EAU DE CARRIÈRE DE DIVERSES ROCHES

Poids de Veau pour 100 de la iubitance humide

Craie blanche I 90 6fi

Calcaire grossier à milliolites 25,55

Argile plastique de Yaugirard | jV-g

Argile enveloppant les meulières de Heudon. . . 24,48

Calcaire grossier dur 3,02

Gypse : . 1,50

Granité à gros grains de Scmur 0,57

Quartz blanc en filon dans le granité de Semur . 0,08

Silex de la craie de Meudon 0,12

Silex meulière 1*12

Eurite noirâtre de Chevigné 0,07

Gneiss très micacé et friable 3,00

D'après M. Thoulet 100 grammes de basalte de Guéry (Puy-de-Dôme), parfaitement desséché à 100 degrés, peuvent absorber gr. 556 d'eau. Dans les mêmes conditions ce chiffre est de 1,981 pour le calcaire jurassique compact de Verdun.

Ainsi, une quantité très notable d'eau se dissimule dans

' Durée des pavés et des grés. Annales des Ponté et ChausséeSy t. V, 1854, p. 250.

» Bulletin de la Société géologique de France, 2" série, t. XIX, p. 04. Voir aussi : Durocher, même recueil, 2" série, t. X, p. 451. Bischof, Lehrbuch der phytikalischen Géologie, t. I, p. 204.

les pores les plus fins des roches. Mais à raison de la force avec laquelle elle est retenue par capillarité, il est difficile de l'expulser complètement et, par suite, d'arriver à une évaluation exacte.

Si Ton tient compte de la nature des roches les plus abondantes, on doit reconnaître que la quantité totale d'eau, ainsi incorporée dans Técorce solide, représente une quantité très importante, sans doute comparable au volume que l'eau occupe à la surface même du globe, quelque vaste que soit le bassin de l'Océan*.

§ 2. Roches ^perméables et roches perméables.

Au point de vue de l'hydrognosie, tant souterraine que superficielle, il y a une distinction essentielle à faire dans la nature des roches les plus répandues.

Les roches sont, les unes imperméablesy c'est-à-dire ne se laissent pas traverser par l'eau, du moins en quantité notable; les autres, capables d'absorber l'eau avec facilité et perméables.

Roches Imperméables.

Types de roehes imperméables. — Comme roches imperméables se présentent, avant tout, les silicates d'alumine hydratés connus sous le nom d'argile. A l'état de pureté, l'argile n'est pas commune ; mais elle est très répandue à l'état de mélange avec la chaux carbonatée et donne alors les marnes.

1 H. Delesse, dans le mémoire précité, p. 85, Tévalue à 5 pour 100.

L'imperméabilité de l'argile se maintient, même quand elle est mélangée d'une certaine quantité de sable, de telle sorte que l'élément argileux forme un ciment reliant les grains de sable; mais alors la masse n'a plus la souplesse de l'argile plastique etelle peut céder à des actions mécaniques*.

Les roches granitiques et diverses roches cristallines sont à peu près imperméables, quand les fissures qui les traversent sont assez fines pour ne pas donner issue à l'eau ; il en est de même des schistes argileux ou phyllades.

On a constaté, par exemple, que les galeries préparatoires du tunnel sous la Manche, établies dans les couches de la craie marneuse, restaient à peu près étanches, sur plusieurs kilomètres, lors même que le massif qui les séparait de la mer n'avait que quelques mètres.

Tandis que l'invasion incessante des eaux constitue très souvent, comme on l'a vu, l'une des plus grandes difficultés contre lesquelles le mineur ait à lutter, il est cependant des cas où les travaux sont ouverts dans des couches tellement imperméables qu'il faut, lors du fonçage de puits, y descendre de l'eau, pour l'exécution des trous de mine. C'est à peu près ce qui est arrivé dans les mines les plus profondes de Kongsberg {Gôttes Hulfe et Armen) en Norvège et les tunnels de ce pays restent souvent secs, quoique non murailles. D'après M. Kjerulf, l'imperméabilité des mêmes roches n'est pas moins remarquable dans, les régions les plus septentrionales de la Norvège.

Les travaux percés dans le gneiss de Suède pour des exploitations métalliques ne donnent non plus que de très faibles quantités d'eau.

Dans la mine de Bottalack près du Lands'end, en Cornouailles, on a une preuve particulièrement éloquente de

* Verslraeten. Eaux alimetUaires de la Belgique.

l'imperméabilité de certaines roches métamorphiques, puisque les galeries sont établies sous la mer et qu'un toit de quelques mètres, au travers duquel le roulement des galets poussés par la grosse mer se fait nettement entendre, suffit pour empêcher toute infiltration.

