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DES EAUX Deuxième rapport Adresse à M. le Ministre de l'Agriculture sur les nappes aquifères et les sources en terrain granitique Étude hydrologique de la région des Puys MONSIEUR, LE MINISTRE, J'ai eu l'honneur, en vous exposant en 1908 les principaux résultats de mes recherches antérieures sur les nappes aquifères et les sources en terrain granitique, de vous exposer un programme comportant : 1° L'étude du régime des pluies dans ses rapports avec les variations des cours d'eau et des nappes souterraines; 2° L'étude du régime hydrologique de chaque vallée, d'après la constitution du sol et les accidents de la surface. Vous avez bien voulu approuver ce programme et me charger d'en poursuivre l'étude. Dans un premier rapport qui vous a été soumis en 1910, je me suis attaché à élucider, sur l'hydrographie des terrains granitiques, certains points qui n'avaient pas été suffisamment éclaircis dans mon Mémoire sur Les pluies, les rivières et les sources. J'ai été amené depuis lors à reprendre des études antérieures sur l'hydrographie d'une région voisine, très remarquable à plusieurs points de vue et dont la considération semblait devoir éclairer vivement le problème de la constitution et de l'écoulement des réserves en eau du sol. A l'ouest de Clermont-Ferrand, sur un plateau orienté nordsud, existe en effet une série d'appareils condensateurs connus depuis longtemps par le nombre, l'abondance et la pureté des eaux qui en découlent. Ce sont les volcans des Puys, dont les déjections, couvrant le sol du Plateau sous une forte épaisseur, y accumulent des eaux qui, suivant sous les déchets perméables les anciens thalwegs, vont reparaître à l'extrémité des coulées de lave. L'étude des nappes et des sources ainsi constituées rentre directement dans notre programme général, puisqu'elles sont produites par les précipitations atmosphériques, retenues dans un terrain perméable superposé à des terrains archéens. Le même phénomène, étudié par nous dans les terrains purement granitiques, s'en différencie simplement par la grandeur des causes et l'importance des effets. Tandis qu'autour des Puys, la masse et l'épaisseur des terrains perméables et absorbants accumulent un volume d'eau considérable, dont elles régularisent l'écoulement, dans les terrains purement granitiques
l'ouest de Clermont-Ferrand, sur un plateau orienté nordsud, existe en effet une série d'appareils condensateurs connus depuis longtemps par le nombre, l'abondance et la pureté des eaux qui en découlent. Ce sont les volcans des Puys, dont les déjections, couvrant le sol du Plateau sous une forte épaisseur, y accumulent des eaux qui, suivant sous les déchets perméables les anciens thalwegs, vont reparaître à l'extrémité des coulées de lave. L'étude des nappes et des sources ainsi constituées rentre directement dans notre programme général, puisqu'elles sont produites par les précipitations atmosphériques, retenues dans un terrain perméable superposé à des terrains archéens. Le même phénomène, étudié par nous dans les terrains purement granitiques, s'en différencie simplement par la grandeur des causes et l'importance des effets. Tandis qu'autour des Puys, la masse et l'épaisseur des terrains perméables et absorbants accumulent un volume d'eau considérable, dont elles régularisent l'écoulement, dans les terrains purement granitiques l'arène décomposée et les éboulis donnent naissance à une réserve incomparablement moindre. Le premier cas est donc susceptible d'éclairer le second, puisque l'importance de l'absorption par les terrains perméables y est si grande qu'elle permet d'éliminer les influences étrangères. Intérêt pratique de la question A cet intérêt d'ordre scientifique s'en ajoute d'ailleurs un d'ordre pratique. L'eau des Puys d'Auvergne est, en effet, susceptible d'une utilisation plus complète et plus rationnelle qu'elle n'a eu lieu jusqu'ici. L'abondance de ces eaux, la régularité de leur débit, leur température, leur pureté, la haute altitude où elles naissent, les