Présentation du site d’étude et caractérisation des écoulements

La zone d’étude (Figure II-1) s’étend sur trois départements (Vaucluse, Alpes de Hautes Provence et Drôme). Elle correspond à la partie nord-ouest de la Provence et recouvre essentiellement le Nord du département du Vaucluse. Elle est limitée au Nord par la vallée du Toulourenc, la chaîne Ventoux – Lure, à l’Ouest par le bassin de Carpentras (plaine du Comtat Venaissin), au Sud par le bassin d’Apt et à l’Est par le bassin de Forcalquier et la plaine de la Durance [Puig (1987)]. Cette région est essentiellement caractérisée par des reliefs calcaires et présente une morphologie très contrastée. En effet, le secteur nord (Chaîne Ventoux – Lure), dont l’altitude moyenne dépasse 1000 m, présente des reliefs très accidentés et des dénivelés atteignant 1600 m entre le sommet du massif et les gorges du Toulourenc. Au Sud, les reliefs des Monts de Vaucluse et du Plateau d’Albion présente une topographie beaucoup plus douce avec une altitude comprise entre 600 et 1000 m pour les monts et oscillant entre 100 (au Sud-Ouest) et 500 m (au Sud-Est) en périphérie d’Apt. D’après Puig (1987), cette région peut se diviser en plusieurs zones d’allongement est / ouest suivant des contrastes topographiques qui sont eux-mêmes dus à des contrastes géologiques. Ainsi, nous distinguons du Nord au Sud : la chaîne septentrionale (Chaîne Ventoux – Montagne d’Albion – Lure), le flanc sud de la chaîne, le synclinal d’Apt et le Luberon. Les deux coupes (Figure II-2) permettent de visualiser ces structures.

• La chaîne septentrionale est formée par des écailles chevauchant vers le Nord les Baronnies. L’écaille, constituant le flanc nord de la chaîne, amène une structure anticlinale sur une structure synclinale. Ces deux plis sont en dévers vers le Nord. C’est dans cette région qu’affleurent les terrains les plus anciens : le Jurassique Supérieur et le Néocomien. • Le synclinal d’Apt est dans la continuité du monoclinal. Son cœur est rempli par les terrains de l’Albien-Cénomanien et du Tertiaire. L’Albien-Cénomanien est constitué par les fameux sables ocreux dont les anciennes carrières de Roussillon et de Rustrel ont été transformées aujourd’hui en d’importants sites touristiques.  voire marno-calcaire et se caractérise par la présence de fossiles pyriteux. L’Hauterivien présente une série puissante formée à sa base par des alternances de marnes et de marno-calcaires pour finir dans la partie supérieure par des calcaires. Cette dernière série atteint une épaisseur de 670 m sur le versant nord du Ventoux [Puig (1987)].  L’Urgonien, appartenant dans notre secteur à ces étages géologiques, est un des faciès caractéristique de ces calcaires et se compose de calcaires bioclastiques inférieurs (U1), de calcaires à Rudistes (U2) et de calcaires bioclastiques supérieurs à silex (U3). Ces dépôts forment un ensemble diachronique qui s’étend de l’Hauterivien Inférieur à l’Aptien Inférieur (Bédoulien).

Situé dans le Sud-Est de la France, à 30 km à l’Est d’Avignon, l’aquifère karstique de la Fontaine de Vaucluse, exutoire principal de la grande zone karstique comprenant notamment le Plateau d’Albion, le Mont Ventoux et la Montagne de Lure, possède un bassin d’alimentation d’environ 1 115 km² [Puig (1987)]. L’altitude de son bassin d’alimentation varie de 84 m pour l’exutoire à 1 912 m pour le Mont Ventoux avec une moyenne pondérée pour la zone d’infiltration de 870 m. Les précipitations moyennes annuelles s’échelonnent de 700 mm pour Gordes (370 m) à 1 300 mm pour la crête du Ventoux et les températures moyennes annuelles de 12,6 °C pour Gordes à 6 °C au Chalet Reynard sur le Mont Ventoux (1440 m). Du point de vue géologique, ce karst s’est développé comme nous l’avons vu précédemment dans les calcaires Hauterivien et Urgonien (Barrémo-Bédoulien) pouvant atteindre une épaisseur de 1 500 m. La zone d’infiltration de ce système présente la particularité d’être très épaisse avec une moyenne de 800 m [Puig (1987)]. La structure de cet aquifère peut être considérée comme une vaste dalle monoclinale avec un pendage de 15° vers le SW, affectée par de nombreux accidents N-S et NE- SO.

 Les débits de la Fontaine de Vaucluse (23 m3/s en moyenne [Cognard-Plancq et al. (2006)]), suivis régulièrement depuis plus de 130 ans (de janvier 1877 à aujourd’hui), et la surface de son bassin d’alimentation font de cette source karstique l’une des plus remarquables d’Europe. En valeursL’émergence de la Fontaine de Vaucluse (Figure II-6) se fait à la faveur de la grande faille subméridienne, séparant la terminaison ouest des Monts de Vaucluse du bassin tertiaire de Carpentras. Elle se présente au pied d’un escarpement calcaire de 200 m sous la forme d’une large vasque qui s’ouvre à l’amont d’un talweg chaotique, dans lequel des griffons s’échelonnent sur plusieurs centaines de mètres, en rive droite. Au-dessous de la cote 83 m, les émergences sont pérennes. Pour des débits supérieurs au débit minimum observé, des sorties étagées entre la cote 83 m et le seuil de débordement de la vasque, 105.5 m, entrent successivement en action. Le débordement se produit pour des débits supérieurs à 20 m3/s. En basses eaux, le plan d’eau de la vasque atteint parfois la cote de 84 m. Un certain nombre de reconnaissances par plongées humaines ou par des appareils ont permis d’explorer le conduit noyé jusqu’à une profondeur de 308 m soit environ 224 m sous le niveau de la mer [Staigre (1983)].