Conseil Général I Système karstique nord-montpelliérain ...infoterre.brgm.fr/rapports/RR-39726-FR.pdfCaractéristiques de la courbe de restitution 37 Conséquences , 37 Calcul

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Département

HéraultC o n s e i l G é n é r a l

Système karstique nord-montpelliérain

Résurgence des Fontanilles

Département de VHérault

Rapport de Vexercice 1996

novembre 1997R 39726

BRGM

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Département

HéraultC o n s e i l G é n é r a l

Système karstique nord-montpelliérain

Résurgence des Fontanilles

Département de VHérault

Rapport de Vexercice 1996

R. Schoen, L. Aquilina, M. Bakalowicz, J. Cubizolles

novembre 1997R 39726

BRGM

Système karstique nord-montpelliérain - Résurgence des Fontanilles

Mots clés :

Hydrogéologie, systèmes aquifères karstiques, hydrogéochimie, jaugeage, traçage, débit, conductivité électrique, isotopes, uranine, source des Fontanilles, Montagne de la Sellette, Causse de Viols-le-Fort, Garrigues nord-montpelliéraines, Hérault, France.

E n bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante :

Schoen R . , Aquilina L . , Bakalowicz M . (1997) - Système karstique nord-montpelliérain. Résurgence des Fontanilles, Département de l'Hérault. Rapport de l'exercice 1996. Rap. B R G M R 39726, 40 p., 13 fig., 2 tabl.

© B R G M , 1997, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l'autorisation expresse du B R G M .

R39726

Système karstique nord-montpelliérain - Résurgence des Fontanales

Synthèse

Le Conseil Général de l'Hérault, en partenariat avec les collectivités locales concernées, dans la perspective de satisfaire des demandes en eau à l'horizon 2010 mais également dans celle d'une gestion patrimoniale représentée par le projet S A G E Hérault, souhaite développer la connaissances des systèmes karstiques de la région nord-montpelliéraine.

L a source des Fontanilles, située dans la vallée de l'Hérault sur la c o m m u n e de Puéchabon (34), a été retenue c o m m e site pilote pour mettre en oeuvre les différentes méthodes qui déboucheront sur une exploitation et une gestion optimisée de la ressource. Cette source est l'un des exutoires majeurs du Causse de Viols-le-Fort au Nord de Montpellier.

Le présent rapport conclut le programme d'actions de 1996. U n autre programme d'actions, pour 1997, s'inscrit dans la continuité du précédent pour ce qui concerne les Fontanilles, mais il comprend également l'étude du système karstique des Cent Fonts, situé en rive droite de la moyenne vallée de l'Hérault. C e rapport ne constitue donc qu'une note d'avancement, et le rapport technique complet sera fourni à l'occasion de la clôture du programme d'actions 1997.

Les actions réalisées dans le cadre du programme 1996 sont présentées dans ce rapport. U n e étude préliminaire de la zone karstique (Causse de Viols-le-Fort, Montagne de la Sellette) a été effectuée, abordant les aspects géographique, géologique, tectonique et hydrogéologique. Le site de la source des Fontanilles a été équipé pour l'acquisition en continu de la hauteur d'eau (qui permet de déduire les débits grâce aux jaugeages), de la température et de la conductivité électrique de l'eau. U n jaugeage au moulinet a été réalisé en crue moyenne, et un jaugeage chimique (traçage sur l'exutoire) en basses eaux. Des prélèvements ont été effectués régulièrement pour l'hydrogéochimie des Fontanilles et des autres sources du système étudié.

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Sommaire

Synthèse 5

Sommaire 6

Liste des illustrations 7

Introduction 8

1. Rappel du contexte 9

2. Modifications proposées pour la partie , ,hydrogéochimie"des conventions 1996 et 1997 10

3. Actions réalisées 12

3.1. Etude préliminaire de la géométrie du réservoir 12 3.1.1. Situation géographique 12 3.1.2. Cadre géologique 12 3.1.3.Caractères stratigraphiques 15 3.1.4. Contexte structural 18 3.1.5. Contexte hydrogéologique 21

3.1.6. Géométrie du réservoir de la source des Fontanilles 23 3.1.7. Phénomènes karstiques 23

3.2. Equipements 32 3.2.1.Objectif. 32 3.2.2. Description 32

3.3. Récupération des données et jaugeages 34 3.3.1. Jaugeages 34 3.3.2. Visites mensuelles de contrôle et récupération des données 35

3.4. Traçage à l'exutoire 35 Buts de l'expérience 36 Conditions de réalisation 36 Résultats obtenus 36 Caractéristiques de la courbe de restitution 37 Conséquences , 37 Calcul du débit de la source 38

3.5. Hydrogéochimie 38

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Liste des illustrations

Figure 1 - Situation de la zone étudiée.

Figure 2 - L o g stratigraphique de la région étudiée.

Figure 3 - Coupe géologique des Garrigues nord-montpelliéraines.

Figure 4 - Schéma structural du système des Fontanilles.

Figure 5 - Hydrogéologie du système des Fontanilles.

Figure 6 - Grotte-résurgence des Fontanilles : coupe développée du réseau exploré et vue du ruisseau des Fontanilles en hautes eaux.

Figure 7 - Source n°2 du Cayla : vues du captage.

Figure 8 - Source des Châtaigniers : coupe développée du réseau exploré.

Figure 9 - Exsurgence du Cayla : plan du réseau exploré.

FigurelO - Event de la combe de Rastel : coupe développée du réseau exploré.

Figurel 1 - Gorges de l'Hérault. Sources des Fontanilles. Schéma du dispositif de mesure.

Figurel2- Traçage de la source des Fontanilles du 9/10/97 : courbe de restitution du traceur.

Figure 13 - Localisation des points de prélèvement des analyses chimiques du tableau 2

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Introduction

L'étude présentée ici s'inscrit dans le cadre de la mise en oeuvre du programme d'actions c o m m u n e s de recherches, d'appui scientifique et d'aménagements dans le département de l'Hérault.

E n ce qui concerne le système karstique nord-montpelliérain (source des Fontanilles), le programme d'actions pour 1996 est défini par la convention n°96/c226 du 3 Janvier 1997, entre le Conseil Général de l'Hérault et le B R G M .

C o m m e il est stipulé dans l'annexe technique et financière de la dite convention, le rapport définitif ne sera constitué que de la présente note d'avancement, en raison de l'insuffisance de données acquises à ce stade. Le rapport technique complet sera fourni à l'occasion de la clôture du programme d'actions 1997 qui s'inscrit dans la continuité de celui de 1996 pour ce qui concerne les Fontanilles, et qui comprend également l'étude du système karstique des Cent Fonts, situé en rive droite de la moyenne vallée de l'Hérault.

L a partie I du présent rapport rappelle le contexte dans lequel s'inscrit cette étude.

L a partie II définit les modifications de la partie "hydrogéochimie" que propose le B R G M . Il est en effet nécessaire d'adapter la stratégie aux connaissances acquises lors de l'étude préliminaire du système, ainsi qu'aux résultats des premières analyses chimiques. Ces modifications ont été appliquées au programme 1996, et seront poursuivies durant le programme 1997 (Fontanilles et Cent Fonts).

La partie H I du rapport décrit les actions réalisées. Le plan de ce paragraphe est le m ê m e que celui du programme d'actions 1996, tel qu'il est défini dans la convention.

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Système karstique nord-montpelliérain • Résurgence des Fontanilles

1. Rappel du contexte

L e Conseil Général de l'Hérault, en partenariat avec les collectivités locales concernées, dans la perspective de satisfaire des demandes en eau à l'horizon 2010 mais également dans celle d'une gestion patrimoniale représentée par le projet S A G E Hérault, souhaite développer la connaissance des systèmes karstiques de la région nord-montpelliéraine.

La source des Fontanilles, située dans la vallée de l'Hérault sur la c o m m u n e de Puéchabon (34), a été retenue c o m m e site pilote pour mettre en oeuvre les différentes méthodes qui déboucheront sur une exploitation et une gestion optimisée de la ressource. Cette source est l'un des exutoires majeurs du Causse de Viols-le-Fort au Nord de Montpellier. Elle est déjà captée au niveau de l'émergence et exploitée à un débit de 150 m 3 / j en été et 80 m 3 / j en hiver pour l'alimentation en eau potable de la c o m m u n e de Puéchabon.

L'objectif est d'exploiter ce système karstique à un débit nettement supérieur avec un type d'aménagement adapté et compatible avec la réserve, dans le cadre d'une gestion optimale des ressources en eau.

