,CARACTERISATION D'UNE SEQUENCE A LA

PERIPHERIE D'UN INSE,lBERG

EN ZONE FERRALLITIQUE DE' SAVANE

(CÔTE D'IVOIRE)

MESURES PHYSIQ.SET APPROCHE DE LA DYNAMIQUE,

DE L'EAU SATURANTE

OffiCE DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE ET TECHNIQUE OUTRE - MER...,

CENTRE D' ADIOPODOUME - COTE D1VOIRE

B.P. V 51 - ABIDJAN

R.POSS

OCTOBRE 1976

OFFICE DE LA RECHERCHE SCIENTIFIOUE ET TECHNIQUE OUTRE-t'ERCENTRE D'AnIopODOUME

Laboratoire de Pédologie

CARACTERISATION D'UNE SEQUENCE A LA PERIPHERIE D'UN INSELBEFGEN ZONE FERRALLITIQUE DE SAVANE

(Côte d'Ivoire)

MESURES PHYSIQUES ET APPROCHE DE LA DYNAMIQUE DE L'EAU SATURANTE

par

P. POSS

COPYRIGHT ORSTOM 1976 Octobre 1976

( a )

SO~iMAIRB

Pages

INTRODUCTION

CHAPITRE 1 : PRESENTATION DU ~HLIEU 2

1. Le paysage à inselberge isolés de roche leucocrate (présenta-tion géologique et géomorphologique) 2

II. Le climat, la végétation et l'action humaine 2

III. Evaluation du ruissellement et de l'érosion

CHAPITRE 2 : DEFINITION DE LA SEQUENCE

I. Int roduction

II. Les unités géomorphologiques et les segments fonctionnelsA) Première unité: l'inselbergB) Deuxième unité : Partie supérieure du versant

1) Définition géomorphologique2) Segments fonctionnels

a) Deuxième segmentb) Troisième segment

C) Troisième unité : glacis versant1) Définition géomorphologique2) Segments fonctionnels

a) Quatrième segmentb) Cinquième segment

..

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4

4

4

4

5

55

55

6

66

66

1. Les appumites

A) Evolution des principaux caractères morphologiquesmicromorphologiques en fonction de la pente1) Elérnents grossiers2) Couleur3) Texture4) Structure5) Croûte de battance

a) Organisation macro et micromorphologiqueb) Influence sur la perméabilité de l'appumitec) Originecl) Remarque

6) Micromorphologie7) Transition avec l'horizon sous-jacent

CHAPITRE 3 CARACTERISATION TYPOLOGIOUE ET EVOLUTION DES'

DIFFEPENTS HORIZONS 7

7

et7

77778

8B0l ..

8

99

B) Caractères constants le long de la pente

1) Porosité2) Fragilite3) Racines

C) Caractéristiques chimiques

1) Matière organique2) pH et taux de saturation3) Elements minéraux

a) Bases échangeablesb) Phosphorec) Potassiumd) Equilibre des bases

D) Action des vers et des termites

E) Conclusion

( b)

9

91010

10

101010

10101212

12

13

II. Les structichrons 13

A) Caractères morphologiques 14

1) Structichrons dyscrophes 14

a) éléments grossiers 14b) Couleur 14c) Texture 14d) Structure et fragilite 14

2) Altéduristructichrons 14

a) Eléments grossiers 14b) Couleur 14c) Structure et fragilite 15d) Porosité 15e) Transition 15

B) Caractéristiques chimiques 15

1) pH eau et taux de saturation 152) Bases échangeables 153) Rapport Si02/A1203 15

III. Les rétichrons 15

A) Caractères morphologiques 16

1) Eléments grossiers 162) Couleur 163) Texture 164) Structure et fragilite 165) Revêtements 16

B) Caractères chimiques 16

1) pH eau et taux de saturation 162) Bases échangeables 163) Rapport Si02/A1203 16

IV. Les horizons sableuxA) Caractères morphologiques

1) Eléments grossiers2) Couleur3) Texture4) Structure et fragilite5) Transition

B) Caractères chimiques1) pH eau et taux de saturation2) Bases échangeables

V. Les fragistérites

A) Troisième segmentB) Partie amont du quatrième segment

1) Présentation2) Fragistérite rouge

a) Couleurb) Eléments grossiers et texturec) Structure et fragilited) Revêtementse) Transition

3) Fragistérite jaunea) Présentationb) Caractères morphologiques

4) ConclusionsC) Partie aval du quatrième segment et cinquième segment

VI. Les altéritesA) PrésentationB) Les différentes phases typologiquesC) Caractères morphologiques

1) Couleur2) Eléments grossiers3) Texture4) Structure5) Revêtements et sables déliés

D) Caractères chimiques1) pH eau, taux de saturation et bases échangeables2) Rapport Si02/A1203

( c )

13

18

1818181818

18

1818

18

19

19

1919

1919191920

20

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20

21

21

21

21

21

2121222222

22

2222

CHAPITRE 4 ETUDE DES PROPRIETES PHYSIQUES DES DIFFERENTS TYPES

D'HORIZONS

( d )

23

I. Introduction

A) Objectifs de l'étude

B) Méthodes1) Au laboratoire2) Mesures de terrain

23

23

23

2325

II. Détermination des coefficients de perméabilité

A) Choix des méthodes

B) Mesures in situ : méthode Pioger

1) But2) Principe3) Résultats et interprétation

a) Types d'horizons caractérisésb) Nombre de répétitionsc) Interprétatiôn

- Forme des frontsd'infiltration- Coefficients de perméabilité

C) Mesures au laboratoire : méthode Vergière1) But2) Principe3) Résultats

111. Détermination de lluelques propriétés phys iques

A) Critères de porosité

1) Etude de mottes

a) Méthodeb) Résul tats

- Densité apparente et porosité totale- Densité réelle- Différence porosité totale - porosité pétrole

2) Etude de blocs (Méthode Vergière)a) Teneur pondérale en terre fineb) Densité apparente et porosité totale

B) Humidités caractéristiques1) Humidité à saturation et humidité au prélèvement

a) Humidité à saturationb) Humidité lors du prélèvement

2) Humidité à la capacité au champ et macroporosité

a) Au laboratoire : m6thode Vergière modifiée- Méthode- Interprétation de la courbe de ressuyage- Résultats et conclusions

25

25

25

262626

262627

2727

27282828

30

30

30

3030

323234

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36

36

3636

36

36363737

( e )

b) Sur le terrain 37- Méthode 37- Résultats 38

c) Comparaison des deux méthodes 38

3) Humidités aux différents pF 39a) Remarques sur la méthode 39

- Détermination de la capacité au champ 39- Signification des faibies pF 39

b) Détermination de la réserve utile à l'alimentationdes végétaux 39

4) Composition volumique de quelques profils 40

C) Critères de stabilité structurale (ls et K) 40

IV. Interprétation

A) Circulation de l'eau saturante1) Méthode2) A l'échelle des profils

a) Profil Dab II 2b) Profil Dab II 5

3) A l'échelle de la séquencea) En surfaceb) Au contact appumite-structichronc) Au sommet de l'a1térited) Dans l'a1térite

41

41

4141

4142

42

42424243

4) Comment l'apport d'eau lié à l'Inse1herg se manifeste-t-i1 ? 43

5) Etude du bilan hydrique 43

B) Conséquences sur les mouvements de matière1) Dans l'appumite2) Dans le structichron et le rétichron3) Dans les a1térites4) Dans les horizons sableux5) Dans les fragistérites

4S

4545454646

CHAPITRE 5 CONTRAINTES D'ORDRE PEDOLOGIQUF POUR UNE },HSE EN

VALEUR

( f )

47

1. Facteurs chimiques 47

II. Facteurs physiques 47

A) Premier segment 47

B) Deuxième et troisième segment 47

1) Facteurs défavorables 472) Facteurs favorables 47

C) Quatrième segment 47

1) Facteurs défavorables 472) Facteurs favorables 47

D) Cinquième segment 48

III. Conclusion 48

CONCLUSIONS

BIBLIOGRAPHIE

ANNEXE 1 : r.~ETfmDES D'ANALYSE UTILISEES

1. Description des profils

II. Analyses physiques

A) Analyse granulométrique

1) Refus2) Autres fractions

B) Densités et porosité de mottes

C) Indice d'instabilité structurale et coefficient deperméabilité Hénin

D) Humidité aux différents pF

III. Analyses chimiques

A) Acidité

B) Matière organique

1) Carbone2) Azote

C) Bases échangeables

49

52

55

55

55

55

5555

55

55

55

55

55

55

5555

56

( ~ )

D) Capacité d'échange 56

E) Phosphore 56

1) Total 562) Assimilable 56

F) Fer libre 56

G) Eléments totaux 56

IV. Déterminations minéralogiques (diffraction des rayons X)

1) Terre totale broyée à 100~

2) Argiles orientées

a) Extraction et préparation des argilesb) Préparation des lames

56

5656

5657

ANNEXE 2 METHODE PIaGER - ETUDE TECHNIQUE ET CRITIQUE DE LA

METHODE 58

1. Protocole

II. CalculsA) Théorie

E) Pratique

III. Etude critique de la méthode

A) Matériel

B) Conditions d'utilisation

C) Précision

D) Limites théoriques

IV. Conclusion

58

58

58

59

59

59

60

60

60

60

ANNEXE 3 METHODE VEP_GIERE - ETUDE TECHNIQUE ET CRITIQUE DE LA

METHODE 61

1. Protocole

II. Calculs

A) Pour chaque échantillon

B) Pour chaque type d'horizon

61

62

62

63

III. Etude critique de la méthodeA) Point de vue techniqueB) Point de vue scientifique

1) Vitesse de filtration2) Densité apparente3) Caractéristiques de porosité

IV. Conclus ion

( h )

63

63

63

636464

64

ANNEXE 4 . CLASSIFICATION C P C S 69.

1. Sols des 1° 2° et 3° segments 69,A) Classe 69

B) Sous-classe 69

C) Groupe 69

D) Sous-groupe 69

II. Sols des 4° et 5° seRm.ents 69

A) Classe et sous-classe 69

B) Groupe et sous-groupe 70

ANNEXE 5 MODELISATION DE LA POROSITE DE OUELOUES HORIZONS, 71

1. Le modèle utilisé

II. Résultats et interprétation

71

73

A) Profil Dab II 2 731) Evolution des paramètres au sein du profil 732) La croûte de h~ttance 753) Comparaison avec l'horizon A des sols de l'Adamaoua 75

B) Profil Dah II 3 75C) Profil Dab II 5 75

III. Conclusion 76

ANNEXE 6

ANNEXE 7

DESCRIPTION DES PROFILS

RESULTATS ANALYTIQUES

77

Rapport Fer libre/Per totalIndice d'instabilité structurale IsPerméabilité Hénin K

LISTE DES TABLE/\.TJX

1. Evolution des principaux caractères de l'horizon superficiel enfonction de la pente.

2. Evolution des caractères de l'horizon superficiel (analyses chimiques)

3. Caractères chimiques de l'appumite. des turricules de vers et destermitières.

4. Caractères morphologiques des horizons sableux.

5. Les différentes mesures physiques.

6. Coefficients de perméabilité (~éthode Vergière).

7. Coefficients de perméabilité "caractéristiques" de chaque typed'horizon (méthode Vergière).

8. Résultats des mesures physiques ·sur mottes.

9. Résultats principaux (Méthode Vergière).

10. Teneur pondérale en terre fine(Comparaison méthode Vergière - analyse granulométrique).

11. Comparaison des résultats obtenus par la méthode Vergière et pardéterminations sur mottes.

12. Détermination de la capacité au champ sur le terrain.

13. Evaluation du drainage à travers le rétichron.

14. Résultats principaux par échantillon (~éthode Vergière)Structichron Dab II 2.

15. id. Rétichron Dab II 2.

16. id. Altérite Dab II 2.

17. id. Altérite Dab II 5.

LISTE DES FIGU~ES

1. Situation générale.

2. Plan de localisation.

3. Climogramme de Ferkessedougou.

4. Différenciation des horizons et emplacewents des mesures de perméa­bilité (séquence Dab II 2)

5. Couleur de l'horizon organique superficiel.Passage de l'appumite au structichron

6. Taux d'argile

7. Les différents types de distribution relative et leurs interactions.

8. Taux de matière organique.

9. pH eau.

10. Taux de saturation.

11. Niveau de fertilité chifflique.

12. Bases échangeables.

13. Phosphore total et assimilable.

14. Rapport moléculaire Si02/A1203.

15. Fer total.

16. Présentation schématique de quelques profils (3 0 et 4 0 segments).

17. Forme de quelques fronts d'infiltration (Dah II 2 et Dab II 3).

18. Forme de quelques fronts d'infiltration (Pab II 5).

19. Perméahilités mesurées sur le terrain (méthode Pioger).

20. Paramètres limites du modèle bidiamétrique.

Coulage de la paraffine sur le terrain.

Montage de l'échantillon pour les mesures de perméabilité(Méthode Vergière).

21. Perméabilité des différents horizons (méthode Vergière)

22. Densité apparente.

23. Porosité totale.

24. Evolution de la porosité dans les profils. par rapport à la porositéde l'altérite.

25. Dispositif utilisé pour déterminer la capacité au champDétermination de la capacité au champ (méthode Vergière modifiée).

26. Détermination graphique de la capacité au champReprésentation ~H/~T = f(h).

27. Détermination de la capacité au champ

Représentation Ln ~H/~T = f(H).

28. Détermination graphique de la capacité au champ.

29. Humidités aux différents pF.

30. Composition volumique (3 0 segment).

31- Composition volumique (4 0 segment).

32. Stabilité structurale des différents types d'horizons.

33. Stabilité structurale.

34. Dynamique de l'eau saturante.

35. Mesures de perméabilités au terrain (méthode Pioger).

36. Montage des cubes sur le banc de mesure (méthode Vergière).

37. Forme et caractérisation de quelques macropores.Modélisation de l'espace poral de deux échantillons extrêmes.

38. Rapport Fer libre/Fer total.

39. Indice d'instabilité structurale (Is).

40. Perméabilité Hénin (K).

INTRODUCTION

Le vaste proframme de cartoeraphie au 1/200.000 en cours dansle nord de la Côte d'Ivoire (Odienné, 1975 ; Boundiali et Korhogo,à paraître), a permis la définition d'une dizaine de "paysages pédolo­giques" (Beaudou et Chatelin, 1976). Panü eux le "paysage à inselbeTJi~"

représente environ le dixi~me de la surface totale. A l'intérieur decette unité paysagique la répartition spatiale des différents types desols a été étudiée, mais il est apparu souhaitable de prolonger cetravail par une caractérisation plus fine des différents ty~es

d'horizons afin de dégager les principaux processus pédogénetiques.

En effet les études de Bocquier au Tchad (1971) et Boulet enHaute-Volta (1974) ont mis en évidence des différentiations spectacu­laires à la périphérie des inselberge, dans des zones plus arides,mais les termes de passage vers le domaine ferrallitigue n'ont étéque peu étudiés jusqu'à présent. Ces auteurs ont attrlhué ces diffé­rentiations à une dynamique latérale de l'eau ~ l'échelle de la séquen­ce, à partir d'observations essentiellement morphologiques et micro­morphologiques. Ils en ont tiré une théorie biogéodynamique très éla­borée rendant compte de nombreux faits d'observations sur le terrain.

Notre approche a été différente : alors que pour Bocquier etBoulet les mesures physiques (niveau des nappes, détermination de pro­fils hydriques) viennent en complément d'une étude morphologique appro­fondie, nous avons cherché, pour notre part, à approcher les mouvementsde l'eau au sein des différents horizons par des mesures de perméabi­lité directionnelle effectuées tant sur le terrain qu'au laboratoire,ce qui nous a conduit à proposer une dynamique des processus évolutifsà l'échelle de la séquence et des conclusions d'ordre pédogénétique.

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Figure 1

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SITUATION - GENERALE

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Ligne de partage des eaux

entre la komoé (à l'est) et le

Bandama

Insel bergs

Plateaux cuirassés

niveaux haut glacis

Marigot

Toposéquences

Bas Fonds

Toposéquence etudiéeen détail

Piste carrossable

Piste non carrossable

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LEGENDE

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CHAPITRE 1 PRESENTATION DU MILIEU

-2-

1. Le paysage à inselber~e isolés de roche leucocrate (présentationgéologique et géomorphologique).

Ce type de paysage, assez fréquent dans le nord de la Côted'Ivoire (17% de la superficie sur la carte au 1/200.000 d'Odienné)est constitué par l'association de deux t~pes de formes (Eschenbrenner,1975). Dans le premier type, le sommet d'1nterfluve est constitué parune colline rocheuse dont la hauteur de commandeJr.ent varie entre 30 et300 mètres. Le versant est régulier en pente faible (moyen glacisversant) ou irrégulier (incision par érosion) avec affleurementsrocheux par places. Dans le second type le sommet est convexe ou planconvexe, les affleurements étant rares et peu étendus. Les versantsprésentent une pente faible, convexe ou rectiliRne, passant à concaveen bas de versant.

Ce type de paysage est représenté, à l'est de Ferkessedougou(fig. 1 et fig. 2), par une hande orientée SW-NE de faible largeur(4. km environ). Le passage vers un paysage à plateau cuirassé (paysage morphopédo-

logique 1 d'Eschenbrenner) est rapide, lié à une variation de la naturede la roche mère : les affleurements rocheux des inselberge sont cons­titués d'un ~ranite orienté leucocrate dont le rrain varie de trèsfin (filons'aplite) à très grossier (peematite), les variationsapparaissant à l'échelle pétrique. Ce r,ranite fournit par désagréga­tion une grande quantité de sables ~rossiers.

Dans le paysage à buttes cuirassées nous avons observé parcontre des altérites riches en ferromaenésiens présentant un litagetrès net et des sables beaucoup plus fins. On admet générale~ent quece type d'altération apparait sur des roches schisteuses sans préciserle dégré de métamorphisme (le s~ade migmatite est fréquent).

Notre étude a port6 sur les sols apparaissant dans le premiert*pe de forme du paysage à inselberge. Nous avons sélectionné parp otointerprétation deux massifs rocheux sur lesquels ont été creus6~strois toposéquences. Le travail a norté rinci alement sur une séouen­ce (Dab II), des deux autres a Il et.a 1 nermettant e tenterlliie généralisation les résultats à l'échelle du paysage. La séquenceprincipale a été choisie au pied du plus important massif de la région,le Nianghouo, haut de 597 m, Qui domine la région de 300 fi environ.Les deux autres sont commandées par une colline haute de 50 m environ.

Le Nianghouo présente des pentes raides, dépassant parfois40%. Comme sur de nombreux massifs de la région on constate une dépr8­dation de l'inselberg en écailles épaisses de 2 fi environ, dont onretrouve les traces (blocs, cailloux) sur les versants jusqu'à unedistance oe l'ordre de 100 mètres autour de l'inselberg. Le versantse présente sous la forme d'un glacis-versant de pente faible (3%)que l'on peut attribuer au niveau "moyen-glacis" (Eschenbrenner etGrandin, 1970) qui sc raccorde à l'inselberg par une zone concavedont les pentes peuvent dépasser 10%. L'extension du gincis-versantest ici de 400 mètres environ, longueur fréquemment observée dans cetype de paysage. Son extrémité aval, concave, est entaillée par unmarigot qui coule actuellement sur le granite très peu altéré vers2 m de profondeur.

II. Le climat, la végétation et l'action humaine

Le climat de la région (poste météorologique de Ferkessedougoufig. 3) intermédiaire entre les types soudanais et subsoudanais(isoàeficit hydrique calculé de 850 mm), est caractérisé par la pré­sence d'une saison sèche longue (7 mois en moyenne) et d'une courte

pmm

300A

200

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G mois " glacial"

F mois froid et humide

0 mois "temperé"

p mois pluviothermique

A mois aride

mois sec d'après Gaussen

(P<2T)

fiOlnre: 3

CI imogrramme

de Ferkessedougou

( d -après Peguy)

-3-

saison des pluies (de juillet à septembre). L'aridité de la saisonsèche est accentuée par un vent sec, l'harmattan, qui souffle pendantplus de 4 mois, du 15 novenbre à début avril. Plus de la moitié des1380 W~ de précipitations annuelles tombe entr~ juillet et septembr8~

l'intensité des pluies atteignant chaQue année des valeurs de l'ordrede 180 mm/h (pendant quelques minutes).

Au niveau des inselberge les pluies ruissellent sur la rocheet provoquent un apport d'eau considérable, mais difficile à évaluer.aux sols du versant. C'est à cet apport d'eau que Boulet et Bocquierattribuent, pour une grande part, les différenciations pédologiquesspectaculaires qu'ils ont observées. Une approche plus fine de ladynamique de l'eau sera tentée à l'issue de l'étude des propriétésphysiques des sols.

Les températures mo~ennes restent comprises toute l'annéeentre 25 et 30°C, l'ETP varlant de 107 mm en août à 163 mm en janvier.

La végétation climacique est une savane arborée. L'inselberplui-mSme est couvert d'un tapis discontinu de graminêes réparties entouffes et de quelques arbres isolés. Ceux-ci deviennent abondants surles éboulis de piémont. Leur densité et leur taille apparaissent plusimportantes à la proximité immédiate des inselberge par rapport àl'ensemble de la savane, formant une sorte de "ceinture verte". Cefait est généralement interprêté comme une conséquence de liapportd'eau par ruissellement. Cette frange forestière n'est pas détruitepar les agriculteurs qui évitent de la cultiver. Plus en aval. lasavane arborée est fortement dé radée al' l'action hunaine qui semanl este en premler leu par le passage annue es eux e brousseet en second lieu par l'exploitation périodique de tous les versants.Le cycle cultural dure en principe 15 à 20 ans dans cette bordure estdu pays Senoufo. Pour la mise en culture, les arhustes sont coupés 8une hauteur d'environ 1 ID et la plupart des arbres sont tués en enbrûlant le pied. t'~ais, .ignar!e et e.i!. sont les productions principalesdes versants, auxquelles on aSSOCle du "pois de terre" et des arachi­des. Le riz irrigué est cultivé dans les bas-fonds inondables; le rizpluvial, de même que le coton, ne sont pas encore introduits. A lasuite de quatre ou cinq années d'utilisation, on laisse traditionnel­lement 12 ~ 15 ans de jachère. Vais à la suite de l'accroissement depopulation, le te~ps de jachère n'est plus respecté actuellement et lecycle de culture est souvent ra~ené à moins de 10 ans.

III. Evaluation du ruissellement et de l'érosion

Dans le nord de la Côte d'Ivoire l'érosion est essentiellementune érosion en nappe (Roose, 1975) qui conduit à une accumulation rela·tive des sables grossiers en surface par depart des particules fines.Il est impossihle de déterminer d'une manière simple le ruisselleFlcTtà l'échelle de la séquence. Nous pouvons toutefois considérer (Roose,comm. orale), d'après les résultats obtenus sur le bassin versant (:eWaraniéné, situé 70 km plus à l'ouest, que le ruissellement annuelreprésente 2 â 6% de la pluviosité, le maximum étant atteint en annéepluvieuse, ce qui représente pour Ferkessedougou, une lame d'eau com­prise entre 20 et 90 mm suivant les années.

Le ruissellement, maximum sur les sols déjâ humectés, peutêtre estimé en année humide â 50 mm environ au cours des seuls moisd'août et septembre.

Compte tenu des r6sultats obtenus â Waraniêné sous végétationnaturelle (100 kg/ha/an pour sol gravillonnaire) et de la naturesableuse des sols étudiés, nous pouvons estimer à 500 kg/ha/an

-4-

l'érosion annuelle sous savane sur les sols sableux à pente faible dela région de Ferkessedougou, ce qui représente l'ablation de 1 mm desol en 30 ans environ. La culture traditionnelle multipliant ce chif­fre par un coefficient de l'ordre de 30 à 90, l'érosion résultant dela mise en culture est donc de l'ordre d'un millimètre par an.

CHAPITRE 2 DEFINITION DE LA SEQUENCE

1. Introduction

Beaudou et Chatelin (1976) ont proposé un canevas méthodologiquepour la description des différents volumes pédologiques. Des "ordresde grandeur privilégiés" ont été définis :

- ordre n + 3 région pédologique- ordre n + 2 paysage pédologique- ordre n + 1 segment fonctionnel- ordre n Pédon (ou profil, cons idéré comme tridirœnsiormel)- ordre n - 1 horizon- ordre n - 2 phase typologique- ordre n - 3 organisation microscopique.

Le terme segment fonctionnel sert à désigner le corps pédolo­gique constitué de sols présentant le même type d'évolution. Ce volunle~

intermédiaire entre le profil et la toposéquence, se définit par uncertain nombre de processus pédogénétiques déduits de l'ohservationmorphologique. Les cartes au 1/200.000 du nord de la Côte d'Ivoireactuellement en cours (Boundiali et Korhogo) présenteront conjointe­ment les différents segments fonctionnels et les différents paysagespédologiques.

Notre étude s'effectue essentiellement au niveau du segmentfonctionnel, pour lequel la terminologie typologique est utilisée, etde l'horizon (parfois de la phase typologique) dont le contenu morpho­logique est précisé à l'aide des termes du glossaire de Pédologie(1969).

Les différents segments fonctionnels ne sont pas toujoursdiscernables sur les photographies aériennes. Afin de les localisersur la séquence, ils sont replacés dans ce chapitre au sein d'un cer­tain nombre d'unités géomorphologiques.

Nous ne retrouvons pas, à l'échelle de quelques toposéquences,la variabilité observée sur une superficie de 1 degré carré. Les solset les processus décrits ici ne peuvent donc prétendre à une explica­tion régionale des phénomènes. Si les premiers segments (1er, 2è et3è) sont assez re~résentatifs des processus pédologiques de ce typede paysage, les 4 et Sè segment présentent par contre des caractèrestrès particuliers.

II. Les unité géomorphologiques et les segments fonctionnels (fig. 4)

A) Première unité: l'Inselberg

Cette unité géomorphologique ne comprend qu'un seul segmentfonctionnel. Celui-ci est le lieu d'une érosion potentielle intense.Les sols sont généralement des lithosols ou des sols peu épais. Parfoisdes sols ferrallitiques profonds peuvent s'y différencier et sont

o

20

~---

l

DAD JI

Profil 2

SEQUHJCE

1

3 segment

4

4 segment

Figure: 4

JOO

Differen«:iation des horizons et emplacement

des mesures de permeabilite

ProW 5

----.-----y---+--------.--··----r----+-~----__,_-----__,__-__\_-__.-·.J1

400 500

Pieger

Vergiere

Emplacements des mesuresde perméabilité

1200

Horizon fortement induré

Présence d'éléments grossiers

1

~ Méthode

+--- Méthode

• Horizon induré

Profil g

1100

Horizon sableuxà sables grossiers

Structichron

Appumite

!~:::::::\:::::r~:J Horizon sableux à~:·::·~·:~·~·r·:::·::.: sables très grossiers~

D~1

10 20 30 40 50

-11

!

5 seg ment

9

J1

1o-J

jJ [[] Rétichron

J [IJJ Aliédte

, 1 100 m10l~J, 1 1 J ...------t

1!

~

-5-

certainement li!s ~ la présence de diaclases. Cependant la p@doplas­mation est toujours extrêmement limitée. L'altérite ou des morceauxde roche peu altérés sont toujours proches de la surface.

Nous retrouvons sur la séquence les roches et les sols sui-vants :

- roche leucocrate affleurante- sols peu évolués d'érosion lithique

sols ferrallitiques rajeunis présentant un lepto-apexol grisfoncé, anguclode ou grumoclode, graveleux et régolique sur un infrasolconstitué, soit d'altérites sur roche leucocrate, soit de grave10nssur altérite (cas du profil DAB VIl).

