UNIVERSITE CHEIKH ANTA DIOP DE DAKARFACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUE

THESE

présentée pour l'obtention du

DIPLOME DE DOCTEUR DE 3ème CYCLE

Spécialité: Géologie appliquéeMention : Hydrogéologie

par

Mlle Samira EL FAID

ETUDE GEOCHIMIQUE ET ISOTOPIQUE DES TRANSFERTS D'EAU

ET DE SOLUTES DANS LA ZONE NON SATUREE DE LA NAPPE DES

SABLES QUATERNAIRES DE LOUGA (NORD SENEGAL)

RECHARGE ET PALEORECHARGE.

Soutenue le 30 Octobre 1999 devant la commission d'examen composée de :

M.M A. LYC. B. GAYEA. FAYEJ. F. ARANYOSSYM.FALL

PrésidentRapporteurRapporteurExaminateurExaminateur

(U.C.A.D)(U.C.A.D)(U.C.A.D)(A.N.D.R.A) (France)(U.C.A.D)

Je dédie ce travail :

A mon cher papa

A ma chère maman

A mes chers frères et sœurs

A mes chers neveux et nièce.

And l will murmur name upon name in gratitude to those who

cannot here be mentioned, but should rest assured ofmy appreciation.

REMERCIEMENTS

Au terme de ce travail, il m'est agréable d'associer aux remerciements tousceux qui, de près ou de loin, ont contribué à sa réalisation.

Je tiens tout d'abord à remercier Monsieur Cheikh Bécaye GA YE, Professeur audépartement de géologie et t..xpert à l'Agence Internationale de l'Energie Atomique (AlEA). li aété à l'origine du choix de mon sujet de recherche et m 'a guidé tout au long de ce travail, tout ensachant me laisser une grande part de l'initiative personnelle. J'ai pu ainsi bénéficier, dans cecontexte, de son expérience de terrain pour le choix des différents sites, d'un appui scientifiqueimportant et d'un accès sans limites à ses bases de données et à sa riche bibliothèque. De toulcela, je lui suis très reconnaissante.

Monsieur Ababacar L y, Professeur au département de Géologie, qui me fait l'honneurde présider ce jury. Je le remercie de plus pour ses encouragements au cours des six années deformation au département.

Monsieur Abdoulaye FAYE, Maître de conférence et Responsable du troisième cycle, aaccepté, malgré ces grandes charges, de lire mon manuscrit et de faire partie de mon jury. Saconnaissance très approfondie sur les techniques géochimiques et isotopiques m'a guidé dansl'interprétation des données acquises sur la zone non saturée et m'a permis de mieuxcomprendre les mécanismes régissant ce système très complexe. Qu'il trouve ici l'expression demes sincères remerciements.

Je voudrais, par ailleurs, exprimer ma reconnaissance envers Monsieur Jean FrançoisARANYOSSY, Directeur de recherche et Responsable du Département Etudes, Expérimentationet Calcul - Géologie à l'Agence Nationale pour la Gestion des Déchets Radioactifs (ANDf?A) enFrance, dont la présence parmi les membres du jury m'honore. Je le remercie aussi d'avoir mis àma disposition, malgré la distance, de nombreux documents. Qu'il SOIt persuadé que je gardeavec émotion et reconnaissance le souvenir de sa contribution.

Monsieur Mamadou FALL, Chargé d'enseignement au département de géologie. Sesconseils et sa dispunibilité sont exemplaires. Je lui témoigne mes v(f\' remerciements pOlir avoiraccepté de juger ce travail.

Rien ql! 'ils ne fassent pas partie de monjlll)', je tiens à remercier .'

Madame Isabelle DIOP, Maître de conférence el chef de départemellf de géologie, qui aapporté ses conseils et qui m'a ouvert son laboratoire de granulométrie pour l'analyse deséchantillons. Qu'elle trouve ici l'expression de ma Irès sincère gratitude.

Madame Sophie SIBY, Assistante au département de géologie. Je lui reste reconnaissantepour le soutien moral qu'elle m'a apporté durant les années les plus difficiles de ce travail.

Tout le corps professoral du département de géologie pour avoir facilité mon intégrationau sein du département.

.Je remercie vivement, le re.V}(Jnsabie du laboratoire d 'Hydruchlmie du département degéologie, Monsieur Mou.'lsa SOWpour l'inestimable travail analytique apporté à cette étude.

Ce travail n'aurait pu être mené à bien sans la collaboration technique d'autreslaboratoires. Mes remerciements vont donc au laboratoire d'Hydrologie de l'AlEA à Vienne,ainsi qu'au laboratoire d 'Hydrochimie du BGS de Wallingford en Grande Bretagne et enparticulier à Monsieur Ut: Michael EDMUNDS qui a aussi participé à une campagne de terrainà Louga.

Tout le personnel administratif et technique du département, notamment MadameElisabeth NDOUR, secrétaire, Messieurs Omar NGALLA, Babakar DIOP, CISSE et lesdessinateurs MANE et Mademoiselle ABY.

Je ne saurais oublier l'équipe technique de Louga et en particulier Ousseynou,professionnel des techniques d'échantillonnage de la zune non saturée dont le soin et la rigueuraccordés aux prélèvements des échantillons m'ont été d'une grande aide.

Tous les formateurs et responsables du Centre de Calcul de l'Université Cheikh AntaDiop, en particulier Monsieur Jules NIANG "virtuose du traitement de texte".

Mes collègues et chercheurs au département: Baba SARR, Ibrahima DIALLO, FatouDIOP, Nabou CISSE, Mohammadou KANE, tous les étudiants de DEA Hydrogéologie etGéosciences, sans oublier mes amies Halima du département de Géographie et Bintou FALL,étudiante à la section de français de l'Université Gaston Berger de Saint-Louis.

Je n'oublierai pas évidemment l'importance de la famille, en particulier mon père ELFAID Rahhal, mon frère Abdelhak en France pour leur soutien matériel et moral et ma sœurNajia pour son aide dans la traduction des nombreuses r~férences bibliographiques en Anglais.Un GRAND merci à tous.

SOMMAIRE

RESUME

LISTE DES FIGURES

LISTE DES TABLEAUX

INTRODUCTION ..

CHAPITRE 1: CADRE GENERAL

1.1 Situation géographique

1.2 Climatologie .

l

..... 3

I.2.1 Mécanismes climatiques ..1.2.2 Les éléments du climat .

1.2.2.1 Précipitations.

1.2.2.1.] Pluviométrie annuelleI.2.2. 1.2 Pluviométrie mensuelle .

I.2.2.2 Facteurs thermiques .

1.2.2.2.1 Humidité relative .........I.2.2.2.2 Température .1.2.2.2.3 Insolation .1.2.2.2.4 Vents dominants .I.2.2.2.5 Tension de vapeur ..I.2.2.2.6 Evaporation.. . ..1.2.2.2.7 Evapotranspiration

1.3 Données pédologiques ..

1.3.1 Les sols ferrugineux tropicaux ..I. 3.2 Les sols bruns rouges1. 3.3 les bruns subarides ..1.3.4 Autres types de sols ..

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

. 7

.......... ..... 7

.... . 7.. 9

...... . .... ] 1

. 1 ]. .. ] ]

.. 11. 15

.. 15.... 15... ] 5

. . 19

..... . .. 20.. 20

. 20.. 20

1.3.4.1 Sols organiques hydromorphes . 201. 3.4.2 Sols minéraux bruts peu évolués.......... ... 201.3.4.3 Sols halomorphes 21

lA Végétation ... ..2]

1.5 Cadre géologique..................... . ..21

1. 5.1 Bassin sédimentaire sénégalo-mauritanien .1.5.2 Stratigraphie du secteur.... . .

.. 21. 23

1. 5.2. 1 Crétacé.....1.5.22 Paléocène ..1.5.2.3 Eocène ..1.5.2.4 Continental terminal.1.5.2.5 Quaternaire ....

1.5.2.5.1 Dépôts quaternaires ...1.5.2.5.2 Paléoclimats du quaternaire ..

1.6. Cadre hydrogéologique .

1.6.1 Ensemble supérieur .

...23. 23

...... . 25. .... . 25

. 25

. 25. 26

...... 29

.... 29

1.6.1.1 Nappe des sables quaternaires.....1.6.1.2 Nappe des calcaires lutétiens .

1.6.2. Ensemble inférieur: nappe profonde maastrichtienne .

1.7 Conclusion

CHAPITRE Il : DESCRIPTION DES SITES ET METHODES D'ETUDES

Il.1 Sites d'études ..

II.l.1 Choix des sites ....Il.1.2 Description des sites

n.l.2.1 Site Louga 1 .n.I.2.2 Site de Ndam Là

B.2 Méthodes d'études .. '

n.2.1 Mode de prélèvement ..II.2.2 Au laboratoire....... .

................. 29. 31

.... 31

............. 32

.. .... 34

....... 34...... 34

........ 36........... 38

.......... 41

... 41.... 41

n.2.2.1 Etude de la matrice du sol ......II.2.2.2 Détermination de l'humidité du sol ...

....................... 42..42

Il.2.2.2.1 Humidité pondérale (ou teneur en eau pondérale) ..... ..... . 42II.2.2.2.2 Humidité volumique (ou teneur en eau volumique) 42

II.2.2.3 Extraction de l'eau du sol ......... 43

II.2.2.3.] Extraction de l'eau pour l'étude isotopiqueII.2.2.3.2 Extraction de l'eau pour la chimie .

......... 43..... 43

II.2.2.4 Analyses chimiques.. .. 44II.2.2.5 Analyses isotopiques . 44

CHAPITRE m : ETUDE DES TRANSFERTS D'EAU ET DES SOLUTES PAR LESMETHODES GEOCH1M1QUES ET ISOTOPIQUES

Ill.I Caractéristiques physiques du sol

111.2 Circulation de l'eau dans la zone non saturée ..

.................. 45

. 46

111.2.1 Généralités , 46III.2.2 Lois de transfert d'eau en zone non saturée............. . 47

III. 2. 2.1 Circulation en phase liquide................................................ . 47111.2.2.2 Circulation en phase vapeur... . 49

m.3 Comportement de soluté dans la zone non saturée . ..49

111.3.1 Transfert sous l'effet évaporatoire 49III. 3.2 Transfert par diffusion moléculaire............ 50

mA Comportement des isotopes ..... ,..,................. .. 52

m.5 Techniques géochimiques et isotopiq ues " , , , 54

III.5.1 Traçage chimique de l'eau 54

111.5.1.1 Traçage chimique des précipitations 54III.5.1.2 Comportement des ions dans le milieu poreux ,54

111.5.2 Traçage isotopique .. ., ... ,.... ',., ".,,55

III. 5,2.1 Le fractionnement isotopique.........., .. ,' "" .....III.5.2.2 Traçage des précipitations par les isotopes stables ...111.5.2.3 Comportement des traceurs isotopiques dans le milieu poreux.

CHAPITRE IV : RESULTATS

IV.l Composition chimique et isotopique de l'eau de pluie au Sénégal.

IV.l.1 Chimie des eaux de pluie, .IV.1.2 Composition isotopique des pluies ..

IV.2 Caractères physiques des sols .

IV.2.1 Granulométrie des profils .

,., .... 56., .. ,57..,.,57

,...... 60

.. 60.. 63

.. .. 65

. " ... ,.. ' .... 65

IY.2.2 Teneurs en eau des profils ..

IV.3 Résultats isotopiques des sols .

IVA Chimie des eaux des sols .

. 67

.70

. 73

IV A.l Résultats des profils chimiques du sondage NU .. 73

IVAl.l Profil de teneurs en chlorure ..IY.4.1.2 Profil de teneurs en nitrate .IVA.l.3 Profil de teneurs en sulfate ..IVA. lA Profil de teneurs en éléments traces , .

.73. 75

. 75. 76

IVA.IAI Profil de bromure " .IVA.IA.2 Profil de strontium .IY.4.1A3 Profils de ba'YUm et du fer ..

.. 76. 78

. 78

IVA.l.5 Processus géochimiques impliqués dans laminéralisation des eaux du sondage NL 1 80

IVA.l.5.1 pH des solutions interstitielles 80IVA.l.5.2 Evolution des teneurs des éléments

majeurs de la zone non saturée 80IVA.l.5.3 Etude des processus géochimiques impliqués dans

cette évolution................. ... ... ..... . ... 82

IY.4.2 Résultats des profils chimiques du sondage NL2 ....

IVA.2.1 Profil de teneurs en chlorure 'IVA2.2 Profil de teneurs en nitrate .

IVA.2.3 Profil de teneurs en sulfate .IVA.2A Profil de teneurs en fluor. .IVA2.5 Processus impliqués dans la chimie des eaux

du sondage NL2. . . . . . . . . . . . . . .

87

........ 87. 89

. 89. 92

. ... 92

IVA.3 Résultats des profils chimiques du sondage L23 .

IY.4.3.1 Variations des teneurs en chlorure avec la profondeur ..IY.4.3.2 Variations des teneurs en nitrate avec la profondeur.

JV.S Conclusion ..

. .. 95

. .... 9597

.97

IV.6 Résultats de l'études hydrochimique et isotopique de la nappesuperficielle de Louga. .. '" .. .. ...... 101

IV.6.1 Caractérisation des eaux de la nappe superficielle de Louga .

IY.6.2 Origine de la salinité des eaux de la nappe.

.. 101

.105

IV.6.2.1 Les espèces conservatives .IV.6.2.2 Les espèces non conservatives .IV.6.2.3 Les ions mineurs .IV.6.2A Les processus géochimiques impliqués dans la

chimie de la nappe . . .IV.6.2.5 Les isotopes stables .IV.6.2.6 Conclusion '" . .

. 105. 108. .. 109

11011]

. 113

CHAPITRE V : ETUDE DE LA RECHARGE ET DE LA PALEORECHARGE DESSITES DE L'ETUDE

V.I Calcul du taux d'infiltration .. 115

V.l.1 Introduction..................... . . . . . . . . . . . . . . . . .. 1]5V.l.2 Méthodologie , , 116V.l.3 Quelques exemples d'application de la méthode ' 118V lA Evaluation de la recharge au niveau des sites de l'étude... ..120V1.5 Conclusion 123

V.2 Paléorecharge et paléohydrologie ..

V.2.1 Introduction......... ..V.2.2 Théorie........ . .V.2.3 Exemples d'application de la méthode ..V.2A Résultats obtenus sur les sites de l'étude ..V.2.5 Conclusion. ..

CONCLUSION GENERALEBffiLIOGRAPHIE .ANNEXES

..123

. 123. ..... 124

. 127.... ..127

132

.. 133139

RESUME

Les isotopes de l'eau et les chlorures ont été utilisés pour étudier le transfert d'eau enzone non saturée sous climat semi-aride (Région de Louga - Nord Sénégal). Les chlorures ontpermis aussi une estimation de la recharge de la nappe et l'étude de son historique pour unereconstitution paléohydrologique.

Les variations des teneurs en isotopes et des concentrations en chlorures dans les eauxdes sols sur les profils de la zone non saturée montrent que le transfert d'eau obéit au modèlede l'écoulement par effet piston par l'infiltration de pluies successives. Une succession depics est observée en profondeur sur les profils de chlorures et de deutérium qui évoquent desvariations des taux de recharge liées à la succession d'années sèches et humides. Unenrichissement en deutérium noté au-dessus de la nappe, montre l'arrivée d'eau de différentessignatures isotopiques.

La chimie des solutions des sols montre l'influence de la nature du sol et du couvertvégétal sur l'évolution du chimisme de l'eau de la zone non saturée. L'influence de laproximité du littoral est mise en évidence par un apport en aérosols marins au niveau dessondages étudiés.

Les études géochimiques et isotopiques de la nappe phréatique montrent que la salinitédes eaux est marquée par ce transit de l'eau au niveau de la zone non saturée. L'apport enaérosols marins, l'effet de l'évaporation et les altérations chimiques des aluminosilicatescalciques et alcalins constituent les processus déterminants qui contrôlent la minéralisationdes eaux de la nappe des sables quaternaires de Louga.

Le bilan hydrologique établi à partir de la méthode des chlorures permet uneévaluation de la recharge de la nappe au niveau des trois sondages étudiés. Les tauxd'infiltration varient entre 9.8 et 78 mm.an- l

, ce qui démontre l'influence des variations deshauteurs pluviométriques entre le Nord et le Sud du secteur. Toutefois)a généralisation de cesrésultats se heurte au problème de l'hétérogénéité spatiale et nécessite un nombre approprié desondages afin d'obtenir une valeur statistiquement représentative.

L'estimation du temps de résidence de l'eau à partir des profils de chlorures dans lazone non saturée et la corrélation des profils des concentrations de chlorures cumulés sur lesprofils de la zone non saturée avec les variations du niveau du Lac Tchad, permettentd'affirmer que la zone non saturée au Nord du Sénégal contient des informations surl'historique de la recharge de la nappe superficielle des sables quaternaires de Louga allantjusqu'à 522 ans B.P.

Mots clés: zone non saturée, isotopes (180 , 2H), géochimie, climat semi-aride (Louga - NordSénégal), recharge, paléorecharge.

CHAPITRE 1

LISTE DES FIGURESPage

...... 6

Figure 1.1 : Localisation du site d'étude................ 4Figure 1.2 : Variation saisonnière moyenne de la zonalité climatique intertropicale en Afriquede l'Ouest et aux îles du Cap Vert (Olivry, 1989) . 5Figure 1.3 : Déplacement du front intertropical pendant l'année en Afrique de l'Ouest (Atlasde l'Ouest Africain, in Michel, 1973). .. .Figure 1.4 : Carte des isohyètes au Sénégal-période 1971-1990, 66 stations homogénéisées(Ministère de Développement Rural et de l'Hydraulique, 1993) 7Figure 1. 5 : Ecart pluviométrique par rapport à la moyenne aux stations de Louga (1919-199,~)

et Saint-Louis (1903-1996)...... . 8Figure 1.6 : Pluviométrie annuelle aux stations de Louga et Saint-Louis 10Figure 1. 7 : Humidité relative moyenne mensuelle aux stations de Louga et Saint-Louis(1986-1996) 12Figure 1.8 : Température moyenne mensuelle aux stations de Louga et Saint-Louis(1986-1996) .... ....... .. ... .. . . ..' 13Figure 1. 9 : Insolation moyenne mensuelle aux stations de Louga (1981-1990) et Saint-Louis(1986-1996) . . 14Figure 1.10 : Vitesse moyenne du vent aux stations de Louga et Saint-Louis (1986-1996) 16Figure 1.11 : Tension de vapeur mensuelle à Saint-Louis (1986-1996)... 17Figure 1.12 : Evaporation moyenne mensuelle aux stations de Louga et Saint-Louis(1986-1996) 18Figure 1.13 : Cadre géologique du bassin sénégalo-mauritanien (Nahon, 1976) 22Figure 1.14 : Corrélation stratigraphique des sondages (d'après Fohlen et Lemordant, 1983 ;Tandia, 1990 ; modifiée par El Faid, 1996)............ . 24Figure 1.15 : Coupe hydrogéologique SSW-NNE traversant les sables quaternaires (Noël,1978, modifiée par Faye, 1995 et El Faid, 1996) .. 30

Chapitre n

Figure n. 1 : Situation des sondages NU, NL2 (site Ndam Là) et L23 (site Louga 1). (Gaye etEdmunds, 1995) .. 35Figure n.2 : Coupe lithologique synthétique du sondage L23 (site Louga 1).. ..... 37Figure II.3 : Coupe lithologique synthétique du sondage NLl sur la dune (site Ndam Là) . .. 39Figure Il.4 : Coupe lithologique synthétique du sondage NL2 sur l' interdune (site Ndam Là) ..... 40

Chapitre ID

Figure III.l : Influence de la structure et de la texture sur la rétention de l'eau dans le sol(d'après Hillel, 1984) . 47Figure III.2 : Allure théorique d'un profil de teneurs en sels de l'eau interstitielle du sol due àl'évaporation en régime permanent (in Tandia, 1990) .. 51Figure 1I1.3a, b, c: Comportement isotopique de l'eau de colonnes de sol soumises àévaporation (Allison el al, 1983) . 53Figure III.4a, b, c : Comportement des traceurs chimiques et isotopiques dans le milieu poreux(in Aranyossy, 1978)..... .. 59

Chapitre IV

.81

.79

106

.. 74

..90

..94

.. 83

... 91

... 103104

.." 103

.... 64

68....... 71

.. .. 72

Figure IV 1 : Relation entre teneurs en oxygène 18 et en deutérium dans les précipitations àDakar, Louga et Léona (d'après Gaye, 1990)" "',.. ,"Figure IV2 : Granulométrie et courbe cumulative à différentes profondeurs du sondage NL2sur interdune du site Ndam Là, " , , , ' 66Figure IV3 : Profils d'humidité pondérale (a) et variation des taux de particules fines avec laprofondeur (b) ,........................ . ' .Figure IV 4a, b : Profil de teneurs en 2H et d'humidité pondérale. Sondage NL 1.. .. .Figure IV.5 : Profil de teneurs en 2H et d'humidité pondérale. Sondage NL2 ..Figure IV6a, b, c, d, e: Variations des teneurs en chlorure, nitrate et sulfate et rapportsmolaires N03'lCr, S04-'lCr avec la profondeur. Sondage NL 1 .Figure IV 7a, b, c, d : Variations des teneurs en bromure, strontium et rapports moléJ.ires Br"Icr et Sr++Icr avec la profondeur. Sondage NL 1 . .. 77Figure IV8a, b : Variations des teneurs en baryum et fer total avec la profondeur. SondageNLl.. .. , .Figure IV9a, b, c, d, e, f: Variation du pH et des rapports molaires Na'lCr, K' ICr, CaHICr,Mg++Icr et Si/Cr avec la profondeur. Sondage NL1 " .Figure IV.lOa, b, c : Variations des indices de saturation vis-à-vis des minéraux argileux avecla profondeur. Sondage NL 1.................. ..,................ ..Figure IV.lla, b: Variations des isothermes d'échanges Na-Ca (a) et K-Ca (b)avec laconcentration totale de la solution d'un sol argileux non saturé (d'après Bond et Philipps,1990a) .. ... .. ... .. .. .. .. .. .. .. .. .. . .. .. .. .. .. . .. .. .. .. ... .. ... .. .. .. .. .. ... .. ... .. .. .. . .. . .. .. .. .. .. ....... 86Figure IV 12a, b, c : Variations des teneurs en chlorure, nitrate et rapport molaire N03ïCravec la profondeur. Sondage NL2....... 88Figure IV.l3a, b, c, d : Variations des teneurs en sulfate, fluor et rapports molaires S04-'lCr etFICr avec la profondeur. Sondage NL2 , "" .Figure IV 14 : Système Ca-S04-H20. Représentation des eaux interstitielles du sondage NL2dans Je diagramme d'équilibre entre le gypse et la fluorine en fonction du pH et de (Ca++) (25oC, 1 atm.).... . "." .. ... ... .. . .Figure IV.ISa, b, c, d : Variation des teneurs en sodium, potassium calcium et magnésiumavec la profondeur. Sondage NL2.. " 93Figure IV.16a, b, c, d : Variations des rapports molaires NaT/Cr, K+ICr, Ca",T/Cr et MgTT/Cravec la profondeur. Sondage NL2..... . ..Figure IV 17a, b, c : Variations des teneurs en chlorure, nitrate, et rapport molaire N03'lCravec la profondeur. Sondage L23 96Figure IV 18 : Localisation des points de prélèvement (Gaye, 1990)............................ 102Figure IV 19 : Répartition dans le diagramme de Piper des eaux de la nappe des sables deLouga (El Faid, 1996) ",,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, .Figure IV20 : Répartition dans le diagramme de Piper des eaux des puits à proximité des sitesétudiés......... .,.......... . .Figure IV.21 : Carte hydrochimique de la nappe des sables de Louga (d'après Gaye, 1990).Figure IV.22 : Variation logarithmique des espèces chimiques Br-, S04-, F, Na+, K+, Ca"",Mg++, Sr++ et BaTT (mg/I) avec les teneurs en chlorures. ""'"'''''' .Figure IV.23 : Carte des isochlorures de la nappe des sables de Louga (d'après Edmunds etGaye, 1993) , , , 107Figure IV24 : Relation entre teneurs en oxygène 18 et en deutérium des eaux de la nappe dessables quaternaires de Louga........... 112

Chapitre V

Figure V.l : Organigramme des différentes opérations mises en œuvre par les méthodesgéochimiques (d'après Tandia, 1990 ; modifié par El Faid, 1999). . 117Figure V2 : Profil de chlorures obtenu dans le Sud-Algérien (d'après Colin-Kaczala, 1986) 119Figure V3 : Taux de recharge (mm.an'l) calculés à partir des concentrations moyennes enchlorures dans les parties stationnaires des profi Is 121Figure VA : Profils de chlorures et tritium au sondage AK3 (Presqu'île d'Akrotiri) comparéavec les précipitations à Akrotiri depuis 1955, en supposant Cpp égale à 6,6 g.m'2 an· 1

...... 126Figure V.5 : Profil de chlorure du sondage Louga 10 comparé avec les variations du niveau duLac Tchad depuis 1350. Le profil a été tracé en supposant CpP égale à 0,7 g.m'2 an· 1 (d'aprèsCook el al.,1992)... ... 128Figure Y.6 : Profils de Chlorures et deutérium aux sondages Louga 2 et Louga 18, comparésavec les préci~itations à Saint-Louis depuis 1950. Les profils ont été tracés en suppos'ant Cppégale à 1 g.m' .an'l. Le sommet de chaque profil est aligné avec l'année de l'échantillonnage 129Figure V 7 : Comparaison du profil de chlorure du sondage NL2 avec la chronique du niveaudu lac Tchad depuis 1350............. 131

Chapitre 1

LISTE DES TABLEAUX

Page

Tableau I.l : Pluviométrie moyenne annuelle à Saint-Louis (1903-1996) AITableau I.2 : Pluviométrie moyenne annuelle à Louga( 1919-1996) A3Tableau 1.3 : Pluviométrie moyenne mensuelle à Louga des périodes: 1919-1996 ;1919-1969 et 1970-1996 9Tableau lA : Pluviométrie moyenne mensuelle à Saint-Louis des périodes: 1919-1996 ;1919-1969 et 1970-1996 9

Chapitre IV )

..A37...AJ8..A40

Tableau IV1 : Composition chimique mensuelle des pluies (mgll) à la station de Louga en1992,1995 et 1996 60Tableau IV2 : Teneurs ioniques moyennes annuelles pondérées des pluies aux stations deLouga et Saint-Louis.............. . 60Tableau IV.3 : Composition chimique de l'eau de pluie à Louga exprimée en mmol/I 63Tableau IVA Granulométrie du sondage NL2 ASTableau rvs : Quartiles et principaux indices granulométriques du sondage NL2 A7Tableau IV.6a, b, c : Teneurs en particules fines et en eau pondérale des sols des sondagesNL1, NL2 et L23 A8Tableau IV7a : Teneurs en deutérium du sondage NLl A16Tableau IV 7b : Teneurs en deutérium du sondage NL2 A19Tableau IV8 : Données chimiques des eaux lixiviées du sondage NLI A20Tableau IV9 : Rapports molaires ion/Cr du sondage NLI A28Tableau IV.1 0 : Indices de saturation de l'eau du sondage NL 1 vis-à-vis des principauxminéraux , '" , A3 1Tableau IV11 : Données chimiques des eaux lixiviées du sondage NL2 A33Tableau IV.12 : Rapports molaires ion/cr du sondage NL2 A35Tableau rV13 : Indices de saturation de l'eau du sondage NL2 vis-à-vis de différentsminéraux....... . ..Tableau rV14 : Données chimiques des eaux lixiviées du sondage L23 .Tableau IVIS : Données chimiques des eaux de la nappe des sables quaternaires de Louga .Tableau IV16 : Teneurs en isotopes stables des eaux de la nappe des sables quaternaires deLouga............................................... .. . A46Tableau IV17 : Indices de saturation de l'eau de la nappe vis-à-vis des principaux minéraux A47

Chapitre V

Tableau VI: Estimation de la recharge moyenne annuelle par le bilan de chlorure pour lesprofils Louga 2 (L2) et Louga 18 (LI8) (in Gaye et Edmunds, 1995) 118Tableau V.2 : Recharges calculées par la méthode des profils de chlorures dans la zone desNiayes de Dakar (in Diop, 1993)........... 120Tableau V.3 : Teneurs en chlorures de l'eau de pluie à Louga et hauteurs pluviométriquesjournalières correspondantes A48Tableau VAa, b, c : teneurs en chlorures de l'eau interstitielle des sondages NU, NL2 et L23.Analyses de la Grande Bretagne ASO

Tableau V5 : Estimation des taux de recharge moyens annuels par le bilan de chlorure pourles sondages NL l, NL2 et L23 . . 122Tableau V6: Estimation du temps de résidence par le bilan massique de chlorure, ensupposant CpT> de 1 g.m-2.an-1 pour les sondages Louga 2 et Louga 18 et de 0,7 g.m-2 an- 1 pourle sondage Louga 10...... .. . 125Tableau V 7: Taux de chlorures cumulés du sondage NL1 et temps de résidencecorrespondant en année (* : calculé avec CpT> = ]g.m-2 an- 1

; ** : calculé avec Cp!> = 0,7g.m-2. an-l) : A57Tableau V.8: Taux de chlorures cumulés du sonda?e NL2 et temps de résidencecorrespondant en année (* : calculé avec Cp!> = 19.m-2 .an- ; ** : calculé avec CpT> = O,7g.m-2. an"]) A60Tableau V9: Taux de chlorures cumulés du sondage L23 et temps de résidencecorrespondant en année (* : calculé avec Cp!> = 19.m-2 an-1

; ** : calculé avec Cp!> = 0,7g.m-2. an-I) : ~ A62

Cette étude est effectuée au Nord du Sénégal (Région de Louga) dans le cadre du projetAlEA 302-F3-SEN-9250. Elle rentre dans le cadre plus général de l'étude de la zone nonsaturée en pays semi-aride. Deux objectifs de recherches ont été fixés:

étude des modes de transfert d'eau et des solutés à travers la zone non saturée;estimation de la recharge de la nappe superficielle de Louga et l'étude de son historiquepour une reconstitution paléohydrologique. .

