Résumé
Les zones de faille impactent de façon importante la circulation de fluides dans les réservoirs souterrains. Leur impact hydraulique est toutefois variable (conduit et/ou barrière), mal connu et mal quantifié. Or, les failles sont nombreuses dans les réservoirs carbonatés et la méconnaissance de leurs propriétés hydrodynamiques fait peser d’importantes incertitudes sur l’exploitation de ce type de réservoir. Afin d’optimiser les opérations d’exploitation dans ces milieux (qui peuvent contenir d’importantes ressources en eau ou en hydrocarbures), cette étude vise à caractériser qualitativement et quantitativement l’impact hydrodynamique propre à la structure d’une zone de faille. L’approche de travail adoptée s’appuie sur des investigations in situ et à l’échelle de la faille, via des tests hydrauliques dans un champ de forages en zone faillée. Ces travaux se sont déroulés dans les terrains carbonatés mésozoïque du nord de Montpellier (France) et en particulier sur l’hydrosystème du Lez. L’objectif premier de cette étude était la prospection pour l’installation d’un site expérimental constitué de 5 forages dans une zone de faille répondant à un cahier des charges précis. Le critère n°1 était d’éviter au maximum la présence de karst, dont l’influence hydraulique risque de masquer les propriétés hydrodynamiques spécifiques à la faille elle-même. Ainsi, afin de pouvoir éviter le karst, sa distribution et son fonctionnement ont été étudiés au cours de cette phase de prospection à l’échelle du réservoir. Il est apparu que les failles majeures NE-SW de l’hydrosystème du Lez sont très fortement karstifiées. Ces failles ont par ailleurs un rôle de chenal d’écoulement principal dans l’aquifère, caractérisé par de fortes vitesses de transfert de pression et de matière, qui permet la connexion hydraulique (ou la déconnexion) entre les compartiments en fonction des conditions hydrologiques. Au terme de cette première phase d’étude, la faille secondaire décrochante dextre de Rieu Coullon a été sélectionnée pour l’implantation des puits. Cette faille pluri-hectométrique orientée N°140E a ensuite fait l’objet d’une caractérisation géologique et structurale multi-échelles et multi-méthode (cartographie géologique, géophysique ERT, microtectonique, etc.) précise permettant d’appréhender son architecture. Des investigations en forages (diagraphies, pompages) ont enfin été réalisées. Les résultats obtenus montrent que, dans un contexte hydrologique défavorable (étiage léger), l’influence du karst n’a pas pu être évitée. Aussi, le rôle imperméable de la faille a pu être démontré mais pas quantifié. Toutefois, les investigations à l’échelle du site expérimental couplées aux investigations menées à l’échelle régionale ont mis en évidence (1), que le réseau karstique de l’aquifère du Lez est hiérarchisé et comparables à une arborescence où les failles majeures représentent le réseau principal, (2), que le site expérimental de Rieu Coullon est situé sur un réseau karstifié secondaire (connecté au réseau principal) dont la transmissivité homogène équivalente a été estimée à environ 10-5 m2/s à l’étiage et (3), que la diminution progressive de la hauteur d’eau dans l’aquifère durant l’étiage conduit progressivement à une compartimentation de l’aquifère à toute les échelles et in fine à une diminution de sa transmissivité homogène équivalente et de sa productivité. Les connaissances apportées par ces travaux peuvent permettre d’améliorer la gestion et la protection de la ressource en eau de l’aquifère du Lez, et à plus large échelle, des aquifères carbonatés peu poreux.