rendraient très précieuses pour l'agriculture, l'industrie et l'alimentation des agglomérations urbaines. Elles pourraient être surtout l'origine d'importantes améliorations agricoles, et nous connaissons, dans une vaste région privée de ressources à ce point de vue, nombre d'exploitations situées tout à proximité d'eaux abondantes dont elles tireraient le plus grand profit. AU PLATEAU DE MILLEVACHES : DÉBRIS DE CALVAIRE A PEYRE-LE-VADE Malheureusement on s'est borné jusqu'à ce jour à recueillir et à utiliser les venues d'eau qui se manifestent à l'extrémité des coulées, à un niveau généralement bas et au moment où, près de se perdre au ruisseau voisin, elles ne peuvent guère irriguer que quelques prairies
ajoute d'ailleurs un d'ordre pratique. L'eau des Puys d'Auvergne est, en effet, susceptible d'une utilisation plus complète et plus rationnelle qu'elle n'a eu lieu jusqu'ici. L'abondance de ces eaux, la régularité de leur débit, leur température, leur pureté, la haute altitude où elles naissent, les rendraient très précieuses pour l'agriculture, l'industrie et l'alimentation des agglomérations urbaines. Elles pourraient être surtout l'origine d'importantes améliorations agricoles, et nous connaissons, dans une vaste région privée de ressources à ce point de vue, nombre d'exploitations situées tout à proximité d'eaux abondantes dont elles tireraient le plus grand profit. AU PLATEAU DE MILLEVACHES : DÉBRIS DE CALVAIRE A PEYRE-LE-VADE Malheureusement on s'est borné jusqu'à ce jour à recueillir et à utiliser les venues d'eau qui se manifestent à l'extrémité des coulées, à un niveau généralement bas et au moment où, près de se perdre au ruisseau voisin, elles ne peuvent guère irriguer que quelques prairies et alimenter quelques moulins peu importants. Depuis un certain temps, cependant, on semble se préoccuper de rechercher le cours souterrain de ces eaux et l'on a foré en plusieurs endroits des puits à travers les couches de lave et de scories pour aller joindre les thalwegs anciens. Mais ces premières recherches ont été faites un peu au hasard et sans plan méthodique. Celles qui ont eu pour but d'utiliser l'eau sur place ne l'ont rencontrée, lorsqu'elles ont réussi, qu'à une grande profondeur, ce qui a nécessité des procédés d'extraction coûteux et peu commodes. Celles qui tendaient au contraire à capter l'eau pour l'amener au loin, n'ont pas été précédées d'une étude générale permettant de préciser les points d'attaque, où l'on eût quelque assurance de trouver des eaux abondantes et faciles à conduire. Il nous a donc semblé dès il y a longtemps que toute recherche devait être précédée d'une étude méthodique et scientifique des diverses coulées, de façon à déduire des éléments topographiques actuels des idées un peu précises sur la topographie ancienne, sur les vallées primitives, leur orientation et les profils en long et en travers qui les caractérisent. La méthode directe qui eût permis de définir ces divers
recherches ont été faites un peu au hasard et sans plan méthodique. Celles qui ont eu pour but d'utiliser l'eau sur place ne l'ont rencontrée, lorsqu'elles ont réussi, qu'à une grande profondeur, ce qui a nécessité des procédés d'extraction coûteux et peu commodes. Celles qui tendaient au contraire à capter l'eau pour l'amener au loin, n'ont pas été précédées d'une étude générale permettant de préciser les points d'attaque, où l'on eût quelque assurance de trouver des eaux abondantes et faciles à conduire. Il nous a donc semblé dès il y a longtemps que toute recherche devait être précédée d'une étude méthodique et scientifique des diverses coulées, de façon à déduire des éléments topographiques actuels des idées un peu précises sur la topographie ancienne, sur les vallées primitives, leur orientation et les profils en long et en travers qui les caractérisent. La méthode directe qui eût permis de définir ces divers éléments par des sondages assez nombreux pour donner l'allure des courbes de niveau des terrains archéens, eût été tout ensemble très longue et très coûteuse