Types d’aquifères
En dépit de sa petite taille, la Suisse possède une grande diversité d’aquifères. On en distingue trois types principaux : les aquifères poreux, fissurés et karstiques. L’expression de leurs propriétés hydrogéologiques, telles la capacité de rétention et la perméabilité, dépend des caractéristiques de la roche en question.
Les aquifères sont des corps rocheux constitués de vides reliés entre eux qui stockent et conduisent les eaux souterraines. Le type d’aquifère est déterminé par la nature des vides présents dans la roche : pores, fissures ou cavités karstiques. Il est fréquent de trouver, dans un même aquifère, une combinaison de plusieurs types de vides.
En raison de la formation des Alpes, la géologie de la Suisse est caractérisée par un assemblage de roches de nature différente sur un petit territoire. Les roches ont par endroits subi de puissantes déformations, ce qui a entraîné l’apparition de surfaces de discontinuités (fissures). Les propriétés originelles d’une roche, ainsi que les propriétés qui résultent de la formation des Alpes, déterminent la capacité de rétention et la perméabilité d’un aquifère et, partant, la productivité de la ressource d’eau souterraine.
Roches meubles
Aquifères poreux
Les aquifères poreux en roches meubles sont principalement composés de gravier et de sable. Ils présentent une grande porosité utilisable. Aussi leur capacité de rétention, leur perméabilité (conductivité hydraulique) et, par conséquent, leur productivité en eau souterraine sont élevées.
Les principaux aquifères poreux de Suisse se trouvent dans les dépôts alluviaux récents des vallées fluviales du Plateau et des grandes vallées alpines. Ces aquifères sont proches de la surface (profondeur maximale de 50 m) et s’étendent localement, voire régionalement. Leurs ressources d’eau souterraine se situent donc dans les zones les plus densément peuplées et dans les zones d’agriculture intensive. Ils revêtent par conséquent une importance cruciale pour la gestion des eaux.
Dans le nord de la Suisse, on trouve des aquifères constitués de gravier et de sable également en dehors des vallées à des altitudes légèrement plus élevées. Il s’agit de dépôts d’origine fluvio-glaciaire (« Deckenschotter »). Ils se sont formés au cours de périodes glaciaires plus anciennes, en marge des glaciers, lors de l’avancée et de la fonte de ces derniers. Leur altitude correspond à la surface terrestre de l’époque.
On trouve aussi des aquifères d’origine fluvio-glaciaire aux étages inférieurs des systèmes aquifères superposés. Ces systèmes aquifères multicouches résultent de la sédimentation de matériaux grossiers dans les marges glaciaires. On les trouve dans le remplissage de certaines vallées glaciaires actuelles. Des couches imperméables, telles que des dépôts d’argile et de limons à granulométrie fine ou des dépôts morainiques compactés, séparent les aquifères les uns des autres.
Les moraines ainsi que les récents dépôts d’éboulis constitués de matériaux grossiers de différents types, tels que les dépôts torrentiels, les débris de pente ou les cônes de déjection, peuvent également former des aquifères poreux. Ces aquifères sont peu étendus et ont une importance locale.
Roches consolidées
Aquifères poreux
On trouve aussi des aquifères poreux dans des roches consolidées. En Suisse, ces aquifères sont principalement représentés par les grès du Plateau (roches molassiques). Lors de la formation de ces derniers, l’espace interstitiel s’est comblé et les grains de sable se sont cimentés. Au fil du temps, ce ciment s’est partiellement dissout du fait de la circulation de l’eau à proximité de la surface, formant ainsi à nouveau des espaces interstitiels pouvant se remplir d’eau souterraine. La capacité de rétention et la perméabilité des aquifères molassiques en Suisse sont moyennes. Les ressources d’eau souterraine de ces aquifères revêtent par conséquent une importance locale, voire régionale. En plus d’être poreuse, la structure de ces aquifères est souvent aussi fissurée.
Aquifères fissurés
Les aquifères fissurés se trouvent dans les roches cristallines, tels le granit ou le gneiss, ainsi que dans les roches sédimentaires composées d’éboulis cimentés (roches sédimentaires clastiques), tels le conglomérat ou le flysch.
Au fil du temps, les fissures se sont agrandies sous l’effet de la décompression due à la fonte des glaciers, de l’altération proche de la surface et de la circulation de l’eau. Dans les roches cristallines, l’altération chimique joue un rôle secondaire, et la fissuration est généralement suffisante pour la formation d’un aquifère uniquement dans les premières centaines de mètres sous la surface. En revanche, une fissuration plus intense se produit dans les zones qui présentent des instabilités de terrain telles que les tassements ou les glissements profonds.
La capacité de rétention et la perméabilité des aquifères fissurés sont moyennes à faibles et dépendent de la densité et de la largeur des fissures. Aussi la productivité des ressources d’eau souterraine est-elle également moyenne à faible. Elle est accrue dans les zones avec des instabilités de terrain. Une généralisation des caractéristiques hydrogéologiques n’est toutefois que partiellement possible en raison de la grande diversité de ces aquifères ainsi que de la disponibilité limitée des données.
Les roches sédimentaires présentent souvent une combinaison de fissures et de pores. Les roches des Préalpes et des Alpes ont été fortement déformées lors de la formation des Alpes, ce qui explique la prédominance des fissures dans ces régions. Les roches sédimentaires du Plateau et du Jura quant à elles n’ont guère été soumises à des contraintes tectoniques, raison pour laquelle la structure poreuse y prédomine (voir le paragraphe relatif aux aquifères poreux en roches consolidées).
Aquifères karstiques
Les aquifères karstiques se forment dans les roches carbonatées (calcaire et dolomie) ainsi que dans les roches évaporitiques (gypse, anhydrite et, dans une moindre mesure, sel) du Jura, des Préalpes septentrionales et méridionales ainsi que des Alpes. Ils contiennent d’importantes ressources d’eau souterraine, dont certaines sont suprarégionales.
Les cavités karstiques se développent avant tout le long de failles tectoniques et de joints de stratification. Le contact permanent de la roche avec de l’eau carbonatée (H2CO3) – d’abord près de la surface, puis de plus en plus profondément – entraîne la dissolution chimique des minéraux carbonatés et évaporitiques. En raison de ce processus, les cavités d’un aquifère karstique peuvent atteindre un volume nettement plus grand que celles d’un aquifère fissuré. La capacité de rétention et la perméabilité des aquifères karstiques sont donc moyennes à grandes. Les larges cavités karstiques permettent une vitesse d’écoulement élevée. C’est pourquoi les sources karstiques se caractérisent par une productivité variable dans le temps étant donné que l’eau souterraine, une fois infiltrée dans le sous-sol, s’écoule rapidement au travers de la roche.