Hydrogéologie et ressource en eau

Le réseau hydrographique régional est marqué par la Dore et ses affluents, dont on identifie deux régimes hydrologiques distincts.  Dans la plaine d’Ambert les rivières et ruisseaux ont un profil stabilisé, avec sédimentation et méandrisation des cours d’eau. Dans les massifs cristallins encadrant la plaine, le régime est semi-torrentiel compte tenu de la pente topographique ; c’est le cas, côté Monts du Forez, du ruisseau de Grandrif qui traverse Chadernolles et du ruisseau de Baffie qui irrigue Tonvic.

Certains thalwegs empruntent le trajet de discontinuités régionales, entraînant une pénétration fissurale dans le massif cristallin. De ce fait, certaines failles ouvertes et non colmatées sont susceptibles de fournir un apport d’eaux résurgentes, eaux vadoses d’infiltration des impluviums à proximité, ou eaux minérales aux circulations plus complexes et profondes. C’est typiquement le cas du ruisseau de Baffie à proximité d’Issartier et du ruisseau de Grandrif, au-dessus de La Grand Rive, qui se surimposent aux directions structurales majeures du socle cristallin.

Synthèse hydrogéologique su site

Le bilan hydrique, différence entre les apports d’eau (pluie, neige, brouillard, ruissellement sur le massif cristallin) et les pertes par évapotranspiration et transpiration, est nettement positif dans les Monts du Forez. De ce fait les ruisseaux de Grandrif et de Baffie sont pérennes et alimentent très certainement le socle granitique, caractérisé par une perméabilité de fissures.

Le socle comporte des plages d’altération, zones arénisées où le granite est transformé en gore, d’épaisseur variable, qui renferment de petites nappes souterraines alimentant des niveaux de sources, souvent captées pour la desserte locale. Ces horizons altérés, considérés comme aquifères, sont caractérisés par une perméabilité de pores, bien que la perméabilité de ces formations soit faible compte tenu de la présence d’argile. Ce sont les discontinuités à dominantes verticales structurant le massif cristallin sous-jacent qui permettent le transit de l’eau. Elles constituent un aquifère fissural productif (aquifère de socle) lorsqu’elles sont demeurées ouvertes et non colmatées par des matériaux de remplissage. Le rôle des formations superficielles (altérites, colluvions, frange d’altération) est très important pour assurer la fonction capacitive généralement plus faible dans les discontinuités du substratum rocheux.

Ces formations superficielles, qui assurent la réception de l’alimentation pluviale et la régulation du stock hydrique du massif, pérennisent la ressource en eau. De nombreuses études universitaires (cf. Hervé CUBIZOLLE) menées sur les tourbières en Livradois-Forez, zones humides d’altitude (Monts du Forez), ont montré l’influence non négligeable des tourbières sur l’hydrologie et l’hydrogéologie. L’implantation de ces tourbières, modelées par l’action glaciaire et périglaciaire, bénéficie de la pluviométrie due aux grands flux atmosphériques venus de l’ouest et d’un réseau hydrographique dense alimenté par la fonte des neiges. De ce fait, ces tourbières constituent des réserves d’eau et possèdent un bon pouvoir épurateur. Elles jouent également un rôle important dans l’alimentation des nappes phréatiques et participent à la régulation des eaux en altitude (en termes de ruissellement et d’infiltration).

Ainsi la pétrologie, la tectonique et l’altération déterminent les caractéristiques de l’aquifère qui a pour fonction le stockage et l’écoulement de l’eau souterraine. Les roches granitiques fissurées sont considérées comme aquifères lorsque les conditions d’alimentation permettent le renouvellement et l’entretien des écoulements (infiltration efficace). Dans ces conditions, il est réaliste d’affirmer que les Monts du Forez constituent en quelque sorte le château d’eau de la plaine d’Ambert, le massif cristallin se drainant probablement en profondeur dans le bassin sédimentaire par ses circulations fissurales.