et il nous a paru nécessaire de réunir d'abord tout ce que nous pouvons connaître de la topographie actuelle de la surface du sol, de sa constitution géologique, des affleurements de terrain primitif, du nombre et de l'importance des points d'eau. C'est ce que nous nous sommes occupé de faire pendant nos séjours annuels à Clermont et dans la région des Puys, en contrôlant sur place les indications, parfois erronées et souvent incomplètes, des cartes topographique et géologique. Nous nous sommes également laissé guider par les analogies que nous suscitait l'étude de régions granitiques, auxquelles nous pouvions comparer celle des Puys et notamment du Plateau de Millevaches, que nous connaissions plus particulièrement. C'est à l'aide de ces documents et de ces comparaisons que nous avons pu nous faire une idée des anciennes formes du terrain suffisamment exacte pour déterminer les points où des recherches plus précises permettront de serrer la question avec de grandes chances de succès. Constitution des coulées volcaniques La chaîne des Puys se présente dans ses grandes lignes comme une suite de
sa constitution géologique, des affleurements de terrain primitif, du nombre et de l'importance des points d'eau. C'est ce que nous nous sommes occupé de faire pendant nos séjours annuels à Clermont et dans la région des Puys, en contrôlant sur place les indications, parfois erronées et souvent incomplètes, des cartes topographique et géologique. Nous nous sommes également laissé guider par les analogies que nous suscitait l'étude de régions granitiques, auxquelles nous pouvions comparer celle des Puys et notamment du Plateau de Millevaches, que nous connaissions plus particulièrement. C'est à l'aide de ces documents et de ces comparaisons que nous avons pu nous faire une idée des anciennes formes du terrain suffisamment exacte pour déterminer les points où des recherches plus précises permettront de serrer la question avec de grandes chances de succès. Constitution des coulées volcaniques La chaîne des Puys se présente dans ses grandes lignes comme une suite de cônes éruptifs alignés dans la direction Nord-Sud sur un soubassement archéen, un peu à l'Ouest et en contre-bas de la ligne de faîte qui constitue comme la clef de voûte d'un anticlinal dyssymétrique. Ces cônes ont recouvert le relief primitif, sur lequel ils émergent, d'une couche profonde de déjections volcaniques, qui ont empâté le relief ancien. De là se sont épanchées vers l'Est et vers l'Ouest, dans les vallées qui découpaient ce relief, des coulées basaltiques qui présentent toutes une même physionomie générale. Au sommet de la coulée et à la base des Puys, la nappe offre une surface terminale à pente très faible dans le sens de la coulée. Souvent la pente est nulle, parfois même il se produit une contre-pente et on observe dans la coulée un creux dont nous aurons occasion de parler plus loin. A une certaine distance de sa naissance, le courant de lave se brise en une première rupture de pente et descend dès lors suivant une inclinaison modérée et sur une longueur plus ou moins grande jusqu'à une seconde rupture qui, beaucoup plus accentuée que la première, amène le courant par un couloir abrupt jusqu'à la vallée terminale où il s'épanouit. De part
qui ont empâté le relief ancien. De là se sont épanchées vers l'Est et vers l'Ouest, dans les vallées qui découpaient ce relief, des coulées basaltiques qui présentent toutes une même physionomie générale. Au sommet de la coulée et à la base des Puys, la nappe offre une surface terminale à pente très faible dans le sens de la coulée. Souvent la pente est nulle, parfois même il se produit une contre-pente et on observe dans la coulée un creux dont nous aurons occasion de parler plus loin. A une certaine distance de sa naissance, le courant de lave se brise en une première rupture de pente et descend dès lors suivant une inclinaison modérée et sur une longueur plus ou moins grande jusqu'à une seconde rupture qui, beaucoup plus accentuée que la première, amène le courant par