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EXCAVATIONS ET SONDAGES

Dans ces marchés, on excepte les roches très-dures qui peuvent se présenter et pour lesquelles l’entrepreneur reçoit un supplément. On fait d’après ces bases des sondages qui vont jusqu'à 200 mètres.

Les conditions de temps et de prix changent beaucoup lorsque le sondage doit être fait sur de grands diamètres , avec des tubages décroissants ; ainsi que cela est nécessaire soit pour descendre à de grandes profondeurs, soit pour traverser des couches hétérogènes parmi lesquelles se trouvent des sables mouvants et des argiles sujettes à couler ou à se resserrer. Dans ce cas , les conditions étant d’ailleurs supposées moyennes, les prix sont de 30 fr. le mètre jusqu’à 33 mètres de profondeur, de 50 fr. le mètre de 33 à 06 mètres, de 60 fr. pour aller ensuite à 100. De 100 à 200 mètres les prix sont ensuite progressifs depuis 60 jusqu’à 120 fr. le mètre ; ils s’élèvent ensuite de 120 à 250 fr. pour continuer jusqu’à 300 mètres. Les tubages sont comptés en sus de ces prix.

Si l’on compare ces prix au temps de travail , on trouve que les sondeurs expérimentés mettent, aux environs de Paris, deux mois pour faire des forages de 60 à 70 mètres. Des forages de 100 et 120 mètres ont été faits en quatre mois dans la vallée de la Loire.

Le prix d’une sonde pourra toujours être facilement calculé d’après l’évaluation du poids de chaque pièce et les prix du fer. A Paris, les outils de sondage et les emmanchements des tiges sont pàyés à raison de 3 fr. le kilog. ; les tiges en fer corroyé à la petite forge coûtent 1 fr. 50 c. Les emmanchements ont été divisés, par M. Degousée, en quatre classes ou numéros, suivant la grosseur des tiges carrées , qui ont de m. 0,026 à m. 0,050 de côté.

Le n# 1, pour forer à 400 mètres et au delà, pèse 22 kil. les deux pièces.

Le n° 2, pour f-,rer à 300 m. pèse 18 k.

Le n° 3, pour forer à 75 m. pèse 14 k.

Le n° 4, pour forer à 00 ra. pèse 10 k.

En soudant les emmanchements, qui coûtent 3 fr. le kilog., à

des tiges en fer carré de force correspondante, on peut calculer aisément le poids et par conséquent le prix d’une sonde. Les petites sondes pour forer jusqu’à 100 mètres pèsent , avec leurs accessoires , environ 1 ,200 kilog.; les tiges ayant ni. 0,026 de côté, et les outils ayant de m. 0,08 à m. 0,11 de diamètre. Les grandes sondes complètes pèsent de 1 ,800 à 3,000 kilog., avec tiges de m. 0,05 de côté et des outils d’un diamètre gradué depuis 0,08 jusqu’à 0,28. Une chèvre avec treuil de manœuvre coûtera de 300 à 600 fr. pour les petites sondes à tiges de 4 mètres de longueur : pour les grandes sondes à tiges de 8 mètres, elle coûtera de 1 ,200 à 1,600 fr.

Recherche de* eaux souterraine*. 7 uit* artésien*.

La recherche des eaux souterraines jaillissantes , dites eaux artésiennes, est un des buts principaux des sondages; l'appréciation des circonstances qui peuvent rendre la réussite plus ou moins probable étant liée intimement avec la constitution géologique de la contrée, cette recherche rentre entièrement dans le domaine des ingénieurs des mines. Cette étude est d’ailleurs une des applications les plus intéressantes de la géologie.

La plupart des grands bassins hydrographiques sont déterminés par des contours géologiques, de telle sorte qu’on peut observer, dans la plupart des cas, une concordance remarquable entre les formes de la surface et la constitution du sol. Que l’on étudie, par exemple, le grand bassin tertiaire, ayant la forme d'une ellipse aux foyers de laquelle se trouvent Paris et Londres: tous les cours d’eau convergent vers la région la plus basse de ce bassin ; ils descendent d’une part des hauteurs jurassiques de la Champagne et de la Bourgogne, d'autre part des hauteurs analogues qui ferment vers le N. -O. le bassin de Londres, et traversent sur leur passage les affleurements successifs des terrains crétacés et tertiaires. C'est qu’en effet ce bassin, dont la forme paraît avoir été fixée immédiatement après le dépôt des terrains jurassiques , est devenu le centre des dépôts crétacés et ter-

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tiaires, dépôts concentriques dont le niveau superficiel va toujours décroissant.

