DES BASSINS

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Id, (Maxaw, Palatinat ) . . . .

Amflznn^t. . .

d'un rapport de M. Brown à la Société des scicnœs de Philadelphie. La hauteur de l'eau pluviale portéeà 52 pouces anglais» soit i'°,32, râsulte d'une seule obserralioofaile à Natchez près de reiDboQChnre do fleure, au 32« degré de latitude. Le voisinage du golfe du Mexique , la proxiniitc des tropiques, doivent donner eu ce point une quantité d'eau pluviale qu'on ne saurait à beaucoup près considérer comme pouvant s'appliquer aux vastes plateaux du bassin du Missouri, aux contrées froides etdécouverlçs qui forment la baute vallée du Mississipi.

Dans la idiinDique des Atmahs dêi P&nt$ ^ ^Umaies (1855, 2^ semestre), nous trouvons des chiffres notablement différents de ceux de M. Brown pour le régime du Mississipi. Son débit moyen est évalué à 28,000 métras cubes par seconde , soit une trancbe d'écoulement annuel de 0,27 sur tout le bassin.

tJnautrearlicle des ^fiita/^( 1857, i«r semestie)nouB donne, pour le débit du Blississipi, une trancbe annuelle de O^jSSC, indiquée comme étant le quart de l'eau phiviale dont la bauteurse trouverait ainsi réduite à 1*^,02, ciuilre qui nous parait déjà bien élevé.

' Ces discordances pour un même fleuve prouvent avec quelle réserve doivent être accueillis les résultats numériques de notre tableau, provenant en général d'un nombre Uns^iffigant d'observations. En tenant compte des erreurs considérables qui peuvent avoir été faites dans un sens ou dans l'autre, les chiffres produits n'en indiquent pas moins une grande déperdition dans la masse des eaux écoulées» qui paraîtrait pouvoir varier du tiers aux quatro cinquièmes de l'eau pluviale.

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■TMiOUGIS SOUTEUUkllIB.

U déperdition totale ou dUîérencc annucîle entre le produit des pluies et le débit du fleuve qui sert à l'écoatemttit sQpèirûâel d'an bassin , est dee sortout à révéporatioQ, qui agit de deoi manières : en prenier Ilea, ior l'eau momentanément absorbée et retenue sur place par le sol spoDgieui des terrains meubles ; eu second lieu, sur Fe^èD ttcovemenh

€ette dernière action incessamment continuée doit croître plus que proportionnellement à la surface des bassins. Ëlle doit ôtre» par suite, bien plus considérable sur le fiiississipi qnesor le Pft ou sur la Seine.

Les eaux qui échappent à l'évaporation s'écoulent à deux états différents. Une partie, s'infiltrant dnns le sol, en ressort après ou ^rcoors souterrain limité, à l'état de eouioes ou de Itotatees, d'un débit plus on moins régulier. Lereste, glissant à la surface du sol, se rend directement à la mer, toujours à découvert, constituant ce que nous appellerons, avec llf . Belgiand, les eaux torrentielles.

Nous nous occuperons en premier lieu des eaux de source, qui représentent l'écoulement normal et perm^i^ nent de irts ifdôres en tempe d'étlage,

Nous n'afODS pas besoin d'insister sur l'otiHIè el rimportaaoe de ces scNirces, qai, mettant en Item ODO pa^

des eanx pluviales, les distribuent ensuite en Qlets limpides pendant toute la durée de l'année, Dans cet état, les eaui semot à tous les usages domestiques, en même temps qu'aux principaux emplois agricoles. Partent où manquent ces précieuses ressources naturelles, I bomme est obligé d'y suppléer, imitant autant qu'il est en lui le travail de la nature, en emmagasinant dans des lésenroirs artiflcieb l'eau pluviale nécessaire à tous ses besoins.

