Les eaux souterraines

Les eaux souterraines représentent 96 % du volume des eaux douces non englacées sur Terre.

Elles constituent un véritable « océan continental » sous la surface du sol. Si leur valeur socio-économique n’est plus à prouver, leur valeur biologique est beaucoup moins connue.

Pourtant, la plupart des eaux souterraines ont été colonisées par des organismes animaux, une richesse méconnue qui s’explique notamment par des conditions d’accès et de collecte difficiles.

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L’eau souterraine : de l’eau contenue dans les roches. Les nappes d’eau souterraine ne sont ni des lacs ni des cours d’eau souterrains !

 

Ces « nappes d’eau souterraine » sont constituées par de l’eau contenue dans les pores ou les fissures des roches réservoirs saturées par les eaux de pluie qui se sont infiltrées dans le sous-sol.

La diversité des roches réservoirs (ou aquifères), combinée à celle des climats et du relief, est à l’origine d’une grande variété de nappes d’eau souterraine, à la fois en taille, en profondeur et en comportement.

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Eaux souterraines : les différents gisements

Nappe de socle

Nappe contenue dans un aquifère de roches cristallines (granite, gneiss, …) et volcaniques (laves, cendres). L’eau est stockée dans les fissures et les sables (arènes) issus de l’altération de la roche mère.

Nappe sédimentaire libre

Nappe contenue dans un aquifère composé de roches sédimentaires (calcaire, sable, grès, craie). Ces nappes peuvent être libres ou captives.

Les nappes libres sont généralement peu profondes et communiquent directement avec la surface du sol car aucune couche imperméable ne les recouvre.

Les eaux de pluie s’infiltrent jusqu’à la nappe dont le niveau monte ou baisse en fonction des précipitations. Elle se renouvelle rapidement. Les nappes phréatiques appartiennent à cette catégorie.

Nappe sédimentaire captive

Les nappes captives sont souvent profondes de quelques centaines de mètres voire plus. Elles sont comprises entre deux couches géologiques imperméables qui confinent l’eau sous pression (celle-ci peut jaillir dans des forages dits artésiens).

Elles se renouvellent plus lentement et leur alimentation provient pour partie des zones d’affleurement de l’aquifère.

Karst

Massif calcaire au sein duquel existe un réseau de drainage souterrain dont une partie des vides, élargis par la dissolution, peut atteindre la taille de gouffres et de cavernes.

Source karstique

Emergence (sortie naturelle) permanente ou temporaire d’un réseau karstique actif : type de source particulier aux aquifères karstiques, dont l’eau peut provenir en partie de pertes de cours d’eau de surface.

Nappe alluviale

Nappe contenue les alluvions (sables et graviers, intercalés dans des limons fins) déposés par les cours d’eau dans leurs vallées et principalement issus de l’érosion des Pyrénées ou de massifs montagneux.

Ces nappes en relation avec les eaux de surface (fleuves et rivières) servent souvent de relais aux grandes nappes libres qui s’écoulent vers les points bas que sont les vallées.

Zone hyporhéique

Hyporhéique (littéralement, « sous-écoulement ») : qualifie la zone correspondant au lit profond des cours d’eau de surface.

La zone hyporhéique est constituée de l’ensemble des sédiments saturés en eau, situés au-dessous et à côté d’un cours d’eau, contenant une certaine proportion d’eau de surface.

Source : ©BRGM – M. Villey

Typologie des habitats aquatiques souterrains de la stygofaune

Si les différents types de nappes d’eau souterraine libres qui existent à l’échelle d’un territoire, d’une région, peuvent constituer un premier niveau de différenciation, à plus petite échelle, quatre grands types d’habitats aquatiques souterrains peuvent être définis (d’après le contexte hydrogéologique local) comme milieu de vie potentiel pour la stygofaune :

source

Exutoire (exsurgence1/résurgence2) d’un flux d’eau souterrain au niveau de la surface du sol, dans un environnement naturel (vasque, griffon) ou anthropisé (fontaine, bassin, lavoir).

