Quelque soit l’état de l’eau, liquide, glace ou neige, et vapeur, celle-ci est en perpétuel mouvement. Elle bouge dans l’atmosphère et elle le fait sur la surface terrestre et sous-terre. Mais ce mouvement constant n’est pas le fruit du hasard, il est régi par le cycle de l’eau.
Une partie de l’eau liquide qui revient et atteint la surface terrestre se convertira en ruissellement superficiel et circulera dans les ruisseaux. L’autre partie s’infiltrera dans le terrain et s’y accumulera, celle-ci se déplacera très lentement jusqu’à rencontrer de nouveau une sortie vers la surface terrestre: les sources sont les déversoirs des grandes réserves souterraines d’eau, les aquifères.
Chaque goutte enregistre une information suffisante pour connaître énormément de choses sur son histoire:
- La composition chimique nous apporte des informations sur son origine, le type de roche sur laquelle elle a circulé, sa trajectoire et son âge.
- La température est un indicateur de la profondeur de circulation de l’eau avant de sortir à la surface, plus la température est importante, plus la profondeur de circulation sera importante.
L’eau est stockée sous la surface terrestre et sature les roches perméables remplissant leurs pores et leurs fissures, depuis la base de la formation rocheuse qui la stocke jusqu’à un niveau déterminé appelé niveau phréatique, au-dessus de ce niveau la roche ne contient pas d’eau (zone non saturée) et au-dessous elle en contient (zone saturée).
On appelle aquifère une formation géologique (roche ou terrain) qui est capable de stocker de l’eau et de lui permettre de bouger lentement à l’intérieur. Ce sont des formations dont on peut obtenir de l’eau au moyen de travaux de captage adaptés tels que les puits, les sondes ou les galeries.
S’il arrive qu’une formation géologique soit capable d’emmagasiner l’eau, mais sans la transmettre sans qu’il y ait de mouvement à l’intérieur et qui donc, ne permet pas son extraction, nous disons alors que ce n’est pas une aquifère.
Il est facile de comprendre le fonctionnement des sources si nous les imaginons comme de simples canalisations d’évacuation ou déversoir d’un aquifère souterrain de sorte que si le réservoir reste à son niveau maximum, la source rejettera l’excédent qui ne peut pas être stocké et débordera. Au contraire, si le niveau baisse au-dessous de la côte de la source celle-ci sera à sec.
Par nature, il existe deux grandes catégories d’aquifères: les aquifères détritiques et les aquifères de carbonate ou karstiques.
Aquifères détritiques
Les terrains qui forment ces aquifères sont constitués par des matériaux granuleux, généralement peu ou pas cimentés, ce sont souvent des graviers, du sable et de la boue et donc l’eau s’infiltre dans les pores ou failles existants dans les graviers et particules de sédiments.
Les débits de ces sources varient moins que les karstiques et ne sont pas issus d’une réponse directe liée aux précipitations momentanées. Cela est dû à la vitesse de transmission de l’eau à l’intérieur de ses sédiments qui est beaucoup plus lente.
Les sources de ces aquifères sont souvent peu spectaculaires, puisque généralement ils forment des cuvettes sédimentaires au relief plat (plaine fertile) dans lesquelles les eaux sont exploitées au moyen de puits et de forages.
Les eaux de ces aquifères sont souvent de qualité variable, parfois basse, liée à la nature des matériaux sur lesquels elle transite puisque l’eau reste plus longtemps dans le sol et lave les minéraux qui peuvent avoir un certain degré de salinité naturelle.
Toutefois, sans que ce soit une règle générale, elles sont moins vulnérables à la contamination que les eaux karstiques en raison de la capacité autonettoyante du milieu détritique dans lequel elles circulent lentement. Face à un foyer accidentel de contamination la propre matière détritique aide à rétablir la qualité de l’eau, à mesure qu’elle s’éloigne du foyer de contamination.
Aquifères Karstiques ou issues de carbonate
Le modèle hydrogéologique des aquifères de carbonate est complètement différent. Les roches calcaires et assimilées ne sont pas perméables naturellement, elles manquent de porosité granulée. Cependant ce sont des roches (pierres) très compactes qui sont généralement fracturées et surtout, karstifiées.
La Karstification est un processus naturel par lequel la roche calcaire se dissout lentement par l’action de la faible acidité des eaux météoriques, de la pluie et de la neige causant des interstices, des creux, des cavités, tant dans la zone extérieure du massif rocheux qu’en son intérieur.
Les processus de Karstification d’un massif rocheux de carbonate seront favorisés, en outre, si celui-ci est fracturé puisque la dissolution avance de manière sélective avec une vitesse plus importante par une infiltration rapide des eaux à l’intérieur du massif à travers les niveaux de fracture. On parle ainsi d’aquifères par fissuration et karstification.
Ces aquifères drainent des eaux d’une excellente qualité, parfois à travers des sources spectaculaires. Ces sources se caractérisent d’ailleurs souvent par la variation de son débit selon les précipitations reçues par sa zone de recharge, parfois avec des réponses presque immédiates ainsi il y aura une augmentation du débit après de fortes précipitations et une diminution en période de sécheresse.
Cependant les eaux venant de ces aquifères sont vulnérables et extrêmement sensibles à la contamination. Il en est ainsi, parce que la capacité d’autodépuration des eaux souterraines dans les roches carbonatées est très faible par conséquent un foyer de contamination même très éloigné de la source peut occasionner des altérations dans la qualité chimique naturelle des eaux de source.
Ces sources présentent un autre trait commun puisque souvent elles sont à l’origine de rivières dans les reliefs montagneux. Cela est dû à la situation géologique des sources presque toujours en contact avec le bord carbonaté des montagnes et les matériaux plus imperméables dans les régions de basse altitude ou dépression où se développeront plus tard un très vaste réseau de drainage.
Les matériaux géologiques dont la nature qui n’est ni détrétique ni carbonatée sont étanches ou à faible perméabilité sauf exceptions dûes à des circonstances géologiques très particulières. Ces matériaux sont ceux qui renferment, isolent, cloisonnent les différents aquifères.
On dit qu’une aquifère est libre quand la limite supérieure de sa masse d’eau (son niveau phréatique) est en contact avec une zone sèche ou non saturée et ainsi la pression est la même que celle de l’atmosphère.
Au contraire, on dit qu’un aquifère est captif ou confiné quand l’eau qu’elle contient a une pression plus importante que l’atmosphère à cause de la pression des matériaux imperméables qui la scellent et l’isolent de la surface. Dans ces cas, lorsque sont effectués des travaux pour sa captation, l’eau monte rapidement jusqu’à se stabiliser dans une position plus haute que celle à laquelle elle a été atteinte.
Un cas particulier de cette situation ce sont les eaux des puits émergents ou artésiens, dans lesquels l’eau jaillit de façon naturelle par l’ouverture du puits ou du forage une fois la perforation terminée. Cette situation spécifique est due au fait que l’altitude naturelle du niveau piézométrique est supérieure à celle de l’ouverture du puits.