Les réservoirs naturels qui emmagasinent les eaux des sources et en régularisent les débits , se rapportent à deuK types principaux: réservoirs aiénaeés et réservoirs caverneux. Les réservoirs arénacés sont do simples amas de matières perméables ou deiragments non contigus laissant des vides entre eux, descoucbes de sables ou de gravîecs, des détritus de toute sorte , parfois même des bancs de rocbes poreuses. Dans les interstices de ces formations peut se loger une quantité d'eau plus ou moins considé* rable, dont l'écoulement est d'autant plus régulier, d'autant plus prolongé , que la couclie aquifère se prolonge sur un espace plus étendu , est formée de substances minérales ajant des vides plus nombreux et plus petits.

Tons les terrains qui ne sont pas entièrement compactes, exposés à l'air libre, s'imprègnent d'eau pendant les pluies. Cette eau descend lentement à travers les vides du sol, soit directement sur la verticale, soit en suivant FinclL naison d'une coucbe imperméable, jusqu'à ce qu elle atteigne d'autres eaux souterraines a l'état de repos , c'est-àdire n'ayant plus d'espaces libres au-dessous d'elles. Tant que ces eaux réunies n'auront pas d'issue extérieure, leur niveau s'élèvera, et elles finiront par atteindre un point ou

HTOBOLOGIB SOUTIBRAOlE. 6i

orifice d'écoulement qui leur livrera passage au-dessus des terrains imperméables. Cet orifice produit la source , dont VècouleiiMiit GOuUnoe tant que persiste Tégouttage ou la sninlemenl des ooocbes perméables. L'égoottage ne s'opère que très-lenlemeot, à raison de Tadhérence natuleUe de Teau sur les parois des petites cavités successives qu'elle parcourt. Pour peu queles coucbes perméables aleut d'étendue , l'écoulement est permanent ; le débit en est seulement variable avec le plus ou moins d'abondance des eaox qui enlretieDueui la couche alimentaire.

Les sources de cette natnre, analogues à celles qae l'on rencontre par le sondage dans les puits artésiens, ont en général un iaible débit, mais sont trés-multipliées* Elles se reproduisent sur toute la série des points les plos bas d'affleurement de la coucbe perméable avec la couche imperméable supérieure.

Les eaux qui pénètrent dans une coacbe filtrante déposât ordinairement à la surface les troubles, les limons dont elles sont chargées ; elles ressortcnt par suite limpides et pures» ne contenant queles principes solubles qu'elles ont lenooDtrés et dissons en chemin.— Fannices prindpeStil en est parfois qui, solubles dans certaines circonstances, cessent de rêlre dans d'autres. Tels sont surtout le carbonate de chaux et certains composés ferrugineux ou organiques qui, momentanément dissous par les eaux, se déposent plus loin et empâtent peu à peu les pores de la couche filtrante, dont la nature se trouve ainsi complètement transformée. Cestà des actionsde ce genre quedoivent être attribués les ciments calcaires, ferrugineux ou autres, qui relient les éléments sablonneux de cerlaines formations géoli^ques, telles que les grés et la plupart des amas métalliques qui se retrouvent dans lesterrainsde sédiment.

Les coscbes perméables, dont nous nous occupons surtout dans œt article, s'enfoncent en général sous les terrains imperméaUes qui leur servent de toit, ïàok aa^tesBOOS da ahrem d'émergence des soaioes qu'elles alimentent. Elles constituent lesnappes artésiennes, qui parfois plongent sous les mers, sans qu'il soit nécessaired'admetlre qu'elles aient avec ^ies nne eommuDlcatton directe. Il n'est sans doute pas ûnpos^leqoeoes nappes sonlenainesaient des évents naturels dans le lit ou à l'embouchure des grands fleuves, quelquefois même à une certainedistanoeen pleine mer. €elte deraléro cireoostanoe doit être eependant d'autant moins fréquente que, à mesure que les couches extérieures s'enfoncent sous la mer , elles doivent en élre séparées par one épaisseur de plos en plus grande des formations supérieures, sur lesqaeBes l'eau derOeéan, chargée desèl, pèse à môme hauteur, d'un poids supérieur à celui des eaux douces accumulées dans la nappe artésienne.