Solution interstitielle du sol

Sous un climat sahélien caractérisé par l'alternance d'une courte saison humide et d'uny>

longue saison sèche, la zone non saturée est parcourue par des flux d'eau descendants lors desprécipitations (période d'infiltration) et par des flux liquides ascendants (périoded'évaporation). Ainsi les solutions interstitielles du sol lors de ce passage à travers la zonenon saturée, voient leur composition chimique subir des modifications en particulier:

concentration par évaporation ;interaction avec la matrice solide soit par dissolution ou échange d'ions;action de l'activité biologique, de la végétation et de la microfaune;lessivage des produits de la surface du sol et des aérosols (gaz et particules).

Dans le cas de sol ayant à la base une nappe, l'étude des profils chimiques et isotopiques(deutérium) des solutions du sol peut donner des indications sur les modes de transfert d'eauet des sels et les processus géochimiques qui contrôlent la chimie des solutions de la zone nonsaturée.

L'étude de profils de la zone non saturée de la surface du sol jusqu'à la nappe, complétéepar l'étude des paramètres physico-chimiques et des isotopes stables (oxygène 18 etdeutérium) des eaux de la nappe a pour objectifs de connaître l'origine de la salinité des eauxde la nappe superficielle de Louga.

Etude de la recharge et de la paléorecharge

. Plusieurs travaux récents ont montré que les concentrations de solutés conservatifs telsque les chlorures, peuvent être utilisés pour l'estimation de la recharge des nappes (Allison etHughes, 1978 ; Edmunds et Walton, 1980 ; Edmunds et al., 1988 ; Gaye et Edmunds, 1995).

Ainsi, les chlorures apportés par les eaux de pluies et les précipitations sèches dans lazone non saturée, permettent par un bilan dans le profil d'estimer le taux de recharge de lanappe superficielle de Louga.

En plus de la possibilité de leur utilisation pour l'estimation de la recharge et connaîtreles pertes d'eau par évaporation, les chlorures présentent aussi un intérêt pour l'étude desvariations climatiques en zones arides et semi-arides. Dans les conditions favorables del'écoulement par effet piston, les chlorures et les isotopes stables de l'eau, permettent partraçage naturel, de reconstituer des événements climatiques sur plus de 100 ans (Cook et al.,1992).

2

Ce travail comprend cinq parties:

la première partie présente les principales caractéristiques géographique, climatique,géologique et hydrogéologique de la zone d'étude;

la seconde partie donne une description détaillée des sites et sondages, et présentent lestechniques et méthodes d'étude utilisées tant sur le terrain qu'au laboratoire;

la troisième partie traite du comportement de l'eau, des sels et des isotopes de l'eau dansla zone non saturée du sol, notamment en présence d'une nappe superficielle;

l'ensemble des résultats obtenus au cours de cette étude sont présentés dans la quatrième_partie;

la cinquième partie propose, après une revue des travaux antérieurs sur le thème,l'application du bilan de chlorures pour l'estimation de la recharge de la nappe de Lougaet l'étude de son historique.

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3

1.1) Situation géographique

La zone d'étude est située au Nord Ouest du bassin sédimentaire sénégalo-mauritanienentre les parallèles 15° 30 et 16° de latitude Nord. Elle est limitée par l'Océan Atlantique àl'Ouest et le méridien 16° 10 à l'Est (Fig. 1.1). Le paysage est monotone caractérisé parl'absence de réseau hydrographique permanent et par des ondulations de l'ancien erg de"dunes rouges" de l'Ogolien. Ces dunes orientées:t\TE - SW délimitent des couloirsinterdunaires ou "niayes" qui font l'objet de cultures par endroits.

Cette région a fait l'objet de plusieurs études notamment (Gaye, J990 ; Edmunds,1990 ; Tandia, 1990 ; Kane, 1995 ; Faye, 1995 ; Diouf, 1995) suite à la présence d'unimportant système aquifère superficiel dit" Nappe des sables du Littoral Nord", source defertilité de la zone. Au Nord du secteur se situe j'embouchure du fleuve Sénégal.

La région est peuplée de Oulofs, paysans sédentaires qui cultivent l'arachide, un peude mil et de manioc et de peuls, bergers en continuelle transhumance à la recherche dupâturage (B.RG.M., 1967). La population est dispersée dans un grand nombre de petitsvillages de 100 à 600 habitants qui sont répartis le long de la route Nationale Dakar - Saint­Louis. L'application du taux d'accroissement de la population (RG.P.H., 1988) aux donnéesdu recensement de 1988 permet d'estimer la population à 320000 habitants.

1.2) Climatologie

1.2.1) Mécanismes climatiques

Les variations climatiques au Sénégal, vu sa situation dans la zone intertropicale,peuvent être liées aux déplacements de masses d'air et de fronts selon le mécanisme décrit parGérilieux (in Gaye, 1990) :

le climat se trouve sous la dépendance de deux centres d'actions:

au Sud l'anticyclone de Sainte Hélène, débordant largement au Nord de J'Equateurpendant l'été boréal, génère les alizés du Sud - Est qui sont détournés en flux demousson du Sud - Ouest dans l'hémisphère nord;

au Nord, l'anticyclone des Acores et la cellule anticyclonique égypto-libyenne (activependant l'hiver boréal), génèrent les alizés maritimes du Nord - Est et l'alizécontinental ou Harmattan. La cellule égypto-libyenne devient zone de basses pressionsen été et est appelée dépression thermique saharienne.

Ces deux centres d'actions aboutissent à la convergence de deux masses d'air différentes:

l'air continental stable et très sec au nord;l'air maritime instable et humide au sud.

La limite au sol entre les deux masses d'air tropicale (alizés maritimes et harmattan) etéquatoriale (mousson)est matérialisée par le front intertropical (F.I.T).

Dans son oscillation saisonnière, le F.I.T. entraîne quatre types de temps qui sont du Nord

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Figure 1.2 : Variation saisonnière moyenne de la zonalité climatiqueintertropicale en Afrique de l'Ouest et aux iles du Cap Vert(Olivry, 1989).

la zone A, immédiatement au nord du F.I.T. : c'est la zone des alizés et de l'harmattan.Elle est caractérisée par un ciel clair, peu nuageux et n'engendre pas de pluies;

la zone B, située immédiatement au sud du F.I.T. Elle se caractérise par une faibleépaisseur' de la mousson, le ciel est peu nuageux mais peut produire des grains ouorages isolés;

la zone C, située plus au sud; la mousson y est très épaisse et rend le ciel nuageux.Cette zone est subdivisée en deux parties:

- la partie Cl, septentrionale, à pluies de lignes de grains;- la partie C2, méridionale, à pluies orageuses et continues.

la zone D, située encore plus au sud du F.l.T. et limite l'extension en altitude desnuages stratiformes. Elle donne très peu de pluie.

Le déplacement en latitude de ces quatre zones détermine les saisons. Les zones A ou B,C et D, donnent respectivement, lorsqu'elles intéressent une région donnée, la grande saisonsèche, la saison de pluies et la petite saison sèche (Olivi"y, 1989).

En janvier, quand le F .1. T. est dans sa position la plus méridionale, tout le Sénégal estdans la zone A ; les alizés et l'harmattan soufflent sur lé pays. Inversement, en Août, lorsqu'ilest dans sa position la plus septentrionale, la pluie de lignes de grains (zone C) est générale(Fig. 1.3).

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Figure 1.3 : Déplacement.du front intertropical pendant l'annéeen Afrique de l'Ouest (Atlas de l'Ouest Africain, in Michel, 1973).

7

1.2.2) Les éléments du climat

1.2.2.1) Les précipitations

La pluviométrie au Sénégal est répartie selon un gradient méridien décroissant duNord au Sud. Ainsi le climat de la région d'étude a été caractérisé selon Depagne et Moussu(in Tandia, 1990) par une pluviométrie annuelle moyenne comprise entre 400 et 500 mm,avant l'établissement de la sécheresse des années 1970. Cette sécheresse sévit jusqu'à nosjours et la région se trouve actuellement entre les isohyètes 200 et 300 mm (Fig. lA).

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66 stations homogénéisées (Ministère de Développement Ruralet de l'Hydraulique, 1993).

1.2.2.1.1) Pluviométrie annuelle

L'examen des données pluviométriques a été réalisé à partir de deux stations dusecteur: la station de Saint-Louis qui dispose de la série la plus longue (de 1903 à 1996) et lastation de Louga (entre 1919 et 1996) (tableau 1.1 et 1.2, annexe 1).

A l'échelle de la région, les deux stations montrent une très grande variabilitéinterannuelle depuis le début du siècle avec une moyenne de 334 mm à la station de Saint­Louis et 369 mm à la station de Louga. Ainsi on remarque une succession de pics d'annéessèches et humides par rapport à la moyenne interannueIJe. Dans le passé, la région était bienarrosée avec des précipitations supérieures à 600 mm pour les années 1912, 1918, 1927,,1928et 1930 à la station de Saint-Louis et 1933, 1950, 1951, 1952 à la station de Louga. En 1969,les précipitations étaient de 599 et 531 mm respectivement à Louga et Saint-Louis. A partirdes années 1970, la plupart des années sont déficitaires ; les années excédentaires serapprochent d'avantage de la moyenne pour les deux stations (Fig. 1. 5 a, b).

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Figure 1.5 : Ecart pluviométrique par rapport à la moyenne aux stations deLouga (1919-1996) et Saint-Louis (1903-1996)

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La moyenne mobile pondérée permet de définir des tendances pluviométriques au seinde ces deux séries hétérogènes. Ainsi on distingue pour les deux séries deux grandes périodes:une période humide de 1903 à 1969 à Saint-Louis et de 1919 à 1969 à Louga et une périodesèche de 1970 à l'actuel. Au sein de la période humide, on remarque pour les deux séries' deuxtendances à la sécheresse de 1930 à 1932 et de 1958 à 1967 (Fig. 1.6 a, b).On conclue que les tendances de l'évolution des précipitations sont pratiquement les mêmesdans le secteur. Les deux stations de la région pourront être caractérisées par les mêmesévénements pluviométriques généraux.

1.2.2.12) Pluviométrie mensuelle

La répartition mensuelle des précipitations est étudiée sur la sene continue 1919 ­1996. Les tableaux 1.3 et lA présentent la moyenne interannuelle en comparaison avec cellescalculées sur les périodes humides (191911969) et sèches (197011996), aux stations de Lougaet Saint-Louis.

Station de Louga

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mov.1970-1996 mm 1.8 1.2 004 0.1 0.2 7.7 46.1 116 8204 16.1 0.3 0.6 272.9

Tableau 1.3 : Moyennes mensuelles des précipitations à Louga des périodes 191911996;191911969 ; 197011996. moy. inter. = moyenne interannuelle ; moy = moyenne ; % =pourcentage par rapport au total annuel.

Station de Saint-Louis

Mois J F M A M J J A S 0 N D AN

moy. inter. mm 1.2 2.2 0.1 0.1 0.6 9.5 44.9 131.9 106.7 26.1 l.l 2.3 326.60/0 004 0.7 0 0 0.2 2.9 13.7 4004 32.7 8 0.3 0.7

mov.1919-1969 mm 0.9 2.5 0 0.1 0.8 11.4 52.2 160.9 119.1 34.2 lA 204 386

mov.1976-1996 mm 1.6 1.7 0.3 0 0.1 6 31.2 77 83.2 II 0.5 2 214.4

Tableau lA: Moyennes mensuelles des précipitations à Saint-Louis des périodes: 1919/1996;191911969 ; 197011996. moy. inter. = moyenne interannuelle ; moy = moyenne ; % =pourcentage par rapport au total annuel.

Au niveau de la région, la saison de pluie commence généralement au mois de Juin etfinit au mois d'Octobre. Les mois d'Août et Septembre totalisent à eux seuls respective,ment73.1 % et 68.8 % de la pluie annuelle aux stations de Saint-Louis et Louga.

Les mois entre Janvier et Mai reçoivent respectivement 4.8 et 5.5 % du total annueldes précipitations à Saint-Louis et Louga. Ce qui subdivise l'année en deux saisons : unesaison humide et une saison sèche

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Figure 1.6 Pluviométrie annuelle aux stations de Louga et Saint-Louis

11

La sécheresse de ces trois dernières décennies a été ressentie au niveau de la régionpar une baisse remarquable des précipitations mensuelles.

I. 2. 2. 2) Facteurs thermiques

L'étude des paramètres climatiques a été effectuée grâce aux données du service de laDirection de la Météorologie Nationale à Yoff (Dakar), sur les stations de Louga et Saint­Louis.

1. 2. 2. 2.1) Humidité relative

L'évolution de l'humidité relative au cours de l'année montre deux rythmes saisonniers(Fig. 1.7) :

pendant l'hivernage (Juin à Octobre), l'humidité relative est plus élevée avec unevaleur maximale entre 70 et 80 % en Août;

pendant la saison sèche (Novembre à Mai), l'humidité est plus faible avec unminimum entre 3à et 50 % entre Janvier et Février.

L'abondance de la pluie entre Août et Septembre explique les valeurs maximales del'humidité relative durant ces deux mois. La station côtière de Saint-Louis montre la valeurmoyenne annuelle la plus élevée (65 %) par rapport à celle de la station de Louga (57 %),suite à l'influence des alizés maritimes. Alors que pendant la saison sèche, la région estsoumise aux vents du Nord - Est qui sont peu chargés en humidité.

I. 2. 2. 2.2) Température

Les données de température moyenne mensuelle entre 1986 - 1996 aux stations deSaint-Louis et Louga montrent la division de l'année en une saison fraîche et une saisonchaude (Fig. 1.8) :

les températures les plus faibles (entre 22 et 28 OC) sont rencontrées durant la saisonsèche (Novembre à Mai) ;

les températures les plus élevées (entre 29 et 30 OC) sont rencontrées durantl'hivernage.

La station de Louga montre une moyenne annuelle de température plus élevée (28 OC) parrapport à celle de la station de Saint-Louis (26 OC). Cela s'explique par l'influence des alizésmaritimes qui adoucissent les températures au niveau de la station de Saint-Louis.

1. 2. 2. 2.3) Insolation

La durée d'insolation moyenne journalière atteint 8 h entre 1981 et 1990 à Louga et 7 hentre 1986 et 1996 à Saint-Louis.

La variation mensuelle de la durée journalière de l'ensoleillement a une allurebimodale. Les plus fortes durées d'insolation sont en Avril et Octobre (entre 8 et 9 h/j) ; lesplus faibles sont en Décembre et Janvier (Fig. I. 9).

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Figure 1.9 : Insolation moyenne mensuelle aux stations de Louga (1981­1990) et Saint-Louis (1986-1996)

15

Toutefois, il faut noter une baisse de ce paramètre pendant l'hivernage, plus importanteà Saint-Louis qu'à Louga, respectivement 6 et 7 hJj selon les conditions de nébulosité.

1. 2. 2. 24) Vents dominants

Les vents sont de direction N et NE pendant la saison sèche et W et NW pendant lasaison humide.

Leurs vitesses sont généralement plus fortes à Saint-Louis qu'à Louga avec desmaxima respectifs de 5.8 mis et 5 mis en Avril (Fig. 1.] 0).

En reliant la vitesse et la direction, on distingue.

les vents de saison sèche (Novembre à Mai)sont les vents du Nord ou alizés maritimeset les vents du NE ou alizés continentales (Harmattan) qui sont généralement plus fortset accentuent les conditions de sécheresse entre Mars et Avril.Les vents marins circulent parallèlement à la côte et sont chargés d'embruns.

les vents de saison de pluie ou mousson (vent Ouest) et les vents du NW du domainecôtier, sont humides et généralement plus faibles.

1. 2. 2. 2.5) Tension de vapeur

La variation mensuelle de la tension de vapeur mesurée à la station de Saint-Louisentre] 986 et 1996 est portée sur la figure 1. Il.

Les valeurs les plus élevées se situent entre Août et Septembre avec des maximarespectifs de 31 et 32 mb. En effet pendant l'hivernage, les précipitations et les températuresélevées augmentent la pression de vapeur d'eau de l'atmosphère

La valeur la plus faible de 12 mb est enregistrée pour mois de Janvier.

1. 2. 2. 26) Evaporation

L'évaporation aux stations de Saint-Louis et Louga a été mesurée à l'évaporomètrepiche et les données mensuelles interannuelles 1986 - 1996 sont portées sur la figure 1.12.

Contrairement à l'humidité relative, c'est pendant la saison sèche que l'évaporation estla plus forte. Ici encore, l'effet des alizés maritimes qui adoucissent les températures se faitsentir. Ainsi l'évaporation maximale à Saint-Louis est de 180 mm en Mars alors qu'à Lougaelle est de 386 mm au mème mois L'évaporation minimale se situe en Septembre et elle estde 78 mm à Saint-Louis et de 129 mm à Louga.

1. 2. 2. 2.7) Evapotranspiration

L'évapotranspiration représente la quantité d'eau perdue par transpiration des plantes(phénomène biologique) et évaporation à partir du niveau des nappes phréatiques et du sol(phénomène physique).

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Figure 1.10 : Vitesse moyenne du vent aux stations de Louga et Saint-Louis(1986-1996)

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Figure 1.11 : Tension de vapeur mensuelle à ~aint-Louis (1986-1996)

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Figure 1.12 : Evaporation moyenne mensuelle aux stations de Louga et Saint-Louis(1986-1996)

19

Selon Bonfils et al., (1961) in Kane (1995), l'évapotranspiration réelle (E. T.R.) varieavec:

les facteurs climatiques tels que le déficit de saturation de l'air, la différence detempérature entre l'air et le sol, l'agitation de l'air, la température moyenne et laradiation globale;

les facteurs pédologiques à savoir la couleur du sol, l'état de fissuration, la profondeurde la nappe phréatique, la concentration en sels solubles, la porosité et la structure dusol qui conditionnent les états de l'eau et ses degrés de disponibilité pour la plante;

les facteurs qui dépendent de la plante et qui sont la résistance à la sécheresse etl'importance du système radiculaire, le degré de turgescence de la plante, le stade dedéveloppement et la quantité de matière sèche fonnée.

Nous avons évalué l'évapotranspiration réelle moyenne interannuelle 1986 - 1996 auxstations de Saint-Louis et Louga par la formule de Turc:

avec:

ETRp

h 2

0.9+-0L-

(1) (Turc, 1961)

E.TR. : évapotranspiration réelle moyenne annuelle en mmP : pluviométrie moyenne annuelle en mmL : 300 + 25 T + 0.05 T3

T : température moyenne annuelle de l'air

En appliquant la fonnule de Turc nous obtenons:

pour la station de Louga •

T = 27.7 oC, P = 302.4 mm (moyenne annuelle entre 1986 - 1996)E.TR= 315 mm

pour la station de Saint-Louis:

T = 26 oC, P = 223.7 mm (moyenne annuelle entre 1986 - 1996)E.TR = 245.8 mm

De 1986 à 1996, la moyenne annuelle de l'E. TR. est de 315 mm à Louga pour uneprécipitation de 302.4 mm et de 245.8 mm à Saint-Louis pour une précipitation moyenne de223.7 mm. Donc on constate que pour le secteur d'étude l'évapotranspiration réelle estsupérieure aux précipitations.

1.3) Données pédologigues

Les sols de la région de Louga ont été étudiés par Audry (1962), Maignien (1967) etZanté (1984). On distingue les types de sols suivants:

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1.3.1) Les sols ferrugineux tropicau x

Les sols ferrugineux tropicaux peu lessivés se situent sur la moitié sud du secteur. Ilsprésentent une texture sableuse en surface avec tendance au lessivage d'argile qui s'accumuleen profondeur, un horizon de consistance ou de couleur (B) suite à l'accumulation en feréluvié des horizons de surface. Ces sols se caractérisent également par une capacité en basefaible liée à la prédominance d'argile kaolinitique en association avec des illites parfois un peude montmorillonite.

1.3.2) Les sols bruns rouges

Les sols bruns rouges, formés sur les sables siliceux, sont largement représentés sur lesdunes rouges vers la moitie nord du secteur. Us présentent une forte teneur en fer et un faiblelessivage de bases. Leur structure est peu développéè, ils sont très fragiles eL peuvent, êtrepartiellement repris par l'érosion éolienne.

1.3.3) Les sols bruns subarides

Les sols bruns subarides sur sables colluviaux, sont situés essentiellement à l'Est dusecteur.

Ils se développent en régions humides et sont liés à un léger déficit de drainage quipermet une légère accumulation en matière organique. Ils présentent fréquemment descarbonates de calcium sous forme de concrétions ou de nodules et des teneurs en fer masquéespar la matière organique.

1.3.4) Autres types de sols

D'autres types de sols se sont développés à l'Ouest du secteur. On distingue:

1.3.4.1) Les sols organiques hydromorphes

Ce sont des sols qui évoluent en fonction des variations saisonnières du niveau de lanappe phréatique et de l'importance de la production végétale dans les dépressions (Fall,1986)

Les sols organiques semi-tourbeux ou tourbeux à hydromorphie totale, temporaire oupermanente, se développent dans des tourbières qui correspondent à des sols mal aérés etgorgés d'eau. Ils sont localisés à l'arrière des dunes littorales qui longent la côte.

Les sols organiques hydromorphes correspondent aussi aux sols des Niayes, riches enmatières organiques et sont localisés dans les dépressions interdunaires.

1. 342) Les sols minéraux bruts peu évolués

Ces types de sols recouvrent les dunes vives ou semi-fixées du littoral. Ces sols sontpauvres en matières organiques. Leur sable jaune-ocre est faiblement minéralisé en ilménite.Tls sont d'apports éoliens ou marins.

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1.3.4.3) Les sols halomorphes

Les sols halomorphes sur alluvions argileux sont présents au niveau de J'embouchuredu fleuve Sénégal. Ces sols sont légèrement ou franchement acides.

1.4) Végétation

La couverture végétale est liée aux types de sols.

les sols fenugineux tropicaux peu lessivés sont, par excellence, les sols à arachide duSénégal couvrant des superficies considérables et sont très dégradés par la culture. Ilsforment un paysage monotone et un relief dunaire peu accusé. Ils supportent unevégétation constituée par le peniclimax à Faidherhia albida et ses variantes dedégradation à Guiera senegalensis ;

les sols bruns rouges supportent une savane arbustive sahélienne â Combretumglutinosum et tapis d'aristidées, souvent le tapis herbacé est envahi par Cenchrusbiflorus lorsque la zone est surpaturée (Maignien, 1967). Ils portent une savanearborée claire à Acacia radiana, et bien que localement cultivés, ces sols n'offrent pasun grand intérêt agricole (Zanté, 1984);

les sols bruns subarides, souvent calcaires en profondeur, forment de vastes surfacesfaiblement déprimées. Ces sols supportent des peuplements largement couvertsd'Acacia seyal et de Balanite aegyptiaca qui dominent un tapis herbacé dense deSchoenfeldia graci/is (Maignien, 1967) ;

les sols bruns rouges faiblement évolués, très sablonneux, sont couverts d'une pseudo­steppe à affinité saharienne à Leptadenia spartium.

1.5) Cadre géologique

1.5.1) Bassin sédimentaire sénégalo-mauritanien

Le bassin sénégalo-mauritanien est situé sur la bordure occidentale de J'Afrique (Fig.1.13) Il s'étend sur environ 1400 km de la Mauritanie au Nord à la Guinée Bissau au Sud. Lerelief est généralement faible et la côte est basse et sablonneuse. Le bassin a pris naissance àla suite de l'ouverture de l'Atlantique Central au Trias - Lias

La série sédimentaire est connue sans intenuption du Trias au Quaternaire grâceprincipalement aux sondages pétroliers et d'exploitation d'eau (Castelain et al., 1966 ;Monciardini, 1966 ; Spengler et al., 1966).

La sédimentation débute au Trias par des dépôts salifères Les facies calcaires etmarneux prédominent du Jurassique au Crétacé inférieur.

Au Sénonien (Campano-Maastrichtien), survient une grande régression qui se traduitpar d'importants dépôts détritiques qui ont envahi le bassin argiles et sables avec quelquesintercalations calcaires sur la marge occidentale passant au Cap-Vert à des faciès marneux etargileux.

A la fin du Secondaire se produit la surrection du Horst de Ndias et la mise en place duDôme de Léona.

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Figure 1.13 Cadre géologique du bassin sénégalo-mauritanien (Nahon, 1976).

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Le Paléocene débute par une transgression et la sédimentation est à prédominancechimique et biochimique (dépôts argilo-marneux et calcaires).

A l'Eocène inférieur, le domaine marin connaît son extension maximale vers j'Est,avec des dépôts de marnes et marno-calcaires à l'Ouest. A l'Est les séries sont détritiques(sables, grès calcaires et grès).

A l'Eocène moyen se déposent des argiles, des marnes et calcaires à silex etphosphates de chaux sur la bordure occidentale du bassin ainsi que des calcaires àNummulites dans la majeur partie du bassin.

La fin de l'Eocène moyen est marquée par une régression consécutive à l'épisodetectonique majeur de la phase pyrénéo-atlasique (Bellion et Guiraud, 1984). La mer nepersistera à l'Eocène supérieur et jusqu'à l'Oligocène que dans le golfe casamançais et dansdes secteurs limités de l'Ouest du bassin (Dakar, Thiès) Une brève transgression est connueen Casamançe au Miocène, la mer s'avançant jusqu'au Ferlo à partir du Sud. Les formationsmarines gréso-argileuses miocènes et pliocènes sont par la suite profondément altérées sousun climat chaud et humide, ce qui aboutit à la formation du faciès d'altération appelé"continental terminal "(Tessier et al., 1975 ; Lappartient, 1985) (in Sarr, 1995) et de la cuirasselatéritique fini-pliocène à pléistocène.

Au Quaternaire, se produisent successivement l'étagement des terrasses alluviales dansles vallées des fleuves Sénégal et Gambie (Michel, 1973), l'installation et la désorganisationde plusieurs systèmes dunaires, la formation de tourbe et le dépôt de plages soulevées àmollusques dans les zones littorales (Elouard, 1967).

1.5.2) Stratigraphie du secteur

Le secteur d'étude appartient à la zone occidentale du bassin sédimentaire sénégalo­mauritanien. D'après les travaux de Tessier (1950), Degallier (1952), Monciardini (1965),Spengler et al (1966), Fohlen et Lemordant (1983), Bellion (1987), les sédiments les mieuxconnus dans la région sont datés du Crétacé au Quaternaire (Fig. 1.14).

1.5.2.1) Crétacé

Le Crétacé est représenté par des sables continentaux, des calcaires détritiquesalternant avec des sables gréseux ou argileux Il se subdivise en deux étages:

le Crétacé inférieur (Albien, Cénomanien, Turonien et Sénonien) dont les sédimentssont caractérisés par la prédominance d'une puissante série argileuse atteignant 2000m à l'Ouest du bassin;

le Crétacé supérieur (Campano-Maastrichtien) est constitué de sables parfois argileuxet de grès, épais de 200 à 400 fi. '.

15.2.2) Paléocène

Les faciès les plus représentatifs de la lithologie du Paléocène correspondent auxcalcaires, marnes et marno-calcaires Ils renferment des foraminifères planctoniques, desforaminifères benthiques et des Nummulites cordelées.

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Figure 1.14 : Corrélation stratigraphique des sondages(d'après Fohlen et Lemordant, 1983 ; Tandia, 1990 ;modifiée par El Faid, 1996).

