[MAB] La Fontaine Glorieuse 🌍 EarthCache

Cette cache a été posée à l'occasion du Mega event ⚔️🛡️🏰 Au blason !🏰🛡️⚔️ à l'Abbaye de Vaucelles GCB89NQ. Ce rassemblement a été voulu par les organisateurs comme un moment de convivialité entre passionnés de Géocaching, de nature, de patrimoine et d'histoire. Notre volonté est de permettre à chaque profil de joueur de pouvoir pratiquer ce loisir comme il le souhaite et de partager avec d'autres des moments d'échanges et de partage autour de sites historiques du Nord-Pas-de-Calais.

La Fontaine Glorieuse

Cette Earth Cache a pour but de vous faire (re) découvrir une petite partie de l'hydrologie.

🕒 Horaires d'accès: libre

🧰 Matériel : un thermomètre

📌 Questions

• 1 : Expliquez ce qu'est l'artésianisme. Quelle est la différence entre un puits artésien et une source artésienne?
• 2 : Observez la Fontaine Glorieuse et décrivez la: apport d'eau, clarté de l'eau, mouvements de surface, profondeur, température.
• 3: D'après vos observations et le descriptif, de quel type est cette Fontaine Glorieuse (source, résurgence, source artésienne) et de quelle nappe provient l'eau?
• 4 : Une photo de vous ou d'un objet vous représentant, devant la fontaine, est obligatoire pour valider cette Earth Cache.

L'hydrologie

"L'hydrologie est la science qui s'intéresse à tous les aspects du cycle de l'eau, et en particulier aux échanges entre la mer, l'atmosphère, la surface terrestre et le sous-sol."

Le cycle de l'eau

Le cycle de l'eau est l'ensemble de ses transferts dans ses trois états, liquide, solide (neige, grêle) ou gazeuse (vapeur d'eau), entre les réservoirs sur Terre: les océans, l'atmosphère et l'eau sur terre (cours d'eau, nappes souterraines, glaciers). C'est principalement l'énergie solaire qui entraîne tous les échanges.

Schéma du cycle de l'eau 🔽

Sources, résurgences, puits artésiens

Une source en hydrologie est l'endroit où une eau liquide sort naturellement du sol. Elle peut venir de la concentration des écoulements de surface, d'une résurgence ou d'un puits artésien. L'origine est fonction de la géologie.

Les sources d'écoulement de surface sont les plus courantes; l'eau circule à faible profondeur (de l'ordre de quelques mètres) et sortir à la faveur d'une pente.

Les puits artésiens et les sources artésiennes sont tous deux liés à des nappes phréatiques sous pression, mais ils diffèrent par leur formation et leur manifestation naturelle ou artificielle.

Un puits artésien est creusé par l'homme jusqu’à une nappe phréatique captive (emprisonnée entre deux couches imperméables). La pression naturelle de l’eau dans cette nappe est suffisante pour faire jaillir l’eau sans pompage, parfois jusqu’à la surface. Si la pression est très forte, l’eau peut jaillir spontanément, comme un geyser artificiel.

Une faille ou une fissure naturelle dans le sol permet à une nappe phréatique captive de remonter à la surface sous l’effet de la pression. L’eau s’écoule spontanément, formant une source artésienne. Ces sources sont et souvent associées à des reliefs ou des structures géologiques spécifiques (comme certaines sources en Ardèche ou en Belgique). 

Dans les deux cas, la température de l'eau est constante (entre 10 et 14°C en Europe tempérée) pour les nappes profondes jusqu'à 200 m, et entre 15 et 20°C pour les nappes dont la profondeur dépasse les 200 m. Dans le cas d'activité géothermique, la température peut largement dépasser les 20°C, et atteindre les 50°C.

