Les eaux souterraines Les eaux souterraines proviennent de l’infiltration des eaux de pluie. Une fraction de cette eau reste à la surface du sol et constitue les eaux superficielles ( fleuves, rivières ) dont une partie est re-circulée par évaporation. Une autre fraction s’infiltre dans le sous-sol et vient alimenter les nappes qui constituent nos ressources en eau souterraines. Leur périple souterrain varie d’un sol à l’autre et les types de nappes varient eux aussi d’un sol à l’autre . Voyons quelles sont les caractéristiques de ces sols. Quel est le trajet de cette eau dans les différents sols? Comment cette eau stagne-t-elle ? Quels sont les caractéristiques des sources naturelles? Quelles sont les caractéristiques de l’eau en fonction de ces sources ?

I/. Les différents types de sols La couche supérieure du sol est la zone insaturée où l’on trouve l’eau en quantité variable. Sous cette couche se trouve la zone saturée où tous les interstices, fissures et espaces entre les particules de roche sont pour la plus part saturés en eau. Le terme d’eau souterraine est utilisé pour désigner cette zone. Un autre terme de l’eau souterraine est l’aquifère. Les aquifères sont d’énormes lieux de stockage de l’eau. Les Hommes puisent dans ces réserves pour subvenir à leur besoin en eau de tous les jours.

Sol perméable Quand le sol est dit perméable, c’est à dire constitué de roches poreuses ( roches sédimentaires ) : sable, craie, calcaire, permettant une infiltration plus facile, il fait naître des nappes dites « libres ». Certaines nappes libres sont constituées par des plateaux calcaires où les vides sont principalement des fissures élargies par la dissolution, parfois jusqu’à la taille d’un gouffre: ce sont des karsts. Au dessus de la nappe, les pores du terrain ne sont que partiellement remplis d’eau, le sol n’est pas saturé ( on appelle ceci zone de vadose ) et les eaux de pluie peuvent toujours l’imprégner d’avantage. Le niveau d’eau de la nappe peut monter et baisser à son aise. La nappe est rarement saturée sauf en cas de fortes précipitations, en revanche, le transport de polluants éventuels est inévitable dans les sols karstiques, en effet les fissures étant très larges, elles ne peuvent retenir les polluants.

Sol imperméable Quand le sol est dit imperméable, c’est à dire constitué de roches plutoniques ( roches imperméables ), tel l’argile, le granite peu fissuré, ne laissant pas passer l’eau sauf au travers de très petites fissures. Les nappes situées entre deux couches imperméables sont dites captives. Leur niveau ne peut ni monter ni baisser à son aise comme pour les nappes libres, l’eau ne pouvant s’infiltrer facilement dans un sol imperméable. Les nappes captives se renouvellent plus lentement que les nappes libres. Lorsqu’il pleut, l’eau s’infiltre difficilement et le sol est vite saturé dû à des fissures trop étroites. Le transport de polluants dans un sol imperméable est moins important, ces derniers sont retenus pour la plupart à leur passage dans les fissures, celles-ci étant très étroites jouent un rôle de « filtre »

Bilan Pendant de fortes précipitations, les nappes libres se remplissent rapidement mais ne sont pas saturées tout de suite. Tandis que les nappes captives ont beaucoup plus de mal à se remplir, les fissures étant plus petites, l’eau ne peu s’infiltrer que par faible quantité.

II/. L’infiltration de l’eau On a pu constater que la composition d’un sol pouvait varier d’une région à l’autre, et que suivant la nature du sol on a pu observé différents types de nappes ( libres et captives ) ne présentant pas les mêmes caractéristiques. Voyons l’influence de ces caractéristiques sur l’infiltration de l’eau dans les différents types de sol.

L’infiltration de l’eau dans un sol perméable Dans un sol perméable, l’eau s’infiltre dans les fissures ( les karsts ), ici très larges, mais aussi dans la roche. En effet dans un sol perméable la roche s’imprègne d’eau. L’eau souterrain arrive rapidement dans la nappe, et suit un trajet pour arriver à une source d’eau ( un lac ou une rivière ). Dans ce type de sol la nappe a la particularité de na pas être saturée. Une partie de l’eau stagne en permanence dans la nappe, et l’autre partie circule dans le « tunnel » formé par la nappe jusqu’à une source. A son passage dans les fissures, l’eau se charge en minéraux contenus dans les roches. A son arrivée dans la nappe, l’eau est constitué de minéraux, de CO2, un peut d’oxygène ( en faible quantité ), de H2S, NH4, de nitrates, de Silice, d’organismes vivants tels les bactéries de fer , de micropolluants minéraux et organiques ( arrivé par accident ), de fer divalent. Ces composants arrachés aux roches par le passage de l’eau se solubilisent par la suite. C’est ainsi qu’on parle de la composition de l’eau.

