BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES

SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONALB.P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél.: (38) 63.00.12

MINISTERE DE L'INDUSTRIE ET DE LARECHERCHE SCIENTIFIQUE

Etude du chimisme des eaux de la nappe alluvialede la Moselle et de la Meurthe

(département de la Meurthe et Moselle)

Novembre 1975

Jacques RICOUR

Service géologique régional LORRAINE

Le Longeau, Rozérieulles - 57160 Moulins-lès-Metz

Tél.: (87) 60.31.45

75 SGN 374 LOR Rozérieulles, le 14 novembre 1975

R E S U M E

Dans le cadre de ses activités financées par le Ministère de

l'Industrie et de la recherche Scientifique, le SGR/LOR a dressé un état de

la qualité des eaux des nappes alluviales de la Moselle et de la Meurthe au

cours du mois de septembre 1975.

Les 21 analyses réalisées montrent que les eaux captées répondent,

en général, aux normes de potabilité chimique, sauf quand le substratum des

nappes alluviales est constitué par les marnes du Keuper (anomalie sulfatée-

calcique) et en aval des rejets des soudières de Dombasles (anomalie chlorurée

calcique).

En ce qui concerne les éléments en traces, les conclusions restent

très partielles, et montrent qu'il est difficile de distinguer le "fond géochi

mique naturel" des eaux souterraines des pollutions apportées par les activité

industrielles et humaines.

S O M M A I R E

Pages

1 - Introduction 1

2 - Contexte hydrogéologique 1

3 - Résultats des analyses 2

4 - Interprétation des résultats 2

5 - Conclusions 6

L I S T E D E S A N N E X E S

Annexe 1 - Carte de situation des points de prélèvement (1/250 000e)

Annexe 2 - Résultats des analyses physicochimiques

Annexe 3 - Diagramme de Piper

Annexe 4 - Profils géochimiques de la nappe des alluvions de la Moselle

1 - INTRODUCTION -

Dans le cadre de ses activités financées par le Ministère de l'Indus-

trie et de la recherche Scientifique, le B.r.g.m. - Service Géologique Régional

Lorraine - avait inscrit à son programme de l'année 1975, l'étude des micro-

polluants dans la nappe alluviale de la Moselle et de la Meurthe.

Une concertation avec le Service Régional d'Aménagement des Eaux de

Lorraine qui visait des buts similaires a permis de dresser un programme d'in-

tervention à l'échelon régional. La part des travaux effectués par le SGR/LOR

ne concerne que les nappes alluviales du département de la Meurthe et Moselle.

Le programme mis en oeuvre a été le suivant :

- réalisation de 20 prélèvements entre Bayon et Pagny sur la Moselle et

entre Rosières-aux-Salines et Nancy sur la Meurthe ;

- exécution de 20 analyses physicochimiques complètes par l'I.R.H.

rue Ernest Bichat à Nancy ;

- interprétation des résultats et rédaction d'un rapport de synthèse.

Une étude géochimique des nappes alluviales avait déjà été réalisée en

mars 1971 par l'E.N.S.G. à la demande du S.R.A.E.L., mais elle ne portait que

sur les éléments majeurs

2 - CONTEXTE HYDROGEOLOGIQUE -

Entre Bayon et Flavigny, le substratum de la nappe alluviale de la

Moselle est constitué par la dolomie et les marnes irisées du Keuper Supérieur.

De Flavigny à Maron, ce substratum est représenté par les marnocalcaires du

Lias, de même qu'à l'aval de Liverdun. Entre Maron et Liverdun, le mur des

alluvions est formé par les calcaires du Dogger, et, au niveau de Toul par une

lentille de marnes et argiles calloviennes.

"Etude hydrogéologique des alluvions de la Meurthe et de la Moselle dans le départ-tement de la Meurthe et Moselle" - étude préliminaire

- 2 -

Une coupe géologique schématique, extraite du rapport du S.R.A.E.L.

et de l'E.N.S.G. -mars 1971-, figure en annexe 4 les principaux horizons

constitutifs du substratum de l'aquifère alluvial.

3 - RESULTATS DES ANALYSES -

Ils font l'objet du tableau de l'annexe 2, les points de prélèvement

ayant été reportés sur la carte au 1/250 000e de l'annexe 1.

L'ensemble des résultats des analyses a été résumé :

- sous forme de diagramme triangulaire, dit de Piper, en annexe 3 ;

- sous forme de profils gëochimiques, en ce qui concerne la nappe

alluviale de la Moselle (annexe 4).

