Les carbonates du Muschelkalk et de la Lettenkohle

Les calcaires du Muschelkalk et les dolomies de la Lettenkohle correspondent à la masse d’eau souterraine des « Calcaires du Muschelkalk » (code FRCG006) et aux systèmes aquifères des « Calcaires du Muschelkalk supérieur » et des « Dolomies et argiles de la Lettenkohle » du référentiel hydrogéologique BDLISA. Les calcaires du Muschelkalk de Lorraine correspondent aussi au système aquifère   de code 082 du référentiel hydrogéologique français version 1 (BDRHF V1).

Caractéristiques géologiques

Les formations géologiques qui composent ces carbonates sont successivement, de bas en haut, les Couches blanches, le Calcaire   à entroques, le Calcaire   à Cératites, le Calcaire   à térébratules et la Dolomie inférieure.

Log lithostratigraphique schématique des systèmes aquifères du Muschelkalk et de la Lettenkohle (extrait de Maïaux, in BRGM,1980) - JPEG - 26.1 ko
Log lithostratigraphique schématique des systèmes aquifères du Muschelkalk et de la Lettenkohle (extrait de Maïaux, in BRGM,1980)

La Dolomie de Vittel rencontrée au sud de la Lorraine est assimilée à la Dolomie inférieure, et pourrait même représenter une subdivision de celle-ci. En outre, au-dessus des Argiles bariolées de la Lettenkohle moyenne, se trouve la Dolomie limite de la Lettenkohle supérieure, qui constitue un petit niveau semi-perméable.

Caractéristiques hydrogéologiques

Les affleurements des systèmes aquifères sont présentés sur la carte ci-après. Dans la moitié sud de la zone d’affleurement  , des réseaux karstiques se sont développés (Chrétien et al., 1974 ; Durand et al., 1988 ; Laugier, 1966 ; Ménillet et al., 1978 ; Minoux, 1964, 1978 ; Minoux et al., 1974). Dans la moitié nord de la zone d’affleurement  , les calcaires sont aussi karstifiés ça-et-là. On peut par exemple citer la cavité karstique identifiée à Sarrebourg, ou encore les failles et diaclases qui s’apparentent à des éléments karstiques, recensées à Servigney-lès-Raville et Bouzonville (Arnal et al., 1998). La karstification des formations carbonatées expose leurs nappes aux pollutions.

Les carbonates du Muschelkalk et de la Lettenkohle (BRGM, 2013) - JPEG - 296.7 ko
Les carbonates du Muschelkalk et de la Lettenkohle (BRGM, 2013)

Les eaux des carbonates du Muschelkalk et de la Lettenkohle sont du type bicarbonaté calcique, et aussi selon les cas sulfaté et magnésien. Dans le secteur de Contrexéville et Vittel, les systèmes aquifères sont bien caractérisés car ils sont exploités pour l’embouteillage et l’hydrothermalisme. Leurs eaux sont très minéralisées du fait de la présence d’évaporites.

Les courbes d’égale profondeur du toit du réservoir des carbonates du Muschelkalk et de la Lettenkohle figurent aussi sur la carte pour la région Lorraine. La perméabilité   du réservoir provient de sa fissuration et de sa fracturation, qui diminuent avec la profondeur. Aussi les courbes d’isobathe sont représentées jusqu’à 200 m de recouvrement vers l’Ouest. L’expérience montre en effet que les forages au Muschelkalk sous-couverture épaisse sont souvent improductifs et qu’ils ne permettent de soutirer que des eaux de qualité médiocre.

Propriétés hydrodynamiques

Concernant les zones affleurantes, la roche fissurée et karstifiée fournit des débits très variables pouvant atteindre deux litres par seconde près de Sarreguemines. La Lettenkhole, grâce à ses niveaux aquifères de la dolomie inférieure et limite, est particulièrement recherchée entre les Nieds allemande et française.
Concernant le Muschelkalk sous couverture, le réservoir aquifère   a tendance à être négligé. Ceci est notamment dû à des échecs de forages. La productivité moyenne des ouvrages (0,3 à 1 m3/h) reste modeste, sauf dans des secteurs particuliers comme Vittel et Contrexéville.
Les bancs dolomitiques et calcaires de la partie supérieure du Muschelkalk moyen sont souvent associés au Muschelkalk supérieur avec lequel ils communiquent. A l’affleurement  , cet ensemble, par le jeu de la fissuration et de la karstification, présente une perméabilité   généralement assez forte (notamment au niveau des Couches à Cératites et à Entroques). En s’éloignant des affleurements, la perméabilité   décroît rapidement. Globalement, elle varie de 1,6 à 5,4.10-5 m/s. Présentant de grandes disparités géographiques, la transmissivité   est généralement comprise entre 6.10-3 et 4.10-5 m2/s. Ainsi, les mesures effectuées dans la vallée de la Sarre et dans le Val sierckois montrent des valeurs 10 à 20 fois supérieures à celles mesurées sous couverture ou à la périphérie du Bassin houiller.

Bibliographie

  • Agence de l’eau Rhin-Meuse, DIREN Lorraine, BRGM (2004) – Fiche de caractérisation initiale des masses d’eau souterraine (Directive Cadre Européenne) - Masse d’eau   souterraine des Calcaires du Muschelkalk
  • Arnal C., Messin M. (1998) – Inventaire des cavités souterraines abandonnées du département de la Moselle. Rapport BRGM/RR-39833-FR, 42 p., 3 fig., 7 tabl., 2 ann.
  • Bourgine B., Filhine-Tressarieu T., Monnot P., Nguyen-Thé D., Denis L., Robelin C. (2007) – Atlas du potentiel géothermique des aquifères lorrains. Rapport BRGM/RP-54987-FR, 84 p., 1 CD
  • Chrétien J.C., Verbecq F., Meyer R., Jurain G. (1974) – Feuille géologique n° 305 à 1/50 000e de Rambervillers.
  • Durand M., Vincent P.L., Allemmoz M., Guillaume Ch., Vogt J. (1988) – Feuille géologique n° 339 à 1/50 000e d’Epinal.
  • Laugier R. (1966) – Feuille géologique n° 269 à 1/50 000e de Lunéville.
  • Ménillet F., Durand M., Maïaux C., Lougnon J. (1978) – Feuille géologique n° 270 à 1/50 000e de Cirey-sur-Vezouze.
  • Minoux G. (1978) – Feuille géologique n° 304 à 1/50 000e de Mirecourt.
  • Minoux G. (1964) – Feuille géologique n° 338 à 1/50 000e de Vittel.
  • Minoux G., Théobald N. (1974) – Feuille géologique n° 374 à 1/50 000e de Monthureux-sur-Saône.

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