Qu'est ce qu'une nappe profonde ?

Eau souterraine, nappes et aquifères

L’eau souterraine résulte de l’infiltration des eaux de surface (précipitations, fonte des neiges, rivières, etc.) vers le souterrain. Cette eau est ensuite stockée dans les espaces vides des roches poreuses et perméables. L’eau stockée constitue alors une nappe d’eau souterraine. Le réservoir géologique qui l’accueille est lui appelé aquifère. L’aquifère, et la nappe qu'il contient, reposent sur des roches imperméables (mur de l’aquifère). En profondeur, ces aquifères et leurs nappes peuvent se retrouver « piégés » sous une couche imperméable (toit de l’aquifère).

Représentation schématique d'un bassin versant et de sa composante souterraine.

On distingue deux types de nappes :

-       Les nappes libres, pour lesquelles la surface de la nappe est égale à la pression atmosphérique. On appelle nappes phréatiques les premières nappes libres rencontrées.

-       Les nappes captives, pour lesquelles la pression de l’eau à la surface de la nappe est supérieure à la pression atmosphérique. Ces nappes circulent dans le sous-sol entre deux formations imperméables et l’eau de ces nappes se retrouve sous pression. Lorsqu’un puits les atteint, l’eau remonte dans le puits plus haut que le toit de l’aquifère, pouvant éventuellement jaillir à la surface (puits artésien).

Certaines de ces nappes captives, à l'image des nappes profondes du bassin de l'Adour, sont contenues dans des couches géologiques qui s’enfoncent profondément dans le sous-sol, recouvertes par d’autres couches géologiques de plusieurs dizaines voire centaines de mètres d’épaisseur. Ces nappes profondes se trouvent alors isolées de la surface, ce qui les protège des pollutions d’origine humaine.

Représentation schématique d'une nappe libre à gauche et d'une nappe captive à droite.

Une fois dans l’aquifère, les eaux souterraines s’écoulent à travers les interstices ou les fissures présentes dans les roches. Leur écoulement est donc beaucoup plus lent que celui des eaux de surface. Dans les nappes superficielles (telles que les nappes alluviales), les eaux ont des âges relativement faibles, de quelques années en moyenne, alors que pour les nappes profondes, les eaux peuvent atteindre 20 000 à 30 000 ans. Le contact prolongé entre l’eau et la roche entraine l’enrichissement des eaux en minéraux et la profondeur élève leur température, leur conférant ainsi des propriétés d’eaux minérales ou thermales. Il est cependant important de bien distinguer l’âge de l’eau de l’âge de la roche, qui atteint lui plusieurs millions d’années.

Après son séjour en souterrain, l’eau rejoint généralement la surface sous forme de sources. Ces sources peuvent alimenter de façon plus ou moins diffuse des cours d'eau, des mares, des lacs, rejoindre les océans ou encore retourner en souterrain.

Un peu de géologie

Les phases successives d’avancée et de recul du niveau de la mer au cours des temps géologiques ont provoqué une alternance de dépôts sédimentaires, aujourd’hui consolidés et transformés en roches. Le sous-sol du Bassin aquitain, incluant le bassin de l’Adour, correspond donc schématiquement à un mille-feuille constitué d’une alternance de couches sédimentaires perméables (aquifères) isolées entre elles par des couches moins perméables (aquitards, épontes). Chaque couche perméable est constituée d’une roche différente (calcaires, sables, etc.). L’eau contenue dans les aquifères est plus ou moins abondante, plus ou moins renouvelable, son écoulement est plus ou moins rapide et sa minéralisation varie en fonction des roches.

En parallèle des variations du niveau marin, le mouvement des plaques tectoniques et plus précisément la convergence des plaques ibérique et eurasienne entraine la formation progressive des Pyrénées. Sous la pression, les couches sédimentaires se déforment (plissement, fracturation) dans la chaîne de montagne mais aussi à son piémont, dans ce que l’on appelle le bassin d’avant-pays. Ces déformations ont alors pu favoriser la remontée à la surface de certaines couches normalement localisées à plusieurs centaines de mètres sous la surface du sol ou à l'inverse, leur enfoncement à plus forte profondeur.

Les formations aquifères

L’échelle des temps géologiques est découpée en étages correspondant à des conditions de dépôt sur un intervalle de temps donné. Ce système permet de regrouper sous un même nom un ensemble de formations géologiques très variables en terme de roches, de propriétés physiques, etc.

Dans le cas du bassin de l’Adour, les principaux aquifères profonds qui présentent un intérêt à l’exploitation sont les aquifères du Crétacé, du Paléocène, et de l’Eocène (du plus ancien au plus récent). Toutes les formations aquifères n’ont pas la même extension géographique puisqu’elles se sont déposées à des périodes différentes au grès des avancées et des reculs de la mer.
La figure ci-contre illustre cette hétérogénéité spatiale des aquifères profonds en indiquant la période à laquelle les roches se sont formées (M.a. = millions d’années).

Les plis de déformation induits par la formation des Pyrénées ont localement remonté à la surface les formations les plus anciennes. Ainsi, le Crétacé supérieur affleure sur les structures d’Audignon ou de Roquefort. Proche du sol, la nappe présente l’avantage de pouvoir être réalimentée par la pluie mais elle devient alors aussi plus vulnérable aux pollutions.

Spécificités de la nappe des sables infra-molassiques

L’aquifère de l’Eocène se compose de plusieurs formations géologiques incluant celle des sables infra-molassiques (SIM), abritant la nappe du même nom. La nappe des SIM est la ressource la plus sollicitée dans le bassin de l’Adour. Les prélèvements y ont beaucoup augmenté entre les années 70 et 90 et représentent aujourd’hui plus de 40% des prélèvements en nappes profondes sur le territoire.

L’aquifère des SIM est composé de plusieurs couches sableuses ou gréseuses, qui se sont déposées progressivement d’est en ouest, dans ce qui était à l’époque un delta bordant l’océan aux pieds des Pyrénées en formation. Ces sables sont recouverts d’une couche de molasses assez imperméable, d’où leur nom d’« infra-molassiques ». Ce réservoir se situe globalement entre 500 et plus de 1 000 m de profondeur et l’eau qui y circule est très ancienne et d’excellente qualité. D’une manière générale, les eaux de la nappe des sables infra-molassiques s’écoulent de l’est vers l’ouest dans la partie est (à l’est de Auch), et plutôt du sud vers le nord dans la partie ouest (à l’ouest de Auch). Au nord et à l’est cependant, le potentiel d’utilisation de la nappe des SIM décroît (formation plus hétérogène, moins perméable, moins épaisse, avec une eau plus minéralisée).

L’aquifère des sables infra-molassiques est également en interaction plus ou moins directe avec l’aquifère du Paléocène et celui du Crétacé. Du fait des échanges qui existent entre ces trois formations géologiques de l’Eocène, du Paléocène et du Crétacé, les trois niveaux de nappes profondes doivent être gérés ensemble. Cet impératif de gestion commune est renforcé par le fait que, dans certains secteurs, les trois nappes sont exploitées par les usagers.

De nombreuses incertitudes demeurent quant aux modalités de recharge, la quantité d’eau qui entre dans les nappes, la localisation des sorties d’eau (exutoires) de la nappe, les échanges qui ont lieu entre cette nappe et les autres nappes profondes, mais aussi sur la connexion avec la partie nord du bassin aquitain (bordelais). Les recherches scientifiques se poursuivent pour lever les incertitudes.