B) Deuxième unité : Partie supérieure du versant

1°) Q~!!~!!!Q~_g~Q~Q!QtQ!2g!9~~

Sur le secteur étudié elle correspond à la zone de raccordconcave entre l'inselberg et le glacis-versant. Les pentes sont assezfortes (environ 8%). Des blocs et des cailloux sont présents en sur­face.

a) Deuxième segment

Ce segment, dont l'extension peut être très réduite, se situedans la partie amont de l'unité géomorphologique. Le processus pédolo­gique caractéristique est la ~édoplasmation. Sur les séquences étudiéesles sols présentent un caractere pénévolué marqué (minéraux altérahlesà faible profondeur) et une certaine induration de profondeur. Lescaractères hydromorphes n'apparaissent pas à moins de 1,5 mètre.

Les sols étudiés ici sont ferrallitiques pénévolués à brachy­apexol gris grumoclode, appauvri, sur alté-duri-structichron. On OhSCTve successivem8nt (Profil 'DAB II 1)

· appumite· structichron dyscrophe subsistant à l'état de phase typolo-

gique jusque V0rs 2,5 mètres

· alté-duri-structichron· altéstructichron~

Ce profil n'a pu être observé au delà de 3,5 mètres (présencede blocs).

b) Troisième segment·Dans la partie aval de l'unité géomorphologique apparaissent

des caractères h dromorD~es à une rofondcur inférieure à 1 5 mètre.L'in uratlon est plus prononcee que ans e eUXlerne seRment. esminéraux altérables sont toujours présents dans des horizons prochesde la surface.

Sur les séquences étudiées les sols sont ferrallitiques pene­volués indurés à brachy-apexol peu développé, gris, pauciclode, appau­vri, surfrngistérite passant à altéretichron.

On observe la succession• appumite· structichron dyscrophe• altéfragistérite· altérétichron• altérite.

-6-

Les profils représentant ce segment sont décrits en annexe(DAB II 2, DAB II 3, DAB VI 2 et DAB VI 3).

C) Troisième unité : glacis-versant

1°) ~~!!~!!!~~_g~Q~Q!QhQ!Qg!g~~

Sur la séquence DAB II cette unité présente une forme rectili­gne concave d'une longueur de l'ordre de 400 mètres, la pente restantassez faible (3% environ).

2°) §~g~~~!~_!Q~ç!!Q~~~!~

a) Quatrième segmentSur toute la partie rectiligne du versant (DAB II 4 à DAB II 8)

les sols présentent des horizons très pauvres en argile de couleur Grisà gris beige sur une profondeur de l'ordre du mêtre. Une indurationplus ou moins marquée apparait à leur base. Les horizons profonds sonttouchés par l'hydromorphie. Les sols sont ferrugineux tropicaux appau­vris peu typiques. Bien qu'initialement conçue pour l'étude des solsferrallitiques, la typologie de Chatelin et ~ftartin permet de disting\~,~r

un brachy-apexol psammitique gris sur gravefragistérite.La succession des horizons observée est :· appumite• horizons sableux gris amérodes· gravefragistérite· altérite.

niveau dupaysage. n ontjamais rencontré sur le de~ré carré de la carte de Korhogo (en cours)une superposition d'altérite et de fragistérite avec un contact aussibrutal que celui noté sur la séquence DAB II (cf. description morpho­logique). Nous verrons que ce caractère morphologique joue un raIetrès important dans la dynamique de l'eau.

b) Cinquième segment

"Les horizons supérieurs du profil sont toujours très sableux,mais l'hydromorphie devient le phénomène le plus marquant. La nappecirculante semi-permanente située à la base du profil est en êquilihrcavec le marigot.

Les sols sont ferrugineux tropicaux appauvris hydromorphes peutypiques à brachy apexol psammitique gris peu développé sur fragisté­rite. On trouve la succession:

· appu~ite· horizons sableux gris amérodes· gravefragistérite· niveau sahleux très lessivé par la nappe circulante.Le profil caractéristique de ce segment est DAB II 9.Sur cette séquence, contrairement à ce que l'on observe habi­

tuellement, les sols de bas de versant sont peu hydromorphes. Eneffet, l'entaille du marigot dans le versant est nette, ce qui entraîneun bon drainage dans les horizons superficiels.

TABLEAU 1

- --------------- ---------EVOLUTION DES CARACTERES DE L' HORIZON SUPERFICIEL

( morphologie et granulométrie)

r-------------r--------------r------'---------.------------r-------,-------,------r------,----..,------------- ----

pauciclode 1

(grumeleuse 1sous les

touffes) ;

néant

gefuric

gefuric

porphyric 11

MICROMORPHOLOG 1E

type type~'assell1blage d'assenlblage

primaire secOndaire

grumeleuse

fine et

très fi ne

I-------I-------If------~

!chitonic a

amerode 1 tendance

(grumeleuse mo~

t::~f:S ':: ~- ,-_. -----

juxtaposée à

particulaire - ldans les

gros pores)

-- ~_. ~~-~__L~ ~ __ -.-_'_

1--~-~~~-~'"4"---~--_o

grumeleuse 1fine à sur-structure

moy_e~~e à 1grosslere

TAUX DE w GRANULa- CROUTAUXMATI ERE COULEUR 0:: METRIE TEORGANIQUE (planche 10YR) D'ELEMENTS :::J DES DETYPOLOGIE 1-

GROSSIERS >< SABLES BATTANCEEN % SEC HUMIDE w(rappel) 1-

--

Appum ite gris foncé 4/1 2,5/1

1e segment grumoclode a 2,9 fjris foncé) (gris très 50% sablo

phase graveleuse foncé> argileuse pas

1-0-" (10 ·15%A) de

Appumite gris croûte

2 e segment grumoclode 2 5/1 3/1

contrasté (gris foncé) très sables-.._~ peu grossiers

Appumite gris clair abondants3 e segrnent pauciclode 1 3/2

contrasté

Appu mite gris~

clair3/2

croute4 e scgrnent contraste, psammiti - 0,6 6/2 à sableuse de

que. amerode 4/3 battan ce

-- (brun cla i r) sans~-----

Appumit~ gris clair éléments

contraste grossier~ sables5esegi'ne~nt

amerode 1 3/2 fins

-

------._---'---- -- - ~

CHAPITRE 3

1. Les appumites

CARACTERISATION TYPOLOGIQUE ET EVOLUTION DES

DIFFERENTS HORIZONS.

-7-

L'épaisseur des appumites varie entre 20 et 35 c~~ ind~pendam­

ment de la pente. Deux horizons peuvent être gênéralement distingu€s.en fonction de la couleur et de la structure, le premier, €pais de 12à 15 cm, étant ~lus sombre et généralement mieux structur6.

A) Evolution des princiEaux caractères morphologiques et micromor­phologiques en fonctIon de la pente (taE. 1).

1) ~!§~~g!~_g!Q~~!~!~.

Ils sont abondants sur le flanc de l'inselberg (1er se~ment),

encore présents au pied (2° et 3° sep.ment) ~ mais plus abondants dansl'horizon sup€rieur de l'appumite que dans l'horizon superficiel. Ilsdisparaissent le long du versant (à partir du 4° segment) .

Ils sont constitués essentielleœ0nt de graviers de quartz,mais on trouve également des morceaux de roche, peu ou pas altérée,pouvant atteindre la taille de blocs.

2) çQ~!~~! (fig. 5)

La couleur de l'horizon superficiel des appumites reste tou­jours dans les rris (planche 10 YR du code Munsell). Elle s'éclaircitvers le bas du versant, corrélativement à la diminution du taux dematière organique, passant, à l'état sec, de rris foncé ~ gris brunâ­tre clair. Les appumites sont toujours contrast§s~ la ~~férence devaleur Munsell 6tant généralement de deux ou trois unités.

Les horizons superficiels des appumites des 1° et 2° segmentsfonctionnels correspondent à la définition des horizons ombriaues dela 7è approximation (USDA, 1960) :

- plus de 1% de matière organique sur 20 cm- chroma inférièur à 4 à l'état humide- valeur inférieure ~ 5,5 à l'état sec et 3,5 à l'état humide- taux de saturation inférieur à 50%.

L'horizon inférieur des appumites, moins organique~ présentele plus souvent une couleur plus claire à sec et plus brune bumide(10 YR 4/4 à 7,5 YR 4/4).

3) !~~!~!~ (fig. 6)Les premier. et deuxième segments pr6sentent des appumites

nettement plus argileux que le reste de la séquence (10 à 15\ d'arellecontre 51). Les sables grossiers sont toujours les plus abondants, saufdans le bas-fond où l'influence alluviale du marigot (apportant desmatériaux dérivant de l'altération de schistes) est importante et oùla granulométrie est plus fine.

Plusieurs mécanismes semblent agir simultanément pour produirela différence texturale observée :

- la pente : les remaniements sont favorisés par la forte pente(cailloux et hlocs sont abondants en surface dans le 2° et le 3° seg­ment).

- Les cultures : le départ des éléments fins est facilité p~r

la mise en culture des sols du bas de la séquence

- la nature àu matériau ~ la mise en place des appumites s'csteffectuée sur un matériélu qui était certainement beaucoup plus sab1011xen bas de pente.

~IUE 10 YR

Gravé appumite amérode

Durialté structichron à

Gravé appumite grumoclode

phase graveleuse

Duriafté rétichron parorthique

à phase graveleuse

Durialté structichron graveleux à

,phase appumite graveleuse-0- --BO

30 r--~

s

140

Aval

e Ci) (j) @

/~run~ ".;,

~ SEC @ (fi El

brungri!!fon cé

A~al

(~ 0 ..... ()

Amont 1 i

H1I1V1lIJE~

" 0pbrun

foncé

Amont

~ Clnoir ,

51

2/

6/

3/

4/

/1 /2 /3 /4

Toposéquence DAB TI

Couleur' de I-horizon organique su perficiel

Figure: 5 ,-

Profil DAB JlI 2

Passage de 'I-appumite au structichron

(2 e segment fonctionnel)

./'

d'ar-fIile .

20

10

o

10 20 30 40 50

1

100r

200

fig ure: G.1

, :..

300

'Yaux(en % de fine)terre

4

1400

Sr-rUEi:CE-(

1500

n~.B lC

600

2(

du 30

peu résis­Îe 1 0 serr-

J

-8-

4) §!!~~!~!~

La ·structure s'élargit vers le bas de la séquence, passant defrumoclode (1 0 et 20 segment) à eauciclode (3 0 segment) puis amérode

4° et 5° segment). Cette évolutIon reflète parfaitement les variationsdu taux d'éléments fins et du taux de matière organique.

La structure est généralement hétérogène au sein de l'horizon(présence de plusieurs phases): on constate toujours une tendance gru­moclode très nette sous les touffes de graminées, même en bas de ver­sant. D'autre part, dans les appumites du 4 0 et SO segment, on constatela présence de sables lavés dans les gros pores tubulaires.

Dans l'horizon inférieur des appumites la structure est angu­clode fine dès le ZO segment, puis amérode sur le reste de la séquence.

5) Ç!2Q!~_g~_2!!!~~~~

a) Organisation macro et micromorphologique

Elle apparait dès le 3 0 segment fonctionnel, son épaisseur etsa structure s'affirmant en bas de versant (épaisseur totale passantde Smm au sommet du 3 0 segment à 1 cm dans le 4 0

).

L'observation micromorphologique révèle deux micro-horizons:

- le supérieur, épais de 1 W~ environ (1~S mm en bas de pente),est très riche en sables fins, non orientés et anguleux. La plasma,essentiellement organique, forme avec le squelette ~ln assemblagechitonic tendant à porphrric (Stoops et Jongerius, 1974, fig. 7). Lesvides ont une dimension Inférieure à 10 microns.

- l'inférieur est épais de 5 à 7 mm. Il présente un squeletteessentiellement quartzeux. d'une dimension allnnt des sables fins auxsables grossiers. Il n'est pas orienté et les minéraux ne sont pasanguleux. Le plasma, de nature identique, forme un assemblage gefuric>les ~onts étant constitués d'un assemblage pornhyric de sables finset de plasma, pratiquement sans vides. L'assemblage gefuric déterminedes v.ides de forme ovoide pour la plupart, de taille comprise entre0,5 et 1 mm, pratiquement sans communication entre eux: nous pouvonsparler de porosité vésiculaire. Ces vides sont nomhreux, mais l'horizonest résistant à la cassure.

b) Influence sur la perméabilité de l'appumite

C'est le micro-horizon inférieur qui me semble responsable dela faible perméabilité de la croûte : dès son apparition, la croûteest 7 fois moins perméable que l'appumite qu'elle surmonte (voir lesmesure de perméabilité, chapt 4).

c) Origine

L'origine de ce type de porosité vésiculaire est mal connue etcertains auteurs admettent qu'elle est avant tout de nature physico­chimique: il s'agirait d'air emprisonné ou bien de bulles de COZdégagées lors de la destruction de la matière organique. Des Israélien~

ont d'ailleurs obtenu expérimentalement ce style de figure sous unbécher posé sur de la terre organique humide.

d) Remarque

Bien que la croû~n'apparaisse nettement qu'à partirsegment, on observe, en saison sèche, une ébauche de croûte,tante et peu visible à l'observation macromorphologique~ dèsment.

A l'examen micromorpJlologique on distingue de même deux micro­horizons :

- de 0 à 0,8 mm : horizon essentiellement organique avec quel­ques minéraux (taille : environ 100 microns) orientés parallèlement àla surface. Les vides sont petits et très nombreux.

Plan au dessus duquel

les grains ont une

foncti.on squelette

GEFURIC

~.'''.'.'.'.:"." .....

. '." .

MONIC

(2j;;i·:L·.". '([). . ' , . .l~.·· ....'..';).:.~II'

CHITONIC

fig u re 7

'p OR PH VR 1C

,

l®s differerds

( d apres Stoops et Jongerius)

1975

-9-

- de 0,8 à 2 mm : les vides sont très importants, l'assemblaseétant enaulic lâche. Les mineraux ne sont que très peu enballes dans lamatière organique.

Cette croate est-elle permanente ou n'apparait-elle que pendantla saison sèche? Nous n'avons pas d'arguments pour répondre dansl'immediat, mais il semble que le micro-horizon inférieur pourraitresulter de l'entrainement différentiel du plasma lors de la saison despluies precédente (assemblage enaulic, plasma rare). L'action des feuxde brousse et des quelques pluies de la saison sèche pourrait expliquerla structure du premier sous-horizon.

6) ~!Sr2~Qr2h2!2g!~

L'allègement de la texture se repercute au niveau de l'asse~­

blage. Il passe de 20rphyric à géfuric entre le 2° et le 3° segmentpour devenir chitonlc avec une tendance plus ou moins marquée versmonic en descendant la séquence. A partir du 4 0 segment la charpente del'horizon est uniquement constituee par les grains de sable, le plasman'ayant plus aucun rôle de pont. Les minéraux ne sont alors qu'impar­faitement inclus dans le plasma.

Quel est le mécanisme du départ de l'argile? La presence desables déli~s dans les chenaux biologiques et le faible enrobage desgrains du squelette par le plasma laissent supposer une eluviation oùla composante verticale serait primordiale. Hais nous n'avons pastrouve de traces micromorphologiques de mouvements de matière. Ceproblème sera aborde ulterieurement, après l'etude des propriétéshydrodynamiques des différents horizons de la séquence.

7) !r~~~!!!2~_~Y2S_!:h2r!~2~_~2~~:iêS~~!

Dans le profil DAB VIl, representaif du premier segment, lepassage au structigravelon de profondeur se fait par un horizon inter­mediaire (épais de 40 cm), graveleux (50% d'e16ments grossi~rs), orga­nique et amêrode. Au niveau des second et troisième segment. la limiteest distincte, très bien marquée par la différence de couleur (de 10YR à 5 YR ou même 10 R), mais irregulière, le passage au structichrondyscrophe s'effectuant par des descentes en langues et la presence de~oches d'appumite dans le structichron. Cc ph€nomêne est particulière­ment net sur la séquence DAB VI 2 et DAB VI 3, fig. 5) mais existeégalement en DAR II et a été mis en évidence lors des mesures de per­méabilite Pioger par l'observation des fronts d'infiltration. Ce traitmorphologique est posterieur à la mise en place du structichron. Ils'agit d'un remplacement du structichron par l'appumite. Au départ lephénomène semble dû ù la dynamique de l'eau. Le structichron~ près d~

10 fois moins perméable que l'appumite, entraine une circulation hypo­dermique à sa partie supérieure, lors de la saison des pluies. Dansles quelques rares fentes, même très fines, du structichron, la circu­lation peut se produire, favorisant sa dégradation et la pénétrationdes animaux et des racines, ce qui peut former les figures morphologi­ques observées. La pourriture des racines des arhres ou meme leurarrachage (tornades) peut contribuer au processus.

En bas de versant (segments 4 et 5) le passage est distinctet ondulé, par modification de la coulaur et des critêres structuraux(fragilité, compaction).

B) Caractères constants le long de la pente

1) EQrQ~!!~

Les pores sont toujours très abondants très fins et fins. Ilssnnt le plus souvent vacuolaires. On note la prêsence de quelques porcsmoyens et larges tubulaires dus â l'action de la faune.

21

o

JIIJA3

(en% de terre fine)

5

Taux de matiére organique

figure: 3

6

..

9

o

10

20

10010 20 3IJ 40 50'----r---r----.-~--r-----r_---·-'---.-.-----'I-----...-----__ri-----..-------j.-------r--------yj-----..------__r.- .....y'>

200 300 400 500 600

-10-

2) !!~g!!!!~

La plupart des horizons superficiels sont fra~iles. Lorsquedeux horizons orp,aniques ont été distingués, le secon est générale­ment un peu moins fragile que le premier. Il apparait généralementplus compact.

3) E~ç;!~~~

Nous avons toujours noté la présence de racines ou de nombreu­ses racines. Les grosses racines présentent une tendence horizontalemarquée que nous avons surtout observée en bas de séquence en DAB II(pas de grosses racines dans les puits de haut de versant)~ mais quel'on retrouve très nette en DAB VI. Cette tendance horizontale s'expli­que aisément par la pauvret€ chimique des horizons profonds et, pourles sols des segments amont, par l'obstacle mécanique que représentele structichron (porosité totale inférieure à 30%).

C) Caractères chimiques

1) ~~!!~!~_Q!g~~!g~~

Le taux de mati8re organique (fig.8) diminue vers le bas deversant. Il passe de 2,9% dans le premier segment à 0,6% environ dansle quatrième se~ment. Il remonte ensuite à 1% dans le cinquième. Ladiminution est à mettre en relation avec celle du taux d'argile etaussi avec la mise en culture (4° segment). La faible quantité dematière organique et d'argile explique la structuration médiocre deshorizons de surface et l'apparition de la croûte de battance. Lerapport C/N varie de lS à 20 sur la majeure partie de la séquence, nedescendant à 14 que dans la partie aval du quatrième segment. Nousn'en tirerons pas de conclusions, ce rapport élevé pouvant résulter dupassage des feux de brousse (prélèvements en fin de saison sèche).

2) 2U_l!!g~~_~!_!~~!~~1_~!_!~~~_g~_~~!~!~!!2~_!!!g~lQ)

Le pH eau reste la plupart du temps supérieur à 6, le tauxde saturation étant compris entre 40 et 100 pour cent. A partir du pHet du taux d'azote nous pouvons évaluer (fig.ll) la fertilité chimi­que (Dab in, 1951) : pour le~ sol s facilement cul tivab les (pentes pa~3

trop fortes, faible taux d'élé~ents grossiers dans les horizons desurface) des 4° et 5° segment le niveau de fertilité chimique restecompris entre Iltrès bas" et l'moyen".

3) ~!~~~~!~_~!~~!~~~

a) Bases échangeables (fig.12 et tabl.2)

Les bases échangeables passent de 8 meq/l00g dans le premiersegment à 2 meq/l00g environ à partir du 3° segment, ce qui traduit legradient observé de matière organique et d'argile.

b) Phosphore (fig.1Z3et Tabl.Z)

- Phosphore totalComprise entre 0,3 et 0}7 %0, la teneur en phosphore total est

suffisante pour l'alimentation des plantes, compte tenu de la faihleteneur en azote (Dabin, 1951).

- Phosphore assimilable

Le premier segmént sc distingue par un taux très important(150 ppm). Du 3° au 5 segment la quantité est comprise entre 10 et70 pp~. Dans l'hypothèse d'une mise en valeur de ces sols, un app0rtd'engrais phosphaté n'apparait donc pas primordial (teneur critiquede 50 ppm environ).

Tableau 2 Evolution des caractires de l'horizon superficiel

( analyses chimiques)

Taux de Bases Phosphore Phosphore Taux de pH Ca/Mg Mg/K K K en %matière C/N échangea- total assimilable saturation eau meq/IOOg Ca+Mgorgani- bles(en (en %0) (Olsen (en %)que meq/l00g) modifié )

(en %0)

10 segment 2,9 16 8 0,66 .0, 15 100 6,6 1 , 6 5,5 0,44 5

2 0 segment 2 20 5,6 - - 39 6,5 1, 1 5,3 0,45 8

3° segment 1 15 à 20 2, 6 0,37 0,04 40 6,3 l ,5 3,5 0.26 1 1

4 0 segment 0.6 20 à 12 1, 0 à 1,8 0, 14 à 0,01 à 60 à 5,5 à 1 , 2 à 4 à 0.03 3 à 60,25 0,07 100 6,7 2,4 14 à 0,10

50 segment 1 18 2,5 0,27 0,02 65 6,0 2,38 9, 1 0,09 4

....

20

10

o -,t ..----L..::.::..--__6,2

.~. l ._.... -

Fi gure: 9

PH eau

SEQllEr~CE DAB JI.1

26.3 1

- 5.7

::::1'-5,3~

-5.7

_ 5.5 . ' .

,

'.

20

~o

o

la 20 30 40 50 100 200 300 400 500 600

2l

o

33 ­

8

SEQUEfJCE DAB II

'.

47

1·

.." r- ...

.ii .

Taux de saturation, .

.:" -

Figure; 10

9

o-l'-----L-~__....

10

20

10 20 30 40 50 100 200 300: .-­1

400 500 600

déterminé li partir du p'H et· du taux d 'azote)

o

,.

SEQUENCE DAB II(. d • a p r ë s DA SIN ]

, .

- ;:: .:

. ,. " r- 'r

de fertilité, chimiqueNiveau

Figure: 1,.

o-j~---'-----

10

20

10 20 30 40 50 100 200 300 400 500 600

..

( mi/liéquivalents 1100 g.)

Figure: 12

2C

:

18,

9

Bases êchan"geablesSEQUErICE DAB II

o-p--_-L.~ _

10

20

1020304050. 100 200 .300 400 500 600

-------------~~=.=...~-_ .. _-_ .._.. -

\

\ .-..~~--_!_---_._-~~_.__ ._.- ... ------ o ••__ ••• __ ." __

o-1 ....--..L----

2

o

Figure: 13

(en 'Yoo de terre fine)

SEQUENCE DAB IIPhosphore total et assimilable COlsen modifiee)

*-- -~---- -- ._--- - - -.: - --~------::-----

, :,/

!'

OfJ2

9

10

20

10 20 30 40 50 100 200 ,300 400 500 600

i

\

-12-

c) Potassium (tabl.2)

La teneur passe ne 0,45 meq/l00g dans les deux premiers se~­

ments à 0,1 meq/l00g et parfois moins dans les quatrième et cinquièmesegment. Une teneur moyenne pour l'arrriculture en pays tropical ~tant

de 0,2 à 0,4 meq/l00g (Dahin), un apport serait nécessaire en cas demise en valeur.

d) Eauilibre des bases (tabl.2)

Nous reprendrons les valeurs limites déterminées par Dabin(Dabin, 1951) :-

Ca/Mg compris entre l et 10Mg/K sup~rieur à 2 ou 3 et inf~rieur à 20K/Ca + ~g supérieur ft 1%Il en résulte que les sols de la séquence sont três pauvres

(bases échangeables de l'ordre de 2 meq/l00g) mais chimiquement équi­librés.

D) Action des vers et des termites

L'action de la faune est fréquernment ~voquée pour expliquercertains caractères des sols ferrallitiques (recouvrements, stone­line ... ) mais le mode d'action précis et la quantification des phéno­mènes reste encore ft pr6ciser. Nous avons cherché ~ caractériser, ~

l'échelle de la séquence, quelques effets de l'activité faunique.

Les termitières cathédrales sont abondantes au niveau desdeuxième, troisième et cinquième segments, pratiquement absentes surle quatrième segment. Nous avons constaté que les termitières surmon­taient toujours un niveau qui reste humide, même en pleine saisonsèche. La relation entre les termitières et la résence d'eau estconnue et exp oltee par es _3ltants e a reglon pour e c.oix del'emplacement Je leurs points d'eau.

Les turricules de vers sont présents en surface sur toute laséquence, mais sent plus ahondan~dans les deuxième et troisième sep­ments. Les cultivateurs Sénoufo remarquent que les turricules sont trèspeu abondants dans les premières années de jachère. Lorsque leur densitdevient importante, le champ est alors remis en culture. Il est proba­ble que l'action des vers est liée au taux de mati~re organique et quel'épanouissement de la colonie ne devient important que pour un tauxde matière organique de l'ordre de 1 %.

Nous avons cherché à comnarer la composition des turricules ctdes termitières à celle de l'app~mite'qu'ils-surmontaient(3 0 segment):

Arg~le Taux de C/N pH Bases échan- Taux de sato Phosphore, matière eau geables , total %0organique , meq/l00g

lppumi te 11 0,9 20 6,3 2,6 40 0,37,urricules 16 2,8 18 6,6 7,7 100 0,57

'ermi tière 27 1 ,2 13 7 , 1 7,4 100 0,34

Tableau 3 l'a umite des turricules de

-13-

La remontée des éléments fins est nettement mise en évidence.Le taux d'argile est plus élevé dans les termitières dont le matériauest issu d'horizons plus profonds. Le taux de matiêre orRanique esttrois fois plus élevé dans les turricules que dans l'a?pumite, maisl'évolution de la ~atière organique est comparahle (C/N voisin de 18).La quantité de bases échangeables est trois fois plus élev€e dans lesédifices biologiques, le complexe est saturé et le pH proche de la neu­tralité. On note une augmentation de la quantité de phosphore dans lesturricules.

Les turricules formés en surface pendant la saison sèche sontdétruits, pour la plupart, à la saison des pluies. La plupart des élé­ments fins sont alors évacués par ruissellement. L'action des versaugmente la porosité et la perméabilité des appumites, mais en contre­partie, elle provoque un apnauvrissement en argile et en éléments min6­raux.

L'action des termites semble plus durable. A la mort de lacolonie, la termitière s'érode progressivement et forme un microreliefsur lequel se développe un nouvel appumite.

Si l'on compare le rôle joué par les vers et les termites, ilressort que les vers prospectent surtout l'appumite dont ils re~ontent

les éléments fins en surface sous forme de turricules. Ceux-ci sontdétruits et exportés par ruissellement. Les termites, par contre, tra­vaillent une épaisseur de sol plus importante et ramènent en surface deséléments prélevés dans le structichron ou même plus has. Ce matérielest stocké en surface beaucoup plus lon~tenps et participe au maintiendu taux d'éléments fins dans les horizons de surface.

E) Conclusion

Sur cette séquence les sols présentent un niveau de fertilité c~i­

mique généralement bas. D'après les observations que nous avons pu ef­fectuer ici et dans cette région du Mord de la Côte d'Ivoire, il appa­rait que les appumites sont généralement mal structurés et présententune croûte de hattance, phénomènes liés 8 un faible taux de matièreorganique (généralement moins de 1%).

