DIVERSITÉ DES TERRAINS PERMÉABLES
ouvertes à l'infiltration par grandes masses ; on a même pénétré dans quelques Cavernes subordonnées à de vraies sources thermo-minérales;
ohm reconnu la relation directe de beaucoup de grottes avec des filons métallifères. Bref, du grand nombre de cas particuliers maintenant observés et décrits par le menu, on peut induire un tableau général des modalités diverses de l'infiltration, c'est-à-dire de la circulation (tes eaux souterraines.
Ce tableau est fort complexe et décomposable de diverses manières, selon que Ton donnera la préférence à tel ou tel des facteurs qui interviennent dans son établissement. Ces facteurs sont en effet :
1° La diversité géologique des terrains perméables ;
2° Le mode de pénétration des eaux à travers ces terrains ;
3° Le mode de leur propagation à V intérieur de ces terrains ;
4° Le mode de sortie ou d'émergence en dehors de ces terrains;
5° Le régime, c'est-à-dire les variations de niveau ou de débit des eaux intérieures .
1° DIVERSITÉ DES TERRAINS PERMÉABLES. — Considérons d'abord le premier facteur, les différentes catégories de terrains perméables, en ne rappelant que pour mémoire l'importance de la distinction (trop souvent méconnue) à faire entre le sous-sol proprement dit et le sol, composé soit des éléments de décomposition superficielle de celui-ci, soit des apports étrangers (1).
Théoriquement toute roche compacte est imperméable, c'est-à-dire que l'eau ne peut s'y écouler que sur la surface de la roche, la compacité étant, par définition, l'absence de fissures, d'interstices, de méats, favorables à la pénétration de l'eau en plus ou moins grande quantité. Matériellement l'argile seule est incapable de se laisser traverser par le liquide : encore certains faits naturels et des expériences de laboratoire tendent à démontrer que l'argile, même la plus pure, même la plus tassée, peut se laisser transpercer, très lentement il est vrai, et par de toutes petites quantités d'eau ; on admet que l'argile pure ne s'imbibe qu'en cinquante-cinq jours ; en moins de temps si elle devient sableuse (six jours quand la proportion d'impalpable sable fin s'élève à 90 p. 100, vingt-huit heures s'il ya90p. 100 de silex impalpable). Bref, l'argile n'est réellement imperméable que si elle est suffisamment pure et comprimée; ceci peut tenir soit à un effet de capillarité trop long à expliquer ici, soit à une insuffisance d'homogénéité ou au mélange de corps autres que le silicate d'alumine, soit à un tassement incomplet de la matière ; mais quand elle est pure el bien massée, l'argile ne doit pas laisser passer l'eau.
(1) Voy. ci-dessus, dans l'article Le Sol, Étude géologique, de De Launay, les
dépôts locaux d'argile retenant les mares normandes, Ulios dos Landes, etc.
Observons toutefois «pic. dans certaines accumulations d'eaux souterraines, où les pressions arrivent (on en a empiriquemenl constaté jusqu'à dix) à plusieurs atmosphères, il n'est pas impossible que l'argile soil traversée. La marne, mélange d'argile et de calcaire, est, en principe, imperméable aussi, sous réserve de ce que nous allons dire de la fissuration : mais comme, sous Faction des eaux souterraines, il semble que la marne soit sujette à une sorte d'autocolmatage, d'une obturation de ses gerçures par les parties argileuses qu'entraîne le courant, il se trouve que, partout, les roches marneuses forment des supports imperméables, des niveaux d'eau très importants et souvent continus.
Les autres roches, compactes et dures, cristallines (ou ignées, ou cristallophylliennes) comme les granités, porphyres, syénites, gneiss, basaltes, etc., ou sédimentaires comme les schistes, grès, calcaires, craies, etc., devraient aussi s'opposer à la pénétration de l'eau : mais des causes multiples, principalement d'ordre tectonique, c'est-à-dire touchant aux modifications mécaniques du globe terrestre, en ont rompu la masse, de telle manière qu'elles se trouvent presque toujours hachées de fissures, souvent élargies en vraies et vastes crevasses.
