Fonctionnement hydrogeologique et archives paleoclimatiques d’un aquifere profond mediterraneen

Situation géographique

Le bassin de Valréas se situe dans le Sud-Est de la France à proximité de la vallée du Rhône (figure 1.1) ; il constitue la région historique du Haut-Comtat Venaissin et se partage entre les départements de la Drôme et du Vaucluse. Le bassin miocène de Valréas est limité au Nord par les reliefs périphériques crétacés de la Montagne de la Lance (1338 m), à l’Ouest par le Massif du Tricastin et au Sud par les massifs d’Uchaux et de Lafare-Suzette. Le bassin miocène de Carpentras constitue son prolongement vers le Sud. Notre étude concerne essentiellement l’aquifère miocène de Valréas, mais nous dirons également quelques mots de l’aquifère miocène du bassin de Carpentras dont les caractéristiques sont proches dans un contexte morpho-structural cependant différent. Le bassin de Valréas, dont l’altitude moyenne est proche de 200 m, est occupé dans sa partie centrale par les deux importants massifs de Visan et de Cairanne, constitués de Tortonien, qui sont les seuls reliefs émergeant de la plaine ; leur altitude est comprise entre 300 et 400 m. La surface des bassins de Valréas et de Carpentras réunis est proche de 1000 km².

Le réseau hydrographique est assez dense et le Rhône constitue le collecteur de tous les cours d’eau. Le Lez et ses affluents, la Coronne, le Talobre, l’Hérein et le Béal, drainent l’essentiel des eaux superficielles du bassin de Valréas. Il se jette dans le Rhône près de Mondragon après avoir traversé la trouée de Bollène. L’Aigues draine également l’Est du bassin de Valréas pour rejoindre le Rhône à l’aval d’Orange. Le Bas-Comtat est quant à lui parcouru par la Sorgue, l’Auzon et l’Ouvèze qui confluent et se jettent dans le Rhône à Sorgues. Le bassin de Carpentras est en outre parcouru par un important réseau de canaux d’irrigation prélevant les eaux de la Durance.

Le Comtat Venaissin est une région agricole très active : le maraîchage est une activité essentielle dans le Bas-Comtat, alors que le Haut-Comtat est presque entièrement dévolu à la viticulture et constitue le terroir des Côtes-du-Rhône Villages.

Données climatiques

La région de Valréas se trouve en limite septentrionale de la zone climatique méditerranéenne caractérisée par deux périodes pluvieuses, en automne et au printemps, et une saison sèche en été. En été, l’anticyclone des Açores repousse les perturbations liées au front polaire vers le Nord. En hiver, les masses d’air sahariennes circulent à des latitudes basses, laissant la région méditerranéenne sous l’influence de perturbations d’Ouest porteuses de pluies. Le climat de la basse vallée du Rhône est marqué par de fortes températures estivales et une sécheresse prolongée : il n’y a que 75 à 100 jours de pluie par an en Provence. Le Mistral et la Tramontane, qui sont les vents dominants de secteur Nord, contribuent à accroître une évaporation déjà très forte (FRESLON, 1980).

Pluviométrie

Dans son étude sur le contenu isotopique des pluies de la Méditerranée occidentale CELLE (2000) a défini trois origines principales pour les masses d’air affectant le Sud-Est de la France.

– Les masses d’air d’origine méditerranéenne (flux de Sud) résultent de dépressions stationnant sur l’Espagne ou de circulations perturbées d’origine saharienne. Dans les deux cas, une dépression nordique vient au contact de l’air chaud venant du Sud (Sahara ou Espagne) ; les masses d’air deviennent alors instables et engendrent des orages. Les situations sahariennes sont fréquentes en automne lorsque les eaux de la Méditerranée sont encore chaudes.

– Les masses d’air d’origine atlantique Nord (flux de Nord-Ouest) sont dues à l’existence d’une dépression couvrant la mer baltique et le Nord-Est de la Russie, tandis qu’une zone de hautes pressions s’étend à l’Ouest de la Grande-Bretagne. Entre les deux, s’effectue une circulation généralisée de Nord, l’air froid atteint le bassin méditerranéen occidental. Le temps devient alors instable, avec des précipitations et une forte baisse des températures quelle que soit la saison.

– Les masses d’air d’origine mixte (flux d’Ouest) sont des perturbations qui abordent le bassin méditerranéen après avoir traversé la péninsule ibérique. De l’air froid continental arrive par le Nord de l’Espagne, et provoque un déplacement horizontal d’air chaud qui intéresse les régions allant de la Tunisie aux Alpes. Les précipitations de ce type sont très fréquentes dans le Sud de la France et le Nord de l’Italie.

Les accidents crustaux majeurs comme la faille de Nîmes, résultant de la phase tectonique cassante de la fin de l’Hercynien et affectant le socle, vont constituer le cadre structural de toute l’évolution sédimentaire mésozoïque et cénozoïque du bassin du Sud-Est (BAUDRIMONT & DUBOIS, 1977) auquel appartient la région de Valréas-Carpentras. Jusqu’au Crétacé supérieur, la sédimentation s’effectue dans un contexte distensif sur l’ensemble du secteur. Il en résulte le dépôt d’une série sédimentaire bien plus épaisse au Sud de la faille de Nîmes, qui fonctionne alors en faille normale .

