Influences stationnelles sur l'alteration chimique des sols derives de till (Sherbrooke, Que., Canada)

CATENA Vol. 10, 363-382 Braunschweig 1983

INFLUENCES STATIONNELLES SUR L'ALTERATION CHIMIQUE DES SOLS

DERIVES DE TILL ( S H E R B R O O K E , QUE., CANADA)

M. Bouchard, Montr6al

SUMMARY

In a small watershed of the canadian Appalachians, five trenches were studied in two catenas facing each other, one forested, the other under recent prairie vegetation (100 years of age), to investigate the character of chemical weathering in these sites. On the top of the forested catena there was a humo-ferric fragic podzol, and further down, and orthic gleysol. The other catena had a humo-ferric fragic podzol, then, downwards, a grey gleyified luvisol and a luvic fragic gleysol. Percolating waters near these trenches were sampled regularly, at various depth. The dkstribution of the ions on the meadow side indicated on one hand that H4SiO4, Na ÷ and Mg z÷ in percolating waters are related to the total volume of soil through wich waters percolate, that the dissolution ofaluminium is accelerated in acid sites (upslope) and that the solubifity of iron reaches a maximum in the zone influenced by the water table. On the other hand, calcium, which is easily liberated in the high sections, is in part fLxed when the solutions get concentrated, iron and aluminium are soon traped., silicium is less mobile than the basic cations. The constituants of primary minerals orgamze as follows: concentration of A1203 and Fe203 upslope, when the contrary is for the basic oxydes and SiO2; this trend stands out more clearly in the top 30 cm. Thus on top of the forested catena, chemical weathering is intense, the aluminium and iron oxydes are highly evacuated in this podzol. At the same altitude, in the prairie podzol, which probaly had 100 years ago a less acidifying vegetation (hardwoods) than in the first case, feldspars and micas are degraded and we find mostly transformed minerals (montmorillonite - A1). Minerals are very much less degraded downslope because of their confined position and the high ionic content of the percolating waters.

RESUME

Dans un petit bassin-versant des Appalaches canadiennes, cinq fosses p6dologiques ont 6t6 6tudi6es dans deux cat6nas de part et d'autre de l'exutoire, l'une sous for~t, l'autre sous prairie r6cente (la d6forestation datant de 100 ans), afin de caract6riser l'alt6ration dans divers sites le long de la pente. La premiere cat6na comportait, de haut en has du versant, un podzol humo-ferrl'que fragique, un luvisol gris gleyiti6, un gleysol luvique fragique; la deuxi~me, sous for&, un podzol humo-ferrique fragl~que, un gleysol orthique. Les eaux de percolation de ces profils ont 6t6 pr61ev6es r6guli+rement,/t diverses profondeurs ainsi que l'eau de l'exutoire. La distribution d~s ions dans la cat6na sous prairie a indiqu6 que d'une part les teneurs en H4SiO4, Na ÷ et Mg z+ sont li6es au volume travers6, que l'alummium est plus fortement mis en solution dans les sites acides (hauts de versants), que les teneurs en fer sont maxima- les dans les niveaux influenc6s par le battement de la nappe phr6atique. D'autre part, le calcium, fortement lib6r6 sur les hauteurs, se fixe en partie lorsque les solutions se concentrent, le fer et l'aluminium sont pi6g6s tr~s tbt alors que le silicium est moins mobile que les cations basiques. Les constituants des min6raux primaires dans les sols s'organisent donc ainsi: concentration de A1203 et Fe203 vers le haut de versant, alors que c'est le contraire pour les oxydes basiques et SiO2, ce qui est plus 6vident dans les 30 cm de surface. Aussi~ en haut de versant de conif'eres l'alt6ration est intense, les sesquioxydes sont fortement evacu6s dans ce

ISSN 0341 - 8162 ',£ Copyright "ig83 by Margot Rohdenburg M. A.. CATENA VFRLAG, Brockenblick 8, D- 3302 Cremlingen- Destedt, W. German~

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podzol, tandis qff/~ la mSme hauteur dans le podzol de prairie, qui portait il y a 100 ans sans doute une v6g6tation moins acidifiante (feuillus) que dans le premier, la d6gradation (des mi- n6raux phylliteux et des feldspaths) et les transformations (en montmorillonite - A1) pr6do- minent. La d6gradation des min6raux est faible dans les bas de versants par suite du confine- m ' " " " ent et de 1 elevation des teneurs des percolats.

1. I N T R O D U C T I O N

1.1. APER~U DU PROBLEME

M~me si la litt6rature touchant la g6ochimie des eaux de drainage et de pr6cipitations, le cycle des 616ments dans les 6cosystbmes, est consid6rable, peu d'informations portent sur tous ces aspects en m~me temps et dans un seul syst6me. De plus, peu d'efforts ont port6 sur l%tude des eaux de percolaton des sols dans leur milieu propre et dans le profil non perturb& Les eaux 6tudi6es ne repr6sentaient que des captations peu d6finies, ou encore simplement, le terme initial (pluies) et le terme final (ruisseau). Les travaux, entre autres, de CLEAVES et al. (1970), LIKENS et al. (1967), CLARIDGE (1970), MILLER (1974), BOURRIE (1977) nous apportent, certes, de pr6cieuses informations quant aux taux de d6part des 616ments d'un bassin-versant et tentent d'en apporter des explications. Cependant ils nous donnent peu de renseignements quant aux processus d'alt6ration/l l'int6rieur de profils individuels dans diff6rents sites le long du versant: cette recherche constitue le but principal de cette 6tude.

46 ~ I 46 '

D rummondv iHe

ou~6Ec . Fig. l: oso o~ Localisation du bassin-versant /oo ;~o

1.2. LE BASSIN-VERSANT EXPERIMENTAL

Situ6 au sud-ouest de la ville de Sherbrooke (Qu6bec, Canada) (fig. 1), c'est un bassin- versant 616mentaire de 0,995 km 2 en amont ducanaljaugeur, repr6sentatifde ce secteur de collines Appalachiennes par ses pentes et son syst6me de drainage, et comportant un versant bois6 et l'autre d6bois6. Situ6/~ proximit6 de l'Universit6 de Sherbrooke, atout pr6cieux 6tant donn6 l'6chantillonnage syst6matique et ponctuel que nous y avons effectu6, it 6tait aussi 6tudi6 au point de vue thermique et 6nerg6tique et au point de vue de l%rosion physique sur parcelles exp6rimentales. Les caract6ristiques naturelles avaient d6j/t 6t6 cartographi6es et les

INFLUENCES STATIONNELLES SUR L'ALTERATION DES SOLS 365

Fig. 2: G6ologie du bassin-vesant

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Fig. 3: Drainage du bassin-versant

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366 BOUCHARD

Lir Co Sit Prelevement dans le ruisseau i / . / /

Canal jaugeur Fig. 4: V6g~tation du bassin-versant

cartes que nous reproduisons ci-haut sore tir6es d'un rapport interne (BONN & CLE- MENT 1974). La r6gion des Appalaches est recouverte en majeure partie d'une 6paisseur variable de till laiss6 par la d6glaciation wisconsienne. Notre bassin-versant est un plan morainique inclin6, domin6 par des collines rocheuses. Le till est peu 6pais sur les collines; plus bas, le versant est accident6 d'une multitude de buttes gazorm6es. Le sous-bassement rocheux est constitu6 de roches schisteuses (phyllades) vers l'aval, alors qu'h l'amont, la litho- logie est vari+e (fig. 2). Les cinq classes de drainage, telles que d~finies par le MINISTERE DE L'AGRICULTURE DU CANADA (1970), se retrouvent dans ce petit bassin-versant (fig. 3). Les principales esp6ces des parties bois6es sont des 6rubles, des bouleaux, des h&res, des ormes, des sapins, des pins, des ~pinettes (fig. 4). Les parties d~bois~es sont d'anciennes terres ~ culture et d'anciens p~turages maintenant abandonn6s depuis environ 25 ans, alors que la d6forestation date de 100 ans.