un couloir abrupt jusqu'à la vallée terminale où il s'épanouit. De part et d'autre de la coulée sont enserrés des bandes de terrains archéens qui remontent avec elle jusqu'à la première rupture de pente où elles s'étalent en des affleurements très visibles encore, en dépit des phénomènes de métamorphisme que les roches ont subis au voisinage des volcans et malgré les érosions qui ont suivi les éruptions. A cette altitude cependant, ces affleurements demandent à être examinés avec soin et il convient de donner grande attention à tous les phénomènes secondaires et notamment aux roches témoins qui ont pu subsister, parce que la différence de leur niveau avec celui de la coulée est faible. Il arrive même que certains faits ont échappé à une étude trop superficielle et nous avons trouvé des cas où la carte géologique n'a pas distingué ces affleurements. Il est vrai que leur surface, en raison de sa faible émergence, a pu être recouverte d'une couche peu épaisse de déjections, sous laquelle il est aisé de retrouver le terrain archéen. En descendant au contraire, la bande de terrains anciens domine de plus en plus la coulée qui, à la seconde rupture de pente, s'engouffre profondément entre deux parois encaissantes. La première et la deuxième rupture de pente sont
qui ont suivi les éruptions. A cette altitude cependant, ces affleurements demandent à être examinés avec soin et il convient de donner grande attention à tous les phénomènes secondaires et notamment aux roches témoins qui ont pu subsister, parce que la différence de leur niveau avec celui de la coulée est faible. Il arrive même que certains faits ont échappé à une étude trop superficielle et nous avons trouvé des cas où la carte géologique n'a pas distingué ces affleurements. Il est vrai que leur surface, en raison de sa faible émergence, a pu être recouverte d'une couche peu épaisse de déjections, sous laquelle il est aisé de retrouver le terrain archéen. En descendant au contraire, la bande de terrains anciens domine de plus en plus la coulée qui, à la seconde rupture de pente, s'engouffre profondément entre deux parois encaissantes. La première et la deuxième rupture de pente sont marquées d'ailleurs chacune par un étranglement très sensible de la coulée, qui à la première se réduit à la moitié et quelquefois au tiers de sa largeur et qui à la seconde ne forme plus qu'une mince bande au fond d'un couloir profond. A l'amont de la première rupture de pente, de même qu'entre la première et la seconde et à l'aval de la seconde, la coulée s'élargit et finit dans la vallée terminale, notamment du côté de la Limagne, par s'épanouir en des sortes de lacs presque horizontaux et stagnants. La forme des affleurements et la manière dont ils sont disposés le long de la coulée semblent indiquer au premier abord qu'une coupe transversale faite au droit de la première rupture de pente présenterait un relief peu accusé et que l'ancien thalweg s'y marquerait dans une dépression assez large, mais peu profonde, tandis qu'une section au niveau de la deuxième rupture offrirait un creux accentué et un thalweg profond dans une étroite dépression. On pourrait les figurer schématiquement comme sur la planche ci-jointe (fig. 2 et 4), et entre les deux, on aurait le profil de la figure 3. Il en résulte que l'épaisseur de la lave, qui serait
pente, de même qu'entre la première et la seconde et à l'aval de la seconde, la coulée s'élargit et finit dans la vallée terminale, notamment du côté de la Limagne, par s'épanouir en des sortes de lacs presque horizontaux et stagnants. La forme des affleurements et la manière dont ils sont disposés le long de la coulée semblent indiquer au premier abord qu'une coupe transversale faite au droit de la première rupture de pente présenterait un relief peu accusé et que l'ancien thalweg s'y marquerait dans une dépression assez large, mais peu profonde, tandis qu'une section au niveau de la deuxième rupture offrirait un creux accentué et un thalweg profond dans une étroite dépression. On pourrait les figurer schématiquement