Deux types de perméabilité Tout d’abord la perméabilité inter particulaire: l’eau passe entre les particules qui constituent la roche. Par exemple l’eau passera entre les particules du plâtre. Les roches imperméables ne laissent pas passer l’eau entre ces particules. La perméabilité de fracture: l’eau ne peut passer entre les particules mais elle passe entre les fractures ( les fissures ) de la roche. C’est ce qui se passe pour l’argile. Les roches ne permettant pas à l’eau de s’infiltrer entre les particules et ne présentant pas de fractures empêchent toutes possibilité à l’eau de passer: ce sont les roches imperméables.

L’infiltration de l’eau dans un sol imperméable Dans un sol imperméable, l’eau s’infiltre dans les fissures, ici très petites et très étroites. Dans un sol imperméable, l’eau ne s’infiltre pas dans la roche. L’eau s’infiltre lentement, remplissant ainsi les moindres pores de la roche, arrive doucement dans la nappe, puis une fois dans la nappe suit le même trajet que l’eau des nappes libres:une partie stagne en permanence dans la nappe, une autre circule dans les « tunnels » jusqu’à une source d’eau. Dans ce type de sol la nappe n’est que très rarement saturée, en effet pendant de fortes précipitations, l’eau ne pouvant s’infiltrer que par petite quantité la nappe ne peut être remplie qu’après de très longues et fortes précipitation. L’eau de surface s’accumule et peut alors provoquer rapidement des inondations. A son passage dans les fissures, l’eau se charge en minéraux, contenus dans les roches, en CO2, Fer, … Ces composants se solubilises dans l’eau à leur arrivée dans la nappe.

La contamination d’une nappe L’eau polluée suit le même trajet que l’eau de pluie, elle passe dans les fissures, arrive dans la nappe, puis se mélange avec l’eau pure déjà présente dans la nappe. Une partie des polluants est retenue par les roches, les polluants se fixent à leur passage dans les fissures.

III/. Les caractéristiques des sources naturelles Nous avons étudié les caractéristiques de différents types de sols, quelle était l’influence de ces caractéristiques sur le trajet de l’eau pour atteindre la nappe. Nous avons étudié les caractéristiques des nappes phréatiques en fonction du sol, la composition de ces sols, la composition de l’eau à son arrivée dans la nappe. Intéressons – nous maintenant à des eaux souterraines provenant de milieux naturels tel les volcans, les montagnes, les sources. Étudions les caractéristiques de ces sols ainsi la composition de l’eau.

L’eau dans les volcans : Volvic Les matériaux qui ont comblé les anciennes vallées granitiques du bassin Volvic il y a plus de 6 000 ans, constituent aujourd’hui un immense filtre naturel. Ce filtre est formé d’épaisses couches de cendres volcaniques perméables, de basalte et d’andésite. Le parcours de l’eau de Volvic à travers les couches filtrantes détermine ses caractéristiques particulières: sa composition constante, sa pureté ( les particules indésirables sont retenues ). Les dépôts de cendres volcaniques sont composés de proportion variable de particules minérales, de cristaux/minéraux et de particules lithiques ( issues des roches ). Les cendres libèrent des composants qui se solubilisent dans l’eau. Cette dernière s’enrichit alors en sels minéraux.

L’eau dans les montagnes: Evian Pour arriver jusqu’à nous , l’eau d’Evian traverse pendant plus de 15 ans un filtre naturel unique au monde au cœur des Alpes. C’est au court de ce long et lent parcours, connu d’elle seule, que l’eau d’Evian acquiert son extrême pureté. Embouteillée à la source, l’eau d’Evian est donc préservée de toute pollution et d tout contact avec l’Homme. Un périple de plus de 15 ans, un temps nécessaire et utile pour se charger en minéraux essentiels à la vie. L’eau et la neige tombée du ciel se glissent entre deux couches d’argile à blocaux imperméables aux agressions du monde moderne. L’eau d’Evian se caractérise par ses propriétés: sa pureté, peu de nitrates et son équilibre minéral.

Bilan On a pu constater que les caractéristiques de l’infiltration variaient d’un sol à l’autre, que le trajet de l’eau était différent d’un type de sol à un autre. La composition de l’eau varie s’il s’agit d’un sol perméable ou imperméable, de roches volcaniques ou de montagne. Elle acquiert des propriétés en fonction de ces sols, par exemple la pureté de l’eau ou sa composition en minéraux. Nous avons pu constater que la contamination d’une nappe était aussi facile que sa recharge en eau de pluie, il faut donc préserver toutes ressources naturelles de l’Homme. On en retient que l’eau souterraine n’est pas inépuisable et qu’il faut l’utiliser avec modération.