Fantômisation et hydrogéologie

International audienceThe hydrogeology of karstified limestones differs from hydrogeology in porous or simply fractured rocks by the non‐linearity of the flow equations: Darcy's law only applies to the case of laminar flows, that is, i.e., slow, under low hydrodynamic potential. The discovery of the notion of rock ghosts as well as the karstogenesis that ensues changes the way we think about these flows. In the deep quarries of the Soignies region (Belgium) exploiting Tournaisian limestones, fossil pseudoendokarsts are reactivated by the new hydrodynamic gradient imposed by the depth of the quarry. Localized and considerable inflows of water (several hundred m3 / h) emerge at the bottom of these quarries thanks to pseudoendokarsts, the residual alterite of which is gradually eroded. Against all expectations, these “rivers” emerge from this residual alterite sometimes at the bottom of galleries, not only very porous (from 60 to 70% for an alterite coming from a bedrock with porosity of less than 3%) but also quite permeable (up to 15,000 mD). These pseudoendokarsts can thus play the role of first drains in the evolution of a karstified massif into rock ghosts during the activation by uplift of these ghostrock, but also constitute additional capacitive zones if they are not connected at drains or before the appearance of a hydrodynamic gradient.L’hydrogéologie des calcaires karstifiés s’écarte de l’hydrogéologie en roches poreuses ou simplement fracturées par la nonlinéarité des équations d’écoulement : la loi de Darcy ne s’y applique que dans le cas d’écoulements laminaires, c’est‐à‐dire lents, sous potentiel hydrodynamique faible. La découverte de la notion de fantômes de roche ainsi que de la karstogenèse qui s’ensuit change notre manière d’envisager ces écoulements. Dans les profondes carrières de la région de Soignies (Belgique) exploitant des calcaires tournaisiens, des pseudoendokarsts fossiles sont réactivés par le nouveau gradient hydrodynamique imposé par la profondeur de la carrière. Des afflux d’eau localisés et considérables (plusieurs centaines de m3/h) émergent au fond de ces carrières à la faveur de pseudoendokarsts dont l’altérite résiduelle est progressivement érodée. Contre toute attente, ces « rivières » sortent de cette altérite résiduelle parfois au fond de galeries, non seulement très poreuse (de 60 à 70% pour une altérite provenant d’une roche mère à porosité inférieure à 3 %) mais également assez perméable (jusqu’à 15.000 mD). Ces pseudoendokarsts peuvent ainsi jouer le rôle de premiers drains dans l’évolution d’un massif karstifié en fantômes de roche lors de l’activation par surrection de ceux‐ci, mais également constituer des zones annexes capacitives s’ils ne sont pas reliés aux drains ou avant l’apparition d’un gradient hydrodynamique