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1.5.2.3) Eocène

Pendant l'Eocène inférieur ou Yprésien, les dépôts argileux et marneux prédominentavec de rares niveaux calcaires. L'étage se termine par une série de calcaires marneux et decalcaires (Monciardini, 1965 ; Bellion et Giraud, 1984 ; Bellion, 1987) La microfaune peudiversifiée comprend des foraminifères planctoniques (Glohorotalia aff wilcaxensis etGlabigérina sp), des foraminifères benthiques (Daviesina khatiyahi) et Ostracodes (Chino,1963 ; Castelain, 1965 ; Monciardini, 1966)

L'Eocène moyen est rencontré dans la majorité des puits villageois situés à J'Est de laroute Dakar - Saint-Louis. Les auteurs (Chino, 1963 ; Castelain, 1965) ont distingué:

le Lutétien inférieur, marneux et marno-calcaire. Sa puissance est de 70 m. Dans lesmarnes à huîtres la microfaune comprend Ratalia hensanii SMOUT, des Ostracodes etdes Nummulites : N gizehensis vasseuri DOUVILLE, N curvispira vasseuriDOUVILLE, N distans DESHAYE (Castelain, 1965 ; Monteillet, 1967) ;

le Lutétien supérieur, formé de calcaires à Nummulites. Sa puissance est de 118 m.Dans les calcaires francs, on trouve Nummulite heeri DE LA HARPE à test mince quipourrait être considérée comme forme plus pélagique (Monteillet, 1967)

Toutefois Monciardini (1966) et Monteillet (1967) préfèrent parler de "Lutétien" etconsidèrent les faciès marnes et calcaires comme des variations latérales de faciès.

1.5.2.4) Continental terminal

Une large portion du bassin sénégalo-mauritanien est recouverte par une formationgréseuse et sablo-argileuse localement appelée "Continental terminal". On désigne sous cenom l'ensemble des étages allant du Moi-Pliocène au Quaternaire. Selon Flicoteau et al.,(1980), ces dépôts seraient d'origine marine.

1.52.5) Quaternaire

Le Quaternaire forme la majeure partie des affleurements du bassin sénégalais Il estconstitué de dépôts sableux, sablo-argileux d'origine marine ou continentale.

1.5.2.5.1) Dépôts quaternaires

Elouard (1967) a étudié la succession des dépôts suivant les étages dans la région duLittoral Nord:

Inchirien 1 (40000 à 37000 ans B.P) : sables marins coquilliers comprenant à leur basedes sables à ilménite et recouverts par les sables éoliens présentant en surface unealtération continentale (argiles à graviers de latérite). Son épaisseur maximale est de75m;

Inchirien Il (max.: 33000 à 31000 ans BP): alluvions graveleuses;

Ogolien (20000 à 13000 ans BP) • sables dunaires fins rouge orange, marron claird'une épaisseur maximale de 50 m ;

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Nouakchottien (5500 à 4200 ans B.P.) : sables fins marins coquilliers. plage à Arca;

Tafolien (4000 à 2000 ans B.P.) : sables dunaires fins, jaune orangé.

Sub-actuel et actuel: sables dunaires fins blancs.

Cette puissante série d'une épaisseur moyenne de 70 m est attribuée au Quaternaire. Laprésence d'Arca senilis à la base de certains forages de la région (Faye, 1995) en est unepreuve. Cette série atteint une épaisseur maximale de 161 m à Mbinguène, dépression mise enévidence à l'Ouest de Louga par des études géologiques et géophysiques (Monciardini, 1974 ;Noël, 1978 ; Dubreuil et Fohlen, 1987). Le produit de remplissage de cette dépressionconstitue la nappe phréatique de Louga.

1.5.2.5.2) Paléoclimats du Quaternaire

Les études sur le Quaternaire au Sahara et dans le Sahel, démontrent très clairementl'alternance de périodes caractérisées par une grande extension de dunes et une morphologiede déflation éolienne avec des périodes de vastes dépôts lacustres et d'évolution pédologiqueintense. L'environnement botanique et animal a suivi les mêmes fluctuations évidemment enliaison avec les variations climatiques du bilan du rapport précipitation - évaporation (Faure etWilliams, 1977).

Dans le bassin du Sénégal, le Quaternaire a fait l'objet de nombreux travaux, parmilesquels les plus importants: Michel, 1973 ; Elouard et al., 1977 ; Monteillet, 1977, 1986 ;Lezine et Saos, 1986 ; Lezine, 1986 ; FaU, 1986, 1996 ; Diout: 1989 ; Diouf et al., 1995.Ainsi les variations climatiques depuis presque 40000 années sont relativement bien connues.

La période antérieure à 40000 ans B.P. est peu précise car on ne note pas la présencede grands dépôts sédimentaires, on observe le plus souvent des dunes plus ou moinsfossilisées que l'on corrèle à la persistance d'un climat aride sur tout le Sahel (Servant, 1973).Toutefois, dans le Quaternaire ancien du bassin du Sénégal, Michel (1973) a observél'étagement de trois glacis, le plus élevé correspond à la cuirasse ferrugineuse classique et ledeuxième à la cuirasse gravillonnaire. Les mêmes observations sont notées en Mauritanie(Elouard, 1967). La formation de la cuirasse ferrugineuse est due à la présence d'un climatsoudanien très humide (Michel, 1973).

D'autres dépôts sédimentaires ont été datés dans d'autres régions en Afrique,notamment la formation dite"fluvio-torrentielle inférieur" du lac Tchad, datée entre 40 ­50000 et 65000 ans B.P. et correspondant à une reprise des conditions humides. Ceci permetde nuancer l'hypothèse d'une longue période d'aridité avant 40000 ans (Durand et Lang,1986).

Après 40000 ans B.P. la chronologie des événements majeurs est assez bien connuegrâce aux nombreux dépôts que l'on trouve dans toute l'Afrique sahélo-saharienne.

La période entre 40000 et 20000 ans B. P. correspond à une phase humide ayantsuccédé à la période de cuirassement (Michel, 1973). Cette phase coïncide avec latransgression marine qui dépose des sables grossiers puis une épaisse couche sablo-argileusepeu perméable (Inchirien 1). Ensuite une succession de couches argileuses et gréseuses(Inchirien II). On retrouve ces formations margino-littorales dans les niveaux enfouis du delta

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du fleuve Sénégal (Michel, 1967) ou en mer sur des fonds de - 10 à - 30 m (Diouf, 1989). Lavariation de sédimentation (sable-argile) refléterait une évolution paléoclimatique d'un climatà précipitation saisonnière vers un climat plus humide (Dubois et al., 1984).

Au niveau du lac Tchad, les dépôts datés entre 26000 et 20000 ans B.P. reflètent desconditions humides et une sécheresse atténuée dans toutes les régions étudiées du Sahara(Servant et Servant-Vildary, 1980).

De même, l'analyse d'une carotte prélevée au niveau du delta du Niger montre que lareprise des conditions humides s'enregistre entre 30500 et 28000 ans B.P. avec un maximumdaté vers 24000 ans B.P. (Pastouret et al., 1978) (in Taupin, 1990).

La période entre 20000 et 13000 ans B.P est marquée par une grande régressionmarine, le niveau marin atteint - 200 m. Les fleuves entaillent profondément leurs lits etdéposent des graviers sous berges (Michel, 1973). Le climat extrêmement aride et l'action desalizés continentaux favorisent la formation d'un massif dunaire qui couvre tout l'Ouest dubassin du Sénégal. L'étendu de ce grand erg, formé de dunes longitudinales orientées NE - SE,est très considérable puisqu'il est connu dans tout le Trarza et l'Ouest du Sénégal jusqu'auxabords du Saloum. Il forme des dunes de sable fin coloré par des oxydes de fer.

Toutefois cette période (de 20000 à 13000 ans B.P.)qui avait été définie comme leretour à des conditions hyperarides sur l'ensemble sahélo-saharien, semble devoir être revuepar rapport à sa durée et à son intensité (Durand et Lang, 1986).En effet, dans les régions duSahel, outre les dépôts éoliens, on retrouve aussi des dépôts fluvio-torrentielles, fluviatilles,palustres et lacustres, d'âges postérieurs à 17000 ans B. P.

De même, au niveau de la tête de la presqu'île du Cap-Vert, les datations desconcrétions calcaires du recouvrement des sables argileux, ont montré que la formation denodules calcaires s'étale de 16900 à 17300 ans B.P(Elouard et al., 1977). Des datations plusnombreuses permettraient peut être de préciser des périodes climatiques plus favorables auxencroûtements calcaires (Elouard el al., idem).

Après 13000 ans B.P. des phases humides et arides vont se succéder jusqu'àl'établissement de la période actuelle, soit à partir d'environ 2000 ans B.P.

Entre 13000 et 8000 ans B.P., la mer s'est stabilisée à - 20 m. Au niveau du delta dufleuve Sénégal, le climat redevenu humide, permet la fixation des dunes rouges ogoliennespar un couvert végétal et provoque la rubéfaction de leurs sables. Le fleuve franchit ces duneset coule vers la mer.

Le maximum d'humidité se situerait entre 8000 et 11000 ans B.P. d'après des datationsdes calcaires lacustres dans les régions plus septentrionales en Mauritanie (Trompète, inMichel, 1967).

A proximité du littoral de la grande côte Nord, dans la zone des Niayes, les tourbes,formations riches en matières organiques épaisses de 0 à 14 m maximum, ont donné un âgede 8000 à 10000 ans B.P. (FaU, 1986, 1996).

De même des datations radiométriques sur des séries de tourbes marines et decoquilles d'huîtres, par - 20 m en mer au large de Mbour (B.R.G.M., 1973) (in Elouard et al.,1977), indiquent la présence de mangroves florissantes entre 8500 et 8000 ans B.P. sur lescôtes du Sénégal.

Sous le delta du Sénégal, en zone soudanienne, le climat était guinéen avec desmangroves littorales ou d'estuaires et des forêts inondées à diatomées dans les couloirsdunaires, Niayes (Elouards et al., idem). Ces observations complètent celles effectuées enzones désertiques sahariennes où vers 8000 ans B.P. s'étendaient des lacs à diatomées sous

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climat soudanien.

Au niveau du plateau continental sénégalais, J'étude des paléolagunes holocène (Bidetet al., 1982) a montré la succession dans le temps de la lagune à Cyprideis de climat aride àsemi-aride (type sahélien), suivie de la lagune à faunes d'ostracodes diversifiées de climatstrès humides (type Guinéen) datant d'environ 8400 ans BP. Ces observations sont en étroitecorrespondance avec les variations paléoclimatiques enregistrées aux mêmes latitudes sur lecontinent africain. En effet Servant (1973), au lac Tchad et Butzer et al., (1972) dans les lacsd'Afrique Centrale ont parfaitement montré la présence de climat très "pluvieux" auxalentours de 8500 ans BP.

Cet épisode humide a été suivi au Sénégal par une phase aride entre 8000 et 6500 ansBP., où le vent remanie les ensembles dunaires (Elouard, 1967).

A cette période correspond l'assèchement des lacs au Sahara qui aurait commencéautour de 7500 - 7000 ans B.P. (Faure, 1967)

La période de 6500 à 4500 ans RP. correspond à un pluvial qui a permis lerecreusement du lit du fleuve Sénégal. Vers 5500 ans la mer envahit la région du delta(Michel, 1973), et correspond au maximum de la transgression du Nouakchottien.

De 5500 ans B P. à l'actuel, l'aridité s'installe progressivement. Toutefois lesoscillations climatiques sont nombreuses. Ainsi les tourbières du Sénégal montrent unepériode humide entre 4000 et 2500 ans B.P. marquée par un enrichissement de la flore enélément guinéen (Lezine, 1986).

Les datations au 14C montrent une recharge significative des nappes entre 4000 et3000 ans B.P. (Faye, 1983 ; Travi, 1988 ; Faye, 1994).

Un dernier épisode humide coïncide avec des incursions marines décelées au niveaudu delta du Sénégal (Michel 1973). Ces incursions sont à mettre en relation avec la plagesoulevée de Dakar à une altitude de + 3 à + 5m. Des datations sur des Patella Safiana ontsituées cette transgression à 1930 ans ( Elouard et al., 1977 ).

Après la dernière phase humide, le climat a pris progressivement ses caractères actuelsmarqués par une Jégère recrudescence de J'action éolienne qui traduit une tendance aride.

De cet aperçu regroupant de nombreuses observations, un fait important est mis enévidence, c'est ta coïncidence des pluviaux et des transgressions, phénomène qui différencieles régions situées au Sud du Sahara des régions au Nord de celui-ci ( Elouard et al, 1977 ).

D'après ces données, on peut tenter de reconstituer la paléoclimatologie du Sénégal:

Après l'humide de 40000 à 20000 ans RP., le Sénégal aurait subit une période aridedont la durée varie de 20000 à 13000 ans RP., suivie d'une période humide de 13000 à 8000ans R,P. Le maximum d'humidité se situerait entre 11000 et 8000 ans RP. Après cet épisodehumide, survient une période sèche entre 8000 et 6500 ans RP., suivie d'un pluvial de 6500 à4500 ans RP. La mer atteint son niveau le plus élevé autour de 5500 ans RP. Cette phasehumide est suivie d'une récurrence humide entre 4000 et 1880 ans RP. Il l'a eu une phasehumide entre 4000 et 3000 ans BP au cours de laquelle il y a eu une alimentationsignificative des nappes Après le dernier épisode humide daté de 1930 ans RP., le climataride actuel s'installe progressivement. Cette tendance aride s'effectue avec des anomaliescatastrophiques qui semblent se reproduire avec une périodicité de 30 ans, 1912-1915, 1944-

29

1948, 1968-1973 (Rognon, 1986) (in Faye, 1994).

1. 6) Cadre hydrogéologig ue

Le système hydrogéologique du littoral Nord comprend deux ensembles:un ensemble supérieur : la nappe des calcaires Lutétien et la nappe des sablesquaternaires ;un ensemble inférieur: nappe profonde maastrichtienne.

1.6.1) Ensemble supérieur

Il comprend deux types d'aquifères diffërents par leur nature et leur géométrie.

1.6.1.1) Nappe des sables quaternaires

Cet aquifère est situé au niveau du cordon dunaire du littoral Nord entre Dakar etSaint-Louis et couvre une superficie de 23000 km2 Il renferme d'importantes réserves d'eauavec des ressources exploitables estimées à plus de 320000m3/j (Travi, 1988).

!)

D'après Noël (1978), cet aquifère est constitué par des dépôts sableux et sablo-argileuxqui reposent directement sur le substratum marneux et marno-calcaire de l'Eocène (Fig. 1.15).Les formations sableuses comblent une structure en "chenal" qui s'approfondit vers le Nordpour atteindre une épaisseur maximale à Mbenguène (161 m) Elles se prolongent à l'Est dansles calcaires lutétiens et dans les sables argileux du Continental terminal. Plusieurs auteurs ontadmis que le contact entre l'aquifère des sables quaternaires à l'Ouest et l'aquifère descalcaires lutétiens à l'Est de la route Dakar - Saint-Louis, se fait à la faveur d'un accidenttectonique qui permet une bonne continuité hydrodynamique (Puttallaz, 1962 ; Noël, 1978 etPernel et Gageonnet, 1992). Ce qui semble être confirmé par les études ultérieures surl'hydrodynamisme et l'hydrochimie des deux systèmes aquifères (Gaye, 1990 ; Kane, 1995 ;Faye, 1995 ; El faid, 1996).

Dans les sables quaternaires les valeurs de transmissivité sont comprises entre 5.. 5 10-4et 8 10-2 m2 s- 1 et le coefficient de perméabilité varie entre 8.9 10-4 et 2.8 10-5 m.s·l (O.M.S.,1974 ; B.R.G.M., 1992). La perméabilité maximale au centre de la dépression (Mbinguène:2.4 lO-4··m.s·l; Sam Ndiaye : 8.9 10-4 m.s· l

) est due à l'importance du recouvrement sableux aucentre de la dépression L'augmentation de la perméabilité à l'Est du secteur est due à lalithologie du réservoir sableux et peut être liée aussi à des forages captant les calcaireslutétiens, vue la structure compartimentée du réservoir (Monteillet, 1986).

Les coefficients d'emmagasinement obtenus par pompage d'essais sont compris entre2.68 10-4 et 4.5 10-4 (Kane, 1995).

La piézométrie globale de la nappe en octobre 1991, montre un écoulement de lanappe du Sud vers le Nord à partir du dôme piézométrique situé au Sud. Les eaux sontdrainées vers les calcaires lutétiens à l'Est et vers l'Océan Atlantique à l'Ouest. Au niveau dusecteur d'étude, la carte d'isobathe de la profondeur d'eau (Gaye, 1990) montre que la nappeest située en moins de 15 mètres de profondeur dans le secteur de Mpal au Nord. Elles'approfondit par la suite progressivement vers le Sud pour atteindre 35 mètres à Louga. Legradient hydraulique est faible (gradient moyen de 0.4 %) et peut être dû à une bonneperméabi1ité horizontale.

30

SABLE FRANC]

QUATERNAIRE fiCONnNENTAL HRMINf L

SABLE ARGILEUX

f-o:;"J FORMATIONS EOCENES DEMANTELEES 1EOCENE ·MOYEN)

CALCAIRES 1 A NUMMULITES]

EOC ENE MOYEN

MARNO-CAlCAIRE

1- -1 MARNES A RARES NIVEAUX CALe AIRES 1[OCEllE INFERIEUR)

-SURFACE PIEZOMETRIOUE INOV.19931

O· Sl ,

10 15 20km, 1 1

Figure 1.15 : Coupe hydrogéologique SSW-NNE traversant lessables quaternaires (Noël, 1978, modifiée par Faye,1995 et El Faid, 1996).

31

Les données chimiques ont montré que les eaux sont peu chargées avec uneminéralisation totale comprise entre 0.1 et 1 g.r1

. Les faciès chimiques caractéristiques sontles faciès chlorurés sodiques et chlorurés calciques Un faciès bicarbonaté calcique estobservé à l'Est.

1.6.1.2) Nappe des calcaires lutétiens

Cet aquifère couvre une superficie d'environ 2600 Km2. Il s'étend à l'Est de la route

nationale Dakar - Saint-Louis jusqu'au méridien 160 OS'. C'est un massif subtabulaire, dependage faible Ouest. Il est légèrement disloqué par un réseau de failles de faibles rejets malindividualisés et surtout, très fortement et inégalement érodé (in Faye, 1995).

Son épaisseur est variable. Elle est de 20 m sur la majeure partie de son extension avecun maximum de 75 m à Ndiok SalI, située au Nord de Louga.

'--

La nappe des calcaires karstifiés du Lutétien peut fournir des débits de l'ordre de 150m3

. h- l pour un rabattement de 1 m (O.M.S., 1974).

Les eaux de la nappe sont de type bicarbonaté dominant (Noël, 1978). Le résidu secest de 370 mg. rI.

I. 6. 2) Ensemble inférieur: nappe profonde maastrichtienne

Cette nappe a fait l'objet de nombreuses études, notamment celles de Travi, (1988) etFaye, (1983, 1994) sur l'hydrodynamisme, l'hydrochimie et la géochimie isotopique.

L'aquifère profond maastrichtien s'étend sur la presque totalité du bassin sénégalais(200000 Km2

) où il forme une nappe captive entre 50 et 500 m sous la surface du sol. A l'Estdu méridien 140 30', cet aquifère repose directement sur les formations cristallines du socleanté-mésozoique et il est relativement homogène avec un faciès essentiellement sablo­gréseux. Par contre à l'Ouest, il repose sur les formations anté-maastrichtienne qui séparentles eaux salées profondes des eaux douces de l'aquifère, et le faciès devient plus hétérogèneavec des alternances d'horizons sableux et argileux ; l'aquifère se comporte en un systèmemulticouches. Le toit de l'aquifère Maastrichtien est caractérisé par l'apparition des niveauxargileux et carbonatés du Paléocène.

La surface piézométrique générale montre un écoulement du Sud-Est vers le Nord­Ouest avec un gradient très faible (2.10-4 à 5. 10-5

) qui s'inverse très localement sur les bordsOuest et Nord du bassin. Au Nord et Nord-Est, l'écoulement s'effectue vers le centre du bassinen direction du creux piézométrique situé à l'Est du lac de Guiers. Les transmissivités sont

. 10-2 10-4 2 -]compnses entre et m . s .

Les eaux faiblement minéralisées à l'Est (teneurs en chlorures <1 meq.r1), se

caractérisent par des faciès bicarbonaté calcique et bicarbonaté sodique. Les eaux évoluentvers le faciès chloruré sodique à l'Ouest avec une augmentation brutale des teneurs en ionsmajeurs. Cette discontinuité chimique serait liée à la présence d'eaux profondes sursalées(Faye, 1994).

La géochimie des isotopes stables et du l4C, confirme cette zonation et a montré enoutre qu'une recharge actuelle de la nappe maastrichtienne est inexistante. Les épisodes lesplus récents ont eu lieu durant les pulsations humides de l'Holocène (12000 et 3000 ans RP.).

32

De même les activités en 14C relativement élevées à proximité du fleuve Sénégal, révèlent quecette recharge se situe vers 3600 ans BP.(Faye, 1994).

I.7) Conclusion

La zone d'étude se caractérise par son appartenance à un climat sahélien impliquantune longue saison sèche et une courte saison de pluie. Néanmoins, la proximité du littoralpermet de définir un climat régional subcanarien limité à la zone littorale.

L'analyse des précipitations aux statjons de Louga et de Saint-Louis a permis dedégager les grandes tendances de la pluviométrie, marquées par notamment par la sécheressedes trois dernières décennies. Cette sécheresse s'est traduite par une diminution de la moyennepluviométrique, qui est passée de 496 mm (pendant la période humide) à 292 mm (pendant lapériode sèche) à la station de Louga et respectivement de 427 à 233 mm à la station de Saint­Louis.

La sécheresse de ces dernières décennies a été ressentie au niveau de la région par unenette régression des précipitations mensuelles réparties sur trois mois de l'année avec les moisd'Août et septembre qui reçoivent plus de 60 % du total annuel.

La géologie régionale est constituée principalement par des dépôts tertIaires etquaternaires. Le modelé dunaire montre d'une part les dunes blanches littorales et les dunesrouges de l'Ogolien, situées plus à l'intérieur des terres. D'autre part, les sables du"Continental terminal" qui couvrent les calcaires du Lutétien à l'Est avec un faciès trèsargileux (O.M.S., 1974).

La fixation des dunes rouges ogoliennes et la rubéfaction de leur sables s'est produitependant la phase humide de l'Holocène (entre 13000 et 8000 ans BP.).

D'un point de vue hydrogéologique on distingue trois principaux aquifères. La nappedes sables quaternaires à l'Ouest, constituée par des formations sableuses et sablo-argileuseremplissant une structure en chenal qui s'étend du Sud vers le Nord. Son épaisseur est variablede quelques mètres à plus de 60 m. L'épaisseur maximale est de 161 m à Mbinguène. Lesubstratum de cet aquifère est constitué par les marnes et marno-calcaires de l'Eocène.L'aquifère des calcaires karstifiés du Lutétien moyen est situé à l'Est de la route nationalDakar - Saint-Louis.

L'aquifère profond maastrichtien représenté à l'Ouest par l'alternance de faciès sableuxet argileux et essentiellement sableux à l'Est. Le toit de cet aquifère est constitué par lesniveaux argileux et carbonatés du Paléocène.

La géochimie des isotopes stables et du 14C ont révélé qu'une recharge actuelle de lanappe maastrichtienne est inexistante. Toutefois une alimentation significative a eu lieudurant les pulsations humides de l'Holocène entre 4000 et 3600 ans B.P. (Faye, 1994).Le remplissage des nappes àu bassin du Sénégal serait produit lors de la phase humide entre11000 et 8000 ans BP. (Faye, idem)

Les conditions climatiques de ces trois dernières décennies de sécheresse ont permis ledéveloppement des techniques d'évaluation de la part des pluies qui alimentent les nappessuperficielles. En effet l'étude hydrogéochimique (Gaye, 1990) a révélé un taux de recharge

33

est supérieur à 10 mm.an-] dans la région centrale du secteur, et qUI diminue à J'Est et àl'Ouest.

Des études réalisées au Sénégal (Gaye, 1990; Edmunds, 1990 ; Edmunds et al., 1992 ;Cook et al., 1992) ont montré l'intérêt de la technique des profils de la zone non saturée dansl'étude de la recharge et de son historique.

Ainsi, dans Je chapitre suivant, nous allons nous baser sur cette technique pour étudierle comportement de l'eau et de soluté, après une description des sites de l'étude où a lieu letransit de l'eau de pluie qui recharge la nappe des sables de Louga.

34

fi.1) Sites d'études

fi.l.1) Choix des sites

Les sites ont été choisis selon deux objectifs:

étudier le transfert d'eau et soluté à travers un sol non saturé de la nappe superficiellede Louga, en examinant le comportement:

des ions de la solution du sol;des isotopes de l'eau du sol

Pour cela on effectue des sondages à la tarière à main, afin d'échantillonner le sondage,si possible jusqu'à la nappe;

estimer le taux de recharge de la nappe superficielle, et rechercher dans la tranche dela zone non saturée, des signatures historiques de la recharge.

La première mission a été effectuée en Juin 1995 (début d'hivernage) qui a eu pour butd'échantillonner deux profils sur deux sites différents: le site Louga 1 et le site Ndam Lê (Fig.II.l). La seconde mission, en Juillet 1998, a permis d'obtenir un deuxième profil sur le siteNdam Lê.

fi.l.2) Description des sites

Les trois sondages ont été effectuées sur les formations quaternaires du système dûnairede l'Ogolien. En effet, les différents thèmes que l'on se propose d'étudier sont réunis sur cessites:

la présence d'une nappe superficielle (à une profondeur de 23.5 à 44 m), permettantd'avoir les conditions stationnaires, nécessaire au calcul de la recharge par le bilan dechlorure (Edmunds et al., ]988). Elle permet également d'étudier le comportement desisotopes et des ions de la phase liquide;

topographie légèrement ondulée, reflétant la forme des dunes rouges fixes. Elle offrela possibilité d'échantillonner à la fois sur les dunes et les interdunes, qui représententles deux extrêmes possibles de la recharge (Gaye, 1990) ;

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38

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Figure Il.1: Situation des sondages NL1, NL2 (site Ndam Lô) etL23 (site Louga 1). (Gaye et Edmunds, 1995).

36

sols sablonneux homogènes avec une faible pente et absence quasi-totale d'écoulementde surface ; le bilan d'eau se trouve donc représenter par la différence entrel'infiltration et l'évapotranspiration ;

la couverture végétale typique de la zone sahélienne représentée, pour l'essentiel, parAcacia radiana et Acacia albida, très réduite. Ceci a pour effet de réduire les pertesd'eau par évapotranspiration et de rendre négligeable les écoulements latéraux quidispersent le signal de pluie;

tranche de la zone non saturée considérable allant jusqu'à 44 m, permettant unstockage dans le profil, de chlorures correspondant à plusieurs années deprécipitations.

Il.l.2.1) Site Louga 1

Il est situé à environ 3 Km à l'Ouest de la ville de Louga, en allant vers Léona sur labande côtière. On y retrouve l'aspect géomorphologique du Littoral Nord avec un alignementdes dunes ogoliennes qui présentent un modelé émoussé. Le site présente un ensablementfaible au Sud et moyen au Nord. Les sols sont minces, semi-arides et rouges bruns, supportantde rares arbres. La végétation originale, typiquement sahélienne, incluant Acacia radiana etAcacia albida, a été fortement réduite et remplacée par les cultures saisonnières (spécialementl'arachide et le mil).

Une vingtaine de sondages ont été réalisés dans le cadre d'une étude effectuée entre1987 et 1990 (Gaye, 1990).

Pour la présente étude, un seul sondage a été réalisé sur ce site en 1995 sur un champnu, en friche, au niveau d'interdune : L 23 (15 °38.82N-16 °15.65W). La nappe a été atteinte à35 m de profondeur.Lors de la remontée de la tarière, une description visuelle du profil a été faite.

Profil L 23 sur interdune (Fig. II.2)

- 0 à 13.5 m : horizon uniforme, texture sableuse fine à moyenne,couleur du sol variable allant du marron sombre sur le premier mètre(présence de matière organique), au marron pâle et jaune blanchâtreen profondeur, nature minéralogique essentiellement siliceuse,structure particulaire.- 13.5 à 17 m : enrichissement en minéraux argileux, texture sablo­argileuse fine à moyenne, couleur orange, apparition de particulesrouges sombres et blanchâtres en profondeur (à 15 m) , sensationd'humidité croissante avec le profil et tributaire de la présence departicules fines.- 17 à 18.5 m : le faciès change en sable homogène, couleur jaunâtre,texture fine à moyenne, absence d'argile.- 185 à 35 m horizon hétérogène, enrichissement en minérauxargileux, texture sablo-argileuse fine à moyenne, couleur jauneorange, apparition des particules jaunes pâles et des particules rougessombres probablement de la latérite (19 à 20 m), et des particulesblanchâtres entre 20 et 20.5 m de profondeur.- > 35 m : nappe

37

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Sable fin 0. moyen

Sable argileux fin 0. moyen

Grains de latérite

Figure Il.2: Coupe lithologique synthétique du sondage L23 (siteLouga 1).

38

II.1.2 2) Site de Ndam Là

Il est situé à environ 3 Km au Nord de la ville de Louga, en allant vers Mpal. Ilprésente les mêmes critères que le site principal, mais ici les conditions d'aridité sont plusélevées.

