Où se déposent les sédiments, et que devient l'eau qui les a transportés ? Ce dernier chapitre décrit les grands milieux de sédimentation, du glacier à la plaine abyssale, puis introduit l'hydrologie (cycle de l'eau, bassin versant, débit) et l'hydrogéologie (nappes, aquifères, porosité et perméabilité), un enjeu majeur pour le Maroc et un thème apprécié des correcteurs pour les questions de synthèse.
1. Les milieux de sédimentation continentaux
Un milieu de sédimentation est une portion de la surface terrestre caractérisée par des conditions physiques, chimiques et biologiques propres, qui laissent leur empreinte dans le sédiment. Les milieux continentaux comprennent le milieu glaciaire (moraines hétérométriques, blocs striés), le milieu désertique (dunes à stratifications obliques, regs, dépôts d'évaporites dans les sebkhas continentales), le milieu fluviatile (chenaux à galets et sables, plaines d'inondation à silts et argiles, terrasses alluviales), le milieu lacustre (sédiments fins finement lités, souvent riches en matière organique ou en carbonates) et les cônes de déjection au débouché des torrents en montagne. Les dépôts continentaux se reconnaissent à leurs couleurs rouges d'oxydation, à leurs fossiles terrestres et à leur mauvais tri.
2. Les milieux mixtes et marins
Les milieux mixtes (ou de transition) sont soumis à la fois aux influences continentales et marines : deltas (construction sédimentaire à l'embouchure d'un fleuve, quand l'apport dépasse le remaniement marin), estuaires (embouchures envahies par la marée, vases et sables), lagunes et marais maritimes isolés par un cordon littoral, où se déposent vases, évaporites ou tourbes. Le milieu marin se subdivise selon la profondeur : le domaine littoral entre marée haute et marée basse ; la plate-forme continentale (domaine néritique, jusqu'à environ 200 m), zone de forte production carbonatée en climat chaud (récifs) et de dépôts détritiques près des côtes ; le talus continental, où les courants de turbidité déposent des turbidites granoclassées ; et le domaine abyssal (plaines profondes) où s'accumulent lentement les boues à foraminifères, les boues siliceuses et les argiles rouges. En dessous d'une certaine profondeur (profondeur de compensation des carbonates), la calcite se dissout et seuls les sédiments siliceux et argileux subsistent.
Zone de la surface terrestre où s'accumulent les sédiments, définie par ses conditions physiques (énergie, profondeur), chimiques (salinité, oxygénation) et biologiques, que l'on reconstitue grâce aux caractères des roches (faciès).
3. Hydrologie : cycle de l'eau et bassin versant
Le cycle de l'eau, entretenu par l'énergie solaire, enchaîne évaporation (surtout océanique), transport de la vapeur, condensation, précipitations, puis ruissellement, infiltration et évapotranspiration. Le bilan hydrologique d'une région s'écrit : précipitations = évapotranspiration + écoulement + infiltration (± variation des réserves). Un bassin versant est la surface drainée par un cours d'eau et ses affluents, limitée par la ligne de partage des eaux (crêtes) ; le débit mesuré à son exutoire (en m³/s) et sa variation au cours de l'année (régime hydrologique) dépendent du climat, du relief, de la nature des roches et de la végétation. Les oueds marocains ont un régime très irrégulier, avec des crues brutales et des étiages sévères, d'où l'importance des barrages.
4. Hydrogéologie : les eaux souterraines
L'eau infiltrée traverse la zone non saturée puis s'accumule dans la zone saturée, dont la surface supérieure est le niveau piézométrique. Une roche capable de stocker et de transmettre l'eau est un aquifère (sables, graviers, grès, calcaires fissurés ou karstifiés) ; une roche imperméable (argiles, marnes) est un substratum ou un toit. Une nappe libre repose sur un substratum imperméable et sa surface est à la pression atmosphérique : elle fluctue avec les pluies et alimente sources et puits. Une nappe captive est comprise entre deux couches imperméables ; l'eau y est sous pression et peut remonter dans un forage au-dessus du toit, voire jaillir : c'est un puits artésien. Les sources apparaissent là où le niveau piézométrique recoupe la topographie (source de déversement) ou au contact d'une couche imperméable. Le pompage excessif abaisse le niveau piézométrique et provoque, près des côtes, l'intrusion d'eau salée, problème réel des nappes du Souss ou du Saïss.
5. Porosité et perméabilité
La porosité est le rapport du volume des vides au volume total de la roche (en %) ; elle peut être d'interstices (entre les grains d'un sable, jusqu'à 30-40 %) ou de fissures (diaclases, karst des calcaires). La perméabilité est l'aptitude de la roche à laisser circuler l'eau ; elle dépend de la taille et de la connexion des pores, non de leur volume : une argile est très poreuse mais imperméable, car ses pores minuscules retiennent l'eau, alors qu'un gravier est perméable. La loi de Darcy exprime que le débit traversant une section d'aquifère est proportionnel à la perméabilité et au gradient hydraulique. La porosité efficace ne compte que l'eau réellement mobilisable par gravité.
| Nappe libre | Nappe captive | |
|---|---|---|
| Position | Sous une zone non saturée, au-dessus d'un substratum imperméable | Entre deux couches imperméables (toit et mur) |
| Pression | Surface à la pression atmosphérique | Eau sous pression |
| Niveau dans un forage | Égal au niveau de la nappe | Monte au-dessus du toit (artésianisme possible) |
| Alimentation | Directe par infiltration des pluies | Par la zone d'affleurement de l'aquifère |
| Vulnérabilité à la pollution | Forte | Faible (protégée par le toit) |
Nappe libre et nappe captive
- Milieux continentaux (glaciaire, désertique, fluviatile, lacustre), mixtes (delta, estuaire, lagune) et marins (littoral, plate-forme, talus, abyssal).
- Turbidites = dépôts granoclassés des courants de turbidité sur le talus ; boues à foraminifères et argiles rouges dans les abysses.
- Bilan hydrologique : précipitations = évapotranspiration + écoulement + infiltration.
- Bassin versant : surface drainée limitée par la ligne de partage des eaux ; débit en m³/s à l'exutoire.
- Nappe libre : surface à pression atmosphérique ; nappe captive : sous pression entre deux imperméables, puits artésien.
- Argile : poreuse mais imperméable ; gravier : perméable. La perméabilité dépend de la connexion des pores.
Les sujets de synthèse demandent de relier un faciès à son milieu de dépôt (moraine → glaciaire, turbidite → talus, évaporite → lagune ou sebkha). En hydrogéologie, dessine une coupe avec nappe libre, nappe captive, niveau piézométrique et puits artésien : c'est le schéma attendu. Ne confonds jamais porosité et perméabilité, l'exemple de l'argile (poreuse, imperméable) est le contre-exemple favori des correcteurs.