II. Les structichrons

Ce type d'horizon se rencontre exclusivement sur le deuxiè~e

et le troisième segment. Deux types de structichrons sont généralementprésents

- un structichron dyscrophe, au contact de l'appumite- un altéduristructichron, plus profond.

La transition entre les deux est généralement irrégulière, enlangues et poches. Lorsqu'elle est rér.ulière (cas de DAB II 2), lalimite correspond certainement à un front de remaniernent (niveau plusgraveleux au sommet de l'horizon inférieur).

-14-

A) Caractères morpholov.iques

1) §!r~ç!!çhrQ~~_~y~çrQ~h~~

a) Eléments grossiers

Ils sont peu abondants (moins de 20\ en poids), mais ils com­prennent toujours~ soit des morceaux de roche, soit des min~raux altéra­bles. Le terme exact pour dési~ner ces horizons serait donc plutôt~structichrons dyscrophes ou structichrons dyscrophes à phaseregolique.

b) Couleur

La couleur à sec est toujours brun-rouv.e (de la planche 2,5yp ft la planche 7,5 YP), et se trouve gSnéralement comprise entre 5 YP6/4 et 5 YR 6/8. Humide, la couleur est nettement plus rouge (de 5 YF5/6 ft 5 YR 4/8).

Des taches plus rouges (remontées des horizons profonds ?)sont parfois observéès.

c) Texture (fig.6)

Ces horizons sont généralement argilo-sableux (AS) avec de 30â 45% d'argile, mais on ohserve un gradient avec la pente, l'extr6~ité

inférieure du 3° segment étant bea~coup plus sableuse. Le profil DAB II4 présente un horizon (80-110) dont les 10 premiers centimètres sontriches en éléments qrossiers (environ 40%). Or les phases structichro­me dyscrophe et duristructichrome coexistent à ce niveau, la phasemassive formant la charpente de l'horizon. L'individualisation de laphase structiehrome dyscrophe s'est donc effectuée après la mise enplace du matériau et au dépenè de la phase massive. Elle s'est accom­pagnée d'un lessivage des argiles (15% dans le duristructichron, 5 à10% dans le structichron dyscrophe).

d) Structure et fragilité

La structure est différente suivant que l'horizon est continuou au'il n'apparait qu'en lan~ues et poelles dans un matériau plus rigi­de ..

Lorsqu'il est continu, la structure est anguclode à pauciclodeet l'horizon est peu fragile ou fragile.

Dans les langues et oches la structure est beaucoup plus fine~

du type grurnoc 0 e lne a tres lne. L'horizon est alors très fragile.

2} ~!!~g~!!~!r~ç!!ç2rQn~

a) Eléments grossiers

Ils sont en quantité variable, mais présentent toujours desmorceaux de roche peu altérée ou des minéraux altérables.

b) Couleur

La couleur est variable suivant le taux de matière organiquerésiduel, depuis le rouge (10 R 4/6 s) jusqu'au rouge jaunâtre-CS y~6/4 s). L'intensité de la couleur est généralement assez forte, mal~r~

une teneur en fer modeste (3%). Des taches d'hydromorphie sont fréquen­tes (5 YR 8/1 ou 10 YR 8/2) et on observe encore parfois quelques tachesde matière organique.

20

10

o

Figure:14

Rapport

SEQUE!;CE DAB nmoléculaire Si0 2

A12 03

2,4

2,4

10 20 JI) ~ ~ 100 200 300 400 500 600

-15-

c) Structure et fragilité

La structure est toujours amérode et l'horizon est "non friable"très compact. L'induration n'est toutefois pas suffisante pour parler defragistérite.

Cepenèant ces horizons présentent parfois des fentes (qui des­cendent jusau'à 3 mètres en DAE II 2) qui peuvent jouer un rôle impor­tant dans la dynamique de l'eau.

d) PorositéCes horizons présentent souvent, surtout en sommet de versant,

des pores de forme voussée, parfois remplis de débris végétaux (cf. DAPII 1) d'un diamètre de l'ordre de 2 cm, se terminant par une sorte denid. Ces pores sont assez abondants (60 ft 120/mètre carré). Ils neprésentent pas ou très peu de revêtements.

e) Transition

La transition est ~énéralement graduelle avec les horizons sous­jacents (rétichron ou fraglstérite), par augmentation de l'hydrornorp~ ieou de l'induration.

B) Caractères chimiques

Les structichrons dyscrophes ne présentent pas de caractèreschimiques différents des altéduristructichrons, malgré un taux de

matière organique un peu plus élevé (O,5% environ contre 0,2 à 0,3%).

1) pU_Ç!_!~Y~_~~_~!!Y!~!!Q~ (fig. 9 et 10)

Les pP sont toujours co~pris entre 5,6 et 6,1 , le taux de satu­ration 6tant de l'ordre de 30 ~ 60%. Cette faible désaturation du co~­

plexe d'échanpe est à mettre en rapport avec la présence de minérauxaltérable dans ces horizons.

2) ~ê~~~_~~b~gg~êb!~~ (fig. 12)Le taux de bases échanrea~les est de 1 à 4 meq/l00g malgré la

présence, en plus de la kaolinite, de quelques interstratifiés.-

3) Rapport Si02/A1203

Le rapport est compris entre 2,0 et 2,4 , ce qui réflète lecaractère pénévolué.

III. Les rétichrons

Ces horizons sont marqués par une hydromorphie assez importantequi entraîne l'apparition ~'une phase décolor6e. Ils se trouvent dansle deuxième segment (8 plus de 1,5 mètre) et dans le troisième segment.

Dans les sols observés les rétichrons ne présentent pas deréseau décoloré bien ipdiviaualisé. De plus, d'auires phénom~nes appa­raissent souvent: nous avons noté des alté, gravé, durialtê et p,ravf­stéri'tétIchrons souvent parortl'iques. D'autres phases t 010 iaues sontsouvent présentes cau sein du même horIzon a terItl~ue ou graverefo­lique).

-16-

A) Caractêres morphologiques

1) É!§~~~!~_g!2~~i~!~

Leur taux est très variable, mais des minéraux altérables sonttoujours présents.

Dans le profil DAB II 2 un.'.niveau gravérégol ique apparai t entre280 cm et 400 cm (grav6rftichron). Les horizons sous-jacents ne présen­tent pas d'éléments grossiers. Ouelles sont les interprétations possi­bles ? Trois processus peuvent être avancés : accumulation relative deséléments grossiers aprês altération, présence d'un filon particulier,ou remaniement. Si cette accumulation résultait d'une concentrationrelative d'éléments grossiers, cet horizon devrait présenter une alté­ration três poussée. Or nous observons des hlocs renfermant de nomhreuxferro-magnésiens. Si ce niveau r€sultait de l'altération d'un filon rlu~

résistant, la roche constitutive des blocs devrait présenter des carac­t~res minéraloqiaues ou texturaux très narticuliers : nous avons notéque ces blocs étàient constitués du ~ra~ite leucocrate habituel. Noussommes donc conduits à admettre que ces sols présentent un remaniementsur une épaisseur pouvant atteindre quatre mètres.

2) çQ!!!~~!

La couleur est toujours hétérogène : si les plages décoloréessont toujours blanchâtres à grisâtres (10 YR 8/2 à 10 YR 7/3), les pla­ges oxydées présentent par contre une fIalTlllle de couleur comprise. entre lerouge vif (10 YR 4/8) et le rouge jaunâtre.

Les traînées blanches sont rarenent bien organisées en réseau(caractère parorthique). Parfois elles présentent des orientations ver­ticales très nettes (grav6rétichron de DAB II 2).

3) !~~!~!~ (fig. 6)

Avec un taux d'argile compris entre 2S et 35%, la texture restetoujours à la limite entre sablo-argileux (SA) et arpilo-sableux (AS).

4) §!!~S!~!~_~!_!!~gi!!!§

La structure est toujours amérode, sans fentes. Ces horizonssont peu ou non frapiles.

5) g~Y~!~JE~g!~

Des revêtements argileux sont assez fréouents dans les pores.Ils sont blancs, d'épaisseur variahle (de mincei ~ épais).

B) Caractères chimiques

1) Ee_~~~_~!_!~~~_~~_~~!~!~!iQ~s(fip,.9 et 10)

Le pH, compris entre 5,3 et 5,9 , est très voisin de celui dustructichron. La désaturation du complexe est par contre beaucoup pluspoussée (taux de saturation de 10 à 35%).

2) ~~~~~_~~h~gg~~~l~~ (fig. 12)

La somme des tases échangeables est encore plus faible que dansle structichron (0,5 à 2,5 meq/l00g).

3) Rapport Si02/A1203

Le rapport reste compris, de même aue pour le structichron,entre 2,2 et 2,4.

Tableau 4 Caractêres morphologiques des horizons sàbleux.

-17-

fil Profondeur Couleur IElément9 Texture Structure Sur ou Fragilité Transitioncm sec grossiers sous

Humide structure

4 35-80 5 YR 6/4 sans Sa amérode sans Fragile distincte5 YR 5/8 (10% A) ondulée

5 30-55 7,5 YR 6/2 15% S amérode sans Fragile distincte10 YR 4/3 (3% A) ondulée

55-90 7~5 YR 6/4 S amérode à tendan- Fragile nette ondu-'7,5 YR 6/6 45% (2% A) ce parti- léeculaire

6 25-60 10 YR 7/2 S amérode Peu distincte10 YR 4/4 sans (6% A) sans fragile ondulée

7 30 - (50-75) 7,5 YR 6/4 S Peu graduelle5 YR 4/6 30% (6% A) amérode sans fragile irrégulil'-re

(50-75) - 165 7,5 YR 6/4 20% S amérode à tendan- distincte8 5 YR 4/4 (8% A) ce parti- Fragile régulière

culaire

8 35-120 5 YR 6/4 20% Sa amérode Fragile distincte5 YR 5/6 (10% A) sans ondulée

9 20-60 10 YR 6/4 25% Sa amérode Peu distincte10 YR 5/8 (15% A) sans fragile ondulée

-18-

IV. Les horizons sableux

A) Caractères morphologiques (tabl. 4)

1) §!~~~~!~_g!~~~!~!~

L'analyse indique un taux extrêmement variable. Mais ces élé­ments grossiers sont généralement des graviers de quartz très fins(diamètre apparent de l'ordre de 5 mm). Le tamisage à 2 mm peut êtrerernis en question pour ces sols où une importante fraction granulomé­trique est comprise entre 1 et 5 mm.

Le taux d/éléments grossiers augmente généralement vers la basede l'horizon.

2) Ç2~!~~!

La couleur à sec est toujours gris rosé à gris brun clair.Humide, le contraste est important: si l'horizon est légèrement humi­fère, la couleur devient beaucoup plus sombre. S'il est dépourvu demati~re organique, il apparait plus coloré.

3) !~~!~!~ (fig.6)La texture est sableuse à sablo-argileuse, le taux d'argile

pouvant être extrêmement faible (2%).

4) §!!~Ç!B!~_~!_!!~g!!!!~

La structure est souvent amérode, mais des tendances particu­laires apparaissent parfois. Certains gros pores présentent parfois dessables déliés.

La fragilité de ces horizons est très variable : lorsque lessables sont très grossiers et le taux d'éléments grossiers très impor­tant, il sont très fragiles. Dans certains cas, par contre, un tasse­ment se produit, même avec un faible taux d'argile. L'horizon devientcompact et peu frap,ile. Cette légère induration semble se produireindépendemment des mouvements du fer.

5) !!~~~!!!~~

La transition avec les horizons sous-jacents est généralementdistincte et ondulée (gravelon et gravéfragistérite).

B) Caractères chimiques

1) ~H_~~~_~!_!~B~_g~_~~!~!~!!~~

Le pH est généralement compris entre 6,0 et 6,2. Si l'on excep­te les valeurs obtenues en DAB II 5, où la faible somme des bases échan­geables rend le résultat incertain, le complexe est généralement fai­blement désaturé (taux de saturation compris entre 50 et 80%).

2) ~~~~~_~çh~~g~~2!~~_(fig. 12)

Ces horizons sont chimiquement très pauvres avec une somme de$bases comprise entre 0,2 et 1,3 meq/l00g.

V. Les fragistéritesLes niveaux indurés, qui apparaissent à partir du 3° segment,

présentent une morphologie particulière dans chaque segment. Leurépaisseur est toujours comprise entre 50 et 100 cm et l'indurationn'est jamais accentuée.

20

10

o

·,

10 20 30 40 50 100 200

......2

300

Figure:15.1

Fer total(en 'Yo de lerrefine)

400

SEQUEr:CE DAB li

500

/

600

o

-19-

A) 3° segment Ceravéaltéfragistérite et durialtérétichron)

Le niveau induré apparait entre 80 et 100 cm. Le taux d'élémentsgrossiers y est assez faible (de l'ordre de 20%). La texture est sahlo­argileuse â argilosableuse (25 à 35% d'argile). La structure est arnérodetrès compacte et la porosité principalement três fine (horizon yeu per­méable), mais on observe quelques fentes de 1 à 2 mm de largeur pouvantatteindre une profondeur de l'ordre de 3 mètres.

La couleur est rouge vif (10 R 4/8) avec des. taches décolorées(7,5 YR 7/6 à 10 YR S/l) apparaissant à la base (caractère rétichrome).La teneur en fer (fig. 15) reste peu élevée (comprise entre 3 et 4%),peu différente de celle des niveaux non indurés. Cette teneur se retrou­ve dans tous les fragistérites de la séquence. L'induration des sesqui­oxydes résulterait essentiellement, dans ce segment, de la successiond'humectations et de dessications et serait favorisée par la pr~senced'un horizon hydromorphe à la base.

B) Partie amont du 4° segment (gravéfragistérite)

1) ~!~~~~!~!!Q~

L'horizon induré se développe dans un niveau riche en élémentsgrossiers (40 à 60%). Depuis le puits 3 jusqu'au puits 6 la m~me orga­nisation se retrouve (fig.16) : un fragistérite vacuolaire de couleur(10gVsurmonte un fragistérite plus compact de couleur brun-jaune

p. 7/6 environ).Cet horizon surmonte directement les altérites, le contact étant

brutal. Ce niveau corres ond au réti ravelon de DAB II 2 : en effet,nous observons une 1n urat10n progress1ve u ret1grave on dans lespuits 2 bis et 2 ter qui correspond à un rapprochement de la surface.La continuité spatiale de ces niveaux est attestée par la compositiondes éléments grossiers, leur répartition dans le profil, la concordancedes profondeurs et la position dans le profil (sommet des altérites).Nous sommes conduits ~ admettre un remaniement à l'échelle de la séguen­ce dont la limite est indiquée actuellement par le sommet des altér1tes.

2) ~!~g!~!~!!!~_!Q~g~

a) CouleurLa couleur varie du rouge vif (10 R 5/S) au rouge sombre

(10 R 3/6). Des concrétions ferromanganifêres arrondies, d'un diamètrecompris entre S et 10 mm, sont assez abondantes au sommet du segment,absentes ensuite.

b) Eléments grossiers et textureL'horizon comprend de 50 ~ 60% d'éléments grossiers (graviers

et cailloux) dont l'assemblage détermine une porosité grossière impor­tante. La terre fine obtenue par tamisage à 2 mm comprend 5à 20% d'argile. Cette valeur n'a que peu de signification car elledépend beaucoup du broyage de l'échantillon.

c) Structure et fragilitéLa structure est amérode mais présente parfois (DAB II 5) des

tendances lamellaires très nettes. L'horizon est peu ou non fragile,mais l'induration n'est jamais forte.

d) Revête~ents

Les pores sont recouverts d'un revêtement argileux mince, decouleur blanche (5 YR 8/1) à rose (5 YR 7/4). Ils sont fréquemment plusabondants sur les parties horizontales des pores.

Sequence DA B JI 2

Profil a Profil 4 Profil 5 Profil 6

- -100

- - -

1 1-.:

1 1 l 1200

1 1 l 1 ..-..- l l .....", .....

.....;' + + + + + ....

"-

1 11 1 1 1 + + + + " 1 l"300"

400

+ + + ++ + + + +

+ + + ++ + + + +

~ Appumite

o Structichron dyscrophe

1<:·/:-::::] Horizon sableux

[[J] Grave Fragisterite rouge

Grave Fragisterite jaune

Duri<llte structichron

DlID[TI

r±=±J~1: ,e :1

Alterite presentantdes fentes prismatiques

Alterite amerode

Roche en place

Elements grossiers

Nodules Ferro manganiferes

Figure: 16

Representation schematique de quelques profils(a e et 4e segment)

-20-

e) Transition

- avec l'horizon supérieur+ profils 3 et 4

La limite avec le duristructichron est diffuse : nous observonsune continuité dans la couleur, la texture et la structure. La diffé­rence tient essentiellement au taux d'éléments grossiers.

+ profil 6

Dans la partie aval du se~ment la transition avec le grave Ionest plus nette,-par augmentation de l'impr€gnation fcrrugineu~e. Maisil existe des descentes en lan~ues du gravelon dans le fragistérite(fig.16) qui semblent dues à une dégradation de l'horizon induré (sousl'effet du lessivage ?)

- avec l'horizon inférieur

La transition est toujours nette et ondulée. Elle est accentufeen DAB II 3 par la présence d'une fente horizontale, certainement dueà une action biologique (termites), et d'une accumulation de caillouxde quartz arrondis.

3) Pr~g!~!~r!!~_i~~~~

a) Présentation

Le fragistérite jaune apparait das le puits 3 sous forme d'lmeimprégnation jaune sur les 10 premiers centimètres de l'horizon 150-200(gravelon à phase argileuse achromique). Dans le puits 4 il forme unhorizon compact et bien individualisé. A partir du puits 5 apparaitune ~hase graveleuse dont l'extension finit par isoler des boules defraglstérite. Elle se trouve tout d'ahord (DAB II 5) dans des fentesou des poches du fragistérite, puis forme des coiffes (Bocquier, 1971)sur les reliquats indurés et le sommet de l'altérite (DAB 116). D'au­tre part la quantité d'éléments grossiers est très voisine de celle dufragistérite jaune: elle résulte donc de la dégradation du fragistéri­te. Elle est très pauvre en argile (de 1 à 4%), tres faible, particu­laire, ne contient que des quartz et des paillettes de micas blanc etse poursuit dans les fentes de l'altérite sous-jacente. Le lessivageest donc très poussé à ce niveau.

b) Caractères morphologiques

La couleur varie de hrun-jaune (10 YR 7/8) à brun pâle (10 yn8/3), ma is avec de nombreuses taches blanchâtres (la YP 8/1) .. L' hori zonprésente de nombreuses concrétions ferro~anganifères arrondies (0,5 11 cm de diamètre) et un taux d'éléments p,-rossiers compris entre 40 et50%. La structure est massive, compacte, et l'horizon n'est pas fragile(mais peu induré). De même que dans le fragistérite rouge, les poressont recouverts d'un revêtement argileux mince, hlanc (10 YR R/l) àros~ (5 YR 7/4). La limite avec l'altérite ou la phase graveleuse esttoujours nette.

4) çQ~ç;!~~!Q12~

Les fragistérites observés dans la partie amont du quatrièmesegment sont liés à un niveau graveleux. Dans le fragistérite rouge,l'assemblage des eraviers et cailloux détermine une porosité largedans laquelle les phénomène de réoxydation sont favorisés. Les sesqui­oxydes s'indurent car la teneur en argile est insuffisante pour assurerleur immobilisation par adsorption. La teneur en fer étant faible(3 à 4%) l'induration n'est pas trop prononcée. Le fragistérite jauneest le siège d'une dégradation conduisant à une disparition quasi­complète de l'argile. Une interprétation sera tentée dans le chapitre4.

-21-

C) Partie aval du 4° segment et 5° seg~ent

Dans le partie aval du quatrième segment (puits 7 et 8), desniveaux peu indurés apparaissent. Ils sont discontinus et semblent enrapport avec les niveaux successifs du marigot (fig.4).

Dans le cinquième sepment le fer concrétionne au somm~du niveaude battement de la "nappe. Le gravéfragistérite Qui en résulte est decouleur jaune ~ jaune roupe5tre (10 YR 6/8 à 5 y~ 6/6) et reste trèspeu induré.

VI. Les altérites

A) Présentation

Les altérites sont présents sur la séquence du premier auquatrième segment. A la ~artie aval du quatrième segment et dans lecinquième segment les horizons sahleux reposant ~irectement sur laroche très peu altérée. Leur 6paisseur est importante sur les troispremiers segments (plus de 2 mètres) mais se réduit très rapidementdans le quatrième.

B) Les différentes phases typologiques

L'organisation des altérites est cOffiulexe

- d'une part, la roche mère est très h6térogène dans sa struc­ture (présence de filons de pegmatite). Ceci se traduit par une vari~­

tion importante du taux d'éléments grossiers au niveau du pédon : de10 ~ 30% dans un altérite issu de granite il passe ~ plus de 50%lorsqu'il dérive d'une pegmatite. Cette différenciation granulométri­que conditionne l'évolution pédologique : dans les allotétites issusde granite apparaissent des fentes prismatiques alors que les allo­térites issus de pegmatite restent extrêmement massifs;

- d'autre part les altérites présentent souvent une juxtaposi­tion de lusieurs hases t pologiQues. L'altérite apparait souvent

segment comme une p ase typo oglque dans un rétichron, puis commeun horizon comprenant une juxtaposition de phase allotérite et dephase isaltérite. Plus en profondeur la phase isaltérite devient domi­nante. La transition entre ces diff~rentes phases est toujours diffUSE.

C) Caractères morphologiques

1) Ç9~!~~!

Les altérltes de la séquence sont toujours pardichromes : lamasse de l'horizon est ~lanchâtre (de 5 à 10 YP 8/1 à 8/3) avec destaches peu étendues, aussi coh6rentes que la matrice blanche~ qui peu­vent être plus ou moins nomhreuses et dont la couleur reste dans lesjaune-bruns (7,5 à 10 YR à 10 YR 6/8 à 7/8).

2) ~!~~~~!~_gr2~~!~!~

Le taux d'é16rnents grossiers varie considérablement suivant laroche-mère. Ils sont constItués exclusive~ent de quartz et de muscovi­te (avec un peu de staurotide pour l'altérite dérivant de la pegmate).

-22-

3) Texture-------Le taux d'argile varie de 10 à 40%, la plupart des valeurs se

situant entre 15 et 25%. Ces variations semblent liées ~ la nature dela roche mère, et pour une plus faihl~ part, aux mouvements d'argilele long de la séquence.

•La masse de l'horizon est toujours amérode. Sec, l'horizon n'est

pas fragile, mais, humide, il perd toute cohêsion.

Cependant, dans l'allotérite issu de granite exclusivement,apparaissent des fentes verticales déterminant des prismes de 20 centi­mètres de côté environ. Cette phase étant dominante au son~et des alt~­

rites, on retrouve cette figur~ morphologique du puits 2 au puits 6(fig. 16). Les fentes apparaissent sur une épaisseur variable (60 cmen DAB 113, de 40 à 60 cm dans le quatrième segment).

Les altérites présentent toujours des revêtements argileuxminces généralement blancs (10 YR 8/1), parfois rosés (S YR 6/4 à 7,5YR 7/4) dans les pores fins et moyens. Dans le 3° segment (puits DIBII 2) des revêtements blancs, argileux, épais, abondants apparaissentà la base du rétichron parorthique â phase altérite. Ils sont associésà des vides de direction générale horizontale à pente dirigée versl'aval de la séquence. Chaque vide horizontal présente un cutane. Celuici est constitué d'argile, de paillettes de ~uscovite et de grains dequartz ternis par de l'argile. Son épaisseur peut atteindre 1 ou 2 cm.En dessous du revêtement apparait une structure lamellaire sur 5 cmd'épaisseur environ. Chaque couche est souliqnée par un liseré rouilleet, entre deux couches, se trouvent des pores tubulaires fins (diamê­tre : environ 1 ~m) horizontaux. Dans les parties verticales des grospores se trouvent des sables grossiers lavés alors que les partieshorizontales présentent des revêtements.

Dans le troisième segment, les fentes prismatiques présententdes revêtements blancs minces. Dans le quatrième segment, par contre,ces fentes sont remplies de matériau raveleux de quartz et de musco­vite (cf. description du fraglsterlte Jaune .

D) Caractères chimiques

1) 2tl_~~Y~_!~Y~_Q~_~~!Yr~!!QD_~!_Q~~~~_~çh~Dg~~h!~~

Le pH (fig. 9) est compris entre 5,5 et 6,5. Le taux de satura­tion est assez élevé (entre 50 et 100%) avec une teneur en bases échargeables comprise entre 0,5 et 2 meq/l00~ : ces horizons ne sont doncque peu désaturés, malgré leur forte décoloration.

2) ~~PP~:!_§!~f~~!f~3

Le rapport SiOZ/AlZ0 3 (fig. 14) est toujours compris entre 2 1 2et 3,0. Ces altérites présentent toujours des minéraux en cours d'al­tération (les ferromagnésiens sont discernahles~ les feldspaths encorereconnaissables) et, parmi les minéraux secondaires, en plus de lakaolinite dominante, se trouve une grande quantité d'interstratifiés.

CHAPITRE 4

1. Introduction

ETUDE DES PROPRIETES PHYSIQUES DES DIFFERENTS

TYPES D'HORIZONS.

-23-

A) Objectifs de l'étude

En 1972 Chatelin et Martin ont défini un certain nombre detypes d'horizons reconnaissables sur le terrain par certains caractè­res morphologiques. Depuis cette date plusieurs auteurs se sont atta­chés à préciser les organisations micromorphologiques de ces rliffé­rents types. Mais l'étude des propriétés physiques, dont l'importancelors d'une mise en valeur apparaît de plus en plus fondamentale, n'estencore qu'esquissée. Nous avons donc cherché à caractériser chaquetype d'horizon présent sur la séquence par le maximum de mesures phy­siques, le but à long terme étant de fournir une fourchette de varia­tion pour chaque paramètre.

D'autre part nous avons constaté un certain nombre de faitsmorphologiques particuliers lors de l'étude des différents horizons

- contact brutal entre appumite/~~ructichron (2° et 3° segment)- revêtements épais dans les altérites en sommet de versant- apparition de sables déliés dans les fentes de l'altérite

dans le 4° segment- disparition progressive du fragistérite jaune, remplacé par

un matériau très sableux.

Ces figures semblent liées, au moins en partie, à la dynamiquede l'eau. Nous avons donc cherché à préciser, à l'aide de mesureshydrodynamiques, les mouvements de l'eau saturante à travers certainsprofils.

Nous avons été conduits à utiliser conjointement plusieurstypes de méthodes fournissant parfois le même type de résultat. Laconfrontation de différentes techniques nous donnait l'occasiond'effectuer des comparaisons et d'en tirer quelques conclusions d'ordreméthodologique.

B) Méthodes

Différentes méthodes, de terrain et de laboratoire, ont étéutilisées, fournissant des renseignements à différentes ~chelles.

1) ê~_!~QQrê!Q!r~

a) sur terre fine

Nous avons déterminé, pour chaque type d'horizon, les indicesde stabilité structurale de Hénin (Is et K) et, pour certains niveauxseulement, les différents pF.

b) sur motte~

L'enrobage de mottes à la paraffine nous a permis de détermi­ner la densité apïarente, la densité réelle (après broyage) et laporosité accessio e au pétrole des différents horizons.

c) sur blocs

Nous avons utilisé la méthode Vergière (Bourrier~ 1965). Cetteméthode opère sur des blocs cubiques de 10 cm de côté et permet dedéterminer les coefficients de filtration dans les trois directionsde l'espace. De plus, Il est aisê d'obtenir simultanément la densité~arente, la porosité totale et la porosité utile de l'échantillon.'Grâce h une variante de la mêthode, suggérée par Poose (communicationorale), nous avonsAPu déterminer une valeur approchée de la capacitéau champ sur les memes blocs.

