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Hydrogéologie & hydrogéochimie


Pour comprendre les écoulements actuels et passés au sein d’une couche argileuse et de son encaissant, il est nécessaire de connaître l’évolution, au cours des temps géologiques, des caractéristiques hydrauliques et hydrogéochimiques des couches qui les composent et des structures qui les traversent.
Elle rend compte indirectement de la nature des formations et de la présence de structures actives, permet d’évaluer les mécanismes d’interactions eau/roche et eau/magma, particulièrement importants dans l’évaluation des systèmes hydrothermaux et de la menace d’éruptions phréatique ou phréatomagmatique. Hydrogéologie et hydrochimie sont des méthodes d’investigations profondes au même titre que les autres méthodes géophysiques ou géochimiques, permettant d'accéder à la connaissance structurale et lithologique des volcans.


Répartition des flux et des pressions d’eau au sein d’un massif volcanique actif.


Des simulations, effectuées en régime transitoire, abordent l’aspect dynamique de l’évolution des pressions et flux en fonction des fluctuations climatiques. Cet aspect intéresse l’étude des facteurs déclenchant de l’aléa volcanique en relation avec l’eau. L’inaccessibilité des formations les plus profondes constituent l’une des contraintes majeures à résoudre pour mener à bien l’investigation hydrodynamique des massifs. Des mesures indirectes couplant l’instrumentation (Mesure de perméabilité in situ) sur affleurements et l’utilisation d’outils géophysiques sont réalisées.


Modélisation des interactions eau-basalte dans les conditions de l’altération météorique.


L’évolution temporelle du système hydrogéologique volcanique apparaît liée à l’argilisation progressive du mur de la nappe. Dans ce schéma, la nappe de base profonde dans un massif actif se rapproche progressivement de la surface topographique au fur et à mesure du développement de l’altération. Après les travaux expérimentaux sur l’altération des principales roche de la série basaltique de la Réunion, il s’agit de réaliser de nouvelles modélisations spécifiques aux argiles avec le code NANOKIN, ou focalisées sur une approche de modèles couplant le transport de fluides et les interactions fluides-roches, avec le logiciel KIRMAT (Kinetic of Reaction and Mass Transport) permettant de faire des modélisations dans l’espace et le temps.


Etude du signal hydrogéologique du radon en milieu volcanique.


Nous proposons de concevoir une sonde avec une technologie adaptée à un environnement difficile. Nous souhaitons qualifier l'émanation radon des roches volcaniques (sonde) et de leur principaux minéraux susceptibles d'être en contact avec les eaux souterraines (DSTN). Ce bruit de fond connu, on pourra par la suite corréler les mesures de radon, effectuées avec l'appareil créé, avec les paramètres pétrographiques, hydrodynamiques, climatiques et hydrochimiques des principaux types d'aquifères. On tentera alors d’établir un éventuel lien entre l’émission radon et les processus naturels.


Recherches des zones aquifères


La prospection combinée


Après la délimitation de la zone à prospecter et la définition des objectifs à atteindre, toute prospection commence par une recherche intensive des documents déjà existants. I1 s'agit d'abord, en première étape, de rechercher les supports topographiques utilisables: cartes et photos aériennes principalement. En deuxième étape, l'hydrogéologue établit un inventaire exhaustif des manifestations hydrauliques et des ouvrages hydrauliques existants (dans la zone à investiguer et sur sa bordure extérieure) ainsi bien sûr que toutes les informations en relation avec les éléments investigués. En troisième étape, la prospection combinée pourra être appliquée si nécessaire. Cette prospection implique que l'on confronte de nombreuses informations d'origines très diverses dans le but de localiser des aquifères ou de préciser l'étendue ou le fonctionnement (le comportement) des aquifères et les cibles d'exploitation les plus favorables qu'ils contiennent. Généralement, on combine ou intègre les informations suivantes dans un modèle:


  • Télédétection, photos aériennes et structures
  • Géologie, lithologie, tectonique
  • Géophysique
  • Forages, puits, tranchées.


Télédétection, photos aérienne et structures


La télédétection permet d'obtenir divers types d'informations sur la surface de la terre. On distingue dans un premier temps, sur les photos satellites, les zones sèches des zones humides ou noyées ainsi que la nature et la disposition de la végétation. Cette dernière peut donner des informations précieuses sur la distribution des eaux souterraines de faible profondeur. On recherche également, avec beaucoup d'intérêt, les structures discontinues qui correspondent à des contacts lithologiques anormaux ou à des "accidents" tectoniques majeurs de dimension kilométrique. Dans un second temps, l'étude approfondie des photos aériennes et des cartes topographiques (si elles existent) sera consacrée à l'observation des éléments suivants:


  • nature et épaisseur des sols, végétation, eaux de surface, réseau hydrographique et émergences;
  • affleurement et lithologie: affleurements rocheux, dykes, moraines, éboulis, terrasse, alluvions;
  • linéaments structuraux: failles, zones de fissuration.


Informations géologiques, lithologie, tectonique


Si toute prospection d'eau souterraine se base sur une bonne connaissance de la géologie locale, cette dernière peut jouer cependant un rôle plus important dans les terrains sédimentaires que dans les zones de socle à aquifères discontinus. Les aquifères complexes des régions d'Evian et de l'Areuse illustrent bien le rôle de la stratigraphie, de la lithologie et de la structure dans l'explication du comportement des écoulements souterrains. La figure 103 tente de reconstituer l'origine et le cheminement de l'eau de la source d'Evian, sur la base de la géologie régionale.



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