A - Caractéristiques physiques du département

4 - La géologie, l'hydrologie, l'hydrogéologie

 
 
   

La géologie

Le sous-sol du département de la Manche est constitué de terrains d’âges variés, depuis les terrains antécambriens jusqu’aux formations les plus récentes tertiaires et quaternaires.

Le Massif Armoricain compose 83 % du territoire. Il couvre, outre l'ouest de la Normandie, principalement la Bretagne, l'ouest des Pays de la Loire et le nord-ouest de la région Poitou-Charentes (départements  des Deux-Sèvres et de la Vendée). Né à l’ère primaire, il a peu profité du plissement alpin. Le massif atteint l'altitude de 416 mètres au Mont des Avaloirs en Mayenne et  413 mètres au signal d'Écouves dans l’Orne. Dans la Manche, il culmine à 368 m à proximité du bourg de Chaulieu. Un belvédère signale ce sommet manchois. Les paysages peuvent être localement escarpés.

Les terrains les plus anciens se rencontrent à la Pointe de la Hague ; ils sont constitués essentiellement de gneiss. Les terrains antécambriens ou briovériens affleurent principalement au sud d’une ligne Anneville-sur-Mer – Cerisy-la-Forêt. Ils sont constitués de schistes, grès, cornéennes,…

Des terrains primaires plus récents s’allongent en une bande synclinale d’orientation grossièrement ouest-est, d’une dizaine de kilomètres de largeur depuis la région de Granville vers Pont-Farcy et Vire et au-delà de Falaise. Ils affleurent également dans toute la moitié occidentale du Cotentin. Ils sont constitués de grès, schistes, calcaires (plus rare),…Les formations d’âge carbonifère sont représentées par le petit bassin du Plessis; elles renferment des poudingues, grès, schistes et épanchements de houille (anciennes mines du Plessis-Lastelle (1757-1850) et du Molay-Littry dans le Calvados).

Des roches plutoniques (granites, diorites) se sont mises en place à différentes époques au sein des formations anciennes. Cette mise en place s’est accompagnée de transformations importantes des roches en contact (cornéennes).

Les massifs intrusifs les plus anciens (mis en place à la fin du précambrien) sont ceux :

  • d’Avranches-Mortain (granite),
  • de Vire (Carolles - Saint-Michel-de-Montjoie - Vire),
  • de Coutances (granodiorite),
  • de la Hague (nature variée).

Les massifs du primaire sont ceux :

  • de Flamanville,
  • de Barfleur.

Le Bassin Parisien s’emboîte dans le Massif Armoricain au niveau de la Presqu’île du Cotentin. Apparu au début de l'ère secondaire, il était occupé par des mers, généralement peu profondes, et des lacs. Au fil du temps, le bassin s'est progressivement enfoncé. Ce phénomène a facilité l'accumulation de sables et d'argiles, issus de l’érosion des reliefs alentours, ainsi que de calcaires, d’origine biologique et chimique, en couches successives qui ont comblé le golfe au fur et à mesure qu’il s’enfonçait.

Aujourd’hui, ces sédiments forment une cuvette constituée d'une succession de couches disposées les unes sur les autres comme les pages d’un livre… A la surface, le Bassin de Paris se présente comme une suite d’auréoles concentriques. Elles sont ordonnées selon leur âge : des plus récentes au centre, aux plus anciennes en périphérie. La Manche est surtout concernée par les couches les plus anciennes du Trias et du Jurassique. Les formations crétacées (sables et calcaires) sont toutefois présentes dans l’Est du Cotentin (vallée de la Douve).

Les couches d’âge tertiaire et essentiellement quaternaire ancien sont constituées de calcaires, d’argiles, de sables plus ou moins grossiers et de faluns (sables coquilliers) poreux et sont circonscrites dans les bassins sédimentaires de l’Isthme du Cotentin. Ces bassins d’effondrement à fort potentiel aquifère (voir paragraphe sur l’hydrogéologie), insérés dans la partie Nord-Est du Massif Armoricain et au contact avec les formations secondaires, sont issus d’une tectonique récente ayant repris les accidents cadomiens et hercyniens du socle armoricain.

Les formations quaternaires récentes sont des sables dunaires abondants en bordure de côtes et des alluvions. Les alluvions récentes sont argileuses et tourbeuses et prennent une extension relativement grande à l’abri des cordons dunaires et à proximité des cours d’eau même petits du Bassin de Carentan.