2. METHODES ET PROCEDURES

2.1. SELECTION DES SITES

Deux crit~res principaux ont guid+ le choix des sites d'6chantillonnage flosses p6dologi- ques et eaux de percolation): (1) les sites, le long d'une cat6na, sont sur la m~me ligne d'6cou- lement des eaux (2) nous avons une ligne d'6tude sous v6g6tation herbac6e et une ligne sous


3 5 0

300

2 5 0

e x a g ~ , r a t i o n v e r t l c a l e : 2 x 0 2 5 0 rn / i i i i I

Fig. 5: Coupe topographique des sites d'6chantillonnage

for&. Les pentes de ces deux versants oppos6s sont assez semblables (fig. 5). D'autre part, nous avont tenu compte des distances & la cr&e: P4 et P1 sont & 15 m de la cr~te, P5 et P3 sont

410 m de la cr~te. Les altitudes relatives des sites de bas de versant par rapport & ceux des hauts de versants sont aussi comparables: P3 & P135 m, P5 h P4 37 m. Nous n'avons pu placer un site m6dian sur la ligne bois6e, ~tant donn6 que ce secteur avait ~t6 d6frich6 et portait donc une v6g6tation herbac6e. Les fosses p6dologiques ont 6t6 creus6es jusqu'au substratum rocheux dans le cas de P1 et P4.

2.2. ANALYSE DE SOLS

Nous avons effectu6 les analyses suivantes: (1) couleur MUNSELL des sols secs et humides, (2) pH dans une suspension sol-eau, (3) granulom6tries par densim6trie pour les limons et les argiles, tamisage & sec pour les sables, (4) carbone organique suivant la m6thode de WALKLEY& BLACK (1934), (5) extraction des bases 6changeables par percolation lente

l'ac6tate d'ammonium pH7 sur la fraction < 2 mm (6) capacit6 d'6change C.E.C. et taux de saturation en bases S/T, soit (~ bases 6changeables - C.E.C.) x 100, suivant une technique de JACKSON (1958) (7) extraction de Feet AI amorphes "libres" avec le dithionite de sodium sur les sols tamis6s ~ 2 mm et extraction de Fe et A1 amorphes complex6s avec la mati~re organique avec le pyrophosphate de sodium sur les sols tamis6s & 100/~ selon les m6tho- des de AGRICULTURE CANADA (1977) (8) extraction de SiO2 amorphe par NaOH 0,5N sur la fraction < 2 mm selon une technique tir6e de DUCHAUFOUR (1970) Na, K, Ca, Mg, Fe, A1 ont 6t6 dos6s par spectrophotom6trie d'absorption atomique, SiO2 par colorim6trie. (9) claimie totale sur la fraction < 2 mm par fusion au m6taborate de lithium (m6thode de INGAMELLS 1966) et dosage par fluorescence de rayons-X (10) min6ralogie de la fraction argileuse cristaUis6e par diffraction de rayons-X sur agr6gats orient6s et avec plusieurs types de traitements.

2.3. PRELEVEMENTS DES EAUX ET ANALYSE DE CELLES-CI

Pour 6tudier la qualit6 chimique de l'eau de percolation dans les cinq sites choisis, nous avons install6 une s6rie de tubes extracteurs d'eau & proximit6 de ces sites, ins6r6s h 15, 30, 60 et 90 cm de profondeur. Fabriqu6s par la compagnie Soil Moisture, ces tubes sont en PVC et munis d'une bougie poreuse en porcelaine. En faisant un vide partiel, ils exercent une 16g6re

368 BOUCHARD

Tab. 1: PERIODICITE DES PRELEVEMENTS D'EAU

Avril Mai duin Ju i l l e t

17 18 19 20 23 26 6 17 29 2 9 4 lO 13 16 31

Ao0t Sept. Oct. Nov.

28 30 31 4 13 29 14 13

Profi 1 1

tube cm

le t 15 x x x x x x x

2e 29 x x x x x x x x x x

3e 56 x x x x x x x x x x x x x x

4e 80 x x x x x x x x x x x x x x

xx xx x

x x x x x x x x

x x x x x x x x

x x x x x x

P ro f i l 2

l e f t 6 x xx x xx

2e 27 x x x x x x x x x x x x x x x

3e54 x x x x x x x x x

4e 71 x x x x x x x x x x

XX X X X X X

X X X X X X X X

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Pro f i l 3

l e r 17

2e 29

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4e 73

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P ro f i l 4

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P ro f i l 5

l e r l 6 xx x x x x x x x x x x

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4e 82 x x x x x x x x x x x x x x x

Rulsseau

No. 1 x xx x x x x x x x

No. 2 x x x x x x x

NO. 3 x x x x x x x

succion et recueillent les solutions extragranulaires. Des tests en laboratoire ont prouv6 qu'il n'y a aucun effet de contamination par la paroi de porcelaine. La premi6re eau recueillie aprbs installation des tubes 6tait jet6e. Le vide partiel 6tait fait apr~s chaque p6riode de pluie, les tubes vid6s le lendemain ~ l'aide d'une pompe manuelle, et les eaux conserv6es au r6frig6rateur dans des bouteilles en Nalgene, jusqu'h analyse. Le pH et la temp6rature 6taient mesur6s l'int6rieur m~me des tubes. L'eau de pluie a 6t6 recueillie h l'aide d'un entonnoir communi- quant h une bouteille de Nalgene, install6e sur le site m~me du bassin-versant. Le misseau drainant ce bassin-versant a +t6 6chantillonn6 h trois endroits, le long de son cours (fig. 3 ~t 5). Le tableau 1 dresse la liste des pr616vements d'eau dans les tubes et le misseau. Les tubes ont 6t6 install6s sit6t la neige et le gel disparus; le dernier ~ se lib6rer a 6t6 le P4. L'6chantillonnage est plus sommaire dans ce profil, d'autant plus qu'il se draine rapidement et que l'6paisse liti6- re a agi comme une 6ponge lors des premi6res pluies, suite h son installation. Les eaux ont 6t6 analys6es, dans le plus bref d61ai, pour SiO2, A13+, Fe 2+ par colorim6trie et lecture au colori- m~tre ~ lecture directe HACH (DR-EL), pour Na +, K ÷, Mg 2+ par spectrom6trie d'asorption atomique en flamme air-ac6tyl~ne et Ca 2+ en flamme N20-ac6tyl6ne utilisant le spectro- photom6tre d'absorption atomique Varian Techtron 1000.


a m

6 0 ~

PRI~CIPITATION [mm)

, i , , , , i i 2 5 5 ~ 5 2 5 1 4 2 4 4

A v r l l M a i J u r a

TEMPERATURE [°c}

p r o f o n d e u r

P r a i r l o 1 0 c m

3 0 c m

S o u s ~ b o i s 1 0 c m _ _ _

3 0 c m

j ,,llJtll 14 24 3 13 23 2 12 22 2 12 22 1 11 21

J u i l l e t A o u t S e p t e m b r e O c t o h r e N o v o m b r e

Fig. 6: Pr6cipitation et temp6rature

2.4. CARACTERES CLIMATIQUES DE LA REGION ET ETAT HYDRIQUE DES PROFILS

Le climat de la r6gion de Sherbrooke est un climat continental ~ 6t6s chauds et hivers ffoids et & pr6cipitations bien r6parties sur l'ann6e (BOISVERT 1972). Les quantit6s de pluie tomb6es ainsi que les temp6ratures dans le bassin-versant, au cours de la p6riode sous 6tude (fig. 6), nous donnent des indices quant & l'6tat hydrique des profils p6dologiques. Pr6cisons d'abord que les totaux mensuels de 1975 se rapprochent de ceux de la moyenne de 30 ans quoique juin a 6t6 un peu plus sec et juillet un peu plus arros&