De même, en France, sur le littoral opposé, aux mines de fer de Dielette, des puits foncés sous la mer dans les roches granitiques sont étanches;

Ajoutons, qu'en dépit des appréhensions de quelques personnes, la percée du mont Cenis n'a rencontré aucun amas d'eau important. Le débit total des suintements qui sortent des roches schisteuses ne dépassait pas 1 litre par seconde. Cependant le tunnel, sur une longueur de 12 kil. 200, a coupé des couches carbonifères et Iriasiques, inclinées habituellement de 50" sur l'horizon, et consistant en calcaires schisteux ou calcschistes, sur 9 kil. 392; grès talqueux, sur 2 kil. 96; quartzites (388 mètres) et, en outre, des anhydrites, des dolomies et des calcaires compacts*. Au lieu de gêner les travaux, Teau a tellement fait défaut qu'on était obligé d'aller la chercher au dehors pour les besoins des travailleurs. Les gypses, loin de livrer passage à des trombes d'eau, comme on l'avait craint , laissèrent à peine suinter une petite source.

Si, dans quelques parties, le percement du Saint-Gothard (fig. 1), a donné passage à des irruptions d'eau et de boue par des lithoclases, dont les principales ont été tracées sur la figure, il est au contraire, sur la plus grande longueur, remarquablement étanche.

L'influence de l'imperméabilité des terrains sur le régime des cours d'eau de la surface a élé mal appréciée jusqu'au

' Les masses superposées au tunnel atteignent 1610 mètres.

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moment où Belgrand, a la suite des études sur le bassin de la Seine, en a signalé l'importance aux ingénieurs.

Exemples du rôle des roches impermédbles dans le bassin de la Seine. — Dans le bassin de la Seine, au-dessus des couches imperméables du terrain crétacé inférieur et au pied des coteaux de la craie blanche, se trouvent des sources très nombreuses et en général assez faibles. Dans le département de l'Aube, entre TArmançon et la Seine, elles alimentent cinq ou six affluents de l'Armance et laMogne, le principal affluent de l'Hozain. Les villages se sont accumulés sur cette ligne, attirés par la pureté des eaux et la fertilité des terres. Dans les communes de Coursan, Montfev, Saint-Thil, Villeneuve-au-Chemin, Auxon, Chamoy, Montigny, Assenay , Grésantignes ,

Fayes, Saint-Jean-de-Bonneval, Lirey, Machy, Brunay, Villyle-Maréchal, Longeville, Moussey, Saint-Pouange, Roncenay, Yillemereuil, on ne compte pas moins de 50 à 60 sources pérennes dont plusieurs, notamment celles de Chamoy et d'Auxon, sont fort belles. Entre la Seine et l'Aube, ces sources ne sont pas moins nombreuses; on en compte plus de 10 dans les communes de Doches, Pinev et Villehardoin. Des faits analogues se remarquent sur les autres terrains imperméables du même bassin; ainsi les sources sont très nombreuses et très petites dans les sablons limoneux du greensandj et rares dans les argiles néocomiennes.

' Vias MAISONS

Kilométreii 125456789 10 13

Fig. 2. — Carie montrant la disposition des principales sources du bassin du Petit Uorin, entre Hontmirail et Verdelot. Échelle ^^liouo °" 0-,00i7 par kilomètre.

Dans les vallées de la Brie, le terrain tertiaire et spécialement les marnes supérieures se comportent de même.

Le Petit Morin (fig. 2), entre Montmirail et Villeneuve-sur- Bellot, reçoit 113 sources réparties en 65 groupes. Celles qui sont situées le long de son cours appartiennent, soit à rétage de Targile plastique, soit aux terrains perméables compris entre les marnes vertes et l'argile plastique; celles qui s'éloignent de son cours, et qui généralement sont groupées au fond des vallées secondaires, appartiennent au niveau d'eau des marnes vertes. Les rus des plateaux, qui restent à sec pendant la plus grande partie de

iS GÉNËRALITÉS.

Tannée, s'étendent au-dessus de la plus élevée des sources de chaque groupe.

La figure 3 représente les 50 sources disséminées le long du Clignon, principal affluent de l'Ourcq. La disposition est identiquement la môme que sur la figure 2 : les sources

Fig. 3. — Carte montrant la disposition des principales sources le long du Clignon

Même échelle que pour la figure précédente.

qui sont disposées le long du cours d'eau principal, appartiennent aux terrains perméables, compris entre le gj^pse et l'argile plastique ; celles qui s'écartent du ruisseau principal, et se groupent au fond des vallées secondaires, appartiennent au niveau d'eau des marnes vertes. Ces dispositions s'appliquent à toutes les vallées de la Brie.

