Deux geysers du Massif Central : la « Source Intermittente » de Vals-les-Bains et la « Gargouillère » de Lignat

Pierre Thomas

ENS Lyon - Laboratoire de Géologie de Lyon

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

25/03/2013

Résumé

Geysers à accès aménagés propulsés par du CO2 à Vals-les-Bains (Ardèche) et à Lignat, commmune de Saint Georges sur Allier (Puy de Dôme).


Figure 1. La Source intermittente de Vals-les-Bains (Ardèche)

Cette source jaillit à plusieurs mètres de hauteur avec une périodicité de l'ordre de 6 heures, elle est, ici, photographiée à 23h30 en juillet 2012.


Le 18 février, nous vous avons parlé d'une éruption de pétrole en banlieue Nord de Clermont-Ferrand, éruption dont le moteur ascensionnel était du CO2. Dans le Massif Central, le CO2 qui sort d'un peu partout (cf. Les sources thermo-minérales d'Auvergne ) ne fait pas jaillir que du pétrole, mais aussi (essentiellement) de l'eau. Il existe quatre "geysers à CO2", dans le Massif Central : celui de Bellerive-sur-Allier (Allier), celui de Sainte-Marguerite (Puy de Dôme) et deux autres, sujets de cette semaine, la Source Intermittente de Vals les Bains (Ardèche) et la Gargouillère de Lignat, commune de Saint Georges sur Allier (Puy de Dôme). Ce ne sont que de timides manifestations de phénomènes péri-volcaniques, il y a bien plus spectaculaire, mais pas en France métropolitaine, comme l'illustre l'article Hydrovolcanologie de Michel Detay.

À Vals-les-Bains, la source a pour origine un forage effectué en 1865 pour la recherche d'eau minérale. C'est au cours d'un forage profond que de l'eau jaillit de façon intermittente, propulsée par du CO2. Après bien des vicissitudes, changements de statuts, de propriétaires et d'aménagements, la source acquiert son aspect actuel dans les années 1960, dans le parc municipal de Vals-les-Bains. Pour des raisons esthétiques, elle sort au milieu d'un pavage d'orgues basaltiques, orgues très abondantes dans les coulées voisines (cf., par exemple, les orgues basaltiques du Ray Pic). Elle jaillit spontanément approximativement toutes les 6 heures, mais sa régularité n'était pas celle du « Vieux Fidèle » de Yellowstone, et sa puissance est assez variable. Et, bien que son jaillissement soit naturel, la municipalité le régule avec une vanne couplée à une horloge pour que les touristes et les curistes n'aient pas trop à attendre (jaillissement à 5h30, 11h30, 17h30 et 23h30). Le jaillissement dure quelques minutes seulement. Les photographies présentées ici ont été prises en juillet 2012, lors du jaillissement de 23h30.


Figure 3. Début du jaillissement de la « Source Intermittente » de Vals les Bains, en 6 vues

Le maximum de hauteur est atteint en une trentaine de secondes, la hauteur maximale se maintient 1 ou 2 minutes, puis décroit jusqu'à s'annuler. Il ne reste plus qu'à attendre 6 heures pour que cela recommence.



Figure 5. Panneau indiquant les horaires de jaillissement de la « Source Intermittente » de Vals les Bains

Mieux que le « Vieux Fidèle » de Yellowstone ! Mais, ici, la régularité est "régulée".


Figure 6. Localisation de Vals les Bains en Ardèche

Dans l'agglomération, des panneaux indiquent le parc et la « Source Intermittente ».


Il existe une autre source jaillissante en Auvergne dans un cadre beaucoup moins aménagé : la source, dite la « Gargouillère » de Lignat, commune de Saint Georges sur Loire. Cette source intermittente est, elle aussi, due à un puits artificiel, existant déjà, dit-on, du temps des Romains. Cette source jaillit au fond d'un petit vallon perdu. Jusque dans les années 1970, le site n'était pas aménagé, le puits était simplement recouvert (depuis quand ?) d'une meule de grès, et l'eau jaillissait par le trou central de la meule pendant 1 minute à 10-20 cm de hauteur toutes les 10 minutes environ. La fréquentation et le piétinement du site l'ont dégradé. Eau et gaz fuyait latéralement ; les jaillissements devenaient moins fréquents, moins hauts et moins abondants. Des travaux ont été entrepris pour restaurer et étanchéifier le puits, et aménager sommairement ses environs immédiats. En décembre 2011, la meule était entourée d'un parterre de planches dans une sorte de carré en maçonnerie auquel on pouvait accéder par un escalier de quelques marches. La sources jaillissait et gargouillait pendant environ 1 minute à 30-50 cm de haut, et ce toutes les 3 à 4 minutes.