Si donc, pour explorer la constitution géologique de ces bassins hydrographiques, on suit une marche inverse à celle des eaux, on voit le pays s’élever à mesure qu’on avance, et l’on parcourt les affleurements des couches successives de tous les dépôts superposés. En parcourant ces rayons qui divergent du centre, les affleurements seront visibles sur des longueurs d'autant plus grandes que les couches seront plus puissantes et moins inclinées. Des dépôts qui n’auront pas plus de cent mètres d’épaisseur peuvent affleurer ainsi suivant des zones ayant plusieurs kilomètres de largeur.

Si, parmi les couches dont les tranches affleurent ainsi à des niveaux supérieurs aux régions centrales, on suppose qu'il y ait des alternances de roches perméables et imperméables, on aura la clef du phénomène des puits artésiens. En effet, les eaux courantes et pluviales, s'engageant dans les couches perméables sur 1rs points de leurs affleurements, ne peuvent sortir de ces couches qu’autant qu’elles trouvent une issue naturelle qui leur permet de reparaître à des niveaux inférieurs. Si, par un trou de sonde, on leur ouvre artificiellement une issue satisfaisant à ces conditions, on aura établi un siphon dans lequel la branche verticale, étant à un niveau plus bas que la longue branche inclinée, donnera issue aux eaux. Telles sont les conditions auxquelles satisfont tous les puits artésiens connus, et même presque toutes les sources naturelles.

Les terrains tertiaires sont plus aptes que les autres à l'établissement des puits artésiens , parce qu’ils contiennent presque toujours vers leur base des couches sableuses surmontées d’argiles imperméables et qu’ils sont moins sujets que les terrains plus anciens à ces phénomènes de dislocation qui dérangent la régularité de l’hydrographie souterraine. Ils sont en outre , parmi les bassins sédimentaires , ceux qui sont le plus limités , et par conséquent le phénomène de circulation , se produisant sur des échelles moindres , est plus facile à exploiter par des sondages peu profonds et peu coûteux.

Il faut donc , pour obtenir un puits artésien , rechercher cette disposition en bassin et l’existence de couches perméables entre des couches imperméables, affleurant à des niveaux supérieurs à celui du forage. Les couches perméables sont ordinairement les dépôts arénacés, sablonneux, qui existent surtout à la base des formations géognostiques. Dans beaucoup de cas, des couches naturellement imperméables, des calcaires par exemple, jouent le rôle de couches perméables ; elles acquièrent cette propriété parce qu’elles sont divisées par de larges fentes, ou parce qu’elles sont très-fendillées par une multitude de petites fissures. Les calcaires crétacés sont souvent dans ce cas. La grande quantité d'eau qui circule ainsi dans ces calcaires a été mise à profit de temps immémorial en Artois, et c’est de là qu’est venue la dénomination de puits artésiens. Dans les départements du nord , où l'on est obligé de traverser les couches crétacées pour arriver au terrain houiller, on désigne sous le nom de niveaux les courants d'eau souterrains que l'on y rencontre ; sources montantes du fond , disent les mineurs, parce qu’en effet lorsqu’on vient à les rencontrer elles font irruption dans les puits et s’y élèvent rapidement à un niveau supérieur à celui où on les a rencontrées.

Le bassin de Puris est le plus propre à fournir de nombreux exemples des diverses circonstances que peut présenter l'établissement des puits artésiens ; circonstances dont l'étude permet d’y étudier les chances de succès dans tous les terrains et dans toutes les positions.

