi que les vitesses de circulation des eaux souterraines en vue de mieux en comprendre la vulnérabilité. Les deux traceurs injectés ont été détectés à la source de FontMaure uniquement.

D’un point de vue hydrogéologique, les couches calcaires (en blanc dans le schéma ci-dessous) qui peuvent être karstifiées et contenir de l’eau souterraine sont souvent situées entre des couches imperméables (vertes ou grises).

Schéma hydrogéologique d’une formation calcaire (en blanc) remplie d’eau et pincées entre deux formations imperméables (vertes ou grises).

Schéma hydrogéologique d’une formation calcaire (en blanc) remplie d’eau et pincées entre deux formations imperméables (vertes ou grises).

Le modèle géologique 3D permet de vérifier la continuité de ces couches et les connexions éventuelles entre des couches différentes. Il permet aussi d’identifier l’extension des zones potentiellement remplies d’eau (en bleu sur le schéma).

Modèle géologique 3D du secteur d’étude vu de l’Est, avec au premier plan à droite, le bassin de Quillan.

Modèle géologique 3D du secteur d’étude vu de l’Est, avec au premier plan à droite, le bassin de Quillan.

Les secteurs du plateau sur lesquels l’infiltration de l’eau rejoint l’aquifère directement (à travers le sol) ou indirectement (en s’écoulant vers une perte) sont également localisés. L’analyse de cette géométrie met en évidence les zones d’écoulement souterrain les plus probables. Celles-ci seront confirmées par les résultats des essais de traçage.

Le forage d’Espezel a été implanté à l’intersection de deux profils sismiques dont l’interprétation a souligné, entre 200 et 300 m de profondeur, une zone perturbée sur laquelle il est nécessaire d’approfondir les investigations. Le forage a atteint la profondeur de 423 m à la mi-janvier 2017. Il devrait permettre de répondre en grande partie aux interrogations des géologues qui présenteront prochainement l’analyse des cuttings et l’interprétation géologique qui en découle. Cette dernière permettra d’implanter les forages de la seconde campagne.

Les analyses des bilans hydrogéologiques et des données hydrochimiques seront confrontées aux informations géométriques sur l’extension des réservoirs carbonatés et la localisation des zones de recharge (directe et indirecte). Une analyse de la vulnérabilité des différents secteurs karstiques sera également conduite. Il en résultera une bien meilleure compréhension du fonctionnement de l’aquifère karstique du plateau de Sault.

PARTENAIRES

Agence de l’eau Rhône Méditerranée Corse

Agence de l’eau Adour-Garonne

Conseil départemental de l’Aude

Conseil départemental de l’Ariège

Région Occitanie

RAPPORT PUBLIC

BRGM/RP-65888-FR - Évaluation des ressources en eaux souterraines du Plateau de Sault - étude structurale, modèle géologique 3D, acquisition gravimétrique et analyse de la karstification - Télécharger le rapport

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