PRÉFECTURE DU DÉPARTEMENT DU TERRITOIRE DE Place de la République 90000 BELFORT Tél. (84) 28.17.41

ÉTUDE HYDROGÉOLOGIQUE DANS LE SUNDGAU PAR PROSPECTION ÉLECTRIQUE SECTEUR -- (90)

par

B. CONE - M.-J. LIENHARDT

BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES

SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL B. P. 6009 — 45018 ORLÉANS CEDEX - Tél. (38) 66.06.60

Service géologique régional JURA - ALPES B. P. 6083 . 69604 VILLEURBANNE / Croix-Luizet - Tél. (78) 52.26.67

Bureau de Recherches Géologiques et Minières

BIBUOTHEQUE 73 SGN O39 JAL Lyon, Janvier 1973 RESUME

Modalités administrative»

Pour le coopte du et sous le contrôle de 1* Direction Départementale de l'Equipement, le Service Géologique Régional JURA- ALPES du B.R.G.M. a effectué une étude hydrogéologique par prospection électri- que dans le Sundgâu, sur le secteur Faverois - Courtelevant - Soase« (90).

La prospection électrique devait permettre d'approcher seosiblenent la connaissance de l'aquifère en recherchant l'extension et la puissance des gra- viers plioquaternaires dans un secteur donné du Sundgau.

Méthode

Les travaux sur le terrain ont été effectués en Octobre 1972 par Monsieur 1. CONE. Ils comportent 74 sondages électriques en ligne AB variant de 300 i 800 a dont un en deux directions de déroulage (SE 1).

Résultats

Les résultats obtenus font l'objet d'un» cart* an 1/25 000 (fig. 2) donnant l'allure du substratos argileux sous les alluvion* du Sqndgau. Cette pro*- i, pection a Montré, sous la couverture loessique, la présese« d'une série résistan- te correspondant aux cailloutis du Suadgau» et pouvant «voir de 10 2 50 • d'épais- seur. On forage de reconnaissance est nécetaaire pour étalonner Its assure* géophysique« et reconnaître les paraafetres hydrodynasaques de la nappe» par essais de débit. One recherche des niveaux piésoaétriques permettra, également, d'a- juster certains résultat« des sondages électriques et de «deux connaître la géo- métrie du angaain »uapoaé» Ingénieur re«ponsable : M.J. LIKHHA1PI Dessinateurs : J.F. RHUX - *» VáSBS&L Technician géophysicien : B. COlffi (SGR/Alsaoc-Lorraiae) Secrétariat s F. HBZURES - G. - I -

TABLE DES MATIERES

2 -

3 - R|gi2S«S28iiS 3

41 - ETALONNAGE DES MESURES 4

42 - CARTE DU SUBSTRATUM

43 - CONCLUSION 8

5 "

51 - FORAGE ET PIEZOMETRE EH VUE D'UN PREMIER ESSAI DE DEBIT 9

52 - CONTROLE EVENTUEL DE LA NAPPE PAR D'AUTRES ESSAIS DE DEBIT 9

53 - ETABLISSEMENT D'UNE CARTE PIEZOMETRIQUE SCHEMATIQUE 9

" • v»"_T"*r™?r*er i^~*r w* fl^S - 2 -

TABLE DBS FIGURES

Fig. I Diagram« du S E d'étalonnage (SEI) 5

Fig. 2 Caree du substratum _ 3 _

1 - CONDITIONS GEOLOGIQUES DE L'ETUDE

Le Sundgau est une formation géologique d'âge pliovillafranchien, qui re- couvre de vastes surfaces à l'Est de Montbéliard, dans le département du Ter- ritoire de Be If or t. Il est composé d1alluvions sablo-graveleuses et argileuses. Morphologiquement, le plateau du Sundgau est une surface ondulée molle ; son soubassement est a dominante marneuse (Stampien et Chattien), surmonté par le« graviers pliocenes et quaternaires, dits cailloutis du Sundgau, avec un recou- vrement de loess.