L a démarche adoptée pour répondre au problème posé s'appuiera sur la connaissance actuelle des systèmes karstiques acquise ces dernières années par le B R G M à la faveur de différents programmes de recherche menés en collaboration avec le C N R S (Laboratoire Souterrain de Moulis). U n e méthodologie spécifique prenant en compte la structure des aquifères karstiques a été développée à cet effet. Elle repose sur une stratégie d'étude organisée en trois phases principales :

• phase d'identification (ou caractérination) dont le but est d'obtenir des indices sur la présence de réserves et sur leur situation au sein du système karstique ;

• phase de démonstration dont l'objectif est d'évaluer la ressource exploitable à partir de l'étude du comportement de la zone noyée. Cette phase nécessite la mise en oeuvre de pompages d'essai qui peuvent être réalisés sur l'exutoire, sur des regards naturels ou en forage.

•

• phase d'évaluation qui a pour objectif d'appréhender le fonctionnement de l'ensemble du système karstique en condition d'exploitation afin d'optimiser la gestion de la ressource.

La présente étude ne porte que sur la première phase (identification). Elle n'intègre pas la réalisation d'un forage de reconnaissance et le pompage d'essai qui permettront ultérieurement de tester le comportement de la zone noyée, particulièrement de ses réserves.

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2. Modifications proposées pour la partie "hydrogéochimie"des conventions 1996 et 1997.

Les conventions sur les programmes d'actions 1996 et 1997 prévoient deux types de campagnes de prélèvement :

- Prélèvements mensuels aux exutoires, les analyses effectuées étant les suivantes : p H , conductivité, température, alcalinité, dureté (lors des prélèvements), et les espèces Cl", N O 3 - , S0 4

2 ", B r , C a 2 + , M g 2 + , K + , N a + , N H 4+ , Sr2% S¡02 . Sur la source des

Fontanilles, 3 prélèvements de 10 points (sur les différents griffons) sont prévus pour l'exercice 1996 et 11 prélèvements de 10 points pour 1997. Pour les Cent Fonts, 9 prélèvements de 10 points sont prévus pour l'exercice 1997.

- Campagnes de prélèvement sur l'ensemble du système (une dizaine de points de prélèvement étant prévus pour chaque système, Fontanilles et Cent Fonts), les analyses étant les m ê m e s que précédemment, plus les isotopes 1 8 0 , 2 H , 3 H , 3 4SC»4, 1 3 C , 1 4 C et "'Sr/^Sr. Sur les Fontanilles, une campagne est prévue pour l'exercice 1996, et une pour 1997. Sur les Cent Fonts, 2 campagnes sont prévues pour l'exercice 1997.

Les modifications proposées sont fondées sur la prise en compte des trois arguments suivants :

1. Il s'avère que les caractéristiques chimiques des différents griffons de chaque source sont pratiquement identiques.

2. Les travaux antérieurs montrent l'intérêt à la fois d'intensifier l'échantillonnage en période de crue et d'échantillonner plus fréquemment les différentes sources du système étudié.

3. Par ailleurs, l'étude préliminaire des systèmes karstiques étudiés, et notamment les inventaires de points d'eau, ont abouti à un nombre de points de prélèvement inférieur aux prévisions. E n effet, les nombres de points d'eau se répartissent c o m m e suit pour les systèmes dans leur ensemble :

en étiage (sources perennes) en crue (sources temporaires)

Fontanilles 2 points 7 points

Cent Fonts 4 points 5 points.

Pour les exutoires, la stratégie adoptée est par conséquent d'effectuer un seul prélèvement par visite mensuelle.

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Pour les systèmes dans leur ensemble, étant donné le faible nombre de sources perennes, il est possible de toutes les prélever mensuellement, sans que l'intervention soit trop lourde. E n crue, le nombre de points de prélèvement devient plus important. Néanmoins, il est possible de suivre l'évolution géochimique des eaux au cours de quelques crues, en prélevant 4 ou 5 fois entre le début et la fin de chaque événement.

Le tableau 1 résume cette démarche, qui a été adoptée jusqu'à présent, et indique les prévisions de prélèvements d'ici à la fin du programme d'actions 1997 pour les Fontanilles et les Cent Fonts. Le programme 1996 n'a commencé qu'en 1997, et le programme 1997 sera en partie réalisé en 1998, se terminant vers le milieu de l'année.

PRELEVEMENTS REALISES ET PREVUS

Fontanilles Cent Fonts Minchous Frouzet Bertrand Buèges source Buèges perte

datf réalisés (1997)

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06/06

1 1 1 1

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09/06

1 1 1 1

1

17/06

1 1 1 1 1 1 1 ••

04/08

1

09/09

1 1 1 1

1 1

prévus (1997 et 1998) crue 1 crue 2 étiage

5 4 5 5 4 5 5 4 5 5 4 5 5 4 5 5 4 5 5 4 5

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"> 1

tem

pora

ir

3 3 1 1 3 3

CM

CM

2 2

| 2 49 36 35

ITOTAL GENERAL 157

Tableau 1 : Prélèvements réalisés et prévus sur l'ensemble du programme Fontanilles et Cent Fonts, pour 1996 et 1997.

E n ce qui concerne les espèces analysées, le nombre de prélèvements prévus permet une meilleure répartition des analyses tout au long du cycle. Pour les isotopes, il est préférable d'analyser moins d'espèces, mais plus fréquemment. Les compositions isotopiques du carbone (13C, 1 4 C ) et du soufre (34S04) ne seront pas déterminées, leur interprétation n'étant optimale qu'avec des chroniques très détaillées. Par ailleurs, les isotopes 3 H et 87Sr/86Sr sont intéressants, mais ils ne seront analysés que sur un tiers environ des échantillons. En effet, une analyse systématique de ces paramètres apporterait peu d'enseignements supplémentaires.

Toutes les autres espèces ont été et seront analysées de manière systématique sur les 157 prélèvements prévus.

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3. Actions réalisées

3.1. ETUDE PRELIMINAIRE DE LA GEOMETRIE DU RESERVOIR

3.1.1. Situation géographique

L a zone à étudier, pour définir le système aquifère karstique des Fontanilles, est

entièrement incluse dans la région des Garrigues nord-montpelliéraines, composée des

massifs calcaires situés entre Montpellier et les Cévennes. Les garrigues nord-

montpelliéraines sont en grande partie drainées par le fleuve Hérault et ses affluents,

notamment le Lamalou. Seules les franges nord et est alimentent le fleuve du Vidourle.

Les limites de la région étudiée sont les suivantes (cf. figure 1) :

• au Nord : les reliefs des Cévennes, • à l'Ouest : le fleuve côtier de l'Hérault, • à l'Est : le bassin du Vidourle et de la Bénovie,

• au Sud : les structures du Pic St Loup et de l'anticlinal de Viols-le-Fort.

La région ainsi définie forme un trapèze d'une vingtaine de kilomètres de côté englobant

plusieurs massifs calcaires (la Montagne de la Sellette, le Bois de Monnier, le Causse de

l'Hortus, etc.). Sa morphologie, constituée par des plateaux peu accidentés, est fortement

entaillée à l'Ouest par les gorges de l'Hérault et dans une plus faible mesure par celles du

Lamalou. Les plateaux présentent des altitudes régulières, témoins d'anciennes surfaces

d'érosion, étagées entre 200 et 500 m . L e point culminant est la montagne de la Sellette

(530 m ) située au Sud-Ouest de la région.

C o m m e la limite méridionale de la région est constituée par les structures du Pic St Loup

et de Viols-le-Fort, le bassin d'alimentation de la source du Lez, situé au Sud, n'est pas

rattaché à la région étudiée.

La végétation de ce secteur est typiquement méditerranéenne. Dans les zones sauvages, elle est dominée par un couvert arbustif dense constitué par le chêne vert, le chêne kermès, le genévrier et le buis tandis que la plaine est essentiellement cultivée pour la vigne.

3.1.2. Cadre géologique

Cette région est constituée d'une importante série sédimentaire d'âge secondaire et

tertiaire dont la structure globalement tabulaire est affectée par quelques plissements et

failles produites par la surrection pyrénéenne à l'Eocène moyen (40 à 50 M a ) . Les limites

géologiques de cet ensemble sont les suivantes :

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Système karstique nord-montpelliérain - Résurgence des Fontanilies

0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 km : étendue de la zone étudiée

Figure 1 - Situation de la zone étudiée

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• au Nord : les affleurements schisteux et granitiques des Cévennes, • au Sud : les plis déversés de Viols-le-Fort et du Pic St. Loup ancrés sur des accidents

profonds, • à l'Ouest : les gorges de l'Hérault, • à l'Est : la faille de Corconne.

