L'eau souterraine – en mouvement perpétuel

Les matériaux perméables contiennent des fissures ou des espaces interreliés qui sont suffisamment nombreux et grands pour laisser l'eau circuler librement. Dans certains matériaux perméables, l'eau souterraine peut se déplacer sur plusieurs mètres en une journée; en d'autres endroits, elle ne se déplace que de quelques centimètres en un siècle. L'eau souterraine ne circule que très lentement dans des matériaux relativement imperméables comme l'argile et les schistes.

Les spécialistes des eaux souterraines distinguent généralement deux types d'aquifères en fonction des attributs physiques de ces derniers : les milieux poreux et les aquifères fissurés.

Les milieux poreux sont des aquifères composés d'agrégats de particules distinctes comme le sable et le gravier. L'eau souterraine occupe les vides interstitiels des grains à travers lesquels elle circule. Les milieux poreux où les grains ne sont pas reliés l'un à l'autre sont considérés comme meubles. Si les grains sont cimentés les uns aux autres, ces aquifères sont dits consolidés. Les grès sont des exemples de milieux poreux consolidés.

Les aquifères fissurés sont des roches dans lesquelles l'eau souterraine circule à travers des fissures, des joints ou des fractures dans une roche par ailleurs solides. Le granite et le basalte en constituent des exemples. Les calcaires sont souvent des aquifères fissurés, mais, ici, les fissures et les fractures peuvent être agrandies par dissolution, formant de grands chenaux ou même des cavernes. Un terrain calcaire où la dissolution a été très active s'appelle le karst. Les milieux poreux comme le grès peuvent présenter un degré si élevé de cimentation ou de recristallisation que tous les espaces originaux sont remplis. Dans ce cas, la roche n'est plus un milieu poreux. Toutefois, si elle contient des fissures, elle peut encore assurer la fonction d'un aquifère fissuré.

La plupart des aquifères qui revêtent un intérêt pour nous sont des milieux poreux meubles comme le sable et le gravier. Certains matériaux très poreux ne sont pas perméables. L'argile, par exemple, comporte de nombreux interstices entre ses grains, mais ces vides interstitiels ne sont pas assez grands pour permettre le libre passage de l'eau.

L'eau souterraine coule généralement vers le bas, dans le sens de la pente de la surface de saturation. Comme l'eau de surface, l'eau souterraine s'écoule vers les cours d'eau, les lacs et les océans pour éventuellement les rejoindre. L'écoulement de l'eau souterraine dans les aquifères sous-jacents aux bassins versants de surface ne reflète pas toujours l'écoulement de l'eau à la surface. En conséquence, l'eau souterraine peut se déplacer dans des directions différentes de celles de l'écoulement de surface.

Les aquifères libres sont des nappes à surface libre limitées par la surface de saturation. Toutefois, certains aquifères se situent au-dessous de couches de matériaux imperméables; ce sont des aquifères captifs, ou parfois des nappes artésiennes. Un puits dans un aquifère de ce type est un puits artésien. 

L'eau dans ces puits s'élève à un niveau plus haut que la partie supérieure de l'aquifère en raison de la pression sous laquelle elle est retenue. Si le niveau d'eau monte au-dessus de la surface du sol, il se forme un puits jaillissant. La surface piézométrique est le niveau auquel s'élèvera l'eau d'un aquifère artésien.

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