Une résurgence se forme de la manière suivante: l’eau de surface (rivière, pluie, fonte des neiges) s’infiltre dans le sous-sol via des fissures, puis s’écoule dans un réseau karstique (galeries, conduits) creusés par l’érosion chimique du calcaire. L’eau réapparaît en surface à un point bas topographique (vallée, pied de falaise), souvent sous forme de source pérenne (débit constant ou variable selon les saisons). La température est  souvent constante (entre 10 et 14°C en Europe tempérée), car l’eau souterraine est isolée des variations climatiques. Généralement, cette eau est  très pure car filtrée naturellement par les roches calcaires, mais peut être riche en carbonates.

Schéma simplifié d'une source et d'une résurgence 🔽

Schéma simplifié d'un puits artésien 🔽

Géologie régionale

La grande plaine occidentale du Cambrésis est constituée à la surface par des limons quaternaires qui, à l'exception des versants orientaux des vallées, recouvrent tout le pays. Ces limons sont notés "LP".

Des lambeaux tertiaires marins ou fluviatiles couronnent les régions élevées, ou s'intercalent entre le Quaternaire et le Secondaire. Ils sont absents sur l'extrait de la carte géologique présent dans cette Earth Cache.

Le manteau de limon masque presque partout la craie sous-jacente. Le Turonien (noté c3c et c3d) n'affleure largement que sur les flancs de la vallée de l'Escaut. Le Sénonien (ici le Coniacien et le Santonien plus précisément, noté c4) n'apparaît que partiellement dans les zones hautes, à la faveur des labours ou d'anciennes petites carrières ouvertes pour l'amendement des sols ou l'empierrement.

Extrait de l'échelle géologique (Crétacé supérieur) 🔽

Géologie locale

Extrait de la carte géologique de Cambrai, l'astérisque rouge indique la Fontaine Glorieuse. 🔽

LP : Limons pléistocènes: ces limons épais peuvent atteindre 10 m d'épaisseur, ils sont loessiques (particules argilo-calcaire très fines transportées par le vent), recouvrant les flancs des vallées. Sous les doigts, le loess a un touché savonneux.

c4 : Craie à Micraster decipiens du Sénonien : cette craie blanche atteint une épaisseur maximale de 50 mètres. Entre la craie blanche sénonienne et la craie grise turonienne s'intercale un petit lit marneux renfermant des galets reposant sur un banc de craie à grains de glauconie (5 à 10 cm d'épaisseur), la glauconie étant une association de minéraux argileux d'aspect terreux, de couleur verdâtre.

c3d : Craie grise du Turonien supérieur : l'assise supérieure du Turonien est constituée par une craie grise qui doit sa coloration à la présence de grains de glauconie.

c3c : Craie blanche à silex du Turonien supérieur : elle constitue l'assise inférieure du Turonien supérieur présentant de nombreux lits de silex cornus noirs dans une craie blanche (15 mètres d'épaisseur environ).
 

Limite des roches faiblement karstiques pouvant favoriser les nappes artésiennes (en bleu) 🔽

Hydrologie régionale

Dans la région, les nappes superficielles s'écoulent par des sources souvent temporaires. 

Les nappes profondes sont au nombre de trois:

• la nappe de la craie sénonienne et turonienne (c4, c3d et c3c) est très largement exploitée dans le Cambrésis. Les eaux s'infiltrent et circulent dans les fentes de la roche qu'elles contribuent à agrandir. Ces cavités renferment la partie active du réseau. La profondeur est de 23 mètres environ.
• la nappe artésienne des bancs crayeux du Turonien moyen (c3b) est beaucoup moins importante que la précédente. L'eau circule dans des couches de craie et ne pénètre dans celles-ci que dans les zones d'affleurement très localisées. L'alimentation de cette nappe est très réduite. La profondeur atteind les 100 mètres.
• la nappe artésienne des sables verts de l'Aptien-Albien (environ 112 millions d'années) se forme autour de 140 et 157 mètres de profondeur. Elle est fortement minéralisée: elle repose sur les calcaires cristallins du Carbonifère (environ 345 millions d'années).