Deux sondages ont été réalisés, le sondage NL 1 sur la dune et le sondage NL2 surl'interdune (l 5 °42 '912N-16 °15 '820W). La nappe a été atteinte à 44 m de profondeur pour lesondage NLI et à 23.5 m de profondeur pour le sondage NL2.

Profil NL 1 sur la dune (Fig. Il.3)

- 0 à 13.5 m : horizon uniforme, texture sableuse fine à moyenne,couleur du sol rouge sombre sur le premier mètre, et devient orangepâle entre 1.75 et 3.25 m de profondeur, structure particulaire, et laminéralogie est essentiellement siliceuse.- 13. 5 à~ 17 m : même caractéristique que l'horizon supérieur, avec unenrichissement en argile entre 14 et 15 m de profondeur, couleurmarron clair et devient orange sombre au dernier mètre.- 17 à 20 m : texture sableuse grossière à fine,. couleur orange sombre,apparition d'un niveau de bancs clairs à 20 m de profondeur.- 20 à 23 m : texture sableuse fine à moyenne, couleur orange clair.- 23 à 27 m : texture sableuse fine à moyenne, couleur orange clair,apparition de particules orange sombre à 27 m d'oxydo-réduction deFe.- 27 à 30,5 : texture sableuse fine à moyenne, couleur blanchâtre.- 30.5 à 34.5 : texture sableuse grossière à moyenne avec une couleurjaune pâle à blanche dans le premier mètre, apparition d'un horizonsablo-argileux à 31,5 m et dans le dernier mètre de couleur orangesombre (présence de matière organique).- 34.5 à 39 m : horizon sableux pur, texture grossière à moyenne,couleur orange sombre.- 39 à 42 m : texture sableuse grossière à moyenne, avec apparition dedébris de racines et de fragments de latérite dans le premier mètre,couleur orange clair.- 42 à 43 m : retour aux sables fins moyens, couleur orange pâle àmarron.- > 43 m : nappe

Profil NL2 sur interdune (Fig. II.4)

- ~50 m sol de texture argileuse à argilo-sableuse, de couleurmarron à marron sombre vers 1 m (présence de matière organique),apparition des taches orange sombre entre 1,25 et l,50 m,apparemment d'oxydo-réduction de Fe.- l,50 à 1,75 m : texture sableuse fine à moyenne couleur du solmarron clair.

39

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Sable grossier a fin

Sable fin a moyen

Argile sableuse

Tache d'oxyda-réduction

Grains de latérite

Débris de racines

Figure n.3: Coupe lithologique synthétique du sondage NLI sur ladune (site Ndam Lô).

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Sable fin prépondérant

Sable moyen prépondérant

Argile cr argile sableuse

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40

Figure nA: Coupe lithologique synthétique du sondage NL2 surl'interdune (site Ndam Lô).

41

- 1, 75 à 2 m texture argilo-sableuse avec des taches d'oxydo-réduction de Fe, couleur du sol marron- 2 à 2,50 m : texture sablo-argileuse fine à moyenne, couleur du solmarron clair.- 2,50 à 23 m : sable dunaire fin moyen de couleur blanche avecapparition de plus en plus nette de minéraux bien visibles (quartz,feldspath, biotite, grenat). La sensation de l'humidité est croissanteavec le profil- 23 à 23,50 m texture sablo-argileuse fine à moyenne, couleurmarron.- > 23,50 m : nappe

II.2) Méthodes d'études

Il.2.1) Mode de prélèvement

L'échantillonnage des profils de sol a été effectué avec une tarière à main typeaustralien (avec des tubes de rajout de 1 à 1.5 m). Le pas de prélèvement est homogénéisé sur25 à 50 cm. Ensuite, les échantillons sont immédiatement conditionnés dans des boitesd'aluminium, rendues étanches par un joint de ruban adhésif, afin d'éviter toute évaporationultérieure au prélèvement.

Ces échantillons sont acheminées au laboratoire en vue d'anal"yses physiques,chimiques et isotopiques

Un suivi de la collecte des eaux de pluies a été possible grâce à la stationpluviométrique de la ville de Louga. Ainsi les échantillons d'eau de pluie ont été recueillis auniveau des pluviomètres "type Wallingford" installés sur place. Les hauteurs de pluie ont étéégalement mesurées.

Des échantillons d'eau de la nappe au niveau de cinq puits villageois au vOlslOageimmédiat du site Ndam Là ont été également prélevés. Le pH, la température et laconductivité électrique ont été mesurés in situ. Cependant, pour l'essentiel, ce sont les donnéeschimiques et isotopiques tirées de travaux de Gaye (J 990) qui vont faire l'objet d'une ré­interprétation.

II.2.2) Au laboratoire

Les différentes analyses ont été effectuées dans les laboratoires suivants:laboratoire du Département de Géologie de l'Université C. A. Diop de Dakar:

analyse granulométriquemesure de J'humidilé pondérale du solanalyse chimique des eaux de pluieanalyse chimique des eaux de la nappeanalyse chimique sur lixiviats des sols

laboratoire d'Hydrochimie du "British Geological Survey" de Wallinford :mesure d'humidité pondérale du solanalyse isotopique

42

analyse chimique globale des eaux interstitielles

Il.2.2.1) Etude de la matrice du sol

En plus de la description sommaire des profils lors de la remonté de la tarière, uneétude de la fraction grossière (> 50 )lm) a été entreprise pour le sondage NL2, de mêmequ'une étude de la fraction fine « 50 )lm) des trois sondages: L 23, NL1, NL2.

Analyse ganulométrique :

Les échantillons de sols prélevés (200 g) ont d'abord été lavés à j'eau du robinet sur untamis de 50 )lm pour enlever les sels, puis séchés à l'étuve. Les échantillons secs ont été pesés,ce qui a permis de déterminer le pourcentage des éléments fins par la différence entre le poidsPl avant lavage et le poids P2 après lavage, ramenée à 100 g de sédiment.

La fraction> 50 )lm ainsi isolée, a fait l'objet d'un tamisage à sec sur une série de 16

tamis (entre 50 et 1600 ~m) de norme AFNOR (série de raison 10 JïO). Les refus de tamisont été pesés avec une balance de précision (au milligramme près).

II.2.2.2) Détermination de l'humidité du sol

Il.2.2.2.1) Humidité pondérale (ou teneur en eau pondérale)

La teneur en eau pondérale des échantillons de sols est déterminée par la méthodegravimétrique classique. Elle consiste à faire sécher un poids de sol connu pendant 24 heuresà lOS oc. On prélève 20 g de sol que l'on fait sécher à l'étuve et on pèse l'échantillon sec.L'humidité pondérale est donnée par le rapport perte en eau/poids sec.

(ù (%) = Poids de sol humide - Poids de sol secPoids de sol sec (2)

II.2.2.2.2) Humidité volumique (ou teneur en eau volumique)

La teneur en eau volumique est nécessaire pour les calculs des variations de stockd'eau. Elle est obtenue à partir des mesures d'humidité pondérale et de densité volumiquesèche du sol.

La densité apparente sèche varie de ].1 à ].6 g.cm-3, respectivement des argiles aux

sables (Aranyossy, 1978)

Pour le calcul de l'humidité volumique, nous avons considéré la densité apparentesèche (bd) de l'ordre de 1.5 g.cm-3 (Edmunds et al., 1991)

43

II.2.2J) Extraction de l'eau du sol

II.2.2.3.1) Extraction de l'eau pour l'étude isotopique

L'eau du sol est extraite par distillation sous vide. Le mode opératoire décrit par Gaye(1990) est le suivant: 50 à 100 g d'échantillon de sol sont placés dans un ballon vide de poidsconnu, qui est ensuite placé sur une ligne d'extraction dans un piège à - 80 oC (carboglace +acétone) pour chasser tous les incondensables par pompage jusqu'à l'obtention d'un vide de10-3 mm de mercure. Après le dégèle, le ballon est placé dans un bain-marie à unetempérature variant entre 55 et 70°C pendant un temps nécessaire à l'extraction de toute l'eaude l'échantillon (toute une nuit par exemple).

La distillation sous vide a été utilisée pour le profil NL2 (mesure du deutérium), alorsque pour le profil NL 1 la mesure du deutérium a été effectuée par la réduction directe. sanspasser par l'extraction.

II.2.2.3.2) Extraction de l'eau pour la chimie

La lixiviation est la méthode la plus couramment employée pour extraire les selssolubles de l'échantil1on du sol. La technique consiste à disposer 50 g de sédiment humidedans un volume d'eau déminéralisée (100 ml) et à agiter pendant environ 2 heures (duréesuffisante à la dissolution des sels, déterminée par des mesures de la conductivité faites tousles 30 minutes jusqu'à stabilisation). Le filtrat est ensuite récupéré et filtré sur membranemillépore (0.20 /lm).

Les teneurs chimiques obtenues sur le filtrat sont corrigées par rapport à l'humiditépondérale de J'échantillon (w), en considérant le facteur de dilution df:

100df=----+1

50 x OJ (%)

100 + OJ (%)

(3)

La concentration Ci de la solution initiale du sol s'exprime par:

Ci = C filtrat 'le df (4)

La principale limitation de la lixiviation provient d'une non extraction de tous les selssolubles contenus dans l'échantillon du sol. Pour vérifier la fiabilité des résultats, on procèdeau dosage de quelques éléments chimiques contenus dans les filtrats (essentiellement leschlorures) et on compare leur évolution à celle de la conductivité (Diop, 1993).

Toutefois cette méthode, qui est d'une approche facile, permet une estimationqualitative des teneurs en ions le long du profi 1.

Pour ce travail, la lixiviation a permis d'obtenir des eaux interstitielles sur lesquellesles différentes analyses chimiques ont été effectuées, alors que la distillation sous vide l'a étépour les eaux destinées aux analyses isotopiques.

44

lI.2.2A) Analyses chimiques

Les eaux extraites des sols, les eaux de pluie et de la nappe ont été analysées aulaboratoire de Dakar. Ainsi des dosages des anions (Cr, N03-, S04-) et des cations (Na+, KT,Mg++) par chromatographie en phase liquide (Dionex) ont été réalisés, de même que desmesures de conductivité par conductimètre Tacussel.

Toutefois des analyses plus complètes sur les eaux interstitielles des sols ont étéréalisées au laboratoire d'Hydrochimie de Wallingford. Les techniques suivantes ont étéutilisées:

analyse colorimétrique automatique à la chaîne Technicon AA-ll pour les chlorures etles nitrates selon la technique décrite par Cook et Miles (1980) ;

analyse au spectrophotomètre d'émission à Plasma (ICP du type ARL 34000 C) surdes échantillons acidifiés; l'appareil est calibré pour plus de vingt éléments avec unelimite de détection qui varie de 0.2 pour le Strontium à 25 Ilg.r1 pour le soufre(Kinniburg et Miles, 1983).

II.2.2.5) Analyses isotopiques

Les eaux extraites du sol ont été l'objet d'analyse isotopique et les teneurs endeutérium ont été déterminées pour les sondages NL 1 et NL2. La méthode de la réductiondirecte utilisée a Wallingford, a servi pour la mesure du deutérium. Cette méthode consiste àfaire réagir directement l'humidité du sol avec le zinc. Elle a été décrite en détail par Darlinget Talbot, (1989) (in Gaye, 1990).

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45

m,l) Caractéristiques physiques du sol

Un sol est caractérisé par certains facteurs physiques qui sont:

sa composition minéralogique;sa texture ou distribution granulométrique ;sa structure ou agencement des particules solides.

D'autres paramètres (facteurs biologiques: présence de matière organique, présence de vieanimale), peuvent aussi influencer sur la structure du sol.

En zone non saturée un volume total de sol Vt est composé de solide (matrice) [Vs], d'eau[Vw] et d'air [Va] (ou de vapeur d'eau) :

Vt = Vs + Vw + Varapporté à la masse :

Mt= Ms+ Mw

On peut déduire ainsi plusieurs paramètres:

La porosité

(avec Ma::::; 0)

La porosité (ou porosité totale) est définie par le rapport du volume des phasesaqueuse et gazeuse sur le volume total.

Va + V",n=---

VI

La densité apparente humide ou total

(5) (exprimé en %)

Définie par le rapport de la masse totale de l'échantillon sur son volume.

La densité apparente sèche

MIPi=­

VI(6)

Définie par le rapport de la masse du solide sur le volume total de l'échantillon de sol.

(7)

L'humidité pondérale

L'humidité pondérale (ou teneur en eau pondérale) est définie par le rapport perte eneau/ poids sec.

Mww=--

M sec

(8) (exprimé en %)

46

L'humidité volumique

L'humidité volumique (ou teneur en eau volumique) est définie par le rappo/1 duvolume d'eau sur le volume de sol.

B=Vw (9)VI

Sa connaissance est nécessaire pour les calculs de variation de stock d'eau. El1es'obtient facilement soit à partir des mesures d'humidité pondérale et de densité apparente, soitpar mesures d'humidimètrie neutronique (in Dial1o, 1996).

m.2) Circulation de l'eau dans la zone non saturée

m.2.1) Généralités

La zone non saturée est caractérisée par ta présence de trois phases (solide, liquide etgaz) qui interagissent. La circulation de l'eau à travers le sol va dépendre de l'état énergétiquede l'eau en chaque point du profil ; le mouvement se faisant des états énergétiques les plusélevées aux états énergétiques les plus faibles.

ET: énergie totale de l'eau (M.L2.r2) ;

Ep : énergie potentielle de l'eau (M.L2 r 2) ;

Ec : énergie cinétique de l'eau (M.L2.r2).

Cet état dépend uniquement de l'énergie potentielle puisque l'énergie cinétique estnégligeable compte tenu des faibles vitesses de circulation dans le sol.L'énergie potentielle est définie par trois composantes: le potentiel de gravité, le potentiel desuccion (ou matriciel) et le potentiel osmotique. Le potentiel osmotique est très faible devantles autres termes et on le néglige dans la plupart des études de l'écoulement (Aranyossy,1978). Exprimé en charge de potentiel, on peut écrire:

pour la charge gravitationnelle (Hg) :

Eg: potentiel gravitationnel (M.e.r2);

m : masse de l'eau (M) ;g • accélération de la pesanteur (L.r2

) ;

z • hauteur par rapport à une référence (L)

pour la charge matricielle (Hm)

Peau-PairHm 'Y (11)

pw*g

47

Peau: pression de l'eau du sol (M.L- 1 r 2) ;

Pair: pression atmosphérique (M.L- J. r 2

) ;

Pw: masse volumique de l'eau (ML-3) ;

g: accélération de la pesanteur (Lr2) ;

0/ : succion (L).

Les charges potentielles de gravité et de succion étant opposées, on aura finalement lepotentiel total exprimé en terme de charge par la relation suivante:

Charge hydraulique H = \fi - z (12)0/ étant fonction de l'humidité, de la structure et de la texture du sol (Fig. III. 1)

SUCClon

teneur en eau

succion

1( sa 1 drgileux

\

".........

"-sol sableux

teneur en eau

Figure Ill.l : Influence de la structure et de la texture sur la rétentionde l'eau dans le sol (d'après Hillel, 1984).

m.2.2) Lois de transfert d'eau dans la zone non saturée

A l'exclusion du ruissellement et du drainage latéral qui sont des cas particuliers,l'écoulement de l'eau à travers la zone non saturée se fait verticalement. Ainsi deux types deflux d'eau peuvent être distingués: un flux en phase liquide et un flux en phase vapeur.

TIL2.2.1) Circulation en phase liquide

Dans la zone non saturée, si la phase liquide est continue le long du profil et la phasegazeuse à la pression atmosphérique, on peut considérer que l'eau liquide subit unmouvement isothermique par convection (on néglige l'effet de l'écoulement de l'air)(Aranyossy, 1978 ; Castany, 1982). Ce déplacement est décrit par un système à deuxéquations:

Equation de Darcy: cette loi qui traduit la circulation en zone saturée a été étendue auxmilieux non saturés (en zone non saturée, le coefficient de perméabil ité K est fonction de lasuccion donc de la teneur en eau); elle s'écrit par:

48

q=-K(B) ~: (13)

ou bien en se rappelant que H = \fi - z

q : débit unitaire (L.r1) ;

K(8) : coefficient de perméabilité, fonction de l'humidité volumique (8) du sol (L.r1) ;

H : charge hydraulique (L) ;z : axe vertical d'écoulement (L).

- Equation de conservation de masse ou de continuité: définie pour les régimes transitoirespar Richard (1931) (in Aranyossy, 1978).

oB oq= (15)

Ôl oz

"La variation de teneur en eau dans l'élément de volume considéré doit être égale à lavariation de débit entre l'entrée et la sortie du système".

En combinant les deux équations:

oB =_ oq =-.!!...-[_K(B)*[O'll(B) _1]]01 oz oz oz

(16)

Par analogie aux équations de transfert de chaleur, on peut introduire un terme diffusifD, fonction de 8 (Child et al., 1950 in Hillel, 1984) :

D(B ) =K(B ) * 0 'IIoB

(17) d'où finalement:

oB =~[ D(B)* OB]_ oK(B)01 oz oz oz

(18)

Cette équation dite "équation de diffusivité" sert de base à la plupart des modélisationsde l'écoulement de la zone non saturée.

En résumé on peut noter que le mouvement de l'eau liquide dans la zone non saturéeest contrôlé par les facteurs suivants: .

le potentiel de succion;la gravité;les forces d'adsorption.

Ainsi on peut distinguer:

49

- un mouvement descendant:

A la suite d'une infi Itration lors des grandes averses, les couches superficielles serontimmédiatement saturées et il y aura une décroissance de la teneur en eau avec la profondeur.Dans ces conditions, le gradient de succion et le gradient gravitationnel, ainsi que les forcesd'adsorption, contribuent au mouvement descendant de l'eau dans le profil (Childs, 1969 iny ousfi, 1984).

- un mouvement ascendant:

Wollny, (1985) (in Yousfi, 1984) fut l'un des premiers à étudier le mouvementascendant de l'humidité dans le sol. L'effet de l'évapotranspiration est de créer un gradient desuccion qui devient plus grand que le gradient gravitationnel, et qui entraîne donc unmouvement de l'eau vers la surface.

III.2.2.2) Circulation en phase vapeur

L'eau peut se présenter sous forme de vapeur dans les vides du sol. Dans ce cas, sondéplacement est contrôlé essentiellement par le gradient de pression de vapeur et le gradientde température

Ainsi, l'eau se déplace sous forme de vapeur des points de tension de vapeur la. plusélevée, vers les points de tension la plus faible. La tension de vapeur elle même, dépend de latempérature et de l'humidité du sol.

Toutefois, les études expérimentales réalisées par différents auteurs (Taylor etCavazza, 1954 ; Rose, 1963 ; Nassar et al., 1992 ; Nassar et al., 1997) ont montré que lefacteur qui conditionne le plus le mouvement de la vapeur d'eau est la variation detempérature ; il se produit un mouvement de vapeur, des parties chaudes vers les partiesfroides, jusqu'à ce qu'un équilibre de tension soit atteint.

L'eau du sol contient diverses substances en solution qui proviennent soit de ladissolution de la roche encaissante (matrice) ou échange avec celle-ci, soit de l'activitébiologique des plantes ou de la microfaune, soit de l'apport météorologique et du lessivagedes produits présents à la surface du sol. Par conséquent, l'étude du mouvement de l'eau dansles mécanismes de recharge des nappes, doit tenir compte de l'état et du mouvement dessubstances solubles pour relier les concentrations aux volumes d'eau écoulés dans le sol.

ill.3) Comportement de soluté dans la zone non saturée

Les mécanismes qui régissent le transfert de solutés dans les sols non saturés sont dedeux types: l'effet évaporatoire et la diffusion moléculaire (MarshaII et Gurr, 1954 ; Doeringet an., 1963; Gouvea da Silva Rosa, 1980).

In.3.1) Transfert sous l'effet évaporatoire

Le mouvement des sels est essentiellement lié au mouvement de ['eau en phase liquide,mouvement convectif; ceci implique que sous l'effet de l'évaporation, l'eau entraîne avec elleles sels dissous qui s'accumulent près de la surface.

50

ill.3.21 Transfert par diffusion moléculaire

Le mouvement des sels peut être diffusif en réponse à un gradient de teneurs; les selsse concentrent près de la surface par évaporation, et le mouvement diffusif se fait en sensinverse du mouvement convectif, l'on peut ainsi arriver jusqu'à un état d'équilibre de profil desel.

Ce type de transfert est décrit par la première loi de Fick :

Jz::= - Do* oCoz (19)

J z est le flux massique (M.L"2.r l)Do est le coefficient de diffusion moléculaire (L2.r l), qui dépend à la fois de la nature du solet de la solution.

En régime permanent d'évaporation, les deux types de transferts des sels sematérialisent dans le sol par un profil des teneurs en sels (Fig. ITT2), qui présentent trois zonesbien distinctes (Edmund s, 1983) (in Tandia, 1990) :

une zone (1) située au dessus du pic d'accumulation des sels. Dans cette zone, c'est letransfert en phase gazeuse de l'eau qui domine;

une zone (2), correspond au pic de concentration maximale des sels. La profondeur decette zone est appelée Zef et le flux de transfert d'eau y est nul;

une zone stationnaire (3), située au dessous du plan de flux nul Zef. Dans cette zone, ilexiste un équilibre entre le flux descendant et le flux ascendant de sels et le transfertd'eau est caractérisé essentiellement par un écoulement vertical descendant d'eauliquide.

Toutefois, les teneurs en sels de j'eau interstitielle du sol se trouvent influencer par troisfacteurs (Edmunds et al., 1988) :

l'influence de l'activité racinaire des plantes qui se traduit sur le profi 1 vertical desconcentrations en sels de l'eau du sol par des irrégularités au voisinage de Zef;

l'interaction de soluté avec la matrice;

l'action des embruns marins qui déposent près de la surface du sol, des sels qui vontpénétrer lors de l'infiltration et s'ajoutent aux quantités de sels apportées par les eauxde pluies.

Pour les ions conservatif&, la concentration moyenne en sels de l'eau interstitielle du sol,reliée à l'infiltration des pluies sera déterminée au-dessous de la zone irrégulière du profil desteneurs en sels; ceci constitue un des concepts de base du traçage naturel par les chlorures quiva nous permettre de calculer la recharge de la nappe superficielle de Louga.

Zone du Iransferl enphase Qazeuse

Zone de Ironsferl enphose liquide

51

{

Teneur en sels (mo/I)

® _0..::.1_'--------+---------~ Pro f on d eu r du fr on 1

d 'é v 0 p 0 ra 1ion ( Zef,

1

profOndeUr{ml lNiveou piezomelrlque

Figure m.2 : Allure théorique d'un profil de teneurs en selsde l'eau interstitielle du sol due à l'évaporationen régime permanent (in Tandia, 1990).

52

nIA) Comportement des isotopes

De nombreux travaux ont été consacrés à la modélisation du comportement isotopique del'eau qui s'évapore à partir d'une nappe libre. Les premiers travaux à ce sujet (Zimmerman etal., 1967) ont montré que les teneurs en deutérium d'une colonne de sol, saturée en eau etsoumise à l'évaporation, décroissaient exponentiellement avec la profondeur, avec des valeurstrès enrichies en surface (teneur isotopique maximale correspondant au fi-ont d'évaporation)L'allure de ce profil est le résultat d'un processus qui tend vers l'équilibre entre un flux diffusifdescendant des molécules enrichies en isotopes lourds et un flux convectif ascendantd'évaporation en cours d'enrichissement en isotopes lourds (Zimmerman et al., idem) (Fig.III.3a).

D'autres travaux ont été étendus à la zone non saturée en condition évaporante,' surcolonne de sol (Gouvea Da Silva Rosa, 1980 ; Allison, 1982, Allison et al., 1983a) ou encondition réelle (Dincer et al., 1974 ; Sonntag et al., 1980 ; Zouari, 1982 ; Allison et Hughes,1983 ; Yousfi, 1984 ; Fontes et al., 1986 ; Colin-Kaczala, 1986 ; Christmann et Sonntag, 1987; Taupin, 1990 ; Gaye, 1990, Tandia, 1990), dans des domaines d'humidité de sol et deconditions évaporatoires très variables. Ces travaux montrent que l'on retrouve un profilisotopique de même type que pour les sols saturés (Fig. III. 3b).

Toutefois, quand les conditions le permettent (présence d'une nappe superficielle etsurface du sol asséché), un phénomène de décroissance des teneurs en isotopes lourdss'observe au-dessus du front d'évaporation, qui est situé à peu de distance de la surface 'du sol(quelques centimètres à un peu plus d'un mètre, selon les conditions d'humidité du sol et ledegré d'évaporation, Fig. III.3c). Cette évolution isotopique résulte de plusieurs processus:

au-dessus du front d'évaporation, l'eau diffuse en phase vapeur vers l'atmosphèredans un mouvement inverse, la vapeur atmosphérique diffuse dans les premierscouches du sol. Ainsi il se produit un effet d'échange isotopique entre la vapeuratmosphérique et l'eau du sol qui tend vers un équilibre; cet effet est d'autant plusintense que la surface du sol est proche. Puisque les teneurs isotopiques de la vapeursatmosphérique sont inférieurs à celles de l'eau des précipitations, les teneursisotopique de l'eau interstitielles du sol vont décroître du front jusqu'à la surface dusol. Les conditions atmosphérique externes (température, humidité relative,composition isotopique de la vapeur atmosphérique) s'exercent fortement sur cetterégion du sol et l'assèchement du sol en surface déterminera l'épaisseur de la zone dediffusion en phase vapeur (Allison, 1982) ;

au-dessous du front d'évaporation, les molécules enrichies en isotopes lourds diffusentvers le bas du profil; et le transfert d'humidité s'effectue en phase liquide et vapeur pardiffusion et convection. L'importance de la circulation diffusive en phase vapeur vadépendre des conditions d'humidité de cette zone;

au niveau du front, le pic définie un plan (Zef), qui délimite les deux domaines decirculation d'eau déjà définies, en phase vapeur prédominante (du front d'évaporation àla surface) et en phase liquide prédominante (du front d'évaporation à la nappe (Fonteset Edmunds, 1989 in Gaye, 1990)

cr,Ir,

Figure IU3 a : Sable saturé(mesure à 53 jours).

Figure Ill.3 b : attapulgite humidemais pas saturée (mesure à 80

jours, nappe à 280 mm).

Figure III.3 c : attapulgite sèche ensurface (mesure à 90 jours, nappe à

600 mm).

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Figure ffi.3a, b, c : Comportement isotopique de l'eau de colonnesde sols soumises à évaporation (AUison et al., 1983).

54

ill.S) Techniques géochimiques et isotopiques

Les techniques géochimiques et isotopiques sont généralement utilisées pour les études dela zone non saturée. Elles peuvent être subdivisées en deux catégories (Aranyossy, 1991) :

les méthodes "directes" qui consistent à introduire (traçage artificiel) ou repérer(traçage naturel) un ou plusieurs marqueurs du mouvement de l'eau ou des substancesen solutions dans l'eau;les méthodes "indirectes" qui permettent de remonter aux flux évaporés ou infiltrés àpartir des mesures de l'état final d'un profil de la zone non saturée. On classe danscette catégorie la méthode d'estimation de l'infiltration efficace par le bilan dechlorures (Edmunds et Walton, 1980) et le modèle déterministe pour l'estimation del'évaporation basé sur les profils d'isotopes stables dans la zone non saturée (Barnes etAllison, 1983).

ill.S.l) Traçage chimique de l'eau

Les méthodes géochimiques considèrent, d'une manière générale, que l'évolution duchimisme de l'eau interstitielle de la zone non saturée du sol représente celle de l'eau quis'infiltre (Edmunds et al., 1988).

lIIS1.1) Traçage chimique des précipitations

Le principe du traçage chimique des précipitations est basé sur l'acquisition de laminéralisation des eaux météoriques à partir de la condensation de la vapeur au-dessus desocéans et du continent par les mécanismes suivants (Faye, 1994) :

le rain out: il représente le lessivage chimique des aérosols marins (Na, Cl, Br et 1) oucontinentaux (Ca, Al, Mn, ... ) à l'intérieur du nuage. La concentration de l'élémentconsidéré dans la pluie dépend de sa concentration dans l'air, de la partie de cetteconcentration qui rentre dans le nuage et de la quantité d'eau qui se condense(Gibert,1986 in Faye, 1994) ;

le wash out : c'est le phénomène de lessivage du nuage. Il met en jeu le processusévaporatoire tout au long de la chute de pluie et revêt une grande importance en zonesahélienne. Ce mécanisme dépend de la nature des précipitations (vapeur recyclé ounon), de la hauteur des nuages, de l'intensité des pluies, du rayon des gouttes et de latempérature (Gibert, 1986 in Faye, 1994).

111.5.1.2) Comportement des ions dans le milieu poreux

Plusieurs phénomènes affectent les ions en solution dans l'eau qui s'infiltre dans le sol,notamment les phénomènes de rétention (adsorption et échange d'ion), qui ont lieuessentiellement en présence de minéraux argileux et de complexes argilo-humiques.