Les cailloutis du Sundgau n'affleurent que sur les versants des vallées où l'érosion les a entamés. Les galets, emballés dans du sable fin et du limon, sont d'origine diverses : alpine, vosgienne et jurassienne. Ces cailloutis sont le siège d'une nappe qui s'écoule dans les vallées par des sources, et fait parfois l'objet d'une exploitation par puits et forage. Ainsi, un forage a été creusé & -, pour l'alimentation en eau du syndicat de Lepui:: Neuf. Ce puits traverse 32 m de graviers dont 16 m sous le niveau statique. Ils sont surmontés par 9 m de loess et lehm qui recouvrent tout ce secteur du Sundgau.

2 - PROBLEME POSE

II est demandé 1 la prospection géophysique de reconnaître l'extension et la puissance de ces graviers, et de restituer l'allure de leur substratum mar- neux afin d'implanter au mieux des forages de reconnaissance. En effet, dans le cas le plus favorable, il est envisagé d'exploiter la nappe des cailloutis qui pourrait .subvenir A l'alimentation en eau potable de certaines collectivités locales.

J - «CIO» ETUDIEE

La surface intéressée par l'étude est de 20 km2 et représente environ le quart de la surface totale utile du Sundgau. Le secteur de Faverois - Courte- levant - Suarce a été choisi comme champ d'expérimentation car les quelques données actuellement en notre possession le désignait comme le plus favorable, 1 priori. - 4 -

4 - RESULTATS OBTENUS

41 - ETALONNAGE DES MESURES Un seul forage connu nous a permis d'étalonner les mesures électri- ques : il s'agit du puits de Lepuix-Delle pour lequel nous avions une coupe sommaire des terrains rencontrés. Sur la figure I, page 5, le diagramme du sondage électrique exécuté à proximité du puits de Lepuix-Delle et la coupe géologique de ce forage ont été reportés. L'analyse du diagramme permet d'évaluer ainsi les résistivités des différentes formations rencontrées.

de 0 à 9 m : des loess et lehm dont la résistivité va en dé- croissant avec la profondeur et passe de 100 ohm/m en surfa- ce à 25 ohm/m au toit des graviers.

de 9 à 41,60 m : les cailloutis du Sundgau ; il convient de les séparer en deux parties, à savoir la partie supérieure sèche, de 9 m à 25 m, dont la résistivité est de 600 à 800 ohm/m et la partie inférieure, sous le niveau statique, de 25 à 41, 60 m dont la résistivité est de 150 à 250 ohm/m. Ces cailloutis donnent au diagramme son allure en cloche.

au delà de 41,60 m : le substratum des sables et graviers ; il est constitué ici par des argiles stampiennes (Tongrien) dont la résistivité est de quelques dizaines d'ohms/m (20 à 50).

Les cailloutis ont une résistivité nettement différente de leur couverture et de leur substratum, et leur présence pourra aisément être dé- celée par les sondages électriques ; par contre la détermination de leur épaisseur sera plus délicate, du fait de la présence de deux valeurs de résis- tivité, en dessus et au dessous du niveau statique. La position de ce niveau n'étant connue qu'en un point sur toute la zone prospectée, il a été admis, pour la détermination des épaisseurs de graviers, que l'eau s'écoulait en di- rection Est vers Ouest, avec une pente de l'ordre de 1/1 000. Cette première - 5 - Fig.1 SE 1

3 4 5 6 7 8 910 3 4 5 6 7 8 9I0- - 269

N°1S35-1 bu 16-11 -1972 - 6 -

estimation sera naturellement à revoir dès que des données plus nombreuses sur la piézométrie de cette nappe auront été recueillies.

42 - CARTE DU SUBSTRATUM

Les épaisseurs des loess et lehms et des cailloutis, ainsi que la cote du substratum marneux ont été reportés sur la carte de la figure 2, page 7. L'allure du substratum a été mise en évidence par le tracé de ses courbes de niveaux de S en 5 m.

