Chaudes-Aigues (Cantal) et ses sources thermales les plus chaudes de France métropolitaine

En cette chaude journée d'aout 2018, cette source ne “fumait” pas, ce qu'elle fait abondamment en hiver. Des auréoles diversement colorées visualisent des auréoles colonisées par divers microorganismes, visualisant eux-mêmes un gradient de propriétés physiques et chimiques : gradient de température et/ou gradient de pouvoir réducteur quand on s'éloigne du principal flux d'eau.

Les zones couleur rouille sont colonisées par des bactéries chimiolithotrophes thermophiles qui tirent l'énergie nécessaire à leurs synthèses de réactions du type : 4 FeO (Fe²⁺ dissout dans l'eau) + O₂ (O₂ atmosphérique) → 2 Fe₂O₃ (Fe³⁺, couleur rouille) + Q (énergie). Cette énergie Q sert alors aux bactéries pour leur synthèse de matière organique comme chez tous les autotrophes.

L'auréole vert foncé intense correspond à des cyanobactéries, bactéries photosynthétiques qui tolèrent les milieux réducteurs (les eaux de la source, riches en Fe²⁺, sont réductrices). La zone vert jaune ou vert bronze correspond à des algues “ordinaires” comme des diatomées… qui ne peuvent pas se développer dans les eaux très réductrices trop près du point de sortie (loin du point de sortie, le Fe²⁺ a totalement été oxydé en Fe³⁺).

Des précisions sur cet effet des réducteurs sur la photosynthèse peuvent être consultées en relisant la “Station 2” de Les sources thermominérales d'Auvergne : chimiolithotrophie et photosynthèse. Le gradient de température se superpose au gradient de potentiel redox et a sans doute aussi un rôle sur la zonation biologique.

On voit les mêmes choses que dans les photos précédentes, plus ou moins masquées dans des nuages d'aérosols issus de la condensation de la vapeur d'eau.

On voit ici l'emplacement d'une conduite d'eau chaude partant de la source du Par. Au fond, le musée Géothermia.

Les eaux chaudes de Chaudes-Aigues sont assez faiblement minéralisées pour des eaux thermales (cf. fig. 16) mais déposent quand même du “tartre” (carbonate de calcium surtout) le long des canalisations, ce qui rend nécessaire leur entretien annuel.

Les canalisations et radiateurs d'eau chaude sont situés sous les dalles sombres qui parcourent le sol de l'église.

Les canalisations et radiateurs d'eau chaude sont situés sous les dalles sombres qui parcourent le sol de l'église.

Le musée est situé juste au-dessus de la source du Par.

On devine la sortie de bulles de CO₂ en bas à droite de la photo. La couleur rouille du fond indique l'abondance de précipités (d'origine biologique et/ou abiotique).

C'est l'ion HCO₃⁻, qui, en masse, est le principal ion en solution, suivi par Na⁺. On peut noter la richesse en ions fer dissout (Fe²⁺). En remontant des “profondeurs”, la pression des eaux diminue, divers déplacements d'équilibres chimiques ont lieu, du CO₂ peut dégazer et du CaCO₃ peut précipiter. Citons deux de ces réactions : 2 HCO₃⁻ + Ca²⁺ → CO₂ + CaCO₃ + H₂O et HCO₃⁻ + Na⁺ → CO₂ + Na⁺ + OH⁻.

De l'aragonite précipite quand la température est supérieure à 50°C, et de la calcite quand la température est plus basse.

Le bourg de Chaudes-Aigues est bâti sur des gneiss (en vert), gneiss intrudés par le granite hercynien de la Margeride (en rose et violet) et très localement recouverts par des coulées basaltiques mio-pliocènes (en bleu). Le secteur de Chaudes-Aigues est particulièrement riche en failles et en filons de microgranite (en rouge). Failles et filons servent de drains favorisant la remontée d'eaux profondes.

L'origine des eaux chaudes de Chaudes-Aigues est bien expliquée : ce sont des eaux superficielles, eaux de pluie et de fonte des neiges, qui s'enfoncent (en plusieurs milliers d'années) par un réseau de fracture jusque vers –5000 m. À cause du fort degré géothermique local (4 à 7°C par 100 m sous le centre du Massif Central, contre 3 pour la moyenne des continents), ces eaux se réchauffent jusqu'à 200°C. Elle “rencontrent” du CO₂ issu vraisemblablement du dégazage du manteau dans cette région volcanique, ce qui rend ces eaux très “altérantes”. La perméabilité en grand du secteur (failles et filons), la différence de température importante entre la surface et la profondeur et les venues de CO₂ génèrent un circuit convectif avec entrées des eaux superficielles sur les Monts de la Margeride et sorties au niveau de Chaudes-Aigues. Des données plus détaillées sur les eaux thermales du Massif Central sont disponibles dans Les sources thermominérales d'Auvergne : aspects géologiques.

D'après ce schéma qui résume des études géochimiques, en particulier celles de P. Caillaux et al. (1976), (références complètes dansAmélioration de la connaissance des ressources en eau souterraine des sites thermaux - Région Auvergne - Site de Chaudes-Aigues (15)), ces eaux proviennent très majoritairement des pluies et neiges des Monts de la Margeride (au Sud-Est). Une très faible proportion pourrait venir du Nord, de la périphérie du volcan du Cantal. Selon ces données, le volcanisme du Cantal ne serait donc pour rien (ou presque) dans la haute température de ces eaux. Degré géothermique élevé (qui explique la haute température des eaux) et volcanisme seraient deux conséquences de l'amincissement crustal et lithosphérique que subit le Massif Central depuis 25 Ma.

Source : P. Bérard, 1999, Inventaire des eaux thermales et minérales du département de la Lozère (France), Rapport de synthèse BRGM R40509.