- L'adsorption:

Par action des forces d'attraction et de répulsion existant entre les ions ou moléculesdes différentes phases, certains cations et anions se trouvent fixés sur la surface des élémentssolides du milieu. L'intensité de ce phénomène est liée à la surface spécifique des particules.

55

- L'échange d'ion:

Ce phénomène affecte principalement les argiles. La possibilité d'échanges d'ionsprovient de leur structure cristallographique. Ce sont des aluminosilicates formés de couchesou feuillets, dont la cohésion est assurée par les cations interfoliaires et l'eau interfoliaire ; lasurface des feuillets étant chargée négativement, ce qui offre la possibilité d'échange descations avec ceux de la solution du sol.

La capacité d'adsorption et d'échange d'ions conduit à considérer les couchesargileuses comme des membranes semi-perméables. Les cations monovalents sontgénéralement remplacés par les cations divalents et les ions hydratés sont remplacés par ceuxqui le sont moins. Et la séquence classique qui régit la capacité de remplacement des ions estla suivante (Grim, 1968 in Aranyossy, 1978) :

Les conséquences de ces phénomènes de rétention sont de deux ordres:

une modification des caractéristiques hydrodynamiques de terrain;une diminution de la concentration de la substance dans la solution et un retard decette substance par rapport à l'eau lors du transfert à travers à travers le sol.

De ce fait, le bon traceur doit suivre le cheminement de l'eau et répondre à certainesconditions parmi lesquelles (Aranyossy, 1978) :

il doit être très soluble dans l'eau;

il doit être chimiquement stable;

il ne doit ni être tlxé par la matrice du sol (échange, adsorption) ni entrer en réactionavec la solution du sol (précipitation) ;

.,il ne doit pas modifier les caractéristiques hydrodynamiques du milieu poreux(porosité, perméabilité), ni modifier les caractéristiques dynamiques de l'eau(viscosité, densité, température).

Des expériences de traçage artificiel (Aranoyssy, 1978) ont montré que les ions chloruresde la famille des halogènes et le lithium, répondent bien à ces exigences et peuvent êtreconsidérés d'excellents traceurs chimiques du mouvement de l'eau.

ill.S.2) Traçage isotopique

Les variétés isotopiques de la molécule d'eau offre une variété privilégiée de traceurs(intimes ou intrinsèque) parmi lesquels deux isotopes stables: oxygène 18 et deutérium, et unisotope radioactif: le tritium.

Le tritium

L'oxygène 18

56

Le deutérium

111.5.2.1) Le fractionnement isotopique

. A l'échelle du globe, les eaux naturelles présentent de grandes variations de leur teneuren oxygène 18, depuis - 55 %0 dans les neiges de l'Antarctique à + 30 %0 dans les sebkhassahariennes; il en est de même pour le deutérium (- 45 %0 à + 15 %0) (Fontes et Gonfiantini,1967).

Le mécanisme essentiel responsable de ces variations isotopiques est le fractionnementqui se produit lors d'un changement de phase au cours de l'évaporation ou de lacondensation.La distribution des molécules isotopiques à l'équilibre entre deux composés ou deux phases del'eau n'est pas toujours uniforme. Lorsque l'eau passe partiellement d'une phase à l'autre(glace, liquide, vapeur), les différences de masse entre les isotopes d'un même élément leurconfèrent des propriétés physiques légèrement différentes: c'est le facteur de fractionnement.Ce facteur noté a définit entre deux espèces isotopiques, est le quotient des rapportsisotopiques R des deux composés ou des deux phases:

R phase 1a=

R phase

Pour l'oxygène et l'hydrogène, le facteur de fractionnement dans l'équilibre eau ­vapeur est:

1801 160a 180 = .aU (20)18 01 160 vapeur

La plupart des facteurs de fractionnement sont proches de J'unité et leur dépendancevis-à-vis de la température a été déterminée expérimentalement. Par exemple à 25 oC àJ'équilibre, pour l'oxygène 18 a 180 = 1.0092 %0 et pour le deutérium a 2H = 1.077 %0(Bouttinga et Craig, 1969).

D'une manière générale le facteur de fractionnement diminue et tend vers 1 quand latempérature augmente.

En géochimie isotopique on emploie le facteur de fractionnement a et le facteurd'enrichissement E liés entre eux par la relation suivante:

Ee - v %0 = (a - 1) * 1000 (22)(e = eau, v = vapeur)

Par exemple, dans l'exemple cité en haut, à 25 oC la phase liquide est enrichie de ~ 10%0 en 180 et de 77 %0 en 2H.

57

La vapeur est toujours appauvrie en isotopes lourds par rapport au liquide qui lui adonné naissance (Fontes, 1976).

IIt5.22) traçage des précipitations par les isotopes stables

Principe: les précipitations proviennent de la condensation lors du refroidissement enaltitude des masses d'air humides. La condensation est une réaction à l'équilibre liée à lasaturation en eau de l'air, fonction elle-même de la température. Le fractionnement isotopiquevapeur - pluie aura donc lieu à l'équilibre. Il se traduit par un enrichissement en isotopeslourds de la phase liquide au détriment de la vapeur. En se renouvelant, ce processusappauvrira progressivement en isotopes lourds la masse de vapeur restante, la composition dela pluie suivante, représentant le dernier état isotopique du réservoir de vapeur, étant alorsplus appauvrie que la pluie précédente (effet de continentalité).

On observe une relation linéaire, de simple proportionnalité, entre la température decondensation et la température au soL Dansgaard (1969) a proposé une relation entre lesteneurs isotopiques moyennes annuelles des pluies et la température moyenne annuelle au sol:

5 jgO = 0.69 * T-I3.6

5 2H =5.6 * T - 100

(23)

(24)

La température dépendant de la latitude, de l'altitude, de la saison, la compositionisotopique de la pluie pourra de même être corrélée avec ces variables (Fontes, 1976).

Le deutérium et l'oxygène 18 ayant le même comportement lors de la condensation,une relation linéaire entre les teneurs des deux isotopes peut être établie pour lesprécipitations arrivant au sol sans avoir été évaporé (Craig, 1961). La relationlineaire obtenueest connue comme la droite des précipitations mondiales ou droite de Craig, d'équation:

(25)

La constante de la droite, appelé "excès en deutérium", peut varier suivant l'origine desmasses d'air de, 22 %0 pour les stations de la Méditerranée orientale (Nir, 1967) à 6 %0 pourles stations continentales d'Amérique du Nord (Yurtsever et Gat, 1981).Tatcher et al., (1965) définit l'équation pour l'Afrique par:

5 2H = (7.7 ± 1) * 5 19O + (14 ± 4.8) (26)

En revanche, lors de la chute des gouttelettes dans une atmosphère désaturée, uneévaporation et un échange isotopique avec l'humidité de l'air sont possibles (Fontes, 1976),modifiant le fractionnement initial à la condensation, ces points seront alors sous la droite deCraig.

III. 5.2.3) Le comportement des traceurs isotopiques dans le milieuporeux

Le comportement simultané de l'oxygène 18, deutérium et tntlum, a été étudiéexpérimentalement par Corey et Horton (1968) à travers une colonne saturée de solkaolinique. Aucune différence significative n'a été enregistrée, ni dans le temps de transfert, ni

S8

dans la concentration relative, ces auteurs concluent qu'il est possible d'utiliserindifféremment l'oxygène 18, le tritium ou le deutérium (Fig. III Aa).

Rachinshi (1965) et Stewart (1965) Un Aranyossy, 1978) ont mené séparément desétudes sur l'interaction possible de l'eau tritiée avec les sols (en particulier les argiles). Ilsparviennent à des résultats analogues: la concentration en tritium dans l'eau libre est plusimportante que dans l'eau adsorbée. L'interaction entre l'eau et le sol est très lente.

Plusieurs expériences de multitraçage, entre autre, cel1es de Kaufman et Orlob (1956)Un Aranyossy, 1978), Bond et Phillips (1990) sur des colonnes de sédiments, et cellesd'Aranyossy (1978) en condition naturelle, font apparaître que l'ion chlore est le moins retenudes traceurs utilisés. Toutefois une légère avance de cet ion par rapport à l'arrivée du tritiumest notée (Fig. III Ab). Ces auteurs avancent trois explications:

remplacement de l'eau interfoliare des argiles par de l'eau titiée ;

échange entre le tritium et l'hydrogène des ions hydroxyles des argiles;

accélération du mouvement de l'ion Cl- par l'effet d'un gradient de potentiel électrique.

Le même phénomène a été souligné par Thomas et Swoboda (1970), en faisant percoler àtravers une argile de J'eau deutérée et des ions cr. L'arrivée de l'anion est effectivementantérieure à celle de l'isotope de l'eau (Fig. IIlAc).

Le choix de l'un au l'autre de ces traceurs est fonction des objectifs de chaque étude.L'oxygène 18, le deutérium et le tritium, par leurs propriétés, vont être des marqueurs intimesdu comportement de l'eau dans le milieu naturel. Parmi ces isotopes, le tritium a été le pluslargement utilisé pour reconnaître le mode de circulation de l'eau dans le sol, soit à partir dutraçage naturel de la série des précipitations (Zimmerman et al., 1967), soit par traçageartificiel sur de petites surfaces (Siwertz, 1973 ; Aranyossy, 1978)

Le tritium a été sans doute le plus utilisé pour l'estimation de l'infiltration efficace (Gaye,1990 ; Aranyossy, 1991). .

L'estimation de l'infiltration efficace a été également possible par ]'application de laméthode du bilan de chlorure (Edmunds et Walton, 1980).

Ces deux derniers points seront présentés et étudiés en détail dans le dernier chapitre de cetravail (cf § V)

59

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sur colonne sur le terrain

Figure DIA b : Restitution àtravers une argile sableuse

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0.60

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voluwe écoulé (ml)

Figure DIA c : Restitution de cr etD10.

Figure m.4a, b, c : Comportement des traceurs chimiqueset isotopiques dans le milieu poreux (in Aranyossy, 1978).

Ce chapitre présente les résultats obtenus sur les eaux de pluies et les échantillons desprofils des sols. En effet, l'étude des transferts d'eau et de solutés dans la zone non saturee està rattachée à l'étude de la composition chimique et isotopique de l'eau de pluie qui constitue lesignal d'entrée pour les sols étudiés. L'eau de pluie va voir son chimisme évolué lors de sonpassage à travers la zone non saturée ; il se produit des modification en rapport avec lesconditions climatiques et la nature des terrains traversés, qui vont influencer les teneurschimiques et isotopiques des eaux interstitielles des sols. Une interprétation géochimique etisotopique des eaux de la nappe superficielle, s'est avérée nécessaire afin de connaître lesdifférentes sources de salinité des eaux souterraines.

IV.l) Composition chimique et isotopique de l'eau de pluie au Sénégal

IV.l.I) Chimie des eaux de pluie

n······.·······.··1QQ' 1995 1996..... .....:.... ".~"."'"Il.... . .... ....

··Mois· f A S J .r A S 0 A S. cr. 16.4 1.15 6.64 16.14 6.38 3.76 1.84 3.96 4.06 6.86

NQ:i'···· 4.01 0.78 2.14 6.42 1.7 1.63 0.44 1.16 1.52 2.35··SP,p· 13.96 1.3 4.49 6.74 4.04 3.6 2.16 3.17 2.69 5.45

··•·•••• Nitt····· 11.19 0.72 4.33 lO.86 4.24 2.38 1.13 2.5 2.6 4.33....••v:t: .•• 1.89 0.08 O.5l 2.3 0.38 0.l6 0.10 0.46 0.41 0.27. Mez"" 2.31 0.18 0.79 1.75 0.97 0.53 0.24 0.64 0.3 0.36'Cit-++> 11.57 0.9 3.32 lO.7l 5.08 4.3 2.02 4.01 2.72 1. 73/r6œ.·.·. 61.07 5.11 22.22 54.92 22.79 16.36 7.93 15.9 14.3 21.36

Tableau IV.I : Composition chimique mensuelle des pluies (mg/l) à la station de Louga en1992, 1995 et 1996.

1 •.•.•. Stations •., Saint-Louis'

cr ....> .•• 226'" . ..... .Nf •.•.•... 8.4

.. ..... l.84

1.071<1........... ...........• 0.67Me++ ". 0.24

sor/cr' 0.81

Louga

1988 1992 1995 19961.17 2.81 3.4 5.370.23 1.14 1.12 1.910.94 2.66 2.95 3.980.67 1.87 2.18 3.410.36 0.27 0.22 0.340.20 0.41 0.47 0.331.59 2.04 2.93 2.261.74 1.5 1.56 1.570.3 0.22 0.22 0.10.8 0.95 0.87 0.740.32 0.1 0.07 0.06

Tableau IV.2 : Teneurs ioniques moyennes annuelles pondérées des pluies (mg/I) auxstations de Louga et Saint-Louis.

Le tableau IV.l montre la composition chimique mensuelle des pluies en mg/l à lastation de Louga pour les années 1992, 1995, 1996 (moyennes pondérées par les pluiesjournalières recueillies pour les différents mois au niveau de la station).

61

L'examen de ce tableau laisse apparaître des teneurs ioniques mensuelles généralementinférieurs à 10 mg/l, sauf pour le mois de juillet 1992 et juin 1995 où elles sont légèrementsupérieures à 10 mg/l (entre 10 et 16 mgll) ; ceci s'explique par des teneurs ioniquesjournalières très élevées en début d'averse (de l'ordre de 60 mg/l).

L'origine des différents composants minéraux solubles des précipitations a souvent étédiscutée ainsi que le fractionnement chimique lors de la formation des aérosols marins(Mathieu, 1976 ; Travi el al., 1987 ; Fontes el al., 1991)

Les ions chlorures et sodium

En l'absence de pollution, les ions chlorures proviennent de l'océan (Travi el al.,1987). A Louga les teneurs en chlorures relativement élevées (entre l.IS et 16.14 mg/l)semblent être dues à des apports marins à partir de l'océan situé à moins de 30 Km (Gaye,1990) et représentent l'anion dominant à la station de Louga.

Les ions sodium proviennent également de la surface des océans (Travi et al., 1987).Les concentrations en sodium varient de 0.72 à 11.19 parallèlement à celles de cr.

Le rapport CrlNa+, inférieur à celui de l'eau de mer (1.8), est dû à l'apport en sodiumpar les éléments terrestres (Travi el al., 1987).

L'ion calcium

L'ion calcium représente le cation dominant pour les stations continentales, parl'entraînement de particules carbonatées des sols (Travi el al., 1987). Les teneurs en Ca"--+varient de 0.9 à 11.57 mg/l.

L'ion magnésium

Les teneurs en magnésium sont tributaires des apports marins (Travi el al., 1987).Elles varient de 0.18 à 2.31 mg/\.

L'ion sulfate

En l'absence de forte pollution industrielle, l'origine des sulfates est essentiellementmarines, et les fortes concentrations s'observent dans les stations côtières (Travi et al., 1987).

Les teneurs en sulfates varient de 1. 3 à 13.96 mg/l.

Le rapport 504--/Cr, supérieur à celui de l'eau de mer (0.14), est dû aux phénomènesd'enrichissement en ion sulfate par rapport au chlorure qui interviennent lors du passage eaude mer-aérosols (Mathieu, 1976 ; Fontes el al., 1991), et qui se maintient au cours desprécipitations successives (Travi el al., 1987)

62

L'ion potassium

Les teneurs en potassium sont généralement faibles pour les eaux de pluie au Sénégalet leur répartition ne semble obéir à aucun déterminisme géographique ou saisonnier (Travi etal., 1987).

Pour la station de Louga, les teneurs varient entre 0.08 et 2.3 mg/l.

L'ion nitrate

Les concentrations en nitrates sont presque partout très faibles et inférieurs aux limitesde détection (0.07 mg/l pour N03·) (Travi et al., 1987).

Pour la station de Louga, les teneurs sont relativement élevées (comprises entre 0.78 et6.42 mg/l), comparativement à la station de Saint-Louis (entre 3.35 et 13.02 mg/l avec uneteneur annuelle pondérée de 8.4 mg/l). Cet excès local semble être relié aux activités del'usine de la compagnie sucrière du Sénégal, implantée dans la région (Travi et al., 1987).

Nous ne disposons pas de mesures in situ de pH pour la station de Louga. Toutefois,les pluies les plus acides (pH < 5.26) se rencontrent à Dakar et Saint-Louis où existent desactivités industrielles. Sur Dakar, elles sont associées à des teneurs plus fortes en sulfates etsur Saint-Louis à des teneurs plus élevées en nitrates que dans le reste du pays (Travi et al.,1987).

En conclusion, on peut dire que l'évolution physico-chimique des eaux en fonction del'origine des éléments dans le temps et dans l'espace est complexe. Toutefois, l'observationdes teneurs ioniques annuelles pondérées avec les hauteurs de pluie pour la station côtière deSaint-Louis et celle de Louga située plus à l'intérieur des terres (tab.IV2), bien queconcernant des années différentes, fait apparaître les tendances suivantes:

les ions cr, NaT, MgTT et S04- présentent les teneurs ioniques maximales au niveau de lastation côtière, par rapport à l'année 1988, qu'à Louga ;

le rapport Cri Na+, subit une diminution nette lorsqu'on s'éloigne de la côte;

les teneurs en ions Ca++ augmentent légèrement et le rapport Mg++/ NaT augmentelégèrement aussi, vers l'intérieur du continent. Ceci s'explique par l'enrichissement desaérosols marins en ions Ca++ par rapport à l'eau de mer par les appons en provenance ducontinent. Il en est de même pour le magnésium et les sulfates issus des évaporites ; cesderniers peuvent également avoir la pollution pour origine (Faye, 1994) ;

le rapport S04-/ cr est toujours supérieur à celui de l'eau de mer, aussi bien au niveau dela côte qu'à l'intérieur du pays. Il s'explique par l'enrichissement en ions sulfates lors dupassage eau de mer - aérosols.

Toutefois, les valeurs d'entrée des solutions des eaux de pluies sont toujours associées à delarges erreurs (Edmunds et Gaye, 1997). Pour les chlorures les valeurs mesurées au niveau dela station de Louga sur 4 années, compri ses entre 1.17 et 5.37 avec une moyenne de 3.3 mg/l,

63

se corrèlent bien avec ceux de Travi el al (1987). Cette gamme large ret1èt(~ l'intensité et latrajectoire de la mousson au niveau de la zone côtière (Edmunds et Gaye, 1997)

Pour l'étude de l'évolution hydrochimique de l'eau interstitielle des sols dans le présenttravail, nous allons considérer les données chimiques les plus complètes (ions majeurs,mineurs et traces) des eaux de pluie de l'année 1988 (Edmunds el al., 1992) ; les rapportsions/chlorures seront exprimés en rapport molaire (tableau rv.3) :

Na+ 0.03 cr 0.033 Na/CI 0.9 Ca/CI 1.21 1

K+ 0.01 N03-- 0.004 N03/CI 0.12 MWCl 0.25Ca++ 0.04 S04-- 0.01 S04/CI 0.3 K/CI 0.3M~++ 0.008 Si 0.014 Si/CI 0.42 Sr/CI 0.42Sr++ 0.9 10- 4 Br- 0.88 10- 4 Br/CI 2,7 JO-3

Tableau IV.3 : Composition chimique de l'eau de pluie à Louga exprimée en mmolll etrapports molaires ion/chlorure.

IV.1.2) Composition isotopique des pluies

Les teneurs isotopiques des eaux de pluie à Dakar (1986) et à Louga (1989) sontreprésentées par le diagramme 02H vs 0180 (Fig. IV. 1). Ses eaux de pluie s'établissent sur unedroite d'équation:

(r = 0.96) (Gaye, 1990) (27)

La pente de cette droite est très proche de la pente des eaux météoriques mondialeégale à 8, établie par Craig (196I)(cf § III.5,2,2),

Ce résultat, en accord avec ceux obtenus par Travi el al., (1987) pour les eaux depluies de 1981 et 1984 :

(r = 0.972) (28)

confirme que les précipitations qui tombent sur le Sénégal ne subissent pas d'évaporation aucouts de leur chute,

Les conclusions qui intéressent notre étude sont les suivantes:

au cours de la saison des pluies, les précipitations n'ont pas subi, en cours de chute,d'évaporation dont l'effet aurait été de déplacer les points sous la droite des eauxmétéoriques;

la vapeur qui condense sur l'ensemble du territoire sénégalais en juillet et août a unemême origine océanique sans mélange significatif avec d'autres sources possibles enparticulier avec la vapeur évapotranspirée par la forêt situé plus au Sud;

64

0

~ 00 •:I: • 0-10 • • 0

N

~ • c:fl-20 "cD

• 00• ,.r Z (Îla-30 • U H=7,84 0 + .550

(r= 0 96)a ,-40 0

0

• 0-:50 0

-60 0 0 0

-700

-80 0

-90

-12 -10 -8 -6 -4 -2 0

0"80(%0)0 PI ur e Dak 1985 • pluie LoUQ 1988

Figure IV.1 : Relation entre teneurs en oxygène 18et en deutérium dans les précipitations à Dakar, Lougaet Léona (d'après Gaye, 1990).

65

aucun effet de continentalité lié à l'avancement de la mousson n'est visible, malgré lesfortes différences des hauteurs de pluie enregistrées entre les stations;

vers le Nord, les teneurs en isotopes lourds des précipitations croissent avec lestempératures et surtout avec la diminution de la pluviosité;

la tendance à l'augmentation simultanée des teneurs en isotopes lourds et en chlorure surles stations continentales n'est pas due à l'évaporation. Ceci peut s'expliquer par l'apport devapeur et l'apport en aérosols marins. Le premier viendrait du Sud avec la mousson, l'autreserait poussé vers le continent par le contre alizé des Acores et se trouverait plus ou moinsdilué par le volume d'eau précipité.

IV.2) Caractères physiques des sols

IV.2.n Granulométrie des profils

Les résultats de l'analyse granulométrique sont présentés comme suit:

1. Tableaux comportant les différentes fractions du sol du sondage NL2, ainsi que ladétermination des quartiles et les principaux indices granulométriques (tableaux IVA etIV.5, annexe 2).

2. Tableaux comportant les teneurs en particules fines (argiles + limon) en pour cent,déterminées pour les trois sondages NL 1, NL2 et L23 (tableaux IV,6 a, b, c, annexe 2).

3. La figure IV,2 montre les variations de la dimension des grains en pour cent de poidscumulés et courbe cumulative à différentes profondeurs du sondage NL2

Interprétation:

Sondage NL2

Le profil granulométrique sur interdune présente une évolution nette de la surface à lanappe (Fig. Iv'2). La proportion du sable fin (fraction 125-250 ~m), légèrement élevée de lasurface jusqu'à 8 m de profondeur (15 à 37 %), décroît progressivement vers le bas du profil.La proportion du sable moyen (250-500 ~m) devient plus abondante à partir de 3 m deprofondeur (56 %) et augmente considérablement vers la nappe (70 à 83 %). La fractiongrossière (500-2000 ~m) est faible sur tout le profil (1 à 5 %), ceci se traduit par uneasymétrie positive. Le sable moyennement bien classé en surface, devient bien classé enprofondeur, à cause de la prédominance de sable moyen ; ceci se traduit par des courbesgranulométriques cumulatives qui se rapprochent d'avantage de la verticale.

La fraction fine argilo-limoneuse « 50 ~m) est très élevée près de la surface (55 à 1.5m) et diminue fortement entre 3 et 8 m de profondeur (3 à 7 %). Elle augmente légèrement àpartir de cette côte jusqu'à la nappe (10 à 13 %).

La texture médiane est inférieure à 50 ~m près de la surface et passe à 250-500 /lm.

66

poids des grains cumulé (%)

100 Poids cumulé (%)

diamètre (~)

oo ...M

oo ...o

• d < 40 j.UTI l!!!II40<d<63j.UTI 1

Jl63<d<125j.UTI 1

o 125 < d < 250 j.UTI 1

III 250 < d < 500 j.UTI

~ 500 < d < 2000 ~

oc\,(;)...o

1

10090 --

8070605040302010o

80604020

24

9

3

1

6

21

18

12

15

4,5

7,5

22,5

o0,25

1,75

16,5

19,5

13,5

10,5

profondeur (m)

Figure IV.2 : Granulométrie et courbe cumulative àdifférentes profondeurs du sondage NL2 sur

interdune du site de Ndam Lô.

67

Sondage NLI

L'analyse granulométrique sur la fraction grossière (> 50 /lm) n'a pas été faite pour lessondages NLI et L23 ; ces deux profils ont été réalisés avant le début du présent travail.Néanmoins, nous disposons des données sur la fraction fine des deux sondages (Tandia et al.,inédit).

La coupe lithologique synthétique du sondage NLI (cf. Fig. II.3) montre unegranulométrie assez homogène. Le profil se caractérise par une texture sableuse fine àmoyenne de la surface jusqu'à la nappe. La fraction sable grossier apparaît entre 30,5 et 39 mde profondeur.

La fraction fine « 50 /lm) est très faible de la surface jusqu'à 26 m de profondeur (1 à6 %). Elle croit entre 26 et 36 m de profondeur (10 à 22 %) et diminue par la suiteprogressivement vers la nappe (jusqu'à 3 %).

La présence de la couche sableuse en surface joue probablement un rôle importantdans l'infiltration.

Sondage L23

D'après la coupe lithologique synthétique du sondage L23 (cf. Fig. II.2) et les donnéesdisponibles sur le site de Louga (Gaye, 1990), ce sondage montre une granulométriehomogène avec une proportion de sable moyenne (200 à 500 /lm) plus abondante et unelégère augmentation des fins en profondeur (5 à 10 %). En surface les sols sont fins avec unmode autour de 160 ~m.

La fraction fine est faible de la surface jusqu'à 10 m de profondeur (0.4 à 5 %). Ellecroît à partir de cette côte jusqu'à la nappe (12 à 29 %).

Le taux de particules fines plu abondant vers le bas du profil L23, que pour les profilsNLI et NL2, va jouer en faveur des phénomènes de rétention et la remontée capillaire à partirde la nappe.

IV.2.2) Teneurs en eau des profils

L'humidité pondérale du sol est relativement faible, elle ne dépasse pas 10 % sur lestrois sondages. Cependant, on note des variations sur un même profil et d'un profil à un autre(Fig.IV3.a).

Pour comprendre l'évolution de ces vanatlOns des teneurs en eau pondérale, nousavons comparé les profils obtenus avec les variations des taux de particules (Fig. IV.3b.).

Humidité pondérale (%)

755025

Particules fines (%) 68

oi1

11,5 -i1

4 -,

7

10 ­

13

16

19

22

NL2

302010o

1~1--~4 J

1

1

7 l!

10 ~!

:: i22 l.-l----=:::~~~__----l

30

40

20

20

10o

oJ

2,5 j)

4,75 j7 j

1-,9,25 j

1

13 J1

17,5 ~_l

22 J26,5 1

31 --'

=r2,5 1

--1

475 1, 1

7 ~

9,25 ~l

13 j17,5 ~

22 ~26,5 l

31 j1

35,5 ~

40 -L.-:-'- _

L23

NLl

15

15

10

10

5

5

o

!

31 !-'--'--~

2,5 ~4,75 j

1

7 j9,25 l13~

l17,5 -

22 ~

2~ j35,5 J

1

40L~~"""",, --.J

o1

ï2,5 J

4,75 ~1

7 ]1

9,25 j13 J

17,5 ~22 l

l126,5 -i

Profondeur (m) (a) Profondeur (m) (b)

Figure IV.3 : Profils d'humidité pondérale (a) et variation des tauxde particules fines avec la profondeur (b).

69

Sondage NLI

Le profil d'humidité pondérale du sondage NL 1 sur la dune montre, des variationsentre 0.13 et 3 % de la surface jusqu'à 23 m de profondeur. Celui du taux de particules finesvarie entre 0.13 et 6 % à la même profondeur. Par la suite l'humidité pondérale augmenteprogressivement jusqu'à 44 m avec des teneurs en eau entre 3 et 5 % pour atteindre lasaturation au niveau de la nappe à 13 %. Le taux de particules fines augmente également avecdes variations entre 6 et 15 %.

L'allure du profil d'humidité ne suit pas celle du taux de particules fines entre 0 et 23m de profondeur.

Sondage NL2

Le profil hydrique du sondage NL2 effectué sur l'interdune, montre des valeurs plusélevées près de la surface (18 à 1.5 m). Le taux de particules fines est également élevé avecune teneur de 55 % à la même profondeur.

Sur le reste du profil, l'humidité pondérale croît progressivement jusqu'à 23 m avecdes teneurs entre 1 et 3 %, pour atteindre la frange capillaire à 9.6 % et la saturation au niveaude la nappe à 20.9 %.

L'allure du profil hydrique du sol suit celle du taux de particules fines qui augmententégalement, avec des teneurs plus élevées que celles du sondage NLI (de Il à 21 %).