Frange d’altération du massif granitique

Localement, dans les bois situés au dessus de l’exploitation (Bois de Chamby), dans le même éperon granitique que celui sur lequel est implantée la carrière, de nombreuses sources sont répertoriées sur la carte géologique BRGM au 1/50.000e et la carte topographique IGN au 1/25.000e, entre les cotes 700NGF et 800NGF, montrant bien le caractère aquifère fissural du massif granitique. Ces résurgences s’écoulent par leur thalweg vers le ruisseau de Grandrif.

La synthèse des données InfoTerre concernant les captages d’adduction d’eau potable (AEP) et les sources destinées à l’alimentation humaine, exploitées sur le versant ouest des Monts du Forez entre St Martin des Olmes et Beurrières, dénombre plus d’une cinquantaine de références de captages entre les cotes d’altitude 640NGF et 1200NGF. Les deux captages les plus bas étant ceux de la galerie drainante situés sur la RD252 et alimentant Chadernolles (cf. doc. Synthèse hydrogéologique ci-dessus). Tous ces captages correspondent aux eaux des formations granitiques et prouvent bien les relations entre l’hydrogéologie de ce massif et la ressource en eau régionale des villages situés sur le versant ouest des Monts du Forez.

Les conditions d’alimentation permettant le renouvellement des eaux du massif d’une part et la permanence des écoulements d’autre part amènent à considérer le socle granitique comme un véritable aquifère.

Sur le plan quantitatif, la ressource en eau y est globalement faible mais, ponctuellement, des débits économiquement intéressants ont été  obtenus. La ressource en eau dans ces formations est localisée dans la frange d’altération superficielle (sources d’arènes), les diaclases et les discontinuités servant d’axe de drainage aux écoulements souterrains. L’agglomération d’Ambert est alimentée en partie par ces captages, le complément se faisant par prélèvement en eau de surface. Ces eaux, bicarbonatées sodiques ou calciques, sont faiblement minéralisées (résistivité : r = 30.000 W.m) et globalement acides (6,3 < PH < 6,5) ; leur qualité bactériologique est généralement satisfaisante compte tenu du recouvrement forestier et de la faible densité d’élevage en altitude.

Deux types d’aquifères en massif granitique

Ainsi, les formations granitiques, contrairement aux affirmations de l’exploitant, cautionnées par la DREAL, constituent bien un aquifère associant formations superficielles et discontinuités structurales. Localement les horizons altérés, les zones arénisées et les diverses formations superficielles participent à l’alimentation et la régulation de la réserve hydrique et pérennisent la ressource en eau. Si l’on déblaie ces horizons capacitifs, la ressource devient précaire et la pluviosité se résorbe alors par ruissellement et érosion sur le massif rocheux nu. Ce sera bien entendu le cas sur les 3,4 hectares du Grand Gar. De plus, le terrassement d’un front escarpé recoupant les discontinuités majeures qui assurent le transit des eaux conduira inévitablement à gérer les venues d’eau localisées en carrière. Les prescriptions de l’arrêté préfectoral n’abordent pas la gestion des eaux du massif, puisque l’exploitant assure qu’il n’y a pas de problème hydrogéologique. Seules les eaux pluviales sont traitées par collecte au niveau inférieur du site en fond de fouille et rejetées dans des bassins de décantation. Ce n’est bien entendu pas suffisant, il faut également gérer les eaux du massif, qui peuvent représenter des quantités non négligeables, au regard des eaux météoriques.

Quels sont les débits potentiels et les pressions sur discontinuités aquifères attendus à 39m de profondeur ? Nul ne le sait, puisqu’aucune reconnaissance hydrogéologique n’a été effectuée sur le site du Grand Gar. L’exploitation de la carrière voisine de Rimade ne peut renseigner sur ce point puisque les terrassements n’ont concerné que quelques mètres de hauteur. Par contre l’eau sourd des remblayages du site de Rimade après exploitation, confirmant la présence d’eau si besoin.

 

De plus, la pollution des eaux du massif par des apports provenant de l’exploitation par infiltration constitue un risque majeur, totalement occulté dans le dossier. Une seule phrase aborde cette problématique dans l’arrêté préfectoral : « le rejet direct ou indirect, même après épuration d’eaux résiduaires dans la nappe souterraine, est interdit » ; prescription peu réaliste au regard du problème posé et impossible à réaliser dans les conditions d’exploitation. Pour limiter ce risque il faudrait réaliser un radier provisoire étanche sur le carreau de la carrière, structure qui évoluerait au fur et à mesure de l’approfondissement des banquettes.

