Abstraction faite d’une couverture très mince de terre végétale, qui en est comme l’épiderme, l’écorce du globe terrestre se compose de matériaux auxquels on applique le nom de roches. Toutes ces masses ont été formées successivement, pendant des périodes de très longue durée, et au milieu de circonstances dont elles portent en elles-mêmes des marques caractéristiques. Ce sont de véritables monuments qui, par leurs traits essentiels, retracent les évolutions successives de notre globe.
Les roches constitutives de la plus grande partie des continents sont dites stratifiées, parce qu’elles sont divisées en grandes plaques parallèles, auxquelles on donne le nom de strates, de couches, et quelquefois aussi de bancs et d’assises.
Parmi ces divers matériaux, il en est qui refusent passage à l’eau et sont imperméables.
Au premier rang se présente l’argile, silicate d’alumine hydraté très abondant, surtout à l’état de mélange avec la chaux carbonatée, c’est-à-dire de marne. Le granit et ses analogues, ainsi que les schistes, dont l’ardoise représente une variété bien connue, partagent la même propriété, à la condition que les fissures qui les traversent soient suffisamment étroites.
D’autres matériaux, au contraire, se laissent facilement pénétrer par l’eau. Chaque jour nous avons occasion de voir combien le sable et le gravier sont perméables. Il en est de même de roches qui, sans être aussi poreuses, sont coupées et recoupées de fentes plus ou moins larges. Beaucoup de calcaires compacts se laissent instantanément traverser par l’eau, qui est drainée par leurs crevasses comme par des conduits artificiels.
Le régime des eaux souterraines se montre avec des caractères simples et clairs dans les dépôts connus sous le nom d’alluvions anciennes, de diluvium, de dépôts quaternaires, qui couvrent comme un tapis la plus grande partie des continents. Leurs graviers et leurs sables, associés ordinairement à des limons, absorbent avec une sorte d’avidité l’eau, à travers des interstices qui représentent une fraction notable, quelquefois un tiers du volume total.
Arrêtée dans sa descente par des masses imperméables, l'eau s’accumule en formant une nappe, d’où on la voit exsuder par toutes les entailles qu’on y pratique. Dans le sens horizontal, les nappes phréatiques peuvent occuper de grandes surfaces, même des pays entiers.