L’environnement de surface

Le climat du site, le substratum géologique et l’hydrogéologie du secteur déterminent le modelé géomorphologique du site. Ces éléments conditionnent les sols et l’hydrologie de surface et donc, la faune, la flore et les activités humaines. Le terme d’ « environnement de surface » ou encore de

« biosphère » regroupe l’ensemble de ces composants (Texier & Leclerc-Cessac, 2005).

3.5.1 Le climat

Dans cette partie de l’Est de la France, le climat est de type tempéré-océanique. Par leur orientation Nord-Sud et leur altitude (supérieure à 300 mètres), les côtes de Meuse forment un premier barrage aux masses d’air provenant de l’Ouest et du Sud-Ouest (vents dominants) et ayant traversé le Bassin Parisien. L’ascendance forcée se traduit par une pluviométrie importante (jusqu’à 1 000-1 100 mm.an^-1) répartie tout au long de l’année. Localement, les vallées importantes (Marne, Meuse, Moselle) bénéficient d’une pluviométrie moins forte, de l’ordre de 700 mm.an^-1 (Andra, 2005a, situation 2).

Les températures moyennes annuelles actuelles oscillent autour de 10 °C avec des minima journaliers de -2 °C en hiver, et des maxima de 24 °C en été (Figure 3.5.1). L’humidité de l’air est forte : de l’ordre de 75 % en été et de 85 à 87 % en hiver (Andra, 2005h, chapitre 14).

Figure 3.5.1 Variation de la température et de la pluviométrie moyennes à Saint-Dizier

3.5.2 Du substratum géologique au modelé géomorphologique

L’alternance, à l’affleurement sur le secteur, de couches argileuses tendres et calcaires résistantes ainsi que le pendage général des couches vers l’Ouest et le Nord-Ouest sont à l’origine d’un paysage typique de côtes permettant de reconnaître, du Sud et de l’Est vers le Nord-Ouest (Brulhet, 2005b) : x le plateau de l’Oxfordien carbonaté, formant les côtes de Meuse se développant en surplomb de la

dépression créée par les argiles du Callovo-Oxfordien (Figure 3.2.6),

x plus à l’Ouest, la dépression marneuse correspondante au Kimméridgien, au sein de laquelle les intervalles de calcaires argileux forment de petites buttes très visibles dans le paysage Figure 3.2.6 et Figure 3.5.2),

x les Calcaires du Barrois, sous la forme d’un vaste plateau, couronné par les placages de Crétacé inférieur (sables et argiles rouges) et entaillé par des rivières. À l’Est du site, quelques buttes témoins de Calcaires du Barrois jalonnent le fossé de Gondrecourt (Figure 3.5.2).

Ce relief est le résultat d’une évolution continue depuis l’exondation du secteur, à la fin du Crétacé, et liée à l’évolution tectonique.

Depuis 3 Ma, l’alternance de cycles glaciaire-interglaciaire a fait qu’à cette évolution d’origine tectonique se superposent des modifications périodiques, liées à la cyclicité des évolutions climatiques (Brulhet, 2005b). Ces dernières concernent notamment la mise en place et le retrait d’un pergélisol. La dynamique de ces évolutions est présentée dans le § 9.3.

Figure 3.5.2 Les différents modelés morphologiques autour du site de Meuse / Haute-Marne à l’actuel

3.5.3 Les ressources en eau (l’hydrologie de surface et l’hydrogéologie)

La topographie contrôle les écoulements de surface, les eaux superficielles ayant tendance à rejoindre le pied des côtes. À l’Ouest du secteur, la région est drainée vers le Nord et le Nord-Ouest par la Marne et ses affluents (Ornain, Saulx, Rongeant). Ces derniers, s’écoulant dans le sens du pendage des couches, entaillent profondément les Calcaires du Barrois. La dynamique de cette incision est intimement liée à la tectonique récente du secteur, ainsi qu’aux successions de périodes glaciaires et interglaciaires (Brulhet, 2005b). Ainsi, les périodes d’érosion les plus « efficaces » se positionnent en entrée des périodes froides glaciaires, à la faveur d’épisodes climatiques froids et humides, avec un gel marqué. Cet héritage explique la morphologie des vallées observées actuellement, surdimensionnées pour les cours d’eau, méandriformes et divaguant sur leurs plaines alluviales (Brulhet, 2005b ; Texier

& Leclerc-Cessac, 2005). Les vallées sont inondées de manière saisonnière, durant les mois les plus pluvieux.