comme sur la planche ci-jointe (fig. 2 et 4), et entre les deux, on aurait le profil de la figure 3. Il en résulte que l'épaisseur de la lave, qui serait minima à la première rupture, irait en augmentant et serait maxima aux environs de la seconde. Cette vue théorique, figurée dans le profil en long (fig. 1), sera corroborée plus bas par d'autres considérations. Elle est d'ailleurs susceptible d'être contredite en certains endroits par d'autres phénomènes. Cette physionomie générale d'une coulée, pour laquelle nous avons pris comme type la branche de Pontgibaud de la coulée de Côme, se reproduit pour les autres au moins dans ses grandes lignes avec des différences inévitables, dues à la dyssymétrie du soubassement des Puys, à l'affaissement de la Limagne et à d'autres causes accidentelles, qui ont imprimé aux vallées anciennes et par suite aux diverses coulées une constitution particulière. Ce qu'il importe d'observer c'est que des deux côtés de la chaîne des Puys, les deux ruptures de pente se produisent sur chaque coulée sensiblement à la même altitude, voisine de 900 mètres pour la première et de 700 mètres pour la seconde. La seule différence notable vient de ce que, par suite de la pente générale beaucoup plus forte sur le versant de la Limagne que sur le versant de la Sioule, les deux ruptures de pente sont plus rapprochées l'une de l'autre sur
coulée, pour laquelle nous avons pris comme type la branche de Pontgibaud de la coulée de Côme, se reproduit pour les autres au moins dans ses grandes lignes avec des différences inévitables, dues à la dyssymétrie du soubassement des Puys, à l'affaissement de la Limagne et à d'autres causes accidentelles, qui ont imprimé aux vallées anciennes et par suite aux diverses coulées une constitution particulière. Ce qu'il importe d'observer c'est que des deux côtés de la chaîne des Puys, les deux ruptures de pente se produisent sur chaque coulée sensiblement à la même altitude, voisine de 900 mètres pour la première et de 700 mètres pour la seconde. La seule différence notable vient de ce que, par suite de la pente générale beaucoup plus forte sur le versant de la Limagne que sur le versant de la Sioule, les deux ruptures de pente sont plus rapprochées l'une de l'autre sur le premier versant que sur le second. Il suit de là que les affleurements supérieurs de terrains archéens, qui, comme nous l'avons dit, jalonnent les premières ruptures de pentes, sont situés du nord au sud dans le prolongement l'un de l'autre à droite et à gauche de la chaîne des Puys. Ils marquent ainsi nettement des deux côtés le bord extrême du Plateau, le relief entre les deux bords étant légèrement convexe, si l'on suppose les cônes eux-mêmes enlevés. A l'aide de ces premières notions et en utilisant les documents topographiques, ainsi que les renseignements géologiques, complétés par la visite sur place des principales coulées, j'ai pu modeler un relief du terrain entre la Sioule et la Limagne. Il permet de se rendre compte d'un coup d'œil de la topographie du Plateau et convenablement teinté, de montrer la disposition et l'inclinaison des coulées, l'alignement des affleurements supérieurs et leurs relations avec la structure préexistante du Plateau. Au sujet de ce relief, je ferai observer qu'il est un peu schématique et qu'il n'a aucune prétention à l'exactitude rigoureuse. Certains détails ont été même exagérés pour mettre en saillie quelques phénomènes importants; d'autres au contraire ont été omis. C'est ainsi, par exemple,