Rocdies perméablMi.

Types de roehes perméables. — Parmi IcS rOchcS perméables

se place en première ligne le gravier*. On constate chaque jour sa perméabilité, dans les plaines et les innombrables fonds de vallées dont il constitue le sol. Il suffit, pour

* Le Dom de roche s'étend, en Géologie, h toutes les masses considérables par leur volume, lors même qu'elles sont tout à fait incohérentes, comme le gravier et le sable.

cela, d'examiner l'un des puits qui y sont entaillés pour les usages domestiques, et d'observer la facilité avec laquelle l'eau afflue à travers les interstices des cailloux et du sable, lorsqu'on cherche a l'épuiser en l'aspirant. C'est ce que montre la figure 4, où l'on voit, pour un moment donné, la distance qui sépare le niveau de l'eau dans la couche entièrement imbibée du niveau de l'eau dans le puits, immédiatement après qu'on en a extrait une certaine quantité. A la suite de cet état artificiel, le niveau général ne tarde pas à se rétablir conformément à la figure 5. On re-

Kig. i. — Puili creuié dani un groier (qui- Fig. 5. — Puiti creusé dins un gniitr iqiti- HrcGet luperpaiè à la couthe irgileuse A. fire G, oïl l'on Toil comment le nireau pn-

ËUt normal. NN, nimu d'eau. milK KM a Hé modiné imraédiitament

lit^ d'eau. A, couche imperméable.

connaît également la perméabilité du gravier, par l'avidité avec laquelle, à l'état sec, il absorbe l'eau qu'il reçoir.

Le sable qui se trouve, plus fréquemment que le gravier, dans les terrains de tous les âges, n'est pas moins perméable, pourvu qu'il ne soit pas mélangé d'argile, comme il arrive très fréquemment. C'est de la couche de sables verts inférieurs à la craie blanche que jaillissent si abondamment, à Paris, les eaux des puits artésiens de Grenelle et de Passy.

L'aqueduc de la Vanne traverse les sables de Fontainebleau, entre les vallées du Loing et de la petite rivière d'Ecolle, sur une longueur de 51 kilomètres, et ce terrain

est tellement perméable, que le tracé n'a rencontré aucun ruisseau. Il franchit cependant plusieurs dépressions, celles des Sablons, de la Croix-du-Grand-Maître, du Yert-Galant, ou même des vallées assez profondes, telles que celles de la route d'Orléans, des Rochers de la Goulotte, d'Arbonne, de Noisy-sur-Ecolle, de Montrouget. Cette rareté des cours d'eau est une des propriétés les plus caractéristiques des terrains perméables.

Les terrains perméables du bassin de la Seine absorbent sur place l'eau des plus grandes averses.

Toutes les formations sablonneuses ne sont d'ailleurs pas perméables. Tandis que les sables de Fontainebleau et de Beauchamp sont très franchement perméables, les sables du terrain crétacé inférieur sont assez imperméables, en raison des matières argileuses qu'ils renferment, pour qu'on puisse y créer partout d'excellentes prairies. Il en est souvent de même, dans les terrains d'alluvion, surtout lorsque le sable est iin.

€ La plupart de ceux, dit Belgrand, qui ont écrit sur l'agriculture ont négligé cette importante propriété du sol. Ainsi, presque tous admettent qu'avec un litre d'eau par seconde, coulant d'une manière continue, pendant la saison des irrigations, on arrose convenablement un hectare de prairie. Avec un litre d'eau par seconde, on n'arroserait pas plus de 36 mètres carrés des sablons de la forêt de Fontainebleau. D'excellentes prairies, les herbages du pays de Bray et de la vallée d'Auge, dans les sables argileux du terrain crétacé inférieur, n'exigent aucune irrigation, p

Le grès, roche qui n'est que du sable plus ou moins cimenté, est souvent très accessible à l'eau, à part celle qui s'infiltre dans ses fissures.

Le calcaire friable et poreux, connu sous le nom de craie

blanche, nous présente une autre roche perméable. C'est à cause de ses pores que cette variété de calcaire happe fortement à la langue.