Sondage L23

Les teneurs en eau pondérale varient entre OAI et 3 % de la surface jusqu'à 11 m deprofondeur, et celles des particules fines sont également faibles et varient de 1 à 9 % à lamême profondeur. Les teneurs en eau augmentent à partir de Il.5 m jusqu'à la nappe 'et lavariation est de 5 à 7.6 %. Les teneurs en particules fines augmentent parallèlement à celles del'humidité du sol et se situent entre 12 et 24 %.

Commentaire

Les teneurs en eau sont plus élevées sur le profil L23 que sur les profil NL 1 et NL2.Ceci pourrait être lié à un gradient de température, l'évaporation étant plus intense vers leNord de la zone.

Les variations de l'humidité sont également influencées par la lithologie du terraintraversé au niveau des trois sondages; on a vu que le sondage NL2 présente environ 55%d'argile et limon près de la surface alors que les sondages L23 et 1 sont constitués de sablemoyen et fin.

Toutefois, la comparaison des profils hydriques avec les variations des taux departicules fines révèlent principalement deux zones bien distinctes:

une zone de sub-surface où les teneurs en eau sont faibles et ne corrèlent pas toujours autaux de particules fines. Les faibles teneurs en eau sont dues à l'effet de la repriseévaporatoire qui pompe dans les réserves hydriques du sol à partir de la surface;

70

une zone plus profonde où les teneurs en eau sont plus élevées et se corrèlent avec lesteneurs en particules fines. Ces teneurs en eau pondérales élevées peuvent être dues àplusieurs causes que sont J'ascension capillaire à partir de la nappe, la rétention de l'eaupar l'augmentation des particules fines du sol ou à la percolation des pluies successives.

IV.3 ) Résultats isotopiques des sols

Les mesures des teneurs en deutérium des sondages NL 1 et NL2 sont consignées dans letableau TY.7a et b (annexe 2). Pour le sondage L23 ces teneurs éH n'ont pas été déterminées.

Le profil du deutérium du sondage NL 1 montre des teneurs qui varient entre - 81 %0 et-1 %0 (Fig. rY.4a). Elles s'établissent entre - 29 %0 et - 16 %0 pour une première valeur de lasurface jusqu'à 5,5 m de profondeur Elles croissent de 6 à Il m et de 14 à 27 m deprofondeur avec de très nombreuses fluctuations. Elles diminuent à 12 m et de 28 à 32 m deprofondeur et augmentent légèrement à partir de cette côte jusqu'à la nappe. De telles courbesont d~ià été décrites sur d'autres profils dunaires profonds à teneurs en eau faibles (Barnes etAllison, 1983). Il semble que dans le cas de cette dune, un simple phénomène d'évaporation àpartir de la nappe ne suffit pas pour expliquer la forme du profil. Il est plus probable quel'allure du profil résulte de la superposition de plusieurs événements pluvieux d'importancemoyenne à forte. Ces précipitations, dont une partie seulement est reprise par l'évaporation etdont l'autre partie s'enfonce progressivement dans le sol, donnent alors une succession de picsisotopiques. En comparant le profil de teneurs en deutérium et le profil d'humidité pondérale(Fi~. ry.4b), on constate qu'aux faibles valeurs d'humidité correspondent des teneurs élevéesen H.

Le profil du deutérium du sondage NL2 sur J'interdune (Fig.IV5a) montre une évolutionsimilaire à celle du sondage NL 1 sur la dune, notamment la succession de pics isotopiques'vers la profondeurs, avec des teneurs qui s'étalent entre -82%0 et -17%0. Toutefois, le haut duprofil isotopique diffère notablement pour le sondage NL2 qui montre la zone de transfertde flux en phase vapeur que l'on ne retrouve pas sur le sondage NL 1. Ceci semble indiquerque le sondage NL2 est soumis à un régime évaporatoire plus long. Le bas du profilisotopique, par contre, est identique pour les deux sondages, et montre un enrichissementrelatif en deutérium au-dessus de la nappe (les teneurs ne dépassent pas -20%0,-27%0 pour leseaux les plus enrichies des sondages ~L1 et NL2 respectivement). Ce phénomène.a étéobservé sur d'autres profils dans la zone, notamment le profil L 18, et a été interprété commeindicateur d'apport d'eau de différentes signatures isotopiques dans l'hypothèse d'uneinfiltration par effet piston (Gaye, 1990)

Concentrations en 2H (%0)

71

Humidité pondérale (%)

Profondeur (m)

-100 -50 0 50

0,25 ,

-12,75

5,00

7,25

9,50

13,50

18,00

22,50

27,00

31,50

36,00(a) i

1

41,00 !j

Profondeur (m)

0

0,25

2,75

5,00

7,25

9,50

13,50

18,00

22,.50

27,00

31,50

36,00

41,00

5 10

(b)

15

Figure IV. 4a, b : Profil de teneurs en 2n et d'humidité pondérale.Sondage NLI.

72

Concentration en 2B (%0)Humidité pondérale (%)

-90 -70 -50 -30 -10 Hl () 5 10 15 20 25

0,25 r 0,25 1

J

1,25 _ J.25 ~

2,5 - 2,.,d

4,5 4,5 ~6,5 - 6,.~ ~

j

8~ 1 8,.'; -

10,5 10,.<:;

12,5 12,5

14,5 14,.';

16,5 16,.<:;

18,5 18,5

1

20,5 20,.<:; ~1

~

~_)122,5 (a) 22,.<:; ~l

3 ~-~--

Profondeur (m) Profondeur (m)

Figure IV.5a, b : Profil de teneurs en 2Bet d'humidité pondérale. Sondage NL2.

7?-

{VA) Chimie des eaux des sols

IVA.ll Résultats des profils chimiques du sondage NLI

Les analyses complètes (ions majeurs, mineurs et traces) des eaux interstitielles dusondage NLI ont été effectués au laboratoire de Wallingford, et les résultats sont consignésdans le tableaux IV.8, IV 9 et IVI 0 (annexe 2)

Les figures IV6 à 9 montrent les variations des teneurs ioniqués, des rapports molairescaractéristiques et des indices de saturations des principaux minéraux argileux avec laprofondeur.

IV4. 1.1) Profil de teneurs en chlorure

La figure IV6a montre les variations des teneurs en chlorures avec la profondeur. Leprofil montre des concentrations élevées en surface (180 mg/l) qui baissent progressivementpuis se stabilisent entre 1 et 5,5 m de profondeur. Ensuite les teneurs augmentent entre 5,5 et12 m et de 12 à 27 m de profondeur avec une succession de pics qui atteignent 215 mg/l Lesteneurs diminuent à 12 m et de 27 m jusqu'à la nappe avec une moyenne de 51,44 mg/l.

Les variations de concentrations sous le front d'évaporation de surface peuvent avoirdifférentes causes possibles : une variation de la concentration en chlorure des eaux desprécipitations, des taux de recharge différents selon les années sèches et humides, desinteractions eau-roche et enfin des changements dans la composition du couvert végétal(Gaye, 1990). Pour cette dernière possibilité, dans l'étude de Dreyfus (1990) in Gaye (1990),il a été prouvé que Acacia athida possède un système racinaire qui lui permettait d'allerchercher l'eau très profondément (- 34 m), ce qui peut augmenter l'évapotranspiration etinduire une forte concentration des chlorures en profondeur.

Faye (1991) et Edmunds et al., (1992) ont montré que l'ion chlorure est un élémentinerte aux processus géochimiques ; les seules variations qu'il subit sont le fait de dilution parapport d'eau et de concentration par évaporation. Les mêmes constatations ont été tirées desexpériences de multitraçage sur des colonnes de sédiments (Bond et Phillips, 1990) ou enconditions naturelles (Aranyossy, 1978).

Toutefois, l'explication qui parait la plus plausible pour rendre compte de cesvariations de concentrations en profondeur est la suivante (in Yousfi, 1984) .

lors des périodes humides, les chlorures passent en solution et sont lessivés vers laprofondeur, en même temps que l'eau des précipitations;

pendant les périodes sèches, il y a évaporation de l'eau du sol, donc transport etaccumulation des chlorures jusqu'à une certaine distance de la surface.

74

Teneurs en cr (mg/I) Teneurs en N03- (mg/l) Teneurs en S04-- (mg/I)

0 100 200 300 0 10 20 30 40 0 200 400

0)5 ~ -'~-i 0)5 0)5 ; ----;

~--, ,

! i2,75 ~2,75 =1 2,75 ~

~~

0;

3 5)5 ~5)5 ~ 5)5 ~0;

~i~ ::!

7,75 ~=1 7,75 ~

7,75 ~" 10,50

~10,50 ~ 10,50 3"

115,50 "

15,50 15,50 ~3" 20,50 ~

20,50 ~ 20,50=i

25,50 ~ ; 25,50 ~~ 25,50 ;~ ~ 30,50 ~30,50 0;

30,50~

"::l "35,50 ~ 35,50 (c)

~ (a) 35,50 " (b)i~ ~_J 41,00

41,00 ~ 41,00 ~

Profondeur (m)Profondeur (m) Profondeur (m)

Ratio molaire N03-/Cr

(d)"

4] ,00 ~""-----------

8

(e)

642o0)5 _=è>'~~-~-~--__i

~Ci

2,75 ~

25,50

30,50 ~

'335,50 ;

-

10,50 ;

--====::::7

o~o 0)0 OAO O~O

0)5 =h',..-------'------'-----------c

,~~-2,75 3 ~;;;;:====--

35)5 ~

S7,75 ~

10,50 ~

]5,50 ~

20,50 !25,50 ~

"30,50 ~

35,50 !=1

41,00 §"------"--

Profondeur (m) Profondeur (m)

Figure IV.6a, h, c, d, e : variations des teneurs en chlorure, nitrate,sulfate et ratios molaires NOJ)Cr, S04-)Cr avec la profondeur.

Sondage NLI

75

La présence en surface d'un sol de texture sableuse joue en faveur de l'infiltration deseaux de pluies ; plus les pluies sont importantes, plus les chlorures sont lessivés enprofondeur. En effet, la présence en profondeur de pics de chlorures identiques à celui de lasurface, confirme l'hypothèse d'infiltration de plusieurs épisodes pluvieux pluriannuels, qui sematérialisent sur le profil hydrique (cf. Fig. IV 3) par des zones plus humides sous le frontd'évaporation de surface, en considérant que l'eau obéit au modèle d'effet piston. Ainsi, il yaurait stockage dans le profil de chlorures correspondant à plusieurs années de précipitations(Gaye, 1997). Ceci constitue le concept de base pour J'estimation du taux de recharge par lebilan de chlorure et l'étude de la paléorecharge

L'allure générale du profil de chlorure et semblable à celle du profil de deutérium (Fig.IV5a), notamment l'enrichissement en chlorure et en deutérium en profondeur. Ceci suggèredes variations de taux de recharge liée à la succession d'années sèches et humides, si l'onconsidère que les concentrations en chlorures dans les sols sont inversement proportionnellesau taux de recharge (Gaye, 1990)

IVA.1.2) Profil de teneurs en nitrates

La figure IV6b montre les variations des teneurs en nitrates avec la profondeur. Lesconcentrations varient entre 1 et 33 mgl\. Un premier pic est observé à 2,5 m de profondeur,suivie d'une augmentation des teneurs jusqu'à 15 m de profondeur. Elles diminuent par lasuite progressivement vers la nappe.

Les nitrates s'accumulent près de la surface du sol, soit sous l'effet de l'évaporation soitpar nitrification de l'azote organique ou par épandage d'engrais azotés (in El Faid, 1996). Parlessivage lors des périodes de recharge, ces nitrates gagnent les horizons inférieurs. Ceciexplique les pics observés en profondeur du profil.

Le rapport molaire N03)CI" peut être utilisé comme indicateur des changementssurvenus sur l'environnement sur des dizaines à plusieurs centaines d'années (Edmunds etGaye, 1996). En effet, l'évolution du rapport molaire N03)Cr avec la profondeur montre desrapports supérieurs ou égales à celui de l'eau de pluie (0,12), et ceci dans les intervalles de 3 à5,5 m, 12 à 18 m et de 30 à 32 m de profondeur (Fig. IV6d). Les rapports supérieurs à celuide l'eau de pluie peuvent être dus soit à un enrichissement par évapotranspiration près de lasurface du sol, soit aux processus naturels de fixation de l'azote par les plantes naturelles oules plantes légumineuses cultivées avec des accumulations qui coïncident avec les années degrande production de la biomasse (Edmunds et al., 1992 ; Edmunds et Gaye, 1996).

Sur le reste du profil, les rapports molaires inférieurs impl iquent des périodes sèches,notamment la sécheresse du Sahel durant ces trois dernières décennies (Edmunds et Gaye,1996)

IVA.13) Profil de teneurs en sulfate

La figure IV6c montre l'évolution des teneurs en sulfates avec la profondeur. Lesconcentrations varient entre 1°et 311 mgl!.

L'évolution du rapport molaire S04--/Cr (Fig. 6e) montre des rapports supérieurs àcelui de l'eau de pluie (0,3) de 1,25 à 8m, de Il,5 à 15,5 m et de 36,5 à 42 m de profondeur,avec des valeurs qui atteignent 6. Cet excès en sulfates proviendrait d'une concentration par

76

évaporation des eaux de précipitations et des aérosols marins qui présentent des teneurs ensulfates élevées par rapport aux chlorures (Mathieu, 1976 ; Fontes, 1991 ) (cf. § IV.1.1). Unepart plus faible proviendrait de la matrice à partir de la dissolution de la barite (sulfate debaryum) en l'absence du gypse, comme l'indique les indices de saturation (tableau IV 10,annexe 2)

Les faibles rapports molaires S04-ïCr observés à des profondeurs de 8,25 à Il m et de16,5 à 35,5 m correspondent à des zones de fortes fluctuations de la force ionique et unegrande compétition pour les sites d'échanges ioniques, comme nous le verrons ci-après (cf. §IVA.1.5). Ceci impliquerait une rétention des ions sulfates au niveau de la matrice du sol. Eneffet, l'observation des profils de chlorure et nitrate et l'évolution des rapports molaires NO)­/cr et S04-ïCr avec la profondeur montrent un retard dans le transfert des ions S04-- parrapport aux ions cr et NO)-.

IVA. lA) Profils de teneurs en éléments traces

Seul le sondage NL 1 a fait l'objet d'analyse des éléments traces (Al, Ba, B, Br, Si Sr,Fe-total, Mn, Pb, Zn). Parmi ces éléments, nous discutons ici des variations des teneurs enbromures, baryum, strontium et fer total avec la profondeur au niveau de la zone non saturée,et plus loin nous verrons leur variation au niveau de la nappe superficielle de Louga.

IVA.IA.]) Profil de bromure

Comme le chlorure, le bormure est un élément conservateur et peut être utilisé commeindicateur des changements climatiques (périodes sèches/périodes humides) au niveau desterrains où l'unique source pour les deux ions est l'eau de pluie ou l'apport des embruns marins(Edmunds et al., 1992).

Le profil de bromure montre des teneurs qui varient entre 0,01 et 0,53 mg/I (Fig.IV.7a). Le profil s'arrête à 17 m de profondeur, probablement vu les faibles teneursenregistrées à partir de cette côte. Après le maximum observé à 1m sous la surface du sol, lesteneurs diminuent brutalement jusqu'à 7,25 m de profondeur. Elles augmentent entre 7,5 et9,25 m avec deux maxima à 7,5 et 9 m, pour diminuer à nouveau en profondeur

L'évolution du rapport molaire BrïCr avec la profondeur (Fig. IV 7c) montre desrapports égaux à celui de l'eau de mer (1,5 JO-3) à 1, 7,5 et 9 m de profondeur et correspondentaux taux de chlorure les plus élevés (cf Fig.IV6a). Ces rapports molaires élevés impliquentl'apport de bromure par les embruns marins lors des périodes sèches. En effet, l'ion Br" est unexcellent marqueur de l'influence marine (Travi, 1993).

Par contre, les rapports molaires BrïCr inférieurs à celui de l'eau de pluie de 1,25 à 7m de profondeur, cOITespondent à des taux de chlorures très faibles (état stationnaire). Cesrapports molaires faibles seraient dus à une dilution par les eaux de pluie lors des périodes derecharge.

77

Teneurs en Br- Omg/lTeneurs en Sr++ Omg/I

(a)

.i

1,00

(b)

5,25

2,75

-0,50 0,00 0,50

0,25

7,75

10,50

15,50

20,50

25,50

30,50

35,50

41,00

0,00 0,20 0,40 0,60

0,25 ~~s=::;;;;~=----'---1

2,75 ~~

5,25 ~

7,75 ~ ~:;;:;;:;~::::=::::::::::::

"10,50 ~

~

15,50 ;;

20,50 ~

25,50 ~

30,50 ~§

35,50 ~

41,OO~:l.. ---'

Profondeur (m) Profondeur (m)

Ratio molaire Sr++/Cr

(c) (cl)

0,002 0,004 0,006

41,00 "

o0,25 =l='-'--.....:..:~---'--­

:J

2,75 i5,25 ~

:J7,75 ~

10,50 ~:J

15,50 !20,.'i0 ~

25,50 ~

30,50 ~

0,001 0,002

Ratio molaire BdCr

o0,25 n~~=~~-Ir2,75 :'j

~5,25 ;;

=i

7,75 i '-:===;;;;;;;;;~===~

10,50 i15,50 ~

20,50 ~

25,50 ~

30,50 ~

=i35,50 !41,00 5

~---------'

Profondeur (m)Profondeur (m)

Figure IV.7 a, b, c, d : Variations des teneurs enbromure, strontium et ratios molaires BdCr, Sr++/Cr

avec la profondeur.Sondage NLl.

7X

IV.4.1.4.2) Profil de strontium

Le profil de strontium montre des teneurs qui varient entre 0,01 et 0,7 mg/l (Fig.IV.7b). Un pic de concentration prend place entre la surface du sol et 1,75 m de profondeur etserait dû soit à l'effet de l'évaporation soit à un apport en strontium par les embruns marins.Par la suite, les teneurs diminuent avec la profondeur progressivement vers la nappe.

L'évolution du rapport molaire Sr++Icr avec la profondeur montre des rapportssupérieurs ou égaux à celui de l'eau de pluie (2,8 10.3) entre la surface du sol et 4,5 m deprofondeur (Fig.IY. 7d). Les rapports égaux à celui de l'eau de pluie indiquent un apport enions Sr

Hdans le profil par les eaux d'infiltration. Par contre, les rapports élevés seraient dus

au lessivage du strontium accumulé en surface sous l'effet de l'évaporation.

Toutefois, le rapport molaire Sr+-'jCr égal à celui de l'eau de mer (1,7 10-4) à 9,75, 10,5

et 13 m de profondeur, implique aussi l'apport en strontium par les embruns marins actuels oulors de la formation de cette dune.

Par contre, les rapports faibles et inférieurs à celui de l'eau de pluie indiquent unerétention des ions SrH au niveau de la matrice, notamment la coprécipitation avec le sulfatede baryum (barite) (Drever, 1987) présent dans le milieu poreux. En effet, le strontium est unindicateur des interactions eau-roche (Fontes et al., 1991).

IV.4.IA.3) Profils du baryum et du fer

Le profil du baryum montre des teneurs qui varient de 0,9 mg/l à des teneursinférieures à la limite de détection de J'appareil (Fig. IY.8a). Après le maximum noté à 1 msous la surface du sol, on observe des fluctuations des teneurs en ion BaTC jusqu'à la nappe,qui sont probablement tributaires de la précipitation de la barite comme le montre les indicesde saturation des eaux interstitielles vis-à-vis de ce minéral (tableau IY. 10).

Le profil du fer montre des teneurs fortement élevées sous la surface du sol quiatteignent 8 g/l à 1 m de profondeur (Fig. IV.8b). A partir de cette côte, on note unedécroissance rapide jusqu'à la nappe (0 à 1 mg/l du Fe-total)

L'enrichissement en fer sous la surface du sol serait dû à l'effet de l'évaporation. Parcontre la diminution en profondeur des teneurs peut être attribuée à la précipitation sousforme d'hydroxydes de fer observé sur la presque totalité du sondage lors de la remontée de latarière (cf § II. 1.2.2). Ces hydroxydes sont responsables de la rubéfaction des sables dunairesqui a eu lieu lors de la phase humide il y a à peu près 10000 ans (cf. § 1.52.5.2)

Les faibles teneurs en Fe~totaJ, observées en profondeur de la zone non saturéepeuvent expliquer les faibles teneurs enregistrées au niveau de la nappe des sables de Lougacomme on le verra plus loin (cf. § IV.6).

79

Teneurs en Ba++ (mg/I)Teneurs en Fe-total (mgll)

1000

(b)

500

2,75 ::l

7,75 :

5,25

o0,25 t'-:;;;:==~~:---I

25,50

30,50

35,50

41,00 d-= ,

10,50

15,50

20,50

1,00

(a)

0,500,00

0,25 ~--:-::;;;;;;;;::====~~;-

~ ~'2,75 ~

5,25 i!

7,75 i10,50 ~

15,50 ~"~

20,50 ~:J

25,50 §~

Profondeur (m)Profondeur (m)

Figure IV.S a, b : Variation des teneurs enbaryium et fer total avec la profondeur.

Sondage NLI

--_._--------_.._---_ ..

80

IVA.l.5) Processus géochimigues impliqués dans la minéralisation deseaux du sondage NL 1

L'étude des variations de concentrations des cations majeurs (Na-, K+, CaH, Mg++) dela zone non saturée du sondage NL 1 par rapport à l'eau de pluie, de la composition chimiquede l'eau de la nappe, de la composition minéralogique de la zone non saturée, permet d'avoirune idée sur les processus géochimiques contrôlant l'évolution verticale du chimisme de l'eaudurant son transit de la zone non saturée vers la zone saturée.

IVA.1.5.1) pH des solutions interstitielles

Le pH de la zone non saturée est acide de la surface jusqu'à 20 m et entre 26 et 35 mde profondeur. Il augmente légèrement entre 21 et 23,5 m et de 35, 5 m jusqu'à la nappe, avecdes valeurs qui passent de 4 à 5 (Fig. IV.9a).

Ces variations de pH de l'eau de la zone non saturée du sondage NL 1 sont semblablesà celles décrites dans les sables de Louga (profil L 18) (Faye, 1991 ; Edmunds et al., 1992),où des pH acides sont tamponnés par des bases échangeables.

Outre les échanges de bases avec la matrice argileuse, qui constituent le processusprédominant contrôlant le pH, les eaux interstitielles sont influencées par les changements desconcentrations ioniques dues à l'évaporation des eaux en cours d'infiltration (Edmunds et al.,1992). L'étude de l'évolution des rapports molaires ion! cr permettra de mettre en évidence leprocessus prédominant.

IVA.15.2) Evolution des teneurs des éléments majeurs de lazone non saturée

L'évolution verticale des teneurs des éléments majeurs (Na+, K+, CaH et Mg++) del'eau interstitielle de la zone non saturée du sondage NL 1 a pu être tracée en utilisant lesrapports molaires ion! cr L'ion chlorure est considéré un élément inerte aux processusgéochimiques. Les seules variations qu'il subit sont le fait des phénomènes de dilution parapport d'eau et de concentration par évaporation. Le calcul des rapports molaires Na+/cr,K+/Cr, CaH/Cr et MgH/Cr sont consignés dans le tableau ry.9 (annexe 2).

81

pH Ratio molaire Na+/cr Ratio molaire K+/Cr

Ratio molaire Mg++Icr

-0,5 0 0,5 1 1,5

0,25

2,75

5,25

7,75

HI,50

15...';0

20,50

25,50

30,50 (c)

35...';0

4],00

Profondeur (m)

Ratio molaire Si/Cr

10

(b)

5o0,25 ~+-~--~------c

2,75 ~

5,25 i

]0,50 ~

~

15,50 ~

20,50 ~~

25,50 ~

30,50 ~"=1

35,50 ~

41,00 1"----L.-- -'

~

7,75 ~

"

Profondeur (m)

Ratio molaire Ca++Icr

6

(a)

4

Profondeur (m)

2

0,25 ,j-~----'----------1

2,75 ~5,25 ~

7,75 ~]0,50 1]5,50 i20...'50 ~

§

25,50 ~3

30,50 ~~

35,50 ~

41,00 ~"---------""'----'

10 20o0,25

-

]0,50

15...';0

20,50g~

25,50 ~::J

30,50 ~

35,50

4],00

(e)

012

0,25 ~--- -------

41 ,00 ~~ ~ _

"2,75 ~

5,25 ~~

7,75 ~

10,50 !"

15...';0 §s

20,50 ~~

25,50 ~=!

30,50 ~:!

1,5

(d)

o 0,5

0,25 ::; -~-------i

"2,75 ~=1

5,25 ~@

7,75 110,50 =1

::J

15,50 !20,50 ~

=J

25,50 ~

30,50 ;

::': b, ~~------~

Profondeur (m) Profondeur (m) Profondeur (m)

Figure IV.9 a, b, c, d, e, f: Variations du pH et desratios molaires Na+/cr, IC/Cr, Mg++/Cr, Ca++/cr et

Si/Cr avec la profondeur. Sondage NLI.

82

Les figures IV.9b, c, d et e montrent l'évolution suivante.

une augmentation des rapports molaires Na"tIcr et MgTTICL", par rapport à ceux de l'eaude pluie (0,9 et 0,25 respectivement) de la surface jusqu'à 6 m, avec des valeurs quiatteignent 9 pour Na+Icr et ] pour Mg-'-+ICL. Les deux rapports diminuent de 6,25 à 1] met de 16 à 36 m de profondeur, mais le rapport Na-'-Icr reste toujours supérieur à celui del'eau de pluie (entre 1 et 2) ;

le rapport molaire CaHICr montre une allure semblable au rapport Mg+-iJCL avec desvaleurs supérieures à celui de l'eau de pluie (1,21) à 3 et 4,5 m de profondeur, et inférieursur le reste du profille rapport molaire K+/Cr montre une allure semblable au rapport Na+ICr avec uneaugmentation par rapport à la référence de l'eau de pluie (0,3) jusqu'à 5 m de profondeur.Une augmentation notable des deux rapports s'observe entre 12 et 13 m et au-dessus de lanappe (de 37,5 à 42 m de profondeur).

La comparaison de ces rapports molaires avec ceux de l'eau de pluie, considérée commeréférence d'entrée, permet d'évaluer ces variations en termes d'apport et de reprise de basespar les processus géochimiques. En effet, on remarque qu'au niveau des faibles profondeur (0à 6 m de profondeur) on a un apport en ions Na++ et Mg

HDans les profondeurs

intermédiaires (12 et 13 m) et les profondeurs élevées (37,5 à 42 m), les ions Na++ et K-'- sontfortement relâchés par la matrice, alors que les ions Ca+-'- et Mg++ sont fortement repris parcelle-ci.

IVA.1.5.3) Etude des processus géochimiques responsables decette évolution

Nous avons utilisé le programme thermodynamique Wateq pour le calcul des indicesde saturations des eaux vis-à-vis des principaux minéraux argileux kaolinite, illite etmontmorillonite. Les résultats de ce calcul sont consignés dans le tableau IV 10 (annexe 2).

La figure IV 10a, b et c montre J'évolution des indices de saturation vis-à-vis desminéraux argileux dans la zone non saturée du sondage NL] . On note que.

les eaux interstitielles sont saturées à proche de la saturation en kolinite jusqu'à 7 m, deprofondeur, et saturées à sursaturées vis-à-vis de ce minéral à mi-profondeur (de ]4 à 24m) et au-dessus de la nappe (de 37,5 à 43 m) ;

les eaux interstitielles sont saturées à sursaturées en montmorillonite calcique de 21 à 24m et de 37,5 m à 43 de profondeur;

les eaux sont saturées à sursaturées en illite entre 37,5 et 41 m de profondeur

Interprétation

L'étude des échanges de base par les réactions de capacité d'échanges cationiques(CEC) et les réactions des cations échangeables (CE) de Faye (1991) sur le site de Louga(profil L 18), ont montré que l'illite est l'échangeur de base dominant adsorbant beaucoup plusNa+ et K+ comparé à la kaolinite. Cependant, dans un système monovalent divalent, l'illitemontre sa préférence pour les ions divalents •

83

I.5. de la kaolinite I.5. de la Mont. Ca I.5. de l'illite

10

(a)

o

rnl ,

1 !1 i1 11 .

~ -10s

Profondeur (m) Profondeur (m) Profondeur (m)

Figure IV.I0 a, b, c : Variations des indices de saturationvis-à-vis des minéraux argileux avec la profondeur.

Sondage NLI.

84

Cat-t + Na2-illite = 2 Na+ + Ca-illite

Les études sur les réactions d'échanges de bases pour les systèmes K-Ca, Na-K et Na­Ca avec la kaolinite (Udo, 1978 ; Jensen, 1973 ; Drever, 1988) ont montré une forte séléctivitéde l'ion K+ par rapport au Ca++

D'autre part, dans le système Mg-Ca avec la kaolinite, Udo (1978) a montré la faibleséléctivité de l'ion Mg++ par rapport au Ca++. Cette préférence pour l'ion Ca++ a été égalementdémontrée par Do1cater et al. ,(1968) pour des échantillons de montmorillonite.