E n se limitant aux terrains affleurants, trois unités Iithostratigraphiques peuvent être individualisées (des plus anciennes aux plus récentes) :

• un soubassement carbonaté correspondant aux dépôts jurassiques (du Bathonien au Portlandieri). Cet ensemble est particulièrement bien visible dans l'entaille des gorges de l'Hérault. C'est dans les faciès dolomitiques (Bathonien) que se développe le réseau spéléologique de la source des Fontanilles,

• une couverture partielle par des faciès calcaires et marno-calcaires de la base du Crétacé (Néocomieri). L'ensemble est bien représenté dans sa totalité au droit du Causse de l'Hortus,

• des bassins d'âge tertiaire à faciès essentiellement argilo-détritique dont la base est armée par des barres de calcaires palustres. Ces formations discordantes sont venues combler les dépressions et les fossés d'effondrement créés lors de phénomènes tectoniques antérieurs.

3.1.3. Caractères stratigraphiques

Les caractéristiques stratigraphiques des différentes formations géologiques constituant les garrigues nord-montpelliéraines sont synthétisées sur le log de la figure 2.

Les dépôts jurassiques

Sur la région étudiée, la puissance des séries du Jurassique m o y e n et supérieur est d'environ 400 à 500 m . Cet ensemble sédimentaire, présent à l'affleurement, est constitué par une puissante base dolomitique (Bathonien) séparée des calcaires sommitaux (Kimméridgien-Portlandien) par des niveaux calcaro-marneux peu développés (Callovien-Oxfordien).

L a formation dolomitique (Bathonien) est constituée en grande partie par des dolomies vacuolaires grises présentant quelques strates de calcaires oolithiques blanchâtres. Son épaisseur, relativement variable dans la région, peut atteindre 200 m dans les gorges de l'Hérault où les dolomies sont particulièrement bien visibles puisqu'elles forment à la base un niveau de falaises et de versants escarpés aux formes de surface parfois ruiniformes.

Les niveaux marneux et marno-calcaires (Callovien et Oxfordien inférieur et moyen) sont de faible puissance (de l'ordre d'une cinquantaine de mètres) et ne se retrouvent qu'en liseré en haut des gorges de l'Hérault. Ils présentent des faciès variés allant des marno-calcaires en bancs décimétriques à des marnes feuilletées localement glauconieuses. Le dénominateur c o m m u n de l'ensemble de ces faciès est la présence d'argile.

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Système karstique nord-montpelHérain - Résurgence des Fontanilles

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Les épaisseurs des différents étages peuvent varier latéralement de façon notable.

Figure 2 - Log stratigraphique de la région étudiée

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L a formation sus-jacente (Oxfordien supérieur) puissante d'une centaine de mètres, est constituée par des calcaires fins (mudstones) pouvant localement passer à des faciès récifaux (packstones à boundstones). Il se marque dans le paysage par des reliefs de falaises ou de talus fortement redressés.

L a partie sommitale de la série jurassique {Oxfordien supérieur à Portlandien) est constituée par de puissants ensembles calcaires formant une grande partie des affleurements des différents causses et massifs de la région étudiée (massif de la Sellette, du bois de Monnier, du Coutach...). Ces niveaux sont les plus complets et les mieux représentés dans le Sud-Ouest de la zone étudiée à savoir dans le massif de la Sellette.

L e Kimméridgien beaucoup plus uniforme se traduit à la base par des alternances de bancs décimétriques de calcaires fins (mudstones) et de petits niveaux d'argiles en plaquettes et évolue au sommet vers des niveaux plus massifs pouvant localement être d'origine récifale. Les calcaires de la partie terminale du Jurassique (le Portlandien) sont de nature extrêmement variable sur la zone des garrigues nord-montpelliéraines, passant d'environnement de dépôt de faible profondeur à l'Ouest à des milieux pélagiques à l'Est.

Les formations crétacées

L e Crétacé se limite aux formations néocomiennes qui affleurent essentiellement dans la partie est des garrigues nord-montpelliéraines. Elles sont constituées d'une base calcaire difficilement discernable de l'ensemble du Jurassique supérieur (Berriasien inférieur), suivi d'un complexe marneux avec intercalations de petits bancs calcaires discontinus et surmonté d'une formation sommitale de calcaires bioclastiques d'épaisseur extrêmement variable. L'ensemble de ces formations peut atteindre plusieurs centaines de mètres dans l'Est du secteur étudié au droit du bois du Patus. La formation du Berriasien inférieur est surtout constituée de calcaires fins (mudstones) avec localement quelques passées zoogènes.

L'ensemble globalement marneux qui surmonte cette formation basale (Berriasien supérieur - Valanginien inférieur) c o m m e n c e par des termes calcaires avec interlits argileux pour évoluer progressivement d'abord vers des horizons plus marneux et finalement vers une formation de marno-calcaires affectée de nombreux glissements syn-sédimentaires. Ces marno-calcaires présentent fréquemment des intercalations de bancs calcaires discontinus d'épaisseur plurimétrique. L'ensemble est chapeauté par une dalle de calcaires bioclastiques dont l'épaisseur évolue entre 20 et 150 m .

Les formations paléogènes

Les séries tertiaires sont présentes essentiellement dans le bassin de St Martin de Londres et dans le fossé de Montoulieu.

Ces dépôts, discordants sur le Néocomien, sont constitués par une semelle d'argile d'âge paléocène surmontée d'un ensemble carbonaté palustre pouvant atteindre une centaine de mètres d'épaisseur et daté du Lutétien. Les faciès de ces calcaires peuvent être extrêmement variables (calcaires massifs à planorbes, calcaires crayeux, calcaires à chaules...).

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L'ensemble de ces formations de base est recouvert par YEocène moyen à supérieur, formées de sédiments argileux intercalés avec quelques passées détritiques. L'épaisseur de l'ensemble dépasse largement la centaine de mètres. A l'Oligocène, la tendance détritique s'affirme et se traduit par de puissants niveaux conglomératiques et gréseux au dépens d'horizons argileux plus réduits.

3.1.4. Contexte structural

L'essentiel des déformations de cette région est due à l'orogenèse pyrénéenne (Eocène terminal, - 35 à 40 M a ) sur des critères de sédimentation syn-tectonique dans le bassin de St Martin de Londres.

L a tectonique compressive pyrénéenne s'est manifestée par la mise en place ou la réactivation d'une série d'accidents verticaux N E - S O (notamment le faisceau de failles de l'Hérault). L e jeu décrochant de ces failles a permis d'amortir vers le Nord le déplacement de la couverture sédimentaire afin d'obtenir une déformation nulle ou très faible au pied des Cévennes. Ces grands accidents dits "cévenols" sont complétés par une deuxième famille de failles orientées globalement E - 0 à N O - S E .

L a distension oligocène qui a suivi cette phase compressive ne se traduit dans le domaine étudié que par la présence du fossé d'effondrement de Montoulieu orienté N E - S O (à l'Est de Ganges).

L'ensemble de la région des garrigues nord-montpelliéraines s'inscrit dans le couloir structural compris entre la faille des Cévennes et la faille de Corconne. C e domaine tectonique se caractérise par une couverture sédimentaire épaisse (entre 2000 et 4000 m ) affectée localement par des faisceaux de plis est-ouest déversés vers le Nord (Pli de Montpellier, Pic St L o u p ) séparant des structures sub-tabulaires (cf. coupe géologique figure 3 et schéma structural figure 4).

E n effet, au nord des grandes structures du Pic St Loup et de Viols-Ie-Fort, les plissements sont peu nombreux, de faible amplitude et à grand rayon de courbure. Des études récentes menées sur les déformations affectant le Jurassique supérieur ont permis d'estimer à quelques % le raccourcissement de la couverture sédimentaire de ce secteur.

Ces différents mouvements tectoniques se traduisent sur le terrain par un zonage de la fracturation très contrasté. Par exemple, à proximité des gorges de l'Hérault, les terrains sont affectés par de nombreuses failles plurikilométriques (N030°, N070°, N 1 0 0 0 ) aux rejets verticaux notables compartimentant en maille serrée les structures géologiques, tandis que l'ensemble du causse crétacé de l'Hortus, pourtant vaste de 70 k m 2 , n'est affecté cartographiquement que par quelques failles NI00° présentant de faibles rejets verticaux.