Echelle de mesure

Terre fine

Mottes (100 1200 cm3)

Blocs (100 cm3)

Terrain

1

)1l

)1

f /\ i1 \.

-1 .

\1

~ (\..

Déterminations

Is

K

pP

Densité réellePorosité petroleDensité apparentePorosité totale

Porosité utile

Capacité au champ

-24-

Tableau 5 Les différentes mesures physiques

-25-

2) M~~~!~~_g~_!~!!~!~

a) Méthode Pioger

C'est une méthode infiltrométrique insp1ree de la méthodeMuntz qui permet de d.éterminer un coefficient d'infiltration et uneéventuelle anisotropie du sol (tendance à des mouvements latéraux) àl'aide d'une quantité d'eau assez faible (10 litres environ).

b) Capacité au champ

Nous avons humecté le sol à l'aide de 150 mm d'eau (cylindreMuntz) puis nous avons suivi l'évolution de l'humidité pendant troisjours, en limitant l'évaporation (végétation coupée, utilisation debâche en plastique).

c) Niveau de l'eau dans les fosses

Le niveau de l'eau dans les fosses est relevé toutes les semai­nes. Les observations ont débuté en mai 1976. Nous ne disposons doncpas encore de chiffres relatifs à la saison des pluies. Les résultatsne seront donc pas exposés ici.

II. Détermination des coefficients de perméabilité

A) Choix des méthodes

Afin de pouvoir appréhender le mouvement de l'eau dans les solsil était nécessaire d'effectuer des mesures de coefficients de perméa­bilité sur les horizons de surface comme sur les horizons de profon­deur. Nous désirions éviter les terrassements importants indispensa­bles aux méthodes infiltrométriques pour atteindre les niveaux pro­fonds. D'autre part nous avons recherché des méthodes ne consommantque peu d'eau sur le terrain: nous avons donc été conduits à rejeterla méthode Muntz, nécessitant 50 à 60 litres d'eau pour chaque mesure.

Nous avons finalement retenu deux méthodes, l'une pour leshorizons superficiels, l'autre pour les horizons profonds. Pour leshorizons de surface nous avons utilisé la méthode infiltrométrique dePioger (Pioger, 1952), variante de la méthode Muntz, mais ne consommantque 10 litres d'eau par mesure, que nous avons modifiée de façon àpréserver la structure des horizons superficiels. Pour les horizonsprofonds nous avons adopté la méthode Vergière (Bourrier, 1965) : descubes de terre de la cm de côté sont prélevés et leur perméabilitémesurée au laboratoire. Suivant l'orientation du cube il est possiblede déterminer les perméabilités verticales ou horizontales. Pour leprélèvement il n'a-pas été possible d'enfoncer en force des cadreshuilés, méthode la plus simple et la plus rapide (Hurnbel, 1947) car laplupart des horizons contenaient des él~nents grossiers. Nous avonsdonc façonné des cubes qui ont été ensuite coulés dans de la paraffine(cf. protocole en annexe). Les horizons de surface, trop sableux,n'ont pas fait l'objet de tels prélèvements (difficulté du prélève­ment, dégradation lors du transport).

B) Mesures in situ : méthode Pioger

Pour l'exposé de la méthod.e nous nous sommes largement inspirésdu texte de Audry (bulletin du groupe de travail sur la dynamiqueactuelle des sols, 1973). Le protocole de la manipulation ainsi quela discussion de la méthode ont été reportés en annexe

-26-

1) êy!

Détermination sur le terrain :

- d'un coefficient de perméabilité en suivant la dynamique del'infiltration d'une quantité d'eau donnée dans des conditions stan­dard ;

- d'une éventuelle anisotropie du milieu par l'observation dufront d'humectation.

2) r!iQçiE~

On suit l'infiltration en fonction du temps d'un certain voluGed'eau introduit dans un cylindre Muntz (charge initiale 10 cm) en main­tenant dans l'anneau de garde une hauteur d'eau constamment égale àcelle du cylindre de mesure. A la fin de la percolation, une coupe estrapidement réalisée pour l'observation du front d'humectation.

3) E~~Y!!ë!~_~!_iQ!~!E!~!ê!iQQ

a) Types d'horizons caractérisés (fig. 4)

Types d'horizons Profils étudiés

Appumite Dab II 2

Structichron Dab II 2 et Dab II 3

Horizons sableux Dab II 5

Altérite Dab II 5

- AppumiteNous avons voulu mettre en évidence l'effet de la croûte de

battance sur l'infiltration. Nous avons opéré, d'une part sur le soldégagé des débris végétaux, d'autre part sur le sol d€capé de 3 à Scmenviron.

- StructichronNous avons cherché à caractériser le structichron et l'évolu­

tion de sa perméabilité le long de la pente. Sur les profils Dab II 2et Dab II 3 nous avons dégagé une plate-forme à 3S cm de profondeuroù ont été effectuées les mesures.

- Horizons sableuxNous avons mesuré, sur le profil Dab II 5, la perméabilité de

deux horizons sableux dont l'un (à 85 cm) possédait une granulométrietrès grossière.

- AltériteNous avons tenté la caractérisation de l'altérite dans un

profil où il n'était pas trop profond (160 cm). Nous voulionsobtenir une valeur qui permette de comparer les méthodes Vergière'et Pioger.

b) Nombre de répétitions

Pour tous les niveaux où la méthode s'applique bien, nousavons effectué 7 à 9 répétitions de façon à englober l'hétérogénéitédes horizons.

-27-

Remarque: le structichron de Dab II 2, peu perméable, a demandé deuxheures pour obtenir une mesure. Nous n'en n'avons donc

effectué qu'une seule. C'est par l'utilisation des cubes Vergiêre quenous avons approché la perméabilité de cet horizon (mais il est regret­table de ne pas posséder de mesures sur le Même type d'horizon par lesdeux méthodes différentes ... ). Il en a été de même pour l'altérite oeDab II 5 où le résultat de la mesure est aléatoire car les sablessitués à la partie supérieure de l'altérite assuraient une perméabili­té bien supérieure (cf. forme de la tache fig. 18). A l'opposé, leniveau sableux de profondeur de Dab II S, três perméable, se prêteaussi três mal aux mesures 1 l'aide de cette méthode; l'eau disparaiten moins de 45 secondes. Nous pouvons conclure à une três grande perm~a

bilité, mais le chiffre est três incertain. Nous n'avons effectué quetrois répétitions.

En conclusion cette méthode s'applique bien pour les sols dontla perméabilité mesurée par cette méthode varie entre 5 cm/h (temps demesure de l'ordre de 1 heure) et 300 cm/h (2 minutes environ).

c) Interprétation

- forme des fronts d'infiltration (fig. 17 et 18)L'examen des fronts d'infiltration permet de mettre en évidence

les discontinuités des horizons. A la limite entre ap~umite et struc­tichron la tache a tendance à s'étaler et un certainrainage latéralapparait. Le front d'humectation souligne le caractère irrégulier, enlangues, de la transition.

Au sommet de l'altérite du profil Dab II 5 l'eau s'étale laté­ralement, ne pénétrant que peu dans-les fentes verticales mises enévidënce par l'observation morphologique.

D'un point de vue pratique, il faut noter qu'un coefficient Rinférieur à 0,5 signifie un étalement latéral du front d'humectationet donc une tendance à un draina~e oblique. Pour un horizon isotropemoyennement perméable ce coefficIent est généralement compris entre O,Set 0,8. Il est d'autant plus élevé que l'horizon est plus perméable.

- Coefficient de perméabilité (fig. 19)

L'effet de la croûte de battance sur la perméabilité est parti­culiêrement net : nous pouvons considérer que la croûte divise laperméabilité de l'horizon par un coefficient de l'ordre de 7.

La différence de perméabilité entre l'appumite et le structi- ,chron (de l'ordre de 100 à 1) explique la tendance au drainage laté­rale que nous avons constaté sur les fronts ~'humectation. A-une pro­fondeur identique (35 cm) la perméabilité du structichron augmente con­sidérablement vers l'aval (de 1 à 30 entre Dab II 2 et Dab II 3) cequi traduit l'apparition de trainées de matière organique plus impor­tantes et d'une certaine structuration (structure pauciclode,cf. description morpholop,ique).

La comparaison des trois horizons étudiés en Dab II 5 nouspermettra de proposer une dynamique de l'eau saturante dans lequatrième segment.

C) Mesures au laboratoire : méthode VergièrePour exposer la méthode nous nous sommes inspIres de Bourrier

(1965) et du bulletin du groupe de travail sur la dynamique actuelledes sols (1973). Le protocole ainsi que la critique de la méthodeont été reportés en annexe.

Valeurs de R

o 0,4 0,8 1,2

Aval

Aval

Aval

64

10

Aval

~battance)

Surface

Structichron

Structichron

l avec croûte de

DABII 2

DABlI2

DAB II 2

Surface

l sans croûte de

battance)

DABII 3

Methode Pioger

figLlre :17

FORME DE QUElQUES FRONTS D'INFILTRATION

TP,acement des

ç~-J ,y~;;~..::" '" oo,.lh

limIte du structichron

Valeurs de R

o 0.4 0.8 1.2 1.6

coefficient de

filtration en cm/h

107

emplacement des

/ cylindres

G

137

1500

100

DE QUELQUESFORME

o

o

DAB JI 5

Sableux

85cm

35cm

Profil

Sableux

160cm

ralterite

Horizon

Horilon

Sommet de

Methode Pioger FRONTS D INFILTRATION

Figure:18

1 10 100 1000

Profil 2

. Surface

Profil 2,35

35cm

Profil 5

85 cm

Profil 5

Alterite

Profil 5

Peu

1 1 1 1 --.-1 1 1 1 1 -1 1 1 1 1 1 1 1 1 J 1

~1

~2 3 4 5 6 7 8 9 2 3 4 5 6 8 2 3 4 5 6 7 8 9

22 150

1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1

Avec croûte de battance Sans croûte

1.1 33 134

1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1Profil 2 Profil 3 Profil 5

800

1 1 11 1 1

Profil 5

12

nU

Profil 5

_0___ 22 134 800---_ ... - - - - . - , - - ----ï1 1 1 1 1 11 1 1

1

1 1 1 1 1 1 1!.._------- 1- U- -- ------ - - --Surface (?) 35 cm 85cm

i Alterite1

1 -''< 'Î: - - - 0 0 0 0 0 ~ 0' 0 0 u 0 Q Q 0 Q 0 0 00 0 ~ 0 0 '0 0 00 0 00 0 00 0 Q 0 0 00 0 0).0 0 0 0 0 0 0 0 (

"i::,,:, ':---------_--._____-=--___-:...--_-_-_"""":.... _________ 00 000 0.0 °00 0 0 000 0 0 0 0 0 poo 0 0 0 0 0 0 0 • 0 0 0 0 000 000 000 00 000 000 00

~ "ij:~=-:::-:.:-=~--:-=~-=-=~-=-7:'-=-==-::.-=-::-:-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=0 o· °00 .° °0 0 0° °0 0 0° °D: 0° °000° °0 ~ 0° °a: nO 0 .. ::".00 : 0 0 : 0 0 : 0 0 : 0 0 : 0 0 :,.00 : 00 0 00 0 00 0 00 0 o. 00 0 00 0

permeablel PERMEABLE TRES PERMEABLE1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 J 1 1 1 1 1 1 12 3 4 5 2 3 4 5 6 7 8 9

1002 3 4 5 6 7 8 9

1000

Sequence 0 A B II

PERMEABILITES MESUREES SUR LE TERRAIN

(Methode PIOGER)

Figure: 19

200~ Mediane

o

Ensemble des valeurs

obtenues

K en cm /h

R.Poss

-28-

1) ~~!

Il s'agit de déterminer sur le même échantillon:- le coefficient de perméabilité de la loi de Darcy suivant

les directions de l'espace.- l'humidité au prélèvement- l'humidité à saturation- la capacité au champ (variante de la méthode).

2) r!!~S!p~

l~ échantillon cubique de 10 cm de côté est centré dans uneboîte métallique de 12 cm de côté, sans fond. De la paraffine est cou­lée entre la boîte et l'échantillon (fig.20). La boîte est ensuitefermée hermétiquement par deux couvercles.

Au laboratoire on mesure successive.ent :- le volume de l'échantillon (par déplacement d'eau)- le poids lors du prélèvement- la vitesse de filtration sous une charge constante de 10cm,

établie dans une hausse assujetie sur l'échantillon- le poids de l'échantillon saturé d'eau

l'évolution au cours du temps du poids de l'échantillon misà ressuyer sur de la terre sèche, afin de déterminer le pointcorrespondant au passage d'une dynamique rapide à une dyna­mique lente (humidité à la capacité au champ)

- le poids de la terre séchée à l'étuve et la proportiond'éléments grossiers.

3) E~~~!!2!~

- les résultats par échantillon sont donnés en annexe. Nous neconstatons pas de diffêrence significative entre la perméabilité hori­zontale et la perméabilité verticale. Nous admettrons que les sols dela séquence sont un milieu isotrope pour la circulation de l'eau satu­rante

- les résultats rar type d'horizon sont reportés dans letableau 6 et la figure 2 . Les valeurs sont représentatives d'aumoins 10 échantillons. Les valeurs obtenues sont très faibles : del'ordre de 5 cm/h pour les structichrons, inférieuresau mm/h pour lesrétichrons et les altérites. ce qui a conduit à ne faire les mesures dedébit que longtemps après la mise en charge. pour les trois sériesd'échantillons qui n'avaient pas été préalablement saturés (altérite).

- la médiane est généralement inférieure à la moyenne, ce quitraduit l'existence de fortes valeurs dues à la présence, dans quel­ques échantillons, de gros pores assurant un drainage rapide. Cesfortes valeurs ont un effet très important sur la moyenne et l'écarttype. Aussi la médiane semble-t-clle plus représentative de l'ensemhle,l'interquartile renseignant sur la dispersion.

- nous constatons que le coefficient de filtration est unevaleur qui varie dans le temps. On observe une d1m1nution de la moitiéde la valeur initiale dans les huit premières heures, puis la diminu­tion est plus lente dans le structichron et le rétichron, alors qu'ellesemble se poursuivre dans les altérites. Cette diminution peut s'inter­préter en fonction de la stabilité structurale des matériaux (cf.étude de la terre fine) : la circulation dans les pores tend à pro­duire un colmatage qui sera d'autant plus important que la st,abilitéstructurale du matériau sera plus faible.

Paraffine fondue

~ 'r-." ..'" .. ,:IV

Coulage de laparaffine sur le terrain

paraffine assurant l'etancheité

dhesif large

1\ - - --- -

- - - Cordon de-- - -- V- - - j Ruban a

20 --~~

-- -::"'-/ l'/" .....

\ ~

r ,,--'(' \.. 10- ..........

'1 '--

Iv 1 -.....-"l ...... - l V r...1\ /\ II. -~

. 1 IrtOile meta Ique

oorniere en aluminium

Figure:20Montage de l'échantillon pour les mesures de permeabilité

Illustrations tirées de Bourrier (1965)

0,01

2 3

0,1

456789 2 3 456789 2 3 4 5 6 7 8 9

10

2

22

3 4

150

Surface

rnéthode Pioger )

Structichron

Rétichron

Alterite

0,056, 11 1

0,014

1 1 11 1 1

11

1,1

1T

méthode Pioger

11

11

11

avec croùte de battance

7.47

IlIl

11

1 1 11 1 1

sans croûte

Peu Perméable 1 Perméable 1 Très Perméable

0.01

2 3 1 5 6 78 9

0,1

2 3 45 6 789 2 3 4 5 6 7 8 9

10

2 3 456789

100 K en cm/h

Figure: 21

Profil DAB II 2

PERMEABILITE DES

( Methode

DiffERENTS

VER GlERE )

HORIZONS36/ Médiane

1-0t t

le quartile 3e quartile

Méthode Vergière

Tableau 6 : Coefficients de perméabilité en cm/ho

-29-

Type Temps Médiane f-1oyenne Ecart 1er inter-d'horizon après la type quartile quartile

mise encharge

° 9, 12 12 1 93 10,25 2,2 18,20, 3h 7,8 7 ~ 74 4,32 3 s 17 7,09..... z 7h 7,47 6,66 3,32 3,48 4,57E-<OU~ 24h 5,55 6,27 3,15 3,65 4,77::l:t;~u 35h 4,65 5,00 2,67 2,50 3,40E-< 120h 1,32 2,91 3,26 0, 14 3,58U)

z° 0,08 0,735 1 ,27 0,025 0,540,p:; 6h 0.056 0,383 0,60 0,026 0,34..... :r;

E-<U 24h 0,043 0, 13 0,21 0,014 0,12~

28h 0,014 0,018 0,012 0,008 0,01940h 0,012 0,011 0,005 0,006 0,009

U) 44h 0,0050 0,006 0,003 0,0041 0,004p.;j 63h 0,00383 0,004 0,001 0,0031 0,002E-<.....0;:p.;jE-< 7h 0,076 0,090 0,098 0,014 0, 12:;2 13h 0,034 0,084 0, 11 0,007 0,10

24h 0,012 0,039 0,057 0,002 0,04736h 0,007 0,027 0,043 0,0006 0,035

-30-

- si nous voulons toutefois caractériser chaque niveau d'unemani~re synthétique, les valeurs obtenues après un délai de l'ordre dehuit heures pour le structichron et le rétichron semblent les plusreprésentatives. Un régime à peu près constant est alors atteint etla structure semble encore peu dégradée. Pour les échantillons àcoefficients très faibles, la première mesure que l'on peut obtenirsemble la meilleure, de manière à limiter au maximum l'effet de col­mattage (tableau 7 et figure 21)

Structichron Rétichron Altérites

Dab II 2 Dab II 2 Dab II 2 Dab II 5

Médiane 7 0,05 0,01 0,05 0,08Interquart ile 4,5 0,3 0,01 0,004 0, 12

Tableau 7 Coeffic ien ts de perméab il i té (en cm/h) "carac U5ris­tiques" de chaque type d'horizon (méthode Vergière)

Nous constatons que les variations d'un horizon à l'autre sontde l'ordre de 1 à 10 ou de 1 à 100. L'altérite possêde une perm~abi­lité médiane proche de celle du rêtichron. Cependant la dispersion desrésultats est beaucoup plus faible dans le cas de l'altérite que pourle rétichron. Le structichron est 100 fois plus perméable que leshorizons qu'il surmonte, mais plus de 10 fois moins perméable quel'appumite sans croûte de battance (nous admettrons que l'ordre degrandeur des résultats est le même avec la méthode Vergière et laméthode Pioger).

Nous avons rappelé pour mémoire dans la figure 21 le résultatobtenu grâce à la méthode Pioger sur le structichron de Dab II 2.N'ayant effectué qu'une seule mesure Pioger nous ne pouvons comparerles deux méthodes.

III. Détermination de quelques propriétés physiques

/1..) Cr.itêr't~. d~ poros.it.é

1) ~1!f~i~~~-_'!2!!~~-'a)' Méthode

Nous avons opéré sur des mottes de 100 à 200 cm3. La densitéapparente est déterminée par enrobage à la paraffine, la porosité aupétrole par imprégnation sous vide et la densité réelle par mesureau pycnomètre, les trois mesures s'effectuant sur la même motte.

Le protocole est décrit dans de nombreux ouvrages (Gouzy,1973 ; Bull. gr. de travail dyne act. des sols, 1973 ; méth. d'an.labo phys. sols de Bondy, 1972).

b) Résultats et conclusionsPour chaque horizon 3 ou 4 répétitions ont été effectuées,

dont nous avons pris la moyenne. Cette valeur a été reportée dans letableau ci-dessous (colonne "valeurs obtenues"). Chaque case regroupeles résultats obtenus, dans différents profils, sur un type d'horizondéterminé. Pour caractériser chacun des niveaux, nous avons calculéla moyenne de l'ensemble des valeurs.

Tableau 8 REsultats des mesures pby!igues sur mottes.

Densité apparente Densité réelle Porosité totale \ vd Por. totale - Por.pétrole\ vol.

Type d'horizonValeurs Moyenne Valeurs Moyenne Valeurs Moyenne Valeurs Moyenne

obtenues obtenues obtenues obtenues

Appumite 1,49- 1,48 1,44 2,53-2,55 2,55 - 42-44 44 5-10-7 81,45- 1,36 2,58-2,56 42-47 10,5

Structichron 1,70-1,77 1,74 ,2,60-2,61 2,61 35-32 33 1,5-2,7-2,5- 2,51,75 2,61 33 3,5

- RetiehroB' hleüx 1,82-1~94 1,86 2,61-:2,56·2·~S9

30-24 27 0,6-0-2 11,89 2,61 28.. . .

1,57-1,60 2,57-2,61 1. 39-35 6-5,5-17 sans signi-Horizon sableux 1., 71 1,63 2,65 2,61 39 38 fication

Grave fragistérite 2,20-2,15- 2,14 2,69-2,68 2'67 23-18-19 20 3-4-,5-6 4,5et fragistérite 2,05 2,65 . ,

Altérite 1,96-1,81 1,81 2,65-2,53 2,61 35-34 32 4,5-0,1-4 sans signi-1,74-1,84 2,63-2,65 31-28 8,5-12 ficatiœ

; 1Coll­1

-32-

- Densité apparente et porosité totale (fi~. 22, 23 et 24).

Nous avons tenté de représenter les résultats sous forme dediagrammes d'isovaleurs (fig. 23 et22_). Nous avons retenu la valeur30% pour la porosité totale et 1,82 pour la densité apparente (avecune densité réelle de 2,60 cela correspond ~ une porosité totale de30%). Les valeurs trouvées permettent de distinguer trois groupesd'horizons:

· rétichron et fragistérite s'individualisent par une poro­sité totale inférieure à 30% (ce qui correspond grossièrement à unedensité apparente supérieure à 1,82)

· structichron, horizons sableux et altérites présententune porosité totale comprise entre 30 et 40% (densité apparente de1,5 à 1,R2)

· les appumites ont une porosité supérieure à 40%, maisqui reste inférieure à 50% (densité apparente entre 1,35 et 1,5).

D'une manière générale les porosités totales sont très faihlesréflètant le caractère"compact des sols de cette rérion. Ce caract~reest particulier aux sols ferrallitiques de savane, ceux de la forêtétant réputés friables et poreux.

Pour trois profils (fig. 24) nous avons représenté la porositédes horizons par le rapport à la porosité de l'altérite sous jacente(qui se situe entre 30 et 35% et que nous avons prise arbitrairementg35 %) •

· pour le profil Dab II 2 il a été possible de repr€senterl'évolution de la porosité de la terre fine, la porosité créée par leséléments grossiers pouvant être négligée. Nous constatons qu'il seproduit un tassement au sommet de l'altérite, qui correspond à lalimite du remaniement. Dans le structichron, par contre, se produitun allègement qui parait pouvoir résulter de deux phénomènes: l'unde nature biolorique et l'autre lié au régime hydrique.. L'action dela fatme est sensible jusqu'à SOcm de profondeur (25 a SOcm : struct1chron dyscrophe)incorporation de débris végétaux, creuserrent de galeries, L'actiondes végétaux, plus limitée à l'appumite (le structic~ron est tropcompact pour laisser pénétrer les racines), résulte de la pressionexercée par les racines. t~ais c'est la dessication saisonnière quisemble jouer le plus grand rôle dans la création de la porosité dustructichron : le sol se dessèche sur plus de 3 mètres pendant la sai­son sèche et des fentes verticales apparaissent, lar?es de 1 à 2 mm,visibles surtout entre 80 cm et 3 m.

· dans les profils de versant la porosité liée auxélémentsgrossiers n'était plus négligeable, leur proportion atteignant parfois60% en poids. Dans le fragistérite la matière fine est pratiquementabsente et nous avons une porosité résultant de l'assemblage dessables et des éléments grossiers. Cette porosité est faible (20%), maistrès grossière. Nous avons vu que la perméabilité de cet horizon res­tait élevée. Dans les horizons sahleux sous jacents l'allè~ement se~­

ble dû essentiellement à la faune et à la végétation, le sol étanttrop sableux pour se rétracter lors du dessèchement. La croûte debattance introduit sans aucun doute une diminution de la porosité,mais nous ne l'avons pas chiffrée.

- densité réelle (tableau 8)

Les densités réelles sont de l'ordre de 2,61 sauf par lesappumites oü la présence de ~atière organique la diminue et pour lesfragistérites pour lesquels la présence de fer l'augmente. La densitéréelle des appumites est évaluée par excès car des fragments végétauxet des ~atières organiques ont été détruits par le chauffage à 105 0

(nécessaire pour évaporer le pétrole).

10 20 30 40 50

100 m1

100 200 300

Figure: 22

Densité apparente

(sur motte et méthode Vergiere)

400

SEQUENCE DAB TI

da < 1,82

500

/

600

/

20

10

o

20

10

o-1"__-L ~

Figure: 23

Porosité totale

(sur motte et méthode Vergiere)

SEQUENCE DAD li

10

o

10 20 30 40 50 100 200 300 400 500 600

Sol Ferrallitique Sols de versant

7 ?0,9 1,2 0,6 0.8 1.0

rm;to Appumite,Horizons sahleux

Structichron ,lm lm --/'

\ (Gravé) Fragisterite

"-

t"-

..........-.......

2m2m "-,

, 1 Alterite

1Retichron

3m

DAB il 5 R = Porosité totale---DAB il 6 Porosité totale de l'alterite

4m

Alterite

DAB il 2

R = Porosité

Porosité

totale

totale

de la terre fine

de la terre fine de l'alterite

Evolution de la porosité dans les profils 1 par rapport a la porosité

~alteri_~~~r~S!_c~nventionnellementà 35'ra)

Figure: 24

R, P055

Tableau 9 Méthode Verv,ière - Résultats principaux

-33-

Structichron Rétichron Altérite AltériteDab II 2 Da~ II 5

Moyenne Ecart- Moyenne Ecart- rl:oyenne Fcart- ~~oyenne Ecart-type type type type

-:>mbre d' échan- 11 12 14 11tillons

eneur pondérale 89,5 3, 1 76,5 6, 1 95,8 3,2 94,1 3,5de terre fine

ensité apparen- 1 ,61 0,06 1 , R7 0,12 1 , 71 0,09 1 ,80 O,OBte

orosité 38,0 2,4 28,2 0,5 35,0 3,4 31 ~ 6 3,2totale

umidité à satu-ation en %du 38,1 2, 1 25,9 1,2 34,1 2,3 26,4 6,1olurne total

~acropoTosi té 10,2 2 , 1 4 , 1 1 ,3 2, 7 2,3 5,4 4,6

umidité â laapacité au 28,0 "'1 22,0 "'1 31 ,4 "'1 22~3 "'2hâmp en %du'olurne total

:lUIlidité lors du:rélèvernent en % 15,3 2,9 13,4 2,3 12, 7 2,0 9,6 2,4.li voltm1C total

~nsité apparente 1 ,54 0,07 1 ,73 0,13 1 ,68 0,09 1 , 76 0,09.8 la terre fine

lorosité totale 40,9 2,8 33,7 0,5 36, 1 3,3 33,0 3,5le la terre fine

!acroporos i té ~10,8 2,2 4, 1 2,0 2,8 2,5 5,7 4,9le la terre fine

-34-

- diff6rence porosit~ totale - porosité p~trole (tableau 8)

Cette diff6rence fournit une estimation de la porosité fermée(pores non remplis, même après imprégnation sous vide) et de la macro­porosité constituée par de pros pores qui se vident rapidement (lesmottes sont ~ises à égoutter sur un tamis pensant un quart d'heureavant la pesée). Mais la porosité étrole n'est connue u'a roximati­vernent. En effet (Hurnhel, 197 , e egazage n est pas comp et apresune demi-heure sous vide et des différences atteirnant 1% sur le résul­tat ont été observées en poursuivant le dérazage pendant 24 heures.D'autre part porosité totale et porosité pétrole ont été déterminéespar deux méthodes différentes ce qui interdit des comparaisons fines.L'interprétation, enfin, est délicate: il est nifficile de faire lapart de la porosité fermée et des macropores rapidement vidés sanseffectuer une observation précise des mottes en cours de ressuyage.Nous verrons que la méthode Vergière fournit une estimation plus préci­se de la porosité fermée.