L'6tat hydrique des profils a 6t6 consid6r6 au point de vue (1) de la recharge en eau des profils, c'est-~-dire l'entr6e de l'eau dans le profil, (2) de la dilution, c'est-~,-dire lorsque les teneurs diminuent par suite des apports de pluie. Les p6riodes de dilution et de recharge en eau ont 6t6 inf6r6es/~ partir des donn6es climatiques pr6cbdentes et de nos observations sur le terrain. Ainsi, au printemps (pr61~vement du 17 avril au 9 juin), le terrain 6tait bien humidi- fi6, suite ~i la fonte des neiges. Ceci correspondait/~ une p6riode off la dilution 6tait plus ais6- ment obtenue et pouvait 8tre accentu6e par les pluies de cette saison. Par contre, enjuillet, les fortes chaleurs d'6t6 ayant favoris6 l'6vapotranspiration dans un milieu qui avait d~j/~ ~t6 ass6- ch6 pendant la deuxi6me quinzaine de juin, la recharge compl6te en eau de tousles profils n'6tait pas r6alis6e (et ce, malgr6 que les quantit6s de pluie 6taient assez importantes). Le milieu 6tait mieux humidifi6 de la fin aoflt/~ novembre (consid6r6 comm p6riode d'automne) par suite de la baisse des temp6ratures; les pluies abondantes rendaient la dilution possible et les p6riodes de dilution 6taient plus frbquentes et plus durables en automne. Cependant, il existe des diff6rences entre les hauts et les bas de versant, la dilution 6tant obtenue plus rapidement sur les sommets alors qu'elle est plus tardive mais plus durable dans les bas de versants. En effet, l'eau circulant aussi lat6ralement, les apports d'eau dans les bas de versants sont charg6s en ions mobilisables, au d6but. Puis, 6tant donn6 que les solutions circulant depuis les sommets deviennent plus dilu6es, cette dilution gagne par la suite les bas de versants. Lorsque la pluie s'arrSte, l'6vapotranspiration devient rapidement active sur les sommets,

370 BOUCHARD

alors que les apports d'eau continuent/l affluer vers les bas de versant, ce qui prolonge leur prriode de dilution. Aussi, la recharge est-elle plus durable en aval, par apports latrraux, ce qui explique les diffrrences de durre des signes de recharge dans la fig. 7.

3. ETUDE DES PROFILS PEDOLOGIQUES

3.1. CARACTERISTIQUES DES PROFILS PEDOLOGIQUES

Les horizons et prdons ont 6t6 drfinis selon les critrres de la COMMISSION CANA- DIENNE DE PEDOLOGIE (1978). La premiere fosse creus6e en haut de versant de prairie, P1, cachait un profil enterr6 sous une couche de remplissage de 20 cm. Le cultivateur avait

Tab. 2: RESULTATS ANALYTIQUES DES PROFILS PEDOLOGIQUES Prof. Sable Limon Argile I pH

cm %

Pl Ap ~ 0-15 39,8 48,8 I I ,4

~*15-30 39,1 49,9 ll,O

Ap 0-21 34,2 53,5 12,3 Ah 21-25 35,4 49,4 15,2 Ae125-29 33,7 54,3 12,0

Bfl 29-34 41,0 50,2 8,8 Bf234-45 43,5 49,8 6,7 Btx 45-80 53,7 33,8 12,5

"2 e pr~l~vement

P2 A I O-lO 135,2 51,8 13,0 5,3 4,1 P~IO-20 i 38,0 47,5 14,5 5,1 2,9

AeF20_30 1 51,7 40,0 8,3 5,7 ,0 L30-55 i 54,8 39,8 5,4 6,1 0,2

Bt 55-68 ! 46,5 40,7 12,8 6,5 0,I Cg 168-96 44,1 47,3 8,6 6,8 0

L96-132 43,8 45,8 10,4 7,0 0

P3 AD 0-I0 51,5 41,8 6,7 5,7 2,1 Ae 10-28 62,1 33,1 4, Q 5,7 0,7 0,22 0,23

28-35 ! 56,8 37,2 6,0 6,0 0,7 0,23 0,17 i

AB 35-48 i 54,5 38,7 6,8 6,1 0,2 0,28 0,18 Bt{48-60 50,7 39,1 10,2 6,2 0,2 0,28 0,12

[ 60-75 50,6 39,6 9,8 6,3 0,I 0,24 0,13

xl75-901 64,7 30,9 4,4 6,3 O,l 0,20 0,13 C g ~90-I12 51,9 42,1 6,0 6,5 O 0,23 0,06

P4 0-I0 30,3 52,7 17,0 4,5 9,4 0,36 0,87 LFH I0-20 , 38,7 47,6 13,7 4,6 5,2 0,59 0,92

Bf 20-4547,6 47,9 4,5 4,7 2,5 0,29 0,58 Bx 45-65 4~,6 50,0 7,4 5,1 0 0,33 0,24

Btx 65-80 39,3 47,9 12,8 6,3 0 0,31 0,09

P5 Ah O-lO 39,9 45,1 15,0

0-18 41,5 42,2 16,3

Ae 18-29 46,844,6 8,6 29-40 45,4 46,0 8,6

Ba ~0.1~0 ~r,,2 53,310,5

% Fe

Dith. Pyro. ~2mm *lOOu

0,82 0,67

0,66 0,68 0,43 0,58 0,34 0,55

0,40 0,55 0,59 0,73 0,41 0,55 0,16 0,28

Compl exe ~Changeable

K + Na + Ca*" Mg +* C.E.C. S/T

meq/l O0 g %

3,11 0,21 1,61 0,38 17,9 12,9 3,05 0,20 1,49 0,36 15,5 13,6

3,14 0,21 1,50 0,34 15,3 14,3 9,05 0,19 0,72 0,21 12,6 9,3

0,04 0,19 0,60 0,22 11,3 9,3 0,05 0,19 0,60 0,18 12,0 8,5 0,03 0,19 0,40 O,lO II ,6 6,2 O,lO 0,19 2,90 l,Ol 9,2 45,9

0,32 0,48 0,19 0,45 2,79 0 17,1 25,7 0,32 0,48 0,12 0,44 1,97 0 18,5 17,7

0,24 0,27 0,07 0,25 0,80 0 7,8 19,5 0,16 0,09 0,06 0,37 0,82 0 7,2 24,7 0,23 0,13 0,09 0,48 2,16 2 6,6 74,5 0,17 0,15 0,07 0,27 1,34 1,85 4,9 72,8 0,23 0,18 0,08 0,37 2,20 2,93 7,4 75,2

0,21 0,23 0,09 0,33 1,52 0,89 8,8 32,2

0,03 0,02 0,05 0,004

0,12 0,58 0,38 0,75 0,44 0,79 0,07 0,25 0,08 0,02

0,34 0,32 )0 12 0,17 0,53 0 ,43 0 ,25 0,51 0,32 0 ,17 0,06 0,02 0,30 0 ,19 0 ,07 O,Oh

