Aquifères : réservoirs souterrains d’eau douce.
Les aquifères sont des couches souterraines de roches saturées d’eau qui peuvent être amenées à la surface par des sources naturelles ou par pompage.
L’eau souterraine contenue dans les aquifères est l’une des sources d’eau les plus importantes sur Terre : environ 30 % de notre eau douce liquide est de l’eau souterraine, selon la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Le reste se trouve à la surface dans les ruisseaux, les lacs, les rivières et les zones humides. La majeure partie de l’eau douce du monde – environ 69% – est enfermée dans les glaciers et les calottes glaciaires. Le site Web de l’US Geological Survey propose une carte des aquifères importants des États-Unis contigus.
Les eaux souterraines peuvent être trouvées dans une gamme de différents types de roches, mais les aquifères les plus productifs se trouvent dans les roches poreuses et perméables telles que le grès, ou les cavités ouvertes et les grottes des aquifères calcaires. L’eau souterraine se déplace plus facilement à travers ces matériaux, ce qui permet un pompage plus rapide et d’autres méthodes d’extraction de l’eau. Les aquifères peuvent également être trouvés dans les régions où la roche est constituée d’un matériau plus dense – comme le granit ou le basalte – si cette roche présente des fissures et des fractures.
« Les aquifères se présentent sous de nombreuses formes et tailles, mais ils sont en réalité un réservoir d’eau souterrain contenu », a déclaré Steven Phillips, hydrologue au US Geological Survey (USGS) à Sacramento, en Californie.
Un matériau dense et imperméable comme l’argile ou le schiste peut agir comme un « aquitard », c’est-à-dire une couche de roche ou d’un autre matériau presque impénétrable à l’eau. Les eaux souterraines peuvent se déplacer à travers ces matériaux, elles le feront très lentement (voire pas du tout). Les failles ou les montagnes peuvent également bloquer le mouvement des eaux souterraines douces, tout comme l’océan, a déclaré Phillips.
Un aquitard peut piéger les eaux souterraines dans un aquifère et créer un puits artésien. Lorsque les eaux souterraines s’écoulent sous un aquitard d’une zone d’altitude plus élevée à une altitude plus basse, comme d’une pente de montagne au fond d’une vallée, la pression sur les eaux souterraines peut être suffisante pour forcer l’eau de tout puits foré dans cet aquifère. Ces puits sont connus sous le nom de puits artésiens, et les aquifères dans lesquels ils puisent sont appelés aquifères artésiens ou aquifères captifs.
Comment les eaux souterraines se déplacent
Lorsqu’une nouvelle eau de surface pénètre dans un aquifère, elle « recharge » l’approvisionnement en eau souterraine. La recharge se produit principalement près des montagnes, et les eaux souterraines s’écoulent généralement vers le bas des pentes des montagnes vers les ruisseaux et les rivières par la force de gravité, a déclaré Phillips. Selon la densité de la roche et du sol à travers lesquels l’eau souterraine se déplace, elle peut se déplacer aussi lentement que quelques centimètres en un siècle, selon Environnement Canada. Dans d’autres régions, où la roche et le sol sont plus meubles et plus perméables, les eaux souterraines peuvent se déplacer de plusieurs pieds par jour.
L’eau d’un aquifère peut être retenue sous la surface de la Terre pendant de nombreux siècles : les hydrologues estiment que l’eau de certains aquifères a plus de 10 000 ans (ce qui signifie qu’elle est tombée à la surface de la Terre sous forme de pluie ou de neige environ 6 000 ans avant la Grande Pyramide d’Égypte. de Gizeh a été construit). La plus ancienne eau souterraine jamais découverte a été découverte à 2,4 km de profondeur dans une mine canadienne et y a été piégée il y a entre 1,5 et 2,64 milliards d’années.
Mais plus on creuse profondément pour trouver de l’eau, plus le liquide devient salé, a déclaré Phillips. « Les eaux souterraines peuvent être très, très profondes, mais finalement c’est une saumure », a-t-il déclaré. « Pour l’eau douce, les profondeurs sont très limitées. »
Une grande partie de l’eau potable dont dépend la société est contenue dans des aquifères peu profonds. Par exemple, l’aquifère d’Ogallala – un vaste réservoir d’eau souterraine de 174 000 milles carrés (450 000 kilomètres carrés) – fournit près d’un tiers des eaux souterraines agricoles de l’Amérique, et plus de 1,8 million de personnes dépendent de l’aquifère d’Ogallala pour leur eau potable.
De même, le Texas tire près de 60 % de son eau des eaux souterraines ; en Floride, les eaux souterraines fournissent plus de 90 % de l’eau douce de l’État. Mais ces importantes sources d’eau douce sont de plus en plus menacées.
L’agriculture et une population humaine croissante exercent des pressions importantes sur les aquifères en déclin.
Menaces sur les aquifères
En 2010, environ 30% des eaux souterraines de l’aquifère d’Ogallala avaient été exploitées, selon une étude de 2013 de l’Université d’État du Kansas. Certaines parties de l’aquifère d’Ogallala sont maintenant sèches et la nappe phréatique a diminué de plus de 300 pieds dans d’autres zones. Plus des deux tiers des eaux souterraines de cet aquifère d’Ogalalla pourraient être drainées au cours des prochaines décennies, selon l’étude.
« Les niveaux d’eau ont juste baissé, baissé, baissé », a déclaré Phillip. « Une grande partie de ce système a été rechargée il y a 10 000 ans au cours de la période glaciaire la plus récente, et ce que nous faisons maintenant, c’est extraire l’eau. Nous retirons l’ancienne eau qui n’est pas reconstituée. »
Le même problème se retrouve de plus en plus dans le monde, en particulier dans les zones où une population en croissance rapide exerce une plus grande demande sur des ressources aquifères limitées – le pompage peut, dans ces endroits, dépasser la capacité de l’aquifère à recharger ses réserves d’eau souterraine.
Lorsque le pompage des eaux souterraines entraîne un abaissement de la nappe phréatique, la nappe phréatique peut descendre si bas qu’elle est en dessous de la profondeur d’un puits. Dans ces cas, le puits « s’assèche » et aucune eau ne peut être prélevée tant que la nappe phréatique n’est pas rechargée, ce qui, dans certains cas, peut prendre des centaines ou des milliers d’années.
Lorsque le sol s’affaisse à cause du pompage des eaux souterraines, on parle d’affaissement. Dans la vallée de San Joaquin, dans le sud de la Californie, où les agriculteurs dépendent des puits pour l’irrigation, la surface du sol s’est installée à 8,5 mètres (28 pieds) entre les années 1920 et les années 1970, selon la NASA, qui utilise des données satellitaires pour suivre l’affaissement.
« L’affaissement du sol est une menace pour les aquifères et aussi pour les infrastructures en surface », a déclaré Phillips.
En plus des niveaux des eaux souterraines, la qualité de l’eau dans un aquifère peut être menacée par l’intrusion d’eau salée (un problème particulier dans les zones côtières), les contaminants biologiques tels que le fumier ou le rejet de fosses septiques et les produits chimiques industriels tels que les pesticides ou les produits pétroliers. Et une fois qu’un aquifère est contaminé, il est notoirement difficile d’y remédier.