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anticlinal de Viols-Ie-Fort / Pic St Loup

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Extrait des Mémoires du B R G M N°50

Figure 3 - C o u p e géologique des Garrigues nord-montpelliéraines

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St. Martin de Londres

source des Fonlanilles

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Faille plun-kilométrique

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Décrochement dextre

Faille inverse ou chevauchement

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| ^ | Marnes néocomiennes

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Argiles paleocènes

Calcaires lutétiens

0 1 2 3 4 5 km

Marnes et conglomératséocènesLimites suposées du

système karstique dela source des Fontanilles

Figure 4 - Schéma structural du système karstique des Fontanilles

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Système karstique nord-montpelliérain - Résurgence des Fontanitles

3.1.5. Contexte hydrogéologique

Sur le plan hydrogéologique, les formations carbonatées présentes à l'affleurement peuvent se subdiviser stratigraphiquement en 4 grands ensembles potentiellement aquifères isolés imparfaitement les uns des autres par des niveaux marneux plus ou moins imperméables. Cette distribution est résumée dans le log de la figure 2 et dans le tableau suivant :

Tertiaire

(Paléogène)

Crétacé inf.

(Néocomien)

Jurassique

Formations peu perméables ou imperméables

Eocène supérieur-Oligocène : argiles et conglomérats;.

Paléocène : argiles " ' , • '; ' •.. .';';•

Berriasien • sup.-Valangien inf. : marnes et. :marnb-calcaires ' •

Callovien-Oxfordien : marnes et marno-calcaires

Toarcien : argiles

Formations carbonatées

Eocène m o y e n : calcaires palustres

Valanginien sup. : calcaires marins bioclastiques

Kimméridgien-Portlandien-Berriasien-inf. : calcaires marins

Bajocien-Bathonien : dolomies

Les formations jurassiques du Toarcien et du Bajocien ne sont pas visibles à

l'affleurement dans la région étudiée.

Les dolomies du Jurassique moyen (Bathonien) constituent un ensemble aquifère basai important en raison de leur puissance (jusqu'à 200 mètres d'épaisseur). Plusieurs sources perennes à fort débit émergent dans les gorges de l'Hérault au niveau de cet étage. Par ailleurs cet ensemble possède une porosité non négligeable.

Les niveaux marneux et marno-calcaires- du Jurassique (Callovien et Oxfordien

inférieur et moyen) jouent un rôle hydrogéologique peu connu et vraisemblablement complexe. E n effet, en raison de leur pourcentage important d'argiles, ces formations peuvent localement constituer un niveau imperméable sous les formations carbonatées du Jurassique supérieur. Il n'existe actuellement qu'une seule cavité recensée dans ces formations. Leur épaisseur réduite et l'abondance des failles laissent présager qu'elles ne jouent pas un rôle d'imperméable régional.

Le Jurassique supérieur, auquel il faut associer la base du Berriasien, constitue, lui aussi, de par sa nature karstifiable, sa grande épaisseur et sa large zone d'affleurement un lieu privilégié pour les écoulements souterrains. Cette caractéristique est vérifiée par l'existence de nombreuses cavités et phénomènes karstiques de surface dans les massifs constitués par cette formation (Montagne de la Sellette ou Bois de Monnier).

Les niveaux du Crétacé inférieur (Berriasien supérieur et Valanginien inférieur) sont représentés par des formations à faciès marneux ou marno-calcaire. Ces formations qui, au gré des variations de faciès, contiennent parfois de petits aquifères isolés et sans

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représente un aquifère karstique important comme en témoignent les sources et lescavités nombreuses de ce causse. Il faut noter qu'en étiage, la totalité des écoulementsprovenant des sources périphériques ouest et sud de ce massif (source de Gorniès,source du Lamalou, source du Crès) se perdent au passage des barres calcaires tertiaires(Littén'en) du bassin de St Martin de Londres (cf. figure 5).

ausse aëTHortus

source du Lambldusource des Châtaigniers

source du Cayla

perle duPont du Renard

St. Martin de Londres

Calcaires jurassiques

Marnes néocomiennes

Calcaires valanginiens

Argiles paléocènes

Calcaires lutétiens

Marnes el conglomératséocènes

Limites suposées dusystème karstique de[a source des Fontanilles

Circulation prouvéepar Iracage

Circulalion supposée0 1 2 3 4 5km

Figure 5 - Hydrogéologie du système karstique des Fontanilles.

Les calcaires palustres tertiaires éocènes (Lutéfien), qui reposent sur les argiles duPaléocène, présentent un nombre réduit de phénomènes karstiques de surface. Toutefoisils sont le siège d'importantes pertes de la rivière du Lamalou ou de ses affluents (pertesdu Moulin de Rouet, pertes de St Martin, pertes du Pont du Renard). Ces pertes, quisont en fait des zones d'absorption longues de plusieurs dizaines de mètres, alimententl'aquifère jurassique localement en connexion avec les calcaires h/téfiens.

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3.1.6. Géométrie du réservoir de la source des Fontanilles

L a délimitation du système drainé par la source des Fontanilles a été réalisée sur la base de l'étude géologique de la région et à partir de l'analyse bibliographique de l'hydrogéologie régionale (cf. figure 5).

Les limites ouest et sud sont bien définies et correspondent à des frontières naturelles visibles dans le paysage :

• la limite ouest est matérialisée par les gorges de l'Hérault, le fleuve servant de niveau de base aux écoulements souterrains, c o m m e en témoignent les nombreuses sources temporaires jalonnant ses berges.

• la bordure sud correspond aux structures anticlinales de Viols-le-Fort et du Pic S tLoup . Ces structures, qui sont ancrées sur des accidents profonds, présentent des formations très redressées, voire déversées, associées à des plans de failles inverses multiples. E n l'absence d'arguments contraires, on peut considérer que ces structures présentent de nombreux éléments en faveur d'un rôle de barrière hydrogéologique étanche.

Les frontières est et nord ne correspondent pas à des limites naturelles précises.

L a frontière est du réservoir a été définie sur la base des colorations réalisées à l'aven Vidal et à la perte de St Martin.

Pour définir la limite nord, il faut prendre en compte l'existence de la source perenne du Cayla, et d'une coloration injectée à la perte de St Martin de Londres qui serait ressortie à la source temporaire des Châtaigniers. Ainsi on peut définir la limite nord approximative telle qu'elle est reportée sur la figure 5.

E n plus de l'impluvium de surface du réservoir proprement dit, le système karstique de la source des Fontanilles est alimenté au travers des calcaires lutétiens du bassin de St Martin de Londres par les pertes du Lamalou et de ses affluents. Cette alimentation a été démontrée en 1964, par une coloration réalisée à partir de la perte de St Martin qui serait ressortie à la source des Fontanilles au bout de 7 jours. Par cette double alimentation, le système karstique de la source des Fontanilles peut être qualifié de karst binaire.

3.1.7. P h é n o m è n e s karstiques

L e système karstique des Fontanilles présente un nombre important de cavités et de réseaux souterrains explorés par les spéléologues. Cette abondance de phénomènes karstiques reconnus est liée à deux facteurs : la nature fortement karstifiable des calcaires jurassiques constituant ce massif et sa proximité de Montpellier favorisant les explorations.

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U n inventaire des cavités souterraines de ce massif a été réalisé en 1982 par le club spéléologique C L P A de Montpellier (Explokarst n°l). L e nombre de cavités était alors de 332. Depuis cette date, ce nombre doit approcher 400.

Les cavités les plus importantes en développement et en profondeur sont les suivantes :

• La grotte Véronique, située en rive gauche de l'Hérault légèrement en amont du barrage du Moulin de Bertrand, se développe sur plus de 4 000 mètres.

• L'aven de la Potence, s'ouvrant au centre du massif à proximité du M a s du Paillas, présente une dénivellation totale de 178 mètres.

L'ensemble des informations sur ces cavités sera fourni dans l'inventaire du Conseil Général de l'Hérault.

Des reconnaissances de terrain, réalisées sur la base de cet inventaire, ont permis de recenser et de localiser les cavités actives (pertes, exutoires, cavités avec écoulement perenne ou saisonnier) et les phénomènes karstiques de surface, ainsi que d'en apprécier les conditions géologiques.

h) Les phénomènes karstiques de surface

L e massif alimentant la source des Fontanilles présente une géomorphologie karstique typique avec de nombreux phénomènes de surface. Ces formes d'érosion particulières apparaissent de façon variable suivant la lithologie. Elles sont beaucoup plus variées et nombreuses sur les affleurements calcaires que sur les secteurs dolomitiques plutôt caractérisés par la présence de quelques colonnes et reliefs ruiniformes sur les pentes des gorges de l'Hérault. Cette différence provient uniquement de la nature des matériaux. Les dolomies présentent en effet un comportement mécanique et une aptitude à la dissolution très différents de ceux des calcaires.