0,27 0 ,12 0 ,02 0,02

0,06 0,34 0,75 0,53 5,9 28,3 0,08 0,27 1,03 0 6,4 34,3 0,08 0,37 1,28 1,15 6,4 44,9 0,09 0,34 1,60 l 8,3 43,8 0,08 0,28 1,25 1,45 7,3

0,78 0,08 0,31 1,12 ] ,18 5,3 0,07 0,32 1,16 1,28 5~2

1,06

0,73 0,58 1,00 0,07 0,29 0,99 0,55 5,5 1,20

0,86 0,58 0,~5

0,73

41,9

50,9 54,0

0,35 0,41 4,30 1,23 35,9 17,5 0,13 0,42 0,87 0,30 21,1 7,8 0,52 0,38 0,31 0,12 13,2 10,1

34,8

0,14 0,55 3,87 2.46 9,0 78,3

0,19 0,48 3,70 2,07 17,9 36,0 0,17 0,81 1,60 1,24 16,9 22,6 0,09 0,40 1,30 1,23 6,5 46,3 0,08 0,35 1,20 1,16 6,3 44,2

0,I0 C,,"6 2,60 2,42 6,2 89,4


homog6n6is6 les in6galit6s de la surface avec le mat6riau 6 proximit6 imm6diate. L'horizon sup6rieur est donc un Ap; ceux du profil enterr6 (prot6g6s par le remplissage) correspondent au milieu forestier original, profil qui s'apparente 6 un podzol humo-ferrique fragique (tabl. 2). Une deuxi6me fosse au site P1, 6 deux m6tres de la premi6re, dans un endroit qui ne sem- blait pas avoir subi de remplissage, seuls des labours, recelait un Ap dans les 30 cm superficiels et l'horizon sous-jacent 6tait identique 6 celui pr61ev6 6 proximit6, le Bfl (29-34 cm). Les Ah et le Ael du profil original avaient donc 6t6 incorpor6s aux labours. Le P2, s'apparente 6 un luvisol gris gleyifi6. Les horizons sont tr6s peu diff6renci6s dans le profil en bas de versant de prairie P3, qui s'apparenterait 6 un gleysol luvique fragique ou encore un luvisol gris fragique gleyiii6. Le P4, sous une for~t mixte mais 6 dominance de conif6res, est un profil vierge. I1 a un LFH 6 humus peu d6compos6 et comportant des d6bris d~aiguilles de conif6- res. Nous avons vu un Ae blanch~tre, discontinu, ne se retrouvant que par taches et qui n'a pas 6t6 6chantillonn6. Ce profil s'apparente 6 un podzol humo-ferrique fragique. Le P5 situe en bas de versant, sous for~t de feuillus s'apparenterait 6 un gleysol orthique. I1 n'a pas 6t6 per- turb6 par l'homme.

3.2. COMPARAISONS ENTRE LES PROFILS PEDOLOGIQUES

Nous avons tir6 les informations les plus importantes des tableaux 2 6 5. Les profils les plus acides, dans l'ensemble, sont ceux situ6s en haut de versant, donc les plus sujets au lessivage vertical et oblique. Les horizons les plus d6satur6s sont les Ae et dans l'ordre celui du P4, P1, du P2 et enfin du P3. Quant 6 la fraction amorphe, Fe (pyro) et A1 (pyro) et (dith.) sont plus abondants dans les hauts de versant. Les maxima de SiO2 amorphe sont: 1) en surface, SiO2 provenant des phytolites, 2) en profondeur, peut-6tre par pr6cipitation chimique de SiO2 des eaux de drainage. La chimie totale des sols indique, qu'en surface, les profils ont ten- dance 6 s'appauvrir en oxydes basiques et/t s'enrichir en silice et TiO2. Cependant, chacune des analyses chimiques totales ne donne que les montants relatifs des divers 616ments pr6- sents 6 un stade particulier d'alt6ration. Si une roche alt6r6e a perdu la plus grande partie de son sodium et de son calcium originels, mais seulement un peu de son aluminium et de son fer, l'analyse montrera un accroissement apparent de ces deux derniers constituants. Nous avons effectu6 le calcul des gains et des pertes en 616ments lors de l'alt6ration (KRAUSKOPF 1967) (tabl. 5). TiO2 a 6t6 consid6r6 constant, car il est peu mobile. Les sites podzolis6s, P4 et P1, en haut de versant, ont les pertes les plus marqu6es. I1 convient de noter que le till est assez homog6ne verticalement dans les profils, selon nos observations de terrain; mais nous avons tout de m~me pr61ev6 plusieurs 6chantillons dans une m~me tranche (ex.: 96-132 cm du P2) et homog6n6is6 le tout pour n'en faire qu'un. Ce till est aussi assez homog6ne lat6rale- ment, tel qu'observ6 sur le terrain et tel qu'indiqu6 par les analyses: % d'argiles variant de 10,4 612,8 % (saufP3), abondance de quartz, feldspath et illite, peu de kaolinite, pas de mont- mofillonite dans la fraction argileuse.

L'analyse min6ralogique des argiles indique que la montmorillonite est plus abondante en P1 qu'ailleurs. En P1, sa quantit6 d6cmit en profondeur et elle semble ~tre chloritis6e par Al-interfoliaire car elle n'est pas 6vidente dans les spectres obtenus pour les 6chantillons non trait6s ~ l'acide. Le taux d'expansion apr6s traitement au glyc6rol est n6gligeable. Par contre, apr6s traitement 6 l'acide, le taux de gonflement est fort important. Quand la montmofilloni- te est chloritis6e par Al-interfoliaire, elle perd la propri6t6 de se tasser compl6tement apr6s saturation avec K et chauffage (BROWN 1961). I1 y a une chlorite fiche en fer dans tousles 6chantillons du P1, d'apr6s son componement au chauffage (6 550°C dispafition 6 peu pr6s

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INFLUENCES STATIONNELLES SUR L'ALTERATION DES SOLS 3 7 3

Tab. 5: CHIMIE TOTALE DES SOLS: CALCUL DES GAINS ET PERTES

P r o f i l SiO 2 Al203 (cm)

Pl

Ap r* o-15 - 8,9 -13 ,9 L*15-30 - 8,6 -14,5

Bf 34-45 • 0 , I - 4,9

P2

Ap 0-20 - 4 ,3 -15 ,8 Ae 20-55 +10,9 - 2 ,8 Bt 55-68 ÷ 4,0 + 0,6 Cg 68-96 * l l , 2 0

P3

Ap-Ae 0-28 - 1,2 - 7,8 Ae 28-48 - l ,O * 3,3 Bt 48-75 - 3;6 * 4,7

P4

LFH f O-lO -12,9 -34,5 L I0-20 - 9,6 -25,8

Bf 20-45 - 4,6 -17,0 Bx 45-65 - 0,5 - 5,5

P5

Ah F O-lO + 6,3 - 6,6 L lO-18 * 0,9 + 8,5

Fe203 CaO MgO K20 Na20

-15 ,0 -31 ,3 -41 ,8 -27 ,0 -23 ,4 -16 ,8 -32 ,4 -40,1 -27 ,0 -22 .4 -12 ,6 -22,5 -27 ,7 -15,6 - 4 ,4

-23 ,6 -31,5 -21,9 -21 , I -18 ,4 -23 ,6 * 0 ,9 -16 .4 - 7,3 + l l , 8 ÷ 0,6 ÷ 1,9 - 2.1 * 0,5 + 0,5 - 8,9 +17.6 -11,6 - 1 , 4 * 1 2 , 7