Puys. Ils marquent ainsi nettement des deux côtés le bord extrême du Plateau, le relief entre les deux bords étant légèrement convexe, si l'on suppose les cônes eux-mêmes enlevés. A l'aide de ces premières notions et en utilisant les documents topographiques, ainsi que les renseignements géologiques, complétés par la visite sur place des principales coulées, j'ai pu modeler un relief du terrain entre la Sioule et la Limagne. Il permet de se rendre compte d'un coup d'œil de la topographie du Plateau et convenablement teinté, de montrer la disposition et l'inclinaison des coulées, l'alignement des affleurements supérieurs et leurs relations avec la structure préexistante du Plateau. Au sujet de ce relief, je ferai observer qu'il est un peu schématique et qu'il n'a aucune prétention à l'exactitude rigoureuse. Certains détails ont été même exagérés pour mettre en saillie quelques phénomènes importants; d'autres au contraire ont été omis. C'est ainsi, par exemple, que les coulées ont été figurées sans distinction de leur âge et de leur nature; parce qu'il suffisait à notre dessein qu'elles marquassent simplement un courant de lave. C'est ainsi encore que les affleurements archéens au sommet des coulées ont été en plusieurs cas exagérés, soit en surface, soit en hauteur, ayant voulu indiquer par là d'une part que ces affleurements occupent probablement une superficie plus grande qu'il n'est porté sur les cartes, en ce sens qu'ils comprennent des terrains archéens recouverts d'une couche légère de déchets volcaniques - et que j'appellerai par ce fait des quasi-affleurements - et d'autre part que ces lambeaux devaient aux temps des éruptions, présenter un relief plus accentué qu'aujourd'hui, relief qui a été depuis lors rasé par les érosions. Analogies avec d'autres plateaux A ces premières notions, il est facile d'en joindre d'autres qui apporteront un nouvel éclaircissement résultant d'études comparatives avec d'autres plateaux granitiques présentant des caractères frappants d'analogie. Les mêmes causes qui avaient modelé la surface du soubassement des Puys avant les éruptions ont dû agir dans le même sens sur les autres Plateaux de même constitution géologique. Les phénomènes d'érosion postérieurs aux éruptions ont bien pu modifier en quelques points la
hauteur, ayant voulu indiquer par là d'une part que ces affleurements occupent probablement une superficie plus grande qu'il n'est porté sur les cartes, en ce sens qu'ils comprennent des terrains archéens recouverts d'une couche légère de déchets volcaniques - et que j'appellerai par ce fait des quasi-affleurements - et d'autre part que ces lambeaux devaient aux temps des éruptions, présenter un relief plus accentué qu'aujourd'hui, relief qui a été depuis lors rasé par les érosions. Analogies avec d'autres plateaux A ces premières notions, il est facile d'en joindre d'autres qui apporteront un nouvel éclaircissement résultant d'études comparatives avec d'autres plateaux granitiques présentant des caractères frappants d'analogie. Les mêmes causes qui avaient modelé la surface du soubassement des Puys avant les éruptions ont dû agir dans le même sens sur les autres Plateaux de même constitution géologique. Les phénomènes d'érosion postérieurs aux éruptions ont bien pu modifier en quelques points la physionomie de la région volcanique; mais elles n'ont pu l'altérer profondément, en telle sorte que si nous considérons un autre plateau granitique présentant sur son pourtour une pente générale vers l'extérieur, nous devons trouver dans la topographie de l'une et l'autre région, une analogie, sinon une similitude absolue, des formes créées par les eaux atmosphériques. C'est ce qui se produit notamment dans la partie centrale et sur le pourtour du Plateau de Millevaches, voisin de celui des Puys et dégagé jusqu'à ce jour de tout phénomène éruptif récent. Les études auxquelles nous nous sommes livrés personnellement, d'autres travaux importants et notamment ceux de M. Demangeon, ont mis en lumière au Plateau de Millevaches trois formes principales de terrain, correspondant à trois cycles d'érosion. Le Limousin, que l'on a pu à un certain âge géologique considérer comme une pénéplaine d'altitude à peu près égale à celle qu'occupent aujourd'hui les hauts plateaux, a dû par l'effet des érosions subséquentes se diviser en trois parties : 1° L'une, comprenant le nœud même du Plateau et représentant ce qui reste de l'ancienne pénéplaine, marqué aujourd'hui des traits d'une hydrologie sénile et parvenue au terme de son évolution, avec une topographie confuse et des lignes