L’altération de surface contribue au développement actuel de formations superficielles de recouvrement qui le plus souvent masquent les terrains sous-jacents.

L'hydrologie

Les cours d’eau

La Manche est parcourue par un grand nombre de cours d’eau, dont une dizaine plus importants. Le réseau hydrographique totalise une longueur d’environ 5 800 km (données SIG).

La proximité de la mer fait d’une partie de ces cours d’eau, des fleuves. Le plus important est la Vire qui prend sa source à 305 mètres d’altitude, aux limites des trois départements bas-normands et des communes de Chaulieu (50), Saint-Christophe-de-Chaulieu (61) et Truttemer-le-Petit (14).
La Sienne est le second fleuve par sa longueur. Il prend naissance à 325 mètres en forêt de Saint-Sever-Calvados. Il alimente le lac du Gast qui permet son soutien à l’étiage.

Les surfaces des bassins versants sont modestes. Celui de la Vire couvre 123 900 hectares. Celui de la Douve est le plus vaste avec 146 895 hectares, soit 25 % du territoire manchois.

Le Couesnon, le Beuvron, naissent en Bretagne et finissent leur cours dans la Manche.

L’Egrenne et son affluent la Sonce dévalent les collines du Sud-Manche et après un long parcours via la Varenne, la Mayenne, la Maine et enfin la Loire, rejoignent l’Atlantique. Au total 7 150 ha du territoire manchois sont tournés vers le bassin de la Loire.

MCI-1A4-Tableau des principaux courts d'eau et bassins versants

Les profils longitudinaux  

MCI-1A4-Profil en long des principaux courts d'eau et bassins versants

Les cours d’eau qui naissent dans les collines du Sud-Manche ont de fortes déclivités dans leur parcours amont.

La Sée, par exemple, après 30 kilomètres parcourus présente une dénivelée de 260 mètres.

Le profil de la Divette se caractérise par une forte pente sur les cours moyen et inférieur. Le petit fleuve est donc particulièrement menaçant à son arrivée dans les zones habitées de Cherbourg.

La Douve présente quant à elle les caractéristiques des cours d’eau qui rejoignent le marais, à savoir une déclivité amont rapidement atténuée par l’entrée dans le marais. La pente est de moins de  10 m sur 50 km dans son parcours aval.

Le classement des cours d’eau

La domanialité se limite à quelques cours d’eau anciennement navigables : la Vire, la Taute aval, le canal Vire-Taute, ou non navigables : le Couesnon,  la Douve aval, la Sée aval. La Vire était la propriété de l’État jusqu’au 31 décembre 2009, date de son transfert au Syndicat Mixte pour le Développement du Saint-Lois.

Sur le plan piscicole la majorité des cours d’eau est classée en 1ère catégorie (salmonidés dominants). La Vire, l’aval des rivières de la Douve, de la Taute, de la Terrette et du Lozon  et leurs affluents, le Couesnon, le Thar aval, la Sienne et la Soulles aval, l’Ay aval et ses affluents,…, sont classés en 2ème catégorie (cyprinidés dominants)… (Arrêté du 29 janvier 2014).  Par ailleurs 6 fleuves sont classés « cours d’eau à saumon et à truite de mer » :

  • La Vire
  • La Sienne
  • La Sée
  • La Sélune
  • Le Thar
  • Le Couesnon

 et 3 cours d’eau « cours d’eau à truite de mer » (arrêté permanent du 29 janvier 2014).

  • La Douve  
  • La Sinope
  • La Saire

Le classement au titre de l’article L.214-17  du code de l’environnement, impose que tous les ouvrages sur le cours d’eau doivent être gérés, entretenus et équipés,…, pour assurer la libre circulation des poissons migrateurs : la Vire, la Sienne, la Sée, la Sélune, l’Airon, le Beuvron, la Saire, La Sinope, la Douve, la Taute, pour citer les plus importants, sont concernés comme certains de leurs affluents. Environ 1 000 km de cours d’eau sont classés à ce titre (y compris cours hors département).