En définitive, l'ordre de préférence de la kaolinite KY > Ca++ > Mgh > Na+ et de J'illiteCa++ > Mg++ > Na+, permet d'interpréter J'évolution hydrochimique de l'eau interstitielle de lazone non saturée du sondage NL 1.

En effet, l'augmentation des rapports molaires Na'JCr et Mg+"Icr à des faiblesprofondeur (0 à 6 m), et du Na"ICr à mi-profondeur (de 21 à 24 m) et en profondeur (37,5 à42 m), peut s'expliquer par la forte sélectivité de la kaolinite, ce qui s'accompagne d'unediminution des rapports molaires CaH/Cr et K"ICr. La diminution du rapport molaireCa++ICr entre 37,5 et 42 m de profondeur est également due à la forte sélectivité de l'illite etde la montmorillonite.

Ces réactions d'échanges de bases s'accompagnent d'une augmentation du pH quipasse de 4 à 5 dans les zones où les processus d'échanges de bases sont prédominantsnotamment de 21 à 24 m et de 37,5 à 42 m de profondeur.

Toutefois, aux faibles profondeurs (0 à 6 m), la forte augmentation des rapportsmolaires Na+/cr et MgTT/cr par rapport au signal d'entrée (valeurs qui atteignentrespectivement 9 et 1) suggère une autre origine prédominante que les réactions d'échanges debases. L'évolution verticale du rapport molaire Si/Cr (Fig. IV. ge) indiquant des valeursélevées à faible profondeur et les pH acides, semblent indiquer que l'altération de lamontmorillonite et de l'illite est responsable du chimisme des solutions entre 0 et 6 m deprofondeur

D'après l'étude de Faye (1991), la réaction d'altération de l'illite en kaolinite :

Ko,~gO,2sAh,5Si 3,50 lO(OHh + 3,15H 20 + 1,lif(illite)

= 1,lsAhSh05(OH)4 + o,J(+ + 0,25Mgt-t + 1,2H4Si04 + 1,2ILSi04

(kaolinite)

contribue pour un apport de 0,25 mole de Mg++ et de 0,6 mole de K' aux solutions de la zonenon saturée.

L'altération de la montmorillonite donne:

85

avec X = Ca ou Mg

De même, l'altération des plagioclases donne:

NaSi ~10s + sH20 + C02 = Na+ + BCOJ"+ JBSi04 + AI(OHh(Albite)

L'augmentation du rapport molaire Si/Cr par rapport à la référence de l'eau de pluie(0,42) avec des valeurs qui varient entre 1 et 14, indique un important apport de silice à desfaibles profondeurs. Celui-ci suggère, comme nous venons de le voir l'altération des minérauxargileux (altération de l'iUite et de la montmorillonite en kaolinite) et probablement l'altérationdes plagioclases. Toutefois, la signature la plus évidente de cet apport en silice demeure ladissolution des grains de quartz à des faibles profondeurs, comme l'a été démontré pour leprofil L 18 (Faye, 1991).

Toutefois, le sondage NL1 montre une diminution des rapports molaires CaH/Cr,Mg++/Cr et K+/Cr de 6,25 à Il m et de 16 à 35 m de profondeur avec une augmentationnotable de la salinité des solutions interstitielles ; ces rapports évoluent inversement parrapport au chlorure. Par contre, la faible salinité des eaux interstitielles entre 12 et 13 m deprofondeur entraîne une augmentation des rapports molaires Na+Icr et K+Icr.

Cette évolution des rapports molaires Na+ICr, K+ICr, CaH/cr et Mg++/Cr avec laprofondeur semble au. fait indiquée un autre phénomène qui est l'influence de la salinité deseaux interstitielles sur la compétition des cations majeurs au niveau des sites d'échanges debase avec la matrice argileuse du sol.

En effet, les travaux de Bond et Phillips (1990a, 1990b) ont étudié le transport des ionsNaT, K+, Ca++ et Mg++ dans un sol non saturé contenant 60% d'argile composé d'iUite,kaolinite et les. interstratifiés, en faisant introduire des solutions NaCI, CaCh et KCl àdifférentes concentration dans le sol. Ces travaux ont montré que les isothermes d'échangesNa-Ca et K-Ca ont un comportement différent en fonction de la concentration totale de lasolution. Ainsi, l'isotherme d'échange Na-Ca est toujours défavorable (concave vers le haut)pour les différentes concentrations de la solution introduite (Fig. IV Il a) ; Ca++ déplacefacilement Na+ que Na+ déplace Ca++ Pour des solutions de concentrations élevées,l'isotherme d'échange K-Ca est favorable (convexe vers le haut), et devient défavorable pourune faible concentration de la solution et quand le sol est dominé par les ions KT (Fig.TV lIb) L'échange K-Ca est toujours plus favorable que l'échange Na-Ca, et le front depénétration sera plus important pour l'ion pour lequel l'échange est le moins favorable, tel quel'ion Na+.

Ainsi, pour le sondage NLl, les ions Na" et K" constituent un gain en ions dans leprofil en profondeur, au vue des échanges défavorables Na-Ca et K-Ca. Par contre, les ionsCa++ et Mg++ sont sélectivement repris par la matrice.

86

10----------------------~

(a)

uwU­+ctl

Z<l>.0 0.5ctl<l>0>c::ctl

..c::ux

W

0

1.0

(b)

üwÜ-+~

(1)

.0 0.5eu(1)0>c::eu

oCux

W

a

Total Concentration(mmolc L-1)

0.5

Solution Na+ / total solution concentration

Total Concentration(mmolc L-1)

05

Solution K+/ total solution concentration

1.0

1.0

Figure IV. Il a, b : Variations des isothermes d'échanges Na-Ca (a)et K-Ca (b) avec la concentration totale de la solution d'un sol argileuxnon saturé (d'après Bond et Philipps, 1990a).

87

A l'issue de cette études des profils chimiques du sondage NLJ on peut dire quel'évolution verticale du chimisme de solutions de la zone non saturée de ce sondage résultedans un premier temps d'un processus physique (évaporation) et biologique (transpiration) àdes faibles profondeurs De même, elle est influencée par la proximité du littorale qui entraîneun apport en aérosols marins dans le profil Cette évolution est également contrôlée par lesprocessus géochimiques en particulier:

les réactions d'hydrolyse, notamment l'altération chimique des minéraux argileux tels quel'illite et la montmorillonite en kaolinite aux faibles profondeurs (entre 0 et 6 m), de mêmeque l'altérations des plagioclases (albite) qui entraînent une augmentation des rapportsNa+Icr et Mg++Icr par rapport aux rapports molaires Ca"''''Icr et K'"Icr ;

les réactions d'échanges de bases, notamment des aluminosil icates qui contribuent pourl'apport de silice et en même temps neutraliser le pH des solutions.

Ces réactions ont eu lieu lors du transit des eaux d'infiltrations vers la nappe. Elles sonttrès lentes dans le temps, ce qui favorise un temps de résidence très lent de l'eau avec lamatrice (Edmunds et al., 1992) permettant leur déroulement. Il a été démontré que cesréactions jouent un rôle prépondérant, notamment la sélectivité des minéraux argileux vis-à­vis des bases échangeables, dans le contrôle de la composition chimique des eauxinterstitielles. En effet, pour la kaolinite la séquence d'échange croissante est Na+ < Mg++ <Ca++ < K+ et celle de l'illite Na+ < Mg++ < Ca++.

Toutefois, ces échanges de bases sont fortement influencés par la salinité de la solution dusol. Ainsi, pour le sondage NL1, les ions Na+ et K+ constituent un gain en ion en profondeurdans le profil au vue des échanges défavorables Na-Ca et K-Ca. Par contre, les ions Ca++ etMg++ sont sélectivement repris par la matrice.

Ces processus géochimiques, se déroulant dans la zone non saturée vont avoir uneinfluence sur la composition chimique de l'eau de la nappe comme nous le verrons par lasuite.

IV.4.2) Résultats des profils chimiques du sondage NL2

Les analyses chimiques des eaux interstitielles du sondage NL2 ont été réalisées dansle laboratoire d'hydrochimie de Dakar. Les résultats de ces analyses sont consignés dans lestableaux IVll et 12 (annexe 2). Les figures IV12 à 16 montrent les variations des teneursioniques et rapports molaires caractéristiques de la zone non saturée du sondage NL2.

Remarque: les analyses du laboratoire de Dakar montre des teneurs en sels sensiblementélevées par rapport à celles effectuées dans le laboratoire de Wallingford. Une explicationpossible serait liée à la qualité de l'eau distillée utilisée à Dakar (Gaye, communicationpersonnelle).

IV4.2.l) Profil de teneurs en chlorure

Le profil des variations des teneurs en chlorures avec la profondeur (Fig. IV 12a),montre des teneurs élevées près de la surface du sol avec un maximum observé à 3 m deprofondeur (2 mgll), ensuite les teneurs fluctuent jusqu'à 21,5 m de profondeur de 355 mg/l à1 gll A partir de cette côte les teneurs diminuent jusqu'à la nappe avec une moyenne de 48mgll.

88

Teneu rs en cr (mg/l) Teneurs en N03 - (mgll)

1000 2000 3000

(a)

1000 2000 3000

(b)

Profondeur (m) Profondeur (m)

Ratio molaire N03-/Cr

6

(c)

42o0,25 -1-_.---'------..,,----,

1,50

3,50

6,00

8,50

16,00

18,50

21,00 -

23,50 :w::- --'

13,50

11,00

Profondeur (m)

Figure IV.12 a, b, c : Variations des teneurs en chlorure,nitrate et ratio molaire N03-/er avec la profondeur.

Sondage NL2

89

Cette évolution des teneurs en ions cr des eaux interstitielles du sondage NL2 sembletraduire l'influence du changement de faciès lithologique sur la concentration en chlorure prèsde la surface du sol. En effet la présence d'une couche imperméable riche en argile joue le rôled'obstacle à la remontée de sels due à l'évaporation (Gouvea Da Silva Rosa, 1980) et ceci setraduit par l'accumulation de chlorure à 3 m de profondeur

Toutefois, on observe surtout, sous le pic des horizons supeneurs d'importantesfluctuations comparables à celles qui ont été également mises en évidence dans le sondageNL 1 du même site (cf Fig IV6a), ces tluctuations sont imputables aux variations deconcentrations dans les apports successifs des précipitations (Gaye, 1990 ; Gaye, 1997).

IV4.2.2) Profil de teneurs en nitrates

Le profil des variations des teneurs en nitrates avec la profondeur montre des teneursélevées près de la surface du sol (maximum de 2 g/I à 1,5 m de profondeur) avec unesuccession de pics qui diminuent progressivement vers la nappe (Fig. IV12b).

L'évolution du rapport molaire N03-;Cr avec la profondeur (Fig. IV.12c) montre unevaleur maximale de 5 sous la surface du sol. Cet enrichissement en ions N03- peut être dû auxépandages d'engrais organiques que nous avons observé sur le site. Toutefois, les rapportsN03"/Cr supérieurs à celui de l'eau de pluie (0,12), notés jusqu'à 17 m de profondeur et de20,5 m jusqu'à la nappe, semblent indiquer que les processus naturels de fixation de l'azoteont eu lieu pendant les phases les plus humides (Edmunds et Gaye, 1996). Par contre, lesrapports faibles sont reliés à des périodes climatiques plus sèches.

IV4.2.3) Profil de teneurs en sulfate

Les teneurs en sulfates varient entre 0,5 et 3 gll avec un maximum de 23 gll à 15 m deprofondeur (Fig. IV13a). Ces teneurs élevées montrent qu'au niveau de cette interdune, lesphénomènes de dissolutions minérales au niveau de la matrice du sol sont plus important quesur la dune du sondage NLl. La représentation de quelques échantillons d'eau pris àdifférentes profondeurs dans le diagramme d'équilibre entre les ions solubles CaH, F, S04-,HC03", la fluorine (CaF2) et le gypse (CaS04, 2H20) (Fig. IV14), montre que ces échantillonsse situent dans le domaine de stabilité du gypse. Ceci indique que ce minéral existe dans lazone non saturée du sondage NL2 et on peut donc évoquer sa dissolution.

En effet, les rapports molaires S04--;Cr supérieur à celui de l'eau de pluie (0,13) entre12 et 18 m de profondeur et de 21 m jusqu'à la nappe avec une valeur maximale de 5 à 15 mde profondeur (Fig. IV13c), de même que la saturation des eaux en gypse (tableau IV13,annexe 2), implique l'apport de la dissolution de ce minéral au niveau de la matrice du sol enions S04-" dissoutes. Par contre, cet ion est fortement retenu au niveau de la matrice sur lereste du profil comme l'indique les faibles rapports S04"-/Cr

Toutefois, l'enrichissement en sulfate près de la surface du sol peut être dû à uneconcentration par évaporation des eaux des précipitations ou des aérosols marins comme pourle sondage NL 1.

90

Teneurs en S04- (mg/l) Teneurs en V- (mg/l)

10050o0,25 -00--------'----....,

o 10000 20000 30000

0,25

1,.<:i0 : l,.<:iO -

6,00

8,.';0

11,00

13,50

16,00

18,50

16,00

18,50

(a)

23,.';0 -L-- --'

21,00

23,50 -L-- --'

21,00 . (h)

Profondeur (m) Profondeur (m)

Teneurs en S04-/cr (mg/l)

Teneurs en r/cr (mg/l)

(d)

3,.';0

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20

0,25 -+=----'----'----;

1,50

23,50 :I0IO::.. --'

21,00

16,00 :

18,.';0

6,00 :

8,50 .

11 ,00 :

13,50 -

0 2 4 6

0,25

1,50

3,.';0

6,00

8,.';0

Il,00

13,50

16,00

18,50 (c)

21,00

Profondeur (m) Profondeur (m)

Figure IV.13 a, b, c, d : Variations des teneurs ensulfateJfluor et ratios molaires s04-/cr et FICr avec

la profondeur. Sondage NL2

91

•

\

\ ••2. \

CàS04\ 2H.~Ç\

••S'

•,

• ••

)

+' . CaFZ+ \ra '\

LJ 2.......

en 1.Q-J

5

______ 2

2 8

pH

Figure IV.14 : Système Ca-S04-H20. Représentation des eaux interstitiellesdu sondage NL2 dans le diagramme d'équilibre entre le gypse et la fluorineen fonction du pH et de (Ca, (25 oC, 1 atm.).

92

IY.4.2.4) Profil de teneurs en fluor

Seul le sondage NL2 a fait l'objet d'analyse du fluor. En effet, le profil montre desteneurs qui varient entre a et 50 mg/I (Fig IV. 13b). Ces teneurs supérieurs à celles des eauxdes précipitations (0,08 mg/l) (Travi, 1993), indiquent que les ions F sont fortementtributaires de la lithologie

En effet, l'augmentation du rapport molaire FICr par rapport à celui des eaux desprécipitations (0,13) entre 5 et 13,5 m de profondeur (Fig. IY.13d) semble être due à ladissolution de la fluorine présente dans le milieu poreux comme J'indique les indices desaturations (tableau IV.13, annexe 2). Par contre, on remarque qu'entre 14 et 18 m deprofondeur où les eaux sont sursaturées en gypse, il y a disparition de la fluorine ; laprécipitation du gypse semble contrôler les concentrations des ions F dans le sondage.

De même la présence des minéraux argileux dans le sol, notamment la kaolinite,adsorbent des quantités significatives des ions F (Travi, 1993). Ceci peut expliquer égalementl'absence des ions P" sous la surface du sol avec la forte proportion des argiles au niveau de lamatrice (cf. § IV.2.1).

Ces processus qui contrôlent les teneurs en ions F- au niveau de la zone non saturée,permettent d'expliquer les faibles teneurs en fluor des eaux de la nappe des sables de Louga,comme on le verra plus loin.

IVA.2.5) Les processus impliqués dans la chimie des eaux interstitiellesdu sondage NL2

En l'absence de données sur les teneurs en silice et en aluminium, on n'a pas pudéterminer avec précision les indices de saturation en minéraux argileux pour le sondageNL2. Toutefois par comparaison au sondage NL 1 sur la dune du même site, on peut dire queles phénomènes d'altération des aluminosilicates et les échanges avec la matrice argileuse sontplus accentués au niveau du sondage NL2 sur l'interdune.

En effet, la proportion des éléments fins plus élevés, de même que les pH élevés (entre6,6 et 7,4) et l'augmentation des teneurs en ions échangeables Na-i-, K+, Ca-r+ et Mg++ (Fig.IV.15) témoignent d'une libération de bases au niveau de la matrice du sol.

La figure IV.16 a, b, c, d montre l'évolution des rapports molaires Na-i-/Cr, K"/Cr,Ca++Icr et Mg++Icr avec la profondeur Le rapport molaire K+Icr montre des valeurs faibleset inférieures à celui de l'eau de pluie sur tout le profil, qui s'expliquent par l'échange de baseK-Ca favorable au vu des salinités élevées de ce sondage, et qui entraînent une augmentationdu rapport molaire CaH/Cr.

Par contre le rapport molaire Na+ICr fortement élevé avec des valeurs qui atteignent 8,montre que le sodium est fortement relâché par la matrice sur tout le profil.

93

Teneurs en Na+ (mg/I) Teneurs en K+ (mgll)

(a)

2000 4000

(h)

100 200 300o0,25 ::r-::=======------;

l,50

3,50

6,00

8,50

11,00

13,50

16,00

18,50 =

21,00

23,50 --L..::>o. ----'

o0,25 _+-;---=----'------

1,50 ~-,J

3,50 ~

6,00 3J

8,50 j-

11,00 ~

13,50 ~

16,00 ~

18,50 j

21,00 ~

~23,50 -...L-:""'-- ---'

Profondeur (m) Profondeur (m)

Teneurs en Mg++ (mgll) Teneurs en Ca++ (mgll)

0 500

0,25

1,50

3,50

6,00

8,50

11,00 _

13,50

16,00

18,50

21,00 _(c)

23,50 -

Profondeur (m)

1000

Profondeur (m)

Figure IV.15a, b, c, d : Variations des teneursen sodium, potassium, calcium et magnésium

avec la profondeur. Sondage NL2

94

Ratio molaire Na+/CrRatio molaire K+/Cr

10 20

(a)

0,50 1,00

(b)

Profondeur (m) Profondeur (m)

Ratio molaire Mg++/CrRatio molaire Ca++/cr

(d)

6,00

o 5 10

0,25 -;------..;:::----'--------j1

1~0 !

3~0

8~0 ~

18,50

21,00 _

23,50 l__====- _

-Il,00 =.

13,50 =.

16,00

Profondeur (m)Profondeur (m)

Figure IV.16 a, b, c, d : Variations des ratiosmolaires Na+/Cr, IC/Cr, Mg++/Cr et CaTI/Cr ayec

la profondeur. Sondage NL2.

95

Une part importante des IOns Na" proviendrait des réactions d'altérations desaluminosilicates telles que:

favorisées par la forte production du CO2 au niveau des sols subtropicaux (Fontes et al.,1991 ).

De telles réactions au niveau de la zone non saturé peuvent être un important contrôlesur la chimie de l'eau de la nappe, comme le montre l'augmentation des rapports molairesNa+ICr et CaH/Cr au-dessus de la nappe avec des valeurs qui atteignent respectivement 18 et6.

Toutefois, l'augmentation du rapport molaire Ca~~Icr jusqu'à des valeurs de 6,respectivement à 7,5 et 15 m de profondeur serait due à d'autres phénomènes que l'altérationdes aluminosilicates tels que l'illite et la montmorillonite calcique et les phénomènesd'échanges de bases K-Ca. De ces phénomènes on cite essentiellement la dissolution de lafluorine et du gypse, présents dans le milieu poreux du sondage NL2 à ces profondeursrespectivement.

IV.4.3) Résultats des profils chimiques du sondage L23

Les analyses chimiques des eaux interstitielles du sondage L23 ont concerné leschlorures et les nitrates seulement, et les résultats sont consignés dans le tableau IV. 14(annexe 2). La figure IV.17 montre les variations des teneurs en ions cr, N03" et du rapportmolaire N03-ICr avec la profondeur du sondage L23.

IVA.3.1) Variations des teneurs en chlorures avec la profondeur

Les teneurs en chlorures sont généralement faibles et varient entre 4 et 80 mg/\. Lesteneurs les plus élevées ont atteint 300 mg/l et se situent à 2,75 m et entre 12 et 13,5 m deprofondeur (Fig. IV.17a). L'allure du profil indique une zone d'accumulation de chloruressous la surface du sol qui correspond au front d'évapotranspiration. La profondeur de cedernier est à mettre en relation avec la présence d'arbres dont le système racinaire peut êtreprofond. Ensuite, on observe une stabilisation des teneurs de 4,5 à 11,5 m de profondeur avecune moyenne de 13,25 mg/l (l er état stationnaire). Un second maximum est noté de 12 à 13,5m de profondeur. A partir de cette côte on observe une diminution des teneurs jusqu'à lanappe avec une moyenne de 10,45 mg/l (2éme état stationnaire). Tout ce passe comme s'il y adeux cycles de recharge au moins séparés par deux cycles évaporatoires.

L'allure de ce profil sensiblement différente de celles des sondages NL 1 et NL2 du siteNdam Lô, reflète les variations des hauteurs pluviométriques entre le Nord et le Sud dusecteur. Toutefois, comme pour le sondage NL 1, la présence d'une texture sableuse en surfacejoue en faveur de l'infiltration des eaux de pluies, ce qui explique le lessivage des chlorures enprofondeur. La stabilité des teneurs de 4,5 à Il,5 m et de 13,5 m jusqu'à la nappe nouspermettra de calculer le taux de recharge de la nappe au niveau de ce sondage (cf § V)

Teneur en NOJ - (mg/l)

Teneur en cr (mg/l)

100 200 300 400

(b)

o 20 40 60 80 100

1,50 ~:i-,-----'-----'----'---'-~

3,..-;0 ~:

33.50 ::0

Profondeur (m)

:~

5,.-;0 ~

7,50 §

9,50 ~~

13,00 § ------==::;=::~=--

17,00 g

o1,50 ::T'::!.-~---'-------------c

j

350 :::,. ~

5,50 ~~

7,50 ~

9,50 ::0

313,00 ~

17,00 §:3

21,00 ~::1

1

1

i25,00 1

(a) 1

29,50 ~ 1

~ J33,50 - --~_. -

Profondeur (m)

o 1 2

1,50 ~

3,50 ~:3

5,50 ~

7,50 ~

9,50 ~

13,00 ~

17,00 ~

21,00 ~

25,00 ~

29,50 ê33,50 '='-

(c)

Profondeur (m)

Figure IV.17 a, b, c : Variations des teneurs enchlorure, nitrate et ratio molaire NOJ-/Cr avec

la profondeur. Sondage L23.

97

IV.4.3.2) Variations des teneurs en nitrates avec la profondeur

Les teneurs en nitrates sont généralement faibles et sont comprises entre 3 et 20 mg/I(Fig. IY.17b). Des teneurs élevées sont observées à 2,75 m de profondeur (51 mg/I) et de 12 à13,5 m de profondeur (80 mg/l), qui coïncident avec les pics de chlorures (Fig. IY.17a). Cetenrichissement en ions N03• serait donc lié à une accumulation par évapotranspiration.

Toutefois, l'évolution du rapport molaire N03/Cr avec la profondeur (Fig. IV.17c)montre des rapports supérieurs à celui de l'eau de pluie qui atteignent des valeurs de 1 etcoïncident avec des taux de chlorures les plus faibles (états stationnaires). Ainsi, comme pourles sondages NU et NL2, cet enrichissement serait lié à d'autres processus que l'effet de]'évapotranspiration. En effet, au-dessous du plan de flux nul, les nitrates sont transmis dans lazone non saturée par des déplacements homogènes (Wellings et Bell, 1980) Les processusnaturels de fixation de l'azote au niveau de la zone non saturée par les plantes originales dugenre Acacia ou les plantes légumineuses telles que le mil et l'arachide, introduites dans lescultures sont responsables de l'augmentation des teneurs en nitrates dans la zone non saturée.

Ce qui indique que les teneurs élevées ions N03- observées au niveau de la nappe nesont pas toujours liées à des sources anthropiques (Edmunds et Gaye, 1996), comme on leverra dans l'étude hydrochimique de la nappe.

IV.5) Conclusions

L'étude de la zone non saturée sous climat semi-aride au Nord du Sénégal, à partir detrois sondages: le sondage NL 1 sur la dune et le sondage NL2 sur l'interdune du site NdamLô et le sondage L23 du site principal, ont donné les résultats ci dessous.

Le transfert d'eau de la zone non saturée au niveau des trois sondages, obéit au modèled'écoulement par effet piston simple par l'infiltration de pluies successives. Ces pluies dontune partie seulement est reprise par l'évaporation et dont l'autre partie s'enfonceprogressivement dans le sol donne une succession de pics observés en profondeur des profils

de chlorure et de deutérium du sondage NLI. Cet enrichissement en ions cr et 2H impliquedes variations des taux de recharge liées à la succession d'années sèches et humides.

En effet, l'enrichissement relatif en deutérium au-dessus de la nappe, observé sur lesondage NL 1 et d'autres sondages dans la zone (L 18) avec des teneurs de -20 %0 pour leseaux les plus enrichies, suggère l'arrivée d'eau de différentes signatures isotopiques (Gaye,1990)

Toutefois, le profil de chlorure du sondage L23 montre un comportement sensiblementdifférent, bien que soumis aux mêmes conditions climatiques; l'absence de fluctuations desteneurs en profondeur et la présence de deux états stationnaires bien distincts reflètentl'influences des variations des hauteurs pluviométriques entre le Nord et le Sud du secteur.

En revanche, le pic d'enrichissement délimitant la zone de diffusion en phase vapeurde celle où domine l'écoulement liquide apparaît sur les deux sondages NLI et L23, bien quemoins net pour ce dernier. Par contre, sur le sondage NL2 ce pic se situe à 3 m de profondeur,suite à la présence en surface d'une couche imperméable riche en argile qui joue le rôled'obstacle à la remontée de sels par évaporation.

98

Pour les nitrates, les profils NL l, NL2 et L23 présentent, tout comme les autresprofils réalisés dans la zone (Gaye, 1990) au Nord du Sénégal, une importante accumulationd'ions N03- due probablement aux processus naturels de fixation de l'azote par des arbrescomme Acacia radiana et Acacia albida ou les plantes légumineuses tels que le mil etl'arachide, introduites dans les cultures au cours de ce siècle. Les rapports molaires N03ïCrélevés montrent que cet enrichissement en ions N03- coïncident avec des périodes plushumides. Par contre, les rapports faibles coïncident avec des périodes sèches notamment lasécheresse de ces trois dernières décennies.

Le bromure, comme le chlorure, est un indicateur des changements climatiques. Leprofil 8( du sondage NL 1 montre au fait la succession d'une période de recharge qui coïncideavec de faibles teneurs en bromures et une période sèche qui correspond à des teneurs élevées.Le rapport molaire BrïCr égale à celui de l'eau de mer montre que cet enrichissement enbromure est dû à un apport en aérosols marins. En effet, le bromure est un excellent marqueurde l'influence marine.

Le comportement du sulfate et du fluor est fortement tributaire de la lithologie de lazone non saturée.

Pour le sondage NL l, l'enrichissement en sulfate sous la surface du sol est dû à uneconcentration par évaporation des eaux des précipitations ou des aérosols marins ainsi que ledémontrent les rapports molaires S04-ïCr supérieurs à celui des eaux de pluies; une partplus faible proviendrait de la matrice.

Par contre, pour le sondage NL2, les rapports molaires S04-Icr supérieurs à celui del'eau de pluie atteignent 5 à 15 m de profondeur. Cet excès en sulfate proviendrait d'unedissolution du gypse présent au niveau de la matrice comme l'indique les indices desaturation.

En revanche, sur les deux sondages, les rapports molaires S04-ïCr faibless'expliqueraient par une rétention des ions S04-- au niveau de la matrice dans des zones defortes fluctuations de la force ionique et une grande compétition pour les sites d'échanges debases.

Pour le fluor, les rapports molaires FICr supérieurs à celui de l'eau de pluie au niveaudu sondage NL2, suggère un apport en ions F par suite de la dissolution de la fluorineprésente dans le milieu poreux, comme l'indique les indices de saturation.

Toutefois, la précipitation du gypse semble contrôlée la concentration de ces ions dansla solution du sol. De même, des minéraux argileux comme la kaolinite adsorbent desquantités significatives des ions F. Ces deux processus seraient responsables d'une perte d'unepartie du fluor au niveau de la zone non saturée, comme l'indique les faibles teneurs observéesau niveau de la nappe.

Le strontium est considéré d'habitude comme indicateur des interactions eau-roche.Mais, pour le sondage NL l, les rapports molaires Sr...., Icr supérieurs ou égales à celui de l'eaude pluie suggèrent respectivement l'effet de l'évaporation et un apport en strontium par leseaux d'infiltration. Les rapports molaires Sr++ICr égaux à celui de l'eau de mer montre aussiun apport par les embruns marins actuels ou lors de la formation de la dune.