-21 ,0 -13 ,5 . 16 ,3 - 8,0 - 3,0 • l l , 7 - 5 ,8 *67,3 * 1.5 - 0,5 +15,8 - 1.9 ÷ 2.0 + 4,5 - 8 ,0

-43 ,9 -16 ,9 -39 ,0 -44 ,8 -54 ,4 -32 ,8 -32 ,5 -32 ,0 -35 ,7 -22,1 -31 .3 -15 ,7 -17 ,0 -29 ,0 - 5,6 - l l , 9 -21 ,3 - 9 .0 - 8 ,7 - 2 ,6

-41,1 - I 0 , 2 -43,2 ÷ l ,O -14 ,4 .12 ,2 -16 ,7 -27 ,3 + 8,1 -10 ,8 - 3 ,4 - 8 ,3 -26 ,6 * 8 ,6 - 1,8 Ae 18-40 * 2,9 • 3,4

• deuxi~me pr~l~vement

compl6te de la raie ~ 7 A, renforcement faible de celle ~ 14 A) et surtout son haut degr6 de dissolution dans HC1 IN h 80°C. I1 y a aussi de la chlorite magn6sienne ici, car il en subsiste apr6s dissolution avec HC1. Dans les autres profils, seule la chlorite ferrif6re est pr6sente.

4. CARACTERISTIQUES CHIMIQUES DES EAUX DE PLUIE, DE PERCOLATION DES SOLS, ET DU RUISSEAU

4.1. COMPOSITION DE L'EAU DE PLUIE ET DE LA NEIGE

L'eau de pluie est peu charg6e. Ca 2+ varie de 0,15 ~ 0,60 mg/1, Mg 2+ de 0 h 0,07 mg/1, K + de 0,05 ~ 0,24 mg/1, Na + de 0,05 h 0,19 mg/1. En comparant avec des analyses de pluie provenant de r6gions voisines, il semble qu'elles ne soient pas contamin6es car leurs teneurs sont comparable ~ celles du Hubbard Brook, New Hampshire, U.S.A., station exp6rimentale 61oi- gn6e de toute source de pollution atmosph6rique (LIKENS et al. 1967). Etant donn6 ceci et comme le but de cette ~mde n'6tait pas un bilan entr6e-sortie du bassin, il n'est pas apparu n6- cessaire de tenir compte de la pluie, lors de la compilation des donn6es d'eaux de percolation et du ruisseau.

4.2. LES VARIATIONS SAISONNIERES DE TENEURS (fig. 7)

Cest enjuillet que les teneurs en H4SiO4 + et Na 6taient les plus fortes, amen6es par: 1) la hausse des temp6ratures 2) la lib6ration de la silice des chaumes 3) la diminution de la dilu-

374 B O U C H A R D

1 Ma~z Juitn . . . . . . . . A~L]I lSeptle~br2e O c ! o b r e 4 NTvemDre 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . t] . . . . . . . . ~e . . . . . . . . . . . . . . . . . > , , ¢ 26 f 1 6 2 t 5 25 , d : i . 7 : 7 7 ~ i~ 2 6 6 1 6 2 6 [, 1 5 2 5 4 14 4 i ; 24 1~

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376 BOUCHARD

tion ou concentration par 6vaporation. I1 y avait moins de H4SiO4 en novembre, par suite de la baisse des temp6ratures. Ca 2+ et Mg 2+ dans P2 et P3 6talent en relation directe avec la recharge en eau (percolats plus concentr6s avec la recharge du 28 aoflt au 29 septembre). Le peu de Ca2+ enjuillet, en surface de P2 et P3 s'explique en ce que les pluies 6taient intenses et la percolation rapide suite fi la s6cheresse de juin, ce qui montre l ' importance du temps d 'humectation dans la mise en solution du calcium. K + est demeur6 peu abondant en profondeur de P1, alors qu'il y a eu une forte hausse en juillet, aoflt et septembre dans les 30 cm sup6rieurs. K + 6volue par pics dans P2 et P3. Ainsi, dans le P2, il y a eu un pic en surface le 17 mai ~ la suite de la premi6re forte pluie apr6s la fonte des neiges; le 29 mai, des pics au niveau des 2e et 3e tubes indiquaient que le K ÷ accumul6 en surface ou plus haut dans le versant 6tait pouss6 plus loin, avec la progression du front d 'humectation (pics au 2e et 3e tubes le 10juil- let, pic au 4e tube le 13 juillet), un effet de "chasse". Le peu de K + ~l tousles niveaux dans P2 et P3 en automne, signe de dilution par remont6e de la nappe phr6atique, indique qu'ils sont moins bien drain6s que le P1. En P5, en novembre K + 6tait abondant en surface et au niveau de la nappe phr6atique, fi cause de la chute des feuilles. Dans le ruisseau, K + est assez cons- rant, saul en octobre et novembre, ou il est tr6s abondant, a l'instar de le nappe phr6atique. Fe 2+ est demeur6 plut6t constant en haut de versant de prairie, ~ cause de la bonne a6ration du profi let de l'61oignement de la nappe phr6atique.

En P2, pr6s de la surface, Fe 2+ 6tait plus abondant en mai-juin, alors qu'il yen avait peu en aofit-septembre. La quantit6 de pluie devenant importante au cours de cette demi6re p6riode, il y a un engorgement du profil et dilution du Fe ÷, ce qui a aussi pour effet de freiner l'action des bact6ries, qui requi6rent de l'oxyg6ne et ne vivent que dans des environnements o6 Fe 2+ est instable (HEM 1970). M~me si Fe 2÷ a une relation directe avec l 'humectation du profil, il existe une limite impos6e par la situation de la nappe et la dilution. I1 en est de m~me pour P3, saufque le bat tement de nappe est fi 30 cm. Fait particulier au P4, les deux tubes les plus profonds peuvent avoir beaucoup de fer (octobre, novembre). I1 ne semble pas qu'il suf- rise d'invoquer l'effet du niveau de la nappe phr6atique pour expliquer ceci, puisqu'il s'agit d'un haut de versant et que P1 ne r6agissait pas ainsi. P2 et P3 avaient peu de A13+ tout au long de la p6riode d'6tude mais les percolats des 30 cm sup6rieurs du P1 avaient beaucoup plus de A13+ de septembre fi novembre. Les pH 6taient plus acides vers la surface pendant ces trois derniers mois, ce qui a favoris6 une plus forte raise en solution d'A13+. On retrouve le m~me ph6nom6ne en for~t (P4).

4.3. DISTRIBUTION DES IONS DANS LES PROHLS ET COMPARAISON DES SITES (tableau 6 et figure 7)

Les 616ments qui augmentent vers les bas de versant sont H4SiO4, Ca 2+, Mg 2+, Na +, ce qui est surtout 6vident dans les 30 cm superficiels. Ceux qui augmentent en profondeur sont H4SiO4, Ca 2+, Mg 2+, Na + et les profils les plus diff6renci6s verticalement sont les mieux drai- n6s et ceux sans apports lat6raux perturbant les ph6nom6nes (P1). Les 616ments qui se retrouvent plut6t en surface sont A13÷ et K + et les hauts de versant en ont le plus; cependant P4, profil podzolis6, en a aussi beaucoup en profondeur. Quant ~l Fe 2+, il se retrouve aussi en surface et surtout en P2, i~ cause de la proximit6 de la nappe phr6atique. Le ruisseau a plus de Na ÷, Ca ++, Mg ÷+ et K ÷ que les percolats des profils, mais les teneurs des trois premiers 616- merits sont cependant plus basses dans le ruisseau que dans la nappe phr6atique fi la base du P5. Quant fi K ÷, le point 2, ~i la rencontre de [affluent passant dans un mar6cage en ale plus; le point 3, le plus pr6s de la source, en a g6n6ralement moins mais les teneurs 6taient 61ev6es en automne ~i cause des feuilles jonchant ici le lit du ruisseau. Les teneurs en H4SiO4, A13+ et


Fe 2+ sont plus faibles dans le ruisseau que dans les percolats des proflls, mais H4SiO4 des 30 cm superficiels des proffls ressemble aux teneurs du ruisseau.

