Aquifères des calcaires jurassiques de la Côte des Bar

La Côte des Bar est principalement constituée par des formations calcaires et marneuses d’âge Jurassique.
Plusieurs nappes prennent naissance au sein de ces calcaires aquifères, séparés par les différentes couches argileuses, marneuses ou marno-calcaires d’épaisseurs plus ou moins grandes. Ces aquifères ont principalement une perméabilité   de fissures et sont souvent le siège de circulations karstiques.

La côte des Bar est une entité géographique et géologique constituées de terrains d’âge jurassiques et liasiques. Ces formations géologiques forment des collines (collines du Barrois, plateau de Langres) et des vallons dessinant des auréoles concentriques tournées vers le centre du Bassin Parisien.

Sommaire de l’article :

  1. Quelques éléments de géologie
    1. Une alternance de calcaires perméables et de marnes peu perméables
    2. Des formations qui plongent légèrement vers le centre du bassin
  2. Les caractéristiques hydrogéologiques de la Côte des Bar
    1. Une succession de nappes… plus ou moins connectées
    2. La nappe du Bajocien inférieur
    3. La nappe du Callovien-Bathonien-Bajocien supérieur
    4. La nappe des calcaires du Kimméridgien inférieur et de l’Oxfordien inférieur
    5. La nappe des calcaires du Kimméridgien supérieur et moyen
    6. La nappe des calcaires Portlandiens

Quelques éléments de géologie

Une alternance de calcaires perméables et de marnes peu perméables

La côte des Bar est constituée principalement de terrains du Jurassique à dominance calcaire   ou marneuse mais avec des faciès différents selon l’étage géologique où on se situe.

Ainsi on peut observer du plus anciens aux plus récents :

  • Les marnes micacées, gréseuses, gris sombre et schisteuses (schistes-carton) du Toarcien
  • Les calcaires gréseux, jaune, à minerai de fer oolithiques de l’Aalénien
  • Les calcaires à entroques et à polypiers beige à gris, à intercalation marneuse du Bajocien inférieur et moyen
  • Les marnes grises à banc de calcaires argileux jaunâtre surmontées par les calcaires oolithiques du Bajocien supérieur
  • Les calcaires compacts, sublithographiques du Bathonien moyen et inférieur,
  • Les calcaires grenus, beiges, grisâtres du Bathonien supérieur
  • La dalle nacrée à inclusions ferrugineuse du Callovien
  • Les marnes gris-bleuâtre de l’Oxfordien inférieur
  • Les calcaires marneux grisâtres avec des intercalations de marnes grises de l’Oxfordien moyen
  • Les calcaires marneux durs, avec intercalations de marnes et de calcaires sublithographiques très durs de l’Argovien (=base de l’Oxfordien moyen supérieur),
  • Les marnes grises avec bancs de calcaires marneux du Rauracien (=milieu de l’Oxfordien moyen supérieur)
  • Les calcaires sublithographiques dur, en gros bancs, et calcaires marneux à plaquettes, suboolithiques du Séquanien (= sommet de l’Oxfordien moyen et supérieur)
  • Les calcaires blanc oolithiques, graveleux surmontés par les calcaires beiges durs sublithographiques du Kimméridgien inférieur,
  • Les 3 assises de marnes encadrant deux couches calcaires du Kimméridgien supérieur et moyen
  • Les calcaires sublithographiques avec quelques intercalations marneuses du Portlandien

Des formations qui plongent légèrement vers le centre du bassin

Ces formations du Jurassique plongent régulièrement vers le centre du Bassin Parisien, avec un pendage de quelques degrés.

D’un point de vue de la tectonique, on peut noter quelques plis de couverture et quelques failles formés au Tertiaire, mais leur orientation est hercynienne. Il s’agit en fait d’un rejeu des accidents tectoniques du socle.

Les plis sont de faible amplitude et les failles, d’une longueur parfois importante, présentent un faible rejet, en général avec un abaissement vers le centre du Bassin Parisien.

Les caractéristiques hydrogéologiques de la Côte des Bar

L’hydrogéologie de la Côte des Bar est largement conditionnée par les caractères lithologiques et structuraux de ce dernier.

Une succession de nappes… plus ou moins connectées

Les formations géologiques offrent une succession de terrains perméables et imperméables déterminant des niveaux aquifères de nature, d’extension et d’importance très variable.

Les niveaux calcaires du Jurassique constituent des aquifères hétérogènes et perméables en grand (milieu fissuré). Ils possèdent en général une capacité de stockage limitée, voire nulle qui est fonction de l’existence d’une porosité  . L’eau s’infiltre et circule au sein du massif rocheux à la faveur de fissures (diaclases) ou de fractures (failles) et peut former, par dissolution, des conduits ou des cavités, constituant des réseaux karstiques.

