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Fiche détaillée Thèses
Université Michel de Montaigne - Bordeaux III (16/12/2008), Jean-Marie Malézieux et Alain Dupuy (Dir.)
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Impact de structures géologiques sur l'alimentation de systèmes aquifères profonds - Fonctionnement hydrogéologique des antiformes du sud de Bordeaux
Marc Saltel1

La compréhension du fonctionnement hydrodynamique des grands complexes aquifères nécessite une bonne connaissance des réservoirs sollicités. Au sein de ces ensembles, l'influence des structures géologiques de grande extension reste mal connue. La structure de Villagrains-Landiras, limite méridionale du système aquifère nord aquitain, sert ici de cadre pour étudier l'impact de ces structures sur l'alimentation de systèmes aquifères profonds.
Différentes méthodes, faisant appel à plusieurs domaines des géosciences (géologie, géophysique, hydrogéologie, hydrologie, géomorphologie, géochimie isotopique, ...) ont été employées pour caractériser le fonctionnement hydrodynamique de cette entité et établir son rôle au sein du complexe aquifère nord aquitain.

L'interprétation des données issues des prospections effectuées (sondages de reconnaissance, sismique réflexion) a aboutit à la révision de la géologie du secteur et des conditions de gisement des réservoirs rencontrés. Les travaux réalisés montrent l'importance des phénomènes érosifs qui ont affecté l'ensemble étudié induisant l'absence de nombreux horizons aquifères du Tertiaire (Éocène, Oligocène et Miocène). Les formations du Crétacé supérieur, largement fissurées et karstifiées, occupent quant à elles une place majeure au sein de la structure.

L'étude du fonctionnement hydrodynamique de la structure s'est appuyée sur une étude transversale intégrant diverses analyses.
Tout d'abord, l'examen des modelés et des différentes chroniques piézométriques a montré l'importance de la structure dans la mise en charge des aquifères du complexe nord aquitain.
Ensuite, les différentes mesures effectuées sur le terrain ont mis en évidence l'existence, dans certains secteurs, d'une relation étroite entre les eaux de surface et de sub-surface et les eaux souterraines. Les cours d'eau recoupant l'axe de la structure sont ainsi caractérisés par des échanges avec les réservoirs souterrains (pertes et/ou émergences).
Par ailleurs, les nombreuses dépressions circulaires immergées présentes sur l'axe de la structure de Villagrains-Landiras, sont des marques de l'existence d'une communication privilégiée entre les eaux de la nappe de surface et les eaux du réservoir de la base du Crétacé supérieur. Ces formes caractéristiques ont une origine complexe combinant plusieurs processus (thermokarstique et cryptokarstique), la karstification des formations du secondaire ayant abouti à la suffosion des terrains meubles du Plio-Quaternaire.
En définitive, les différentes analyses isotopiques effectuées viennent appuyer les précédentes observations. Les secteurs dans lesquels des traces de tritium ont été retrouvées coïncident avec les zones d'échanges mises en évidence par les mesures en rivières et l'étude des dépressions ennoyées. D'une manière générale, la structure de Villagrains-Landiras apparaît comme une zone de recharge, les temps de résidence étant plus courts sur l'axe de la structure et ce pour différentes nappes.

Enfin, les écoulements au sein du complexe aquifère nord aquitain ont été appréhendés à l'aide d'un modèle hydrodynamique régional représentatif des échanges entre les 6 aquifères composant ce système. La géométrie des réservoirs a complètement été reprise sur la zone de Villagrains-Landiras de manière à restituer plus fidèlement le fonctionnement hydrodynamique de cet ensemble.
Ainsi, ce modèle a pu être utilisé pour mesurer l'impact à grande échelle de l'implantation de champs captants exploitant la nappe de la base du Crétacé supérieur sur la commune de Saint-Magne.
1 :  EGID - Environnement, Géo-ingénierie et Développement
Hydrogéologie – Structure – Sismique – Hydrologie – Géomorphologie – Géochimie isotopique – Modélisation – Bassin Nord-Aquitain

Impact of geological structures on the recharge of deep aquifer systems – hydrogeological behaviour of antiforms in the south of Bordeaux
The hydrogeological understanding of wide aquifer systems implies a good knowledge of the reservoirs. The influence of large geologic structures within those systems remains poorly known. The Villagrains-Landiras structure, Southern limit of the north's aquitain aquifer system, is used here as a case study for measuring the impact of geological structures on the recharge of deep aquifer systems.
Various methods (geology, geophysics, hydrogeology, hydrology, geomorphology, isotopic geology, ...) were used to characterize the hydrodynamic behaviour of this entity and establish its role within the north aquitain aquifer system.

The interpretation of the various geological subsurface data available (seismic profiles, tied with well data), results in a review of the local geology and a better understanding of the aquifer's geometry. It shows the importance of erosion of several Tertiary groundwater bodies (Eocene, Oligocene and Miocene). The upper Cretaceous deposits, corresponding to widely fractured and karstic limestone, form an important unit within the structure.

The study of the hydrodynamic behaviour of the structure corresponds to a transverse study integrating diverse analyses.
First of all, the study of piezometric maps and head observation well data indicates that this structure act like a loading zone for the north aquitain aquifer system.
Then, the various field measurements show that there is locally a relation between superficial waters and groundwaters. Streams crossing the structure axis are characterized by communications with groundwaters (gains and losses).
Besides, the presence of numerous submerged circular depressions on the structure axis indicates the existence of a close communication between surface waters and groundwaters from the bottom of the upper Cretaceous aquifer. These characteristic forms have a complex origin combining several processes of formation (thermokarstic and cryptokarstic), suffosion occurs when unconsolidated overburden sediments from Plio-Pleistocene infill preexisting cavities below them, formed in the upper cretaceous limestones.
Isotopic measurements indicate tritium traces near the communication zones described previously. Globally, this structure appears as a recharge zone, time residence are shorter on the vicinity of the structure for several groundwaters.

Finaly, a hydrodynamic model of regional size was used to simulate flow within the north aquitain aquifer system and to represent the communications between the six aquifers composing this system. This model was made to measure the large-scale impact of a future well field on this structure for fresh water supply.
Hydrogeology – Geological structure – Seismic interpretation – Hydrology – Geomorphology – Isotopic geology – Modelisation – North-Aquitain Basin