Socle vosgien

Les Vosges du Sud ou Vosges cristallines sont constituées par le vieux socle hercynien, composé de granites, de gneiss, de schistes, de grauwackes. Ces terrains peu perméables renferment localement des nappes peu puissantes qui ont pu se constituer à la faveur de zones de broyage ou d’arénisation.

Coupe typique dans les arènes sur la partie haute d'un versant vosgien (Ménillet F., 1995) - JPEG - 32.5 ko
Coupe typique dans les arènes sur la partie haute d’un versant vosgien (Ménillet F., 1995)

La couverture gréseuse du socle hercynien a été érodée après le soulèvement du massif vosgien au Tertiaire, laissant en place des lambeaux de grès   sur les hauteurs qui constituent des réservoirs poreux d’eau souterraine se manifestant par des sources.

D’une manière générale, les petits aquifères des arènes granitiques sont très utilisés pour l’alimentation des fermes des crêtes des Vosges. Les circulations des eaux souterraines peuvent revenir à la surface par l’intermédiaire de sources ou rejoignent directement les nappes de fond de vallées. Un certain nombre de communes vosgiennes sont tributaires de ces sources pour leur approvisionnement en eau. Les débits de ces sources prises individuellement sont de l’ordre d’un à plusieurs litres/seconde.

Caractéristiques géologiques

Le socle vosgien, dont la plus grande partie est représentée par les Vosges cristallines et métamorphiques, correspond à une grande variété de terrains, puisqu’il s’agit de roches fissurées et d’arènes, auxquelles peuvent être associées des éboulis, des alluvions fluvio-glaciaires, des moraines, etc.

Au Nord de la dislocation de Lalaye-Lubine, le domaine du massif des Vosges du Nord comprend des terrains cristallins, très disloqués (diorites et granodiorites du Sud du Hohwald et du Champ-du-Feu, granites du massif du Champ-du-Feu), des formations métamorphiques (formations du Climont, schistes de Villé) et des terrains volcano-sédimentaires.

L’ossature des Vosges moyennes comprend essentiellement des gneiss et des migmatites, formations fortement métamorphisées. Ces terrains sont connus sous les dénominations de série d’Urbeis, série de la Croix-aux-Mines, série de Ribeauvillé-Riquewihr, série du Val d’Ajol.

Les Vosges méridionales ou Hautes Vosges se partagent en deux grands domaines : le massif granitique des Ballons et les formations volcano-sédimentaires du Culm, se rencontrant à la limite sud du Haut-Rhin.

Caractéristiques hydrogéologiques

Les secteurs aquifères du socle vosgien sont les zones de fracture et les arènes granitiques. Ces terrains donnent naissance à de nombreuses sources qui s’étagent depuis les crêtes jusqu’au fond des vallées. Les zones favorables à l’implantation de captage sont situées dans les secteurs cataclasés des roches microgrenues acides, qui sont reconnues par des études structurales de terrain et des reconnaissances géophysiques. La proximité d’épandage de matériaux fluvio-glaciaires ou de chapeaux de grès   permo-triasiques, pour utiliser au mieux le rôle transmissif des formations sédimentaires et solliciter le rôle capacitif du substratum cristallin, favorise également l’implantation des captages.

Des valeurs d’épaisseur du granite altéré notées dans la littérature régionale atteignent, pour quelques sites ayant fait l’objet d’une « altération » prononcée, de 20 mètres jusqu’à près de 60 mètres. Les travaux génériques les plus récents indiquent que l’épaisseur de la zone altérée peut atteindre une centaine de mètres, selon un modèle d’horizon fissuré stratiforme.

Paramètres hydrodynamiques

De façon générale, le substratum cristallin sain ou peu fracturé ne peut laisser espérer des débits d’exploitation de forages qu’inférieurs à 3 m3/h ; dans les secteurs cataclasés du substratum cristallin des Vosges, les débits probables peuvent être en moyenne de 3 à 10 m3/h ; et dans le substratum cristallin fracturé en position sous alluviale, ou par sollicitation par drainance de formations de recouvrement d’origine sédimentaire, alluviale ou colluviale les débits possibles sont de 10 à 30 m3/h.

Les recensements de débits d’exploitation de points d’eau de la vallée de la Haute Meurthe et du Rabodeau donnent également des valeurs de débit d’exploitation selon la nature des terrains : pour les arènes granitiques et le granite ils vont de 0,4 à 90,0 m3/h ; pour les dolérites et diabases du Dévonien de 0,4 à 7,2 m3/h ; pour les Kératophyres du Dévonien de 3,6 à 4,7 m3/h ; pour les granites de Senones de 0,1 à 7,2 m3/h ; et pour les pyroclastites de Senones de 0,4 à 1,8 m3/h.

Les formations cristallines ou métamorphiques des massifs anciens ont des perméabilités médiocres. Des essais Lugeon réalisés dans des sondages situés dans le substratum cristallin des Vosges au nord-est de Gérardmer ont donné des mesures de perméabilité   comprises entre 2,0.10-7 et 1,5.10-6 m/s. D’autres valeurs acquises dans la moitié nord du socle vosgien sont des mêmes ordres de grandeur et vont de 1.10-7 à 4.10-6 m/s.

Quant aux vitesses de circulations des eaux souterraines dans le socle vosgien, elles sont très variables et peu connues. Les nouveaux développements théoriques relatifs aux aquifères de socle distinguent le rôle des fractures subhorizontales vis-à-vis de la perméabilité  . Il apparaît que la fracturation des aquifères de socle provient du gonflement des minéraux aux cours du processus d’altération de la roche. Les fractures peuvent toutefois être colmatées en fonction des éventuelles néoformations de minéraux, puis de la dissolution de ceux-ci. Les propriétés hydrodynamiques de ces aquifères sont ainsi contrôlées par les conditions géologiques locales (minéralogie, texture, schistosité ou foliation, …).

Qualité des eaux

Les eaux issues des terrains cristallins sont peu minéralisées (résidu sec inférieur à 50 mg/l), d’une dureté inférieure à 5°F, d’un pH entre 5,5 et 7 et elles contiennent souvent de 8 à 12 mg/l de CO2 agressif.
Les eaux issues de terrains primaires sont en général plus minéralisées.

Bibliographie

  • Aquifères et eaux souterraines en France, Collectif sous la direction de Jean-Claude Roux, BRGM Éditions, 2006 - Tome 1, chapitre V « Alsace, Vosges ».
  • Hentinger R., Ricour J., Missey, Mathieu F. (1978) – Agence de bassin Rhin-Meuse, Ministère de l’ Industrie, du Commerce et de l’Artisanat - Étude des ressources en eaux dans le substratum cristallin des Vosges. Rapport BRGM/78-SGN-136-LOR. 23 p. 5 pht.
  • Lachassagne P., Wyns R. (2005) – Aquifères de socle : nouveaux concepts, Application à la prospection et la gestion de la ressource en eau. Géosciences, n°2, pp. 32-37.
  • Maïaux C. (1979) – Étude des ressources et besoins en eau de la vallée de la Haute Meurthe (Vosges). Rapport BRGM/79-SGN-394-LOR. 21 p. 3 pht., 9 cartes
  • Ménillet, F. (1995) : Les formations superficielles des Vosges et de l’Alsace, identification, potentialités, contraintes. Rapport BRGM/RR-38640-FR. 106 p. 2 pht.
  • Ricour J. (1979) – Ministère de l’Industrie et des Mines - Débit probable de forages dans le substratum cristallin des Vosges. Rapport BRGM/79 SGN 116 LOR.
  • 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. 2 vol., 346 p.

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Aquifères des massifs anciens