La réglementation précise aussi qu’aucune autorisation ou concession ne peut être accordée pour la construction de nouveaux ouvrages constituant un obstacle à la continuité écologique sur ces cours d’eau. Quelques autres rivières s’ajoutent à cette liste : l’Ay, la Scye, l’Elle, la Terrette,... Au total plus de 1 650 km de cours d’eau sont classés à ce titre.

Les obstacles à l’écoulement

Un peu moins de  180 obstacles à l’écoulement sont répertoriés en 2014 par l’ONEMA sur les cours d’eau à migrateurs du département (en cours de consolidation). 71 obstacles sont dépourvus d’ouvrage pour permettre un franchissement à toute période de l’année. Une quarantaine sont équipés de passes à ralentisseurs, à bassins successifs ou d’autres types de passes.

Dans le Plan d’Actions Prioritaires 2013-2018 de l’Agence de Bassin Seine Normandie, 48 ouvrages sont visés par des actions pour assurer le rétablissement de la continuité écologique sur les cours d’eau classés au titre de l’article L214-17. 13 le sont au titre des priorités Grenelle, 15 au titre du plan anguille et 20 pour satisfaire à ces deux politiques. Les actions sur les ouvrages concernés prévoient ou leur suppression ou leur aménagement.

Sur le cours de la Vire un certain nombre d’ouvrages ont déjà été arasés à ce titre et les vannages de plusieurs déversoirs sans usage sont ouverts de façon permanente.

Les barrages de La Roche qui Boit (16 m de hauteur) et de Vezins (36 m de hauteur) sont des obstacles majeurs qui interdisent l’accès aux poissons migrateurs vers le bassin amont de la Sélune. Leur effacement est projeté, il permettra la reconquête de cette zone par l’anguille et le saumon atlantique, déjà présent sur les frayères aval.

Le régime des cours d’eau

Le climat de la Manche est caractérisé par un régime océanique tempéré qui génère des pluies assez abondantes, rarement très intenses et réparties sur l’ensemble de l’année, mais plus généreuses en hiver.

La recharge des aquifères s’opère d’octobre à mars. D’avril à septembre la diminution des hauteurs de pluies, les ruissellements et les besoins en eau des plantes limitent les infiltrations.

Le régime des cours d’eau, compte tenu du climat, est caractérisé par de hautes eaux en hiver et des étiages de fin d’été. Les crues ne sont jamais excessives. Les cours d’eau du massif armoricain sont relativement sensibles aux épisodes de sécheresse et aux crues par débordement de rivière.

Le débit moyen interannuel des principaux cours d’eau du département s’échelonne de quelques m3/s à un peu moins de 16 m3/s pour la Vire (24 m3/s pour l’Orne).

MCI-1A4-Pluviométrie - Station de Cerisy
MCI-1A4-Graphique - Débits moyens des cours d'eau

L’écoulement sur la surface du bassin versant, ou débit spécifique, est exprimé en l/s/km². Cette mesure permet une comparaison entre les cours d’eau et caractérise leurs spécificités.

Les cas les plus extrêmes sont ceux de la Soulles et du Beuvron. Le premier présente de forts débits spécifiques hivernaux et de très faibles débits en période d’étiage. Ce profil révèle un transfert important des eaux météorites et une infiltration limitée qui transparaissent en étiage quand seul le débit de base est restitué par les sources émergeant des nappes aquifères très limitées (Précambrien schisteux). Le second présente un débit spécifique de hautes eaux modéré et un écart limité avec le débit spécifique de l’été. Ces caractéristiques indiquent là au contraire une meilleure recharge des aquifères qui sont également plus importants dans les granites et cornéennes et une restitution significative des eaux emmagasinées en période de basses eaux.

MCI-1A4-Graphique - Débit spécifique des cours d'eau
MCI-1A4-Carte - Débit des sous-bassins

Le régime de la Soulles est comparable à celui de la Douve aval, de la Divette ou de la Vire, Les caractéristiques du  Beuvron se rapprochent de celles de la Douve amont, du Merderet de la Saire. La Sélune, la Cance, l’Ay ont des spécificités intermédiaires. La Sée tout en ayant des écoulements spécifiques forts en hiver, soutient très bien les étiages.  
Les bassins versants sont totalement (ou presque) alimentés par des précipitations sous forme de pluie. La quantité d’eau produite par unité de surface (débits spécifiques) diminue de l’amont vers l’aval : 18,8 l/s/km² à Vire, 15,3 l/s/km² à Montmartin-en-Graignes. Cette diminution vers l’aval montre la forte contribution de l’amont du bassin dans la production d’eau.

