Les eaux souterraines

Les eaux souterraines représentent la quasi-totalité (97 à 98%) des réserves d'eau douce stockées dans les terres émergées. Elles offrent une ressource très largement exploitée à travers le monde puisqu'on estime de 600 à 700·10⁹ m3 le volume extrait annuellement soit plus de 20% de toute l'eau prélevée tous usages confondus. Les eaux souterraines proviennent essentiellement de l'infiltration des précipitations et des eaux de surface (rivières, lacs). Leur circulation, qui est régie par des processus complexes, est très fortement conditionnée par la structure géologique du sous-sol. Une fois infiltrées, les eaux souterraines sont stockées et circulent dans un espace souterrain géométriquement fini, plus ou moins continu et perméable appelé réservoir aquifère. Le complexe formé par les deux constituants en interactions que sont la roche réservoir et l'eau souterraine est identifié sous le terme d'aquifère (aqua = eau, ferre = porter). Les caractéristiques lithostratigraphiques des roches réservoir déterminent la géométrie, la structure ainsi que les propriétés hydrauliques et géochimiques de l'aquifère. Le réservoir remplit trois types de fonctions vis-à-vis des eaux souterraines :

• Une fonction capacitive ou réservoir : elle caractérise l'emmagasinement souterrain de l'eau qui régit à la fois le stockage et la libération de l'eau souterraine. Cette propriété du réservoir correspond à la porosité.
• Une fonction conduite : elle caractérise l'écoulement de l'eau souterraine depuis la zone d'infiltration (zone de recharge) jusqu'à un exutoire (zone de décharge) naturel ou artificiel (p. ex. sources, puits, rivières, etc.). Cette propriété du réservoir correspond à la perméabilité.
• Une fonction d'échanges : elle caractérise les processus physico-chimiques d'interactions entre l'eau souterraine et la roche réservoir tels que les échanges thermiques, les processus géochimiques de dissolution, de précipitation, d'échanges ioniques et les phénomènes hydrobiologiques (auto-épuration).

 Les fonctions capacitive (porosité) et conduite (perméabilité) du réservoir qui régissent la circulation des eaux souterraines sont déterminées par la morphologie et l'interconnexion des vides du sous-sol. Morphologiquement, deux grands types de vides sont distingués, les pores et les fissures caractérisant respectivement les milieux aquifères poreux et fissuré.

Ces milieux aquifères sont associés à deux grandes catégories de réservoir :

• . Représentées par les graviers, sables, limons et argiles, elles correspondent essentiellement aux alluvions fluviatiles et fluvio-glaciaires.

  Les roches meubles ou non consolidées à porosité d'interstices

• . Elles correspondent aux roches carbonatées (calcaires, calcaires dolomitiques, dolomies), aux roches évaporitiques (gypse) ainsi qu'aux roches cristallines, cristallophylliennes et volcaniques (granites, gneiss, quartzites, basaltes,…). Dans ces roches, la circulation des eaux souterraines se fait à la faveur des zones de Discontinuités : failles, fissures, diaclases, plans de Schistosités, zones d'altération, zones broyées (mylonites). Dans les massifs calcaires la lente action mécanique (corrosion) et chimique (dissolution des carbonates) des eaux souterraines conduit à un élargissement progressif des fissures pouvant aboutir à la formation de conduits, chenaux et cavités parfois de grande dimension. C'est le Phénomène de karstification qui peut également affecter les roches évaporitiques telles que le gypse.

  Les roches compactes ou consolidées à porosité de fissures

  Il est à noter que certaines roches compactes peuvent présenter des caractères mixtes avec coexistence d'une porosité d'interstices et de fissures. C'est le cas notamment de la molasse ou de la craie.