Présentation

Résumé de la thèse : En Bretagne, l'alimentation en eau potable est assurée à 20 % par les ressources en eaux souterraines contenues, principalement dans le socle fracturé. Du fait de la géométrie du réseau de fractures et des propriétés hydrauliques des roches, la productivité des aquifères bretons est généralement faible (400 à 1 000 m³/j). A Ploemeur(Morbihan), un important gisement d'eau souterraine est exploité pour l'alimentation en eau potable, depuis juin 1991, à un débit moyen de 3 000 m³/j. Les caractéristiques principales de cet aquifère sont 1) des arrivées d'eaux importantes, localisées au niveau de filons de pegmatites fracturées, et 2) une eau brute de bonne qualité ([NO₃]<10mg/l).

Dans les milieux fracturés, les circulations de fluide et le transport de matière sont fortement dépendantes de la géométrie du réseau de fracture. C'est pourquoi, une meilleure compréhension du fonctionnement hydrogéologique est fondamentale quant à la gestion et la protection des ressources en eaux souterraines. Nous avons entrepris une caractérisation hydrogéologique afin de définir la structure du sous-sol et d'identifier les principaux processus à l'origine de la productivité de cet aquifère et de la qualité de l'eau. Cette étude pluridisciplinaire est basée sur des observations de terrain et sur l'utilisation de méthodes géophysiques, hydrauliques et hydrochimiques.

La zone fracturée se trouve au contact entre des micaschistes et du granite et possède une géométrie subhorizontale favorisant sa recharge donc sa productivité. Ce modèle contraste avec ce qui est traditionnellement proposé pour les milieux fracturés en Bretagne. L'imagerie géophysique donne grossièrement la géométrie mais ne permet pas une détection fine des filons de pegmatites fracturés.

Des essais de pompage ont permis de caractériser les propriétés hydrauliques. Ce type d'aquifère ne répond pas aux modèles standards développés en hydrogéologie à la fois, par son hétérogénéité intrinsèque et par la dimension de la zone d'écoulement. Par conséquent, le modèle moyen qui semble approprié est un aquifère fractal de dimension 1,4.

Enfin l'analyse des chroniques chimiques, notamment des nitrates, a mis en évidence les processus 1) de mélange d'une eau récente (infiltrée après 1950 et polluée par les nitrates) avec une eau ancienne et 2) de dénitrification naturelle par oxydation de la pyrite. Une modélisation de ces chroniques sur la base d'une dénitrification bactérienne a permis de quantifier la cinétique de cette réaction d'oxydo-réduction et la dynamique du mélange qui évolue pendant le pompage, par la mise en écoulement de drains préférentiels, entre la surface et la zone fracturée profonde.