Tab. 6: MOYENNES DES TENEURS IONIQUES DES EAUX

A1 Fe Ca Mg K Na SiO 2 pH

Tube 1 m 0,09 0, I I 3,03 0,75 1,96 0,69 1,6 6,2

2 m 0,06 0,20 3,31 1,03 1,83 0,93 2,2 6,2

3 m 0,02 0,13 3,52 2,82 0,44 1,51 7,8 6,6

4 m 0,01 0,13 4,68 3,85 0,45 2,05 12,7 6,7

Tube 1 ffl 0,04 1,30 4,65 2,04 1,49 1,12 3,9 6,2

2 m 0,02 0,25 3,65 1,48 0,82 1,26 6,3 6,1

3 m 0,02 0,17 3,82 2,70 0,51 1,46 9,5 6,4

4 m 0,02 0,13 3,94 2,87 0,32 I ,6 7,9 6,2

Tube 1 m 0,05 0,22 4,14 2,61 0,71 1,27 4,5 6,0

2 rn 0,03 0,55 4,01 2,49 ] ,31 1,43 7,4 6,3

3 r~ 0,03 0,12 4,54 3,15 0,24 1,45 7,6 6,4

4 m 0,01 0,18 4,92 4,42 0,53 1,73 13,8 6,3

Tube 1 rn 0,70 0,40 4,09 1,39 2,39 0,94 6,2 5,4

2 rn 0,59 0,14 4,71 1,50 1,25 1,23 5,9 5,8

3 m 0,13 0,45 4,67 1,95 1,40 1,23 6,6 6,0

4 m O,lO 0,28 4,74 3,48 0,90 2,04 I0,4 6,2

Tube 1 m O , O l 0,20 l l ,80 5,83 1,43 2,27 6,1 6,4

2 m O,Ol O,l l 14,05 6,52 1,37 2,63 6,8 6,~5

3 m 0,01 0,17 24,18 I1,83 0,48 3,14 II ,8 7,3

4 m 0,02 0,17 23,91 11,57 0,50 3,07 10,9 7,3

1 m 0,02 0,09 16,37 5,89 2,78 2,59 4,3 7,2

2 ffl 0,01 0,13 17,55 5,35 3,76 2,66 3,8 7,3

3 m 0,01 0,09 17,43 7,30 1,26 2,60 4,0 7,4

5. RAPPORT ENTRE LA CHIMIE DES EAUX ET L'ALTERATION DES PROFILS P E D O L O G I Q U E S

Apr6s avoir 6tudi6 la composit ion des 616ments constitutifs ainsi que des percolats des profils, nous pouvons d6gager leur influence mutuelle, pour caract6riser d'une part, l'alt6ra- tion dans divers sites le long de la pente, sous couverture herbac6e et ensuite sous for~t, et d'autre part, comparer l'6volution sous prairie et sous for~t.

Le haut de versant en prairie ne regoit que tres peu d'eau de l'amont et ses percolats dans les 30 cm superficiels ont les plus petites teneurs en Ca 2+, Mg 2+, Na ÷ de la cat6na. Le lessivage vertical est responsable de l'augmentation graduelle des teneurs vers le bas du profil et les tr~s forts coefficients d'augmentation pour ces ions expliquent l'alt6ration des min6raux phylli-

378 BOUCHARD

teux en g6n6ral et des feldspaths. D'autre part, il y a influence r6ciproque entre la concentration des solutions percolantes et l'abondance des ions adsorb6s par le complexe 6change- able: la surface de P1 est moins fiche en ces cations 6changeables que celle des profils plus bas, ce qui est en accord avec la chimie des percolats, alors que Mg 2÷ et Ca 2+ en solution et 6changeables dans le sol ont des teneurs plus fortes en profondeur. Na + 6changeable est plus fortement lessiv6 dans ce profil que dans ceux plus bas; il est tr~s peu fix6 le long de son trajet et sans endroit pr6f6rentiel. De m~me, les percolats des 30 cm sup6fieurs de ce profil sont ceux qui contiennent le moins de H4SiO4 de toute la cat6na: les eaux sont donc plus agressives vis-a-vis des silicates et la silice peut &re th6oriquement pr61ev6e aux d6pens de n'impor- te quel silicate, y compfis le quartz. Aussi le d6placement du silicium des min6raux pfimaires est plus intense dans ce profil que dans ceux situ6s plus bas et la silice amorphe en moins grande abondance. Le silicium dans les percolats est probablement fourni par l'albite car celle-ci lib6re aussi du sodium en s'alt6rant, et le lessivage intense de Na ÷ a 6t6 remarqu6 ici; de plus, les plagioclases, plus faiblement repr6sent6s en surface, auraient subi une plus forte alt6ration.

L'aluminium est plus mobilis6 en P1, en surface, que dans les profils plus bas, surtout/~ l'automne, sans doute h cause des pH acides et du bon drainage. Ces fortes teneurs dans l'eau peuvent expliquer l'abondance de la montmorillonite, chlofitis6e par Al-interfoliaire, dans ce profil. En effet, la formation de la montmorillonite implique: 1) le d6part du K + des phyllites (or, K + lib6r6 dans l'eau en surface de P 1 est plus abondant qu'en P2 et P3) 2) A1 des t6tra~dres migre vers les octa6dres 3) Si entre dans les octa6dres (SHEN & RICH 1962). La chlorisation par Al-interfoliaire est un stade plus avanc6 dans la d6gradation. A1 s'organise en couches gibbsitiques interfoliaires, ce qui prot6ge et stabilise les feuillets en voie de d6gradation (TARDY 1969), ce qui est favofis6 par l'abondance d'aluminium provenant du milieu ext6- fieur et aussi d'aluminium amorphe (plus abondant en P1 que darts les profils plus bas). De plus, [influence des faibles teneurs en silicium dans les percolats, des faibles teneurs en bases (peu abondantes en surface de P1), les pH acides et les fortes teneurs en aluminium ~ proxi- mit6 des cfistaux favofisent la coordinance 6 au d6triment de la coordinance 4 (TARDY 1969, DE KIMPE et al. 1961). Le fer, faiblement solubilis6 ~ cause du milieu oxydant, se retrouve plus abondamment ici sous formes d'oxydes amorphes (Fer dith.) qu'ailleurs sur le versant. Donc, les solutions dilu6es vers la surface, sans cesse renouvel6es, les teneurs des percolats au-dessous des seuils de solubilit6 des min6raux caract6fisent ce site lessiv6.