Les. résultats del'anafyse complète effectuée sur le forage de reconnais-

sance exécuté en bordure de la Moselle, au Sud de Chaligny pour le compte du

Service de la Navigation de Nancy ont été adjoints à l'ensemble des résultats

recueillis au cours de cette campagne de prélèvements.

Les ouvrages ayant été utilisés pour réaliser les prélèvements sont,

pour l'essentiel, des captages servant à l'Alimentation en Eau potable des

collectivités. Quelques ouvrages sont des captages d'eaux industrielles (Cen-

trale thermique de Blénodrles-Pont-à-Mousson, puits du Centre d'Electromécanique

de Nancy en particulier) ou des gravières abandonnées (graviere de Pompey en

amont du confluent Moselle-Meurthe).

4 - INTERPRETATION DES RESULTATS -

4.1. Çaractéristiques_générales des eaux analysées

Les caractéristiques générales des eaux souterraines analysées sur la

nappe alluviale de la Moselle sont les suivantes :

- 3 -

- eau bicarbonatée-caleique en amont de Bayon ;

- eau sulfatée calcique et magnésienne entre Bayon et Flavigny ;

- eau bicarbonatée et sulfatée calcique entre Flavigny et Maron ;

- eau bicarbonatée calcique entre Maron et Frouard ;

- eau chlorurée-caleique entre Pompey et Blênod ;

- eau bicarbonatêe-calcique en aval de Blénod-lès-Pont-à-Mousson.

Ces résultats confirment les conclusions avancées dans le rapport

S.R.A.E.L. - E.N.S.G. de mars 1971. Ils sont le reflet :

- soit de la nature géologique du substratum, au niveau des affleu-

rements du Keuper entre Neuviller et Tonnoy notament ;

- soit de la pollution de la nappe alluviale de la Meurthe entre

Rosières-aux-Salines et Pompey d'une part, de la nappe alluviale de la Moselle

en aval de Pompey d'autre part (rejet de chlorure de calcium et de sodium par

les soudières- entre Rosières-aux-Salines et Dombasle),

4.2. Etude des éléments en traces

Les éléments en trace peuvent provenir :

- du "fond géochimique11 des eaux souterraines dû à l'environnement

naturel, et en particulier à la nature minéralogique des épontes de l'aquifère

ou de l'aquifère lui-même- ;

- de pollutions accidentelles provenant de la contamination des eaux

de la nappe alluviale par les cours d'eau, ou d'activités humaines dé-

gradant la qualité des eaux souterraines.

4.2.1. La silice

Les teneurs en silice sont maximales là où l'aquifère alluvial repose

sur un substratum marneux (9,4 mg/1 à Tonnoy, 14,8 mg/1 à Velle et 9,4 mg/1 à

- 4 -

Rosières-aux-Salines), alors que les teneurs sont comprises entre 2,5 mg/1

et 6,3 mg/1 quand le substratum est calcaire (Dogger) ou marnocalcaire (Lias).

Trois exceptions doivent être faites :

- la faible teneur (1,4 mg/1) enregistrée sur la graviere de Pompey

ne peut être jugée comme représentative des eaux souterraines, un colmatage

partiel ou total déconnectant ce point d'eau de la nappe ;

- les fortes teneurs de Pagny-sur-Moselle (9,4 mg/1) et de Chaligny

(9,2 mg/1) sont dues, semble-t-il, aux activités industrielles exercées à

l'amont immédiat de ces ouvrages.

4.2.2. Le fer et le manganèse

Elément indésirable, le fer se retrouve en concentration anormale

sur les ouvrages de Velle (1,40 mg/1), Tonnoy (1,17 mg/1), Rosières-aux-Salines

(4,68 mg/1), Pompey (1,13 mg/1) et Atton (2,28 mg/1). Si les trois premières

valeurs peuvent s'expliquer par la nature marneuse et pyriteuse du substratum,

les deux dernières sont probablement liées aux activités industrielles de la

région (déversement de crasses des industries métallurgiques à Pompey et Cen-

trale thermique de Blénod-lès-Pont-à-Mousson). A noter que les fortes teneurs

en fer de Tonnoy, Velle et Rosières-aux-Salines sont associées à de faibles

teneurs en manganèse, alors que les fortes teneurs de Pompey et de Blénod, à

l'aplomb de sites industriels, sont liées à de fortes teneurs en manganèse.

