De nombreuses recherches ont été faites pour comprendre la provenance de ses eaux. La Fosse Dionne est une source vauclusienne issue d'une nappe située à 43 km au sud de la ville. Elle est en rapport avec d'importantes fissures du sol et l'abondance de son débit, qui augmente très rapidement à la suite d'une forte pluviosité, paraît liée au voisinage du plateau calcaire du Tonnerrois.

Après avoir longtemps servi à l'approvisionnement en eau des environs, la source de la Fosse Dionne fut aménagée en lavoir en 1758, à l'initiative de Louis d'Eon (Chevalier d'Eon), avec la toiture semi circulaire qui lui confère l'aspect que nous connaissons aujourd'hui. Elle devint dès lors le domaine des lavandières de Tonnerre.

Longtemps considérée comme source divine - fons divona qui a donné Fosse Dionne-, cette source, dont le mystère est encore accentué par la couleur bleutée de ses eaux, a alimenté de nombreuses croyances et légendes - (serpent Basilic, culte des eaux…)

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