Eau potable en Gironde : quelle origine pour les sulfates et le fluor ?

La majeure partie des eaux prélevées pour alimenter en eau potable le département de la Gironde proviennent des nappes   souterraines. Celle de l’Éocène, stratégique, présente une minéralisation dont il convenait de déterminer l’origine.
Ce fut l’objet de l’étude réalisée entre 2009 et 2012 dans le cadre du projet de recherche CARISMEAU 2 [1].

Protégées des pollutions d’origine anthropique, ces eaux sont généralement de très bonne qualité. Mais le long d’un axe nord-ouest/sud-est (Bas-Médoc, CUB, Entre-Deux-Mers et région de Langon), elles présentent des concentrations en ions sulfates (SO₄^2-) et en fluor (F^-) pouvant dépasser les valeurs guides (normes) fixées pour l’alimentation en eau potable  . Ces fortes concentrations perturbent la gestion de la ressource en eau dans les secteurs concernés, d’un point de vue qualitatif mais aussi quantitatif, pour satisfaire la demande locale.

Localisation et concentrations en sulfates dans les eaux souterraines ©BRGM

CARISMEAU 2 ou comment suivre les eaux souterraines…

L’étude s’est principalement intéressée aux eaux circulant au sein des formations géologiques de l’Éocène, profondes de 100 à 300 m, formations vieilles de 30 à 65 millions d’années et composées majoritairement de sables, de grès, de calcaires et de bancs   d’argiles et de marnes.
Comprendre pourquoi et comment autant de sulfates et de fluorures sont présents dans les eaux souterraines (qui peuvent avoir localement plus de 20 000 ans) nécessite une approche pluridisciplinaire, complétée d’une importante synthèse des connaissances géologiques, sédimentologiques, minéralogiques, paléogéographiques et géochimiques. L’analyse de la composition des eaux brutes et des roches (matrice), la reconstitution de l’évolution géologique de toute la partie nord du Bassin   aquitain ont permis de mieux comprendre la mise en place des formations potentiellement riches en sulfates et/ou en fluor, leur répartition latérale et verticale et d’en déduire l’impact sur la qualité de la ressource en eau.

Des minéralisations de diverses origines

L’interprétation des données acquises depuis plus de 50 ans, tels que les niveaux d’eau, les concentrations en éléments majeurs et traces, l’histoire géologique (…) ainsi que les modélisations numériques réalisées à l’échelle du secteur d’étude et sur certains forages, ont montré des origines différentes pour les sulfates et le fluor.
Un examen fin de l’évolution géologique sur les 65 derniers millions d’années montre que les sulfates proviennent de dépôts sédimentaires riches en évaporites (roches salines). Le gypse (CaSO₄) est le principal minéral libérant des sulfates dans les eaux. Le fluor est lié à la fluorine (CaF₂) retrouvée dans ces mêmes formations du nord du Bassin   aquitain. La localisation du gypse et de la fluorine dans les formations géologiques de l’Éocène n’est pas la même, entraînant des concentrations en sulfates et en fluor dans les eaux différentes d’un forage à un autre. L’emplacement de chaque forage et les formations qu’il capte réellement contrôlent directement la composition chimique des eaux.

Pas de solution unique

L’étude CARISMEAU 2, qui a permis de comprendre l’origine de la minéralisation dans le système aquifère   de l’Éocène au fonctionnement hydrodynamique particulièrement complexe, propose également des pistes de gestion de la ressource. Toutefois, étant donnée la complexité du secteur d’étude, il n’existe pas de solution unique permettant de réduire ces fortes concentrations. La mise en perspective du contexte géologique local et des niveaux réellement captés par chaque forage devrait permettre de définir le meilleur mode d’exploitation pour répondre aux besoins qualitatifs et quantitatifs de l’alimentation en eau potable   de la population girondine.

Tête de forage, équipée d’un compteur volumétrique et d’une vanne, sous caisson de protection, sur un site de production d’eau potable. Ici le prélèvement d’eau brute est directement réalisé au « piquage » du forage. ©BRGM