Caractéristiques géologiques
Le réservoir des grès du Trias inférieur (GTi) en Lorraine et dans les Vosges du Nord est constitué de grès plus ou moins fins, avec quelques passées argileuses dans sa partie supérieure, des passées conglomératiques en son centre et à sa base, et des lentilles d’argile dans sa partie inférieure.
Du point de vue stratigraphique, les grès du Buntsandstein (Trias inférieur) s’intercalent entre les terrains sous-jacents de la fin de l’ère Primaire (selon les secteurs : Permien, socle cristallin ou métamorphique, ou terrain houiller) et le Trias moyen (Muschelkalk) sus-jacent.
De la base au sommet du Buntsandstein, on observe :
- le Grès d’Annweiler, constitué d’une alternance de petits lits d’argile et de banc de grès : il est présent dans les Vosges mais disparaît très rapidement vers l’ouest ;
- le Grès vosgien, constitué de grès grossier à très fins à stratification entrecroisée et à ciment ferrugineux : la partie inférieure de ce grès est probablement plus compacte que la partie supérieure, il passe à un faciès conglomératique à sa base (Conglomérat inférieur) et à son sommet (Conglomérat principal) ;
- les Couches intermédiaires, en majeure partie constituées d’une alternance de grès feldspathiques grossiers et de lits d’argile : à la base et au sommet, on observe des bancs de brèches dolomitiques ;
- le Grès à Voltzia, à grain très fin (grès à meules), argileux vers le sommet (alternance de grès et d’argile ), auquel on associe le Grès coquillier lorsqu’il est présent.
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- Log stratigraphique synthétique des grès du Trias inférieur en Lorraine (BRGM - Cartannaz et al., 2010).
Caractéristiques géométriques et hydrogéologiques
En Lorraine, le réservoir des grès du Trias inférieur est constitué de deux compartiments distincts : une partie essentiellement captive sous couverture de terrains imperméables, et une partie essentiellement libre.
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- Carte hydrogéologique de la nappe des grès du Trias inférieur et du modèle régional version 2012 (BRGM)
Le substratum imperméable du réservoir est constitué, suivant les secteurs, par les grès argileux permiens ou directement par le socle.
Sur la majeure partie du territoire lorrain, le réservoir est sous recouvrement de terrains imperméables et il est majoritairement captif. Le toit du réservoir est dans ce cas constitué par les marnes du Muschelkalk moyen et inférieur qui sont situées au-dessus du Grès coquillier. Au contraire, le long des Vosges et dans le bassin houiller, la nappe est essentiellement libre, c’est-à-dire qu’elle reçoit directement les infiltrations d’eau de pluie, car les grès affleurent sur le sol.
Notons que le réservoir s’étend aussi largement en Allemagne (Länder de Sarre et de Rhénanie-Palatinat), essentiellement en affleurements drainés par les cours d’eau, et sous le Luxembourg, essentiellement en nappe captive drainée par la Moselle vers Trèves. Enfin, les GTi s’étendent sous tout le fossé rhénan, en Forêt-Noire, et au-delà en Allemagne, mais ces réservoirs sont indépendants de celui de la Lorraine.
Le réservoir des grès du Trias inférieur s’enfonce progressivement d’est en ouest, de plus de 600 m d’altitude dans les Vosges gréseuses à plus de 2500 m de profondeur vers le centre du bassin parisien. L’épaisseur globale du réservoir décroît de l’Est vers l’Ouest et le Sud. De plus de 500 mètres dans les Vosges du Nord, elle se réduit à 200 m vers Toul et Épinal, à 100 mètres vers Bar-le-Duc et Vittel, puis le réservoir se biseaute vers l’Ouest et le Sud-Ouest. L’extension occidentale du réservoir sous le Bassin parisien est mal connue car seuls quelques forages d’exploration pétrolière ont atteint ces profondeurs.
- Coupe hydrogéologique schématique dans le bassin Rhin-Meuse (d’après Ramon et al., AERM, 1992)
Anciennes mines de charbon sous la nappe des GTi dans le bassin houiller lorrain
Une particularité importante du réservoir est la présence d’anciennes exploitations minières de charbon sous la nappe des GTi, dans le bassin houiller lorrain. Ce bassin est situé à l’extrême nord de la nappe, dans l’Est du département de la Moselle, dans un triangle formé par les villes de Faulquemont, Creutzwald et Stiring-Wendel.
Un total de 58 puits miniers a été foncé à partir de la fin du 19ème siècle. Ces ouvrages sont répartis sur une quinzaine de communes, avec une concentration maximale sur les communes de Freyming-Merlebach, Petite-Rosselle, Forbach et Stiring-Wendel. La zone minière française déborde par ailleurs en Allemagne avec la présence de deux puits sur le territoire de la Sarre (secteur du Warndt). Alors qu’en Sarre le gisement houiller se trouve à faible profondeur, côté français celui-ci s’enfonce progressivement sous les « morts-terrains », constitués essentiellement dans le bassin houiller exploité par les conglomérats du Permien supérieur, les grès du Trias inférieur, et enfin les marnes et les calcaires du Trias. Le charbon a été exploité jusqu’à une profondeur d’environ 1300 mètres sous le sol.
Bibliographie
- 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.
- 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.
- 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.
