Évaluation Des Ressources En Eau Des Corbières Phase I - Synthèse De La Caractérisation Des Systèmes Karstiques Des Corbières Orientales Rapport Final
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Évaluation des ressources en eau des Corbières Phase I - Synthèse de la caractérisation des systèmes karstiques des Corbières orientales Rapport final BRGM/RP-52919-FR février 2004 Évaluation des ressources en eau des Corbières Phase I - Synthèse de la caractérisation des systèmes karstiques des Corbières orientales Volume 2 - Caractérisation géologique et hydrogéologique du système karstique du « synclinal du Bas-Agly » Rapport final BRGM/RP-52919-FR février 2004 Étude réalisée dans le cadre des opérations de Service public du BRGM 2004-EAU-01 B. Ladouche, N. Dörfliger Avec la collaboration de J.L. Izac, J. Cubizolles, P. Le Strat, C. Du Couëdic, B. Aunay, P. Thomson Mots clés : Hydrogéologie, Karst, Analyse corrélatoire et spectrale, TEMPO, Hydrochimie, Corbières, Font Estramar, Font Dame, Synclinal du Bas-Agly. En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : Ladouche B., Dörfliger N., avec la collaboration de Izac J.L., Cubizolles J., Le Strat P., Du Couëdic C., Aunay B., Thomson P. (2004) - Évaluation des ressources en eau des Corbières. Phase I - Synthèse de la caractérisation des systèmes karstiques des Corbières orientales. Rapport final. Volume 2 - Caractérisation géologique et hydrogéologique du système karstique du « synclinal du Bas-Agly ». BRGM/RP-52919-FR, 196 p., 109 ill., 5 ann. © BRGM, 2004, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l’autorisation expresse du BRGM. Évaluation des ressources en eau des Corbières – Volume 2 Synthèse ans le cadre du projet « Évaluation des ressources en eau souterraine des D systèmes aquifères karstiques des Corbières », initié au cours du premier trimestre 2001, projet cofinancé par les conseils généraux des Pyrénées-Orientales et de l’Aude, par l’Agence de l’Eau Rhône-Méditerranée-Corse et le BRGM, cinq systèmes karstiques ont fait l’objet d’une première caractérisation au cours de la première phase du projet (2001-2003). Au terme de la phase I (2001-2003), quatre rapports et un volume de synthèse constituent le rendu et l’interprétation des principaux résultats concernant la caractérisation des systèmes karstiques suivants : - système karstique des Corbières d’Opoul – Synclinal du Bas-Agly ; - système karstique de la Mouillère ; - système karstique de la Tirounère , - système karstique du Verdouble ; - système karstique des Adoux – las Bordes. Le présent rapport (vol. 2) concerne la caractérisation du système karstique des Corbières d’Opoul - Synclinal du Bas-Agly, tant en terme de structure que de fonctionnement. Différentes méthodes complémentaires ont été mises en œuvre afin de procéder à cette caractérisation : (i) étude géologique détaillée à partir des cartes géologiques, de levers de terrain, de photos aériennes, des forages existants et de données sismiques offshore, (ii) étude hydrologique des relations pluies-débit au niveau des exutoires et de piézomètres d’observation (quelques douze points) et des pertes de l’Agly et du Verdouble, (iii) étude hydrogéochimique au niveau des sources, pertes mais aussi au contact karst et aquifère plio-quaternaire du Roussillon. Une caractérisation des réserves-ressources du système a été mise en œuvre à partir des hydrogrammes des exutoires principaux (sources de Font Estramar et de Font Dame) : analyses des courbes de récession, notamment. Les questions relatives au rôle des pertes dans le fonctionnement de ce système karstique binaire, aux échanges entre les deux aquifères (karst et plio-quaternaire du Roussillon), à l’origine de la salinité des sources de Font Estramar et de Font Dame ont été traitées à l’aide de ces différentes méthodes, et également par une approche théorique de simulation entre les deux aquifères (analyse de sensibilité sur les paramètres hydrauliques, le nombre des conduits karstiques), afin d’y apporter des réponses. Les principaux résultats à l’issue de cette première phase sont les suivants : - Le système karstique se développe au sein des formations de calcaire massif du Jurassique supérieur et du Crétacé inférieur, structurées en synclinal -synclinal du Bas-Agly- présentant deux flancs dissymétriques. Ces formations sont karstifiées sur quelques 400 m parmi les plus de 1 000 m de formations potentiellement BRGM/RP-52919-FR – Rapport final 3 Évaluation des ressources en eau des Corbières – Volume 2 karstifiables, comme on peut le déduire de l’intersection des formations calcaires avec la surface topographique de l’incision messinienne du Roussillon. Ce système est marqué par deux axes de drainage principaux, coïncidant globalement avec les deux flancs du synclinal. La structure de ce synclinal est complexe, affectée par une tectonique marquée par les déformations