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Fi^. i^'^. — Variations du niveau hydrostatique dans les aliuvions de la vallée du Ilhin, à la hauteur de Strasbourg (d'après A. DAUBRés).

nu, niveau du Rhin aux basses eaux; NN, id., aux hautes eaux; nn\ NN', hauteurs correspondantes

du niveau hydrostatique.

tique est plane et parallèle à la surface du sol ; mais, dans un pays ondulé, les dépressions exercent sur la nappe une action de drainage, de sorte que son niveau hydrostatique viendra aboutir aux thalwegs des vallées et se relèvera sous les saillies, grâce aussi aux actions capillaires qui agissent en sens inverse de la pesanteur. La surface de la nappe phréatique^ au lieu d'élre parallèle à la surface du sol, suiv7'a ses ondulations, mais en les atténuant. Les dunes offrent d'après

1. 11 importe de ne pas confondre cette zone avec la zone de cémentation y que distinguent les niincursi

Daubrée, un exemple très net de cette particularité (fig. 142). Les eaux météoriques qui s'infiltrent dans le sable y forment une nappe, dont la surface supérieure est ondulée comme celle des dunes, mais avec des ondulations beaucoup moins prononcées.

La profondeur de la nappe varie avec le climat et avec la saison [2, 4]. Divers indices permettent de croire que dans l'Europe centrale la surface de la nappe tend à s'abaisser de plus en plus, de sorte qu'on a parlé même d'un dessèchement de la terre [H]. La diminution des chutes de neige n'est sans doute pas étrangère à cette descente progressive, mais la cause principale doit résider dans la diminution des jachères, et dans la culture intensive, qui entraîne une évaporation plus active. Dans les régions désertiques, la profondeur de la nappe phréatique est beaucoup plus grande que dans les pays à climat humide; dans la saison sèche, elle se tient plus bas que dans la saison des pluies. Dans les grandes vallées drainées par des cours d'eau à régime variable, le niveau hydrostatique s'élève ou s'abaisse, suivant que la rivière est en crue ou en basses eaux (fig. 143).

Nappes aquifères. — Nous avons supposé, dans ce qui précède, que les terrains dans lesquels s'infiltre l'eau météorique sont perméables et à peu près homogènes, au moins jusqu'à la limite inférieure de la nappe d'imprégnation, supposée continue. C'est là toutefois l'exception et ces conditions ne sont guère réalisées que dans les massifs granitiques étendus et dans les grandes plaines où une épaisse couche d'alluvions repose sur des couches elles-mêmes perméables.

Les assises extérieures de l'écorce terrestre se composent en général de couches alternativement perméables ou imperméables, tantôt horizontales, tantôt inclinées. Les eaux d'infiltration sont de ce fait localisées dans les couches perméables, elles s'infiltrent dans le sol jusqu'à ce qu'elles rencontrent une couche imperméable qui les retient. Il se forme alors, à la limite inférieure de la couche perméable, ce que l'on appelle une nappe aquifèi^e ou un niveau d'eau. Une nappe aquifère peut être comprise entre deux couches imperméables, la couche perméable étant tout entière saturée d'eau. Il peut y avoir, sur une même verticale, un plus ou moins grand nombre de nappes aquifères superposées et séparées par des couches imperméables.

Dans les terrains fissurés, et en particulier dans les calcaires, l'eau ne circule pas sous la forme de véritables nappes; elle suit d'abord les fissures,' puis un réseau de canaux qui ne tardent pas à se réunir

LES EAUX SOOTËftaAiNES 3H7

en de véritables rivières souterraines, coulant dans des galeries développées surtout en hauteur et en longueur (fig. 144).