Sources

• Wikipedia
• BRGM

Comment valider cette Earth Cache

Petit rappel concernant les "Earth Caches": il n'y a pas de contenant à rechercher, ni de logbook. Il suffit de se rendre sur les lieux, de répondre aux questions ci-dessous. Vous pouvez loger en "Found it" et envoyez-moi vos propositions de réponses, soit via mon profil, soit via la messagerie geocaching.com (Message Center), et je vous contacterai en cas de problème.

Localisation

📌 Rappel des questions

• 1 : Expliquez ce qu'est l'artésianisme. Quelle est la différence entre un puits artésien et une source artésienne?
• 2 : Observez la Fontaine Glorieuse et décrivez la: apport d'eau, clarté de l'eau, mouvements de surface, profondeur, température.
• 3: D'après vos observations et le descriptif, de quel type est cette Fontaine Glorieuse (source, résurgence, source artésienne) et de quelle nappe provient l'eau?
• 4 : Une photo de vous ou d'un objet vous représentant, devant la fontaine, est obligatoire pour valider cette Earth Cache.

Merci par avance de ne pas poster de photo spoiler dans vos logs! 🙂

Bon Geocaching!

This cache was placed for the Mega Event ⚔️🛡️🏰 Au blason! 🏰🛡️⚔️ at Vaucelles Abbey GCB89NQ. The organizers envisioned this gathering as a convivial occasion for geocaching enthusiasts, nature lovers, heritage aficionados, and history buffs. Our aim is to allow every type of player to enjoy this hobby as they wish and to share moments of exchange and connection with others around historical sites in the Nord-Pas-de-Calais region.

The "Fontaine Glorieuse"

Cette Earth Cache a pour but de vous faire (re) découvrir une petite partie de l'hydrologie.

🕒 Opening hours: open to the public

🧰 Equipment: a thermometer

📌 Questions

• 1: Explain what artesianism is. What is the difference between an artesian well and an artesian spring?
• 2: Observe the Fontaine Glorieuse and describe it: water flow, clarity of the water, surface movements, depth, temperature.
• 3: Based on your observations and the description, what type of spring is this Fontaine Glorieuse (spring, resurgence, artesian spring) and from which aquifer does the water originate?
• 4: A photo of yourself or an object representing you in front of the fountain is required to validate this EarthCache.

Hydrology

‘Hydrology is the science that studies all aspects of the water cycle, and in particular the interactions between the sea, the atmosphere, the Earth's surface and the subsurface.’

The water cycle

The water cycle refers to the movement of water between its three states—liquid, solid (snow, hail) and gaseous (water vapour)—across the Earth’s reservoirs: the oceans, the atmosphere and surface water (rivers, groundwater, glaciers). It is primarily solar energy that drives these processes.

Diagram of the water cycle  🔽

Springs, resurgences, artesian wells

In hydrology, a spring is a place where liquid water naturally emerges from the ground. It may result from the convergence of surface runoff, a resurgence, or an artesian well. Its origin depends on the geology.

Surface runoff springs are the most common; the water flows at a shallow depth (of a few metres) and emerges down a slope.

Artesian wells and artesian springs are both linked to pressurised aquifers, but they differ in their formation and whether they occur naturally or are man-made.

An artesian well is dug by hand down to a confined aquifer (trapped between two impermeable layers). The natural pressure of the water in this aquifer is sufficient to cause the water to gush out without pumping, sometimes all the way to the surface. If the pressure is very high, the water may gush out spontaneously, like an artificial geyser.

A natural fault or fissure in the ground allows a confined aquifer to rise to the surface under pressure. The water flows spontaneously, forming an artesian spring. These springs are often associated with specific landforms or geological structures (such as certain springs in the Ardèche or in Belgium). 

In both cases, the water temperature remains constant (between 10 and 14°C in temperate Europe) for aquifers up to 200 m deep, and between 15 and 20°C for aquifers deeper than 200 m. In the case of geothermal activity, the temperature can exceed 20°C by a considerable margin, reaching as high as 50°C.

