« Caractérisation hydrodynamique des zones de failles en milieu carbonaté : Application à l’aquifère du Lez.»
Soutenance publique le Mardi 16 décembre 2025 à 14h,
Lieu : Faculté des sciences, Université de Montpellier – campus Triolet
Adresse : Place Eugène Bataillon, Campus Triolet, 34090 Montpellier Cedex 5
Salle : SC 23.01 (bâtiment 23)
En ligne (Zoom) :https://umontpellier-fr.zoom.us/meetings/94191771740/invitations?signature=RmDAILk-fTqZ_JdT9EACscXpZnDCZoPI2KtkJarsVhU
ID de réunion: 941 9177 1740
Résumé :
Les travaux de cette thèse se concentrent sur la caractérisation hydrodynamique des zones de faille et sur leur rôle dans l’organisation des circulations d’eau souterraine. Ces structures tectoniques peuvent orienter les écoulements de manière très variable et sont souvent décrites par un comportement de type conduit/barrière : une core zone globalement imperméable, encadrée par une damage zone plus perméable. Ces caractéristiques permettent aux failles de faciliter l’émergence de flux hydrothermaux, de constituer des voies d’infiltration préférentielles, ou encore de compartimenter les aquifères. Toutefois, l’influence exacte de ces structures demeure mal définie, notamment dans les aquifères carbonatés karstifiés où l’hétérogénéité du milieu, des réseaux karstiques et la rapidité des échanges entre surface et souterrain augmentent la complexité et la vulnérabilité des systèmes.
L’aquifère du Lez, réservoir karstique alimentant en eau potable la métropole de Montpellier, a servi de site d’application pour cette recherche. Il présente une structuration complexe, marquée par plusieurs failles régionales dont de nombreuses pertes karstiques et exutoires principaux coïncident avec ces zones de faille. L’objectif est de caractériser le comportement hydrodynamique de ces structures, en mobilisant une approche pluridisciplinaire combinant analyses géologiques, structurales et hydrogéologiques, réalisées à différentes échelles. Ces analyses ont révélé que le réseau karstique, qui contrôle l’essentiel des transferts rapides d’eau dans le système aquifère, interagit étroitement avec la morphologie et la structure des zones de faille.
À l’échelle interne, la karstification est principalement contrôlée par certaines familles de fractures ouvertes au sein des damage zones, en particulier celles réactivées par extension. Ces fractures orientent la formation des drains karstiques, dont le développement dépend de l’envergure et de la connectivité des structures d’endommagement. Par ailleurs, la core zone, bien que généralement imperméable, n’empêche pas systématiquement le passage du karst : son architecture lenticulaire, son épaisseur variable et sa composition hétérogène, héritées d’une histoire tectonique poly-phasée, génèrent des zones de faiblesse exploitées par le karst pour traverser cette zone.
Cette interaction entre karstification et zones de faille produit des comportements localisés de type conduit/barrière. La damage zone concentre la karstification et par conséquent la majorité des écoulements, mais le réseau karstique peut également traverser la core zone, réduisant ainsi son effet barrière. À l’échelle de l’aquifère, ce sont donc les interactions entre réseau karstique et zones de faille qui contrôlent le fonctionnement hydrodynamique. Ces structures représentent également des zones privilégiées d’échanges entre eaux de surface et eaux souterraines, jouant un rôle majeur dans l’alimentation en eau mais aussi dans la vulnérabilité de la ressource.
En intégrant ces connaissances, cette thèse a permis de développer un modèle numérique semi-distribué capable de représenter à la fois la compartimentation induite par les failles et les flux rapides concentrés liés au réseau karstique. Ce modèle fournit une base d’application pour mieux évaluer l’impact des structures de faille sur la dynamique de l’aquifère et la vulnérabilité de la ressource. Il offre ainsi un cadre utile pour une gestion intégrée et anticipée des eaux souterraines, en tenant compte des effets combinés de la géologie, de la structuration tectonique et des réseaux karstiques. Les zones de faille exercent une influence significative et diversifiée sur l’organisation des écoulements souterrains. Leur intégration dans les modèles et la gestion des ressources est donc indispensable pour anticiper les risques et optimiser l’exploitation de cette ressource stratégique.
Mots-clés : Hydrogéologie, Zone de faille, Roches Carbonatées, Aquifère karstique, Hydrodynamique.
Le jury sera composé de :
Naomi MAZZILLI, Maître de conférences, Univ. Avignon – Rapportrice
Anne JOST, Maître de conférences, Sorbonne Univ. – Rapportrice
Alain DUPUY, Professeur des universités, Univ. Bordeaux – Examinateur
Anne JOHANNET, Professeure, IMT Mines Alès – Examinatrice
Jean-Raynald DE DREUZY, Directeur de recherche, Univ. Rennes – Examinateur
Véronique LEONARDI, Maître de conférences, Univ. Montpellier -Directrice de thèse
Yohann COUSQUER, Maître de conférences, Univ. Montpellier – Invité
Brunot ARFIB, Maître de conférences, Aix Marseille Univ. – Invité
