Les calcaires du Tithonien

Les calcaires du Tithonien

Les calcaires du Tithonien forment l’ossature essentielle des plateaux du Barrois.
Cet ensemble ne se développe que très peu sur le bassin Rhin-Meuse.

Caractéristiques géologiques

Le Tithonien (anciennement appelé Portlandien) est représenté par une série de faciès dolomitiques et calcaires avec des intercalations de marnes à lumachelles. Des plus récentes aux plus anciennes, les formations sont :

  • Dolomies verdâtres supérieures,
  • Oolithe vacuolaire dite « Pierre de Savonnières-en-Perthois »,
  • Dolomies verdâtres inférieures,
  • Calcaires tubuleux,
  • Calcaires cariés, Calcaires tachetés,
  • Oolithe de Bure,
  • Calcaire   argileux « à débris » ou Calcaires de Dommartin,
  • Pierre châline,
  • Calcaires lithographiques des Calcaires du Barrois.
    Formations géologiques du Tithonien (C. Robelin - BRGM)

Caractéristiques géométriques

Cet ensemble, d’une épaisseur atteignant les 100 mètres, se biseaute progressivement vers le Nord (à hauteur de Montfaucon), par suite de l’érosion antécrétacée, les calcaires lithographiques ne s’étendant guère au-delà de la basse vallée de l’Aire. La série plonge régulièrement sous les formations crétacées du Bassin de Paris ; mais elle est affectée de quelques ondulations synclinales et anticlinales de faible amplitude et comporte trois secteurs particulièrement faillés au Nord de Bar-le-Duc, fossé de la Marne   et fossé de Gondrecourt.

Caractéristiques hydrogéologiques

Cet ensemble constitue un aquifère   multicouche dont le toit est représenté par les différentes formations rencontrées au contact du Crétacé qui s’étage entre Albien (Sables verts) et Valanginien et le mur est constitué par les Marnes à exogyres supérieures du Kimméridgien.

En affleurement  , d’une manière générale, la surface piézométrique   de la nappe est calquée sur la topographie ; les rivières constituent des axes de drainages dans leur cours aval, mais elles peuvent être en position d’alimentation dans leur cours amont (Saulx).

Propriétés hydrodynamiques

La karstification développée dans les calcaires, notamment à proximité des zones de recouvrement crétacé, joue un rôle important dans la circulation des eaux souterraines  , avec localement l’existence de transferts entre bassins versants sur des distances atteignant parfois 20 à 30 km (entre l’Orge et la Saulx, la Saulx et l’Ornain, la Saulx et la Marne  ). En Lorraine et dans le Barrois notamment, l’existence d’une couverture argilo-sableuse sur le calcaire   est un facteur fondamental de l’activité et de la formation du karst. La dynamique de l’infiltration   de l’eau est optimale lorsque cette couverture a une épaisseur de 1 à 2 mètres minimum et de 20 à 30 mètres maximum (Gamez, 1992, Jaillet et Gamez, 1995). Des expérimentations par traçages ont permis de déterminer quelques directions d’écoulement privilégié de la nappe. Ces traçages montrent au moins deux directions d’écoulement préférentielles : l’une générale, dans le sens du pendage des couches, l’autre, beaucoup plus localisée, à la faveur d’accidents tectoniques ou de réseaux karstiques développés au sein du milieu souterrain. Les vitesses de transit dans le réseau karstique peuvent être élevées : 0,5 à 5 km/jour.
Compte tenu de la karstification du réservoir, les caractéristiques hydrodynamiques sont très variables d’un secteur à l’autre ; médiocres sur les plateaux et dès qu’on s’éloigne des affleurements, mais bonnes dans les vallées de l’Ornain, de la Saulx et de la Marne  .

À proximité des zones de mise en charge, les débits ponctuels fournis peuvent atteindre 80 à 100 m3/h ; ailleurs, ils ne dépassent pas 3 à 10 m3/h.
La moyenne de la transmissivité   de cet aquifère   pour une vingtaine de valeurs est de 1,4.10-2 m2/s. Les transmissivités mesurées sur les forages les plus productifs varient de 5.10-4 à 1.10-2 m2/s.

Le réseau de surveillance piézométrique   de la nappe montre des variations importantes sous les plateaux (souvent supérieures à 10 mètres), mais réduites à quelques mètres sous les vallées.
Les émergences naturelles sont nombreuses, leurs débits peuvent être faibles et non pérennes, mais aussi très soutenus, même en période d’étiage bien que toujours directement dépendants de la pluviosité du bassin.
Sous couverture crétacé, la nappe se met rapidement en charge avec artésianisme dans des secteurs privilégiés (vallée de l’Ornain).

Qualité des eaux

Les eaux de la nappe sont de minéralisation moyenne à forte, à dominante bicarbonatée calcique et magnésienne, souvent dures (TH compris entre 25° et 40 °F) avec une teneur moyenne en nitrates   de 20 mg/l. Dans la zone captive, les eaux peuvent présenter localement des teneurs en fluor non négligeables.

Bibliographie

  • 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.
  • 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.
  • Gamez P. (1992) – Hydrologie et karstologie du bassin du Loison (Lorraine septentrionale). Thèse, Mosella t.XXI, université de Metz, CEGUM. 397 p.
  • Guillaume.M., Lachaize.J.L.(1971) - Étude hydrogéologique de la vallée de l’Ornain (Meuse). Alimentation en eau de la ville de Bar-le-Duc et de la région de Neuville-sur-Ornain-Revigny. Rapport BRGM/71-SGN-009-NES. 52 p. 21 cartes.
  • Jaillet S., Gamez P, (1995) – Observations morphologiques sur le géosystème karstique du Rupt du Puits  . Karstologia n°26, F.F.S, A.F.K. Bordeaux. p. 27-38.
  • Le Roux J., Salado J., (1980) - Fonctionnement des aquifères calcaires lorrains, déduit des expériences de traçages colorimétriques. SRAE de Lorraine.
  • Maïaux C. (2006) - Aquifères et eaux souterraines   en France, Ouvrage collectif sous la direction de Jean-Claude Roux, BRGM Éditions, 2006. Tome 1. pages 300 à 301.
  • Maïaux.C., Personnet.P. (1975) - Département de la Meuse. Étude hydrogéologique des calcaires portlandiens dans le bassin Ornain-Saulx. Étude des circulations karstiques. Rapport BRGM/75-SGN-421-LOR, 31 p. 10 cartes.
  • Mégnien C., Mégnien F. et coll. (1980) - Synthèse géologique du Bassin de Paris. Mémoires BRGM n°101.
  • Ricour J., Landreau A., Ramon S. (1977) - Répartition du fluor dans les eaux de quelques aquifères lorrains. Rapport BRGM/77-SGN-266-LOR.

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