Perméabilité indirecte. — Il en résulte une première espèce de perméabilité, la perméabilité indirecte en quelque sorte (perméabilité en grand de Daubrée), qui dérive non pas de la constitution physique de la roche, mais bien des perturbations accidentelles qui l'ont altérée. C'est celle des roches fissurées, toutes zébrées de fentes, que Daubrée a nommées des lithoclases : il serait trop long d'expliquer comment les lithoclases sont moins régulières, en général, quoique souvent importantes, dans les roches cristallines que dans les roches sédimentaires. Rappelons seulement que, parmi ces dernières, les calcaires surtout présentent des fissures innombrables et de toutes dimensions : on peut même énoncer en principe que les fissures sont de deux sortes, les joints de stratification^ parallèles au plan horizontal selon lequel le sédiment s'est déposé (et qui très souvent a été ultérieurement et tectoniquement redressé parfois jusqu'à la verticale) et les diaclases{\) qui recoupent les joints dans des plansdivers, soit obliques, soit perpendiculaires. Bien que le calcaire soit la roche fissurée par excellence, le même caractère affecte beaucoup degrés (Fontainebleau, Suisse saxonne, Bohême orientale. Transcaucasie, etc. . même quand ils sont durcis en quart zil es (2) : des craies (de composition entièrement calcaire d'ailleurs) telles que le crétacé supérieur du bassin parisien, des schistes, même particulièrement dérangés
(ï) Daubrée avait classifié les lithoclases selon leurs dimensions ou leurs formes en leptoclases, piézoclases, diaclases et paraclases ou failles. Seul, l'emploi du ternie de diaclase s'est généralisé pour les cassures verticales.
(2] Roches de la Tour (Ardennes). Voy. La Nature, 2 août 1902.
DIVERSITE DES TERRAINS PERMEABLES. «—93
par les plissements, et enfin des formations détritiques dont les éléments se sont agglutinés par un eiment (poudingues du Monlserrat par exemple) ou agglomérés en gros poudingues (rivière souterraine de Wookey-Hole près Wells, en Somerset, Angleterre).
Perméabilité directe. — La véritable perméabilité ou perméabilité directe n'est réalisée que par ces formations détritiques, lorsque leurs éléments sont demeurés indépendants les uns des autres, meubles, aisément séparables, incohérents, sans ciment, et qu'entre ces éléments les vides sont, non plus des fissures étendues séparant des portions compactes, mais des interstices enveloppant et isolant partiellement en somme chacun des grains du terrain : les sables sont le type par excellence des terrains vraiment perméables, prenant, selon la grosseur et la nature de leurs grains constitutifs, les noms d'arènes, graviers, etc. ; la discontinuité, l'indépendance de ces éléments laisse à l'eau toute facililé de descendre entre eux sous la seule influence de la gravité ou pesanteur. Les variétés de terrains détritiques bien connus sous les noms iïéboulis, galets, moraines, scories, etc., se comportent de même et ne diffèrent des sables, à notre point de vue, que par le volume de leurs éléments. Les alluvions et la terre végétale aussi rentrent dans la même catégorie, mais à un degré variable, selon qu'elles renferment plus ou moins d'argile. La terre végétale emmagasine à souhait toutes les pollutions et tous les microbes pathogènes.
