Un aquifère est l'une des structures géologiques les plus précieuses de la planète, et pourtant l'une des moins visibles. Ces réservoirs souterrains alimentent en eau potable des milliards d'êtres humains, soutiennent l'agriculture mondiale et maintiennent les écosystèmes aquatiques — tout en restant invisibles sous nos pieds. En France, 66 % de l'eau potable distribuée provient des eaux souterraines, dont la majorité est stockée dans des aquifères. Comprendre ce qu'est un aquifère, comment il fonctionne et pourquoi il est menacé est devenu une nécessité.
Définition : qu'est-ce qu'un aquifère ?
Un aquifère (du latin aqua, eau, et ferre, porter) est une formation géologique poreuse ou fissurée, saturée en eau et suffisamment perméable pour que cette eau puisse y circuler librement et être extraite en quantités utilisables. C'est, en quelque sorte, une éponge géologique naturelle.
Pour qu'une roche forme un aquifère, elle doit réunir deux propriétés :
- La porosité : présence d'espaces vides entre les grains ou dans la structure de la roche (pores, fissures, cavernes)
- La perméabilité : capacité de l'eau à circuler à travers ces espaces, c'est-à-dire que ces espaces doivent être connectés les uns aux autres
Un sol argileux peut être poreux mais imperméable — l'eau s'y accumule sans pouvoir circuler. Un grès ou un calcaire fissuré est à la fois poreux et perméable : c'est un bon aquifère. Les roches imperméables qui délimitent et confinent les aquifères s'appellent des aquitards (semi-perméables) ou aquicludes (imperméables).
La surface supérieure de la zone saturée en eau constitue la nappe d'eau souterraine. Son niveau — appelé surface piézométrique — fluctue en fonction des précipitations, des prélèvements humains et des échanges avec les eaux de surface. En France, le Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) surveille en continu ces niveaux sur environ 1 860 forages piézométriques via le portail MétéEAU Nappes.
Les quatre grands types d'aquifères
L'aquifère poreux : sables et graviers
Dans les aquifères poreux, l'eau circule dans les espaces intergranulaires. Ce sont les plus répandus et les plus exploités. On les trouve dans les dépôts alluviaux (fonds de vallées, plaines fluviales), les sables et graviers de mer anciens, ou certains grès. Leur perméabilité est élevée et relativement homogène.
Exemple français : la nappe rhénane en Alsace, formée dans les alluvions du Rhin, est l'un des plus grands aquifères poreux d'Europe occidentale, stockant environ 35 milliards de mètres cubes d'eau.
L'aquifère fissuré : calcaires et cristallin
L'eau circule ici dans des réseaux de fissures, fractures et diaclases de la roche. Ces aquifères ont des comportements hydrauliques moins prévisibles, car les écoulements dépendent de la géométrie des fractures.
Exemple : les aquifères des massifs calcaires du Bassin parisien (nappe de la Craie), ou les socles granitiques bretons peu productifs mais omniprésents.
L'aquifère karstique : calcaires dissolus
Les aquifères karstiques se développent dans des massifs calcaires par dissolution chimique de la roche sous l'action de l'eau légèrement acide. Il en résulte des réseaux de conduits souterrains, grottes et galeries par lesquels l'eau circule très rapidement — parfois en quelques heures seulement.
Cette rapidité de circulation est à double tranchant : les aquifères karstiques sont très productifs (certaines résurgences débitent plusieurs centaines de litres par seconde), mais extrêmement vulnérables aux contaminations de surface. Une pollution qui arrive à l'entrée d'un karst peut ressortir à la source quelques heures plus tard.
Exemples : la fontaine de Vaucluse (Provence), les résurgences du plateau du Larzac, les sources du Verdon.
L'aquifère libre vs l'aquifère captif : la distinction fondamentale
Au-delà de la nature de la roche, la distinction entre aquifère libre et aquifère captif est essentielle.
L'aquifère libre (ou nappe phréatique) est en contact avec l'atmosphère via la zone non saturée surmontante. Son niveau piézométrique monte et descend directement avec les précipitations. Il est facilement rechargeable mais vulnérable aux pollutions de surface (nitrates, pesticides, PFAS).
L'aquifère captif est emprisonné entre deux couches imperméables. L'eau y est sous pression — parfois suffisamment pour jaillir naturellement lors d'un forage : c'est le puits artésien, du nom de la province d'Artois où ce phénomène fut décrit au XIIe siècle. La nappe captive de l'Albien, sous Paris, stocke des eaux vieilles d'environ 20 000 ans : chaque litre prélevé est une ressource non renouvelable à l'échelle humaine.
Pour aller plus loin sur la nappe phréatique et son fonctionnement, notre article dédié couvre les aspects hydrogéologiques en détail.
Les grands aquifères mondiaux
Le Système Aquifère du Sahara Septentrional (SASS)
C'est l'un des plus grands aquifères du monde, s'étendant sous l'Algérie, la Tunisie et la Libye sur une surface équivalente à deux fois la France. Il contient des eaux fossiles infiltrées il y a plusieurs milliers d'années, lors d'épisodes pluviaux anciens. Son exploitation intense pour l'agriculture irriguée au Sahara ne bénéficie d'aucune recharge naturelle significative actuelle — c'est une ressource non renouvelable en cours d'épuisement.