Compte tenu des remarques précédentes la différence porositétotale - porosité pétrole ne nous parait si~nificative que dans le casdes appumites (8%), dont une part importante nous semble liée à uneporosité fermée de type vésiculaire (cf. observations micromorphologi­ques).

2) ~!~Q~_g~_~!QS§ (méthode Vergière)a) teneur pond~rale en terre fine (tableau 9)

Sauf pour le rétichron, le taux d'éléments grossiers est trèsfaible. De plus, ces éléments grossiers sont de petite taille, généra­lement inférieure à 5 mm. Ils sont exclusivement composés de quartz.

Structichron Réticnron Altérite

Dab II 2 Dab II 2 Dab II 2 Dab II 5

Méthode Moyenne 89,S 76,S 95,8 94, 1Vergière Ecart-

type 3, 1 6, 1 3,2 3,5

Analysegranulomé- 88,7 65,2 94,9 91 , 7

trique

Tableau 10 Teneur pondérale en terre fine (comparaison méthodeVergière - analyse granulométrique).

Les résultats sont très comparables à ceux résultant de l'ana­lyse granu1ométrique, sauf dans le cas du rétichron, horizon assezhétérogène, où les éléments grossiers sont assez abondants.

h) densité apparente et porosité totale

Pour le calcul ~e la porosité totale, nous avons repris lesvaleurs de densité réelle déterminées sur mottes (les variationsétant très faibles il était inutile de reprendre les mesures).

Tableau 11 Comparaison des r~sultats obtenu~par la m~thode Vergiêreet par d~termination sur mottes.

typees

Structichron R~tichron Alt~rite

Dab II 2 Dab II 2 Dab II 5

Nombre de MJyenne Ecart-type Nombre de 1vt:lyeme Ecart-type Noni>re de 1vt:lyemé Ecart-dêtermina- ou ensem- détermina- ou ensem- détennina- ou ensembltiens ble des tiens ble des tions des valeur

valeurs valeurs

motte 4 1.69 1.70-1.68 4 1 ,89 1,76-1,91 3 1,74 1,69-1,65densit~ " . 1.71-1,66 1,88-2,01 1,87apparente

Vergiêre 11 1 ,61 0,06. 12 1,87 0, 12 11 1 ,8O 0,08

.. 35-35 32-27 36-37motte 3 35 34 4 28 28-23 3 34 29Porositétotale

Vergiêre 11 38 2,4 12 26 1 ,2 11 32 3,2" .. ". " " . .. "

Densit~ JOOtte 3 2,60 2,61-2,58 4 2,61 2,59-2.62 3 2,63 2,63-2,63réelle 2,60 2,61-2,62 2,63

" . " "

1tAVI1

blesà la0,04

-36-

Les r€sultats obtenus sur motte et sur blocs Vergiêre se pla­cent à deux €chelles diff€rentes : la comparaison des deux m€thodesdoit donc renseigner sur la ~orosité fissurale des horizons, dont lamaille est de l'ordre du décImètre cube (échelle du prélèvementVergière).

Nous avons étudié des sols três compacts et mal structurés :la différence d'échelle n'est pas sensible, des différences de deux 8trois pour cent n'étant pas si~nificatives étant donné le faible noœt1rede déterminations sur mottes. Le principe d'une telle comparaison està retenir, permettant d'accéder § une porosité grossière qui joue unrôle três important dans la dynamique de l'eau.

Au point de vue de la précision, les deux méthodes sont compara­: pour la détermination de la densité apparente, l'écart-type liéméthode est de 0,025 dans le cas des mottes (Gouzy, 1973), et depour la méthode Vergiêre (estimé d'après Bourrier)

B) Humidités caractéristigues

1) tl~~!~!!~_!2!~_~~_P!~!~Y~~~~!_~!_b~~!9!!~_~_~~!~!~!!2~

(méthode Vergière)

a) Humidité à saturation (tableau 9)

La différence entre la porositê totale et l'humidité à satura­tion (exprimée en pour cent du volume) fournit une estimation de laporosité fermée. L'imbibition des échantillons du structichron et durétichron avant la percolation garantit contre l'emprisonnement d'airlors de la mise en eau de la hausse.

Nous constatons que la ïorosité fermée est très faible, auplus de quelques pour cent danses horizons étudiés.

b) Humidité lors du prélèvement (tableau 9)

Cette valeur, déterminée vers la fin de la saison sèche, nousservira pour évaluer la quantité d'eau nécessaire pour rehumecter lesol en début de saison des pluies.

2) tl~ID!~!!§_~_!ë_Çë2~Ç!!~_~~_çh~~2_~!_~~Ç!2E2!2~!!~

a) au laboratoire : méthode Vergière modifiée

- méthode

Nous avons essayé de d€terminer la capacité au champ des échan­tillons à partir d'une méthode mise au point par Féodoroff etBétremieux (1964) qui consiste à étudier la perte de poids de colonnesde terre fine, préalablement saturées, mises à ressuyer sur la mêmeterre, mais sèche. Une colonne est sacrifiée à des temps déterminés etpesée. On représente l'évolution de l'humidit€ des colonnes dans ungraphe àH/àt : f(H). Les auteurs ont v€rifi€ que la capacité au champcorrespondait à la première rupture de pente (fig. 25).

Sur les conseils de Roose (comm. orale) nous avons opéré demême avec les échantillons Vergière : après pesée du cube saturé d'eau,celui-ci est placé dans une cantine (de façon à limiter l'évaporation)sur un lit de 10 cm environ de terre séchée à l'€tuve. Entre l'échan­tillon et la terre sèc~e a été placée une feuille de papier Josephpour éviter que la terre se colle à l'échantillon. Un couvercle estplacé sur le cube (fig. 25). La terre sèche utilisée n'est pas laterre de l'échantillon, contrairement à la méthode Féodoroff etBétremieux : c'est de la terre d'un horizon de profondeur d'Adiopodou­mé (environ 30% d'argile), séchée à l'étuve à 50 0

• Nous avons supposéque la force de succion n'infuençait pas l'allure de la courbe et doncla détermination de la capacité au champ.

v

10 cm

Cantine

Papier Joseph

1 1

V

irT 1il 1. r ,1 li ----n 11 -''"'\..f""'L " - ,.- '\ ~.J

~~îr:, lr--:"( /-- 1 Î

~(~ c....i:J'V ........ \ -- .) /../ ......

1 - 'l' - , - .. ' . - ;, - ;, , . .

... . , ,1 - . .:. , . , , ,... 1 ,

"- . \ \, .. - .. . - . .

.'.,'\ - . ., "- , , ' .... , , -\ , \ . ... ... -. . ~

, , - - , -/

Cube échantillon

recouvert d'un couvercle

terre sechée a 50· C

Dispositif utilisé pour determiner la capacité au champ

4H//4t

capacité au

champ

H

Determination graphique de la capacité au champ

figure: 25(d'après Feodoroff et Betremieux)

-37-

Les cubes sont pesés toutes les heures les trois premièresheures puis après 6h., 8h., 12 ou 18h., 24h. et enfin toutes les 24heures pendant 5 jours. Le principal problème de cette méthode est larupture du lien caoillaire lors de chaque pesée. Au début de la mani­pulation l'échantillon est suffisamment humide pour que l'on puissesupposer que le lien se reconstitue rapidement, mais par contre, aubout de plusieurs jours, c'est beaucoup plus hypothétique ... Cependantles courbes obtenues ne montrent pas de rupture de pente anormale. Lavaleur de la capacité au champ est déterminée suivant les indicationsde Féodoroff et Bétremieux.

Cette méthode présente l'avantage d'opérer sur des échantil­lons non remaniés, contrairement ~ la mêthode Féodoroff et Bétremieux.

- interprétation de la courbe de ressuyage

Pour le rétichron nous avons étudié le ressuyage des 12 cubeséchantillons (quelques courbes sont représentées fig.26 et 27). Deuxtypes de représentation ont été testées, l'une 6H/6t = f(H) et l'autre1n 6H/6t = f(H) de façon ~ déterminer laquelle mettait l€ plus en évi­dence la rupture de pente. Il s'avère que la représentation 6H/6t =f(H) est la meilleure.

Pour chaque échantillon la capacité au champ a été déterminéegraphiquement (Féodoroff et Bétremieux, 1964). Par ailleurs nousavons déterminé la moyenne et la médiane de tous les échantillons. Lamoyenne et la valeur de la capacité au champ que l'on en tir~ semblentreprésentatives de l'ensemble des échantillons.

Comme la détermination de la capacité au champ pour chacun des48 échantillons aurait été trop laborieuse (calculs long~ puis déter­mination graphique) nous avons adopté pour chaque niveau la valeurobtenue ~ partir de la moyenne, ce qui conduit à certaines aberrationspour certains échantillons. En effet, lorsque la porosité à saturationd'un cube est inférieure à la moyenne, elle peut s'avérer plus faibleque la capacité au champ. Le calcul indique alors une macroporositénégative (cf. annexe).

- résultats et conclusions

Les courbes moyennes de ressuyage des échantillons ont étéreportées sur la figure 28. Nous en avons déduit des valeurs de capa­cité au champ. D'après les mesures que nous avons effectuées sur leterrain (cf. ci-dessous), ces valeurs seraient peut-être sous estiméesde quelques pour cent.

Par différence avec l'humidité à saturation nous en déduisonsla macroporosité (tableau 9). Cette v~leur reste très faible dans ceshorizons (10% pour le structichron, moins de 5% dans les horizonsinférieurs).

Cette méthode de détermination de la capacité au champ prése~te

l'avantage de fournir des valeurs pour les horizons profonds, qui nepeuvent être atteints habituellement que par des travaux de terrasse·ment importants. D'autre part elle opère sur des échantillons nonremaniés, contrairement à la méthode Féodoroff et Bétremieux, ce quiest particulièrement important pour les sols mal structurés.

Cette méthode est assez longue (plusieurs jours et nombreusespesées), mais elle ne nécessite aucun matériel spécial et se prête autravail en série. -

b) sur le terrain

- méthode

Le sol est prélablement humecté à l'aide de 150 mm d'eau envi­ron (cylindre Ml!NTZ). Après infiltration un prélèvement est effectué

Ô. HIIô. t (en heures)

20 22 i 23 24

Capacité au champ

o

•

o

humidité en % du volume

H

25 28

Determination graphique de la capacité au champ

Retichron DAB II 2

Representation llH/llt.fIH)

~ Moyenne

• Mediane

Figure: 26

Retichron

DAB II 2

l\~ 0Llt

f:).

*- 3,5

~~ °+

~ *~Ob. 0

-3

~

•°+

- 2,5

b.b. *'• +,\0 0 0

-2 +

• \0- 1,5 b.

*\0- 1 • \ 0

+

•o1:1+o

Moyenne

Mediane

Cubeséchantillons

·0,5

o

0,5 •

o

humidités en %

du volume

H

20 21 22 23 24 25 26 27 28

Determination de la capacité au champ.

o

f!uure: 27Representation lr..- LlH/at.:f (Hl

"1Ô,H;';

ô, t (en heures)+

1J 0 Structichron lDABll2)

1(DAB n 2)u Retichron

0,9 + lAlterite de sol (DABIT2)

~ ferrallitique !:l

1),8 0 Alterite de sol (DABn5)

sableux de versant

0,7

0,6

0,5

0,4

+

/

0,3

0,2

0,1

o

fo

1o/

o/

/@__91

/8-­0_0-00 -

19 20 21 22 23 24 2500 <Jo--.-

Valeur adoptee pour la capacite au champ

26 27

~

28

•29

+30 31 32

t:.33 34 35

Determination graphique de la capacité au champ.

(ressuyage de cubes Vergiere sur de la terre sèche)

Figure: 28

-38-

rapidement afin de déterminer la porosité utile~. Des prélèvements de200 cm3 sont ensuite effectués toutes les 24 heures pendant trois jours.Le sol est protégé de l'évaporation par des feuilles de plastique recou·vertes d'une épaisse couche d'herbe (pour limiter l'échauffement). Lavégétation (graminées) a été coupée aux ciseaux.

- résultats (taryleau 12)

Lors de l'hurnectation une part importante de la porosité n'estpas atteinte par l'humidité:

. pour les appumites la porosité totale est de 42 à44% et la porosité utile de 22 ~ 29% : 30 à 40% de la porosité ne sontdonc pas touchés par l'humectation •

. dans le cas du structichron cette part de la macro­porosité est ramenée à 20%.

Plusieurs phénomènes jouent simultanément présence d'airemprionné dans les pores, porosité vésiculaire ou noyaux compacts(pour le structichron).

Nombre de Porosité utile après après après Capacitérépétitions 24h. 48h. 72h. au champ

~~diane IJ:nterquar- ~diane ~diane ~diane

tile

lpumite 7 29 5 21 19,7 19,4 20lb II 2

:ructichronLb II 2 2 31 - 33 31 31 31>5 cm)

lpumite 5 22 3 15 14 14 14Lb II 5

Tableau 12 Détermination de la capacité au champ sur le terrain(humidité en %du volume)

L'équilibre est atteint après 48 heures environ. Dans le casdu structichron, il n'apparait aucune différence entre l'humidité enfin d'infiltration et a rès trois ·ours de ressu a e. Bien que nousne IspOSlons que e eux mesures, nous pouvons a lr~er que laredistribution est lente au sein de cet horizon.

c) Comparaison des deux méthodes

La détermination de la capacité au champ par la méthode Ver­glere nous avait conduit à adopter la valeur 28% pour le structichron.Il semble donc que cette valeur soit déterminée par défaut: l'inter­prétation de la courbe de ressuyage ne s'effectuerait pas, dans ce cas~

selon la méthode Féodoroff et Bétremieux. La capacité au champ corres-

~ Le terme 'porosité utile" est en principe réservé à la valeur porositétotale - porosité fermée. Nous utilisons improprement cene expressionfaute d'un vocabulaire adapté (il ne s'agit pas ici de saturation).

-39-

pondrait alors (fig. 28) à la premlere rupture de pente qui apparaitdans les premières heures du ressuyage. Un 6talonnage plus rigoureux,reposant sur un nombre plus 6levé d'6chantillons, est nécessaire, maisnous pouvons déjà constater que la méthode conventionnelle de labora­toire fournit un résultat avec une erreur de 10%, peut-être uniquementliée à l'interprétation de la courbe.

a) Remarques sur la méthode

- détermination de la capacité au champ.

Nous avons reporté sur la figure 29 les valeurs de capacité auchamp obtenues soit sur le terrain, soit grâce à la méthode Vergière.Il apparaît nettement que la valeur de la ca acité au cham ne eut nasêtre déterminée à partir d'une valeur de ï : ans e cas e appul1u tede Dab II 2 par exemple le choix de pF 1, ou de pF 1,8 comme valeur decapacité ~u champ entraîne une différence de SI sur l'humidité ce quicorrespond à une variation de 40% sur la réserve utilisable par lesplantes (capacité au champ - pF 4,2). La mesure sur le terrain restedonc actuellement la seule méthode de détermination de la capacité auchamp tant que les résultats obtenus avec les cubes Vergière n'aurontpas été confrontés avec des mesures en place (la méthode Féodoroff etBétrémieux, opérant sur terre fine, n'est absolument pas applicableaux sols massifs du nord de la Côte d'Ivoire).

- signification des faibles pF

Si l'on compare les résultats d'humidité à saturation (méthodeVergière) et les pF, on constate que pour les horizons mal structurés(rétichron, altérite) les pF inférieurs à 3 n'ont aucune significationphysique, l'humidité correspondante étant supérieure à l'huMidité àsaturation. Ces oF ne reflètent danc alors Que la norosité créée lorsdu broyage. Les ~éterminations de F sur de -tels é~hantillons doivents'effectuer ImperatIvement sur es ocs non remanIes. Seule a va eurpF 4,2 conserve une valeur d'intérêt agronomique.

b) Détermination de la réserve utile à l'alimentation desvégétaux.

Sur le deuxième et troisième segment, dans le cas de culturesannuelles, le système rac inai re des plantes ne pourrait pas utiliser les

réserves du structichron dyscrophe, trop compact. La réserve hydriqueutilisable représente donc uniquement une épaisseur de sol de l'ordrede 30 cm. La réserve utile (capacité au champ - pF 4,2) est de 15% envolume, ce qui correspond à une lame d'eau de 45 mm environ. L'évapo­transpiration potentielle variant entre 120 et 160 mm par mois, lesréserves en eau du sol ne peuvent assurp.r l'alimentation d'un couvertvégétal continu que pendant une dizaine de jours.

Dans le quatrième segment, les horizons sableux, très richesen éléments grossiers et ~n sables (85%), ne sont pratiquement pasexploités par les racines. Les réserves utilisables sont Jonc unique­ment celles des 30 premiers cm (appumite), soit une lame d'eau de30 mm environ: une culture risque de souffrir de manque d'eau si lespluies sont espacées de plus d'une semaine. La mise en valeur dessols de ce type passe donc avant tout par un contrôle de l'irrigation.

pF

4,2

4

3,5

3 •

2,5

2

1,6

+

CC terrain

CC VergiereSat. Vergiere

CC Capacité au champ

Sat Humidite à saturation

+ Appurnite

0 Structichron

DAB II 2

0 Ret i c h r on

)( Altente

Ee Appumite

} DAan,Vergiere • Hor. Sableux

~ Alterite

Vergiere

o

)(

10

figure: 29

i

20

Humidités aux differents

30

PF

40 Humidités

en % du volume

-40-

4) Composition volumique de quelques profils (fig. 30 et 31)

Nous avons tenté de représenter les différentes fractions de laporosité: macro~orosité, déterminée par la différence entre la porositétotale et l'humi ité D la capacit6 au champ et microporosité, danslaquelle nous séparons la réserve utilisahle par les plantes (humiditéà la capacité au champ - pF 4,2) de l'eau fortement liée. La différencede macroporosité entre le troisièœe et le quatrième segement apparaitnettement ici.

De tels graphiques ~ermettent de visualiser facileMent lespossibilités de rétention de l'eau par le sol, ~ais en aucun cas lescirculations ; en effet macroporosité et perméabilité ne sont pasdirectement liées: en Dab II 6; rar exemple, le fragistérite est deuxfois moins poreux que les horizons sableux sus-jacents mais reste aumoins aussi perméable.

C) Critères de stabilité structurale (Is et K)

Les résultats des mesures ont été reportés en annexe (fig. 39et 40). L'interprétation de chacune des deux mesures était délicate cequi tient avant· tout à la nature très sableuse de certains horizons(le test Is n'a plus guère de signification).

Lorsque l'on reporte les valeurs dans un ~raphique log 10 X =f(log lOIs) on constate que l'ensemble des point se répartit grossiè­rement autour de la droite 3 log 10 K + 2,5 log lOIs - 7,5 = 0(fig. 32).

La stabilité augmente lorsque l'on passe nes altérites austructichron, ce qui apparait plus lié à une variation de K que de Is.Ce résultat nous semble dû à une plus grande dispersion de l'altéritedans l'eau qui entraine un colmattage lors de la mesure de Y. Un étatdifférent du fer (l'altérite est pratiquement blanche et le structi­chron très rouge, avec des taux d~ fer -total très voisins) ~eut êtreinvoqué.

Dans le cas des appumites, la présence de matière orp;anique,agissant plus sur le r6sultat de Is que sur celui de K (Hénin, 1969),entraine un déplacement de la population des points en-dessous de 18droite.

Nous avons choisi comme indice synthétique de chaque horizon,l'indice de stabilité de Dabin (Dabin, 1951) :

st = 20 (2,5 + lor- 10 K + 0,837 log 10 15)

La signification de cet indice est représentée dans la figure 32. Dansun but agronomique l'indice de structure doit être supérieur à 50 ou60, ce qui nous fournit un point de repère (sur la séquence les appo­mites ne présentent qu'une stabilité moyenne).

Les résultats du calcul de cet indice ont été représentés surla figure 33 oü nous avons tenté d'indiquer quelques lignes d'i~ova­

leurs. La décroissance verticale de la stabilité structurale estnettement mise en êvidence. L'altérite se distinpue fortement desautres horizons par sa faible stabilité. -

mac roporosité

Appumite

Structichron

Altérite

50

(evaluée

au champ

dans le

PROFIL DAB II 2 retichron

Appumite

Structichron

(3 eme segment l

volumiqueComposition

50

50

Figure: 30

PROFI L DAB II 3

(sommet)

IlillllilllilZ~2QÇ;22:P2~#.l:J.~~=~~~-==r-;~~~Cap acité au champ

(evaluéel

Elements grossiers

Microporosite

Sables fins

Macroporosite

Sables grossiers

o~:f~==~

~~

h,:"s'àq1>5 F"";·.J....... ::.

Limons

~~._CL""~

Argile

Appumite

Horizons

sableux

Alterite

macroporosité

50

r

PROF IL DA B il 5

50

(estimée sauf en surface)

Appumite

Horizons

sableux

PROFIL

50

DAB il 6au champ

(e!ltimée)

Legende Figure

Figure:31

Composition volumique(4eme segment)

Jg 10 K

2

+

•

bonne

stabilité

2

'.

moyenne

/,?Ç)

'.

stabilité

médiocre

3~

/

log lOis

+ Appumite

c Structichron 10 Retichron

Indice de20

structure

• Ho r. sableux (Dabin)

)( Alterite

1

Toposéquence DAB II

Stabilité

Figure:32

structurale des différents types d'horizon

St == 20 (2,5+ log 10k-0,837 log loIs>

Figure:33

2(

o

:0

60

30

SEQUEr~CE DAB JI

structuraleStabilité

0-1'---..1...-----

10

20

10 20 30 40 50 100 200 300 400 500 600

-41-

IV. Interprétation

A) Circulation de l'eau saturante

Notre interprétation se fonde sur les résultats de deux appro­ches complémentaires. D'une part nous avons effectué des mesures depropriétés physiques sur le terrain et au laboratoire pour obtenir desdonnées chiffrées permettant d'avancer des ordres de grandeur de cer··tains phénomènes (rui sseller:lent, dra inage ... ). D' autrë part ces résul­tats sont confrontés aux observations macro et micrornorphologiques afinde proposer une dynamique de l'eau saturante et des mouvements de matiè­re au niveau de deux profils, puis de l'ensemble de la séquence.

Notre étude ayant été conduite pendant la saison sèche) il n'apas été possible de confronter nos interprétations sur la dynamique del'eau avec des données de profils hydriques.

a) profil Dab II 2

- en surface

Nous avons observ~ sur toute la surface du sol la présence d'unecroûte et de sables déliés oui s'accumulent dans de microd€pressions.Ceci ne peut résulter nue d(un ruissellement de surface. ~ais il estdifficile de chiffrer le phénomène au niveau du profil car les coeffi­cients d'infiltration mesurés (ici 22 cm/~) ne permettent pas de prévoirla pénétration de l'eau dans le sol.

- dans l'appurnite

Nous avons constaté que l'appumite était environ 7 fois plusperméable que la croûte. Nous pouvons donc supposer que toute l'eauayant traversé la croûte transite à travers ce niveau sans rencontrerd'obstacle.

- au contact appumite-structichron

Au niveau du structichron la perméabilité est divisée par unfacteur de l'ordre de trois par rapport à la croûte. A l'échelle desmesures Pioger l'observation des fronts d'infiltration indique un éta­lement latéral. Etant donnée la pente observée sur ce segment (8 à 10~).

un drainage oblique doit apparaitre à ce niveau à l'échelle du profil.

- dans le structichron

D'après les résultats des I:l8SUreS, les mouvements dans la massede l'horizon doivent se produire assez lentement. .tais, 3 l'échelle del'horizon, il existe quelques fentes descendant à une profondeur detrois mètres environ. Elles doivent favoriser le transfert rapide d'u~e

partie de l'eau en profondeur, du moins en début de la saison despluies (il est possible que les fentes se referment lors de la réhumec­tation de l'horizon).

- dans le rétichron

La perméabilité est environ 100 fois nlus faible que dans lestructichron. D'autre part des taches d'hydromorn~ie apparaissent dès80 cm et deviennent abondantes (70% de l'horizon) â partir de 140 cm.Le transfert â travers ces niveaux est donc lent et une hydromorphietemporaire s'y installe.

-42-

- dans le niveau supérieur de l'altérite (rétichronparorthique à phase altérite) la masse de l'~orizon est pratiquementimperméable. Mais les fentes prismatiques ct les pores larges, dontl'influence échappe à nos méthodes d'analyse à petite échelle, doiventjouer un rôle important et permettre un mouvement assez rapide.

- dans l'a1téritc propr8mept dite (allotérite)

L'horizon ne présente aucune fente et un coefficient de filtra­tion très faible. A lÎéchelle du nrofil ce niveau doit s'avérer trèspeu perméable. t"ais la présence d~ filons de quartz, assez abondantsdans ce type de roches, pellt créer un drain modifiant complètement ladynamique de l'eau dans les altérites.

Bien que les circulations soient très lentes, les altérationssont très poussées car le milieu reste continuelle~ent humide.

b) profil Dah II 5

- en surface

La croûte de battance forme un obstacle du mêrr.e ordre de gran­deur qu'en Dab II 2.

- dans les horizons sableux ct les frap'istérites

Les c00fficicnts de perméabilité sont de l'ordre nu mètre/heure.Le transfert vers la profondeur est donc tr~s facile. De plus, la micro­porosité étant faible~ la quantité qui percole ces horizo~s doit êtreimportante, dès le dé~ut de la saison des pluies.

- au sommet de l'qltérite

Le coefficient de nermé~bilité est considérablement diminué D~r

rapport aux horizons sus-jacents. ~11autre part, l'observation des frontsd'humectation indique un étalerent considérable è-u front d'humectation.Un mouvement latéral doit donc ap~araitre à ce niveau.

- dans l'altérite

Dans les fentes prismatiques, qui apparaissent sur 50 cm envi­ron, les mouvements peuvent être importants. Par contre, la masse del'horizon reste très peu ,eTmé~ble.

a) en surface

Une partie des précipitations arrivant au sol ne peut pastraverser la croûte. Nous avons vu (c~ap. 1) que le ruissellementreprésentait une lame d'eau de 20 ~ 90 mm (deux à six ?our cent de lapluviosité annuelle).

h) au contact appumite-structichron (2 0 et 30 segment)

Une circulation latérale apparait, qui peut contribuer àformer les figures morphologiques o~servées (langues, netteté de latransition).

c) au som~et de l'altériteUne circulation latérale aorarait. Elle doit être d'autant

plus importante que ce niveau reçoli les apports d'eau de l'amont.

20

10

1 i

10 20 3040 50

DYNAMIQUE DE L'EAU

SATURANTE

106 m1

100 200 300

+

400

TOPOSEQUENCE DAB II.

500

+

600

R. POSS

21

o

-43-

d) dans l'altérite

Au niveau sup6rieur de l'altérite les mouvements semblent pou­voir s'effectuer assez rapidcmAPt, li€s aux fentes de aux cavitfs.-nansle niveau inférieur, nar contre, il ooivent être très lents.