Stratigraphie

Le Trias
Les premiers dépôts recensés appartiennent au Trias. A l’affleurement, il s’agit de dépôts discontinus d’argiles dolomitiques ocres, rouges et jaunes souvent entrecoupées de masses évaporitiques (gypses) et de cargneules sédimentés sous conditions climatiques arides. Ces dépôts hétérogènes peuvent atteindre 500 m d’épaisseur et constituent une formation plastique de faible densité à l’origine de décollements tectoniques et des montées diapiriques de Suzette, Propiac et Courthézon situées sur des failles majeures . Contrairement aux deux autres diapirs, celui de Courthézon n’est pas affleurant.

Le Jurassique
Le Lias, connu par forage uniquement, traduit le passage d’une sédimentation en milieu peu profond sous climat aride à un milieu marin profond. Il comprends le Lias inférieur calcaire qui peut atteindre 500 m d’épaisseur et le Lias moyen et supérieur marneux qui marque le début d’une importante série argileuse à débit schisteux comportant à l’Aalénien et au Bajocien quelques intercalations gréso-marno-calcaires. Cette série marneuse qui dépasse 2000 m d’épaisseur englobe la formation diachronique des Terres-Noires datée Bathonien à Oxfordien supérieur.

Le rapport de stage ou le pfe est un document d’analyse, de synthèse et d’évaluation de votre apprentissage, c’est pour cela chatpfe.com propose le téléchargement des modèles complet de projet de fin d’étude, rapport de stage, mémoire, pfe, thèse, pour connaître la méthodologie à avoir et savoir comment construire les parties d’un projet de fin d’étude.

Table des matières

Introduction
CHAPITRE 1 CADRE DE L’ETUDE
1.1. Situation géographique
1.2. Données climatiques
1.2.1. Pluviométrie
1.2.2. Températures
1.2.3. Evapotranspiration
1.3. Contexte géologique
1.3.1. Stratigraphie
1.3.1.1. Le Trias
1.3.1.2. Le Jurassique
1.3.1.3. Le Crétacé inférieur
1.3.1.4. Le Crétacé supérieur
1.3.1.5. L’Eocène
1.3.1.6. L’Oligocène
1.3.1.7. Le Miocène
1.3.1.8. Le Pliocène
1.3.1.9. Le Quaternaire
1.3.2. Données structurales
1.3.2.1. Structures plissées
1.3.2.2. Fracturation
1.4. Les principaux aquifères
1.5. Le réservoir miocène.
1.5.1. Les termes de molasse et safre
1.5.2. Caractéristiques physiques du réservoir
1.5.2.1. Lithostratigraphie
1.5.2.2. Capacité du réservoir
1.5.2.3. Accidents profonds pouvant affecter le Miocène
1.5.3. Hydrogéologie de l’aquifère miocène
1.5.3.1. Piézométrie
1.5.3.2. Gradients hydrauliques
1.5.3.3. Artésianisme
1.5.3.4. Estimation des perméabilités
1.6. La couverture pliocène..
1.7. Prélèvements et méthodologie analytique
1.7.1. Répartition des points de prélèvement
1.7.2. Organisation des campagnes de terrain
1.7.3. Méthodes analytiques
1.7.3.1. Mesures et prélèvements
1.7.3.2. Analyses chimiques au laboratoire
1.7.3.3. Analyses isotopiques
1.7.3.4. Dosage des gaz rares
1.7.3.5. Analyses des sédiments argileux
1.7.3.6. Prélèvements et analyses effectués
CHAPITRE 2 LES ISOTOPES DU CARBONE
2.1. Le carbone minéral dissous dans les eaux souterraines
2.1.1. Mise en solution du CO2, équations élémentaires
2.1.2. Répartition des espèces carbonées
2.1.3. Dissolution des carbonates solides
2.2. Traçage isotopique du carbone minéral total dissous
2.2.1. Le carbone-13 dans les systèmes carbonatés
2.2.1.1. Principaux réservoirs
2.2.1.2. Fractionnement du carbone-13, du CO2 gazeux au CMTD
2.2.2. La datation des eaux à l’aide du carbone-14
2.2.2.1. Origine du carbone-14 dans les eaux souterraines
2.2.2.2. Variations des teneurs en carbone-14 atmosphérique
2.2.2.3. Décroissance radioactive et datation des eaux
2.2.3. Bilan
2.3. Le carbone minéral dissous des eaux de l’aquifère miocène
2.3.1. Identification des pôles carbonés et de leur signature isotopique
2.3.1.1. Le CO2 biogénique
2.3.1.1.1. Le δ13C du CO2 du sol
2.3.1.1.2. L’activité 14C du CO2 du sol
2.3.1.2. La matrice carbonatée de l’aquifère
2.3.1.2.1. Le δ13C des carbonates de la matrice
2.3.1.2.2. L’activité 14C des carbonates de la matrice
2.3.1.3. Bilan
2.3.2. Géochimie du carbone et datation des eaux
Conclusion