Hydrogéologie de la craie

L’eau de pluie s’infiltre dans le sol en occupant les vides, pores ou fissures. Son mouvement vertical s’interrompt lorsque ces vides disparaissent, c’est-à-dire quand la roche devient imperméable. La craie constitue le sous-sol d’une grande partie de la Haute-Normandie.
La perméabilité de la craie est de triple nature :

• perméabilité matricielle (la craie est une roche poreuse: cavités microscopiques originelles entre les grains minéraux pouvant atteindre 40% en surface diminuant en profondeur),
• perméabilité fissurale (microcavités planes liées à la compression, à l’extension ou au cisaillement tectoniques),
• perméabilité karstique (conduits).

En profondeur, la descente de l’eau dans la craie se ralentit, puis s’arrête. Ceci est dû à la fermeture progressive des vides sous l’effet de la charge lithostatique (le poids des roches supérieures) ou à la présence de couches inférieures imperméables (marnes turoniennes ou albiennes). L’extraction de l’eau par forage s’effectue principalement au fond des thalwegs ou des vallées.
Le long d’un profil vertical dans la craie, on distingue 2 parties :

• une zone non saturée supérieure, dans laquelle les vides sont partiellement occupés par de l’eau;
• une zone saturée inférieure, dans laquelle les vides sont totalement remplis d’eau.

Si on introduit un tube cylindrique vertical dans la roche, l’eau remonte généralement dans ce tube jusqu’à la limite entre ces deux zones. Ce dispositif s’appelle un piézomètre. Il permet de mesurer la hauteur de la zone saturée (niveau piézométrique). L’eau contenue dans cette zone saturée s’appelle une nappe et la roche qui la contient s’appelle l’aquifère. L’enveloppe des niveaux piézométriques détermine la surface piézométrique dont l’analyse permet de déduire le sens d’écoulement des molécules d’eau.

La surface piézométrique est calquée principalement par la surface topographique dont elle atténue les irrégularités.  La nappe de la craie constitue une ressource en eau essentielle de la Haute-Normandie, comme dans l’ensemble du Bassin Parisien.
La craie est recouverte d’argiles à silex, plus ou moins imperméables (nappes suspendues dans les loess et mares). L’engouffrement de l’eau est facilité par la présence d’entonnoirs de dissolution, appelés bétoires ou boit-tout dans le Pays de Caux (voir vidéo). Vous pouvez accéder à la base de données répertoriant ces bétoires sur le site du BRGM.

L’eau superficielle se charge en gaz carbonique au passage dans la terre végétale et se comporte comme un acide faible. Les fissures de la craie se trouvent élargies par la dissolution et s’organisent progressivement en un réseaux de grandes cavités communicantes constituant un karst. Ce karst draine une grande partie de la nappe de la craie, celle qui est la plus mobile (quelques dizaines de cm à quelques centaines de m/h) et susceptible de débits importants. De véritables rivières souterraines peuvent se former.
L’eau de la nappe circule horizontalement et se déverse à l’air libre dans les parties basses des vallées (sources, exsurgences) ou se jette dans les alluvions des rivières ou encore au bas des falaises, ou sur le platier ou sous la mer. L’axe des vallées et de valleuses sèches constituent des drains préférentiels.
La nappe de la craie se recharge grâce aux précipitations efficaces (celles qui ne retournent pas directement dans l’atmosphère). Il existe un retard entre les précipitations (pluviométrie) et la recharge de la nappe (hauteur piézométrique).
Au cours de l’année, on enregistre des variations saisonnières avec :

• une période de vidange entre les mois de d’avril et de septembre, liée à la température et à l’activité végétale;
• une période de recharge hivernale entre octobre et mars.

Le document suivant montre la recharge de la nappe de la craie (plus contrastée au niveau des plateaux).

On trouvera sur le site de la D.R.E.A.L.des informations actualisées sur la pluviométrie et l’état des nappes.

Les exsurgences de platier

Il est fréquent d’observer à basse mer des sources d’eau douce surgissant d’une anfractuosité du platier ou s’écoulant au travers du cordon de galet. Leur position est rarement quelconque, mais elle est souvent conditionnée par une discontinuité tectonique ou sédimentaire.
Un des cas les plus communs est la situation sur un master-joint, c’est-à-dire une fracture oblique à fort pendage qui prend en écharpe toute la hauteur de la falaise. Le rejet vertical est généralement d’ordre décimétrique, mais il peut varier de 0 à 3 mètres. Des stries subhorizontales peuvent parfois se dessiner sur le miroir montrant que le mouvement différentiel n’est pas dû qu’à un simple effondrement. Les master-joints se groupent souvent localement en ensembles conjugués. Le motif le plus aquifère est celui du coin à pointe vers le bas. A l ‘intersection du dièdre, la collecte est la plus abondante et les fractures s’élargissent pour former un karst actif.

Quelques exsurgences remarquables sur le littoral

Platier de la Cavée Rouge Est (à l’E d’Yport)

La Roche qui Pleure, à l’W de Grainval;
La cascade du Heurt, entre le Cap Fagnet et Senneville;
La source du Vaurain, entre Saint-Pierre-en-Port et Les Grandes Dalles;
L’exsurgence des Petites Dalles;

Niveaux stratigraphiques aquifères

Se référer à l’article:
Contribution of stratigraphy to groundwater motion understanding in chalk. Examples of Karstogenic horizons of the Pointe de Caux, France par T. Gaillard, B. Hoyez & E. Hauchard – February 2023 Geological Society London Special Publications 517(1). DOI: https://doi.org/10.1144/SP517-2020-157