A noter par ailleurs une légère anomalie des teneurs en arsenic au

niveau de Tonnoy et de Velle. Il conviendrait cependant de renouveller les

analyses pour définir si ces premiers résultats sont significatifs.

4.2.3. Le chrome et le cadmium

Les teneurs en chrome restent inférieures au seuil de détection ana-3

lytique -soit 10 mg/m -, sauf à Nancy au niveau du centre d'Electromécanique

- 5 -

où la teneur atteint 20 mg/m . Là encore des analyses complémentaires permet-

traient de préciser si cette anomalie est constante dans le temps.

Le cadmium se présente, en permanence, avec des teneurs inférieures

à 10 mg/m .

4.2.4. Le cuivre

Les teneurs en cuivre varient dans d'assez larges proportions, entre3

10 et 70 mg/m , sans que l'on puisse définir avec suffisamment de précision les3

causes de ces variations. A noter une anomalie de 70 mg/m associée à une anoma-

lie en plomb et zinc au niveau du puits de Frouard.

4.2.5. Le zinc et le fluor

Le fluor existe en proportions très variables sur l'ensemble des

prélèvements effectués ; les plus fortes teneurs correspondent au substratum

de la nappe représenté par les amrnes irisées du Keuper supérieur (Velle :

680 mg/m3, Tonnoy : 300 mg/m3, Rosières-aux-Salines : 480 mg/m3). Ces fortes

teneurs s'accompagnent généralement d'un accroissement de pH (Velle et Rosières)

La concentration élevée en zinc que l'on peut observer à Chaligny

peut être reliées au dépôt sauvage d'ordures qui s'effectue au Nord-Est du

point de prélèvement.

A noter enfin, la forte pollution enregistrée sur le captage A.E.P.

de Frouard, malgré sa réalisation relativement récente ; tous les éléments en

trace sont en concentrations anormales, en particulier le zinc (120 mg/1) et le

fluor (310 mg/1).

4.2.6. Le plomb

La seule anomalie concernant les concentrations en plomb est observée

- 6 -

à Frouard (40 mg/m3). Sur l'ensemble des autres points de prélèvements les

teneurs sont inférieures à 10 mg/m3 pour une norme légale de 100 mg/m3.

4.2.7. Cyanures et phénols

Cyanures et phénols ont fait l'objet d'une recherche particulière,

puisque ces éléments sont susceptibles d'être rencontrés à l'aval de Pont-Saint-

Vincent et de Pompey (rejet de gaz de lavages de hauts fourneaux).

Sur les 21 analyses réalisées, une seule s'est montrée significative ;

le forage d'essai de Chaligny, en bordure de la Moselle (63 m), a mis en éviden-

ce des teneurs en cyanure de 39 mg/m3, alors que cet élément ne doit pas être

décelé dans les eaux potables. Il faut cependant remerquer que le cyanure a pu

être piégé par les particules argileuses de l'aquifëre et qu'il est susceptible

d'être dégradé plus ou moins aisément par un agent oxydant tel que le chlore.

5 - CONCLUSIONS -

Si l'ensemble des éléments recueillis au cours de la présente cam-

pagne de prélèvements confirme les résultats obtenus en mars 1971 par le

Service Régional d'Aménagement des Eaux et l'Ecole Nationale Supérieure de

Géologie au niveau de la gëochimie des ions majeurs qui caractérisent les

eaux des nappes alluviales de la Moselle et de la Meurthe, les résultats enre-

gistrés en ce qui concerne les éléments en traces restent très partiels et in-

complets.

Au cours de la période de prélèvements, les eaux de la nappe alluviale

de la Moselle et de la Meurthe répondent aux normes de potabilité chimique en

vigueur, sauf quand le substratum de l'aquifère est constitué par les marnes

du Keuper (teneurs en sulfates supérieures à 250 mg/1) ainsi qu'en aval du point

de rejet des soudières de Dombasles (teneurs en chlorures supérieures à

250 mg/1).

- 7 -

Pour la suite, il est nécessaire d'envisager, parallèlement à l'étude

de la géochimie des eaux souterraines, l'étude de la géochimie de l'aquifère

lui-même et de son substratum.

Les éléments contenus en traces dans les roches (fluorine dans les

niveaux dolomitiques du Keuper, mispickel, pyrite et chalcopyrite dans les

niveaux marneux du Lias, fluorine et barytine dans les nodules des marnes toar-

ciennes...) peuvent introduire un "fond géochimique naturel" qu'il conviendrait

de pouvoir distinguer des pollutions apportées par les activités exercées par

l'homme.