Toutefois la perméabilité de la craie n'est pas comparable à celle du gravier et du sable. Sa réputation de roche très perméable est due aux innombrables lithoclases qui débitent ordinairement ses couches en menus fragments. D'après M. Beardmore, Teau de pluie traverserait si lentement une colline crayeuse, qui serait exempte de fissures, qu'elle exigerait de quatre à six mois pour parvenir de la surface à la profondeur de 60 à 90 mètres; de sorte qu'une forte pluie d'hiver ne serait pas parvenue au niveau des sources avant l'été suivant et que l'effet maximum d'une pluie chaude d'été et d'automne ne serait pas sensible avant seize mois*.

Dans les roches perméables il faut comprendre aussi les roches volcaniques boursouflées, laves, basaltes et trachytes, ainsi que les scories incohérentes, ponces, tufs et conglomérats qui sont souvent poreux.

Quoique la tourbe ne soit pas à proprement parler une substance minérale, on doit la mentionner ici. Les dépôts tourbeux sont, non seulement perméables, mais encore doués d'un grand pouvoir absorbant. Ainsi en Irlande, après un été sec, il faut des semaines entières de pluies fortes et continuelles pour saturer les dépôts tourbeux des bassins du Shannon qui donne naissance à la rivière Killaloe. Gela explique le rôle de la tourbe dans l'histoire des sources et inversement. Sur le plateau central de la France, par exemple dans les départements de la Haute-Vienne et de la Creuse, il y a habituellement de la tourbe à l'origine des sources, dont le régime est peu considérable et très régulier.

' Prestwich. Address of the Geological Society, Quarterly journal, 1872, p. 38.

id 6ÊNÊRALITÊS.

Observations sur le monvement de Teaii daae lee roeliee per-

méabiee. — Ainsî que le remarque M, Verslraelen*, l'eau qui s'infiltre dans un terrain est soumise à deux influences : la gravité et l'attraction par les grains solides. Si les interstices ont de l'ampleur, il y a beaucoup d'eau pour peu de surface attractive, la gravité l'emporte et le liquide descend. Si, au contraire, les vides sont de dimension capillaire, l'attraction moléculaire l'emporte, elle retient l'eau ou même la fait remonter, comme on l'observe dans l'éponge qui aspire en quelque sorte l'eau qu'elle touche.

La capillarité contribue donc à élever plus ou moins l'eau dans un sol au-dessus de son nivean hydrostatique ; d'où il résulte souvent une humidité superficielle qui intéresse les cultivateurs. La hauteur d'eau soulevée par la capillarité, qui est presque nulle dans les graviers, est de 0",30 et plus dans les sables rugueux moyens; les draineurs l'estiment à 0",60 environ pour les terres sablo-argileuses; on lui a assigné 1",50 et au-delà dans les argiles et les marnes compactes, et plus encore dans les ferres grasses et tourbeuses, à cause de la ténuité des tissus végétaux tassés dans ces couches*.

Perméabilité en «rand. — BcaUCOUp de rOChcS doivCUt ICUr

perméabilité, non pas à la porosité même de la roche, mais aux diaclases et aux fissures de retrait qui les traversent.

C'est ainsi que beaucoup de calcaires très compacts, comme le calcaire lithographique, et appartenant aux étages les plus différents, peuvent donner issue aux eaux avec une grande facilité.

' Eaux alimentaires de la Belgique^ 1885, p. 50 et 51.

* L'eau pure s'élève de 5 ceniimëtres dans un tube de verro de 1 milliinèlre de diamètre; elle atteindrait une trentaine de centimètres dans un tube de ç^ de millimètre.

ROCHES mPERMÊiBLES ET ROCHES PERMÉABLES. 17

Les diaclases présentent souvent une notable largeur, particulièrement dans les roches calcaires de tous les âges; elles passent, par des intermédiaires de toutes sortes, à de véritables crevasses. Aussi, au fond de beaucoup de carrières, Teau des pluies, quelque abondante qu'elle soit, disparaît instantanément, comme si elle s'écoulait par un conduit artificiellement disposé. Quelquefois ce sont des ruisseaux ou des rivières qui s'engouffrent partiellement ou en totalité pour reparaître plus loin. Ces faits qui nous occuperont doivent être pris en considération par les ingénieurs, qui s'exposeraient à de graves mécomptes en pratiquant dans des roches ainsi crevassées des canaux, dont on ne parviendrait pas à rendre les parois étanches.

Les grès, par suite des cassures qui les traversent, se comportent de même.

Cette perméabilité en grand joue dans le régime des eaux souterraines un rôle dont on appréciera Timportance plus loin*.

* La capacité d'absorption des principales roches triasiques et oolithiques a été récemment Fobjet d'évaluations, de la part du comité chargé par la British Aêêociation d'étudier la circulation de l'eau souterraine en Angleterre. Année 1881, p. 309.