Les dépôts crétacés et tertiaires de ce bassin sont, comme nous l’avons dit , contenus dans une dépression jurassique , et ce terrain jurassique, composé de puissantes alternances calcaires et argileuses , est plus apte qu’aucun autre à retenir les eaux à sa surface. Le terrain crétacé, dont les affleurements concentriques entourent le centre tertiaire, se termine à la partie inférieure par des couches sableuses, chloritées, essentiellement perméables aux eaux; ces couches, placées entre les dépôts jurassiques et au-dessous de 400 à 500 mètres d’épaisseur de dépôts calcaires et marneux, présentent des conditions très-favorables à

Digifeiïtby GSQÊ

excavations et sondages.

rétablissement de puits artésiens. Ces conditions avaient été appréciées par MM. Arngo et Élie de Beaumont, lorsque le forage du puits de Grenelle fut entrepris ; on traversa les dépôts tertiaires et les deux formations crétacées, et l’eau artésienne fut rencontrée à la profondeur de 548 métrés dans les sables verts placés sous les argiles du Gault. Le jet débite 4,000 mètres cubes par 24 heures, et la température des eaux est de 27n,05.

De quel point proviennent ces eaux si abondantes , que l'on a fait monter dans des tuyaux jusqu’ à 20 mètres au-dessus de l’orifice? Les géologues ont placé le point probable d’infiltration aux environs de Troyes. On voit en effet affleurerprès de Lusigny les sables verts aquifères ; or ce point est à 130 mètres au-dessus du niveau de la mer, tandis que le sol de Grenelle n’est qu’à 31 mètres. Ainsi donc les eaux engagées dans ces sables peuvent encore s’y mouvoir assez facilement pour donner lieu à des sources abondantes, lorsqu’on vient à leur ouvrir une issue, et cela malgré un trajet de plus de 160 kilom. dans la branche inclinée du siphon en suivant une pente de 3 millimètres par mètre. Ce premier forage sera sans aucun doute suivi d’autres tentatives ; mais il n’est pas toujours besoin de chercher à produire le phénomène sur une échelle aussi grande, et les dépôts tertiaires suffisent , dans beaucoup de cas, pour obtenir des fontaines jaillissantes.

On remarque au nord de Paris, entre la Marne, la Seine et l’Oise, un vaste plateau d’une forme à peu près elliptique, dont les deux grands diamètres sont de Paris à Dammartin et de Nogent-sur-Marne à Beaumont. Ce plateau présente sur ses bords et dans son milieu des collines et des buttes de gypse (Montmartre, Chelles, Sannois, Montmorency, Dammartin, etc. ) qui ne lui appartiennent pas, et qui n’en altèrent pas le niveau ; car du reste sa constitution géologique est très-uniforme. Le terrain d’eau douce inférieur, représenté par des alternances de marnes lacustres et de calcaires siliceux , domine sur presque toute son étendue, et c’est sous ce dépôt d’eau douce qu’on trouve, à des profondeur variables , suivant le niveau des localités , une grande

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couche de sables verts chlorités qui atteint quelquefois jusqu’à 20 et 25 mètres d'épaisseur.

Ce serait cependant une erreur de croire qu'on réussît partout également bien sur ce plateau ; non que la couche aquifère ne s’étende pas uniformément sous la plus grande partie de ce déliât d'eau douce, mais parce que le succès dépend de l'élévation plus ou moins grande de la localité. On conçoit en effet que, l'eau souterraine ne pouvant reprendre qu’un maximum de hauteur correspondant à celle de son point de départ, il faut que la localité où l’on établit une recherche soit placée à un niveau inférieur pour qu’on puisse obtenir une fontaine jaillissante.

La partie la plus basse du plateau, celle par conséquent où l’on est toujours sûr du résultat, est la plaine de Saint-Denis, qui, malheureusement, ne tarde pas à s'élever par une pente insensible. Les divers emplacements où sont établis les puits artésiens de Saint-Ouen, de Saint-Denis, de Stains, etc., marquent le niveau général de cette plaine, qui n’est guère en moyenne que de 10 à 12 mètres au-dessus de la Seine. Mais l’eau est susceptible de reprendre un niveau plus élevé. On a constaté à Saint-Denis et à Stains son ascension dans des tuyaux jusqu’à 6 et 7 mètres au-de is du sol , c’est-à-dire à 18 ou 20 mètres au-dessus de la Seine. Le relèvement d’eau à Villemonble n’a pas été moindre de 25 mètres au-dessus du même point. A Epinay, où il existe également un puits artésien , l’élévation du sol est de plus de 10 mètres au-dessus du niveau de la Seine, et cependant Epinay est presque sur la limite du plateau d’eau douce.