H est donc aisé de oomprmidre que les eaux artésiennes qui n'ont pas trouvé d'issue à îa surface du globe, puissent rester indéfiniment renfermées dans les couches sous-marines qui les contiennent. La diiorence de densité résul* tant de l'inégale températore du globe à diverses profon-> deurs, doit cependant tendre à renouveler les eaux ainsi emprisonnées, en déterminant des courants intérieurs qui ramènent les ooœties les plus profondes à la sqrfooe des niveaux extérienrs d'éconlement de la nappe artédebne.

XYI.

Les sources de la seconde espèce sont alimentées par des réservoirs formés de grandes cavités souterraines qui ont été prodniles le ptas souvent par des dislocations géo*

HYDHOUMB SOUTIRBAINE. 67

logiques, plus rarement parla désagrégation et l'entrainemeat de certaines couches placées entre d'autres plus iteîslaiites.

On poomit enoore, à cet égard, distinguer dem sortes de sources, suivant la nature et Turigine des réservoirs alimentaires , suivant que ces réservoirs constituent des failles dedisloGalîouseiMibtoiiieDtTerticalw^ oQâesimidesboar* soufflures dans le sens de la superposition des couches. Mais cette distinctiou serait plus apparente que réelle. Les réservoiis de cette dernière nature sont loiquars plus ou moins recoupés et nttacbés entre eux par mie cassure.

1^ faille est le type essentiel pour les réservoirs souterrains, hien plus encore que pour les ,¥allées exténeures. Elle présente en dessous du sol des caractères analogues à ceux qu'on rencontre au-dessus, une série d'élargissements reliés par des parties étranglées.

On retroufe dans ces formations inférieures des ]^iènomoMs généraux d'érosion et de dépôt analogues à ceux des vallées. L'action des eaux qui a déterminé ces phénomènes a été cependant plutôt dissolvante que incca- * Bîqoe'.LesagnnâîsseBientese produisent en générai par l'attaquedes parties soinbies, les dépôts parvoie de concrétion des matières dissoutes. Le constitution minérale des teriaios encaissant la iaiUe joue naturellement un grand lôtedans la formation des réservoirs souterrains.

Dan:) les conditious ordinaiieâ, il est peu de substances

• I La plupart dM Moreot Mut daim et fiaipidei, tam matiAnt niaéralei tenais ta supeMioii. n eit cependeat des coKeplieni àeetie

Nbw eonnaliNiie iMrtammeBt, daai le dépti^^ plnneaneoiireet profnantnirtoiitdet temiiis de tries, doot les eeus sont eonstsmiiieiit trenUes et àutfftM d*ii|ifl ferle proportîoa de mu* (ières solides.

68 PREMliBB PABTIB.

qui soient directement dissoutes par l'eou. A part les chlorures» émioemment solobles, mais qui ne se reûcoDtreot qoe rarement» certains sulfates (le sulÊite de diaux surtout, assez abondamment répandu dans la nature) sont les matières qui cèdent le plus habituellement à l'action dissolvante des eaux pluviales.

Cette action naturellepeut toutefois être accrue par diverses causes. La plus importante est la constitution même des eaux affluentes, qui ne sont pas toujours chimiquement pures, qui sont en général chargées d'une proportion plus on moins forte d'adde carbonique provenant, soit de l'atmosphère , soit du flilrage à travers les terrains meubles contenant de Thumus en décomposition » soit enfin des émanations des couches inférieures.

De telles eaux jouissent de la propriété de dissoudre certains carbonates, et principalement le carbonate de chaux.

