Caractéristiques chimiques et hydrodynamiques de la nappe des grès du Trias inférieur

La qualité des eaux

La minéralisation de l’eau du réservoir augmente à mesure que l’on s’éloigne des affleurements et que l’on s’enfonce en profondeur. À l’affleurement  , l’eau est très peu minéralisée et agressive : son résidu sec est de 10 à 100 mg/l dans les Vosges gréseuses et de 200 à 400 mg/l en Sarre.
Sous couverture, on observe des concentrations en NaCl de 10 g/l à Toul, 200 g/l vers Bar-le-Duc et 300 g/l vers Saint-Dizier. La ligne d’iso-concentration à 1 g/l est orientée sensiblement nord-sud selon un axe « ouest du bassin houiller – Metz – Nancy – Vittel ». Une large « bulle » salée est aussi connue en Moselle, sous le bassin de la Sarre en aval de Sarrebourg et à l’interfluve   Sarre-Sânon.

La température de l’eau varie entre 12-15 °C sur et à proximité des affleurements, à 35-40°C dans le sillon mosellan et entre 60-70 °C dans le Barrois.

Les âges de l’aquifère   captif

La datation par le carbone 14 et l’analyse isotopique de l’eau d’une quarantaine de forages a permis de déterminer les âges de l’aquifère   captif des grès   du Trias inférieur en Lorraine. Les âges varient de 3 000 à plus de 30 000 ans, et induisent des vitesses d’écoulement allant de 0,5 à 25 m par an. Les eaux les plus anciennes correspondent à celles qui possèdent les teneurs en isotopes stables les plus appauvries, et témoignent d’une recharge   sous un climat plus froid. Les eaux plus récentes montrent des teneurs en isotopes stables proches de celles des précipitations actuelles, dans la région.

Paramètres hydrodynamiques

L’aquifère   des grès   du Trias inférieur constitue un grand réservoir du fait, d’une part, de son extension et de son épaisseur et, d’autre part, de sa perméabilité   de milieu poreux et de sa fracturation. La perméabilité   des grès   dans la masse est faible, mais elle est renforcée par les fissures : la productivité d’un forage   dépend essentiellement du degré de fissuration des grès  . La productivité des forages est le plus souvent dans la gamme de 30 à 150 m3/h. Leur profondeur est le plus souvent de 20 à 200 mètres en affleurement  , et de 300 à 600 mètres en nappe captive  .

Dans le cadre de la réalisation d’un modèle hydrodynamique régional monocouche de la nappe des GTi, une étude des paramètres hydrodynamiques du réservoir a été réalisée en 1997 (Noël, 1997), grâce au dépouillement des données disponibles dans différentes études et dans la banque de données du sous-sol (BSS) du BRGM. La perméabilité   moyenne du réservoir, calculée d’après les essais de pompage ou à partir des données de débit spécifique, est de 2,7.10-5 m/s pour l’ensemble des 319 mesures disponibles, avec le détail suivant :

  • 4,3.10-5 m/s pour les forages situés en partie libre vosgienne (40 mesures),
  • 3,3.10-5 m/s pour les forages situés en partie libre dans le Bassin houiller (123 mesures),
  • 1,8.10-5 m/s pour les forages situés en partie captive (156 mesures).

Ces statistiques ne portent que sur la partie exploitée de la nappe des GTi, à l’est de la ligne d’iso-concentration à 1g/l.

Selon Babot et al. (1972), « il apparaît que le plus souvent, les 50 à 100 premiers mètres de Grès   vosgiens situés immédiatement sous le Conglomérat principal sont plus perméables que les strates inférieures, avec de fortes venues d’eau juste sous le Conglomérat. Néanmoins, les Grès   vosgiens inférieurs, bien que moins perméables, n’en sont pas moins aquifères et participent de l’ensemble de la nappe des GTi. Les Grès   bigarrés supérieurs (Grès   à Voltzia + Couches intermédiaires) sont très rarement exploités seuls et une estimation de leur perméabilité   est de ce fait difficile. »

Les données de coefficient d’emmagasinement issues d’essais de pompage sont beaucoup plus rares : on dispose de seulement 6 mesures pour la nappe des GTi sous couverture, dont 5 dans la région de Vittel-Contrexéville (1.10-4 à 1,6.10-4 ; moyenne de 1,5.10-4), et une à Tomblaine (près de Nancy, forage   de 708 m de profondeur ; 0,9.10-4). On retiendra donc un ordre de grandeur de 1.10-4 pour ce paramètre.

Bibliographie

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  • Babot Y., Mangold C., Simler L. (1972) – Étude hydrogéologique de la nappe aquifère   des grès   infratriasiques dans le nord-est de la France. Rapport BRGM/72-SGN-047-SGAL. 63 p., 6 ann. ht.
  • Babot.Y., Chevalier.J. (1991) - Étude de la délimitation des zones salées de la nappe des grès   du Trias inférieur dans l’est mosellan par modélisation hydrochimique. Rapport BRGM/RR-32004-FR. 38 p. 20 pht., 18 cartes.
  • Babot Y., Jacquot N., Pollet B. (1993) - Cartographie de la qualité des eaux souterraines   du bassin Rhin-Meuse 1990-1992. Rapport BRGM/R-37009-FR.
  • Maïaux C. (2006) - Aquifères et eaux souterraines   en France, Ouvrage collectif sous la direction de Jean-Claude Roux, BRGM Éditions, 2006. Tome 1. pages 304 à 305.
  • Noël Y. (1997) - Modèle de gestion de la nappe des grès   du Trias inférieur en Lorraine. Phase 1 : acquisition des données. Rapport BRGM/RR-39228-FR. 217 p. 2 vol., 6 pht.
  • Passavy J. , Salado J. (1980) - Nappe des grès   du Trias inférieur. Étude de la salinité des eaux dans le département de la Moselle. Rapport DIREN Lorraine SRAEL-DES-1980-134. 25 p.
  • Vaute L., Gigleux S., Nguyen-Thé D. (2007) – Eaux souterraines   du département des Vosges : caractérisation des principales ressources exploitables et révision du modèle de gestion de la nappe des grès   du Trias inférieur. Rapport BRGM/RP-55653-FR, 145 p., 62 fig., 9 tabl., 3 ann.
  • Vaute L., Innocent C., Fourniguet G. (2013) – Actualisation du modèle hydrogéologique de la nappe des grès   du Trias en Lorraine. Rapport BRGM/RP-62405-FR, 56 p., 20 fig, 4 tabl.

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Les grès du Trias inférieur (GTi)