En règle générale on n’obtiendra d’eaux jaillissantes sur un point quelconque de la plaine qu’autant que ce point ne sera pas placé à plus de 20 ou 25 mètres au plus au-dessus de la Seine ; condition qu’il sera nécessaire de vérifier avant d'entreprendre aucune recherche.

Ces fontaiir s ne sont pas toutes également abondantes. Les unes débitent 100 et les autres 300 mètres cubes par 24 heures, quoique cependant plusieurs soient tout à fait voisines. 11 faut attribuer cette différence à la manière dont le travail a été

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exécuté. Plusieurs , en e(Tet, ne sont peut-être pas garnies de tuyaux tout à fait imperméables , ce qui permet aux eaux ascendantes de se perdre en partie dans les terrains traversés ; dans d’autres le forage n'a pas été poussé assez loin dans la couche sableuse, en sorte qu’on ramène seulement au jour les eaux qui coulent dans la partie supérieure de cette couche.

Une des conditions de succès est, comme on le voit d'après cet exemple, de ne pas se placer sur des points trop élevés au-dessus du niveau des cours d'eau régulière de la contrée. Il résulte de cette loi que les grandes vallées sont les régions les plus favorables à la recherche des eaux artésiennes. Ainsi les phénomènes cités dans la vallée de la Seine se répètent dans la vallée de la Marne où M. Degousée a pratiqué un grand nombre de sondages qui ont mis en évidence le régime des eaux souterraines depuis l'embouchure de la Marne jusque par delà Meaux. Les fontaines jaillissantes d’Alfort, de Vayre près Lagny, de Claye, de Meaux , sont toutes alimentées par les nappes qui circulent dans les couches sableuses et ligniteuses des argiles plastiques. On a atteint ces couches à des profondeurs variables de 40 à 90 mètres, et le débit d’eau est en moyenne de 200 mètres cubes par 24 heures.

Dans la vallée del 'Oise, les mêmes phénomènes se sont encore reproduits à la base des terrains tertiaires , et les puits forés de Tracy-le-Mont près Compiègne, de Mouster près Clermont, sont également alimentés par les nappes qui existent dans les sables de l’argile plastique.

Enfin il y a encore un grand nombre de ces puits dans le petit bassin d'Enghicn. Ce bassin est entouré de tous côtés d'enceintes fermées , les eaux superficielles viennent s'y amasser et forment par leur réunion l'étang de Saint-Gratien. lise passe souterrainement dans ce bassin exactement ce qui se passe à l’extérieur; les eaux pluviales qui s’infiltrent sur les bords • du bassin à travers les sables supérieurs de la formation gypseuse tendent à gagner sous terre un point correspondant au fond de l'étang , en sorte qu'en descendant un sondage

sur les bords de cet étang on rencontre à une profondeur de 12 à 18 mètres de petits courants qui reprennent un niveau supérieur de ni. 0,30 àm. 0,50 au niveau des eaux stagnantes. C'est le phénomène des puits artésiens réduit à sa plus petite échelle.

Londres est, comme Paris, situé sur des dépôts tertiaires, et le bassin crétacé qui les renferme, affleure vers le Nord à des niveaux bien supérieurs. Le mécanisme des puits artésiens s'est reproduit, quoique le gisement des eaux ne soit pas identiquement le même. Ainsi l'argile de Londres, qui représente la formation du calcaire grossier, est trop homogène, et c'est dans les alternances sableuses et argileuses des couches correspondantes à notre argile plastique que le phénomène se produit. C'est en effet de ce terrain que jaillissent la plupart des puits artésiens des environs de Londres. Les principaux se trouvent au sudouest de la ville : tels sont ceux de Hammersmith, de Tooting, Merton, Fulham, Kingston, Cheswick, etc., qui jaillissent d'une profondeur de 80 à 100 mètres.