L’exploitant ne pouvant satisfaire cette contrainte, et refusant de reconnaître la présence d’une nappe dans le massif cristallin, a bien pallié le manque de prescription en matière de gestion des eaux d’exhaure (eaux d’infiltration du massif), au regard des venues d’eau d’infiltration qui apparaissent en carrière au fur et à mesure de l’approfondissement des terrassements. Pour ce faire, il a mis en œuvre un dispositif de gestion très sommaire de collecte des eaux (eaux d’exhaure et eaux de ruissellement), en créant un bassin de rétention en carrière. Non seulement c’est insuffisant, mais cela constitue en outre une source de pollution permanente pour l’aquifère fissural granitique.

Gestion des eaux d’exhaure en carrière

Pour en revenir à la géologie structurale, compte tenu des discontinuités majeures orientées Nord-Sud (N175°E), il est fort probable qu’une partie des eaux s’infiltrant et circulant dans le massif sous le niveau du carreau de la carrière (cote +607NGF) sera drainée par les deux ruisseaux situés de part et d’autre de la carrière, à une cote bien inférieure à +580NGF (ruisseaux de Grandrif et de Baffie).

Cette situation est préjudiciable, sachant que des efforts notables ont été engagés depuis plusieurs années sur le bassin de la Dore afin d’améliorer la qualité de l’eau et des milieux aquatiques. Cette ressource reste malgré tout particulièrement vulnérable, situation qui pourrait s’aggraver avec le changement climatique si celui-ci se traduisait par des extrêmes plus marqués (sécheresses – inondations). Ces ruisseaux, qui constituent d’importants corridors écologiques et des éléments structurants du paysage et du cadre de vie, restent un des objectifs opérationnels du Parc Naturel Régional du Livradois-Forez.

Il aurait été certainement souhaitable dans cette affaire que le préfet prenne l’avis d’un hydrogéologue départemental agréé afin d’apprécier l’influence de l’exploitation sur l’aquifère du massif.

 

En ce qui concerne l’alimentation en eau potable (AEP) des villages de Chadernolles et de Tonvic, les eaux proviennent bien du massif cristallin et non du bassin sédimentaire d’Ambert :

  • Le château d’eau de Chadernolles est alimenté par des eaux provenant de Grandrif, via le Bostfaucher, et par une galerie drainante située dans la vallée du ruisseau de Grandrif, en amont de la Grand Rive, drainant les eaux du versant du Bois de Chamby (galerie vers la cote 630 / 640NGF) (cf. Doc. Synthèse hydrogéologique du site).
  • Le château d’eau de Tonvic est alimenté par des eaux provenant d’Issartier, village situé au dessus de la carrière, et de Chassagnolles.

 

Il faut noter que certaines habitations ne sont pas alimentées par le réseau AEP, mais par des sources privées, qui ne sont pas toutes répertoriées par l’administration départementale ; c’est le cas notamment du lieu dit « La Fridière ».

La source de La Fridière, située au-dessus de Chadernolles, sur la commune de Chaumont le Bourg, à quelques centaines de mètres de la carrière, sur le même versant et sur les mêmes courbes de niveau (620 – 630NGF) que le chemin de desserte de l’exploitation, est bien une source de type émergence captée à usage privé utilisée en AEP. Elle présente un débit permanent, avec une pression de l’ordre de 1 bar, correspondant à un dénivelé de 10m entre la zone de captage et la maison, dont le seuil de porte se situe à la cote 620NGF. Il y a en fait deux résurgences vers la cote 630NGF, distantes d’environ 10m.

La première résurgence, facilement visible sur site, alimente une rétention d’eau ayant autrefois servi à abreuver le bétail mais qui n’est plus utilisée actuellement.

La seconde résurgence est captée en souterrain pour alimenter la maison en AEP. L’acte de vente de la maison d’habitation de la Fridière stipule bien la source comme seule alimentation, la commune de Chaumont-le-Bourg n’ayant pas souhaité engager les frais de raccordement au réseau de cette habitation isolée sur son territoire, et très proche de Chadernolles.

