Aquifère de la craie en Ile-de-France

La nappe de la craie   sous faible recouvrement de formations tertiaires à l’ouest de l’Ile-de-France constitue une ressource en eau encore mal connue.

La nappe de la craie   est présentée de façon synthétique sur le site Internet de la DRIEE-IF.

Sommaire de l’article :

  1. L’aquifère de la craie : le premier aquifère libre du bassin de la Seine
    1. En Ile-de-France, une nappe libre… ou captive sous recouvrements tertiaires
    2. Des écoulements encore peu étudiés
    3. Les principales caractéristiques hydrodynamiques de la nappe
  2. Dans quels secteurs peut-on capter la nappe de la craie en Ile-de-France ?
    1. Dans les boucles de Boulogne et Croissy
    2. Au niveau de l’anticlinal de Beynes et la vallée de la Meauldre
    3. Les vallées de la Rémarde, de l’Orge et la bordure du bassin de l’Eure
    4. Zoom sur l’ouest de l’Ile-de-France, une nappe captive encore mal connue

L’aquifère   de la craie   : le premier aquifère   libre du bassin de la Seine

Les affleurements de la craie   (Crétacé supérieur) dessinent une vaste auréole entourant les formations géologiques du Tertiaire du centre du Bassin Parisien et constituent une grande partie de la Normandie, de la Picardie et de la Champagne.

La craie   plonge sous les formations d’âge Tertiaire vers une zone centrale déprimée où le toit de la formation se situe à une profondeur pouvant atteindre plus de 200 mètres. Elle correspond alors au substratum des formations tertiaires de l’Ile-de-France.

La craie   représente le premier aquifère   libre du bassin de la Seine en regard de sa surface d’affleurement   et de l’importance de son épaisseur. Par contre, sous les formations tertiaires d’Ile-de-France, la nappe devient captive et moins productive.

Au centre du Bassin Parisien, la craie   est considérée comme aquifère   dans différents secteurs :

  • lorsqu’elle affleure au centre de la région (à Meudon, entre Bougival et Saint-Germain en Laye, sur l’anticlinal de Vigny, dans la vallée de la Remarde, à Gargenville et sur l’anticlinal de Beynes et dans la vallée de la Mauldre)
  • dans la vallée de la Seine en aval de Paris, au niveau des boutonnières de Croissy et Boulogne
  • sous faible recouvrement tertiaire à l’ouest de la région

Le dégagement de boutonnières de craie   par érosion de la couverture tertiaire est dû à la présence d’axes anticlinaux. C’est le cas, en particulier, des affleurements situés sur l’axe de l’anticlinal de Vigny, ceux de l’anticlinal de Beynes.

Carte schématique de la craie profonde au centre du Bassin Parisien. Les tirets localisent la craie très profonde (Mégnien C. et al, 1970) -  voir en grand cette image"
Carte schématique de la craie profonde au centre du Bassin Parisien. Les tirets localisent la craie très profonde (Mégnien C. et al, 1970)

En Ile-de-France, une nappe libre  … ou captive sous recouvrements tertiaires

La nappe de la craie   est généralement libre mais peut localement être captive sous des alluvions   ou des formations tertiaires peu perméables. A proximité des cours d’eau : la Seine, la Rémarde et l’Orge, la nappe est en lien direct avec les alluvions   et les cours d’eau.

L’aquifère   de la craie   est très important du fait de son épaisseur maximale utile (60 mètres environ). La perméabilité  , qui définit la vitesse de l’écoulement dans l’aquifère  , peut être importante dans les zones fracturées et sous les vallées. Du fait de la faible productivité de cet aquifère   dans les zones recouvertes, l’intérêt de la craie  , du point de vue de l’exploitabilité, se situe dans les zones où elle est quasi affleurante et donc plus fracturée.

Dans les zones d’affleurement  , ou immédiatement sous les alluvions  , cet aquifère   peut stocker de grands volumes d’eau grâce à sa double porosité   : celle de la matrice qui peut atteindre 40 % et celle des diaclases (fractures) :

  • le réseau de microfissures ou de micropores qui diminue en profondeur. L’eau qui occupe les vides (porosité  ) de la craie   compacte est retenue par la roche et difficilement mobilisable. Seule une très faible quantité peut s’écouler librement et correspond à la porosité   efficace (environ 1 à 2 % d’eau mobilisable)
  • la fissuration en grand, constitué de fractures ou diaclases importantes et bien ouvertes, ne communiquant pas toujours entre elles. L’écoulement est de type karstique.

Ces deux types de fissuration déterminent dans la craie   deux zones superposées (Ph. Charbonnier) :

  • une zone supérieure très perméable. Son épaisseur varie de quelques mètres à quelques dizaines de mètres ;
  • une zone inférieure où la microfissuration s’altère mais où l’on peut encore rencontrer des fractures aquifères importantes.

Dans les zones de plateau, la perméabilité   de la craie   est inférieure à celle des vallées. Cette zone d’altération existe également sous les plateaux crayeux :

Schéma explicatif des variations de profondeur d'altération et de la fissuration de la craie (Mégnien C. et al, 1970) -  voir en grand cette image"
Schéma explicatif des variations de profondeur d’altération et de la fissuration de la craie (Mégnien C. et al, 1970)

Des écoulements encore peu étudiés

La nappe de la craie   est également caractérisée par des amplitudes de fluctuation très variables dans les zones de profondeur importante de la nappe. Ces amplitudes peuvent être de plus de 20 mètres.
Les sources d’émergences dans les vallées sont importantes et peuvent produire de grands débits. Des sources peuvent également apparaître au contact de la craie   et des formations tertiaires.