A resurgence forms as follows: surface water (rivers, rain, snowmelt) seeps into the subsoil through fissures, then flows into a karst network (galleries, conduits) carved out by the chemical erosion of limestone. The water re-emerges at the surface at a low-lying point (valley, foot of a cliff), often as a perennial spring (with a constant or seasonally variable flow). The temperature is often constant (between 10 and 14°C in temperate Europe), as groundwater is insulated from climatic variations. Generally, this water is very pure as it is naturally filtered by limestone, but may be rich in carbonates.

A simplified diagram of a spring and a resurgence 🔽

A simplified diagram of an artesian well 🔽

Regional geology

The vast western plain of the Cambrésis consists, at the surface, of Quaternary silts which, with the exception of the eastern slopes of the valleys, cover the entire region. These silts are designated ‘LP’.

Patches of Tertiary marine or fluvial deposits crown the higher areas, or are intercalated between the Quaternary and Mesozoic strata. They are absent from the geological map extract included in this EarthCache.

The silt layer masks the underlying chalk almost everywhere. The Turonian (designated c3c and c3d) is widely exposed only on the slopes of the Scheldt valley. The Senonian (here more specifically the Coniacian and Santonian, marked c4) appears only partially in the higher areas, thanks to ploughing or old small quarries opened for soil improvement or stone filling.

Excerpt from the geological time scale (Upper Cretaceous) 🔽

Local geology

Excerpt from the geological map of Cambrai; the red asterisk indicates the Fontaine Glorieuse. 🔽

LP: Pleistocene silts: these thick silts can reach a depth of 10 metres; they are loessic (consisting of very fine clay-limestone particles transported by the wind) and cover the valley slopes. To the touch, the loess feels soapy.

c4: Senonian Micraster decipiens chalk: this white chalk reaches a maximum thickness of 50 metres. Between the white Senonian chalk and the grey Turonian chalk lies a small marly bed containing pebbles resting on a chalk bench with glauconite grains (5 to 10 cm thick), glauconite being a mixture of clay minerals with an earthy appearance and a greenish colour.

c3d: Upper Turonian grey chalk: the upper member of the Turonian consists of grey chalk, which owes its colour to the presence of glauconite grains.

c3c: White flint-bearing chalk of the Upper Turonian: this forms the lower member of the Upper Turonian, featuring numerous beds of black hornblende flint within white chalk (approximately 15 metres thick).

Boundary of weakly karstified rocks that may promote artesian aquifers (in blue) 🔽

Regional hydrology

In the region, surface groundwater flows through springs that are often seasonal. 

There are three deep aquifers:

• The Senonian and Turonian chalk aquifer (c4, c3d and c3c) is extensively exploited in the Cambrésis region. Water seeps in and flows through the cracks in the rock, which it helps to widen. These cavities form the active part of the aquifer system. The depth is approximately 23 metres.
• The artesian aquifer of the Middle Turonian chalk banks (C3b) is much less significant than the previous one. Water flows through layers of chalk and only penetrates them in very localised outcrop areas. The recharge of this aquifer is very limited. The depth reaches 100 metres.
• The artesian aquifer of the Aptian-Albian green sands (approximately 112 million years old) forms at depths of around 140 and 157 metres. It is highly mineralised: it lies on top of the crystalline limestones of the Carboniferous period (approximately 345 million years old).

References

• Wikipedia
• BRGM

How to validate this Earth Cache

A reminder about the "Earth Caches": there is no container to look for, nor a logbook. You just have to go to the place and answer the questions below. You can log in "Found it" and send me your suggestions for answers, either via my profile, or via the geocaching.com message center, and I will contact you if there is a problem.

Location

📌 Reminder of questions

• 1: Explain what artesianism is. What is the difference between an artesian well and an artesian spring?
• 2: Observe the Fontaine Glorieuse and describe it: water flow, clarity of the water, surface movements, depth, temperature.
• 3: Based on your observations and the description, what type of spring is this Fontaine Glorieuse (spring, resurgence, artesian spring) and from which aquifer does the water originate?
• 4: A photo of yourself or an object representing you in front of the fountain is required to validate this EarthCache.

Thank you in advance for not posting spoilers in your logs! 🙂

Happy Geocaching!