Ouelle est la direction rle la circulation ? I~ mouvement versl'aval d~ la séquence est proh~~le (flèches en pointillé) wais desinfiltrations en profondeur sont possibles: d'après nos premièresobserv3tions sur le niveau des nappes il sem.hle qne, à la sui.te d'unepluiA, le niveau de l'eau soit rlus bas dans le puits 2 que dans lepuits 2 his. Des fractures de r.rofonneur situées juste An bordure del'inselberg sont possibles. Elles pourraient être responsables d'undrainage profond rapide à proximité i!i'Jlléc!iate de l'inselherg. Si lefai tétai t confirl1'é, nous pourrions observer un mouvement de profond~~llr ~

du puits 2 bis vers le puits 2, inverse du ~OUVeM0.nt de surface. nosmouvements de ce type sont actuellement conjecturés par Lenoir sur lebassin versant de Sakassou (travaux '2n conrs).

T~e partie de l'eau qui ruisselle sur l'inselberg est recueil­lie par de petites collatures et conduite au maTi~ot qui draine laséquence. Une autre partie s' infil tre dans les diaclases de la rochr,et -gagne rapidcT"'ent tes ni veaux profonds (cas du nrofil Dab VI I). f!fl.C

partie enfin ruisselle sur le roc~er et s'infiltre dans le sol en basde pente. Nous avons vu que le structic'uon et le ré'tic'1ron S'0f'pos!lienta un transfert rapide vers la nrofondeur. 0r nous constatons une varia­tion imnortante du !1iVeall de 1-' eau dans les nuits nroches' de l' inseih!?rg(2 bis, 2 ter et 3) moins de trois jours après tlne pluie. L'eau s'infil­tre donc rapidement en profondeur s~ns traverser le structic~ron et lerétichron. 11 est prohable que cette infiltration se produit au contactmême de la roche alors oue les différents nivcRux ne sont pas encorenettement 1ndividual isés. t'ne étude précise de 18 différentiation dessols dans les pre~iers ~ètras autour"'de l'inspl~cTg serait indispensa­ble pour cerner l'au~mentation du draina~e interne introduite parl'apport hydrique dG au ruissellement sur le ~ranite.

Nous avons proposé un sc~éma gGnéral de circulation au niveaude la séquence. "bis quellns sont les quantités mises en j8u sous ekspluies naturelles ?

Dans le structichron et le rétichron la ~acroporosité étanttrès réduite et la perméabilité faible, nous pouvons ~upposer que teutapport d'eau tend à ramener le profil hydrique à la capacité au chamr.Cette humidité étant atteinte, l'excédent est transféré en profondeur.Si nous considérons que le profil hydrique que nous avons observé 8TI

mars est représentatif de l'état du sol en fin de saison sèc~e, 400 8~

d'eau sont nécessaires pour orter le rofil h drion!? à la cauacité 8.U

camp pro 11 a

Pendant la saison des Dluies le couvert végétal est continu i

la surface du sol. En supposant que l'alimentation hynrique des plantessoit toujours suffisante (ce qui sp~ole ré~lisé en saison des pluies),nous Douvons considérer que l'év3Potransniration réelle (FTR) estégale-à l'évaDotr~nspirationrota~tiellc (FTP). La quantité d'eau 0,qui draine le sol est alors =

01 = P - ETP - RuissellementLa quantit€ d'eau qui percole le rétichron seTa alors =

Q2 = 0 1 -. 400 mm

Tableau 13 Evaluation du drainage â travers le rêtichron.

Annêe 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73

P - ETP (mm) 920 558 '256 775 106 853 547 376 495 746 572 575 255 531 317 419 559 461 484 341

Drainage ~ tra- 500 150 0 350 0 450 150 0 100 300 150 150 0 100 0 0 150 0 50 0vers le retichron

-45-

Nous pouvons donc estimer que, sur 20 ans le drainage ~ tra­vers le rétichron ne siest effectué. ue nen0ant 1~ années. Encore f~ut­1 noter que ces mouvements ne peuvent se produire que nendant quelquessemaines au plus entre juillet et septeJlllHe. Cette approche, bien que ­très erossière, fait anparaître la faible liaison entre l'évolution r}eshorizons supérieurs (appumite, structichron et rétichron) et celle desaltérites. Nous retrouvons ici des résultRts obtenus au Cameroun SUTdes sols ferrallitiaues plus typiques (Humbel, COM. orale, 1975).

B) ~10uvements de matière

Nous avons vu lors de l'€tude des appurnites que les turriculesde vers sont chimiquement plus riches que les appurli tes qu i ils surrw);­tent (ce qui semhle essentiellement li6 ~ un taux plus €lev€ de mati~re

organique) mais d'une composition granuloFétrique très voisine. Leurdestruction entraine un déeart important d'él~ments fins, mais laquantité effective de ~atiere évacuée de la séquence est difficile ~

évaluer sans cases d'érosion. Signalons que sous forêt, en Basse CAte j

les exportations ne sont oue de queloues centaines de kg/ha/an mal~r~

une activité faunique très importante (Poose, comm. or. août 76). Snusvérétation de savane les phénomènes èoivent être plus marqués.

Au sein de l'horizon, aucun signe d'entraînement n'apparaît,que ce soit en macro ou en micromorpholopie. Il e~t probable que lesactions biotiques f.!asquent un lessivage qui ne ponrrait être mis enévidence que part un dispositif de type case rrLO (érosion, ruisselle­ment et lessivage oblique).

Nous avons vu oue les mouvements à ces niveaux étaient trèslents et de faible impôrtance. De plus, les conditions chimiques (plIcompris entre 5,5 et 6, teneur en fer assez im~ortante) ne favorisentpas le départ des argiles. Ces horizons sont donc plutôt des horizoLsà faible accumulation d'argile (très peu de revêtements argileux min­ces associés â des vides).

~"ais sous l'action de l 'hydromorIlhie temporaire des redistri­butions de fer apparaissent dans ces niveaux, particulièrement dans lerétichron.

Nous observons donc dans les structichrons et les rétichronsdeux mouvements distincts :

:. un mouvement à composante essentiellement verticale, faihlp­ment accumulatif, affectant les arpiles

- un mouvement de redistribution du fer sur de fai9les dis­tances, dont les directions et le mécanisme nous échappent.

3) ~~~~_!~~_~!!§!!!~~

Dans les altérites nous devons distinguer deux systèmes :

a) Dans les fentes et les pores lar~es les mouvements peuventêtre rapièes, entrainant des élê~ents jusqu'a la taille des sahlesgrossiers. A ce niveau se produit un entrainement d'argile, d'autantplus facilement que la structure est très instabl~ (à partir du puits4 nous observons dans les fentes des sables d~li~s, pratiouewentdépourvus d'argiles).

-46-

b) Dans la masse de l'horizon la macroporosité et la permfa­bilité sont faibles : la circulation est alors tr~s ralentie et nousobservons une illuviation ~ ce niveau avec de nombreux revêtements dansles pores.

La circulation de l'eau est très rapide, entrainant une éluvia­tion très importante (faible teneur en arpile et en bases échanp,eahles)Cette €luviation a pu être favorisée à l'origine par une nature ass~z

sableuse du matériau. Le phénomère étant amorcé, tout départ demati~re entraine une augmentation de la perm~ahilit~ car les sables etles éléments ~rossiers assurent une i~portante porosité d'assemblar.8~

ce qui autocatalyse le système. Contraire8cnt il CP qui a pu être obS2r­vé en Haute-Volta (Boulet, 1974) ou au Tchad (Bocquier, 1971), nousn'observons pas dans cette séquence du nord de la Côte d'Ivoire de"barrière géochimique" et les nroduits éluviés sont exportés du paysa­ge.

A la surface de l'altérite s'établit une circulation latéralequi entraine la disDarition du fragistérite jaune. r~ais~ de même quedans les altérites, les noyaux restant, peu poreux, sont le sièged'une certaine illuviation. Bien que peu abondant (de l'ordre de 2%)le fer concr€tionne dans ces niveaux par suite du départ de l'argile.

L'étude du niveau de l'eau dans les puits doit nous permettrede vérifier si le battement de la nanpe correspond â l'~paisseur del'horizon observé. .. -

CHAPITRE 5 CONTRAINTES D'0RDPE PEDOLOGIQUE EN VUE D'UNE

~·aSE EN VALFUR.

-47-

1. Facteurs chimiques

Pour tous les sols de la s~quence le taux de matière or aniQuereste faible (de 0,6 à 2%). La capacité d'cc ange est moyenne ans leslU, 2u et 3u segment (de 6 ~ 8 m6q/l00g), puis faihle dans les 4° 0t5° serment (2 à 5 méq/l00g), en relation avec les faihles teneurs enargile. Les bases échangeables sont faihles à très faihles (de 1 ~

3 méq/l00g sauf pour les 1° et 2° segment où elles sont plus élevées),mais équilihrées. La teneur en phosphore est suffisante, comrtc tenude la teneur en azote. Le pH est neutre (compris entre 6 et 7) ; mal­gré un taux d'azote assez faible le niveau de fertilité chimique(Dabin) peut être hon (fig. 11). Les réserves de potassium sont impor­tantes, mais peu accessihles aux plantes, liées à la présence demuscovite.

II. Facteurs physiques

A) Premier segment

Les sols de l'inselberg présentent le plus souvent des pentestrès fortes et comprennent une très grande partie de roche affleurante.Ils sont donc inaptes 3 toute mise en valeur.

B) Deuxième et troisième sep,ment

1) rêç!~~!~_g~f~YQ!gQ!~~

Le pente est forte (rle l'ordre de ~ à 10%) et la surface dusol est jJnchée de blocs ct de cailloux.

La discontinuité hrutale entre l'apDumite et le structichrondyscrophe â 30 cm de profondeur forme un ob~tacle infranchissable pourles racines.

2) P~Ç!~~!~_!~YQ!~g!~~

Les horizons humifères ne présentent que peu d'éléments gros­siers. La texture n'est pas trop sableuse (environ 10% d'argile),assurant une capacité de rétention assez bonne. La structure estfragmentaire, de grumoclode ~ pauciclode et l'on n'observe pas decronte de battance dans le deuxième se~rnent.

C) Quatrième segment

1) P~Ç!~~!~_g~!~Y2!~~!~~

La texture reste très sableuse jusqu'à plus de 1 mètre deprofondeur. La rétention en eau est donc faihle (15 à 20 mm sur les20 premiers centimètres) et les horizons sahleux de profondeur for­ment un obstacle mécanique â la pén~tration des racines (grains dequartz anguleux). La structure des horizons organiques est am~rodeet on observe une cronte de battance assez im~ortante.

2) r~ç!~~!~_!~YQ!ê~!~~

La pente est faible (environ 3\), l'appumite ne présente pnsd'éléments grossiers et la texture légère rend le travail du solfacile.

-48-

D) Cinquième sep.ment

Sur cette séquence le cinquleme segment présente des caractèresvoisins du quatrième, sauf en ce qui concerne la capacité de rétention,plus élevée (taux d'argile et de limons plus i~portant) et la présenced'une nappe permanente en profondeur qui peut assurer un apport d'eaumême en saison sèche.

Les sols de bas de pente de cette région sont génér~leroent

beaucoup plus marqués par l'hydromorphie et permettent la culture dllriz irrigué.

III. Conclusion

Les sols de sommet de versant (1°, 2° et 3° segment) sont ~

garder sous végétation naturelle car les facteurs physIques limitantssont trop importants (pente, éléments ~rossiers... ).

Les sols de bas de versant peuvent être mis en valeur à con~i­

tion d'assurer le contrôle de l'eau (qui ne reut s'effectuer que paraspersion) et un acport d'engrais important. Cet apport doit êtrefractionné afin d'eviter une lixiviation trop rapide (capacité d'éch~n­ge faible, forte percolation). Par contre le travail du sol est facileet les pentes faibles doivent permettre d'éviter une érosion tropintense.

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CONCLU~I0N

L'étude d'une séquence à la périphérie d'un inselberg de graniteleucocrate nous a révélé la succession de trois grandes catégories desols :

- des sols minéraux bruts ou régoliques, le plus souvent peuépais, sur l'inselherg,

- des sols ferrallitifacc, dans la zone~~e~r~a~c~c~o~r~~~~~~~~~~~~~~

autour de l'inselberg),

- des sols très sableux (classés ferru ineux tronicaux lessivés)sur tout le glacis-versant, avec une induratIon .c moyenne pro on.euret une hydromorphie remontant dans le profil à proximité du marigot.

Cette organisation, qui semble être assez répandue dans la ré?iorde Korhogo, se rapproc~e de la séquence Garango II étudiée par Foulet(1974) en Haute-Volta : située ~ SOO km de Ferkessédougou, mais seule­ment 200 km plus au nord, la séauence rJ8rango II présente des sols fer­rallitiques au contact d'un inselbcrp de roche leucocrate, puis dessols lessivés. Cependant cette séquence comporte des horizons illuvi6s~ l'aval des horizons lessivés, alors que cette différentiation n'a p~s

été observée sur notre secteur.

Situés ~ la hase d'un massif rochepx €levé, les sols de laséquence ont subi d'im ortants re8aniements. L~ plus ancien a affectéle sol jusqu'à la sur ace es actue s a terites. Il se manifeste surl'ensemble de la séquence par un niveau plus graveleux ou "plus régoli··­que au contact même des altérites. D'autres renaniements de moindreenvergure ont affecté les sols ferrallitiques de la zone de raccord(présence de stone-line peu marquée). Enfin, il est probable qu'unepartie des horizons sahleux soit originaire d'un alluvionnement lié aucours ancien du marigot.

L'étude des propri€tés physiques et hydrodynamiques des solsnous a conduit à proposer une dynamique de l'eau s~turante au niveaude la séquence

- sur l'inselherg la dynamique est actuellement latérale, parruissellement à la surface de la roche. Mais des infiltrations im~or­tantes dans les diaclases sont probahles ;

- dans les sols ferrallitiques de la zone de raccord, la dyna­mi~ue est très lente car les horizons arpileux (structichrons et réti­chrons) sont très compacts et très peu perméahles. Il anuarait desdynamiques latérales dans trois niveaux successifs :

• â la surface du sol, liée à la présence d'une croOte Jebattance et à la pente,

· au contact appumitc-structichron,· dans les fentes situées au sommet de l'altérite.

Si les deux premières sont liées par l'infiltration à traversla croOte, la troisièmc J par contre, évolue indénen0emm0nt. Les eauxcirculant à ce niveau semblent liées à l'apport de l'inselberg, sans

ue le mode de transfert ait été ex~licité. Le drainage à travers leretlC. ron es 50 5 erra ltloues ne sem e s'effectuer qu'une annéesur deux en moyenne et pendant Quelques semaines seulemerit ;

-50-

- dans les sols sableux de versant se supperposent une dynamiquêverticale et une dynamique latérale. En effet, les horizons sableux etles fragistérites sont extrê~ernent perméables et sont le siêpe de mouve­ments d'eau rapides et importants de composante essentiellement verti­cale. Au niveau supérieur des altérites (très peu perméables) et ensurface la dynamique reste latérale. La circulation au sommet des alté­rites doit être d'autant plus iroportantc qu'elle hénéDtie de l'apportde l'amont.

La limite entre les horizons sableux ct les structichrons ou lesaltérites détermine le front de lessivage. Ce front est toujours trèsirrégulier, avec des fentes, des lan~ues ou des poches. En sommet-oe­versant il correspond à la limite appumite-structichron et se situe ~

une profondeur de 20 à 30 cm environ. Sa profondeur augmente le long dela pente pour atteindre le niveau de l'altérite au milieu du versant(1,6 mètre environ). Contrairement à la séquence Garango II, le frontde lessiva.e nrinci al est conforme à la ente le hénomène an arais­sant ~art1r e la sur ace. Un certaIn lessIvage soutIrant est Il auxfentese l'altérite ~ la bâse des sols ferraliitiques, mais son inten­sité semble réduite. Le lessivage dans ces fentes ne devient importa~t

que dans les sols lessivés du giacis-versant.-

Nous pouvons donc distinguer au sein de la séquence la succes­sion de deux systèmes :

- le système initial ferrallitique. Il se caractérise par dessols profonds, pénévoluês, argileux, colorés et remaniés. Nous pouvonsavancer quelques hypothèse : leur origine pourrait être liée à unephase climatique plus humide (quaternaire ancien ?). veubles à l'ori~ine

avec une dynamique de l'eau verticale et profonde, ils auraient subi uncompactage des horizons superficiels 3 la suite du passage à un climatplus contrasté (vépétation plus lâche, érosion plus forte, dessèchementsaisonnier du sol). Ces modifications physiques du sol auraient entrai­né le départ d'une circulation latérale en surface déclanchant le lessi­vage oblique.

En profondeur, l'a~port d'eau lié à l'inselberg permet le main­tien d'une nappe, ou du moins d'une certaine humidité, d'autant plusque l'évaporation est lirritée par plusieurs mètres de sol. L'altérationde profondeur reste donc actuellement de type ferrallitique.

La profondeur de ces sols semble donc résulter de deux proce.ssuspédogénétiques opposés :

. un lessivage des horizons superficiels suivi d'un départpar érosion et ruis5cllpment,

. un approfondissement de la base du profil par altérationde la roche mère. Cette ~ltération très noussée avoisin~

l'inselberg, sur lequel les processus d'altération sont très réduits:l'évolution actuelle tend donc à accentuer le relief de l'inselberg.Nous avons donc ici un exeJTlple "d'autodéveloppement" (RocQuier, 1971) :après mise ft l'affleurement d'un massif rocheux, à la suite d'un phénp­mène quelconque, celui-ci est mis "hors altération", mais le ruisselle­ment sur ses pentes favorise une altération poussée de type ferralliti­que des sols avoisinants. Le front d'altération pro~resse en profondeur,pratiquement verticalement, ce qui explique les pentes fortes del'inselberg en cours de formation. Lorsque ce front atteint une cer­taine profondeur 1 l'altération reste ferrallitique, m@me à la suite devariations climatiques vers l'aride, car l'inselherg augmente l'apportd'eau et le sol limite l'évaporation.

- le système éluvial. Il se oéveloppe aux dépens du systèmeprécédent par remontêc vers l'amont du front de lessivage. Dans le casétudié, le phénomène a pu être favorisé à l'origine par un matériauplus sableux d'apport alluvi~l. ~ais il se poursuit actuellement ml

-51-

sein des structichrons. De même que dans les séquences étudiées parBoulet, le lessivage est favorisé par l'apport d'eau de l'inselberg(quanité) et par la nature très grossière des sables résultant del'altération, ce qui favorise la circulation rapide des solutions(vitesse). Contrairement ~ ce qui a été ohservé en Haute-Volta, laséquence ne présente pas de "barrière géochimique" (l3ocquier, 1971)et tous les produits du lessivage sont eXDortés de la sé uence. Nousn avons pas constate non p us ( orlzons accumu atlon par ecantation.Cependant il se pos~ un problème d'internrétation d'ordre méthodologi­que: quels sont les signes caractêristiones alUne 111uviation ? Quelscaractères (nomhre, épaisseur, structure ... ) doivent présenter lescutanes pour pouvoir parler d'horizons illuviés ? En effet la plupartdes altérites que nous avons pu observer présentent quelques mincescutanes qui peuvent aussi bien être attrihués à des redistributions Dl'échelle de la phase typologique qu'à des redistributions à l'échellede la séquence ....

A la suite de cette étude il semble donc que les précipitationsactuelles de cette réeion (1380 mm) soient suffisantes pour produireun lessivage oblique important mais soient trop irré~ulières pourpermettre, dans des sols jeunes, une évolution du type ferrallitique.Comme l'avait présenti Boulet (1974), les argiles de type kaolinitesont stables sous ce climat/_mais les organisations de type ferralliti­que sont instables et l'évolution pédologique, au pied rles inselherrc,semble conduire à une généralisation des sols sableux très appauvris.

-52-

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ANNEXE 1 '!ETHODES D'ANALYSE UTILISEES

-55-

1. Description des profils.

Nous avons utilisé le vocabulaire défini par le Glossaire dePédologie (1969) pour l'analyse élémentaire~ les termes synthéthiquesétant ceux de la typologie des sols ferrallitiques (CHP,TELIN etMART 1N, 19 72) •

Les couleurs ont été définies à l'aide du code Munsell.

II. Analyses physiques.

A) Analyse granulométrique

1) Re fus

Broyeur à barres, trous ronds de 2,5 mm de diamètre.

2) Autres fractionsDestruction de la matière organique à l'eau oxygénée, disper­

sion par agitation mécanique en présence de uyrophosphate de sodium.Argiles (0-2 micron) et limons fins (2-20 microns) déterminés parsédimentation (pipette Rohinson), limons et différentes classes desables par tamisage à sec.

B) Densités et porosités de mottes(cf. propriétés physiques des sols)

C) Indice d'instabilité structurale et coefficient de perméabilitéHenin.Le protocole est celui défini avec précision par Henin.

D) Humidités aux différents pP

Ressuyage de terre fine, préalablement saturée, sur plaqueporeuse en chambre close sous pression.

III. Analyses chimiques (Gouzy, 1973)

A) AciditéHesure au pH-mètre sur une susnension de terre fine (rapporteau/sol = 2,5).

B) Matière organique

1) Carboneméthode Walkley et Black

2) Azoteméthode Kjeldahl

-56-

C) Bases échangeablesDéplacement des bases par l'acétate d'ammonium M à ~H 7Dosages de Ca, Mg, K et Na par photométrie de flamme.

D) Capacité d'échange

Déplacement des bases par l'acétate d'ammonium P à pH 7. Satura-­tion des sites d'échanges par du chlorure de calcium N. Déplace­ment du Ca fixé par du nitrate de potassium N. Dosage de Ca etCl par colorimétrie au technicon.

E) Phosphore

1) Total

Attaque nitrique dosage colorimétrique au technicon

2) Assimilable

Méthode Olsen modifiée par Dabin

F) Fer libre

Méthode de Endredy

G) Eléments totaux

Perte au feu déterminée après calcination à 1000°CRésidu quartzeux, silice combinée, alumine, fer, déterminésaprès attaque triacide.

IV. Déterminations minéralogiques (diffraction des rayons X)

Nous avons effectué des diffractogrammes sur de la terre tami­sée à 2 mm et broyée à 100~~ d'une part, et sur des argiles orientées}d'autre part. L'appareil utilisé était équipé d'une anticathode aucobalt.

1) Terre totale broyée à 100~

La poudre, après hroyage, est placée sans aucun traitementchimique dans l'appareil. Les diagrammes que nous avons obtenus ontété assez décevants, mettant surtout en évidence la présence de quartz,de kaolinite et de micas. Cependant cette ~éthode, rapide, nous apermis de sélectionner les échantillons dont les diagrammes présen­taient des particularités, sur lesquels nous avons effectué lesextractions d'argiles.

2) Argiles orientées

a) Extraction et préparation des argiles

Nous avons opéré une dispersion des argiles à l'aide des ultra­sons, voulant éviter au maximum les traiteMents chimiques dont l'effetsur les feuillets argileux n'est pas toujours hien connu. En effet ladispersion à l'ammoniaque risque de refermer vers 10 A les smectiteset les vermiculites issues de micas ou d'illites. L'hexametaphosphatede sodium, pour sa part, risque de s'adsorber sur les feuillets et deproduire des surcharges (Robert et Tessier, 1974). Enfin le traitementaux ultrasons permet d'éviter une attaque à l'eau oxygénée pour leshorizons peu humifères, la matière organique étant bien dispersée(Bonfi1s et Dupuis, 1969 ; Watson, 1971). L'appareil utilisé, à sondeau titane, possède une fréquence de 23 kHz et une puissance variable,inférieure à 100 W.

-57-

Nous avons placé dans un bécher plastique de 250 cc, 20 à 30gde terre tamisée à 2 mm. On ajoute 150 cc d'eau distillée. La sonde del'appareil est introduite dans le béc~er. On laisse agir un peu moinsde 15 mn (Bonfils et I1upuis, 1969). Plusieurs auteurs (BonfUs etDupuis, 1969 ; Gouzy~) ont constaté que les résultats des analysesgranulométriques étaient semblables ; que la dispersion soit effectuéeà l'aide des ultra-sons ou des dispersants habituels.

La terre est transvasée en allonge, ~gitée pendant 4 heures etles argiles sont prélevées à 20 cm par siphonage après une sédimenta­tion de 16 heures. Faute de temps, nous n'avons effectué qu'un seulsiphonage par échantillon. Nous avons donc privilégi~ les particulesles plus fines par rapport à celles dont le rayon apparait est prochede 2~ • On sature ensuite les argiles avec du magnésium afin d'obtenirune saturation homoionique. Les argiles ne sont alors pratiquement plussensibles aux variations de l'humidité relative de l'air (rrobert etTessier, 1974). Pour ce faire on ajoute 50 ml de ~'gCI2N dans· la suspen­sion d'argile. Les argiles floculent et on siphone le surnageant. Onintroduit de nouveau 50 ml de MgCI2N. Les argiles sont ensuite lavéesà l'eau distillée (3 à 5 centrifugations). Pour certains échantillonsdont les ar~iles floculaient après plus de 5 centrifugations, nousavons ajouté 3 gouttes d'ammoniaque à 1% pour assurer la dispersion.

b) Préparation des lames

Nous avons appliqué la méthode classique utilisée dans de nom­breux laboratoires.

On verse quelques gouttes de la suspension obtenue sur 4 lamesde verre et on laisse sécher à l'air ambiant à l'abri de la pous~ière.

La première lame est introduite dans l'appareil sans autre préparation.La seconde est placée dans une enceinte en présence de vapeur d'éthy­leneglycol. La troisième est chauffée au four à 500°C et conservée audessicateur jusqu'au passage dans l'appareil. La quatrièm€,enfin, cstconservée pour pallier une erreur de manipulation sur les troisautres ••.•

~ Communication orale.

ANNEXE 2=

HETHODE PIOGER

-58-

ETUDE TECHNIQUE ET CRITIOUE DE LA METHODE,

1. Protocole (fig. 35)

1. L'anneau de garde (D = 330 mm) est enfoncé au marteau en prenantgarde de ne pas trop ébranler le sol.

2. L'anneau central est plac€ et enfoncé à la main en effectuant desrotations du poignet. Nous avons utilisé un morceau de tuyau en

PVC (d = 102 mm environ) dont un côté a été affuté, puis cranté. Enopérant doucement la croûte de battance peut être préservée. Des pro­blèmes apparaissent en présence d'éléments grossiers : cette méthodeest alors inapplicable et il faut utiliser les cylindres Mantz habi­tuels qui ébranlent d'autant plus le sol que la pénétration est entra­vée.

3. Un double d~cimètre est fixé, par une pince, à l'intérieur ducylindre central, le zéro affleurant la surface du sol.Des feuilles de plrlstique sont placées sur le sol pour préserver

la surface lors de la mise en eau.On déclanche le chronomètre nuis on verse l'eau simultanément

dans le cylindre central et dans le cylindre de garde, mais on remplitun peu moins vite ce dernier pour ajuster rapidewent le niveau une foisterminé le re~plissage du cylindre de mesure (le volume versé corres­pond à une charge de 10 cm). La mise en eau terwinée, on retire rapide­ment les feuilles de plastique. Des couples de mesures (hauteur d'eauh, temps t) sont effectuées avec tme périodicité fonction de la vitessed'infiltration (de 15 secondes pour les sols très per~éables à 10minutes en sols peu perméahles)~

4. L'infiltration terminée une coupe aiamétrale est effectuée jus-qu'au front d'humectation. Il est recommandé de se fixer un

délai standard pour l'observation, car la profondeur du front continueà augmenter après la fin de l'infiltration (ressuyage). Nous avonstoutefois constaté qu'en sol très perm~ahle cette profondeur ne variaitpratiquement pas dans un èélai compris entre 5 et 10 minutes. Onrelève la hauteur ~ (nécessaire au calcul de la perméabilité) et lediamètre maximal L (oui permet de caractériser l'étalement du"champignon"). Un schéma rapide de la forme de la tache permet demieux visualiser le phénomène.

