Le Plio-Quaternaire

Dans le cadre de la convention pluriannuelle signée entre le BRGM et la Région Aquitaine (pour les périodes 2002-2006 puis 2008-2013), le BRGM Aquitaine a entrepris des actions de recherche et de mise en valeur des ressources en eaux souterraines  .

Le module 7 de cette convention concerne l’étude des formations du Mio-Plio-Quaternaire des Landes de Gascogne et du Médoc. Cette dernière vient en appui à l’élaboration des SAGE « Born-et-Buch », « Leyre », « Midouze », « Ciron », « Etangs médocains » et « Estuaire ».

par P. Corbier - BRGM Aquitaine


La zone d’étude et les formations mio-plio-quaternaires ont fait l’objet de descriptions détaillées dans le rapport BRGM/RP-56475-FR, rédigé à l’issue de la première année d’étude (2008). On retiendra que :

  • le domaine d’étude s’étend sur 4 départements et sur l’emprise de 41 cartes géologiques dont 29 cartes quasi entières. Sa couverture superficielle présente la particularité d’être majoritairement sableuse. En dehors des zones fortement urbanisées et des vallées, l’espace est occupé par une végétation sylvicole artificielle à base de pins maritimes,
  • dès le Miocène moyen, la régression   marine a entraîné la sédimentation continentale au sein du delta landais. D’épaisses formations constituées de couches sablo-graveleuses alternant avec des assises argileuses se sont alors déposées. Elles sont ordonnées selon 6 séquences et surmontées par la formation du Sable des Landes et/ou des dépôts alluviaux et/ou du sable des systèmes dunaires,
  • les travaux d’harmonisation des cartes géologiques à l’échelle 1/50 000 menés permettent de disposer d’une vision actualisée sur la géologie des formations du Mio-Plio-Quaternaire et des structures afférentes (cf. Figures 1 et 2). Les modifications les plus significatives portent sur la stratigraphie des formations d’Onesse et de Belin. Dans le nouveau référentiel, elles sont rattachées au Pliocène et non plus au Pléistocène inférieur comme antérieurement,
  • l’ensemble des formations constitue un vaste réservoir aquifère   multi-couches puissant de plus de 50 m et d’extension latérale complexe, au sein duquel les réservoirs sableux ou graveleux peuvent être, suivant les endroits, soit connectés, soit isolés par des niveaux argileux dont l’extension et l’épaisseur sont très variables,
  • les Glaises bigarrées représentent le seul niveau imperméable d’extension régionale. Les autres niveaux argileux susceptibles d’isoler localement les aquifères   sont représentés par le toit argileux de la formation d’Arengosse, le toit argileux de la formation d’Onesse, les argiles de Brach (sommet de la formation de Belin) et les argiles d’Argelouse (sommet de la formation de Castets).
Aperçu cartographique
Ouverture de la carte dans l'espace cartographique

Figure 1 : Carte de localisation du Plio-quaternaire du Bassin   aquitain [BRGM, 2010]


Le rapport BRGM/RP-57813-FR, rédigé à l’issue de la deuxième année d’étude (2009) consigne, quant à lui, les résultats de la modélisation 3D menée avec le logiciel GDM, de la caractérisation des aquifères   entreprise sur la base des données bibliographiques disponibles et des investigations visant à mieux préciser les relations entre les formations mio-plio-quaternaires et les formations sous-jacentes.

Figure 2 : Carte harmonisée à 1/250 000 des formations mio-plio-quaternaires des Landes de Gascogne et du Médoc"
Figure 2 : Carte harmonisée à 1/250 000 des formations mio-plio-quaternaires des Landes de Gascogne et du Médoc

Figure 3 : Exemple de coupe tracée au droit du Bassin d'Arcachon"
Figure 3 : Exemple de coupe tracée au droit du Bassin d’Arcachon

Dans une première phase, le modèle géologique GDM a permis d’établir des cartes en isohypses et isopaches de tous les niveaux plio-quaternaires et d’établir plusieurs coupes pour chaque SAGE. Il est apparu que chaque territoire présentait des caractéristiques différentes en matière de nombre de formations présentes, d’épaisseur, d’extension et d’agencement.

Le modèle GDM a aussi permis d’accéder aux volumes des différentes formations plio-quaternaires. A l’échelle du domaine d’étude (le Triangle landais), ces dernières représentent un volume de 362 Gm3. Ce volume n’est plus que de 84 Gm3 si l’on ne considère que le volume des formations affleurantes.

Dans une deuxième phase, les données bibliographiques disponibles ont permis de mieux caractériser les aquifères  .