Lors des reconnaissances de terrain sur les affleurements calcaires, les phénomènes karstiques de surface suivants ont été répertoriés.

•Dolines et dépressions : Ces dépressions topographiques fermées peuvent avoir des dimensions et des formes extrêmement variables. Les plus grandes ont été localisées sur la c o m m u n e de St Martin de Londres, dans la partie nord-est du massif, où elles peuvent atteindre des dimensions kilométriques pour des profondeurs supérieures à dix mètres (dépression de Lagarde, dépression de Labbat). L e fond argileux de ces grandes cuvettes est parfois, c o m m e pour celle de Lagarde ou de Frouzet, percé par de nombreux points d'absorption généralement peu profonds (huit pertes d'importance variable ont été recensées dans la dépression de Lagarde).

D'autres dolines de plus faibles dimensions ont été localisées à l'Ouest et au Nord de Viols le Fort. Elles sont généralement de formes circulaires, d'un diamètre de quelques dizaines de mètres au m a x i m u m , et quelques mètres de profondeur.

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Lapiaz : Cette érosion de surface typique des régions karstiques se retrouve sur une grande partie des affleurements du Jurassique terminal (Kimméridgien siip. - Portlandien). Les lapiaz les plus importants ont été rencontrés sur la Montagne de la Sellette et au Puech Coubiou à proximité de la R D 122 où ces formes de dissolution sont accompagnées par de petites falaises perforées par de nombreux trous de dissolution ainsi que par des blocs avec cannelures. Il faut noter que c o m m e dans toute la région, les lapiaz du massif des Fontanilles sont très souvent oblitérés par un important manteau de cailloutis.

Talwegs et vallées sèches : L e système karstique des Fontanilles compte plusieurs vallées sèches ou talwegs importants. Ces axes d'écoulements temporaires aboutissent soit aux vallées de l'Hérault ou du Lamalou, soit à des zones déprimées, favorables aux infiltrations, situées au centre du causse (plaine de Viols-le-Fort, plaine du Paillas), soit à la dépression de St Martin de Londres. Ces vallées peuvent atteindre des longueurs de plusieurs kilomètres (vallée issue de la cime de l'Ouradou) et être encaissées de plusieurs dizaines de mètres. D'après la végétation et les dépôts occupant le fond de ces talwegs, il est clair que certains n'ont plus actuellement aucune activité de drainage. Par contre, d'autres, c o m m e la c o m b e de Rastel, concentrent de tels flux temporaires que le fond de la vallée est dégagé de toute végétation et occupé par des dépôts alluvionnaires (galets) identiques à ceux de rivières perennes.

b) Inventaire des pertes actives perennes ou temporaires

U n total de 24 pertes a été recensé sur le système karstique des Fontanilles. Ces pertes, qui sont toutes temporaires, sont de deux types :

• soit des zones ou des points d'absorption localisés le long des gorges du Lamalou ou de ruisseaux temporaires, captant une partie ou la totalité du flux lors des hautes eaux,

• soit des avens, situés dans un creux topographique, absorbant les écoulements de surface lors de fortes pluies.

Parmi l'ensemble de ces pertes, il faut noter l'aven-grotte du Trou qui F u m e situé à 1700 mètres à l'Est de la source des Fontanilles.

E n plus des pertes appartenant directement au système des Fontanilles, il faut mentionner les pertes perennes du Moulin de Rouet et du Pont du Renard situées au droit des calcaires lutétiens du bassin de St Martin de Londres. Celles-ci capturent les eaux du Lamalou pour alimenter le karst jurassique sous-jacent c o m m e cela a été prouvé lors d'une coloration réalisée en 1964 à la perte de St Martin. U n e relation hydraulique entre ces pertes et la source des Fontanilles a été mentionnée, mais ne paraît pas démontrée.

c) Inventaires des sources perennes ou temporaires

La reconnaissance de terrain réalisée sur la base des publications spéleologiques a permis de recenser 15 sources temporaires et 2 sources perennes se répartissant ainsi :

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• rive gauche du Lamalou : 1 source perenne et 7 sources temporaires,

• rive gauche de l'Hérault : 1 source perenne (sources des Fontanilles) et 7 sources temporaires,

• bordure du bassin de St Martin de Londres : 1 source temporaire.

C e grand nombre d'exutoires temporaires est probablement lié à l'évolution géomorphologique régionale. Il existe en effet une karstification poussée liée à des niveaux de base anciens perchés au-dessus du niveau actuel constitué par l'Hérault. La descente du niveau de base au cours des derniers millions d'années (Plio-qttaternaire) n'a pas été suivie d'un développement assez poussé du drainage karstique vers les Fontanilles. Aussi, les périodes de hautes eaux provoquent une réactivation temporaire de ces anciens drainages.

Les sources les plus importantes par leur débit sont les suivantes :

Source des Fontanilles L a source des Fontanilles, située en rive gauche de l'Hérault à environ 7 kilomètres à vol d'oiseau en aval du barrage du Moulin de Bertrand, est l'exutoire principal du système karstique étudié. Elle est l'une des sources majeures des garrigues nord-montpelliéraines.

Son réseau s'ouvre dans les dolomies bathoniennes au voisinage d'une faille N I 10° d'importance kilométrique. Cet accident est clairement visible dans le paysage et notamment dans le cours de l'Hérault où, par son rejeu récent, il entraîne la présence d'un rapide sur la rivière. Dans un contexte géologique plus vaste, on s'aperçoit que l'importance de la source des Fontanilles est certainement liée à sa position structurale située au fond de l'axe synclinal prolongeant le bassin de St Martin de Londres.

Aucune chronique de débit n'est actuellement disponible, mais le suivi réalisé depuis la fin de l'année 1996 a permis de montrer, jusqu'à maintenant, un débit d'étiage de l'ordre d'une cinquantaine de 1/s et un débit de crue (décembre 1996) proche de 10 m 3 / s .

Cette émergence présente trois familles d'exutoires étages verticalement. Le fonctionnement de ces exutoires témoigne de l'enfoncement récent du niveau de base constitué par l'Hérault et du réajustement de l'altitude des émergences pour compenser cette érosion.

Ces trois groupes d'exutoires sont les suivants :

• U n exutoire fossile situé à une vingtaine de mètres au dessus de l'Hérault. Cet orifice penetrable est le principal accès au réseau spéléologique des Fontanilles. Il ne semble plus être le siège d'aucun écoulement m ê m e en cas de forte crue.

• U n groupe de deux exutoires temporaires, situés à quelque mètres au dessus de l'Hérault, et dont un seul est penetrable. E n étiage cette source temporaire joue un rôle de regard sur les écoulements souterrains au niveau d'un plan d'eau perenne. Cette vasque sert d'ailleurs de point de captage pour la c o m m u n e de Puéchabon. Lors

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des crues, ces deux exutoires servent de trop-plein et permettent, par leurs dimensions, l'écoulement d'une grande partie du débit de crue.

• U n ensemble d'une dizaine de griffons (sources) impénétrables répartis sur plus d'une centaine de mètres à proximité de l'Hérault et dont seuls ceux localisés au niveau de la rivière sont perennes.

L a source des Fontanilles a été explorée par les spéléologues sur environ 1850 mètres au travers de 6 siphons dont le plus profond (siphon terminal) dépasse la profondeur de 77 mètres (cf. croquis d'exploration figure 6).

Source n°2 du Cayla L a source n°2 du Cayla est la seconde émergence perenne du secteur étudié. Elle est située au Nord du massif, en bordure des gorges du Lamalou et à quelques mètres au-dessus de la rivière (cf. figure 7). Cette émergence perenne se développe dans les dolomies du Bathonien. Elle est captée pour le mas du Cayla. Les seules informations disponibles concernent sa pérennité et le débit de trop-plein du captage qui n'aurait jamais cessé de couler, m ê m e lors des fortes sécheresses (renseignements oraux des habitants du Frouzet). Le 26/06/1997, le débit de trop plein de la source a été estimé à 0,11/s. Aucune donnée du débit capté n'est disponible.

Source des Châtaigniers L a source temporaire des Châtaigniers est située dans les gorges du Lamalou à environ 1600 mètres au Nord-Est du hameau du Frouzet. Cette source s'ouvre à une cinquantaine de mètres en rive gauche du Lamalou, au contact des calcaires de XOxfordien supérieur sur les calcaires argileux du Callovo-oxfordien. L à encore, très peu de données sont disponibles sur cette émergence dont on sait seulement qu'elle peut débiter plusieurs centaines de 1/s en crue.

