Caractéristiques hydrogéologiques des calcaires du Dogger

Illustration : Calcaire   du Bajocien inférieur dans la forêt de Neufeys (Lorraine, 2009) © BRGM

Localement, le Dogger est constitué de plusieurs aquifères superposés, mais en général il est considéré comme un « multicouche », le réservoir le plus exploité et le mieux connu étant constitué par le Bajocien inférieur. Le Bajocien est très souvent karstifié.

Surface piézométrique   de la nappe des calcaires du Dogger

Dans la zone d’affleurement  , la nappe est fortement drainée par les cours d’eau.
Dans la zone exutoire (vallée du Loison et de l’Othain), les fluctuations de la nappe sont de l’ordre de 5 à 6 mètres (nappe semi-captive). Les fluctuations piézométriques sont peu importantes dans les vallées (2 à 2,5 m) et maximales sur les plateaux (10 à 30 m).

Par ailleurs la surface piézométrique   est fortement conditionnée par les zones de travaux des anciennes mines de fer, notamment dans les bassins de Briey - Longwy, Saizerais et Nancy. L’extraction du minerai par galerie puis par foudroyage des piliers a entraîné la fracturation des calcaires sus-jacents du Dogger. Ces travaux ont mis en communication hydraulique les deux niveaux en provoquant le dénoyage progressif de la nappe du Dogger par vidange dans les galeries minières inférieures. Pendant toute la durée de l’exploitation, les eaux souterraines   étaient pompées afin de dénoyer la mine. L’arrêt progressif de l’exploitation minière dans les bassins ferrifères dès 1963 mais principalement entre 1985 et 1997, a conduit à des modifications du régime des eaux souterraines   dans les calcaires du Dogger. L’arrêt des pompages d’exhaure   a provoqué l’ennoyage   des galeries et de la base des calcaires du Dogger.

Le niveau de la nappe du Dogger est surveillé dans le cadre du réseau piézométrique dans le bassin ferrifère lorrain. Lors de l’ennoyage  , la remontée du niveau dans les réservoirs miniers s’est accompagnée de la reconstitution de la nappe des calcaires du Dogger sus-jacente. Toutefois, cette reconstitution n’a été que partielle, puisque la remontée du niveau d’un réservoir est limitée par l’existence des points de débordement. D’autre part, la nappe des calcaires du Dogger continue à être en très forte relation avec les réservoirs miniers, par l’intermédiaire des zones foudroyées. Le réservoir minier ennoyé conserve donc son rôle de drainage général de la nappe du Dogger.

La carte de la piézométrie   moyenne interannuelle des calcaires du Dogger avant l’ennoyage   du bassin ferrifère issue de la synthèse cartographique à l’échelle 1/250 000 des réservoirs aquifères du bassin Rhin-Meuse (Le Nindre Y.M., rapport BRGM/RR-38618-FR) est consultable dans l’espace cartographique en cliquant sur le lien suivant « Carte piézométrique moyenne des calcaires du Dogger avant ennoyage ».

Propriétés hydrodynamiques

La productivité du système aquifère   est très variable, même sous couverture. Sa perméabilité   est due à la fissuration des terrains et à leur karstification. Dans l’ensemble, il s’agit d’un réservoir à forte perméabilité  , où les circulations karstiques sont très développées et ont des vitesses très élevées qui varient de 150 à 500 m/h.

Les caractéristiques hydrodynamiques sont bonnes dans les fonds de vallées où la fissuration est plus importante (transmissivité   = 1 à 3,5.10-3 m2/s), nettement plus faibles sous les plateaux et sous forte couverture (transmissivité   = 1 à 7.10-5 m2/s).

Qualité des eaux

En nappe libre  , les eaux sont moyennement minéralisées à faciès bicarbonaté-calcique, de dureté moyenne (TH=25° F) avec une teneur en nitrates   qui varie de quelques mg/l à 40 mg/l, une teneur en sulfates entre 10 et 60/70 mg/l et une teneur en sodium entre 10 et 40 mg/l.
Sous couverture, les eaux se minéralisent rapidement et prennent un faciès sulfaté-calcique voire chloruré-sodique, avec de fortes concentrations en fer et en fluor (sulfates de 180 à 250 mg/l et chlorures entre 100 et 300 mg/l). La limite eau douce - eau salée se situerait entre Dun et Verdun, entre Meuse - Orne et Rupt de Mad, au droit de Commercy, entre Gondrecourt et Neufchâteau et au droit de Chaumont.

La vulnérabilité de l’aquifère   est grande, du fait de la karstification du réservoir. Compte tenu de cette vulnérabilité, les problèmes de contaminations bactériennes sont fréquents.

Dans les bassins ferrifères lorrains (bassins Sud, Centre, Nord), les eaux d’exhaure   sont moyennement à fortement minéralisées (conductivité   : 800 à 2700 µS/cm, sulfates de 50 à 600 mg/l jusqu’à 3 g/l). Alors que l’eau des calcaires du Dogger qui alimente par drainage descendant les réservoirs miniers, présente une faible minéralisation, les eaux circulant dans les anciennes mines de fer noyées du bassin lorrain sont très minéralisées. Après l’ennoyage  , certains ouvrages de la nappe du Dogger ont atteint 900 mg/l de sulfate, signe d’une contamination par la réalimentation d’eau de rivière très minéralisée ou par la remontée de l’eau des réservoirs miniers.

Depuis quelques années, la minéralisation des eaux est en cours de diminution sur certains ouvrages du réseau de surveillance de la qualité des eaux dans le bassin ferrifère lorrain.

Bibliographie

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