Planche Nappe de la craie : secteurs à forte perméabilité représentés en orange (Mégnien C. et al, 1970) -  voir en grand cette image"
Planche Nappe de la craie : secteurs à forte perméabilité représentés en orange (Mégnien C. et al, 1970)

La surface piézométrique   montre un écoulement général des plateaux vers les thalwegs. La nappe est en général plus profonde sous les plateaux, fréquemment de 40 à 50 mètres, et se raccorde au niveau des alluvions  .

Les principales caractéristiques hydrodynamiques de la nappe

Les caractéristiques hydrodynamiques sont très hétérogènes :

  • Porosité   : entre 37 et 45%
  • Transmissivité   :
    • > 10-2 m2/s lorsque la craie   est sub-affleurante.
    • Lorsqu’elle est sous faible recouvrement (inférieure à 30 mètres), la transmissivité   moyenne est de 6 à 3.10-3 m2/s, offrant des débits maximums instantanés potentiels de 50 à 100 m3/h.
    • La transmissivité   diminue lorsque l’épaisseur de la couverture tertiaire augmente.
  • Coefficient d’emmagasinement   :
    • ne dépasse pas 5 à 9 % à proximité des vallées en présence de diaclases.
    • Les zones de plateaux présentent un coefficient d’emmagasinement   de 1 à 2 %. La capacité de stockage des eaux souterraines y est donc importante, sauf en zones de karst où elle est très faible.

Dans quels secteurs peut-on capter la nappe de la craie   en Ile-de-France ?

Dans les boucles de Boulogne et Croissy

Les boutonnières de Boulogne et de Croissy ont été dégagées par l’érosion de la Seine sur le flanc nord de ce même axe qui se prolonge en direction de Meudon. Dans ce secteur, plus précisément de Meulan au confluent de la Seine et de l’Epte ainsi que dans la plaine de Grennelle (15e arrondissement), les eaux de la partie supérieure de la craie  , en équilibre avec celles des alluvions  , constituent une nappe très plate qui se maintient au niveau de la Seine.

Dans la vallée de la Seine, la largeur de la plaine alluviale varie de 1 à 3 kilomètres. Les alluvions   modernes et anciennes occupent le lit de la Seine et peuvent s’étendre de part et d’autre de celle-ci sur une largeur allant parfois de 100 à 500 mètres. Dans toute cette zone, la craie   dénudée de recouvrement Tertiaire est recouverte par les alluvions  . L’ensemble alluvions  -craie   semble un excellent réservoir mais les variations rapides de perméabilité   des alluvions  , parfois extrêmement faible, peuvent localement jouer un rôle colmatant.

Le plus souvent, la piézométrie montre un écoulement des coteaux vers la Seine, à travers les alluvions  . Les relations entre la nappe et la Seine sont complexes et variables dans le temps du fait des phénomènes suivants :

  • L’alimentation des coteaux qui varie très rapidement suivant le bassin versant  , selon chaque portion de méandre. Elle subit également des variations saisonnières
  • La Seine qui alimente les alluvions   en hautes eaux et les draine en basses eaux (variations saisonnières ou artificielles)
  • Le frein de ces échanges constitués par des barrières de faible perméabilité  , situées, soit à la base des coteaux, soit le long des berges colmatées du fleuve
  • L’accélération des échanges provoqués par les prélèvements dans la plaine alluviale

Au niveau de l’anticlinal de Beynes et la vallée de la Meauldre

L’anticlinal de la Rémarde (Dourdan), remonte suffisamment la craie   pour qu’elle soit dégagée en surface par l’érosion, de Saint-Arnoult-en-Yvelines jusqu’à Ollainville, sur une vingtaine de kilomètres.

Dans la zone anticlinale de Beynes, recoupé par le ru de Gally et la Meauldre, il existe une nappe de la craie   alimentée, en partie, par des communications avec les terrains tertiaires qui l’entourent. A certaines époques de l’année, des émergences temporaires en provenance de la craie   sont ensuite drainées par la Meauldre. D’importants phénomènes karstiques doivent se produire dans cette zone fracturée.

Les vallées de la Rémarde, de l’Orge et la bordure du bassin de l’Eure

Dans la vallée de la Rémarde, la craie   affleure sur le passage de l’anticlinal Les vallées de la Rémarde, de l’Orge et la bordure du bassin de l’Eure du Roumois. Les tertiaires sont localement très réduits et la disparition de certains imperméables conduit à une communication directe avec la nappe de l’Oligocène, en particulier, la nappe des Sables de Fontainebleau.

La Rémarde et le haut cours de l’Orge forment un drain dans la nappe de la craie   et le bassin ainsi formé se poursuit sans discontinuité dans l’Oligocène. Les gradients faibles dans les vallées (2 à 3‰) augmentent sur le flanc des talwegs (10 à 15‰). Les alluvions   peu importantes jouent un rôle régulateur. L’eau de la nappe de la craie   est localement ascendante (vers les terrains tertiaires) voire artésienne  .

Zoom sur l’ouest de l’Ile-de-France, une nappe captive   encore mal connue

A l’ouest de la région Ile-de-France, l’aquifère   de la craie   est affleurant ou sous faible recouvrement. Dans ce secteur, malgré son recouvrement, la craie   est suffisamment fracturée pour être aquifère   et permettre un écoulement souterrain.

Ce fait a été vérifié récemment lors de l’étude de l’aire d’alimentation des captages d’eau potable exploitant la craie   dans la vallée de la Mauldre (Délimitation des aires d’alimentation de 8 captages de la vallée de la Mauldre. Phase 2 : Définition des Aires d’Alimentation des captages. Comité du bassin hydrographique   de la Mauldre et de ses affluents. SAFEGE, 2010).

Bibliographie

La bibliographie spécifique à l’aquifère de la craie en Ile-de-France est consultable sur l’espace Bibliographie du SIGES.

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