MCI-1A4-Carte - Débit des sous-bassins en étiage estival
MCI-1A4-Carte - Débit des sous-bassins en hautes eaux hivernales

La Manche armoricaine avec ses collines copieusement arrosées constitue le « château d’eau » de la Normandie. Les débits spécifiques des cours d’eau oscillent majoritairement de 11 à 23 l/s/km². Ces écoulements sont comparables à ceux des cours d’eau de Haute-Bretagne du Limousin ou encore des pourtours de la chaîne des Puys, des piedmonts Vosgiens ou des Pyrénées.

Définitions :

Le débit (moyen) journalier, mensuel, annuel... est la moyenne arithmétique de tous les débits par seconde de la période considérée. Le débit moyen interannuel, ou module, est utilisé pour la mise en œuvre du débit réservé (art. L232-5 du Code Rural).

Le débit de base est la partie du débit d’un cours d’eau qui provient essentiellement des nappes souterraines

Le débit spécifique représente le rapport de l’écoulement sur la surface du bassin versant, il est noté en l/s/km².

Le débit d’étiage est le débit le plus bas d'un cours d'eau. Pour une année donnée on parlera de : débit d'étiage journalier, débit d'étiage de n jours consécutifs, débit d'étiage mensuel : moyenne des débits journaliers du mois d'étiage.

Le débit de pointe de crue correspondant à un « débit maximum ».

Les débits de fréquence décennale, centennale,…sont calculés pour une montée des eaux avec débordement en lit majeur se produisant, en moyenne, tous les dix ans ou 100 ans,... Mais l’événement peut très bien se produire deux ou trois fois de suite sur une période très courte ou pas du tout pendant des dizaines d’années.

Pour en savoir plus : http://www.basse-normandie.developpement-durable.gouv.fr/hydrogeologie-r306.html

Les crues

Les débordements de cours d’eau sont fréquents en hiver dans les parties aval des bassins versants où les écoulements peuvent être influencés par la marée. Les cours d’eau débordent également souvent dans les zones amont mais rejoignent tout aussi rapidement leur lit mineur.

Les grands cours d’eau tels que la Douve et la Vire mettent plus d’une journée avant de concentrer la crue vers l’aval et de déborder. Bien que lentes, ces crues peuvent être toutefois très dommageables dans les zones construites.

MCI-1A4-Graphique - Rapport Débit de cure décennale débit mensuel d'étiage

Les crues violentes sont rares mais peuvent affecter les bassins versants de petite taille présentant de fortes pentes (Nord-Cotentin, collines du Bocage).

Les zones urbanisées au creux des lits majeurs sont peu nombreuses et peu développées, compte tenu de la configuration même des vallées souvent étroites. Quelques villes et villages sont toutefois sensibles à l’aléa « inondation par débordement des cours d’eau » comme Villedieu-les-Poêles, Gavray sur la Sienne, St-Lô et Airel sur la Vire, Coutances sur la Soulles, Cherbourg et Octeville sur les bords de la Divette et du Trottebec. Granville est également soumise aux crues du Bosq, Saint-Jean-le- Thomas, Jullouville, sont également sensibles aux débordements.

L'hydrogéologie

Le département de la Manche présente, comme pour les formations géologiques, une grande variété de ressources en eau souterraine, depuis les petits aquifères de socle granitique du Sud-Manche, jusqu’aux bassins sédimentaires très perméables et à forte porosité du Cotentin.

La répartition, l’importance et la qualité des gisements d’eau souterraine sont étroitement liées à la nature de la roche-réservoir.

Bien que l’âge géologique n’ait que peu d’influence sur leur pouvoir de renfermer des nappes d’eau souterraine, il convient de considérer les terrains de socle ancien (précambriens et primaires), et les terrains post-primaires, sédimentaires.

On distinguera donc :

1 – Les terrains de socle ancien qui forment la partie nord-ouest du Massif Armoricain. Ils sont essentiellement constitués de roches magmatiques (granite, volcanites…), métamorphiques (cornéennes, schistes tachetés) et sédimentaires indurées (schistes, grès, calcaires).

Ils sont représentés dans tout le Sud-Manche et dans le nord-ouest du Cotentin.