Entre cette perméabilité d'interstices et la perméabilité de fissures, on pourrait être tenté d'introduire un trait d'union représenté par ce qu'on a nommé parfois les roches poreuses, où, dans le corps même de la pierre, cependant cohérente, des petits vides ou vacuoles, plus ou moins visibles à l'œil nu, font échec à la compacité : longtemps on a cité la craie comme poreuse (et on professe encore parfois cette opinion en Angleterre) et supposé que, recueillant l'eau dans ses pores, elle l'exsudait molécule par molécule : mais Prestwich a bien établi dès 1872 (1) que c'est surtout par ses fissures que la craie blanche, quoique légèrement poreuse, est perméable; certains grès sableux ont peut-être réellement ce caractère, car ils s'imbibent d'eau à une certaine profondeur, mais très lentement ; mais les vraies pierres poreuses sont surtout les produits volcaniques dits ponces, pouzzolanes, domite, etc. ; seulement les deux premières sont en amas meubles qui les font rentrer dans la perméabilité d'interstisce. Quant à la domite, si avide d'humidité qu'elle siffle positivement quand on la plonge dans l'eau, c'est un produit éruptif peu répandu, localisé surtout dans cinq dômes des environs de Clermont-Ferrand.
(1) Quarlerly journal of geolocjy, 1872, p. 38. — Gela avait déjà été indiqué des 1832 par Passy (Géologie de la Seine-Inférieure) ; Meurdra (à propos des sources alimentaires du Havre) (A. F. A. S., 1877, p. 467), exprime aussi cet avis, confirmé par plusieurs récentes découvertes de rivières souterraines dans la craie blanche.
Porosité. — Je ne crois donc pas devoir faire étal de cette troisième sorte de perméabilité, la porosité (toul en reconnaissanl qu'elle reste sujette à. controverse), et je remarquerai seulemenl que toutes les roches, même Les plus compactes, renferment une certaine proportion d'eau, qui l'ail partie intégrante de leur composition minéralogique, qu'on nomme eau de constitution ou eau de carrière, et dont nous n'avons, en ce qui nous concerne, à tenir absolument aucun compte. La quantité d'eau de carrière s'élève à 0,1 p. 100 du volume dans le silex, 2 à 5 p. 100 dans le calcaire el le granité, 30 p. 100 dans l'argile, etc.
Bornons-nous donc à distinguer la perméabilité de fissures el la perméabilité d'interstices.
2o PÉNÉTRATION DE L'EAU DANS LES ROCHES. — Passons maintenant, pour chacune d'elles, à la façon dont l'infiltration s'y comporte, dont la pénétration de l'eau à l'intérieur du sol s'y elï'ectue. C'est le deuxième facteur de notre tableau.
Infiltration immédiate. — Tombant sur un sol détritique à perméabilité d'interstices, la pluie y disparaît par toute l'étendue de la surface, uniformément propice à l'absorption, quel que soit le point de chute. C'est l' infiltration immédiate.
Infiltration retardée. — Sur les terrains à perméabilité de fissures, la pénétration ne s'opère qu'en des places déterminées, par des points limités qui sont l'intersection, par la surface, de toutes les cassures grandes et petites; donc elle est vraiment bien indirecte, et, selon que ces affleurements de cassures sont plus ou moins rapprochés, la rapidité de l'absorption varie; car sur la superficie des portions compactes de la roche, des blocs homogènes et étanches délimités par les fissures, iLs'établit un ruissellement momentané d'étendue parfois notable ; c'est Yinfiltration relardée. Nous ne rappelons ici que pour mémoire les cas dont il a élé question ci-dessus et où des accidents spéciaux, décompositions superficielles (décalcification), formation de tourbe, colmatage alluvionnaire de fissures, ont diminué la part de l'infiltration au profil du ruissellement au moins local.
Remarquons dès maintenant que, par suite de l'alternance générale qui régit la disposition réciproque des formations perméables el imperméables, ce n'est pas seulement la pluie qui pénètre immédiatement ou avec retard dans les terrains absorbants : le ruissellement, lors même qu'il est déjà très accentué, s'y transforme souvent en infiltration subite; cela se produit quand des cours d'eau, qui quelquefois ont atteint un considérable développement, voient brusquement, sur leur trajet, une formation perméable succéder ou se juxtaposer à un sùbstratum imperméable par l'elfe! ou <le l'inclinaison des strates (pendage), ou des phénomènes mécaniques de géologie (plissements, failles, etc.); alors le ruisseau ou le torrent, arrivant