La succession d’aquifères dans ce secteur engendre l’existence de plusieurs nappes, plus ou moins séparées par des formations moins perméables.

La nappe du Bajocien inférieur

Cette nappe est contenue dans les calcaires à entroques dont le substratum imperméable est constitué des marnes du Toarcien. De nombreuses sources naissent à la base du Bajocien inférieur, des failles étant souvent à l’origine de ces émergences.

La nappe du Callovien-Bathonien-Bajocien supérieur

Cet ensemble de calcaire   est limité au toit par les couches marneuses du Callovien supérieur et de l’Oxfordien inférieur et à sa base par les marnes du Bajocien supérieur.

Les sources ont en générales des débits faibles.

De nombreuses circulations karstiques existent dans cet ensemble. Ces réseaux se développent préférentiellement le long des failles et des diaclases selon des directions principales Nord-Ouest et Nord-Est. Ces phénomènes occasionnent de nombreuses pertes de cours d’eau.

Le rôle prépondérant des failles et du pendage des couches dans les écoulements souterrains coïncident rarement avec les bassins versants topographiques.
Les fluctuations piézométriques de cette nappe sont en générales comprises entre 3 et 4 m. Ce sont des variations saisonnières. Cet aquifère   possède des réserves conséquentes et une assez bonne inertie pour un milieu calcaire  . En effet, les réserves sont stockées dans les niveaux de calcaires oolithiques du Bajocien supérieur qui possèdent une porosité   non négligeable, permettant le stockage de l’eau et une restitution lente en période d’étiage.

La nappe des calcaires du Kimméridgien inférieur et de l’Oxfordien inférieur

(ex Séquanien, Rauracien et Argovien)

Ces formations sont caractérisées par une alternance de calcaires variés et de niveaux marneux. L’ensemble de ces formations forme un aquifère   limité vers le haut par l’assise marneuse du Kimméridgien supérieur et moyen et vers le bas par les marnes de l’Oxfordien inférieur et moyen.

On peut noter la présence de sources de déversement perchées prenant naissance à la faveur des niveaux argileux ou marneux de ces formations.

Les circulations d’eau dans les niveaux calcaires sont largement conditionnées par les failles et fractures. Des réseaux karstiques se sont développés dans ces terrains notamment dans la partie supérieure de cette unité hydrogéologique. Comme pour la nappe du Callovien-Bathonien-Bajocien supérieur, il existe deux type de circulation, une rapide à travers le réseau de fractures et une plus lente dans les massif calcaires peu fissurés.

La nappe des calcaires du Kimméridgien supérieur et moyen

Le kimméridgien supérieur et moyen est constitué d’un ensemble marno-calcaire   comprenant trois couches marneuses encadrant deux niveaux à dominante calcaire   qui contiennent chacun une petite nappe d’eau. La faible largeur d’affleurement   de ces couches calcaires ainsi que la dimension réduite des bassins d’alimentation ont pour conséquence que les sources offre de faibles débits.

La nappe des calcaires Portlandiens

Cet aquifère   est composé d’un ensemble de calcaires variés d’une centaine de mètres d’épaisseurs.

Le mur imperméable de cette nappe est constitué par le premier niveau marneux du Kimméridgien supérieur. Cet aquifère   est caractérisé par une perméabilité   de fissures et est le siège de circulations karstiques expliquant l’existence de sources en nombre limité mais à fort débit  . Les circulations karstiques sont également drainées par les vallées des cours d’eau pérennes, au niveau desquelles les résurgences peuvent prendre naissance.

Ces karsts sont alimentés par les infiltrations sur les plateaux calcaires et par des pertes de cours d’eau temporaires.

Les battements de nappe varient entre 3 et 4 mètres entre les basses et hautes eaux. La nappe réagit rapidement aux conditions pluviométriques et présentes de faibles réserves.

Pour en savoir plus :

  • Chabart M., Pannet P, Warin J. (2009) – Karst de Haute-Marne. Pré-localisation de piézomètres pour le réseau de surveillance DCE. Rapport final-version 2 BRGM/RP-57118-FR
  • Chabart M., Pinson S., Bernon N., Herniot P. Legendre S., Pierre, A, Viossanges M., Ruppert N. (2012) – Atlas du potentiel géothermie très basse énergie des aquifères de la région Champagne-Ardenne. Rapport final BRGM RP-60024-FR, 116 p, 42 fig, 10 tab, 5 ann
  • Kerjean M. (1992) – Synthèse hydrogéologique des bassins d’alimentation des barrages Marne, Seine, Aube et Pennecière – Rapport 2 : Bassin d’Alimentation en amont du Barrage Marne Géologie-Hydrogéologie – BRGM/RR-35320-FR

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