Etude structurale et hydrogéologique du plateau du Chatillonnais

Le BRGM a entrepris en 1974 de réaliser la synthèse hydrogéologique d’une partie du plateau du Châtillonnais situé entre les vallées de la Seine et de l’Armançon.

Le Plateau du Chatillonnais se situe sur le Seuil de Bourgogne, émergeant entre le Nord-Est du Morvan et le Sud-Ouest des Vosges, sur la bordure Sud-Est du Bassin Parisien.
L’étude menée par le BRGM avait pour but de préciser et ainsi comprendre la géométrie de l’aquifère   calcaire   du plateau du Châtillonnais compris entre la Seine et l’Armançon.

Géologie et hydrogéologie

Le plateau du Châtillonnais est constitué par une épaisse série de calcaires karstifiés entre deux formations imperméable. Les formations géologiques observée s’étendent des marnes du Toarcien jusqu’aux marnes et calcaires marneux de l’Oxfordien moyen et supérieur. La première couche de marnes (Toarcien/Aalénien) correspond au mur de l’aquifère   calcaire   alors que la seconde (Oxfordien moyen et supérieur) correspond au toit de ce même aquifère  .

Succession des couches géologiques (COLLIN J.J., GAGNAIRE G., LIENHARDT G., 1974)"
Succession des couches géologiques (COLLIN J.J., GAGNAIRE G., LIENHARDT G., 1974)

Toutefois, d’après cette étude, il apparait que cet aquifère   calcaire   peut est divisé en deux :

  • Une masse supérieure correspondant au Bathonien et au Callovien,
  • Une masse inférieure correspondant à l’Aalénien supérieur et Bajocien.

La masse supérieure (Bathonien et Callovien) est un ensemble de calcaires atteignant 120 m d’épaisseur. A sa base on observe des calcaires massifs, épais, et des calcaires oolithiques (Bajocien supérieur et Bathonien inférieur). Dans sa partie supérieure on observe une série calcaire   et calco-marneuse (Bathonien sup et Callovien). Au sommet coiffant cette série, on note la présence des calcaires oolithiques ferrugineux surmontés par des marnes et par une épaisse série de calcaires marneux (Oxfordien). Ces matériaux présentent de la karstification.

En dessous de cette masse supérieure se trouve une formation marneuse du Bajocien supérieur. Ce sont des marnes grises de faible épaisseur (entre 5 à 20 m).
Il existe beaucoup de sources dues à la présence de ce niveau mais ceux-ci ont un débit   faible et s’assèchent souvent en été. Le rôle de ces marnes d’un point de vue hydrogéologique semble donc réduit. En effet, les marnes ne paraissent pas assez étanche pour permettre la retenue d’une nappe, c’est seulement un niveau plus ou moins régulier, de sources à aires d’alimentation limitée. De plus il est noté qu’il existe de nombreuses failles qui interrompent la continuité de cette couche.

Enfin, la masse de calcaire   inférieure (Aalénien supérieur et Bajocien) est un ensemble de 40-45 m d’épaisseur de calcaires à entroques (plus ou moins abondantes). Ces matériaux présentent de la karstification et reposent sur une épaisse série marneuse du Lias qui n’affleure que très peu dans le Châtillonnais mais qui constitue l’assise de retenu de la nappe des calcaires du Bajociens.

Structure

D’après l’étude réalisée, les formations géologiques du Châtillonnais sont influencées par le seuil morvano-vosgien. Elles sont légèrement inclinées vers le centre du bassin de Paris. Le pendage des couches est faible. Toutefois, dans le détail, la régularité de ce pendage est interrompue par un certain nombre d’accidents plus ou moins important mais généralement de faible rejet.
En effet, il est noté la présence de failles qui découpe la série. La plupart de ces accidents tectoniques est orienté SW-NE à S.SW- N.NE, tandis que les vallées actuelles des cours d’eau, de même que les vallées sèches, ont des directions subméridiennes ou S.SE-N.NW.
D’après le rapport, les failles semblent jouer un rôle très important dans l’organisation des circulations aquifères soit comme failles-drains (Failles de Nesle-Massoult), soit comme failles-barrières (faille de Touillon).
Enfin, ce rapport indique que les calcaires jurassiques fissurés et fracturés sont des matériaux de choix pour le développement d’un réseau karstique dans lesquels les eaux infiltrées, provenant des précipitations  , vont alimenter des circulations souterraines.

Phénomènes karstiques

Cette étude nous informe que les manifestations du karst ne sont pas abondantes à la surface du plateau du Châtillonnais. Il n’existe que quelques gouffres et quelques dolines. En effet, il semblerait que dans cette région, le manteau de formations d’altération ait entièrement masqué les manifestations d’un karst. Toutefois l’existence de ce karst semble être mise en évidence par de nombreuses résurgences et exurgences attestant de l’importance de la karstification profonde.
Ces aquifère   sont donc des aquifères karstiques. Les phénomènes karstiques paraissent surtout affecter la masse calcaire   supérieurs, mais en fait, tous le Jurassique moyen est karstifié et la couche de marne   de l’Oxfordien moyen ne constitue qu’exceptionnellement un horizon intermédiaire séparant les deux karsts.

Les différentes sources rencontrées

La présence de sources importantes à la périphérie des plateaux implique de nombreuses circulations souterraines des zones d’alimentation aux exutoires.
Il existe deux types d’émergence :

  • Les sources situées au pied ou à flanc de parois : il existe de nombreuses sources situées au niveau du contact Bajocien-Lias (Douix de Darcey, source   de Touillon, source   de Bussy,…), d’autres sont situées à flanc de falaise correspondant à la limite entre les calcaires et les marnes de l’Oxfordien. Les eaux de ces dernières sources se perdent généralement dans les calcaires du Bajocien sous-jacents.
  • Les sources de vallées : Dans les dépressions situées au pied de la Côte Jurassique supérieur, prennent naissance de grosses exurgences ou résurgences (Douix du Chatillon, source   de la Laigne,…)

Essais de traçage

D’après ce document, plusieurs expériences « qualitative » de coloration à la fluorescéine ont démontré l’existence de réseaux karstiques facilitant la circulation des eaux infiltrées.
Ce rapport indique que des traçages ont été réalisés à partir de points d’injections situés à peu près dans l’axe médian du plateau. Il semble que les résultats aient montré une très forte diffluence vers la vallée de la Seine et de l’Armançon. Cette diffluence serait plus marquée vers l’Ouest que vers l’Est, les apports souterrains à l’Armançon étant plus importants qu’à la Seine.

Conclusion

Ce rapport dans lequel de nombreuses données ont été analysées, et qui concerne le karst du Châtillonnais, donne une idée approximative des possibilités aquifères de cette région. Le plateau Châtillonnais recèle un karst actif, développé et réparti en deux niveaux géologique voisins souvent communiquant.
Les ressources en eau de ce plateau sont importantes, surtout dans la vallée de l’Armançon (secteur de Cry-sur-Armançon, Ravières et Ancy-le-Franc).

Bibliographie
COLLIN J.J., GAGNAIRE G., LIENHARDT G. (1974), Plateau du Châtillonnais – Etude Structurale et hydrogéologique – 74 SGN 039 JAL

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