L'eau d'une nappe aquifère suit rigoureusement toutes les variations de pente de la couche géologique à laquelle appartient cette nappe. La pesanteur la sollicite à occuper un niveau de plus en plus bas, mais, en vertu du principe des vases communicants, elle remonte les pentes jusqu'à son niveau primitif. Sur ce trajet ascendant elle est donc sous pression et mérite le nom de nappe captive que lui a donné Boursault [8]. C'est sur ce principe que sont établis les puits artésiens, ainsi nommés parce que l'usage en est répandu depuis longtemps dans l'Artois. Une nappe artésienne est alimentée par l'eau météorique qui s'infiltre dans une couche perméable formant cuvette synclinale, en pénétrant suivant la ligne d'affleurement

Fig. 145. — Coupe schématique d'une nappe artésienne. J9, couches porméablcs; t, couches imperméables; nn\ niveau hydrostatique.

de cette couche. L'eau descendjusqu'au point le plus bas de la cuvette, c'est là que le puits artésien vient la chercher, en perforant les couches imperméables qui recouvrent la nappe. Comme elle est sous pression, elle s'élève dans le puits et, si son point de sortie est situé plus bas que les points d'absorption du bord de la cuvette, elle jaillit violemment jusqu'à une hauteur qui n'est guère inférieure à celle du niveau hydrostatique (fig. 145). La nappe est alors dite jaillissante. Cette condition est parfaitement réalisée à Paris, qui occupe à peu près le centre de la grande cuvette synclinale qu'est le bassin Parisien. Plusieurs puits artésiens sont allés trouver l'eau, à près de 600 m de profondeur, dans la nappe artésienne constituée par les sables verts de l'Albien, dont l'affleurement se trouve sur la périphérie du bassin. Au début, l'eau jaillissait jusqu'à 40 m environ au-dessus du niveau de la Seine; mais la multiplication de ces puits, — aujourd'hui au nombre de cinq — , en même temps qu'elle réduisait considérablement le débit de chacun, diminuait également la hauteur de la colonne jaillissante.

SouacES. — Dans les puits, on atteint au moyen de forages la surface de la nappe phréatique ou celle d'une nappe aquifère et l'on

Fig. 146. — Sources de thalweg, ss; nn', nappe phréatique.

élève ensuite l'eau à la surface du sol par des moyens mécaniques, sauf dans les cas où le puits rencontre une nappe captive, l'eau s'élevant alors sous pression. Mais il existe dans la nature de nombreux points d'eau, où l'eau arrive au jour par suite de l'intersection de la surface du terrain avec la surface piézométrique ou, ce qui revient

au même, avec un niveau aquifère. Ces points d'intersection sont les sources. Leur recherche et leur captage font l'objet de l'une des branches les plus importantes de la Géologie appliquée, mais les faits qui les concernent ne peuvent être exposés ici qu'en ce qu'ils ont de plus essentiel.

Une source de thalweg n'est autre chose que l'affleurement, au fond d'une vallée, de la nappe d'infiltration générale ou d'une nappe aquifère déterminée par l'existence d'une couche imperméable sous les alluvions de la vallée (fig. 146). La présence de pareilles sources est un fait très général, soit au milieu de la nappe d'alluvions, soit

sur les bords de la vallée, au pied des versants dans lesquels elle est encaissée.

Les sources d'affleurement sont produites par l'intersection de la surface inférieure d'une nappe aquifère avec la surface topographique. Elles se trouvent en général à flanc de coteau et l'écoulement de l'eau y est déterminé par la pente de la couche imperméable qui supporte la nappe. Elles peuvent se subdiviser en sources de déversement, où l'émergence se trouve au bas de la pente que suit la nappe (fig. 147), et en sources ascendantes, où ce point est situé au haut de la pente. Dans ce cas, la couche perméable forme un synclinal (fig. 148) et coupe la surface topographique suivant deux lignes d'affleurement, l'une par où se produit l'absorption des eaux météoriques, l'autre, située plus bas, où l'eau est ramenée au jour en vertu du principe des vases communicants. L'eau peut également remonter le long d'une faille qui coupe un niveau aquifère descendant, pour peu que l'autre lèvre

Fig. U7. — Source de déversement, S.

Fig. 148. — Source ascendante, S.

de la faille soit constituée par des couches imperméables (fig. 149).

Lorsque, par suite de sa pente, une nappe aquifère pénètre à une grande profondeur, pour revenir ensuite au jour dans les conditions tectoniques qui viennent d'être indiquées, Teau s'échauffe à une température qui est en raison directe de la profondeur et remonte à la surface sans avoir subi un refroidissement sensible. C'est alors une source thermale', mais elle appartient à la catégorie que Suess qualifie de sources vadeuses, par opposition aux sources hypogées [XIX, 7], dont la venue est en relation avec les phénomènes volcaniques. En général, ces sources thermales d'origine superficielle sont beaucoup moins minéralisées que les sources hypogées et leur débit est beaucoup moins régulier. D'après Giimbel les sources de Gastein et de Bormio appartiendraient certainement à cette catégorie. Celles de Pfàffers, près Ragatz, qui jaillissent à 38°, 7, sont pour ainsi dire chimiquement pures.