Sources de La fridière

Il est bien entendu regrettable que la commune de Chaumont-le-Bourg n’ait pas déclaré cette source comme captage AEP, confortant ainsi l’exploitant dans sa volonté de ne pas tenir compte du captage AEP de la Fridière, considéré comme inexistant sur la commune. L’exploitant reconnaît cependant la présence d’une source à la Fridière, qu’il situe bizarrement à la cote 580NGF, soit au niveau du ruisseau de Grandrif, et de conclure dans son mémoire en réponse à l’enquête publique de juin 2011 que « d’après les données fournies par la DDASS du Puy de Dôme, la commune de Chaumont le Bourg ne possède ni ressource en eau, ni périmètre de protection de source pour l’alimentation en eau destinée à la consommation humaine ». Là encore, aucun esprit critique de la part de la DREAL sur ces affirmations… La DREAL qui ose présenter au juge des référés, en audience le 13 juillet 2012, la photo de la source non captée, pour illustrer le captage AEP de la Fridière et caricaturer ainsi les dires de l’ARPECT.

L’influence de l’exploitation sur la source est certaine compte tenu de son implantation à 500m plus au nord, dans le prolongement de la direction structurale majeure (Nord-Sud) et de sa situation à la cote 630NGF. Elle sera de ce fait directement impactée par les terrassements successifs de la carrière dont la cote finale du carreau est prévue à la cote 607NGF, entraînant un rabattement des eaux du massif granitique inévitable. En reprenant les termes consacrés de la gestion des risques, la « vraisemblance » est maximale (« possible »)  avec une « conséquence » importante (« majeure »), puisque l’alimentation en eau ne peut se faire depuis Chadernolles, dont le château d’eau est à une altitude inférieure à celle de la maison à desservir.

Penser que la carrière n’a pas d’influence sur les eaux du massif est inacceptable. Cette influence porte aussi bien sur le risque de tarissement des sources riveraines ou de modification du gradient hydraulique dans le massif granitique que sur le risque de pollution des eaux du massif par infiltration des eaux stagnantes de carrière, en contact avec les résidus d’explosif imbrûlés et/ou avec les particules fines de roche chargée en substance uranifère (cf. problématique « Géologie régionale et présence d’uranium »). Cette infiltration est d’autant plus importante que le massif exploité, naturellement fracturé, est fortement sollicité par les tirs de mines (jusqu’à 66 kg de charge unitaire tirée), provoquant l’ouverture des discontinuités naturelles, favorisant ainsi le transit fissural, et modifiant les axes de drainage existants.

Une fouille ne peut évidemment être ouverte sans rabattement qu’à une profondeur inférieure à celle du niveau hydrostatique. En considérant que les conditions d’exploitation de la carrière doivent être compatibles avec les objectifs de gestion équilibrée de la ressource en eau au sens de l’article L211-1 du Code de l’Environnement, il apparaît manifeste que les prescriptions de l’arrêté préfectoral sur le rabattement et le rejet des eaux de drainage du massif ne satisfont pas cette condition. Tout cela en contradiction avec l’article L512-1 du code de l’environnement, qui spécifie que « l’autorisation ne peut être accordée que si ces dangers ou inconvénients peuvent être prévenus par des mesures que spécifie l’arrêté préfectoral », référence pourtant rappelée en première page de l’arrêté préfectoral n°12/00235 autorisant l’ouverture de la carrière du Grand Gar…

Drainage des formations superficielles

Les premiers terrassements de découverte réalisés en mai 2012 entre les cotes 620 – 630NGF ont mis à jour des suintements, des résurgences des eaux du massif cristallin au contact entre la frange d’altération et le substratum et au droit de discontinuités. En plusieurs endroits, l’eau sourd avec un débit de quelques litres par minute, entraînant l’essorage des formations superficielles. En saison sèche, l’été, les venues d’eau sont faibles, mais les zones humides sont bien marquées par la végétation plus abondante. Ces eaux canalisées le long du chemin ont été rejetées dans la nature. Malgré un constat d’huissier fourni par l’ARPECT et après visite sur site, la DREAL continue d’affirmer qu’il n’existe pas de résurgence significative.