  • Écologiquement, c’est un habitat à faciès rhéotique3 (pour les sources pérennes), en obscurité partielle ou totale, et en continuité directe avec les eaux de surface.
nappe d’eau souterraine libre

Masse d’eau caractérisée par des vitesses d’écoulement (de circulation) très faibles, dont l’accès se fait via un puits, un forage, un piézomètre, une cavité naturelle (gouffre, grotte) ou artificielle (mine, carrière, cave).

  • Écologiquement, c’est un habitat à faciès lentique4, en obscurité quasi-totale et permanente, et isolé (faunistiquement) des eaux de surface (hors nappes karstiques).
rivière souterraine

Cours d’eau souterrain dont l’accès se fait via une cavité naturelle, c’est la « cavité active » des spéléologues (gouffre, grotte) ou artificielle (mine, carrière, cave).

  • Écologiquement, c’est un habitat à faciès rhéotique3, en obscurité totale et permanente, et généralement bien isolé (faunistiquement) des eaux de surface (si toutefois le point de collecte est suffisamment loin de l’exutoire ou de la perte amont, s’il s’agit d’un méandre souterrain d’un cours d’eau de surface).
zone hyporhéique 5

Eaux situées sous les cours d’eau de surface, dans le milieu interstitiel (entre les grains de sable et les graviers), à l’interface entre eaux de surface et eaux souterraines.

  • Écologiquement, c’est un habitat à faciès rhéotique3, en obscurité quasi-totale et permanente (à partir de 10-15 cm), et en continuité directe (faunistiquement et physiquement) avec les eaux de surface sus-jacentes.
  • 1Exsurgence : type de source correspondant à l’émergence à l’air libre d’eaux souterraines issues d’un réseau karstique alimenté uniquement par infiltration des eaux pluviales (par opposition à résurgence)
  • 2Résurgence : type de source correspondant à l’émergence à l’air libre d’un cours d’eau superficiel qui en amont s’est engouffré dans les fissures et pertes d’un réseau karstique (par opposition à exsurgence)
  • 3Rhéotique (ou lotique) : qualifie une masse d’eau animée d’un flux (typiquement tête de ruisseau et rivière souterraine)
  • 4Lentique : qualifie une masse d’eau stagnante ou à très faible flux (typiquement nappe d’eau souterraine, gour, flaque)
  • 5Hyporhéique (littéralement, « sous-écoulement ») : qualifie la zone correspondant au lit profond des cours d’eau de surface
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Cette catégorisation des habitats est celle qui est classiquement adoptée en hydrobiologie souterraine, mais elle est par nature arbitraire ; ainsi, par exemple, les sources et rivières souterraines ne sont que les continuums d’un même hydrosystème souterrain.

Sélection des sites à prospecter

Les sites prospectés dans chacun des départements des deux anciennes régions Aquitaine et Limousin ont été recherchés dans les milieux suivants :

  • en nappes d’eau souterraine libres :
    nappes contenues dans des aquifères sédimentaires (nappes alluviales ou nappes d’accompagnement des cours d’eau, parties libres des nappes captives, …), en particulier dans les aquifères karstiques, et nappes contenues dans des aquifères de socle ;
  • en milieu hyporhéique (sous-écoulement de cours d’eau) :
    Concernant ce dernier type d’habitat, la recherche de secteurs (tronçons de rivière) où des échanges nappe/rivière sont connus ou supposés a été privilégiée.
En savoir plus
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En pratique, ces différents milieux sont accessibles via des structures naturelles ou aménagées par l’homme. Les sites prospectés dans le cadre de ce programme correspondent ainsi à :

  • des grottes, cavités, galeries souterraines dans lesquelles une circulation d’eau souterraine existe (cavités actives au sens des spéléologues) ;
  • des carrières souterraines dans lesquelles la nappe affleure, des galeries de mines en partie noyées ou inondées ;
  • mais aussi à des exutoires de nappes d’eau libres : sources (karstiques ou non) et ouvrages peu profonds (puits, forages, piézomètres, galeries drainantes ou aqueducs) ;
  • et au lit profond de cours d’eau (ou sous-écoulement de ces cours d’eau).