Sur toute la zone prospectée, les sondages électriques montrent partout une série résistante sous les lehms et loess de la couverture. Son épaisseur varie d'une dizaine de mètres à près de quarante mètres (les diagrammes sont archivés au SGR/JAL). Elle est la plus faible vers le Nord (S E 18-19 et 2) et vers le Sud lorsque l'on descend des plateaux dans la vallée de la Coeuvatte (S E 70-71-74).

Le substratum est assez accidenté. Un axe haut, orienté sensible- ment Nord-Sud est jalonné par les S E 33, 35, 25, 24, 15, 4 et 3 et culmine vers la cote -«-380. Le substratum descend doucement à l'Est, vers le Sundgau alsacien, et à l'Ouest, vers Belfort.

Des surcreusements assez importants ont été mis en évidence :

- celui de Lepuix-Delle, déjà repéré lors de la campagne de son- dages électriques de 1947, et sur lequel a été implanté le forage du syn- dicat. Les données de ce forage ont permis de modifier les estimations sur la profondeur du substratum faites à cette époque. Ce surcreusement s'allonge en direction Nord-Ouest - Sud-Est, s'enfonçant vers l'Est aux S E f> et I et vers le Nord-Ouest, aux S E 16, 21 et 20.

- sur le flanc Ouest, s'amorcent deux surcreusements, l'un au Nord, axé sur les S E 50 et 65, l'autre au Sud le long de la limite sud de l'ex- tension des cailloutis du Sundgau (S E 32, 31, 45, 55 et 57).

Une remarque doit être faite concernant ce dernier surcreusement ; aux S E 52 et 46, le substratum de la série résistante intermédiaire à une résistivité de l'ordre de 200 ohms/m, surmontant une série plus conductrice, si bien qu'il n'est pas impossible que ce substratum résistant soit parfois intégré dans la série résistante intermédiaire assimilée aux cailloutis. Les évaluations de son épaisseur seraient alors nettement surestimées. -7- Fig.2 CARTE DU SUBSTRATUM Echelle 1/25000

Sondage électrique et son nume'ro Epaisseur du recouvrement Epaisseur des cailloutis Cote du substratum Courbe de niveau du substratum Sondage proposé "Kr,

366, 47 î.o / S» ft A t.O / 27,0 / 12.0 373,0/ 26,0 1 y 472,0 -- w -, .35. • /

->••'*. - 8 -

43 - CONCLUSION

L'étude hydrogéologique par prospection électrique a montré, sous la couverture loessique, la présence d'une série résistante correspondant aux cailloutis du Sundgau, tels qu'ils ont été traversés au forage du syndicat de Lepui-Neuf. Cette série résistante pourrait inclure une partie du substratum, lui aussi résistant, dans la partie centrale sud de la zone prospectée. L'épaisseur de ces cailloutis varie de 10 à 50 m, sous un re- couvrement de quelques mètres à une quinzaine de mètres.

Des surcreusements ont été mis en évidence : celui de Lepuix-Delle à l'Est, orienté sud-est, nord-ouest, sur lequel se situe le captage du syndicat ; celui au nord de Courtelevant et enfin celui du Grand Bois : ces derniers sont sur le flanc ouest de la zone haute.

Il faut insister sur le caractère interprétatif des données, sans éléments de référence , surtout celui du niveau piézométrique.

Mais il est probable que le long des surcreusements signalés, l'épais- seur des cailloutis mouillés permettent une exploitation d'eau. La valeur de la nappe ne pourra néanmoins être confirmée que par des travaux servant à :

- la reconnaissance des paramètres hydrodynamiques de la nappe, par essais de débit sur un forage à exécuter, avec piézomètre d'obser- vation ;

- la définition des faciès des terrains caillouteux du Sundgau, par l'établissement d'une coupe détaillée des terrains rencontrés dans le forage précité ;

- l'évaluation plus précise de l'épaisseur des alluvions mouillées par la reconnaissance du niveau piézométrique et la réinterpréta- tion des données géophysiques, si besoin est. - 9 -

5 - TRAVAUX A REALISER sssssiaseiaasBBszs

51 - FORAGE ET PIEZOMETRE EN VUE D'UN PREMIER ESSAI DE DEBIT

Le forage de Lepuix-Delle ayant démontré la présence de graviers et d'eau sur le flanc, est de la zone haute, le prochain forage de reconnaissan- ce pourrait être effectué sur son flanc ouest, et en particulier sur le chenal nord du substratum. L'emplacement S E 65 pourrait être retenu pour ce premier ouvrage (en bordure de la route Favernois-Suarce).