Les fonds de vallées sont les exhaures naturelles de la nappe des Calcaires du Barrois (cf. Figure 3.5.3). Ces dernières s’expriment sous forme de sources karstiques, aux débits fortement influencés par les précipitations, mais pouvant atteindre plusieurs m³.min^-1 (Andra, 2005a, situation 17). Ces sources se rencontrent essentiellement lorsque la partie supérieure des Calcaires du Barrois est entaillée. Les karsts de la partie supérieure des Calcaires du Barrois sont également responsables de pertes pour certains cours d’eau (l’Orge en aval de Saudron et de Couvertpuis, la Saulx au Nord du secteur) (Brulhet, 2005b). Concernant la partie inférieure, où les karsts sont absents, les débits des rares sources sont très faibles (quelques dizaines de l/min au maximum) et intermittents.

Cette différence de comportement hydraulique des deux ensembles des Calcaires du Barrois se retrouve pour les ressources en eaux souterraines. Lorsque la partie inférieure (les trente premiers mètres de la formation) est à l’affleurement, comme c’est la cas sur le site du laboratoire souterrain, les

ressources en eau, trop faibles, ne sont pas ou peu exploitées : les débits en forages sont de l’ordre de 10 à 15 l.min^-1, comme le montrent les mesures effectuées aux alentours du site (Andra, 2003c) et (Andra, 2005a, situation 17). En fonction des développements karstiques, ces productivités en forages peuvent, dans la partie supérieure, devenir très bonnes (jusqu’à 500 l.min^-1) autorisant l’utilisation de la ressource pour les besoins des communautés humaines (sources de Rupt-aux-Nonains et de Cousances-les-Forges par exemple au nord du secteur (Andra, 2005a, situation 17).

Les intercalations de calcaires marneux au sein du Kimméridgien constituent également, à proximité de leurs affleurements, des ressources en eau. Les productivités en forages sont à 200 à 300 l.min^-1 dans les meilleurs cas. Les sources donnent des débits pouvant atteindre le m³.min^-1 au maximum, mais avec des variations rapides, révélatrices des faibles réserves de ces aquifères (Andra, 2005a, situation 16). Sous couverture, la formation devient improductive (Andra, 2003b ; Trouiller &

Benabderrahmane, 2005).

Les formations carbonatées encadrant le Callovo-Oxfordien (Oxfordien carbonaté et Dogger) sont improductives sur la site du laboratoire souterrain, du fait de leurs faibles perméabilités (cf. § 3.3.2.1 et 3.3.2.2). Les évaluations menées à partir des données des forages réalisés par l’Andra donnent des débits de quelques l.min^-1 (Andra, 2004b). Lorsqu’elles sont fracturées, comme c’est la cas par exemple au niveau du forage EST321 (cf. § 3.4.3), les débits peuvent être sensiblement plus importants : de quelques dizaines à une centaine de l.min^-1 (débits déterminés sur une courte période de tests et dont la pérennité n’est pas assurée) (Andra, 2004b).

À l’affleurement, ces formations sont productives, à l’image des Calcaires du Barrois, du fait de la karstification : elles sont alors susceptibles de fournir des débits importants (de l’ordre de plusieurs m³.min^-1 voire plus). C’est le cas notamment de l’Oxfordien carbonaté dans la vallée de la Marne au Sud du secteur (Andra, 2005a, situation 15).

Figure 3.5.3 Représentation schématique des écoulements de surface sur le site de Meuse / Haute-Marne à l’actuel, et leur relation avec les unités lithologiques

3.5.4 Les sols

Les principaux types de sols se répartissent suivant la nature du substratum (calcaire ou argileux) et la situation géomorphologique considérées (thalweg, fonds de vallées) (Andra, 2005h, chapitre 22).