Les mesures piézométriques disponibles (cartes et chroniques) ont montré que les niveaux de la nappe   du Plio-Quaternaire n’avaient pas beaucoup évolué depuis les années 1960-1970. Les écoulements semblent aussi se faire de la même façon avec un drainage de la nappe   par les cours d’eau prépondérant en toute saison. La nappe   contribue enfin à l’alimentation des lacs et des étangs (SAGE Lacs médocains & Born-et-Buch) et des zones humides (SAGE Estuaire).

En matière de prélèvements, il a été possible d’évaluer l’impact des pompages en fonction de leur distance au cours d’eau. Les valeurs déterminées (120 et 340 m) correspondent respectivement aux distances où des pompages menés pendant 4 mois à raison de 12 heures par jour dans une nappe   libre soutirent à la rivière un volume égal à la moitié du volume total exhauré ou n’ont plus d’influence directe.

Ces valeurs restent indicatives. En effet, seule la détermination des transmissivités et des coefficients d’emmagasinement   des formations présentes à l’échelle des différents SAGE (par une campagne systématique de pompages d’essai) permettrait d’aboutir à une cartographie fiable de ces distances.

Du point de vue des ressources disponibles au niveau de chaque territoire de SAGE, les calculs mis en œuvre ont montré que ces dernières étaient particulièrement abondantes. Elles ont été estimées à partir d’un nombre de valeurs de porosité   efficaces très faible et de certaines hypothèses mais si l’on considère que le volume minimal, déterminé pour le SAGE des Lacs médocains (900 millions de m3), a été surestimé de 100%, la valeur de 450 millions de m3 reste supérieure à la totalité des volumes annuels prélevés en Gironde, toutes nappes   confondues (261 millions de m3 en 2008).

Le problème majeur réside dans le fait que les ressources ne sont pas toujours localisées aux endroits où les besoins sont les plus importants. Les prélèvements effectués à trop grande proximité des cours d’eau privent aussi les rivières d’un débit dont certains sont tributaires.

Les campagnes de jaugeages menées sur le territoire d’étude par la DREAL ont permis de mettre en évidence des zones d’apports et de perte le long des cours d’eau qui drainent la nappe   du Plio-Quaternaire. Par ailleurs, le débit spécifique d’étiage a pu être évalué à environ 3 l/s.km2, ce qui représente un débit de 50 m3/s sur l’ensemble du domaine étudié ou un volume mensuel de 130 millions de m3.

Les analyses chimiques disponibles ont mis en évidence une qualité de l’eau relativement satisfaisante. La nappe   plio-quaternaire se caractérise toutefois par des turbidités et des teneurs en fer et manganèse assez élevées, des teneurs en ammonium et arsenic importantes sur la bordure littorale et une contamination anthropique par des nitrates   et des molécules phytosanitaires dans la partie sud-est du territoire (sources du Gers en particulier). Ces résultats restent fortement dépendants de l’emplacement des points de contrôle qui restent très peu nombreux sur la moitié nord du territoire.

Dans une troisième phase, les relations entre les formations plio-quaternaires et les formations sous-jacentes ont été précisées grâce aux résultats obtenus dans le cadre du module 1 de la convention régionale « Eaux souterraines   » consacré à la compréhension du fonctionnement hydrogéologique du pourtour du Bassin   d’Arcachon.

Sur cette zone et pour l’aquifère   du Quaternaire, il a été montré que la majeure partie du flux d’infiltration   était dirigée soit vers le réseau hydrographique  , soit vers les couches inférieures et que les pompages ne représentaient qu’une très faible partie des échanges (trois ordres de grandeur au-dessous des autres débits). Pour l’aquifère   du Pliocène, on a constaté la même chose avec des pompages qui représentent, par contre, une part plus importante des flux (environ 10 %).

Dans une quatrième phase, des propositions ont été faites pour mettre en place un suivi quantitatif et qualitatif spécifique de ces formations.

Outre le suivi de ces ouvrages, le programme des 3 prochaines années d’étude concerne les territoires du SAGE « Etangs médocains » au nord du bassin   d’Arcachon et du SAGE « Born-et-Buch » au sud, territoires retenus pour répondre des recommandations du Grenelle de la Mer (amélioration des connaissances sur l’interface eaux douces/eaux salées sur l’étendue de la côte sableuse d’Aquitaine).

Il a pour objectif de mettre en place, à terme, des modèles hydrogéologiques maillés. Ces derniers paraissent en effet indispensables pour appréhender au mieux les relations nappe  /cours d’eau/étangs/océan au sein des 2 territoires.

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Les principaux aquifères