On a vu plus haut que, dans les calcaires fissurés, les rivières souterraines (fig. 144) drainent, par de nombreux canaux convergents, toute la surface des plateaux, où l'eau est absorbée par des crevasses, des entonnoirs et des gouffres, dont le mode de formation sera discuté plus loin. Ces rivières souterraines arrivent au jour par des sources vauclusiennes y ainsi nommées d'après la célèbre Fontaine de Vaucluse. Ce ne sont pas, à proprement parler, des sources, aussi E.-A. Martel [13] a-t-il proposé de leur donner le nom de résurgences. Leur débit est extraordinairement variable, car souvent elles ne sont que le déversoir du trop-plein de rivières souterraines, qui normalement s'écoulent par d'autres voies, ou bien elles constituent la réapparition de rivières absorbées dans den pertes ou dans des hétoires et devenues souterraines sur une partie de leur cours (pi. XXXIV, 1).

Le trajet des rivières souterraines a pu être établi soit par l'explo-

Fig. 149. — Source (S) remontant le long d'une fitille (FF).

360 LES PHÉNOMÈNES GEOLOGIQUES

ration directe, soit par le colorage des eaux à la fluorescéine. On a pu montrer avec évidence, par cette dernière méthode, le danger de contamination que présentent les résurgences, car, contrairement à ce qui se passe pour les terrains perméables d'où sortent les véritables sources, les calcaires fissurés ne filtrent pas les eaux qui circulent dans leurs crevasses. La nécessité d'établir un périmètre de protection s*étendant à tout le bassin d'alimentation s*impose donc pour les sources vauclusiennes plus encore que pour les sources ordinaires.

Phénomènes de dissolution. — L*eau est à la surface de la Terre l'agent chimique le plus actif, grâce aux sels et aux gaz qu'elle renferme en dissolution. A l'état de pureté, elle ne dissout que les chlorures et les sulfates, ainsi que les carbonates alcalins; mais, chargée d'acide carbonique, elle dissout tous les carbonates et décompose les silicates. Son rôle est donc très actif dans la zone d'altération, où elle est constamment renouvelée et où sa teneur en acide carbonique empruntée à l'atmosphère vient s'accroître de tout l'acide carbonique produit par les racines des végétaux et par les microorganismes contenus dans le sol.

L'eau d'infiltration dissout tout d'abord avec la plus grande facilité les chlorures alcalins qu'elle rencontre sur son passage. Ces produits, dus à l'évaporation des eaux marines aux époques géologiques antérieures, n'échappent à la dissolution que lorsqu'ils sont intercalés dans des couches argileuses, au milieu desquelles ils forment quelquefois des aimas lenticulaires. Les sels déliquescents, plus solubles que le chlorure de sodium, n'ont été conservés que tout à fait exceptionnellement.

La dissolution des chlorures laisse dans les couches des vides, qui ne tardent pas à se combler par un tassement consécutif, accompagné de dislocations des terrains superficiels.

Les chlorures et les sulfates dissous confèrent leur salure à beaucoup de sources minérales que les conditions de leur gisement ne permettent pas de considérer comme hypogées. La plupart de ces sources sortent d'ailleurs du Trias, où les argiles salifères sont particulièrement développées (Niederbronn, Rheinfelden, Reichenhall, Salins, Salies-de-Béarn, etc.).

Le gypse est soluble dans 460 parties d'eau, aussi subit-il une dissolution assez intense, aussi bien en surface qu'en profondeur et principalement le long des diaclases et fissures de retrait. Beaucoup de sources renferment du sulfate de calcium en dissolution en trop grande quantité pour constituer des eaux potables y elles sont dites sélêniteuses.

É. Haug. — Traité de Géologie.

Pl. XXXIV.

SOURCK VAUCLt'8IENNE DE LA LOUE.

près Moulhier (Doubs).

Cliché Emile Ilaug.