Le sol de la ville de Modène est encore un des exemples les plus anciens et les plus intéressants de cette hydrographie souterraine. Le terrain tertiaire de cette ville, placé entre les rivières de Panaro et de Secehia, renferme une nappe ascendante dont les eaux reprennent partout le même niveau horizontal. Dans les endroits bas de la ville, du côté du nord, par exemple, et le long de la voie Æinilia, ces eaux forment des fontaines jaillissantes ; dans les endroits plus élevés, elles restent un peu au-dessous de la surface. On leur donne alors un écoulement au moyen de conduits souterrains aboutissant tous à un canal qu'elles alimentent et qui procure aux bateaux une communication facile de Modène avec la rivière de Panaro et par suite avec le Pô, où elle a sou embouchure. Le nombre de ces puits est très-considérable , presque toutes les maisons en ont un ; à l’époque où . écrivait Ramazzini (1681) il résultait déjà de cette multiplicité que le niveau des anciennes fontaines avait baissé, et qu'une partie de celles qui étaient situées sur les points les plus élevés avaient même cessé de fournir de l'eau à la surface du sol. La

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nappe souterraine a été reconnue sur 6 ou 7000 mètres de large et sur 4000 mètres du Nord au Midi. On la trouve à une profondeur de 20 à 25 mètres et l'on ne traverse pour l'atteindre que des terrains très-modernes ; ce sont des alternances de couches composées en grande partie de matières végétales décomposées et de bancs de marne argileuse.

Beaucoup d’autres bassins tertiaires sont favorables à l’établissement des puits artésiens. Dans le bassin de l’Ailier, dans celui de Marseille, dans celui de Bordeaux , on a constaté l’existence de nappes d’eau souterraines ; nappes qui reprennent sur plusieurs points des niveaux au-dessus du sol, ou du moins assez rapprochés de la surface pour que le forage des puits artésiens y rende de grands services.

Les dépôts secondaires sont., comme les dépôts tertiaires, disposés en bassins géologiques dont les proportions sont seulement plus vastes. L'exemple déjà cité du forage de Grenelle démontre que l’on peut rencontrer dans ces terrains, comme dans les terrains tertiaires, les conditions de succès des fontaines jaillissantes. Les sables verts inférieurs du terrain crétacé ont fourni à Tours plusieurs nappes distinctes ascendantes , dont la dernière jaillit bien au-dessus du sol. M. Degousée a foré dans cette localité un grand nombre de puits remarquables par l’abondance et la pureté de leurs eaux. Ces nappes ont encore été rencontrées à Rouen dans les mêmes sables, et ce vaste réservoir souterrain est aujourd’hui d’autant plus remarquable qu’une multitude de localités pourraient y chercher, comme Paris , Tours et Rouen , des sources précieuses à la fois pour l'industrie et pour les usages domestiques.

Toutes les fois que ces couches sablonneuses viennent à affleurer, par suite d’un soulèvement, ou plutôt d’une dénudation des couches superposées, il est présumable que les eaux courantes et ascendantes qu’elles renferment apparaîtront naturellement à la surface. C’est en effet ce qui se produit d’une manière générale et particulièrement intéressante dans le pays de Bray. Ce pays forme un îlot allongé où les couches du grès vert

2G0 Dli L'EXPLOITATION DIS MINÉRAUX UT I LIS

et même celles du terrain jurassique affleurent’au jour par suite d’un soulèvement qui a brisé les couches crétacées superposées. Les sables aquifères affleurent aux environs de Forges, et aussitôt se montrent en abondance des sources puissantes parmi lesquelles sont celles de l’Andelle, de l'Epte et de l’ Arque.