régionales, faille de Prades et faille nord- pyrénéenne ; un doublement de séries est probable au centre du synclinal. Le réseau karstique qui s’y développe peut être caractérisé de réseau de type anastomosé, marqué par deux directions principales : N45°-75° et N105°-135°. - Ce système karstique est un système binaire, alimenté par les précipitations de l’impluvium évalué à quelques 165 km² et par les pertes de l’Agly et du Verdouble. Ces pertes contribuent à hauteur de 40-60 % aux débits des exutoires, sources de Font Estramar et Font Dame, de manière générale à l’échelle de la période observée (1997-2003). Cette contribution peut être plus importante en cours de période d’étiage. - Le système est caractérisé par un comportement hydraulique complexe, variable dans le temps, fonction du régime hydrologique ; les exutoires actuels fonctionnent comme des exutoires de trop-plein. Les mises en charge du système sont à relier à la présence de formations du Plio-Quaternaire, « bouchon » hydraulique. De plus, le système est caractérisé par l’existence d’un épikarst, siège de l’infiltration des pluies, bien connecté à la zone noyée, qui est bien drainée et karstifiée, au vu des durées de recharge et de transfert des pluies. - Le système possède un comportement non homogène vis-à-vis du stockage des eaux souterraines. Le volume des réserves par défaut est estimé à quelques 25 millions de m3. La taille du réservoir souterrain est estimée à 70 millions de m3 (volume de régulation). - Les relations entre les deux aquifères karstique et du Plio-Quaternaire ont été mises en évidence par l’interprétation hydrogéochimique et par simulation sur un cas théorique. Les flux entre les deux aquifères peuvent prendre place au niveau du flanc sud (secteur de Rivesaltes) avec quelques l/s et au niveau du flanc nord (secteur Salses – Mas Péchot) avec quelques l/s. - L’origine de la salinité des sources de Font Estramar et de Font Dame est liée à l’intrusion récente (quelques dix ans) de l’eau de l’étang de Salses Leucate ; l’intrusion peut prendre place au niveau de la faille de Prades probablement reliée au réseau de drains karstiques et au niveau des affleurements des calcaires le long de l’étang. Des différences de salinité se marquent entre les exutoires, la salinité de Font Estramar résultant d’une contribution de 10 % d’eau salée et celle de Font Dame de 5 %. - L’anomalie thermique des exutoires implique des circulations à une profondeur estimée à quelques 360-390 m, profondeur cohérente avec les profondeurs de karstification de 400 m sous le niveau actuel de la mer, des calcaires. Deux types d’écoulement prennent place au sein de ce système, avec des écoulements locaux de subsurface (pluies, épikarst) dans le réseau de drainage ou dans les systèmes annexes au drainage, et des écoulements régionaux, pour lesquels les infiltrations au niveau des pertes jouent un rôle important. 4 BRGM/RP-52919-FR – Rapport final Évaluation des ressources en eau des Corbières – Volume 2 Des perspectives ont été dégagées au terme de cette première phase en vue de la phase II du projet : - amélioration de la connaissance de la fonction d’entrée du système karstique binaire au niveau des pertes, avec l’implantation de station de jaugeage et de piézomètres ; - nivellement précis des différents points d’eau du réseau d’observations pour apprécier notamment des inversions de gradient possibles sur le flanc sud ; - implantation de forages de reconnaissance prioritairement sur le flanc nord du synclinal, à partir d’investigation géophysique complémentaire et de reconnaissance géologique ; - des essais hydrauliques au niveau des forages en fonction des résultats, ainsi que des analyses hydrogéochimiques ; - actualisation de l’interprétation des analyses sur les hydrogrammes, des relations pluies-débit, en intégrant deux cycles hydrologiques supplémentaires (2004-2005) et appréciation de la variabilité temporelle du système vis-à-vis du stockage des eaux souterraines. BRGM/RP-52919-FR – Rapport final 5 Évaluation des ressources en eau des Corbières – Volume 2 6 BRGM/RP-52919-FR – Rapport final Évaluation des ressources en eau des Corbières – Volume 2 Sommaire 1. Introduction .............................................................................................................15 2. Caractéristiques du système karstique du « synclinal du Bas-Agly »...............19 2.1. SYNTHÈSE GÉOLOGIQUE - SCHÉMA STRUCTURAL ..................................19 2.1.1. Contexte géologique et structural...........................................................19 2.1.2. Étude géologique du synclinal du Bas-Agly ...........................................23 2.1.3. Identification des plans de drainage selon la méthode Eraso................29 2.1.4. Géologie et ressource en eau potentielle dans le karst .........................31 2.2. CARACTÉRISATION DU FONCTIONNEMENT