La circulation verticale de l'eau est plus limit6e dans les profils plus basle long de la pente, P2 et P3, et ils sont souvent engorg6s; ce qui a 6t6 mis en 6vidence par les comportements

2+ 2+ de Ca et Mg dans les percolats (plus dilu6s aux p6riodes humides). Les percolats en surface de ces profils sont plus charg6s que ceux du P1 en: 1) H4SiO4, donc les eaux sont moins aggressive vis-h-vis des silicates et la perte en min6raux primaires est moindre et la silice amorphe plus abondante, 2) Mg 2+, Ca2+ et Na ÷ et les pertes d'oxydes basiques des min6raux primaires sont plus faibles qu'en haut de versant, et limit6es aux 20 cm superficiels. Tout comme au P1, il semble y avoir une 6troite relation entre Ca2+ et Mg 2+ dans les percolats et Ca2+ et Mg 2+ dans le complexe 6changeable, puisque les teneurs 6taient plus faibles au niveau des horizons lessiv6s (Ae). Enfin, l'effet de "chasse" du K + des percolats du P2 et P3, et qui ne se produit que tr6s temporairement, favorise moins l'alt6ration puisque K20 des min6- raux pfimaires et l'illite sont plus abondants dans ces profils qu'en P1. Les plus fortes teneurs favorisent la "pression" d'ions sur les min6raux ce qui freine les transformations (quartz, feldspaths et illite plus abondants qu'en haut de versant).

Le milieu plus basique (h cause, entre autres, de la proximit6 de la nappe phr6atique) est peu favorable ~t la mise en solution de l'aluminium et n'admet pas l'abondance de montmoril-


lonite de d6gradation et sa chlorisation, comme en P1. De m~me l'aluminium amorphe, dont la pr6sence favorise la chlorisation de la montmorillonite, est moins abondant en P2 et P3. Les fortes quantit6s de fer en solution en surface, lorsque la nappe phr6atique est haute, sont chass6es un peu plus loin dans les profils car les pertes en Fe203 des min6raux primaires en surface sont tr6s fortes et il y a des gains un peu plus bas dans les profils. Les conditions souvent r6ductrices permettent peu les pr6cipitations d'oxydes amorphes (beaucoup moins de fer dith. en P2 et P3 qu'en P1). Enfin, le P3 diff~re du P2 en ce qu'il y a un soutirage profond vers 90 cm (nappe drain6e vers le ruisseau), plan d'6coulement favoris6 par la texture plus grossi6re. Ce transit lat6ral de l'eau a 6t6 mis en 6vidence par les teneurs plus 61ev6es en K ÷/t ce niveau lors de l'engorgement d'automne, mais aussi parce que les eaux 6taient plus riches en Na ÷, Ca 2+ et Mg 2÷. Cette circulation d'eau, malgr6 qu'elle soit charg6e en ions, favorise l'alt6ration des min6raux primaires (quartz, feldspaths), de l'illite et de la chlorite.

Ainsi, la distribution des ions dans le versant de prairie indique que les teneurs en H4SiO4, Na ÷, Mg 2÷ sont li6es au volume travers6 car elles augmentent vers le bas du versant et vers la profondeur; d'autre part, l 'aluminium est plus fortement solubilis6 dans les sites acides (maximum en P1 h cause de l'61oignement de la nappe phr6atique); enfin, la solubilisa- tion du fer est maximale dans les niveaux influenc6s par le battement de la nappe, off Fe 2÷ est instable.

Nous avons 6valu6 l'ordre de mobilit6 des 616ments par rapport/t la composition chimique totale du sol, en utilisant une formule 61abor6e par TARDY(1969): le • Yr off Ie est la teneur en mg/1 de l'616ment I dans l'eau, Ir la teneur en g de l'616ment I dans 100 g de roche ou de sol, Ye la teneur en mg/1 de l'616ment de r6f6rence dans l'eau, Yr la teneur en g de 1'616- ment de r6f6rence dans 100 g de roche ou de sol. Le Na a 6t6 consid6r6 comme 616ment de r6f6rence car le calcul % de l'616ment dans l'eau + % de l'616ment 6changeable dans le sol a montr6 que le sodium 6tait l'616ment le plus mobile au niveau des horizons profonds. Les r6-

le. Ye /t environ 90 cm de profondeur sont les suivants. Pour P1, Si 133, Ca 2377, sultats de Mg 1347, K 190, A1 1, Fe 40; pour P2, Si 111, Ca 2389, Mg 2059, K 199, AI 3, Fe 65; pour P3, Si 166, Ca 2882, Mg 3248, K277, A11, Fe 76; pour P4, Si 101, Ca 2614, Mg 2047, K303, A110, Fe 70; pour P5, Si 82, Ca 8294, Mg 3723, K 152, A12, Fe 37. Ainsi, le calcium, fortement lib6- r6 sur les hauteurs, se fixe en partie lorsque les solutions se concentrent (augmentation du Ca vers le bas du versant plus faible que celle du Mg). Le fer et l'aluminium lib6r6s sont peu mobiles et pi6g6s tr6s t6t, ce qui explique leurs tr6s faibles teneurs dans le ruisseau. Le silicium est moins mobile que les cations basiques. I1 en r6sulte donc un arrangement des cons- titants des min6raux primaires des sols qui s'organise ainsi: concentration de A1203 et Fe203 vers le haut de versant, diminution des oxydes basiques et de SiO2 vers le haut de versant, surtout au niveau des 30 cm superficiels des profils car, plus profond6ment l'analyse totale et la min6ralogie se ressemblent, sauf dans le P3, off il y a soutirage lat6ral.

Nous allons maintenant 6tudier la cat6na sous for~t. L'aluminium est fortement mis en solution dans le profil en haut de versant (P4), ~ cause des pH tr6s acides (dix fois plus d'A13÷ en solution que dans le P1) et il demeure tr6s abondant en profondeur. I1 en est de m~me du fer qui a de tr~s fortes teneurs darts les percolats en profondeur, contrairement aux autres profils. L'humus brut, acide, pr6sent dans ce sous-bois/t dominance de conif6res (notam- ment l'6pinette), produit des acides fulviques non satur6s, libres, qui migrent dans le profilet r6agissent avec les particules min6rales; ils sont neutralis6s par les cations et forment des compos6s complexes capables de migrer vers les horizons profonds, ce qui freine les n6ofor- mations d'argiles et le d6veloppement et la chloritisation de la montmorillonite, au contraire du profil en haut de versant de prairie. Aussi, le fer et l'aluminium des min6raux primaires ont subi des pertes plus importantes que dans les autres profils (tabl. 5). Cependant, le fer

380 BOUCHARD

semble ~tre mieux 6vacu6 des horizons sup6rieurs que l'aluminium. I1 y a nettement plus de Fe 2+ que de A13+ dans les eaux profondes et c'est le contraire en surface (tabl. 6). Aussi les pertes en fer des min6raux primaires, toujours sup6rieures ~ celles de l'aluminium, sont trbs fortes jusqu'~ 65 cm de profondeur; alors que celles de l'aluminium se produisent surtout dans les 45 premiers cm (tabl. 5). Une partie du fer complex6 par la mati~re organique pr6cipite en Bf (moins de Fe 2+ clans l'eau h ce niveau), amen6 sans route par oxydation du Fe 2+ puisque cet horizon, rouge~tre, est poreux, hien a6r6 et les racines y sont abondantes.