Ils présentent une perméabilité de fissures et localement d’interstices dans les parties altérées de la roche. Cette perméabilité peut s’accroître de manière significative dans les zones circonscrites de fractures et de broyage du socle.

L’eau souterraine est généralement limitée à des aquifères de faible extension et assez peu productifs. Le bassin d’alimentation dépasse rarement les 200 ha.

Toutefois, lorsque la roche fissurée devient fracturée en profondeur et qu’elle bénéficie d’une épaisseur d’altération non négligeable, les résultats sont tout à fait satisfaisants. La transmissivité est alors comprise entre 10-4 et 10-3 m²/s et le débit spécifique dépasse les 10 m3/h/m. Grâce aux nombreuses recherches hydrogéologiques réalisées dans ce type de formations depuis plus de 30 ans par la D.D.A.F., des secteurs particulièrement aquifères ont pu être localisés. Les meilleurs débits (40 à 60 m3/h exploitables) ont été rencontrés dans les grès arkosiques du nord-ouest du Cotentin.

Le granite de Vengeons ou les schistes métamorphiques dans le bassin aval de la Sélune peuvent offrir de bonnes surprises (30 à 50 m3/h exploitables).

2 – Les terrains sédimentaires du secondaire, qui constituent l’extrémité ouest du Bassin Parisien, sont localisés dans la partie est du Cotentin.

Selon la nature des dépôts, leur productivité est très variable. Les terrains sablo-graveleux du Trias, d’origine continentale (dépôts et chenaux plus ou moins cimentés) peuvent constituer de bons aquifères (secteur d’Auvers par exemple avec des productivités comprises entre 100 et 200 m3/h). Les

rapides variations latérales de faciès limitent toutefois les zones favorables et le Trias argileux occupe de vastes surfaces.

Les aquifères triasiques de la région de Carentan sont particulièrement vulnérables à la pollution (nitrates, pesticides) car souvent peu profonds. En revanche, lorsqu’ils sont rejetés à grande profondeur (vallée du Merderet), ils sont bien protégés des contaminations anthropiques.

Les formations jurassiques et crétacées (essentiellement marno-calcaires) peuvent être aquifères localement à la faveur d’une fracturation bien développée (Hettangien) allant jusqu’à une karstrification (Maestrichtien).
3 – Les formations meubles récentes (tertiaires et quaternaires) circonscrites dans l’isthme du Cotentin, constituent le réservoir par excellence du département, notamment pour l’alimentation en eau potable.

Les sédiments marins déposés depuis l'Éocène sont restés piégés à la faveur de mouvements verticaux du socle dans des bassins bien individualisés.

Le bassin de Sainteny-Marchésieux, le plus important des quatre, s’étend sur un quadrilatère de 135 km² environ, subdivisé en deux unités accolées : le sous-bassin de Sainteny, localisé dans la partie nord-ouest, est incontestablement le plus productif. Les faluns miocènes de Bléhou dont la puissance avoisine la soixantaine de mètres, présentent une transmissivité exceptionnelle (0,1 m²/s) et des débits spécifiques très importants, compris entre 200 et 400 m3/h/m.

Cet aquifère d’intérêt majeur (dont la ressource renouvelable a été estimée à 12 millions de m3/an pour l’ensemble du bassin) exige la mise en œuvre d’une politique de protection efficace et durable. Il est actuellement exploité par  2 syndicats mixtes de production d’eau potable, à raison d’environ 5 millions de m3/an.

Les 3 autres bassins (Saint-Sauveur-le-Vicomte, Lessay, Merderet), plus petits, offrent néanmoins des capacités de prélèvement importantes (ressources renouvelables comprises entre 1,5 et 3 millions de m3/an pour chacun d’eux).

Enfin, il faut signaler les aquifères dunaires qui peuvent constituer localement des ressources exploitables non négligeables (Bréville-sur-Mer).

Sources :

M.Freslon, D.Loyant 1999 : Les bassins sédimentaires néogènes de l’Isthme du Cotentin : Géologues SP Grand Ouest, n° 121 pages 90-93

Pour en savoir plus :

http://www.manche.gouv.fr/Politiques-publiques/Environnement-risques-naturels-et-technologiques/Eau-et-milieux-aquatiques/Eau-potable-et-assainissement