II. Calculs

A) Théorie

Posons

x épaisseur de sol humectée

ho charge initiale

h hauteur d'eau restante à l'instant t

y = ho - h

ho - ha =x

représente le pourcentage de porosité offert à la cir­culation de l'eau.

hauteur Ot---------~

d'eau restante®

Avantages· Inconvenients

....., ," ,, ,

/ ,, ,~ ,, \

"~---------+-------~:.\ L 1

\ :\ ,, ,

, 1

" H ', 1, 1, ,

... '" ~''.......... ,~

®

8

6

4

2

Temps

Figure:35

Mesures de permeabilités au

(methode Muntz modifiée)

_ materiel simple

_ methode rapide

_ consomme peu d'eau

(10 litres environ )

_ ebranle peu le sol

_Necessite un sol sec

pour la lecture de H

_Methode inutilisable:

1) En sols peu permeables

(temps trop long)

2) En sols très permeables

(temps trop court)

3) En presence d'elements

grossiers ou sur sol très

compact

... _--------,'

METHODE PIOGER

terrain

R. Poss

-59-

Le coefficient de perm€abilit6 J de la loi de Darcy satisfaità l'é~alité :

dy

dt= K (h + x) - b

x

Le terme b intègre

- la contrepression de l'air situé à la base de la tranchesaturée (b positif)

- la dépression correspondant à la succion du sol pour l'eau.

En remnlaçant dans l'équation h et x par leurs expressions enho, y et a, il vient :

dy

dt= r. (1 - a) + a K ho - b

Y

Il en résulte que le débit ne devient constant que lorsque lesecond terme est négligeable. En régime constant nous aurons donc:

~ = K (1 - a)dt

Le terme a est calculé pour h = 0

hoa =

H

H étant la valeur maximale de x en fin d'infiltration

Finalement

.K = iY ' Hx---

dt H - ho

B) Pratique

On reporte (fig. 35» (5)) la hauteur d'eau restante en fonctiondu temps. Nous obtenons une asymptote correspondant au régimeconstant. La pente p de cette droite est la valeur dy/dtcherchée.

Le coefficient K (fig. 35, (6) ) a été calculé en cm/heure. Lerapport R caractérise la forme de la tache.

III. Etude critique de la méthode

A) Matériel

Le watériel utilisé est particulièrement simple, et peut êtrefabriqué facilement à bon compte. Il n'est pas très lourd ce qui,joint à la faible quantité d'eau nécessaire à chaque mesure, permetd'opérer sur des séquences pel] accessihles.

-60-

B) Condition d'utilisation

Cette méthode, qui pr~sente l'avantage d'ébranler peu le sol, estinapplicable en sols humides, le calcul du coefficient d'infiltrationnêcessitant la mesure de la profondeur du front d'humectation.

Elle est inutilisable pour les sols très perméables (coefficientde perméabilité supérieur à 300 cm/h) et nécessite l'emploi d'unevariante pour mesurer des coefficients inférieurs à 5 cm/h (les mesu­res sont alors souvent perturbées par des remontées d'eau à la bordur8du cylindre extérieur.

De même que la plupart des mesures infiltrométriques, elle estinutilisable sur des sols riches en éléments grossiers.

C) PrécisiDn

Les erreurs liées à la méthode sont bien inférieures aux varia­tions liées à l'hétérogénéité du milieu. Nous pouvons considérer quecette méthode caractérise correctement les différents types d'horizonsétudiés, ~ condition d'effectuer un assez grand nombre de répétitions,ce qui est rendu possible par la rauidité des mesures.

L'utilisation de cette méthode nécessite un certain "tour demain" pour effectuer le rempli5sage simultané des deux cylindres etpour maintenir ensuite le niveau du cylindre extérieur à la même hau­teur que celui du cylindre de mesure.

D) Limites théoriques

Les conditions de percolation ne permettent pas l'applicationstricte de la loi de Darcy. Le coefficient déterminé n'est doncqu'approché.

D'autre part les calculs sont élaborés pour des horizons homogènesLa méthode reste applicable tant que les discontinuités ne sont pastrop importantes (elle l'est à peine pour les appumites sur structi­chron, où le coefficient trouvé est donc évalué par défaut).

IV. Conclusions

C'est une méthode simple, rapide, peu coûteuse, économe en eau,ne nécessitant que du matériel simple et peu encomhrant.

Elle est particulièrement adaptée ~ la caractérisation des hori­zons superficiels des sols de savane, généralement pauvres en élémentsgrossiers. Peu perturbante, elle permet l'étude de structures fragilescomme les croûtes de hattance.

Les résultats obtenus n'ont qu'une valeur de tests comparatifset leur utilisation en vue d'une irrigation ou d'un drainage nécessi­terait un étalonnage préalable. Les conditions opératoires étantdifférentes, les valeurs obtenues ne sont pas directe~ent comparables~ des résultats de Müntz classique.

Finalement cette méthode me semble particulièrement reco~mandée

pour les études de mise en valeur pour lesquelles la fourchette d'appli­cation (5 cm/h à 300 cm/h) permet une caractérisation suffisante dumilieu.

ANNEXE 3

1. Protocole

METHODE VERGIERE

-61-

BTUDE TECHNI()UF. ET CRITIQUE DE LA METHODE

Le protocole a ét~ d~crit avec beaucoup de détails par Bourrier(1965). Nous insisterons surtout sur les variantes que nous avons adop­tées.

A) Prélêvemcnt

Le protocole défini par Bourrier prévoit de façonner les cubesde terre en place, de couler la paraffine et ensuite seulement de déta­cher l'échantillon de la fosse. Pour cela il préconise de faire unterrassement en marches d'escalier. Le prélèvement d'6chantillons àplus de 4 mètre de profondeur aurait conduit ~ des travaux de terras­sement trop importants. Nous avons prélevé des monolithes sur lesfaces du profil. Ils ont ~té remontés à la surface, l'orientationayant êté repérée. Les cubes de terre ont ensui te été façonnés ~ la dimen­sion de 10 cm x 10crn x lScm.Après coulage de la paraffine (fig. ZO)les échantillons ont été ar~sê~ sur les deux faces de la boîte. Leséchantillons, fermés par deux couvercles, ont été placés dans des cais­ses cloisonnées pour le transport.

Afin de déterminer le coefficient de perméabilité vertical etle coefficient de perméabilité horizontal, nous avons prélevé au mini­mum 10 cubes par niveau. Nous avons au moins 5 cubes où l'échantillonest placé verticalement et 5 cubes où il est placé horizontalement (nousn'avons pas distingué les différentes directions du plan horizontal).

B) Laboratoire1) Pesée des boîtes sans les couverclesZ) Application d'une couche de cire + paraffine sur les faces d~

l'échantillon afin de rendre le cube étanche3) ~'iesure du volume o.u cube par déplacement cl. , eau (vase pyonomé­

trique)4) Enlêvement des pellicules de cire-paraffine. Elles sont ensui­

te pesées et une densité moyenne est déterminée pour obtenirleur volume (le volume étant peu important, de l'ordre deZO cm3, une densité approchée s'avêre suffisante).

5) Mise en place des hausses, avec coulage de paraffine pourassurer l'étanchéité (fig. ZO).

6) Saturation de l'échantillona) l'échantillon est nlacé à sec dans le bac à trop plein,

b) on fait monter lentement le niveau de l'eau dans le bac.L'échantillon se sature progressivement et l'air estchassé vers le haut. L'opération dure environ lS heures.

c) on laisse monter le niveau de l'eau dans la hausse dequelques centimètres de façon que l'échantillon restesaturé le temps de la mise en place sur le banc demesure.

7) ~ise en place sur le portique (fig. 36)A la base du cube un déversoir à bec donne dans un entonnoirescamotable permettant la mesure du débit.

Montage sur le banc de mesure

Siphon

~ ~-------Bac de charge-- -Bac a niveau constant.

t= Bac de pied a becte ~

- - Entonnoir,."

, \1 ~=

':' ~"i7 'I~ -g t,7_ -1 Il

Evacuation~?"

FaceMontage sur hausse

(Elévation_face)

Montage sur tourelle

mesure

ble

Siphon.. --Alimentation ~ ~~

11II

ché!!9~" - --_... -- Bac de-- "-- -- --=..i1---

-= - L.=- -A'C L..::- - -- -- ,#,,- - -

Collier de réglage C7 :~~~:'~J,'.: Massif, " .~, ~.

du niveau de . " ... , 1

Bac de pied bec"

... -. f . 1 atrop-plein 1 ·~'1:.~-;·; ;) dF ' Entonnoir escamota-T'OP-c"~ IY'

~/a tourillon pour la

Evacuation

'4-..---,- Mesure..

-,,// " .. ;' -/ 77-/

Profil

Figure: 36

Wustrations tirées de Bourder (1965)

-62-

8) Mise en eau

La cuve à trop plein étant re~plie, on amorce le siphon. Leniveau est ensuite ajusté à 10 cm à l'aide du trop plein.

9) ~esure de la vitesse de filtration

Le protocole Vp-rgière prévoit une mesure au début de la filtra­tration, puis une après 3 heures et après 20 heures. Nousavons effectué une mesure au début de la filtration, puis ùesmesures espacées : en effet les échantillons étant pour laplupart très imperméahles, il était nécessaire d'attendre plu­sieurs heures pour recueillir un volume d'eau suffisant pourdéterminer le déhit. Sur les feuilles de résultats sont repor­tés les tewps entre la mise en eau et la mi-temps de la meStlrede débit. . ..

Pour la mesure l'entonnoir est escamoté, l'eau recueillie dansun bêcher. Le volume est déduit d'une pesée.

10) Pesée de l'échantillon saturé, apr~s suppression rapide lahausse.

11) Mise en place de l'~chantillon sur la terre sèche.

12) Pcs6es étalées dans le te~ps pour suivre la perte de poids.

13) L3 terre est extraite de sa gangue et mise en étuve à 50 0 r. nnopère délicatement de façon à laisser l~ paraffine collée à laboîte.

14) Détermination du poids de la boîte et de la paraffine et deleur volume (par déplacement d'eau). Le protocole Vergièreprévoit la détermination du volume à partir de la densité dechacun des deux matériaux : cette méthode est très inexactelorsque l'on utilise de la paraffine de récupération de densi­té très variable.

lS) La terre séchée est tanisée, pesée et un échantillon de terrefine est plac€ dans une étuve à 10SoC (les éléments grossiers,constitués unique~ent de graviers de quartz, ne perdent quemoins de 0,8% d'humidité entre 50 et lü5°C, correction quenous avons effectuée pour tous les échantillons) puis peséaprès 3 ou 4 jours.

II. Calculs

Nous passerons sur les détails, qui sont très hien exposés parBourrier.

A) Pour chaque échantillon nous avons calculé (tableaux 14 à 17)

1) les coefficients de perméabilité pour chaque temps de wesure

2) la teneur pondérale en terre fine3) la densité auparente. En prenant pour densité réelle celle

qui avait ét~' déterminée sur mottes (ce qui semble correct,la variabilité de la densit~ réelle étant faible) nous avonscalculé la porosit§ totale.

4) l'humidité à saturation, exprimée en pour cent du voluwetotal.

-63-

5) Par différence entre l'humidité ~ saturation et la capacitEau champ moyenne, la macroporosité.

6) l'humidité lors du prél~vement, exprimée en pour cent du volumetotal.

7) Certains paramètres liés à la terre fine seule. Nous avonsconsidéré pour les calculs Que les éléments grossiers n'inter­venaient dans la dynamique de l'eau ni par un phénomène derétention, ni par la création d'une porosité d'arrangementpropre à ces élém8nts (modè10 : loi d'interaction simpledéfinie par Fiès, Henin et '~onnier, 1972). ('cs él€'ments gros­siers étant constitués exclusivement d~ quartz nous pouvonslégitimement supposer que leur capacité de rétention est n~rli­

geable. La seconde hypothèse signifie que l'on considère queles éléments gross iers sont suffisemment peu nombreux- pour nuel'on puisse admettre qu'ils sont entière~ent emballés dans lamatière fine. Pour les niveaux étudiés ?ar la méthode Vergièrccette hypothèse semble correcte (vérifiable sur lames minces).

Le but de ces calculs est de caractériser les critères deporosité de la matière fine de façon, d'une part ~ interprf­ter les variations de porosité en ternes de tassement oud'allègement des horizons et, d'autre part, à pouvoir évaluerles diamètres des pores responsables de la perméabilitéobservée, suivant le modèle bidiamétrique défini par Humbel.

Nous avons ainsi déterminé la densité apparente de la terrefine, sa porosité totale et sa macroporosité.

E) Pour chaque type d'horizon nous avons déterMiné:

les moyennes, les écarts-types et pour certains paramètres le1 0 quartile, la médiane et l'interquartilc d~s valeurs obtenllessur l'ensemble des échantillons(tableau 6 et tableau 9).

III. Etude critique de la méthode

A) Point de vue technique

C'est une méthode longue et assez délicate, l'échantillon devantêtre manipulé très souvent en évitant toute perte de terre.

Le matériel est simple, de fabrication facile, mais assez a~on­

dant (cubes pour le prélèvement, caisses à casiers pour le transport,hausses, banc d'essai, pycnomètre ... ).

La méthode est très hien adaptée à la série de laboratoire.Elle ne peut s'appliquer qu'~ des sols de tenue suffisante

(nous n'avons pas pu prélever de cubes dans les horizons sableux dessols de versant) et de texture et structure convenabl~pour éviter lesproblèmes d'échelle.

B) Point de vue scientifinue

1) Vitesse de filtrationa) on mesure strictement le coefficient de la loi de Darcy

contrairement aux méthodes infiltrométriques

h) la méthode permet des mesures dans des directions del'espace différentes

-64-

c) De nombreuses variantes sont possibles

d) En sols gonflants il y a diminution de la p~rméabilité

si le prélèvement a été effectué sur sol sec. Maisprélèvement sc fait en sol humide il y a suppression descontraintes et le cuhe pr6lev6, décomprimé, peut n'êtrepas représ~ntatif de l'horizon in situ.

2) Densité apparente

Même problème Dour les sols gonflants

3) Caractéristiqu~de porosité

La m6thode fournit la Dorosité totale, la porosité fermée etla macroporosité avec une précisiop comparahle aux autresméthodes existantes.

La méthode de détermination de la capacité au champ devraêtre étalonnée, mais elle parait assez précise. .

IV. Conclusion

Cette méthode ·permet la mesure de nombreux naramètres sur lemême échantillon, de distinpucr les valeurs de la perm§abilit€ dans lesdifférentes directions de l'es~ace, mais elle est longue, tant sur leterrain (prélèvements délicats) qu'au laboratoire. Elle fournit, pourles horizons profonds, des données difficilement accessihles par lesautres méthodes (perméabilité, capacité ~u champ). Vais il est nécessai­re d'effectuer d'assez nombreux urélèvem~nts pour caractériser l'hété­rogénéité du milieu (10 ~chantil10ns s~~hlent suffisants).

Enfin elle est assez défficile~ent applicable en sols gonflants.

léiU.1.t=èiU l't ~~ruC~1cnron vao 11 l

PRELEVEMENT VERTICAL PRELEVEMENT HORIZONTAL

K à t = o en cm/h 10,7 - 9, 1 29,4 18,8 3,6 0,4 27,3 0,8 6, 1 21 ,9

K à t = 3h 8,8 - 8, 1 13,6 14,0 4,8 1,0 11 , 7 1,5 6, 1 7,8

K à t = 7h 8 , 1 - 7,5 8,0 12,5 4,9 0,6 9,5 2,0 5,7 7,6

K à t = 24h 8, 1 - 5,6 8,8 5,4 4,3 0,7 12,2 3,0 5,5 9,0

K à t = 35h 6,6 - 5,2 5,0 4,2 2,7 0,7 9,9 2,3 4,6 8,7

K à t = 120h 2,46 - 1,3 3,2 0, 1 0,1 0,3 10,2 0 4,2 7,1

-

Teneur pondérale 86,6 88,S 89,4 89,1 90,6 85,9 95,0 93,3 92,8 87,3 84,5de terre fine

Densité apparente 1,61 1 ,62 1,5 Î 1,53 1,66 1 ,64 1,69 1,62 l,59 1, 71 1 ,54

Porosité totale 38,0 37,9 41 ,9 41 ,0 36,0 36,7 34,7 37,8 38,9 34,3 40,8

Humidité à saturation 38,6 37,6 36,3 39, 1 39,9 - 37,6 42,6 34,6 38,9 36,3en ..% du volUJœ total

Macroporosité 10,6 9,6 8,4 11 , 1 11 ,9 - 9,6 14,6 6,6 10,9 8,3

Densité apparente 1,52 1,54 1,43 1 ,46 1,60 1 ,54 1,66 1,57 1 ,54 1,62 1,43de la terre fine

Porosité totale 41 , 7 40,9 44,8 43,9 38,4 40,S 36,0 39,6 40,8 37,6 45,1de la terre. fine

1Q\tJ"l1

Tableau 15 ~êthode Vergiêre - Résultats principaux. Rétichron Dab II 2

PRELEVE~ŒNT VERTICAL PRELEVEMENT HORIZONTAL

K à t = o en cm/h 4,0 0,01 0,4 0,004 0, 11 0,02 0,44 0,03 0,02 0,7 0,05 3

K a t = th 2,0 0,026 0,26 0,04 0,06 0,026 0,38 0,026 0,026 0,36 0,05 1,36

K· à t = 25h 0,8 0,0083 0,073 0,019 0,05 0,013 0,17 0,01 0,016 0,10 0,036 0,35

Teneur ponèérale de 79, 1 70,0 78,2 83,2 81 , 1 63,S 74,8 72,9 85,3 81 ,2 79,3 69,9terre~ine

Densité apparente 1 ,78 2,16 1,84 1,82 1 ,8 S 2,101

1 ,79 1 ,92 1, 76 1,76 1,87 1,82

Porosité totale 31,6 17,3 29,5 30, 1 29,2 19,5 31 ,4 26,2 32,7 32,3 28,2 30, 1

Httîl'..dité à saturation 24,6 24,6 21 ,7 27,8 26,0 25,0 25,2 25,62 27,7 27,9 26,2 25,9en %du volume total

Macroporosité 2,6 2,6 2,7 5,8 4,0 3,0 3,2 3,6 5,7 5,9 4,2 5,9

Densité ~pparente 1,64 2,061

1,69 1, 71 1, 72 1,96 1,61 1, 74 1,66 1,63 1, 74 1,60de la terre fine ..

Porosité totale de 37,2 21 ,0 . 35,2 34,4 34, 1 24,9 38,4 33,4 36,5' 37,3 33,S 38,7la terre fine

10\0\1

PRELEVEMENT VERTICAL PRELEVEMENT HORIZONTAL

K à t = 28h en cm/h 0,006 0,007 0,009 0,017 0,023 0,011 0,031 0,042.

K à t = 40h 0,005 0,007 0,009 0,015 0,012 0,005 0,016 0',021

K, à t = 44h 0,001 0,004 0,0'10 - 0,008 0,005

K à t = 63h 0,003 0,005 o,ooa - 0,006 0,003

Teneur pondêrale de 96,3 97,7 97,6 95,4 95,2 99,5 97 , 1 85,5 98,9 95,2 97,4 96,5 95,0 93,9terre fine

Densité apparente 1, 71 1,66 1,51 1,77 1,65 1, 71 1 ,63 1,78 1,67 1,75 1,73 1,93 1, 70 1,69

Porosité totale 35,0 36,8 42,5 32,6 37, 1 34,8 37,9 32,1 36,6 33,3 34,2 26,6 35,2 35,6

Hurnidité à saturation 36,5 35, 7· 29,5 30,8 34,5 36,4 32,7 30,4 37,0 35,1 33,0 35,8 34,6 35,4en % du volume total

Macroporosité 5, 1 4,3 -1 ,9 -0,6 3, 1 5,0 1,3 -1 ,0 5,6 3,7 1 ,6 4,4 3,2 4,0

Densité apparente 1,69 1,65 1,49 1,74 1,62 1, 71 1,61 1,69 1,66 1, 72 il,71 1,91 1,67 1,65de la terre fine

Porosité totale de 35,9 37,3 43, 1 33,7 38,3 34,9 38,6 35,81 36,9 34,S' 34,9 27,3 36,4 37,1la terre fine

Tableau 17 Méthode Vergière - Résultats principaux Altérite Dab II 5

PRELEVEMENT VERTICAL PRELEVEMENT HORIZONTAL

K à t = 7h en cm/h 0,17 0,080 0,028 ° 0,33 0,088 0,18 0,076 0,004 ° 0,024

K à t .. 13h 0, 13 0,056 0,023 ° 0,38 0,076 0,21 0,034 ° ° 0,014

K à t = 24h 0,084 0,025 0,015 ° - 0,055 0,19 0,010 ° ° 0,010

K à t = 36h 0,055 0,012 0,099 ° - 0,044 0, 14 0,002 ° ° 0,005

Teneur pondérale 94,0 93,7 96,3 96, 1 92,8 97,6 85,0 96, 1 94,3 98,3 91 ,4de terre fine

Densité apparente 1 ,84 1,98 1,83 1 ,8O 1,68 1 ,78 1 ,8O 1 ,8O 1 ,16 1 ,86 1 ,69

Porosité totale 29,8 24,5 30,5 31,4 36,2 32,1 31 ,4 31,6 35,24 29,3 35,7

Htunidité de saturation 24,4 13,3 23,3 27,5 35,9 27,2 22,9 28,4 25,6 26,5 36,7en \ du volume total

Macroporosité 2,1 - 1,° 5,2 13,6 4,9 0,6 6,1 2,3 4,1 . 14,4

Densité apparente 1,81 1 ,95 1,8O 1,78 1 ,63 1,77 1,70 1,78 1,67 1,85 1 ,63de 1a te rre fine

Porosité totale 31,2 25,8 31,4 32,3 38,0 32,7 35,2 32,5 36,7 29,7 37,9de la terre fine

10\001

ANNEXE 4 CLASSIFICATION C P C S

-69-

1. Sols des 1er, 2° et 3° se~ments

A) Classe: ferralliti.que

La forte épaisseur du sol, le tYI1e cl' al tération en profondeur(kaolinite do~inante, hases exportées), la couleur des rlifférentshorizons indiquent sans conteste la classe des sols ferralliti­gues.

B) Sous-classe : faible~ent d~saturés

Pans le structichron, nous avons les caractêrps chimiques sui­vants =- taux de saturation comoris entre ~3 et 59%

- pB ~ l'e~u eDtre 5,5 et 6,1

- somme des bases 6changeahles se situant entre 1:8 et 4,1méq/l00 g.

Ces sols sont donc il classer dans 13 sous-classe des sols fer­rallitiques faihlement cl~satur~s.

C) Groune : rajeunis

On trouve toujours ~e norn~reux morceaux de roche peu ou pasaltérés. Le rapport SiOZ/AlZ03 compris entre 2,0 ~t 2,6 traduitce caractère lié aux re~aniements.

D) Sous-groupe : avec érosion et reJ!'l.aniement

Nous pouvons caractériser Dartielle~ent l'appumite en pr~ci~ant

que nous avons un facies a~nauvri.

II. Sols des 4° ~t SO sepments! •

A) Classe : sols ferrallitiques

Sous-classe : sols ferrugineux tropic~ux

Nous retrouvons rlans ces sols un certain nowhre ~e caract~res

des sols ferrugineux situés plus au nord

- épaisseur moyenne (2 à 3 mètres)mauvaise structure dans tout le profi.lapparition d'une induration de p~ofondeur, ici peu marQuéepH compris entre 5,7 et 0,7, le centre du profil étant -plusacidetaux de saturation cO~Dris entre 50 et 70%bonne évolution de la ~atière organiquelibération du f8r i~ryortante (rapport fer lihre/fer totalcom~ris entre hO et 100%).

-70-

Cependant ces sols ne sont pas des ferrupineux typiques : on netrouve pas de niveaux argileux en profondeur et le profil estmarqué par la discontinuité au niveau de l'altérite. La capacitéd'échange est très rasse (0,2 à 2 méq/100 g, même en surface).

Le choix de la classe des sols ferrallitiques se fait uniquementsur des critères morphologiques, car ces sols sont très compara­bles au oint de vue .êocEimi ue, aux sols des premiers segments

rapport S102 A 2 3 compris entre 2,2 et 2,9 , kaolinite dominanteavec présence d'interstratifiés).

B) Groupe : appauvris

Sous-groupe : modal

Le faible taux d'argile dans le premier mètre et l'absenced'autre phénomène conduit au choix du groupe et du sous-groupe.

ANNEXE 5 MODELISATION DE LA POROSITE DE Qt'ELQlJES H0RIZONS

-71-

I. Le modèle utilisé

Nous avons repris le modèle bidiamétrique défini par Hurnbel(Humbel, 1975). On admet que la macroporositê assure deux fonctionsune fonction de transfert par gravité et une fonction de stockage desfluides. La fonction de transfert est modélisée par la loi dePoiseuille. Les pores sont donc représentés par des tubes lisses, desection régulière, uniformément mouillables, qui relient les deuxfaces opposées de l'échantillon et dans lesquels l'écoulewent estlaminaire. La fonction de stockage est assurée par la fraction de lamacroposoristé non utilisée pour le transfert.

Si nous considérons un tube de dimension unitaire, nous avonsalors deux relations

9781T ~ 4k

" n· r. II= L l l

811 i=l Bin

air·

l

(loi de Poiseuille) o..l

.i'" 2 B·G = v + 1T ,~ a. B. n· r. l

l l l l

i=l k

viscosité de l'eaunombre de tuhesrayon des tubes

tortuosité

obliquité

coefficient de conductibilité hydrauliquede la loi de Darcy

j nombre de classes de pores

G rnacroporositév vollU1le ayant fonction de stockage

Le modèle de Humbel veut intégrer l'hêtérogénéité et l'aniso­tropie des sols. Nous avons vu que les sols étudiés ici pouvaient êtreconsidérés comme isotropes pour la dynamique de l'eau saturante(perméabilités verticales et horizontales comparables). Nous n'utili­serons donc que les paramètres représentant l'hétérogénéité du milieu.

Nous considérons que la perméabilité observée des échantillonsest le résultat de la perméabilité de n tubes de petit rayon (r) ctde quelques gros tubes de rayon R, irrégulièreMent répartis. Les para­mètres n et r seront déduits des valeurs de k et de G obtenuespar l'expérience en considérant le pre~ier quartile de ces valeurs(que nous appellerons k et G). Nous admettrons que toute la macroro­rosité d'un échantillon qui aurait k pour conductibilité hydrauliqueet G pour macroporosité est utilisée pour le transfert (porosité destockage nulle) et que cet échantillon ne présente pas de gros pores :

878 1T n r 4k =

811 a B

tube

1\

v

tube tube tube oblique

et tortueux~:'7:':':'7:':'"'7""'.===

., , ............