Cette hydrolyse acide favorise 6galement le lessivage des bases des min6raux primaires, lessivage qui est d'ailleurs maximal dans ce profil (plus fortes pertes en oxydes de Ca, Mg, Na, K des min6raux primaires, tabl. 5). Mais les bases ne sont pas toutes lessiv6es au m~me de- gr6. Ainsi, le K + est plus facilement mobilis6 par rapport aux cations 6changeables et sa mobi- lit6 par rapport aux min6raux primaires est plus grande que dans les autres profils (cf. r6sul-

la • Y r tats du calcul de ~ - ). Aussl les teneurs plus 61ev6es en K +dans les eaux profondes de ce profil correspondent bien aux fortes pertes en min6raux primaires potassiques et h la moindre abondance de l'illite dans les 45 cm superficiels. A noter qu'il y a moins de K +dans l'eau au niveau du Bf( - 30 cm) ~. cause du pr616vement par les racines, qui sont plus nombreuses clans cet horizon. Le Mg 2+ est plus abondant dans les eaux profondes et le MgO des min6- raux primaires a eu de fortes pertes dans les 45 premiers cm. I1 est difficile d'6tudier les rela- tions sol-eau dans le cas du calcium dans ce profil, car la variation verticale des teneurs en Ca 2+ dans l'eau est irr6guliere et CaO des min6raux primaires est faihlement repr6sent6 dans l'horizon le plus profond, horizon de r6f6rence du calcul des gains et pertes. Cependant, tel que not6 ailleurs, Ca 2+ est grandement influenc6 par des phenom6nes de fixation par le complexe adsorbant. Ici, dans ce profil podzolis6, la d6gradation touche donc pr6f6rentiellement les min6raux potassiques et magn6siens, ainsi que l'avaient d6jh remarqu6 SOUCHIER & LELONG (1970) dans le Morvan.

Les teneurs en H4SiO4 dans la surface du P4 sont plus 61ev6es que celles en surface de son homologue de prairie (P1). L'abondance de silicium dans les eaux de drainage, en surface, pourrait ~tre une contribution: 1 ° des aiguilles de conif6res de la liti6re, dont la lente d6- composition entraine une concentration de silicium, alors que Ca, Mg et K sont rapidement 6vacu6s (RODIN & BAZILEUICH 1967); 2 ° du haut de versant, car la t~te du versant se situe un peu plus haut. L'6vacuation est donc intense bien que les eaux soient moins agressives vis- h-vis des silicates que dans le profil de prairie P1. Ainsi, c'est le d6part des sesquioxydes qui pr6vaut et explique l'intensit6 de l'alt6ration et de la cheluviation dans ce profil.

Les conditions sont bien diff6rentes en bas de versant, sous for~t de feuiUes. Ce milieu mal drain6, ~ liti6re nettement mieux d6compos6 qu'en P4 et dont le Bg (40-100 cm) est au niveau de la nappe phr6atique, favorise des conditions moins acides, non favorables h la com- plexation de Fe 2+ et de A13+ par la mati6re organique (peu de Fe et A1 (pyro), faible lib6ration de ces 616ments dans l'eau). Les eaux percolantes, tr6s riches en Ca 2+, Mg 2+, Na + am6nent une tr6s forte saturation en bases du complexe adsorbant tout au long du profil (profil le plus satur6 en bases). De m~me, H4SiO4 est plus abondant que dans les autres sites, tant en surface qu'en profondeur, et les eaux sont donc moins agressives vis-h-vis des silicates. Aussi, l'abondance de ces ions dans l'environnement des min6raux favorise: 1) la pr6servation des min6raux primaires car, h part les pertes dans les dix cm superficiels en A1203 et Fe2Oa, im- m6diatement compens6es par des gains en-dessous, seuls MgO, CaO et Na20 diminuent, diminution cependant plus faible que dans les hauts de versants et limit6e aux 40 cm superficiels (lessivage mis en 6vidence clans les eaux darts les 30 premiers cm); aussi, ce profil a les plus fortes teneurs en Fe203, K20, Na20 et CaO darts ses min6raux primaires, alors qu'il est moins fiche en SiO2 que dans les autres profils. 2) la conservation des feldspaths, de l'illite et

INFLUENCES STATIONNALLES SUR L'ALTERATION DES SOLS 381

de la chlorite, plus abondants en surface de ce profil que dans celle des autres 3) de faibles transformations, la montmorillonite 6tant presque absente 4) le peu d'abondance de fer, aluminium et silice amorphe.

Un dernier probl6me apparalt. Nous avons deux sites de haut de versant, l'un ayant con- nu une podzolisation ancienne (P1), l'autre encore soumis actuellement h une podzolisation sous v6g6tation acidifiante (P4). La montmorillonite est abondante dans le premier et est chloritis6e par Al-interfoliaire, tandis qu'il y en a peu dans le P4. La kaolinite est aussi plus abondante en P1. Est-ce que la montmorillonite et la kaolinite du P1 sont anciennes, c'est-h- dire qu'elles se sont form6es depuis le d6p6t du till (15,000 ans B.P.) ou leur formation a-t-elle 6t6 favoris6e par le changement de v6g6tation? Nous rejetons cette demi6re possibilit6 car il est peu probable que ces min6raux se soient forrnbs en l'espace de 100 ans, 6poque de la d6fo- restation. De plus, les 20 cm superficiels ont 6t6 perturb6s par les labours,jusqu'a une p6riode de 25 ans. Prenons le cas de la montmorillonite, deux causes peuvent expliquer cette diff6- rence entre P1 et P4.

1) La v6g6tation originelle du P1 6tait moins acidifiante que celle du P4 (au P1, pr6do- minance de feuillus sur ce versant expos6 au Sud). L'aluminium 6tait moins 6vacu6 qu'il ne l'est pr6sentement en P4 et sa disponibilit6 favorisait la chloritisation des feuillets ba]llants de la montmorillonite, ce qui la pr6servait contre une hydrolyse subs6quente. Alors que dans P4, l'entra]nement de l'aluminium par les acides fulviques affecte aussi Al-interfoliaire, ce qui ne permet pas la chloritisation et la pr6servation de la montmorillonite, tel que not6 par PAWLUK (1963), HETIER & TARDY (1969).

2) Le drainage des deux profils est diff6rent. Le P1 semble atre mieux drain6 que le P4 qui semble recevoir des apports de la t~te du versant. Or la chloritisation par A1 se forme mieux dans les milieux les plus lessiv6s (RICH & OBENSHAIN 1955, TAMURA 1956, NASH 1963).

6. CONCLUSIONS

Dans cette 6tude j'ai d6montr6 que la chimie des solutions percolantes dans les sols, qui constituent l'environnement des min6raux, diff~re selon les conditions du site: position sur le versant et v6g6tation et aussi, composition du mat6riau originel. Ce qui a pour r6sultat un d6coupage des versants en milieux soumis ~ des 6volutions diff6rentes. Aussi, la notion du "point d'inflexion" (qui est en fait zone) d6fini par JAHN (1968) comme 6tant la section de la pente ou les taux de d6sagr6gation physique et d'accumulation sont en 6quilibre, alors que sous cette section les processus affectant la pente montrent un bilan n6gatifou accumulation, s'applique aussi h l'ablation chimique. Ainsi, les pertes en min6raux primaires, les d6grada- tions et les transformations pr6dominent au-dessus du point d'inflexion, alors que ces ph6- nom6nes sont frein6s plus bas. Dans l'hypoth+se o/J seule l'ablation chimique serait active, il y a 6volution par abaissement des sommets d'interfluve. Mais l'ablation chimique ne peut progresser vers le basque s'il y a relais par 6rosion m6canique, par les eaux courantes, de la tranche superficielle et, ici, ameublissement du fragipan.

REMERCIEMENTS

Je remercie les Drs Pierre Clement et Christian De Kimpe pour leurs pr6cieux conseils, ainsi que le CRSNG du Canada et le Minist~re de l'Education du Quebec pour l'aide mat6rielle apport~e.

382 BOUCHARD

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Address of author: Mireille Bouchard, D6partement de G6ographie, Universit6 du Qu6bec~iMontr6al, C.P. 8888, Succ. "A" Montr6al, Quebec H3C 3P8 Canada

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Influences stationnelles sur l'alteration chimique des sols derives de till (Sherbrooke, Que., Canada)