Figure 7. Vue d'ensemble du cadre de la source, la « Gargouillère », de Lignat, Saint Georges sur Allier, Puy de Dôme

Ici, pendant une phase de repos (décembre 2011).


Figure 8. Vue d'ensemble du cadre de la source, la « Gargouillère », de Lignat, Saint Georges sur Allier, Puy de Dôme

Ici, pendant une phase de jaillissement (décembre 2011).


Figure 9. Gros plan sur le jaillissement de la source, la « Gargouillère », de Lignat, Saint Georges sur Allier, Puy de Dôme

L'eau qui jaillit est potable, mais pas très agréable à boire, car légèrement ferrugineuse (ion Fe++) et très légèrement sulfureuse.


Figure 10. Début, paroxysme et fin d'un jaillissement de la « Gargouillère » de Lignat, en 6 vues

Les photos sont prises (1) pendant une phase de repos, (2) en début de jaillissement, (3) au paroxysme du jaillissement, (4), (5) et (6) pendant la baisse de la puissance du jaillissement.


Figure 11. Gros plan sur le trou de la « Gargouillère » pendant un jaillissement, en 6 vues

Les photos sont prises (1) pendant une phase de repos, (2) et (3) pendant l'amplification du jaillissement, (4), (5) et (6) pendant la baisse de la puissance du jaillissement. On peut noter que la meule est recouverte d'un "tapis" coloré, tapis vert-bleu de cyanobactéries juste autour du trou, et tapis vert plus franc d'algues vertes un peu plus loin. On a, là, une zonation classique autour des points de sorties d'eau très "réductrice" (cf. Les sources thermo-minérales d'Auvergne : chimiolithotrophie et photosynthèse ).


Quelle(s) peu(ven)t être l' (les) origine(s) de tels jaillissements ?

Il peut tout d'abord s'agir des sources fonctionnant selon le même principe que les geysers classiques (cf. Hydrovolcanologie ), geysers crachant de l'eau bouillante (cf. "geysers chauds" dans De l'eau en ébullition dans une bouteille à basse température et basse pression : manipulation simple, geysers et autres analogies géologiques ). Rappelons que le CO2 est beaucoup plus soluble dans l'eau à haute pression qu'à basse pression. Plaçons-nous dans une roche très fracturée avec un réseau de fractures ouvertes remplies d'eau. Imaginons un apport en CO2 à la base du système. L'eau en profondeur, sous une pression hydrostatique élevée va se charger en CO2 dissout et va finir par être saturée en dioxyde de carbone : tout apport supplémentaire entraîne un dégazage. Une bulle de CO2 va se former, remonter dans la fissure en entraînant dans sa remontée de l'eau saturée en CO2, eau qui en remontant voit diminuer sa pression et baisser la solubilité du CO2, eau qui va donc à son tour libérer une bulle de gaz, qui repoussera l'eau sus-jacente dont la solubilité en CO2 va diminuer... jusqu'au jaillissement à la surface des bulles de gaz et d'un panache d'eau entraîné par le gaz. L'apport continu de CO2 à la base du système réalimente l'eau et le cycle recommence.

Il peut aussi s'agir d'un fonctionnement de type siphon si la géométrie des fractures et autres cavités s'y prête (voir les schémas ci-dessous).

Figure 14. Comment une géométrie particulière des cavités et fractures (forme de siphon) peut engendrer un jaillissement périodique

Une arrivée permanente de CO2 augmente le volume et la pression dans une poche. Entre le stade (1) et le stade (4), la pression passe de la pression atmosphérique Patm à Patm + ρgh, h étant la différence de hauteur entre l'eau dans la poche de gaz et l'eau dans le conduit, ρ la masse volumique de l'eau et g la gravité. Il y a toujours égalité entre la pression interne à la poche et ρgh. Au stade (4) du dispositif imaginé ici, le niveau du gaz arrive au coude inférieur du siphon, et des bulles de gaz vont remonter le long du conduit vertical. En remontant, elles vont chasser de l'eau hors du conduit. Moins d'eau dans le conduit égale moins de pression hydrostatique. La pression dans la poche va dépasser celle exercée par la colonne d'eau, qui va être propulsée vers le haut et jaillir à la surface. La poche de gaz se vide. Quand le niveau de l'eau atteint le coude supérieur du siphon, le phénomène s'arrête jusqu'à la prochaine recharge.