De la caractérisation géologique et de la mise en place de la karstification en contexte méditerranéen à l’étude hydrogéologique. Quel transfert possible pour l’étude des aquifères karstiques de la craie ?

From geological characterisation and karstification development in Mediterranean karstic system to the hydrogeological study. What possible transfer to the study of Chalk karstic aquifers?

¹ BRGM EAU/RMD, 1039 rue de Pinville, 34000 MONTPELLIER
² Hydrosciences Montpellier - Université Montpellier II, Place Eugène Bataillon Case Courrier MSE - 34095 MONTPELLIER Cedex 5 – France
³ BRGM SGR/LRO, 1039 rue de Pinville, 34000 MONTPELLIER

Auteurs de correspondance : n.dorfliger@brgm.fr b.aunay@brgm.fr p.lestrat@brgm.fr

Reçu : 31 Janvier 2007
Accepté : 5 Avril 2007

Résumé

La compréhension du développement de la karstification constitue une étape essentielle dans l’étude des régions karstiques en vue de l’évaluation et de la gestion de la ressource en eau souterraine des aquifères karstiques. L’élaboration des systèmes karstiques du pourtour méditerranéen a été fortement influencée par les variations du niveau de base, liées d’une part aux fluctuations du niveau marin et d’autre part aux mouvements tectoniques. Une méthodologie d’étude a été développée et testée sur un système karstique dans les Corbières Orientales (système du Bas-Agly). Cette méthodologie consiste à replacer le massif karstique dans un contexte de géodynamique de bassin sédimentaire. L’étude consiste (i) à effectuer une synthèse des périodes propices au développement de la karstification en considérant conjointement la géodynamique régionale et la charte eustatique mondiale et (ii) à reconnaître les morphologies d’aplanissement et l’enregistrement sédimentaire fossile des massifs karstiques. D’autre part, l’étude du fonctionnement hydrogéologique du système basée sur une approche globale à l’aide de décomposition d’hydrogrammes permet d’aboutir à un modèle conceptuel. Les interprétations hydrogéologiques sont cohérentes et mieux contraintes par les indicateurs géologiques. La mise en place de la karstification des aquifères de la Craie a été abordée jusqu’à ce jour par l’étude des réseaux de fracturation, par l’analyse morphologique spatialisée ou encore par l’étude sédimentologique des dépôts endo et exokarstiques. De nombreuses publications concernant l’évolution paléogéographique de la Craie existent par ailleurs. L’ensemble de ce matériel pourrait permettre un transfert de méthodologie et ouvrir peut être de nouvelles perspectives sur l’étude des systèmes aquifères de la Craie.

Abstract

The understanding of the karstification development is an essential stage in the study of karstic regions, in the aim of assessing and management the groundwater resource. The processes behind karstification are governed by two factors: (i) a geological factor related to the state of the limestone massif during stress or pressure release, and (ii) the karstification potential. The karstic system genesis along the Mediterranean basin has been strongly influenced by the basis level variations, due to the sea level fluctuations and regional geodynamic events. Generally, in function of seawater level rise or drop, karstic systems will develop along horizontal or vertical levels. A methodology was developed and tested on the basis of research carried out in the eastern Corbières. The karstic system studied is the Bas-Agly system with its main outlets that are Fontestramar and Fontdame springs totalizing a mean discharge of 2.5m³/s The karst geology methodology aims to study the karst massif within the geodynamic framework of its basin, whilst taking into consideration the various depositional profiles throughout its history. The methodology is subdivided in two parts: (i) summary of the favourable periods to the karstifica tion development considering both there gional geodynamic and the global sea level charter ; these periods are associated with a relative drop in base level when the climate is favourable to karstification, and (ii) identifying the levelled morphologies (paleosurfaces) and the fossil sedimentary recording of karstic massifs ; this allows to relate the geological story and to stamp the fundamental events. A tracing of paleosurfaces enables an unravelling of the geological history and identification of the fundamental events. A digital elevation model is used to identify their spatial distribution. The sedimentary record of the karst is characterised using methods, such as Xray diffraction and scanning electron microscope. The presence of trapped micro-mammals is an additional element that enables the reconstruction of karstification. In addition, the hydrological study of the functioning of the binary system based on a lumped model allows obtaining a conceptual model . The hydrogeological interpretations are coherent with the karstification method and in then constraints by geological indicators. The karstification development of Chalk aquifer has been study so far by the analysis of fracture networks, by the spatial morphology analysis or also by the sedimentary study of endo and exokarst sediments. Moreover several papers related to the paleogeography evolution of the Chalk exist. All this scientific material could allow a methodological transfer and open new perspectives for the study of Chalk aquifers.