L a source des Châtaigniers a été explorée sur environ 300 mètres de développement. L'exploration est arrêtée sur une zone argileuse après 220 mètres de galeries noyées (cf. figure 8). U n e coloration des pertes du Lamalou aurait abouti à cette source.

Grotte-émergence du Cayla La grotte-émergence temporaire du Cayla s'ouvre dans les gorges du Lamalou à 500 mètres au Nord du M a s du Cayla. Cette source débute par un porche en falaise en contre-haut et à une trentaine de mètres en rive gauche du Lamalou. Les galeries de cette émergence temporaire, qui ont été reconnues sur une distance d'environ 550 mètres (cf. figure 9), se développent intégralement dans les dolomies du Bathonien. Aucune donnée de débit n'est disponible sur cette émergence.

Grotte-émergence d'Uglas La grotte-émergence temporaire d'Uglas s'ouvre à 50 mètres au Sud du "grand méandre" de l'Hérault à 1500 mètres en amont du barrage du Moulin de Bertrand. Le réseau s'ouvre dans les dolomies bathoniennes à la faveur d'une faille N I 6 0 ° d'importance kilométrique. Cette cavité a été reconnue sur une centaine de mètres dont une soixantaine en plongée. Aucune donnée de débit n'est disponible sur cette émergence.

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Système karstique nord'montpellférain - Résurgence des Fontanilles

SOURCE DES FONTANILLESd'après Btplokarst n° 1, 1983 : grottes el avens de la Montagne de la SeleOe, GLPA.

GROTTE-RESURGENCE des FONTANILLESou SOURCE de la VIDO

X=703.63 Y-162.24 /=WiiiCommune de PUHC! \A\V. ïN-! IJKWM

Dénivelkiiiun: 27. -74)

ENTREE

SUPERIEURESALLE

( 5 3 5 ) _ R . 2 (615) *salle

Jacky BOENLE (325)

S.Ol(20m;-6)

Vue du ruisseau des Fontanilles en hautes» eaux-36

-30 S.2[88m;-13)

ECHELLE

50m

S.1(256m;-3&)

Coupe développée du réseau exploré

+25 (1120)

Topographie:Conseil Général de l'Hérault (19*>7j.fcaii-ï.ouis CJ /VIJ 'RA ( llJ8u)Gilles l.()RI:.NT]-:{!lH.i7)

Jérôme MARTIN [ 1W71i a i H ^ k i I , t t l .t. \ I V S 4 ;

!;ra»fc VASSIC'.JR (!997) ReportRichard VII.I.FMFJI-AKNE ( 1907) Report

-20

S.4(12m;-20) S.5(130m;-13)

Figure 6 - Grotte-résurgence des Fontanilles : coupe développée du réseau exploré etvue du ruisseau des Fontanilles en hautes eaux.

S.6(230m;-77) '-80

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Système karstique nord-montpetliérain - Résurgence des Fontanilles

Figure 7 - Source n° 2 du Cayla : vue du captage

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Système karstique nord-montpelHérain - Résurgence des Fontanilles

RESURGENCE DES CHATAIGNERS

COMMUNE DE SAINT MARTIN DE LONDRES

d'après Explokarst n° 1,1983 : grottes et avens de la Montagne de la Selette, C L P A .

COUPE

Figure 8 - Source des Châtaigniers : coupe développée du réseau exploré.

GROTTE-EXSURGENCE DU CAYLA

COMMUNE DE SAINT MARTIN DE 10N0RES

d'après Explokarst n°l, 1983 : grottes et avens de la Montagne de la Selette, C L P A .

»-N

O 50

Figure 9 - Exsurgence du Cayla : plan du réseau exploré.

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EVE/UT DE LA COMBE DE RASTEL COMMUNE DE SAINT MARTIN DE LONDRES

Q - • .—Io - 2 7

Figure 10 - Event de la combe de Rastel : coupe développée du réseau exploré.

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Event de la combe de Rastel L'évent de la combe de Rastel s'ouvre à 1800 mètres en aval du barrage du Moulin de Bertrand et à environ 200 mètres en rive gauche de l'Hérault dans la combe du m ê m e n o m . C e réseau temporaire présente un plan d'eau perenne dont l'altitude varie sur une dizaine de mètres selon les saisons. Il a été reconnu en plongée sur une centaine de mètres pour une profondeur maximale de 15 mètres (cf. figure 10). L'évent n'est actif que quelque mois de l'année et son débit a pu être estimé à environ 500 1/s lors des crues de l'automne 1995 (données B R G M - A N T E A ) . Aucune chronique de débit n'est disponible sur cet évent.

3.2. EQUIPEMENTS

3.2.1. Objectif

L'objectif de l'instrumentation sur le site de la source des Fontanilles est de disposer, à l'exutoire du système, d'un suivi en continu des principaux paramètres hydrologiques, afin d'appréhender au mieux le fonctionnement du système karstique. Ces paramètres sont les suivants :

- le débit,

- la température de l'eau,

- la conductivité électrique de l'eau,

- la hauteur d'eau de l'Hérault.

L e débit est obtenu par le suivi de la hauteur d'eau dans la grotte et sur le seuil en aval, et par des jaugeages ponctuels. La chronique des débits de la source constitue la base documentaire dont on extrait des informations relatives aux ressources en eau du système, à ses réserves et à son fonctionnement.

La température et la conductivité électrique de l'eau (proportionnelle à sa charge en sels minéraux dissous) sont les seuls traceurs naturels pouvant être aisément enregistrés ; ils marquent le passage à la source d'eaux s'infiltrant très rapidement (eaux froides, généralement peu minéralisées) ou séjournant plus ou moins longtemps dans le système (eaux plus chaudes et plus minéralisées). C'est un m o y e n d'information complémentaire du fonctionnement du système, qui permet de définir le contexte physico-chimique et hydrologique des échantillons analysés.

Quant au niveau de l'Hérault, sa connaissance est indispensable. E n effet, du fait de la proximité des sources perennes de son cours, il est susceptible d'influer, en hautes eaux, sur celui de la source, et ainsi de modifier la relation hauteur-débit de celle-ci.

3.2.2. Description

C o m p t e tenu de la configuration de la source et des différents exutoires, il a été retenu d'équiper les points suivants (cf figure 11) :

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re C O <o

O)

il

0

GORGES DE L'HERAULT SOURCE DES FONTANILLES

SCHEMA DU DISPOSITIF DE MESURE

entrée supérieure

- nrveau source • niveau seurf - nrveau Hèfauft - conductrvilé source - température source - température armoire

p P S S

captage AEP

Légende

^ ) source temporaire

^ B source perenne

mesure de niveau par capteur de pression immerge

capteur de conductivité et de température

I , capteur de Y température J (thermistance)

mesure de niveau par dispositif "bulle à bulle'

mires limnimétriques

CD.

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• Q " C CD 3 O

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«i CD O CD Q . CD Co

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panneaux solaires


Captage A E P : ce site de mesure est situé à une quinzaine de mètres à l'intérieur de la source temporaire (trop-plein supérieur) des Fontanilles, au niveau d'un plan d'eau perenne constituant un regard naturel sur les écoulements en direction de l'Hérault.

L e matériel suivant est placé sur un support inox à proximité des pompes captant l'eau pour la c o m m u n e de Puechabon :

- capteur de pression immergé,

- sonde de conductivité et de température,

- mires limnimétriques (0 à 2 m ) .

Seuil déversoir : un seuil déversoir en béton barrant une grande partie du talweg de crue de la source des Fontanilles a été construit à proximité de l'ancien regard de captage. Le seuil situé à une trentaine de mètres en aval de la source temporaire a été équipé d'un capteur de pression et d'une mire limnimétrique destinés à suivre les débits de crues. Ces débits seront déduits d'une courbe de tarage établie à partir de jaugeages ponctuels.

Berges de l'Hérault : les berges de l'Hérault ont été équipées d'un capteur de pression immergé destiné à suivre les variations de niveau du fleuve.

Les capteurs équipant le site sont reliés à une centrale de mesure unique installée à quelques mètres au dessus de la source temporaire. Cette centrale d'acquisition est alimentée par des batteries et plus haut par des panneaux solaires, installés à environ 20 mètres. L a centrale assure l'interrogation et le stockage des données.

L'ensemble du matériel a été mis en service et validé en octobre et novembre 1996. Suite aux crues importantes de décembre 1996, les capteurs de pression des berges de l'Hérault et du seuil déversoir ont été endommagés.

