Quand l’eau trouve la faille

Il a beau être composé en majorité de granit imperméable, le sous-sol breton regorge d’eau ! Elle se faufile dans les fractures qui sillonnent la roche, comme autant de réservoirs possibles. C’est le cas dans le sous-sol du Coglais, à l’est de Rennes, où le Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM) mène depuis 2007,

en partenariat avec l’Observatoire des Sciences de l’Université de Rennes(1) (Osur), des recherches pour mieux comprendre le fonctionnement de ces aquifères particuliers. 

Ils analysent le terrain

Dans un champ de Saint-Brice-en-Coglès, mis à disposition par un agriculteur, les équipes du BRGM ont réalisé plusieurs forages. « Le premier a montré l’existence de deux types de ressources en eau : l’une superficielle (0-30 m) et l’autre profonde (220 m), indique Éric Palvadeau, directeur du BRGM Bretagne. Lors du second, nous avons remonté une carotte, pour pouvoir analyser plus précisément la nature des terrains correspondants. » Les premières dizaines de mètres forment la surface altérée, mêlant argiles imperméables et sables poreux, qui constituent un premier réservoir. Puis se succèdent des schistes anciens et des granits plus récents, parcourus de longues fractures qui forment un second réservoir. « Grâce à des observations en surface, sur des affleurements, nous pouvons localiser les fractures. L’objectif du projet Caspar(2), qui a débuté en 2009, est de comprendre les liens entre l’aquifère de surface et les réserves profondes. »

Un grand coup de pompe

Pendant neuf semaines, les chercheurs ont mis en place une vaste opération de pompage test, dans l’une des failles repérées en profondeur. « L’expérience a fonctionné en continu, à un débit moyen de 45 m3/h. Cela nous a confirmé l’ampleur de la ressource. » Des piézomètres disposés en surface prenaient la mesure du niveau d’eau dans les premiers mètres. En parallèle, des capteurs informaient sur la teneur en nitrates des eaux puisées. « Nous avons effectivement repéré des transferts d’eau entre les aquifères superficiels et les failles profondes. Et le pompage force cette dynamique, en modifiant les chemins empruntés. Mais, au débit choisi, cela n’a pas entraîné de transfert de nitrates, c’est l’un des points que nous voulions vérifier, avec l’équipe de Luc Aquilina (lire ci-dessous). L’eau de surface passe suffisamment de temps dans les roches pour subir un processus de dénitrification. » Dans l’optique d’une exploitation plus intensive de cette ressource, il faudrait néanmoins poursuivre les expériences afin de définir le débit seuil qui mettrait en doute ce constat.

D’autres pèsent l’eau

Pendant que certains pompaient, d’autre pesaient les variations de masse d’eau dans les aquifères. Avec une méthode en plein développement chez les hydrogéologues : la gravimétrie. « Les mouvements de masses d’eau influent sur le champ de pesanteur terrestre », explique Laurent Longuevergne, chercheur à l’Osur(3). Il vaut 9,81 m.s-2 (981 Newton), mais peut diminuer de quelques milliardièmes quand on pompe de l’eau. « Le développement d’instruments de mesure ultraprécis nous permet désormais de repérer ces variations, poursuit le géophysicien, nous pouvons suivre l’évolution des masses d’eau, leur transfert entre les failles profondes et les zones altérées non confinées en surface. » Lorsque l’eau s’accumule, la pression augmente sur les parois des failles. Et cela peut également provoquer des déformations verticales de la surface. « Avec des capteurs optiques et des mesures GPS, nous avons remarqué des mouvements de quelques millimètres. » L’ensemble de ces résultats a permis de renforcer les connaissances sur la nature du terrain. « Nous avons ainsi repéré une grande faille nord-sud qui concentre tous les écoulements d’eau. » Mais, surtout, ce pompage a été un formidable terrain de jeu pour les géophysiciens, qui testent encore leur méthode. « Avoir un lieu où l’on contrôle la source - ici le prélèvement d’eau - pendant neuf semaines, c’est un outil incroyable ! » Le projet Caspar doit prendre fin cette année, mais le champ ne restera pas en friche pour autant. C’est en tout cas la volonté des scientifiques, comme le précise Éric Palvadeau : « Nous souhaiterions valoriser ce site, avec d’autres équipements. Pour poursuivre les recherches d’une part et qu’il puisse devenir un site atelier pédagogique pour les étudiants. » Il pourrait également intégrer les grands outils d’observation nationaux du réseau Soere(4), dont fait déjà partie le site de Plœmeur(5), lui aussi dédié à l’étude des ressources en eau du sous-sol breton.