Collecte et Drainage des venues d’eau

Les quantités d’eau récoltées par drainage des formations superficielles ont nécessité la réalisation d’un réseau largement dimensionné, complété par un bassin de rétention implanté à 200m au Nord-ouest de la carrière, sur une parcelle privée de pâturage.

Bassin de rétention et rejets

La DREAL a été informée dès novembre 2011 sur le risque hydrogéologique qui méritait au minimum une étude spécifique afin d’apprécier les relations entre les eaux du massif granitique et l’hydrologie de surface. Mais au lieu de ça, la DREAL a validé les propositions de l’exploitant, sans aucune étude particulière ni analyse de risques préalable. Peut-on encore maintenir qu’ « il n’y aura aucun impact sur les eaux souterraines » comme l’affirme le rapporteur de la DREAL à la commission « Carrières » du 17 novembre 2011 ?

Les premiers constats portant sur les travaux préparatoires de découverte ont permis d’émettre un doute sérieux sur la capacité de l’exploitant à mener les travaux dans les règles de l’art et dans le cadre des engagements pris lors de l’instruction. C’est le cas notamment de la réalisation des merlons de protection faits de matériaux divers de découverte y compris de débris végétaux d’abattage, comme a pu le constater le représentant de la DREAL lors de sa visite sur site et tel qu’il l’a exposé au juge des référés en audience le 12 juillet 2012, pour expliquer les colorations du talus au droit des suintements ; de tels ouvrages sont tout à fait provisoires et instables sur le long terme, sachant que la carrière est engagée pour une durée de 15 ans.

Pollution des eaux provenant de la carrière

En matière de risque sanitaire lié aux eaux, l’arrêté préfectoral (art. 2.2) reprend les dispositions réglementaires en vigueur, notamment  les prescriptions de l’arrêté « carrières », visant à limiter la pollution des eaux de surface et souterraines. Pour autant, le risque sanitaire par pollution des eaux du massif aquifère ne peut être écarté a priori. L’exploitant doit démontrer qu’au regard du procédé de traitement et du contexte géologique local le risque est acceptable.

En ce qui concerne ce contexte géologique, aucune reconnaissance minéralogique préalable n’a été engagée pour connaître la nature précise du granite, ni aucune analyse physicochimique comparative des eaux du massif et des ruisseaux encadrants. C’est un réel handicap, qui amène à découvrir les problèmes au fur et à mesure de l’extension de l’exploitation…

D’une façon générale, le massif granitique est un massif cristallophyllien constitué de granites d’anatexie et d’anatexites (dérivant du métamorphisme général) présentant des filons minéralisés avec des veines de quartz rubané, de pechblende et de tout le cortège des roches uranifères (chalcolite, autunite, gummite), mais aussi de pyrite et chalcopyrite abondantes. La présence de ces derniers minéraux renvoie à un risque de drainage acide (la pyrite (FeS2 – bisulfure de fer) est notamment un facteur déterminant dans l’apparition du phénomène d’acidification).

Il est probable que la pyrite soit déjà oxydée dans les horizons d’altération superficielle ; par contre dans les zones filoniennes du massif granitique, non seulement la présence de minerai d’uranium pose problème pour l’exploitation, mais également la présence de sulfures. En effet, en présence d’oxygène et d’eau, la pyrite s’oxyde en produisant des eaux acides, caractérisées par des concentrations élevées en sulfate et en fer. Ces conditions physico-chimiques particulières conduisent à la solubilisation d’autres éléments métalliques (Pb, Ni, Zn, Cu…). Ce phénomène sera bien entendu aggravé par les granulométries fines produites lors du traitement pour la fabrication de granulats.

Sachant que les eaux du massif granitique sont en relation avec les deux ruisseaux encadrant la carrière, l’impact sur ceux-ci représente un risque important. La toxicité liée à ce drainage acide réside dans le changement de pH de l’eau des ruisseaux, avec une influence directe sur la vie aquatique et indirecte par la perturbation de la chaîne alimentaire. De plus, la présence de métaux augmente la toxicité de ces eaux acides.

Pour conclure, le manque d’études dans cette affaire est vraiment catastrophique sur le plan écologique.