Electrical resistivity tomography to characterize a karstic Vauclusian spring: Fontaine d’Orbe (Pyrénées, France)

Pour citer cet article : Sirieix, C., Riss, J., Rey, F., Prétou, F., & Lastennet, R. (2014). Electrical resistivity tomography to characterize a karstic Vauclusian spring: Fontaine d’Orbe (Pyrénées, France). Hydrogeology Journal, 22(4), 911-924.

Contexte géologique et hydrogéologique

La source est située dans les calcaires urgoniens du 3e Chaînon béarnais.

Zone d'étude (carte topographique 1446, IGN 2002 (Sirieix et al., 2014)

L’aquifère est limité : au nord par les marnes albiennes peu perméables ; au sud par les ophites (dolérites altérées) séparées des calcaires par un niveau argileux identifié sur les images de résistivité.

Le réseau karstique est complexe, avec plusieurs familles de fractures déjà répertoriées. La source est supposée de type Vauclusien, c’est-à-dire entièrement noyée et alimentée par un conduit ascendant (confirmé par les mesures).

Contexte hydrologique et géologique de la zone d'étude (carte topographique 1446, IGN 2002 (Sirieix et al., 2014)

Méthodologie : Tomographie de résistivité électrique (ERT)

Les auteurs utilisent principalement un dispositif pôle–pôle, bien adapté aux zones montagneuses peu perturbées électriquement. Plusieurs profils sont réalisés avec des espacements d’électrodes différents : 5 m, 3 m, 1,5 m.

Résultats méthodologiques clés : l’espacement de 1,5 m est indispensable pour détecter des structures de petite taille. Les inversions robustes (norme L1) donnent de meilleurs résultats dans les milieux karstiques à fortes discontinuités. Les structures conductrices fines (ex. le petit canal artificiel) ne sont pas détectées si elles sont plus petites que l’espacement d’électrodes.

Résultats principaux : géométrie du conduit

Les modèles ERT révèlent :

• Un conduit karstique principal  : Largeur : ≈ 9–10 m (p. 11–12). Profondeur du toit : ≈ 4 à 6 m selon les sections, soit une altitude d’environ 367–371 m NGF, toujours sous le niveau de la source (confirmant son caractère Vauclusien). Le conduit traverse sous la rivière Vert d’Arette et relie rive gauche → rive droite, expliquant la pollution.
• Conduits secondaires et fissures : des anomalies conductrices au nord indiquent des zones fracturées ou des conduits secondaires moins bien définis.
• Structure des alluvions : les dépôts quaternaires montrent : une nappe libre à environ 2 m de profondeur, possible interaction hydrologique entre nappe alluviale et eau karstique.

Modèle d'inversion pour la cuvette 6 avec un espacement des électrodes de 1,5 m (côté est de la rivière, côté ouest de la route D132) (Sirieix et al., 2014)

Interprétation hydrogéologique

Les données montrent que le conduit est entièrement saturé et que le système est sous pression. Les eaux de la rive gauche peuvent atteindre la source en ≈ 6 heures, comme l’indiquent les tests de traçage. Une partie de l’eau alluviale peut se mélanger à l’eau karstique via des fractures.

La source est vulnérable aux pollutions provenant :

• de la rive gauche,
• des zones de contact entre alluvions et fissures,
• et potentiellement de la rivière.

Conclusion générale

L’ERT a permis de cartographier précisément les contacts géologiques (marnes, calcaires, argiles, ophites) ; d'identifier et dimensionner le conduit karstique terminal, montrant qu’il est : large (≈ 10 m), noyé, ascendant vers la source, hydraulique­ment connecté entre les deux rives ; de confirmer la nature Vauclusienne de la Fontaine d’Orbe ; de démontrer la vulnérabilité de la ressource aux pollutions de surface et de fournir des recommandations méthodologiques importantes, notamment l’usage d’un espacement court (1,5 m).