Le terrain crétacé, puissant de 500 mètres, contient, outre les nappes régulières de sa partie inférieure, d'autres nappes qui circulent dans des calcaires fendillés. Ce sont ces nappes qui alimentent les innombrables puits de l'Artois : parmi lesquels on remarque ceux de Lille , dont un fut , dit-on , établi dans l’année 112G. On en remarque un autre entre Béthune et Aire; c’est le plus profond du Pas-de-Calais ; ses eaux jaillissent de 145 mètres de profondeur. On cite encore dans cette contrée les quatre fontaines de Gonnehem , près Béthune , qui font tourner une roue de moulin; celles d’Ardres, de Choques, d’Annezin, d'Aire, de Merville, de Blingclle, de Béthune, de Marchiennes, de Sommaing, de Saint-Amand, etc. C’est également de fissures crayeuses recouvertes par des terrains tertiaires imperméables que jaillissent les fontaines forées d’Abbeville , de Courtalin (Seine-et-Oise) , de Saint-Quentin, de la vallée de l’Authieet de Noyelles-sur-Mer. Ces dernières fontaines, quoique percées la plupart dans des vallées basses et dominées par des plaines élevées et étendues , sont peu abondantes , et ne s’élèvent qu’à une faible hauteur.

Les fontaines d’Abbeville et de Noyelles-sur-Mer sont soumises à l'influence des marées, et ont un flux et reflux aux époques oii la mer monte et baisse. Celle de Noyelles descend ordinairement à marée basse à doux mètres au-dessous de la surface du sol, et monte presqu’au niveau du terrain pendant la marée haute. Un clapet, convenablement placé vers l’orifice des tuyaux, empêche l’eau de rentrer dans le trou de sonde, et la conserve dans le bassin quand la mer vient à baisser dans la baie de la Somme.

Bien que les puits artésiens deviennent lieaucoup plus rares au-dessous des dépôts crétacés, nous pourrions encore en citer

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de nombreux exemples dans les contrées où ces dépôts sont peu dérangés et présentent des alternances variées. Le terrain du trias est surtout remarquable sous ce rapport; ainsi dans les couches de marnes irisées superposées au sel gemme de l’Est, on rencontre à plusieurs reprises des niveaux ou nappes ascendantes analogues à celles de la craie. Cette circulation d’eaux souterraines a été mise en évidence à Nancy et dans les environs, où il existe des puits artésiens jaillissant des marnes irisées et d’une profondeur moyenne de 70 mètres.

Ce même terrain de marnes irisées est le gisement de beaucoup de puits artésiens forés dans le Derbyshire. Les sources artésiennes de Derby y jaillissent d’une profondeur de 25 à 30 mètres. Cette profondeur varie ensuite suivant les localités , et va quelquefois au delà de 80 mètres. Lorsqu’on ne trouve pas d'eau sous le premier banc de marne rouge, on en perce un second, un troisième, etc.; l’eau s’élève d’autant plus haut et est d’autant plus abondante qu’on descend le sondage à une plus grande profondeur, son point de départ étant alors plus élevé. A Inslid, près de Preston, dans le Lanscashire, on est également certain, en sondant les marnes irisées à une profondeur déterminée, d’obtenir des eaux remontant au-dessus de la superficie du sol.

Ce coup d'œil rapide sur les conditions des principaux bassins propres à l’établissement des puits artésiens suffit pour faire juger sainement ces conditions. Les terrains de transition, les granités et toutes les roches massives sont évidemment dans les conditions les plus défavorables ; les eaux souterraines n'y peuvent suivre que la direction capricieuse des fentes et fissures des roches, on ne peut donc y espérer aucun succès. Dans les terrains sédimentaires profondément accidentés, dans les contrées trèsélevées qui ne sont dominées par aucun affleurement des dépôts souterrains, il ne peut y avoir de chances réelles , et c’est seulement dans les bassins stratifiés qu’on peut les apprécier et déterminer les points les plus favorables au succès.

Lorsqu'on se proposera d’établir des puits absorbants, c’est-àdire de chercher des couches perméables où l’on puisse perdre

Ml DE L’EXPLOITATION DES MINÉRAUX UTILES.

les eaux de la surface (phénomène inverse de celui des puits

artésiens), les mêmes appréciations pourront servir de guide.

On voit ainsi que l’étude géologique d’une contrée, c’est-àdire l’étude de sa composition et de sa structure, peut conduire aux applications les plus variées et les plus utiles. Dans la recherche des eaux souterraines comme dans celle des mines, cette étude ne peut, il est vrai, que faire apprécier les chances favorables ou défavorables ; mais n’est-ce pas déjà beaucoup que cette indication de la marche à suivre pour atteindre un but , et cette garantie contre toute tentative anormale !

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