L'action érosive des eaux contenues dans une faille peut être également augmentée par la profondeur de la cassure, qui plonge parfois jusqu'aux couches les plus chaudes de l'écorce terrestre. Dans ces circonstances, les eaux acquièrent un excès de chaleur et de pression qui leur commu- ' nique des propriétés dissolvantes toutes nouvelles et leur permet d'attaquer des substances minérales complètement insolubles à la surface.

Il n'est point nécessaire d'admettre l'existence d'un siphon complet, d'un tuyau à parois fermées , pour se rendre compte du trajet que les eaux thermales , entrant froides par Torifice supérieur de la faille, doivent parcourir, pour ressortir chaudes à la surface du sol.

La différence de densité résultant de la chaleur inégale des couches successives sufût pour expliquer ce phénomène. Les eaux froides tombent au fond de la iaille,d'où remontent

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HYDROLOGIE SOUTERRAINE. t>9

contraire leseam infoienres, demaes chaudes et plus

légères. Il se produit ainsi, parfois presque sur place, uq ûoublè courant qui doit renouveler incessamment la masse des eau emprisonnées.

Noos poarrions, an point de me de leur action dissolvante, classer les sources en trois catégories.

Eù premier lieu, nous aurions les sources froides et salines» résultant de la solubilité naturelle des substances qui se troufent dans les couches traversées. Telles seraient les sources contenant des chlorures, des sulfates et d'autres sels directement solubles dans Teau pore.

Viendraient ensuite les sources carbonatées, agissant par raclioii dissolvante de l'acide carbonique contenu dans les eaux, dont les sources calcaires constitueraient le type principal.

Les sources thermales, enfin, agissant par les propriétés

spéciales que la température et la pression impriment aux eaux dans le fond des failles» formeraient le troisième groupe'.

Quelle que soit la cause de l'action dissolvante des eaux de source, cette action doit naturellement tendre à agrandir les cavités souterraines servant de réservoir. Une source thermale contenant parfois jusqu'à 0,003 ou 0,004 de son poids en substances minérales dissoutes, agrandit ses bassins intérieurs d'un volume égal à son débit journalier, en un ou deux ans. Pour les sources calcaires qui ne contiennent que 0,0002 à 0,0003de matièresdissoutes, le

* A cette action ordinaire de température et de pression peut se joindre parfois celle des acides carbonique , sulfhydrique et autres qui émanent des couches inférieures de la couche terrestre. Les sources thermales, sous ce rapport, se rapprochent souTeat de celles da groupe précédeiiL

10 HUBOiM PAMO.

délai nécessaire pour obtenir ce surcroit de réserve pourrait attrioâœ TiQgt"dDq à trente anoèes. Psa kDjtorte lelemps dans lequel s^efléetoeee trananl; quand on songe à fénoraie durée delà période géologique, pendant laqudie de pareils pbénomèDies se sont produite» on comprend les immenses étendues de ces fésenraifs el les déaordies résnitBDt^ des éboulements intérieurs, qui souvent modi^nt le régime des sources thermales et sont peut-être une des causes les plus fréquentes de tremblements de terre*

Quel que soit leur mode pertiiBolier action disschante» les sources ont en général leurs réservoirs alignés sur la direction d'une faille principale. Nous verrons plus tard (xLTm) quelle est la contiouilé des Gsdiles à la surface du sol. Cette eontlDuitéest bien plus nettement aecosée encore

dans les cavités sonlerraines.

Les failles provenant d'actions géologiques anciennes sont parfois masquées à la sur&ce du sol. Recouvertes par

des terrains plus récents, elles n'appaniissent plus que par tronçons discontinus , souvent diOiciles à rattacher entre eux.

Il en est tout autrement dans le sou&sol : les Ailles

aquifères se prolongent sous les dépôtsde la surface, suivant des directions régulières, dont Tétude approfondieparalt devoir constituer une des branches les plus intéressantés de la géologie.