Sur les plateaux, les sols sont associés au substratum calcaire (Figure 3.5.4). Il s’agit dans la majorité des cas de rendzines peu épaisses, plus ou moins caillouteuses et limoneuses selon le modelé topographique (Texier & Leclerc-Cessac, 2005). Dans les thalwegs, ces sols sont à dominante limoneuse et peuvent montrer des épaisseurs importantes (jusqu’à 3 m) (Andra, 2005h, chapitre 22).

Ces sols se maintiennent sur le long terme, d’un cycle climatique glaciaire-interglaciaire à l’autre, et n’évoluent, au gré de ces fluctuations climatiques, que dans le détail, du fait des processus de pédogenèse (dissolution du substratum), des dépôts et érosions éoliennes (loess – limons) et/ou des actions périglaciaires (cryoturbations, érosions périglaciaires) (Brulhet, 2005b).

Sur les versants, le développement des sols est conditionné par les conditions climatiques. En période glaciaire, les versants sont le lieu de processus d’érosion (éboulis actifs, glissements gravitaires) qui limitent l’installation de sols, en fonction toutefois de la morphologie de détail et de l’exposition.

Durant les périodes interglaciaires, comme l’actuel, les sols se stabilisent avec l’installation d’un couvert végétal (Brulhet, 2005b). Les versants montrent donc des sols peu évolués, peu épais, caillouteux et carbonatés (Texier & Leclerc-Cessac, 2005) (Figure 3.5.4).

Dans les dépressions marneuses, les sols sont peu profonds, à dominante argileuse (Texier & Leclerc-Cessac, 2005).

Dans les fonds de vallées, les sols sont érodés, puis « néoformés » à chaque cycle climatique (cf.

§ 9.4.2). Les sols, profonds et peu évolués, s’installent sur les alluvions/colluvions à dominante calcaire. Ils montrent un caractère limoneux, avec des dépôts de crues (inondations saisonnières) (Texier & Leclerc-Cessac, 2005) (Figure 3.5.4). Ils sont localement hydromorphes, lorsque le cours des vallées est situé sur des marnes (parties amont de la Saulx, de l’Orge et du Rongeant notamment).

Figure 3.5.4 Répartition schématique des différents sols sur le site de Meuse / Haute-Marne à l’actuel

3.5.5 La flore et la faune

Le climat et les sols sont favorables à un fort potentiel végétal et à une bonne productivité des cultures (Texier & Leclerc-Cessac, 2005).

Sur les plateaux et les versants, les espaces agricoles remplacent progressivement, depuis les derniers millénaires, la forêt tempérée mixte (feuillus et conifères) qui, bien qu’existant encore sur de grandes surfaces (forêt de Montiers notamment), se présente le plus souvent sous forme de petits massifs boisés (Andra, 2005h, chapitre 22), (Figure 3.5.5).

Les fonds de vallées sont occupés par des prairies (humides ou non selon le sol) (Figure 3.5.5).

Figure 3.5.5 Répartition schématique des grands ensembles naturels sur le site de Meuse / Haute-Marne à l’actuel.

L’alternance et la diversité des milieux permettent le maintien et le développement d’une faune nombreuse et variée (oiseaux et mammifères, gibier notamment). Cette richesse faunistique est également entretenue par la bonne répartition des points d’eau et des zones humides sur l’ensemble du secteur. Ainsi, toutes les chaînes alimentaires sont particulièrement bien représentées, avec à leur sommet, une grande variété de prédateurs (carnivores) (Andra, 2005h, chapitre 22).

3.5.6 Les activités humaines

L’habitat est essentiellement regroupé dans les vallées, près des ressources en eau. Seules, quelques fermes sont isolées sur les plateaux. L’activité principale du secteur est l’agriculture, centrée sur la production de céréales et d’oléagineux et l’élevage bovin (Texier & Leclerc-Cessac, 2005).