Sur les berges de l'Hérault, un système plus robuste (transmetteur de pression "bulle à bulle") a été adopté. Il a été installé à un endroit mieux protégé, situé environ à 150 mètres en aval. L'installation n'a été achevée que le 4 août 1997, en raison des délais de c o m m a n d e et de réalisation de la tranchée destinée à protéger le tube transmetteur de pression.

Le capteur de pression du seuil déversoir est en cours de réinstallation. Son absence en période d'étiage n'est pas pénalisante, dans la mesure où le trop-plein est à sec en permanence.

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3.3. RECUPERATION DES DONNEES ET JAUGEAGES

3.3.1. Jaugeages

Les jaugeages sont effectués à l'exutoire. Il était prévu d'en réaliser 3, repartis suivant différentes conditions hydrauliques :

- 1 durant l'étiage : jaugeage chimique (cf. paragraphe D , traçage à l'exutoire),

- 1 durant les crues d'automne (jaugeage au moulinet),

- 1 réparti entre les situations extrêmes.

U n jaugeage en situation de crue moyenne a été réalisé le 13 Janvier 1997. C e jaugeage a porté sur :

1) le cours principal du trop-plein supérieur, juste avant qu'il rejoigne l'Hérault,

2) le trop-plein situé immédiatement en amont,

3) les sorties perennes en aval, en bordure de l'Hérault, en partie submergées par le fleuve ce jour-là. Seule la sortie la plus proche du cours principal a pu être jaugée. L a source située à 250 m en aval était submergée, visible seulement par son bouillonnement.

Le débit total mesuré est de 0,606 + 0.280 + 0,153 = 1,039 m 3 / s . Etant donné ce qui a été dit plus haut, le débit réel est nettement supérieur.

L a sécheresse qui a régné depuis cette date a créé des conditions d'étiage précoce et n'a pas permis de jaugeages complémentaires. Le jaugeage manquant sera réalisé avec le programme d'actions 1997.

3.3.2. Visites mensuelles de contrôle et récupération des données

La centrale d'acquisition des données fonctionne depuis le 15 novembre 1996. Des visites mensuelles de contrôle et de récupération des données ont été assurées depuis cette date, et continuent de l'être.

Suite aux crues du mois de décembre 1996, l'acquisition des données a été interrompue pour tous les paramètres du 7 au 16 décembre. E n raison des contraintes dues à son remplacement, le capteur de pression de mesure du niveau de l'Hérault n'a recommencé à fonctionner qu'à partir du 4 août 1997.

Par ailleurs, l'acquisition des données a été interrompue à 4 reprises en raison de problèmes techniques inhérents à la centrale de mesures. Ces interruptions ont été de 3, 2, 5 et 2 jours respectivement. La plupart de ces interruptions ont eu lieu en dehors des périodes de crue, pendant lesquelles les variables évoluent peu. Les données manquantes pourront par conséquent être reconstituées par interpolation.

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3.4. T R A Ç A G E A L'EXUTOIRE

Il était prévu de réaliser un seul traçage en 1996, sur l'exutoire du système karstique des Fontanilles. Le traçage sur le système est prévu dans le programme d'actions 1997. Le traçage sur l'exutoire a été réalisé le 9 Octobre 1996.

Buts de l'expérience

L'expérience de traçage artificiel dans la grotte des Fontanilles, en amont du captage de Puéchabon, avait pour but :

1) de déterminer les conditions d'écoulement entre le drain karstique capté et la zone d'émergence, sur la rive gauche de l'Hérault,

2) d'évaluer le débit de la source en basses eaux, alors qu'aucun jaugeage au micromoulinet n'est possible.

Conditions de réalisation

Conditions hydro-clitnatologiques : basses eaux à la suite d'une crue importante intervenue trois semaines plus tôt; temps beau et sec... Niveau de l'Hérault : 1 à 1,5 m sous celui de la source; eaux très limpides.

Caractéristiques physico-chimiques : - de l'Hérault : C = 279 u S / c m , t = 12,3°C.

- des Fontanilles : C = 410 u S / c m , t = 14,2°C.

Injection : 102 g d'uranine préalablement dissoute dans 2 litres d'ammoniaque; solution injectée à 7 h 14 T U , dans la grotte en amont du captage, au niveau d'une petite chute d'eau permettant le mélange de la solution au ruisseau. L'injection a été réalisée instantanément (elle correspond à un "Dirac").

Suivi de la restitution : par prélèvement automatique toutes les 10 m n sur le griffon central principal; par prélèvements manuels sur le m ê m e griffon toutes les 15 à 30 m n , à partir de 10 h 00 T U ; par prélèvements manuels au voisinage du m a x i m u m de concentration, sur tous les griffons pour tester l'homogénéité du mélange émergeant.

Résultats obtenus

L a sortie du traceur est apparue de façon visible un peu avant 10 h T U . Le m a x i m u m a été apprécié à l'oeil nu vers 11 h.

D u fait que les conditions d'observation étaient excellentes (forte concentration de traceur, eaux limpides, tranche d'eau importante et soleil), le cours de l'Hérault a pu être examiné dans le but de détecter d'éventuelles venues dans son lit. E n dehors de la zone de panache de traceur, localisée en aval immédiat des griffons, aucune émergence n'a été révélée dans le lit de la rivière. E n revanche, une sortie a été mise en évidence à 200-250 m en aval, en rive gauche, dans un retrait de la berge, au m ê m e niveau que la rivière; son débit était de plusieurs 1/s.

R39725 35


La courbe de restitution a été construite (cf. figure 12).

220 -

200

ISO •

160

140

120 •

100

60

SO

40

20

09

C pg/1

00 09:00 10:00 11 00 12:00

T r a ç a g e d a s Fontanllles (9/10/1998)

13:00 14:00 15:00 10:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00

Figure 12 - Traçage de la source des Fonfanilles du 9/10/1996. Courbe de restitution du traceur.

Caractéristiques d e la courbe de restitution'

L a courbe de restitution présente certaines irrégularités, traduisant des conditions de transport assez complexes, malgré la faible distance (200 à 400 m environ) et le temps de parcours court.

E n outre, le temps de la première apparition est de 2 h 26, soit une vitesse maximale de passage de 81 m / h . L e temps modal, correspondant au m a x i m u m de la courbe de restitution, est 4 h 26, soit une vitesse modale de 45 m / h . Ces vitesses sont relativement lentes pour des écoulements supposés s'effectuer dans un drain, surtout sur une distance aussi courte.

Parallèlement, le taux de dilution au m a x i m u m est de 2.10 -6. Il est faible et correspond à une courbe de restitution relativement étalée pour un transport devant se réaliser dans un drain,

Conséquences

Ces caractéristiques, vitesse faible et courbe étalée avec dilution élevée, dénotent un écoulement plutôt difficile entre le point d'injection et les émergences, c'est-à-dire un milieu dont le drainage est mal organisé ou peu fonctionnel. Ceci est confirmé par l'existence de caractères convergents :

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• une sortie de l'eau qui n'est pas concentrée en un seul exutoire, mais répartie entre plusieurs griffons, dont l'un situé nettement en aval (cf. figure 11),

• un trop plein, la grotte, clairement positionnée sur un drainage bien développé.

Ces caractères traduisent une évolution très récente de la zone d'émergence, sous l'effet d'un abaissement du niveau de base de quelques mètres. L e drainage s'était auparavant mis en place sur un niveau de base positionné sur la grotte (cote 90 m ) . Le niveau de base s'est abaissé au niveau des griffons supérieurs (cote 80 m ) , puis à celui de la source de l'aval (cote 75 m ) .

Cet abaissement du niveau de base est nécessairement très récent (quelques milliers à quelques dizaines de milliers d'années), puisque le temps n'a pas été suffisant pour que le drainage se développe dans cette partie du système karstique. Il pourrait être associé au rejeu de la faille des Fontanilles, qui est marqué, dans sa traversée de l'Hérault, par un petit rapide.

Cette situation laisse présager qu'au cours des crues, la contribution de l'écoulement issu des griffons perennes augmente peu, et que l'essentiel s'écoule par le trop plein (grotte).

Calcul du débit de la source

L a durée de restitution prise en considération est 15 h. L a concentration moyenne pendant l'expérience a été calculée par la méthode des trapèzes, sur le pas de temps d'échantillonnage (10 m n ) ; elle est C = 44,6 ug/1. O n en déduit le volume total d'eau écoulé, V = 2,287.10 3 m 3 . Connaissant la quantité de traceur injectée, on peut alors calculer le débit m o y e n Q = 42,4 1/s.

