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Une station expérimentale à Tournemire

Failles et fractures


La région méridionale des Grands Causses s’inscrit dans le contexte structural des grandes failles régionales de direction proche d’E-W à E-NE /W-SW. Plus localement, la station expérimentale de Tournemire est située dans un massif composé de roches sédimentaires jurassiques à structure monoclinale simple, avec des couches faiblement inclinées vers le nord (4-5 °) (voir coupe géologique ci-contre). Ce massif est limité au nord par la grande faille régionale du Cernon (80 km de long) qui a joué un rôle majeur dans le cadre tectonique, morphostructural et hydrogéologique de la région. La faille locale du Cirque de Tournemire d’orientation NE-SW, est la deuxième discontinuité d’échelle kilométrique (11 km de long) proche du massif de Tournemire.

Le tunnel de la station expérimentale traverse la faille du Cernon dans la zone nord, au PM 1587 [1], où une source est présente. Dans cette zone, le rejet (faille inverse) de cette faille [2] est de l’ordre de 400 mètres (au minimum) et, si l’on ajoute le rejet en faille normale produit durant la sédimentation jurassique, le décalage total est encore plus important (cf. coupe géologique). A cet endroit, la faille met en contact les argilites du Toarcien supérieur avec les calcaires dolomitiques du Lias. Cette faille joue un rôle majeur dans la circulation des eaux souterraines.


Une faille principale, des failles secondaires

A une échelle locale cette fois, le massif est affecté par des failles d’échelle kilométrique à métrique. Au droit de la station expérimentale de Tournemire, la plus grande discontinuité est d’extension kilométrique, de direction N-S. Cette faille, baptisée faille principale (cf. carte géologique, en rouge), a été mise en évidence lors du creusement des ouvrages de la station expérimentale et par imagerie sismique [3] à partir de la surface. Il s’agit d’une faille normale active pendant la sédimentation jurassique et reprise en décrochement pendant la compression pyrénéenne (40-50 Ma). Cet héritage polyphasé est responsable d’une structuration complexe de la zone de faille : argilite broyée, plans de glissements, fractures avec remplissage de calcite.

D’autres failles d’extension hectométrique, quasi-verticales et de direction proche de N-S, sont présentes au niveau du site. Attribuées à la formation des Pyrénées, ces failles, baptisées failles secondaires (cf. carte géologique), sont caractérisées principalement par des zones de broyage de l’argilite avec des fractures associées.

Dans les secteurs où les ouvrages de la station expérimentale ont traversé ces failles (principales et secondaires), aucune circulation d’eau souterraine n’a été observée. D’autres failles en cisaillement de direction NW-SE sont associées aux structures N-S, et elles peuvent recouper ces dernières. La fracturation d’échelle décamétrique à métrique présente un remplissage de calcite principalement, avec de cristaux de pyrite dans certains cas, et elle s’organise en grande partie selon la direction N-S à NW-SE.

Dans certains secteurs, ce type de discontinuités contrôle les circulations souterraines, principalement dans les zones de relais (cf. fig1) où la présence de géodes est observée (par exemple dans la galerie Est-96). Les aquifères supérieur et inférieur sont localisés le long des zones de fracturation proches de N-S affectant les couches calcaires.

Vue schématique du réseau de fractures scellées et transmissives organisées en relais. 

 Vue schématique du réseau de fractures scellées et transmissives organisées en relais


Notes :

1- Point métrique, distance exprimée en mètres par rapport à un point d’origine, ici l’entrée Sud du Tunnel.
2- On parle de rejet de faille, composante verticale du mouvement de glissement d'une faille. Plus d'informations sur les différents types de faille : Mouvements de failles.
3- Imagerie utilisée dans le sous-sol, qui utilise l’écho d’ondes sonores réfléchies par les interfaces géologiques (différentes couches, failles).

En images


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Coupe géologique au droit de la station expérimentale de Tournemire