L'aquifère d'Ogallala (États-Unis)
Situé sous les Grandes Plaines américaines, l'aquifère d'Ogallala s'étend sous huit États et irrigue environ 30 % des cultures irriguées des États-Unis. Son niveau baisse de 30 à 60 cm par an dans certaines zones, sans espoir de recharge significative à l'échelle humaine. La question de son épuisement est l'une des préoccupations agricoles majeures aux États-Unis pour les décennies à venir.
Le Guaraní (Amérique du Sud)
L'aquifère Guaraní, partagé entre le Brésil, l'Argentine, le Paraguay et l'Uruguay, est l'un des plus grands réservoirs d'eau douce du monde. Il alimente en eau potable des dizaines de millions de personnes et fait l'objet d'un accord international de gestion signé en 2010 — un exemple rare de coopération transfrontalière sur une ressource souterraine.
Les nappes françaises majeures
| Nappe | Localisation | Volume estimé | Statut |
|---|---|---|---|
| Nappe rhénane | Alsace, plaine du Rhin | ~35 milliards m³ | Sous pression (pollutions PFAS, nitrates) |
| Nappe de Beauce | Beauce, Brie | ~20 milliards m³ | Surexploitée par irrigation |
| Nappe de la Craie | Bassin parisien, Normandie, Nord | Importante | Vulnérable aux pollutions |
| Aquifère de l'Albien | Île-de-France (profond) | Ressource de secours | Protégé par décret depuis 1939 |
Exploitation et surexploitation : où est la limite ?
L'exploitation raisonnée d'un aquifère respecte un principe simple : ne pas prélever plus que ce que la recharge naturelle apporte sur une période donnée. Ce taux de prélèvement soutenable est appelé le rendement sûr ou prélèvement durable.
Dans les faits, de nombreux aquifères dans le monde sont surexploités : les prélèvements dépassent durablement la recharge, entraînant une baisse progressive du niveau piézométrique. Les conséquences sont multiples :
- Tarissement des sources et des rivières : les aquifères soutiennent les débits d'étiage des cours d'eau. Leur baisse affecte directement les milieux aquatiques, en lien avec le cycle de l'eau
- Subsidences : l'affaissement des sols suite au vide laissé par l'eau extraite, irréversible dans certains aquifères argileux
- Intrusion saline : dans les aquifères côtiers, la baisse du niveau permet à l'eau de mer de s'infiltrer, rendant la ressource inutilisable
- Augmentation des coûts de pompage : plus le niveau descend, plus il faut d'énergie pour remonter l'eau
En France, les zones de répartition des eaux (ZRE) identifient les aquifères en déséquilibre chronique entre prélèvements et recharge. Dans ces zones, des restrictions de prélèvements peuvent être imposées, y compris en période normale.
Le changement climatique : une menace pour la recharge
Le changement climatique modifie profondément le cycle hydrologique et donc la recharge des aquifères. Les projections du BRGM indiquent une diminution potentielle de la recharge des nappes françaises de 10 à 30 % d'ici 2070 selon les scénarios d'émissions.
Les mécanismes sont complexes mais convergents : hausse des températures qui accroît l'évapotranspiration, modification du régime des précipitations (plus intenses mais moins fréquentes, donc plus de ruissellement et moins d'infiltration), réduction des enneigements montagnards qui alimentent certaines nappes par fonte progressive.
Cette perspective renforce l'urgence de gérer les aquifères de manière durable, en réduisant les prélèvements non essentiels et en explorant des solutions de recharge artificielle (Managed Aquifer Recharge, MAR), encore peu développées en France comparées aux Pays-Bas, à l'Espagne ou à l'Australie.
La déforestation aggrave également ce phénomène : les forêts favorisent l'infiltration en ralentissant les ruissellements. Chaque hectare déboisé réduit la surface de recharge efficace des nappes sous-jacentes.
Pollution et protection : les enjeux actuels
Les aquifères français sont soumis à une pression polluante croissante :
- Nitrates : 17,6 % des stations de mesure dépassent le seuil réglementaire de 50 mg/L, principalement sous les zones agricoles intensives
- Pesticides : traces détectées dans 97 % des points de mesure des eaux souterraines
- PFAS : contamination quasi universelle, avec des pointes en Alsace (91,2 % des points de mesure touchés)
La dépollution des aquifères contaminés est techniquement très difficile et économiquement exorbitante — souvent impossible à l'échelle d'un grand aquifère. La prévention reste la seule réponse réaliste : protection des zones de captage, évolution des pratiques agricoles, interdiction progressive des substances persistantes.
Conclusion
L'aquifère est une infrastructure naturelle irremplaçable. Sa formation s'est faite sur des milliers à des millions d'années ; sa destruction peut survenir en quelques décennies. La gestion durable de cette ressource — entre prélèvements raisonnés, protection contre les pollutions et adaptation au changement climatique — est l'un des grands défis de l'eau au XXIe siècle. Ce qui se passe sous nos pieds détermine en grande partie ce qui coule de nos robinets.