D u fait que les conditions de restitution laissent supposer une sous-estimation du débit mesuré ainsi, le débit réel devait être d'environ 50 1/s.

3.5. HYDROGEOCHIMIE

Les prélèvements qui ont été effectués sont détaillés dans le tableau 1 de la partie II de ce rapport. Les éléments qui ont été analysés sont les suivants : Cl", N 0 3 " , S04

2% Br", C a 2 * , M g 2 f , K + , N a + , N H 4 \ Sr2+, Si02, et les rapports isotopiques ô 2 H , ô 3 H , 5 1 8 0 et 87Sr/86Sr. Les raisons qui nous ont amené à modifier le choix des espèces analysées par rapport à la convention sont détaillées dans la partie II.

Il est trop tôt pour tirer des conclusions des résultats acquis jusqu'à présent. Les résultats complets seront présentés et commentés dans le rapport final.

Depuis 1995, une collaboration est en cours entre le B R G M et le laboratoire Géofluiües, Bassins, Eaux, de l'Université de Montpellier 2. Plusieurs campagnes de prélèvements ont ainsi été faites sur l'ensemble des régions karstiques du département de l'Hérault (E. Petelet, thèse en cours). N o u s avons reporté dans le tableau 2 les analyses effectuées sur

R39726 37


des échantillons de sources karstiques lors des deux dernières campagnes. Outre les espèces présentées, ont été analysés des métaux lourds et des éléments en trace. La localisation des points de prélèvement est reportée sur la figure 13. Le m ê m e type d'analyses a également été réalisé sur des échantillons prélevés dans les cours d'eau (Hérault et affluents).

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Bassin versant de l'Hérault Valleraugue

Légende s* Sources

© Rivières

<0> Puits

• Villes

10 km

Clermont l'Hérault f

Figure 13 - Localisation des points de prélèvement des analyses chimiques du tableau 2,

d'après E . Petelet, (thèse en cours)

R39726 39

Co

o>

Campagne du 10-12 juillet 1996 N ° d u plan

H102 H103 II104 11105 II107 11108 11109 III 10 ill 12 H113 11114 11115 11116 H117

N o m de la source

Clamouse Font Caude Cabrior Les Cent Fonts Vernède Brissac Les Sourcettes Roquedur Fontaine de Méric Verdus Le Garrel Le Crès (Lamalou) Font de l'Euze Foux de la Vis

temp. (°C) 14.4 24.5 14

14.5 15.1 13.5 15

19.5 16

17.9 14 14

13.3 11.8

pH

7.3 7.85 7.3

7.23 7.34 7.01 7.03 7.8

7.28 8.25 7.75 6.98 7.37 7.16

Eh (mV)

70 -

64 85 127 191 216

-89 43 79 99 213 147

conductivité (uS/cm)

396 416 450 412 424 336 310 422 561 452 305 504 448 364

0 2 dissous (mg/1)

18.1 12.6 19.6 17.7 16.8 17.2 12.7 21.9 21.7 19.3 17

11.1 19.3 21

MES (mg/1)

0.5 19.6 0.7 0.7 0.6 1

1.3 1.1 2 1.3 0.6 1

0.2 0.5

alcalinité (meq/1)

4.52 5.07 5.28 4.54 4.59 3.79 3.80 5.11 4.85 5.10 3.67 3.69 4.98 4.30

C a + + M g + + Na+ K+ Cl- S04- - N 0 3 - Sr (mg/1) (mg/1) (mg/1) (mg/1) (mg/1) (mg/1) (mg/1) (ug/1) 64.6 67.6 63

71.1 82.5 70.2 58.7 45.8 135.2 65.5 65.7 104.3 58.9 58.8

17.4 19.6 25.9 13.8 7.5 9.9 14.6 38.1 5.5

27.3 9.4 2

24.9 15.9

4.1 6.2 4.2 3.5 3.8 3.5 6

3.7 10.5 6.1 3.4 4.2 2.6 2.4

------

0.9 0.8 0.5

-----

7.6 9.3 1 9.7 6.2 2 6.8 6.7 0.9 5.5 7.8 1.3 5.2 10 0.4 5.1 7.8 1.3 5.8 16.3 0.2 5.4 8.9 0.6

24.4 58.8 30.5 8.2 7.3 1.3 5.1 7.1 1

6 8.7 1.4 4.5 13.6 0.3 4.3 7.4 2.6

43.9 103.2 25.5 45.6 131.1 40.0 102.6 27.6 70.0 36.4 31.1 163.8 34.6 36.6

87Sr/86Sr 5 1 8 0 ' / .

0.707978 0.707952 0.708291 0.708338 0.707909 0.708669 0.709047 0.710068 0.709179 0.708497 0.708612 0.707585 0.708957 0.708907

(SMOW) -7

-6.3 -6.7 -6.9 -6.6 -7

-6.9 -6.1 -6

-6.5 -6.6 -7.3 -6.8 -7.3

S2H •/.. (SMOW)

-41.1 -36.2 -37.8 -39.8 -38.6 -40.8 -40.1 -34.6 -37.8 -37.2 -38.2 -43.8 -38.4 -44

Campagne du 14-17 octobre 1996 N ° d u plan

H102 H103 H104 H105 11107 H108 H109 III 10 11112 H 1 1 3 HI 14 11115 HI 16 11117

N o m de la source

Clamouse Font Caude Cabrier Les Cent Fonts Vernède Brissac Les Sourcettes Roquedur Fontaine de Méric Verdus Le Garrel Le Crès (Lamalou) Font de l'Euze Foux de la Vis

temp. (°C) 13.3

-13.2

-14

13.9 14

11.5 15.5 14

12.5 13.9 12.7 11.4

pH

7.37 -

7.19 -

7.56 7.6

--

7.08 8.09 6.83 8.32

--

Eh (mV) 150

-151

-112 140 132 94 143 145 139 127 131 213

conductivité (uS/cm)

413 -

413 -

506 454 430 564 616 427 393 559 486 350

0 2 dissous (mg/1)

11 -

11.33 -

9.65 9.85 9.85 11.1 9.1 10.8 9.9 8.59 11 9.9

MES (mg/1)

14 -

6.6 -

5.6 11.2 11 12 1

20 3.4 7.4 15

13.8

alcalinité (meq/1)

4.33 -

4.31 -

4.74 4.67 4.05 5.62 4.62 4.38 4.13 5.93 5.28 3.69

C a + + M g + + (mg/1) (mg/1) 76.5

78.1

94.1 91.3 68.5 55.9 111.9 64.1 84.9 115.3 67.1 59.9

9.9

7.3

2.6 6.1 7.6

44.4 3.9 17.2 4

2.1 24.4 7.1

Na+ (mg/1) (

3.7

3.4

2.9 3.7 4.1 3.3 8.7 4.9 3.4 3.6 2.5 2.1

K+ Cl- S04-- N 0 3 - Sr mg/1) (mg/1) (mg/1) (mg/1) (ug/1)

---

--

0.7 1

0.4 -----

6.5

6.3

5 5.3 5.4 5.9

20.1 9.4 5.7 5.7 4.7 2.9

6.3

5.3

7 6.7 14.3 10.1 48.6 8.4 5.9 7.6 6.9 4.4

1.1

1.4

0.9 1.4 3.8 4.9

22.2 -

0.6 2 -

1.1

49.0

34.9

119.4 44.9 172.1 26.8 60.1 28.8 29.4 158.8 30.0 31.3

87Sr/86Sr 5180' / . .

0.707807

0.707985

0.707671 0.708324 0.708139 0.710174 0.709242 0.708369 0.708513 0.707604 0.708594 0.708939

(SMOW) -6.5

-6.2

-7 -7.3 -6.8 -6.7 -7

-6.5 -6.6 -6.8 -6.5 -6.9

5 2 H •/„ (SMOW)

-36.5

-34.9

-39.2 -39.7 -37.6 -35.9 -40.6 -35

-36.7 -39.3 -35.6 -40.2

O

Tableau 2 : variables mesurées sur les sources du bassin versant de l'Hérault (MES = matières en suspension),

d'après E. Petelet (thèse en cours)

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Hydrologie, géochimie et transferts BP 6009 - 45060 ORLEANS Cedex 2 - France - Tél. : (33) 02.38.64.34.34

Documents

Conseil Général I Système karstique nord-montpelliérain ...infoterre.brgm.fr/rapports/RR-39726-FR.pdfCaractéristiques de la courbe de restitution 37 Conséquences , 37 Calcul