Porosité de transfert

1J Porosité de stockage

1

tortuosité of. = L'T

obliquité f3 = LT

Forme et caractérisation de quelques macropores

(d'après Humbel )

r----Modélisation de l'espace poralde deux échantillons extrêmes

n pores

conductibilité hydraulique: 1e quartile des mesures ( k )macroporosité : 1e quartile des mesures (G)

r--

n pores N' pores ~ fermés"

conductibilité hydraulique: Je quartile des mesures (k +â k )macroporosité: Je quartile des mesures (G+AG)

Figure:37

R. Poss

-72-

Par ailleurs le troisi~me quartile~ des valeurs de conductihi­lit€ hydraulique et de macroporosit€ correspond aux valeurs k' et G'.Nous posons :

6k = k' - k

6G = G' - G(6k et 6G correspondent aux interquartiles)

Nous considérons qu'un échantillon caract€risé par k' et G'présenterait n pores de rayon r, un gros pore, ouvert et direct( a' = 6' = 1) , de rayon R, et une porosité de stockage v' . Nousavons

878 4R4)k' TI

(~+=8~ a a

G' = v' + (a B 2+ R2)TI n r

( k' k + 878 TI R4 ( 6 k 878 TI R4=\

=) 8~ 8~

" ~

lâ1

l G' = G + v' + TI R2 G = v' + TI R2

Nous obtenons donc un syst~me de quatre équations

/ 878 TI r 4r 2 ~

26 2 kk n ex

)= / =

8~ a B 878 G

r 2 \ 878 G2G = TIa6 n \ n =

! 8TI~ a 3 6 3 k.' d'où ,\ 1

!

l k 878 TI R4 1 R4 8~ 6k=8~

1 = ----,.1

878~11f

v' R2 iR2G = + TI \. v' = 6G - TI

'-.

Nous exprimerons v' en nombre N' de tubes ferm€s de rayon R:

R2~. __ .._----

( v' = N' ' 1 878 lTInGV~ N' + l = --

R2 -~

BTI~( v' = nG - TI --7 (equi) nk

Pour le calcul on supposera aB = 2, de façon à obtenir deschiffres comparables à ceux de Humhel. D'apr~s Humbel l'obliquité moyen­ne pour un €chantillon cuhique isotrope est de 1,15. Il prend par ail­leurs la valeur de a correspondant au contournement de sph~res (a =~)ce qui conduit à a6 ~ 2. Comme nous allons le voir, les param~tres

calcul€s sont des param~tres limites. Nous cherchons r min . Il me parait

donc judicieux de garder B = 1,15 ( le nomhre de pores obtenu €tanttoujours important, on peut supposer l'obliquit€ moyenne), mais deprendre a minimum (a = 1), ce qui conduit à des tubes obliques, maisrectilignes. Les param~tres r' et n' que l'on en déduit sont sensi­blement différents de ceux calculés par Humbel

I L'utilisation des quartiles pour la caractérisatiande la dispersion est préférableà celle de l'écart-type: dans une série d'échantillons, certains sont toujoursbeaucoup plus perméables que d'autres (présence de quelques gros pores), ce quiretentit beaucoup plus sur la variance que sur l'interquartile.

-73-

r' = 0,575 r

n' = 5,25 n

Dans l'hypothêse où la porosit€ du sol peut être repr€sent€e pardeux classes de pores et caractéris€e par le premier quartile et l'interquartile, nous avons calcul€, grâce au modêle pr€c€dent, _les valeurslimites des paramêtres :

- si toute la macroporosité de l'€chantillon caractérisé park et G n'€tait pas utilisée pour le transfert, le rayon r seraitplus grand et le nombre n plus petit. Nous obtenons donc par le calculr minimum et n maximum.

- si la classe des gros pores n'était pas représentée par unseul pore, mais par plusieurs, R diminuerait. Nous avons donc R maxi­mum, pour des pores directs et droits (R > Pmax si aB > 1).

Les paramètres du modèle seront donc :

232~ kr(min) = --878 G

878 G2n = 64lT\1 k

_0--.- .~- ._-

R(max) 2 8\1~k- -

878lT

tl:; V..._-".- -_ .. _--_.

N' (équiv) + 1 = 87-8 18iTïi KK

II. Résultats (tableau 20) et interprétation

Pour certains niveaux le calcul du nombre N' de pores ferméséquivalents a été impossible, la valeur de ~G n'ayant pas pu être déter­miné (G calculé à partir de trois valeurs).

A) Profil Dab II 2

La croûte mise à part, nous constatons une progression àesdifférents paramêtres dans le profil Dab II 2 :

- le rayon r passe de 2~ dans l'altérite à 60~ dans l'appu­mite, mais le nombre diminue de 370 à 11 par m2

- le rayon R est proche de 1 mm dans l'appumite alors qu'ilest de l'ordre de 80\1 dans l'altérite

- le nombre N' diminue fortement vers la surface, mais levolume fermé correspondant reste sensiblement constant.

Ces résultats sont conformes à ce ~ue nous connaissons de laédo énêse des sols ferral1itiues : danses altérites, les pores so~t

car 1 existe des gros pores, probablementque dans les niveaux sup€rieurs les actions

Tableau 20 Paramètres limites du modèle Bidiamétrique

-74-

Profil k G (%) 6k 6G r n/JmI2 R N'/cm2(cm/h) (cm/h) (%) (en ll) (en ll)

Appumite avec croûte 7 22 23 - 17 121 639 -Appumite sans croûte 80 22 70 - 57 11 843

Dab II 2 Structichron 3,5 9 4,6 3 19 41 426 5

Rétichron 0,025 2,3 0,34 3,2 3 356 223 20

Altérite O,OOb O,Y U,Ul :s , ~ l.,~ 224 90 1370,004 0,9 0,004 3,5 2 370 75 201

Dab II 3 Structichron 15 14 30 31 23 682dyscrophe - -

Horizon sableux à 105 26 120 - 60 11 965 -35 cm

Horizon sableux à 500 27 1000 130 3 1640 -85 cm -

Dab II 5

Sommet de l'altérite 12 15 - - 27 33 - -Altérite 0,004 2,3 0,12 8 2,5 644 171 86

CamerOl.B1 Adamaoua Hor. A 7 9 10 3 27 20 518 3,5(Humbel, 1975) 7 9 19 4 27 20 608 3,4

-

camerOl.B1 Adamaoua Hor. B 2,6 26 3,2 8,8 9,5 456 390 18(HlUIlhel, 1975) 2,7 27 7,2 12,4 9,5 474 477 17

1 ,0 30 14,9 6,7 5,5 1579 573 6

-75-

physiques et biologiques créent une porosité plus large. Les pores trèsfins qui peuvent exister à ces niveaux n'apparaissent plus dans cemodèle d'origine hydrodynamique car ils sont masqués par la perméabili­té très importante des pores plus larges (le coefficient de perméabi­lité d'un conduit est proportionnel à la puissance quatrième du rayon).Si le sol comprend plusieurs classes de pores, c'est donc la plus gros­sière qui sera privilégiée par le modèle.

Le rayon R des pores responsables de la dispersion croit versle sommet du profil, qui peut refléter l'action d'animaux ou de racinesde grosseur croissante.

La diminution du nombre de pores fins vers la surface traduitune augmentation de la perméabilité plus rapide Que celle de la macro­porosité (cf. formules de calcul). Le nombre de pores utiles au trans­fert de l'eau serait donc plus faible en surface.

Le modèle exprime l'action de la croûte par une diminution durayon des pores et une augmentation de leur nombre. Le rayon R dupore responsable de la dispersion reste sensiblement constant, ce quenous pouvons interpréter par une porogènèse faunique traversant lacroûte. Ces résultats sont compatibles avec l'observation micromorpho­logique, qui nous avait conduits ~ constater l'absence de pores dansla croûte (des pores de 20~ ne sont guère discernables au microscope).

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Les valeurs de perméabilité et de macroporosité avec croûte debattance sont proches de celles trouvées par Humbel au Cameroun dansdes sols de savanes. La nature argileuse (50 à 60% d'argile) et lecaractère compact en surface des sols de l'Adamaoua se traduit par unemacroporosité plus faihle, ce qui, dans le modèle, augmenœ le rayon despores et en diminue le nombre.

Le structichron en ~ab II 2 et les horizons B des sols del'Adamaoua présentent, de même, des caractères hydrodynamiques trèsproches, mais le caractère massif du structichron apparait dans lavaleur de la macroporosité. Le modèle l'exprime essentiellement par unediminution très importante du nombre de pores.

B) Profil Dab II 3

Le caractère dyscrophe du structichron se traduit par des para­mètres intermédiaires entre ceux du structichron et ceux de l'appumite.

C) Profil Dab II 5

La forte perméabilité des horizons sableux se traduit par desrayons r élevés, mais par un nombre n réduit. Le modèle, dans ceshorizons, n'a guère de rapport avec la réalité, l'échelle des phénomè­nes dépassant ici le millimètre carré (85% de sahles et d'élémentsgrossiers).

-76-

III. Conclusions

Ce modèle, présentant des chiffres plus facilement compréhensi­bles que les résultats de perméabilité (qui varient d'une façon exponen­tielle), permet des comparaisons rapides entre les sols. Cependant ilne traduit que les pores utiles au transfert de l'eau saturante. Lanécessaire confrontation aux observations micromorphologiques devientdonc délicate (comment déterminer les pores utiles au transfert del'eau dans le sol en place ?).

L'intérêt de ce modèle me semble avant tout de nature méthodolo­gique : loin de supprimer l'hétérogenéité du milieu naturel en utilisantaes moyennes ou des médianes, il l'introduit comme une caractéristiquedu modèle. Le biais utilisé ici est celui de l'interguartile, mais pourcertains phénomènes, symétriques par rapport a la m~diane, l'utilisationde la variance serait possible.

ANNEXE 6 DESCRIPTION DES PROFILS

-77-

La description des profils a été effectuée à l'aide des termesdu glossaire de pédologie (1969). La terminologie typologique, lorsqu'elle existe, est prêcisêe pour chaque horizon.

Pour ces sols où le taux de limon reste toujours faible, lestextures sont appréciées, comme pour la carte au 1/200.000 d'Odienné,avec les limites suivantes :

0 à 1 % d'argile . texture sableuse (notée S)

8 à 15 % d'argile texture sablo faiblement argile (notée Sa)

15 à 30 % d'argile texture sablo-argileuse (notée SA)

30 à 4S % d'argile texture argilo-sableuse (notée AS)

45 à 60 % d'argile texture argileuse (notée A)

> 60 % d'argile texture argileuse lourde.

La teneur en éléments grossiers est exprimée en pour cent depoids. Les chiffres marqués entre parenthèses dans le tableau renvoientà la description des détails sur la page voisine. La ~résence d'untiret dans une case indique que le caractère n'a pas té décrit.

Deuxieme segmentPROFIL DAB II 1 :brachyapexol appauvri peu developpe sur sterite

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-79-

Profil Dab II 1

Turricules assez abondants, r€guliêrement r6partis . Pas de sablesdéliés en surface. Présence de blocs et cailloux en surface. Pas decroûte de battance.

1. Cailloux et blocs de granite leucocrate peu altéré

2. Couleur en 2,5 YR 5/6 sec mais avec nombreuses tendances plusorganiques (7,5 YR 5/4) passant à 2,5 YR 4/6 et 5 YR 4/3 humide.

3. Cet horizon est caractérisé par

- une ligne de cailloux et graviers (40 à 50 % d'éléments grossier~

à son sommet (épaisseur: 30 cm), peu altérés (ferromagnésiensbien conservés)

- de nombreux gros tubules

- la juxtaposition de deux phases typologiques : une phase struc-tichrome dyscrophe três poreuse et une phase altéduristructichromemoins poreuse et plus colorée. La phase structichrome dyscropheapparait en langues à partir du sommet et en poches plus bas.

4. Taches en manchon de 1 cm de diamêtre autour des racines fines

s. Ces gros pores sont d'origine animale

- forme vous sée- parfois présence de debris de feuilles- ~emblent-se terminer toujours par un nid.

Ces cavités ne présentent ni cutanES ni sables déliés. Leur diamê­tre est de 1,5 à 2 cm (4 cm pour les nids), leur nombre de 120/m2.

Ces gros pores disparaissent progressivement, ce qui détermine lalimite de l'horizon.

Les racines, fines et moyennes, circulent dans les pores et laphase structichrome dyscrophe, mais sont três rares dans la phaseduristructichrome.

6. Graviers de quartz, de micas et de feldspaths.

7. Présence de blocs de granite peu altérés mais friables, bloquantla pénétration.

Troisieme segment PROFIL DA)3 II 2 brachyapexol appauvri peu developpe sur fragisterite

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-81-

Profil Dab II 2

Quelques blocs et cailloux en surface. Anciennes termitères et termi­tières actuelles (hauteur moyenne 50 à 100 cm). Touffes de graminées(Impel'ata cylindl'ica) déchaussées non jointives. Présence de turricu­les par places, parfois très abondants. Sables grossiers déliés dansles microdépressions. Quelques paillettes de muscovite avec les sables.

Présence d'une croûte de battance.

1. Graviers et cailloux de quartz et de feldspath.

2. Structure grumoclode grosslere nette sous les touffes.

3. Ces taches augmentent vers la hase de l'horizon.Présence de trainées de matière organique principalement vers lesommet de l'horizon.

4. Eléments grossiers très abondants (environ 50%) sur les 15 premierscentimètres. Ils sont composés de quartz, feldspaths, muscovite ~ais

aussi de biotite et de fragment de granite leucocrate peu altéré

S. Les pores larges (601m2, diamètre de 1 à 2 cm) sont tubulaires,revêtus d'un mince cutane beige.Présence de fentes verticales tous les deux mètres environ , deà 2 mm de largeur se prolongeant en profondeur jusque vers 3mètres.

6. Horizon proche du précédent, mais apparition de blocs de granitealtérés et de p,raviers de quartz assez abondants. Les ferromagné­siens sont discernables. Le matériau clair tend à prendre uneorientation en langues verticales. Il n'y a pas de-fentes et quetrès peu de revêtements. Sous certains blocs: présence de matériauclair très poreux. Sur ces blocs liseré blanc peu net ne présen­tant ni fissures, ni cutanes.

7. Les revêtements argileux épais sont associés à des vides de direc­tion générale horizontale ou à pente dirigée vers l'aval de laséquence. On ohserve des revêtements dans chaque vide horizontal.Le cutane comprend de l'argile, des quartz ternis par l'argile etdes paillettes de muscovite. Sous le revêtement: structure lamel­laire moyenne sur 5 cm environ. Chaque couche est soulignée parun liseré rouille et, entre deux couches, se trouvent des porestubulaires fins (environ 1 mm de diamètre) horizontaux. Sur lesfaces verticales se trouve souvent un revêtement mince (inférieurau millimètre) lorsque la fente est étroite. Dans les pores largestubulaires : sables grossiers lavés dans les parties verticaleset revêtements épais sur les replats.

8. Les ferromagnésiens sont altérés, mais encore discernables.

Troisieme segment 'PROFIL DAB II 3 brachyapexol appauvri sur fragisterite

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-83-

Profil Dab II 3

Présence d'assez nombreux tllrricules (hauteur moyenne: 5 cm), touffesde graminées déchaussées, présence de termitières assez abondantes.

1. Graviers de quartz et morceaux de roche très ~eu altérée.

2. Présence de trainées de matière organique: 5 YR 6/4.

3. Les taches ont de 5 à 10 cm de diamètre, sont sans relations avecles autres caractères, iryégulières, à limites nettes contrastées,plus cohérentes.

4. Présence de deux phases juxtaposées : une phase duristructichromeet une phase structichrome extrêmement friable pénétrant en lan­gues dans la précédente.

5. Avec l'horizon sous-jacent. La limite est très nette avec laphase structichrome.

6. Concrétions de manganèse de 0,5 à 1 cm de diamètre.

7. La transition est soulignée par une fente horizontale de 3 cm dehauteur, présentant un revêtement argileux, blanc, mince commeles autres pores.

8. Ce sont des nodules ferromanganifères, d'un diamètre de l'ordre de1 cm. Sur les 10 premiers centimètres : imprégnation diffusejaune (10 YR 7/8) occupant environ 70% du volume.

9. Quartz et feldspaths altérés.

10. Juxtaposition de deux phases typologiques :phase isaltérite etphase allotérite.

11. Présence de fentes peu nombreuses, verticales, de largeur infé­rieure au millimètre, sans revêtements.

12. Les revêtements se présentent dans les pores moyens et sont de lamême couleur que la phase isaltérite.

Quatrieme segment PROFIL DA.B II 4 brachyapexol psammitique sur sterite

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-85-

Profil Dah II 4

Moins de termitières que Dab II 3, pas de turricules en surface.Sables déliés abondants ep surface.Croûte de battance.

1. Juxtaposition de deux phases d'égale importance en volume.L'horizon débute par un niveau nI us Rraveleux et regolique (40%d'éléments grossiers sur 10 cm).Les deux phases se retrouvent dans le niveau graveleux. La phasemassive sert de squelette à la phase structurée.

Vers 1 mètre: fente horizontale (hauteur 3 cm, longueur 80 cm),soutenue par des piliers de phase massive. .

Vers 1,10 mètre: fente horizontale (hauteur 3 cm, longueur 40 cm).

On ne distingue ni cutane, ni quartz lavé. Ces fentes ne sereblentpas liées à la circulation de l'eau, mais plutôt à l'action de lafaune. Les pores larges de la phase massive sont souvent remplisde phase structurée.

2. Nombreuses taches en trainées horizontales certainement liées à lacirculation de l'cau.

3. Nodules ferromanganifères arrondis, 10 mm de diamètre, plus noirsau centre et plus ronges à la périphérie, plus cohérents que lereste de l'horizon.

4. Présence de nombreuses fentes verticales semblant déterminer desprismes de 20 cm de côté. Beaucoup de ces fentes sont remplies dequartz lavés et de plaquettes de muscovite. En bordure des fenteson trouve des taches de réoxydation.

5. Dans les pores moyens on trouve plutôt des sahles lavés.

Quatrieme segment PROFIL DAB II 5 : brachyapexol psammitique sur sterite

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-87-

Profil Dab II 5

Turricu1es peu abondants. Sah1es d~li6s peu abondants. Pas de termi­tières.

1. Racines grosses à très fines abondantes, dans la masse de l'horizon.Les grosses racines sont horizontales.

2. La phase fragist~rite apparait comme une relique, pénétrée delangues et poches de grave1on. Celui-ci forme une ïigne continueà la ~ase de l'horizon.

3. Deux phases typologiques :

- une phase dérivant d'une pe~matite, prfsentant des cristaux destaurotide, des graviers et des cailloux de quartz. Pas de fentes.

une phase issue du granite à sables grossiers, pr~sentant desfentes. Dans les fentes: sables et paillettes de micas dé1i~s.

Quatrieme segment PROFIL D1'.13 II 6 : brachyapexol psammitique sur steri te

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Profil Dab II 6

Présence de quelques sables déliés en surface. Três peu de turricules.Pas de termitiêres. Présence d'une croûte de battance.

1. Présence de racines grosses à três fines abondantes, dans la massede l'horizon, les grosses ayant une direction horizontale.

2. Racines ~rosses (horizontales) à très fines.

3. La transition se marque essentiellement par une imprégnation defer plus importante.

4. La couleur est hétérogène, généralement dans la plache des 10 y~?

mais présentant parfois des tendances plus jaunes.On observe des descentes en langues du gravelon sus-jacent : sembleen cours de démantêlement.

5. La phase gravefragistérite jaune demeure en houles, entourées dela phase graveleuse qui forme une ligne continue (environ 5 cm dehauteur) ondulée, à la hase de l'horizon. A la périphérie desboules les quartz sont lavés et sur leurs sommets on observe descoiffes de sables fins. La phase graveleuse pénètre dans les fentesprismatiques de l'altérite sous-jacent.

6. On retrouve les minéraux de la roche, mais désorganisés : les micasse désagrêgent petit à petit en poudre, rendant le matériau trèsfriable. Les feldspaths sont três friables, mais reconnaissables.A partir de 190 cm cette phase devient un isaltérite avec despassées argileuses.

7. Sur les faces des prismes: sdbles lavés et poudre de micas.

8. Juxtaposition de phase iSrtltérite et de phase allotérite. Tachesde réoxydation plus abondantes qu'en 160-250. Présence de fentesqui semblent être des fentes de glissement.

9. Apparemment pas de revêtements dans les pores fins et très fins.Revêtements abondants dans les fentes et dans d'anciens gros poresentièrement rebouchés. Ces revêtements sont essentiellement en5 YR 8/1, mais aussi parfois 5 YR 7/4 et même plus rouge. Ils sontépais, mais relativement peu abondants.

Quatrieme segment PROFIL DAB II 1 brachyapexol psammitique sur sterite

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-91-

Profil Dab II 7

Sables dêliês en surface. Très peu de turricules. Activit~ des fourmisforte avec remont€es de sahles. V6g€tation arbustive (de 3 ~ 5 m)moyenne~ent dense. Pas de termitières.

1. Racines très fines à grosses horizontales.

2. Présence d'êlêments ferruBineux de forme nodulaire ou en plaquettes,hérissés de quartz de la taille des sables grossiers et des graviersfins, de couleur 10 R 3/6 à 10 Y~ 6/8. Ils sont très cohérents,présentant un cortex et sont peu nombreux. Ils sef'l.hlent provenirde la destruction d'un st€rite.

3. Présence de deux phases principales une phase dures massive(30% du vOlume) et une phase sableuse très poreuse (70% d.u volume)qui pênètre en langues et poches dans la précédente.

4. Apparition à la hase de l'horizon et par endroits d'un matériaumassif d'un autre type, présentant des passées blanchâtres.

S. Dans ce5 phases massives : fentes verticales environ tous lesmètres, présentant des taches d0 rêoxydation sur leurs bords.

6. Revêtements de 1 3 2 mm d'épaisseur a la hase des fentes en 5 YD.6/4 et 7,5 YR 7/4 (ferriurgîlanes).

Quatrieme segment PROFIL DAB II 8 : brachyapexol psammitique sur sterite

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-93-

Profil Dab II 8

Végétation arbustive f!oycnnemcnt dense. Vérétation herbacée ne couvrantpas la totalité du sol, déch8ussée. Présence de sahles déliés, d'unecroûte de battance. Très peu de turricu1es, quelques vieilles terMi-tières, fourmilières hypogées remontant des sables lavés en surface.

1. Quelques concrétions fcrromanranifères rondes ou aplaties (environ1 cm de diamètre).

2. Horizon très hétérogène présentant une phase indurée (décrite COMmedes taches) remontant au sommet de l'horizon dans la partie aval duprofil, n'apparaissant qu'à partir de 70 cm dans la partie amont.

3. Les taches deviennent importantes à la partie aval, au point deformer la charpente de l'horizon. La phase sahleuse remplissantles cavités est alors extr~mement poreuse.Ces taches sont peu cimpntées, de forme irrégulière, leur tailleétant de l'ordre de 10 cm.

4. Mais graviers lavés dans les pores larges.

S. La roche reste très cohérente : ce n'est pas lD1 véritable a1téTiteferra1litique.

Cinquieme segment" PROFIL DAR II 9 brac1-.yapexol psammi tique sur sterite

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-95-

Profil II 9

Ancien champ: les hillons sont encore visihles.Nombreux turricules, quelques termitières. Végétation ligneuse trèspeu dense. Végétation herbacée non jointive, peu déchauss~e.

1. Sables fins assez abondants (25% du sol sec tamisé à 2 mm).

2. Quelques concrétions arrondies (S YR 5/8), sans cuticule, mêléesaux graviers et sans relations avec le peu de matière fine, rela­ti~ement friables, non hérissées.

3. Superposition de lits de sables mêlés de graviers et de concrétionsarrondies. Couleur variable dans la plachc des 5 YR. Sables trèslavés, humidité à partir de 180. ..

Premier segment PROFIL DAI VI 1 l epto~tpcxol ,'~TUITloclode sur (:,Tavelon

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-97-

Profil Dab VI 1

Sur le flanc de l'Inselberg

Assez nombreux grands arbres (environ 10 mètres), peu d'arbustes, noncultivé, végétation herbacée (Imperata) non jointive peu déchaussée,turricules peu abondants, pas de termitières.

Nombreux cailloux et blocs sur le sol.

1. Présence de graviers et cailloux, mais aussi de blocs de quartz etde roche altérée

2. La matière fine se trouve sous forme d'agrégats Microgrenus

3. Les racines sont toutefois abondantes, très fines à grosses.

4. Racines très fines à moyennes.

S. Graviers et cailloux d~ roche peu altérée et de quartz.Pas de racines.

6. Graviers de quartz, feldspath et muscovite et quelques cailloux.

7. Avec parfois des tendances plus jaunes.

8. Présence de sables et graviers lavés, avec parfois de la poudrede muscovite dans des fentes et des pores dont la plupart sontgrossièrement horizontaux. •

PROFIL DAB VI 2 brachyapexol graveleux appauvri peu developpe sur fragisterite

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-99-

Profil Dab VI 2

(Voir figure 5)

1. Graviers de quartz et quelques cailloux de roche peu altérée.

2. Descentes en langues et poches dans le structichron.

3. Horizon de transition :

- environ 60% d'altéduristructichron

- environ 40% d'appumite.

4. Semblable à 80-140

S. Parfois plus organiques, parfois plus hlanchâtres. Se trouvent entrainées ou Gn poches, généralement peu étendues. Elles constituentle lieu principal pour le- cheminement des racines (fines et trèsfines). Elles sont moins cohérentes, mais présentent autant degraviers que la phase principale.

6. Présence de graviers de quartz, de feldspaths et de micas. Quelquescailloux de roche peu altérée.

7. Les pores larges présentent une forme voussée (cf. Dab II 1) etsont abondants de 1m à 1,7 mètre.

8. Nous n'avons certainemerit pas atteint la roche en place car nousn'avons pas observé de véritable altérite.

Troisieme segment PROFIL DAB VI' 3 brachyapexol appauvri peu developpe sur fragisterite

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-101-

Profil Dab VI 3

Ancien champ: on retrouve des traces de billons peu nettes~ quelquessables déliés en surface et aucune déjection de vers.

Arbustes assez abondants (de 2 mètres environ)~ Pas de grands arbres.Touffes de graminées non jointives mais non déchaussées.

1. Présence de sables lavés liés ~ la phase particulaire très abondants

2. Juxtaposition de deux phases: une phase duristructichrome et unephase structichrome dyscrophe friable présentant environ 10% duvolume, située dans les fissures verticales de la précédente (tousles 40 cm environ, de largeur très variable).

3. Couleur hétérogène de 7,5 YR 6/4 ~ 5 YP 6/6 sec (5 YR 4/8 à2,5 YR 4/6 humide).

4. Couleur hétérogène (on trouve jusqu'~ 5 YR 7/3).

5. Juxtaposition de deux phases : une phase retistructichrome et unephase structichrome dyscrophe située dans les fentes et cavités dela précédente (environ 10% du volume).

6. Quelques sables lavés dans les gros pores.

7. La couleur du fond est parfois plus jaune. Les taches sont abon­dantes peu étendues contrastées~ en trainées.

8. Juxtaposition d'une phase principale gravestérirétichrome pt d'unephase secondaire structichrome dyscrophe.

9. Présence de fentes tous les mètre cinquante environ.

10. Présence de sables lavés.

11. Avec des passées plus jaunes, plus rouges ou plus blanches, sansliaison apparente avec les autres caractères.

12. Présentant des revêtements fins blancs à roses.

13. Pas de sables lavés dans la masse de l'horizon. 1Aais à la surfacedes prismes on trouve des sables de quartz lavés et de grandespaillettes de micas.

14. Quelques racines moyennes ~ fines le long des faces verticales.

ANNEXE 7

...

20

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89

SEQUH!CE DAB II

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Rapport

FigUfe:38

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Figure: 39TISEQUH!CE DAB

,Indice d'instabilité structurale 1s

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HeninPerméabilité

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