L'étude des phénomènes qui conduisent ä la minéralisation d'une eau

souterraine, tant au niveau des éléments majeurs que des éléments en traces

apparait donc ici comme fondamental.

Dans le cas des nappes alluviales de la Meurthe et de la Moselle, on

a pu mettre en évidence un apport artificiel probable au niveau :

- du puits de Frouard et de Velaine-en-Haye, dû probablement à un

entretien défaillant de ces ouvrages ;

- du puits du Centre d'Electromécanique de Nancy, apport qui est à

relier aux activités exercées à l'aplomb de cet ouvrage ;

- du forage d'essai de Chaligny, pollution qui peut s'expliquer par

l'environnement naturel de ce captage (décharge sauvage et Moselle en particu-

lier).

Phénols, cyanure, chrome et cuivre semblent être de bons "traceurs"

des pollutions artificielles liées aux activités humaines, au contraire du

fluor, du zinc et du cadmium. Cependant, ce n'est pas tant au niveau de chaque

élément pris isolement qu'en examinant les paragénéses minérales présentes dans

- 8 -

les eaux souterraines qu'il convient de raisonner. Ainsi, mis à part un carac-

tère sulfaté-calcique très net, les nappes alluviales, au niveau des affleure-

ments de marnes et dolomies du Keuper supérieur, seraient marquées par des

teneurs supérieures à la normale en silice, fer et fluor ; il conviendrait ce-

pendant de montrer que ces caractères sont constants dans le temps et que ces

éléments proviennent bien du mur de l'aquifère.

Jacques RICOUR

Ingénieur E.N.S.G.

BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRESÉTABLISSEMENT PUBLIC A CARACTÈRE INDUSTRIEL ET COMMERCIAL

Service Géologique National

SGR/LOR N° 2097/75 - JR/CC

Objet : Envois de rapports n° 75 SGN 374 LOREtude du chimisme des eaux de la nappealluviale de la Moselle et de la Meurthe(département de la Meurthe et Moselle)

Rozérieulles. le 10 d é c e m b r e 1975

DESTINATAIRES OBSERVATIONS

DDA 54 1

E.N.S.G. 1

DDE COLOMBEY LA BELLE 1

•B.R.G.M. BIBLIOTHEQUE 2

DDE - VOIES NAVIGABLES - NANCY 1

B.R.G.M. DOCUMENTATION -S.C.C.M 1

AFB RHIN MEUSE 1

B.R.G.M. A.M.E. 1

SRAEL 1

B.R.G.M. DIRECTION GENERALE 1

ACTION SANITAIRE 54 1

SGR/LOR 2

SERVICE MINES METZ 5

B.R.G.M. ARTS GRAPHIQUES 1

Le Directeur du Service Géologique

Régional Lorraine

R.HENTINGER

B . R . G . M . - Service Géologique Régional Nord-Est "Le Longeau" 57160 Rozérieulles par Moulins-lès-Metz - Tél.: (87) 60.31.45

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MINISTERE DE L'INDUSTRIE ET DE LA R E C H E R C H E SCIENTIFIQUE

E T U D E D U C H I M I S M E DES E A U X >E LA NAPPE ALLUVIALE DE LA M O S E L L E ET DE LA M E U R T H E

(Département de la Meurthe & Moiille )

CARTE DE SITUATION DES POINTS DE PRELEVEMENTS

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75 SGN 374 LOR

Annexe n° 3

B . R . G . M

HydrogÎGÎogie

Ministère de l'Industrie et de la recherche scientifique

Etude du chimisme des eaux de la nappe alluviale de laMoselle et de la Meurthe (département de la Meurthe et Moselle)

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MINISTERE DE L' INDUSTRIE ET DE LA R E C H E R C H E SCIENTIFIQUE

ETUDE D U C H I M I S M E DES EAUX DE LA NAPPE ALLUVIALE DE LA M O S E L L E ET DE M E U R T H E

(Departement de la Meurthe & Moielle)

ESQUISSE GEOLOGIQUE ET PROFILS GEOCHIMIQUES

DE LA NAPPE DES ALLUVIONS DE LA MOSELLE

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NOTA.Coupe géologique extraite du rat-.ort SRAEL- ENSO . Etude hydrogéologique des alluvions de la meurthe et de la moselle

dans le dèpar tement de la Meurthe et Moselle

75 SGN 374 LOR JM