En ce point, sous quelques 12 mètres de lehm, on peut s'attendre a traverser tintre 30 et 40 m de graviers et sables. L'ouvrage devra être prolongé jusqu'aux marnes du substratum (35 a 55 it de profondeur) afin d'étalonner les mesures géophysiques et d'Exécuter un essai de débit sur toute la hauteur du i?a?asin.

La tête de l'ouvrage pourra être équipée d'un 1imnigraphe; cet appareil permettra de connaître les fluctuations de la nappe, pendant une année. Ce renseignement sera très utile lors de l'établissement d'un bilan hydrologique du secteur.

52 - CONTROLE EVENTUEL DE LA NAPPE PAR D'AUTRES ESSAIS DE DEBIT

Si l'équipement et les contraintes d'alimentation en eau le per- mettent, un essai de débit peut être aussi envisagé sur le puits de LepuLx- Delle, jalonnant ainsi le surcreusement, nord-est.

Le contrôle du surcreusement sud pourrait être réalisé, par la suite, au S E 55, où l'épaisseur de la série résistante est aussi de 30 à 40 m, et la puissance de la couverture loessique de l'ordre de 5 m.

Sur le flanc est de la zone haute, si un nouveau captage devrait être envisagé, il pourrait être exécuté au S E 8.

53 - ETABLISSEMENT D'UNE CARTE PIEZOMETRE SCHEMATIQUE

Une recherche de niveaux piézométriques, dans tout le secteur pros pecté, esc nécessaire. - JO -

Ces niveaux piézométriques seraient relevés soit dans les puits particuliers de 20 à 30 m de profondeur qui existeraient (l), soit dans de petits forages piézométriques qui seraient à faire effectuer si le nombre de puits particuliers ayant atteint les cailloutis du Sundgau est négli- geable. Il n'est pas besoin, dans ce cas, d'une grande précision, mais il faudrait reconnaître les niveaux d'une vingtaine de points. Il semble en effet que la région située au Nord de Courtelevant, à mi-chemin entre Lepuix-Delle et Courtelevant, forme un point haut du substratum, et peut- être de l'aquifëre, d'où la nappe pourrait diverger.

L'établissement de la carte piézométrique de la nappe, sur le secteur étudié, devrait permettre une interprétation plus poussée des sondages électriques.

Des études menées sur des alluvions du même type que celles du Sundgau ont permis d'établir une corrélation entre les résistances trans- versales (produit de la résistivité des alluvions mouillées par leur épaisseur) fournies par les sondages électriques, et les transmissivités déduites d'essais de pompages. Cette technique permet l'extrapolation de données ponctuelles, lorsqu'on a des paramètres hydrodynamiques sur plu- sieurs points de la même nappe.

6 - CONCLUSION

En cas de succès, c'est à dire de vérification d'une bonne transmissi- vité des alluvions du Sundgau, il faudrait envisager l'extension de la reconnaissance. Une prospection électrique, vers l'Ouest, où les surcreuse- ments doivent se prolonger et où il semble y avoir un plongement général du substratum argileux, permettrait de préciser la géométrie du magasin de l'ensemble du Sundgau.

Un bilan hydrologique serait également nécessaire afin de connaître les débits exploitables disponibles, en fonction de la.pluviométrie et du drainage naturel de la nappe.

(I) La recherche de points piézométriques possibles existants déjà (?) sera effectuée rapidement, selon le plan du devis estimatif du 5.7.72.