Ces failles sont souvent barrées de distance en distance par des dépôts ou des resserrements de parois qui les divisent en bassins distincts ayant des issues extérieures» naturellement échelonnées à des niveaux différents. L'observation attentive des directions géologiques permet parfois de rattacher l'une à l'autre des sources nombreuses, en apparence distinctes, qui sont cependant échelonnées sur

HYDROLOGIE SOUTERRAINË. 1i

topoffcoiifs d'une même eassore da sol, et di^ventà eell&

tàentilé d'origine des propriétés communes fort imporlanles à étudier *.

Lee faÂHee aqnifôfee, oomme les fltons méialliqaes qni n'tNisoiil qo^nn cas parliimtter', sont en général recmipêee par d'autres failles produisant une série de réseaux souterrains en commamcatiûu plus ou .moins directe les uns avec les antres. Un même réseau peat alimenter à la Ibis plusieurs sources , avoir plusieurs orifices d'évacuation. S'il n'existait aucun obstacle intérieur à l'écoulement des eaux, ces divers oriâces ne pourraient être que des déversoirs, rigoureusement au même niveau. Mais on ne doit

* Notre attention a été surtout attirée sur ce point parnolre collègue et ami M. de Cizancourt, qui a bien touIu prôtcr à notre travail un. synipathi(juê et bienveillant concours dont nous sommes heureux de pouvoir le remercier ici. Il résulte des observations dii cet ingénieur, que la plupart des sources minérales du centre de la France, du littoral de la Méditerranée à la vallée de l'Allier, ne constituent qu'une seule famille dépendant de failles de même origine et de même direction.

Ces failles sont orientées sur des lignes parallèles au soulèvement principal de la ligne des volcans éteints el des épanchements de basaltes, qui se poursuit sans interruption du mont d'Agde aux anciens cratères de l'Auvergne. Sur les deux versants de ce soulèvement, appar? tenant au système du Ténare, concordant avec la direction qui joint le Vésuve à l'Etna, s'alignent les innombrables sources thermales qui sillonnent le centre de la France sur d<^u\ bandes parallèles, de La« malou au mont Dore d'un côté, de Ualaruc a Vichy de l'autre.

C'est également à celle direction du Ténare que nous avons vu personnellement se rattacher un grand nombre de failles très-étenduea qui recoupent toutes les formations secondaires et tertiaires du département de l'Hérault, et amènent par des voies souterraines une partie notable des euiz continentalet au YOisiiuge dei lagunes et des marais du littoral.

^ M, de Cizancourt nous parait avoir très-nettement défini ce rapport des sources et des filons, en disant : Une source es4 un iiloa qui coule, m filon ail me sooite qiii ne o^ule plus*

7f PRBmÈRB PAMIB.

pas oublier que les conduits souterrains sont loin d'être également libres ei ouverts sur tous les points. Ils piéseotent des étranglements plus on moins obstraés dédits

et de débris, constituant de véritables conduites forcées à travers lesquelles les eaux ne peuvent se frayer une issue qu'en vertu d'une certaine pression et d'une perte de charge variable.

On conçoit dès-lors que des sources de niveau trèsdifièrent puissent être alimentées par un même réservoir souterrain, au même titre que, dans la distribution d^ane ville, tous les oriûces de prise d'eau sont soumis à la diarge commune d'un réservoir supérieur.

Cet eflet de pression hydrostatique réglant l'écoalement général de sources en apparence différentes, bien qu'elles aient une même origine, a été très-heureusement mis à profit par M. l'inspecteur-génèral des mines François, dans sesbeauxtravanx théoriques etpratiques sur l'aménagement des sources thermales. C'est à cet éminent ingénieur que nous devons surtout de comprendre que le débit et la température d'une source thermale puissent être parfois influencés par la pression d'une masse d'eau frdde, son* vent fort éloignée. Dans un réseau ramifié de failles aquifères, la pression moyenne des eaux contenues dans la drille centrale, détermine l'écoulement des divers orifices; mais la nature et la température des sources alimentées peut varier et ne dépend que de la constitution minérale des conduits particuliera que suit chacune d'elles.