99

Par contre, les rapports molaires faibles s'expliquent par une rétention des ions Sr++,notamment la coprécipitation avec la barite présente au niveau de la matrice

Le baryum et le fer montre un enrichissement sous ia surface du sol qUI est dû àl'effet de l'évaporation.

En profondeur, le profil du baryum montre des fluctuations des teneurs jusqu'à lanappe, probablement tributaires de la précipitation de la barite.

Pour le fer total, la diminution rapide des teneurs jusqu'à la nappe peut être attribuer àla précipitation du fer sous forme d'hydroxydes, qui s'effectue quand les conditions ne sontpas fortement réductrices. Ces hydroxydes de fer sont observés sur presque tout le profil etsont responsables de la rubéfaction des sables dunaires qui a eu lieu durant la phase humide ily a à peu près ]0000 ans.

Les cations majeurs Na+' K\ Mg++ et Ca++ ont permis de préciser les processusgéochimiques qui contrôlent l'évolution vertical du chimisme des solutions interstitielles de lazone non saturée. Ces processus sont de deux types :

les réactions d'altération chimique des aluminosilicates notamment les minéraux argileuxet les plagioclases, qui contribuent pour un apport de silice;

les réactions d'échanges de bases avec la matrice argileuse qUi neutralisent le pH dessolutions.

Ces réactions ont eu lieu lors du transit des eaux d'infiltrations vers la nappe. Elles sonttrès lentes dans le temps, ce qui favorise un temps de résidence très long de l'eau avec lamatrice permettant leur déroulement. Il a été démontré que celles ci jouent un rôleprépondérant, notamment la sélectivité des minéraux argileux vis-à-vis des baseséchangeables, dans le contrôle de la composition chimique des solutions interstitielles. Ainsipour la kaolinite, la séquence d'échange croissante est Na+ < Mg++ < Ca++ < K+ et celle del'illite est Na+ < MgH < Ca++.

Toutefois, l'évolution des rapports molaires Na+/Cr, Ki/Cr, Mg++/cr et CaH/Cr avec laprofondeur montre que ces échanges de bases sont fortement influencés par la salinité dessolutions interstitielles. En effet, l'échange de base Na-Ca est toujours défavorable par rapportà l'échange de base K-Ca. L'échange de base K-Ca, favorable à forte salinité, devientdéfavorable aux faibles concentrations de la solution et quand le sol est dominé par les ionsK+

Ainsi, pour le sondage NL 1 sur la dune, les ions Na' et K' constituent un gain en ions enprofondeur du profil alors que les ions Ca++ et Mg++ sont sélectivement repris par la matrice.

Pour le sondage NL2 sur l'interdune, l'ion KT est par contre sélectivement repris par lamatrice argileuse sur tout le sondage. Ceci s'explique par la forte salinité des solutions de cesondage ce qui favorisent l'échange de base K-Ca et entraîne une augmentation des rapportsmolaires CaH/Cr.

Toutefois, l'augmentation du rapport molaire Ca,+/cr en profondeur s'expliquerait aussipar un apport en ions Ca

Hsuite à la dissolution de la fluorine et du gypse, présents dans la

100

zone non saturée de ce sondage. Ceci témoigne également de l'influence de la variabilitéspatiale de la composition minéralogique du milieu poreux sur la composition chimique dessolutions de la zone non saturée

L'étude de j'évolution du chimisme de l'eau dans la zone non saturée au cour du temps,complété par l'étude de la chimie et des isotopes de la nappe permettront de connaître lessources des différentes espèces chi miques au niveau de la nappe superficielle de Louga

1() 1

IV.6) Résultats de l'étude hydrochimique et isotopique de la nappe superficielle deLouga.

Les données portent sur des analyses d'échantillons d'eau collectés au niveau de 119 puitsvillageois réparties sur toute la nappe (Fig. IV.18), et sont tirés des travaux de Gaye (1990) etEdmunds (1990), et avait fait l'objet d'une première interprétation (El Faid, 1996).

Les résultats de ces analyses sont portés dans les tableaux IV 15 et IV 16 (annexe 2)

IV.6.l) Caractérisation des eaux de la nappe superficielle de Louga

L'interprétation graphique des analyses chimiques a été réalisée à partir du diagrammede Piper de l'ensemble des points d'eau de la nappe des sables de Louga (Fig. IV.19) et dequelques échantillons d'eau des puits situés à proximité des sites étudiés (Fig. IV. 20).

Ce diagramme montre les résultats suivants:

le diagramme triangulaire des teneurs cationique (Ca-C-C, Mg+-C, Na-+, et K-+) montre que leseaux se rapprochent du pôle sodique et potassique. Les eaux qui tendent vers le pôlecalcique correspondent généralement à des points d'eau situés à l'extrême Est du secteur.

deux principaux faciès chimiques caractérisent les eaux de la nappe:

le faciès chloruré sodique et faiblement potassique;le faciès chloruré calcique

La carte de répartition des faciès chimiques de la nappe des sables de Louga estreprésentée par la figure IV.21 (Gaye, 1990). Cette carte montre qu'à proximité des deux sitesoù les profils ont été réalisés les eaux de la nappe se caractérisent par le faciès chlorurésodique faiblement potassique avec une minéralisation totale inférieure à 200 mg/\. Ce facièsmarque les processus géochimiques qui se sont déroulés dans la zone non saturée et quicontrôlent la composition chimique de la nappe superficielle, comme nous le verrons dans leparagraphe ci-après.

La chimie de l'eau de la nappe a été également évaluée par le programmethermodynamique Wateq (tableau IV.17 annexe 2) Toutes les eaux sont sursaturées en quartzvu la nature siliceuse du réservoir Les eaux sont saturées à sursaturées en kaolinite etmontmorillonite calcique, et saturées à proche de la saturation en illite, notamment les eauxdu secteur Est où les sables sont en contact avec l'aquifère des calcaires karstifiés du Lutétien

Les eaux de ce secteur sont également saturées à proches de la saturation en calcite etdolomite.

La saturation des eaux de la nappe des sables de Louga est également atteinte pour labarite. Par contre ces eaux sont généralement sous saturées en strontianite et célestite.

102

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Figure IV.18 : Localisation des points de prélèvement (Gaye, 1990).

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103

Figure IV.19 : Répartition dans le diagramme de Piper des eauxde la nappe des sables de Louga (El Faid, 1996).

Figure IV.20 : Répartition dans le diagramme de Piper des eaux des puitsà proximité des sites étudiés.

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Figure IV.Zl Carte hydrochimique de la nappe des sablesde Louga (d'après Gaye, 1990).

\05

IV.6.2) Origine de la salinité des eaux de la nappe

La salinité des eaux souterraines est contrôlée aussi bien par les sources d'apports ensels dissous que par les processus géochimiques qui affectent la composition initiale de cessolutions (Fontes et al., 1991). Ainsi, trois sources des espèces ioniques dissoutes peuvent êtreidentifiées·

l'appon des précipitations sèches et humides,

les phénomènes d'altération des minéraux qui libèrent les ions en solution et les réactionssecondaires avec la matrice de l'aquifère;

la dissolution du CO 2 de l'atmosphère ou du sol non saturé

La composition ionique initiale peut être modifiée par des mélanges des différentes eauxsouterraines, par concentration par évaporation, de même que par les phénomènesbiologiques biological up/ake (Fontes et al., 1991). Ces processus sont indépendants desinteractions eau - roche

Les sources de salinité des eaux peuvent être discutées par référence aux vanatlonschimiques par rapport aux concentrations des éléments conservatifs tels que cr et Br" Ladilution des eaux salées avec des eaux de tàible salinité est décrit par une droite de pente égaleà 1. La concentration par évaporation de la solution qui n'a pas encore atteint la saturation,suit la même droite mais dans le sens opposé (Fig. rV22a) Les solutés qui sont liés à dessources salines (intrusion saline ou aérosols marins) peuvent être clairement identifiés dansces diagrammes.

IV 6.2. 1) Les espèces conservatives

La distribution des points sur le diagramme Br" versus cr (Fig. IV.22a) montre laprésence de deux groupes d'eau. Le premier groupe où les eaux ont atteint des salinitéssupérieures à 1000 mS/cm, se situe sur la courbe de dilution du côté du pôle eau de mer. Cettesignature témoigne de deux sources de salinité.

d'une part la présence d'anciennes eaux saumâtres (points 25 et 88) suite à d'anciennestransgressions au cours du Quaternaire dans le secteur est (Bel1ion, 1987) ;

d'autre pan l'appon des embruns marins actuels ou J'effet de l'évaporation au nIveau dusecteur de Mpal (point 34)

Le second groupe d'échantillon correspond à des eaux diluées avec des faibles teneurs enBr' et cr Ils correspondent à la majorité des points d'eau notamment du centre du secteur oùle taux d'infiltration est élevé, comme l'indique la carte de distribution des chlorures de lanappe (Fig IV23) (Edmunds et Clave, 19(3)

106

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Figure IV.22 a, b, c, d, e, f, g, h, i :Variation logarithmique des espèces

chimiques Br-, S04-' F-, Na+, K+,CaH ,Mg++, Sr++ et BaH (mg!l) avec les teneurs

en chloru re de la nappe.

107

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Figure IV.23 : Carte des isochlorures de la nappe des sables de Louga(d'après Edmunds et Gaye, 1993).

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IV.622)Les espèces non conservatives

Aux espèces non conservatives correspondent toutes les espèces cationiques quiinterviennent dans les altérations minérales et les réactions secondaires. Les espècesanioniques considérées non conservatives sont HC03', S04"", F et N03"

Le diagramme S04-- - cr (Fig. IV.22b) montre beaucoup de points d'eau situés au­dessus de la courbe de dilution et qui présentent des rapports molaires S04--lcr supérieurs àcelui de l'eau de mer. Cet enrichissement peut résulter du transport des aérosols marins quicontiennent des teneurs en sulfates élevées par rapport aux chlorures. En effet, les eaux depluies des régions côtières du Sénégal montrent des rapports S04-ïCr relativement faiblesmais qui demeurent clairement élevées par rapport à celui de l'eau de mer (Travi el al., 1987)(cf IV.1.1 chimie des eaux de pluie)

Il est possible que l'excès en sulfate provient d'autres processus tels que la dissolutiondu gypse au niveau de la nappe (Gaye et al.,1987) et la zone non saturée, l'oxydation dessulfures ou l'entraînement des poussières contaminées par du gypse dans les masses d'airdurant leurs passage au dessus des zones arides (Fontes et al., 1991).L'évaporation de l'eau dans les zones où la nappe s'approche de la surface doit être envisagéenotamment dans le secteur de Mpal où la nappe est à moins de 15 m de profondeur.

Toutefois, l'apport atmosphérique des aérosols, probablement avec quelquesaugmentations du S04-- dues aux poussières désertiques est la source prédominante du sulfate,ainsi qu'il a été démontré par le profil des sulfates au ruveau de la zone non saturée. Une telleorigine pour les sulfates supporte la conclusion que la relation BrïCr résulte d'un apportatmosphérique plutôt qu'à la dilution d'eau saumâtre qui serait limitée au secteur contaminé deNiomré 1 (puits 25 et 88) et l'intrusion saline au niveau du delta.

Dans le diagramme Na+-cr (Fig. IV22c), les points s'alignent sur la droite de dilutiondes aérosols marins ce qui ne laisse aucun doute de l'origine du sodium et du chlore.

Toutefois, les rapports molaires Na+Icr sont inférieurs à celui de l'eau de mer pour lespoints situés le long de la côte, au niveau du delta et dans le secteur de Mpal, sont dus auxteneurs élevées en chlorure par rapport au sodium suite à l'intrusion saline au niveau du deltaet à l'effet de l'évaporation au niveau des Niayes et dans le secteur de Mpal où on observe desdépôts de sels par endroits (Diouf, 1995).

L'enrichissement en cations, notamment Ca", Mg'· et K' (Fig. IV.22d, e, f) sembleindiquer des conditions d'hydrolyses des silicates et des processus d'échanges de bases avec lamatrice argileuse En effet, au niveau de la zone non saturée, des altérations chimiques desminéraux silicatés telles que.

entre autres, peut être un important contrôle de la chimie de la nappe comme nous le verronsci-dessous (cf. aussi § IVAl. 5)

109

IV6.2.3) Les ions mineurs

Dans le diagramme Sr-- - cr (figure IV.22g) indique un enrichissement en strontiumau-dessus de la droite de dilution qui serait dû à des interactions eau-roche. Par exemple, lacoprécipitation du strontium avec les carbonates et le sulfate de baryum des sédiments marins(Drever, 1988) peut entraîner une libération des ions Sr~' en solution après dissolution,notamment au niveau des points d'eau situés le long de la côte (points 9, 17, 18, 41, 42, 43 et92) et dans le secteur Est (points 25, 33 et 88). En effet, ces eaux montrent des rapportsmolaires Sr++ICr supérieurs à celui de l'eau de mer avec la teneur la plus élevée en strontium(7 mg/l) au niveau du puits 88.

Toutefois, un apport par les embruns marins actuels est également possible pour despoints situés au centre du secteur (points 20 et 95) et dans le secteur de Mpal (point 34) ; cespoints montrent des rapports molaires Sr++ICr très voisins de celui de l'eau de mer (1,7 10-\En effet, l'évaporation tend à conserver la composition des aérosols au niveau des sols, quiavec des redissolutions ultérieurs gagnent la nappe (Fontes et al., 1991).

Le diagramme BaH-Cr (Fig. IV.22h) montre que les teneurs en baryum diminuentquand les teneurs en sulfates augmentent. Ceci implique que J'ion BaTT est contrôlé par laprécipitation de la barite (sulfate de baryum), comme l'indique la saturation des eaux de lanappe vis-à-vis de ce minéral (tableau IV.17, annexe 2)

Les échantillons d'eau montre une forte sous saturation en fluorine (tableau IV.17,annexe 2), ce qui indique son absence du milieu poreux.

En revanche, le diagramme de dilution F-Cr (Fig. IV22i) montre que ces points d'eausont situés au-dessus de la droite de dilution et montrent des teneurs en ions F supérieurs àcelles des eaux de précipitations (0,08 mg/l, Travi, 1993). Ces points d'eau sont situés dans lesecteur de Mpal (points 7,30,44,60,61,68 et 80) et au Sud est du secteur (points 29,32,87,94)Cet enrichissement en ion F- serait dû à une concentration par évaporation des eaux desprécipitations et des aérosols marins. Une telle explication est conforme aux données desisotopes stables des eaux de la nappe (cf. § IV6.2.5 et Fig. IV.24 : relation 2H vs 180 ).

Dans le reste des points de la nappe, notamment ceux qui présentent une fortesursaturation en kaolinite, on note j'absence du fluor. La même observation a été faite auniveau de la zone non saturée du sondage NL2 où on note la disparition des ions F au sommetet à la base du profil là où on note une sursaturation en kaolinite (cf. Fig. IV. 13 ). Il est doncévident qu'une partie du fluor est perdue au niveau de la zone non saturée par adsorption auniveau de la matrice argileuse riche en kaolinite.

Les échantillons d'eau montrent des concentrations en nitrates faibles dans l'ensemble(inférieurs à 10 mg/I dans 67 % des cas). Les teneurs les plus élevées ont atteint 100 mg/l

Ces teneurs faibles impliquent des rapports molaires N03'ICr inférieurs à celui del'eau de pluie et, seraient dues à une dénitrification (Edmunds et Gaye, 1996)

Toutefois, la plupart des échantillons qui présentent des rapports molaires N03'Icrsupérieurs à celui de l'eau de pluie se sont enrichies en ions N03' au niveau du sol par d'autres

110

processus que l'évapotranspiration. En effet, les profils du nitrate de la zone non saturée dessondages NL 1, NL2 et L23 ont montré que les processus naturels de fixation de l'azote secoïncidaient avec les périodes de forte recharge. Ceci implique que les teneurs élevées ennitrate au niveau de la nappe ne sont pas toujours liées à des sources anthropiques (Edmundset Gaye, 1996), qui serait localisées autour de certaines villes ainsi que la montrée la carte dedistribution des nitrates (Gaye, 1990 ; El Faid, 1996)

Les teneurs en fer total sont généralement inférieurs à 0,1 mg/I et indiquent desconditions aérobiques au niveau de la nappe, excepté quelques points où on note des teneursen fer élevées allant jusqu'à 19 mglJ (points 19 et 92) ; ceci serait dû à la forte acidité de l'eau(pH respectifs de 3,4 et 3,8) qui entraînent la faible mobilité des ions Fe (AlIègre et Michard,1974)

lV.62.4) Les processus géochimiques impliqués dans la chimie de lanappe

Dans les eaux souterraines diluées, les teneurs cationiques peuvent être contrôlées parles réactions d'échanges avec la matrice et par la précipitation des minéraux secondaires tantque l'aluminium est disponible

La présence de beaucoup de points au-dessus des courbes de dilution dans Jesdiagrammes Ca++-Cr et Mg++-Cr impliqueraient une dissolution des carbonates, notammentdans le secteur Est où la nappe des sables de Louga est en contact avec la nappe des calcairesdu Lutétion.

L'altération chimique des aluminosilicates calciques ou alcalins, présents dans Jemilieu poreux comme l'indiquent les indices de saturations (tableaux IV.17, annexe 2), peutproduire le même effet.

Les processus d'échanges de bases semblent être également prépondérants. En effet, lediagramme K+-Cr (Fig. IV22d) montre un enrichissement en ions K+, mais plus faible parrapport aux ions Ca++ et Mg++ (Fig. IV22 e, f). Ceci s'explique par les réactions d'échanges debases avec la matrice argileuse, notamment la kaolinite, où le potassium est fortement favorisépar rapport au sodium; le potassium est alors déplacé de la solution alors que le sodium estrelâché par matrice.

Dans le cas où les sites d'échanges de bases seraient occupés par des ions Ca++,exposés à des eaux salines, les ions monovalents peuvent déplacer les ions divalents Ca~" etMg-i-+ selon le processus d'échange de base 2 Na+ <==> Ca++ et 2 Na-i- <==> Mg++. Un telprocessus caractérise la nappe superficielle de Louga, comme l'indique les indices d'échangesde bases de Schoeller positifs (El Faid, 1996), favorisé par l'apport en sodium par les embrunsmarins et les altérations chimiques des aluminosilicates notamment les minéraux argileux etles plagioclases au niveau de la zone non saturée. Ce processus permet donc d'expliquerl'enrichissement en ions Ca++ et Mg++ par rapport aux ions Na-r (Fig. IV22c, e, f).

En effet, durant le Pléistocène tardif et l'Holocène, les régions actuellement aridesétaient plus humides et les eaux étaient généralement plus diluées. Les altérations chimiquesdes sols subtropicaux, contrôlées par l'importante productions du CO2, libéraient les espèceschimiques Ca++, Mg++, Sr++, Ba++ et HC03- (Drever, 1988; Fontes et al., 1991). Le cationinitialement échangeable avec ces eaux tendait à être J'ion Ca+-i- (Drever, 1988). De tel

II 1

processus est encore noté au niveau de la nappe profonde maastrichtienne (Ca++ <=> 2 Na+ etMg++ <=> 2 Na+) où une recharge actuelle est inexistante (Faye, 1994).

IV6.2.5) Les isotopes stables

Les eaux de la nappe des sables de Louga présentent des teneurs en isotopes stablestrès variables (entre -37 et -27%0 pour le deutérium entre -6 et -3%0 pour l'oxygène 18)(tableau IV 16, annexe 2).

O d, 2B 180 l ' , '1:: d d"ans un lagramme versus es pomts representatlls e ces eaux sont Ispersesautour d'une droite de pente 2 (Fig. IV24). La très mauvaise corrélation r =: 0,18 met enévidence un mélange de différents types d'eau. En effet, le profil de deutérium de la zone nonsaturé montre l'arrivée au niveau de la nappe d'eau de pluie de différentes signaturesisotopiques (cf. § IV3). Ce profil montre que l'eau de pluie en cours d'infiltration subissaitune évaporation, justifiant l'enrichissement en isotopes lourds de l'eau de la nappe.

Toutefois, il est probable que ce cachet évaporé serait atténué par une partie de l'eaumétéorique ayant pu s'infiltrer rapidement par des voies "préférentielles" de façon à échapperà l'évaporation (Gaye, 1990)

112

o

-"'--,1,r

i

-2

)' .~' 1,94:-.:·23.8I{' = 0.18

-4-6-8

Droite des précipitationsmondiales (droite de Craig)~

o - ..-.---- ---.-----.-----.------ .

ii!,

1

1-60 +,--'-----4---r-~-__r__-___'__.,c__'_---,---_i

-10

-20

-40-

() 180 (%0 VS SMOW)

Figure IV.24 : Relation entre teneurs en Oxygène 18 et Deutériumdes eaux de la nappe des sables quaternaires de Louga

113

IV626) Conclusions

Ces discussions sur l'origine de la salinité des eaux de la nappe ont permis de préciserles différents mécanismes qui contrôlent la chimie de la nappe des sables de Louga.

La composition chimique initiale de la nappe a été déterminée par deux principalessources. La première consiste aux altérations chimiques qui ont eu lieu lors de la phasehumide du Pléistocène tardif et l'Holocène, qui correspond à la période de remplissage desnappes au Sénégal. Ces altérations chimiques, favorisées par la forte production du CO2 dessols tropicaux, ont libéré les ions Ca++, Mg++, K+, Sr++, BaH et HC03-.

La deuxième source serait les aérosols marins accumulés durant la phase aride ayantprécédé la phase humide holocène et qui a abouti à l'édification du système dunaire.

Cette composition chimique initiale des eaux souterraines a été modifiée par lesprocessus ci- dessous qui permettent d'expliquer les variations de salinité observées.

L'effet de l'évaporation

Les fortes teneurs ne sels notamment les chlorures au niveau des points d'eau situésloin de la côte peuvent s'expliquer par l'effet de l'évaporation. Ce processus affecte les eaux depluies en cours d'infiltration, comme l'ont indiquer les profils des chlorures et du deutérium dela zone non saturée. Il est également envisagé dans le cas des points d'eau où la nappe estproche de la surface, comme le cas du secteur de Mpal où la nappe est à -15 m de profondeur.

L'apport en aérosols 'marins actuels

Il a été mis en évidence au niveau de la zone non saturée et la nappe par les rapportsmolaires BrïCr, S04-ïCr et Sr++Icr égale à celui de l'eau de mer. En effet, l'évaporationpermet de conserver la composition des aérosols marins accumulés en surface, qui par desredissolution ultérieurs gagnent la nappe.

Cette source de salinité est également mise en évidence par le très bon ajustement despoints sur la droite de dilution dans le diagramme Na-CI.

Le mélange avec l'eau de mer

Il se manifeste par les fortes teneurs en chlorures observés au niveau delta, liés àl'intrusion saline actuelle. Par contre celles notées au niveau du secteur de Niomré 1 seraitdues à des eaux saumâtres liées à d'anciennes transgressions au cours du Quaternaire dans lesecteur.

Les altérations chimiques des minéraux

On note ici:

la dissolution des carbonates notamment la calcite et la dolomite, et la dissolution duquartz;

l'altération des aluminosilicates, notamment la kaolinite, l'illite, la montmorillonite_-..calcique et les plagioclases, présents au niveau de la matrice du réservoir ; /~o,\)e Dl1/~~.

/' ~ ~1 ......,,0 ';'Q .,..

~ '~" ,

114

Les réactions d'échanges de bases avec la matrice argileuse

Le processus d'échanges de bases caractéristique qui contrôle la chimie de la nappe dessables de Louga est: 2 Na+ <=> Cah et 2 Na'" <=> Mg++.

L'étude isotopique à partir de la relation 2H versus 180 , a montré que la compositionisotopique initiale a été modifiée par l'évaporation des eaux de pluie en cours d'infiltration. Cequi a abouti à un mélange d'eau de différentes signatures isotopiques. Toutefois, ce cachetévaporé serait probablement atténué par une partie de l'eau météorique ayant pu s'infiltrerrapidement par des voies "préférentielles" de façon à échapper à j'évaporation

(iJ(Lfl/il{ô)flflFl(D)R nlZo:RilfnfQ1R ~~ ..:n, ~;, fD)~fAJ(1fIVilrD)~~ RJi rj)R;: ni: ~:i!2QUU1J\JlJ rJ····· il 13'U{!!)l!V15 L!!Jl5.•'L~J lAJl5~lftl}I;JfJJ~q pU l!!)i5 [!J;J'.

lfJIill~fD)~~~~~@r~:t ~~'@fi:i nirffiPlfjj~.... ..lS~lfJISJ!llJVt;JW~LS ..J3~ ~j .•.• ....r~) ./ Q (!!AILS

115

V.l) Calcul du taux d'infiltration

V.I.l) Introduction

Une détermination la plus exacte possible du taux de renouvellement des n~ppes

constitue un facteur essentiel dans tout programme de développement basé sur une. exploitation des ressources en eau souterraines. Trois approches méthodologiques sontgénéralement employées. 11 s'agit des méthodes physiques, des techniques lysimétriques et destechniques géochimiques et isotopiques.

Les méthodes physiques reposent essentiellement sur des équations représentant laphysique des transfert en milieu non saturé. Deux grandeurs essentielles sont mesurées : lateneur en eau volumique et la pression effective de l'eau (h), qui est la différence entre lapression de l'eau dans le sol et la pression atmosphérique; elle est exprimée en hauteur d'eau.Les mesures sont effectuées par humidimétrie neutronique et par tensiométrie.

Toutefois, la précision des méthodes physiques reste insuffisante pour déterminer lesfaibles flux qui traversent la zone non saturée sous condition naturelle (Aranyossy, 1991). Eneffet, pour les valeurs d'humidité volumique très faible (8 < 0 1), il y a des difficultés à mesurerle potentiel de succion (h) et la conductivité hydraulique (K) ; ce qui rend délicate la précisionsur les faibles flux.

Les techniques Iysimétriques permettent une évaluation des différentes composantes dubilan hydrique. Elles offrent principalement les valeurs les plus optimistes puisqu'étant limitéesaux premiers mètres du sol. Ce méthode consiste à faire infiltrer un volume d'eau connu (V 1) àtravers un monolithe de sol isolé par des parois étranges, en maintenant autant que possible desconditions proches de celles du milieu ambiant. Le volume d'eau recueilli à la base dumonolithe donne le volume infiltré (V2), tandis que la différence (VI - V2) exprime l'eau derétention dans le cas d'un sol nu.

Panni les informations que l'on espère obtenir de l'étude de la zone non saturée à partirdes techniques Iysimétriques figurent l'estimation du bilan hydrique, l'estimation du tempsnécessaire pour le déclenchement du drainage et la hauteur d'eau infiltrée associée à ce temps,ainsi que l'évaluation des débits de drainage et les débits d'infiltration sur les différents sols.

Toutefois, selon Aranyossy (1991), les principales limites des techniques Iysimétriquesémanent essentiellement de l'impossibilité technique d'atteindre des profondeurs considérableset la difficulté à conserver les propriétés hydrodynamiques originales du sol.

Les méthodes géochimiques et isotopiques sont les plus fréquemment employées dansles travaux de recherches au niveau de la zone non saturée. Elles permettent une évaluation dela recharge des nappes, en particulier la méthode du tritium et celle du bilan des chlorures.

Dans le cadre de ce travail, nous utiliserons la méthode du bilan de cWorure dans lesprofils de la zone non saturée pour calculer la recharge sur les différents sites.

Cette méthode a été appliquée pour la première fois sur le terrain aux Indes parEriksson (1976) en utilisant la teneur en chlorure de la nappe. Elle a été ensuite appliquée pard'autres auteurs dans différentes régions du globe: en Australie (AJlison et Hughes, 1978), àChypre (Edmunds et Walton, 1980 ; Edmunds el al., 1987), au Soudan (Darling et al., 1987),

116

au Niger (Bromley et al., 1997) et au Sénégal (Gaye, 1990 ; Tandia, 1990 ; Gaye et Edmunds,1995) en utilisant les profils obtenus dans la zone non saturée.

V.l.2) Méthodologie

Les différents travaux cités ci dessus entre autres, montrent que pour les domaines oùl'écoulement de surface est négligeable, et où les eaux de pluies constituent les seuls apportsaux nappes, le mouvement de l'eau est essentiellement vertical avec des profils de solsgénéralement bien drainés. Par conséquent en se basant sur le caractère conservé des chloruresc'est à dire absence de tout apport ou fixation de cet ion par le substrat géologique, un bilan dechlorure, reliant la concentration moyenne en chlorures dans les eaux interstitielles du sondage(Cs) et la recharge moyenne (R) d'une part et la concentration en chlorures (Cp) et la hauteurmoyenne des pluies (P) de l'autre, peut être établi.

L'équation de ce bilan peut s'écrire de la manière suivante:

R * Cs == p * C, (29)

On en déduit la recharge (R) par la relation :

(30) (Edmunds et Walton, 1980)

avec:R : la recharge de la nappe (L.TI

) ;

P : la hauteur moyenne annuelle des précipitations (L.Tl);

Cp : la concentration moyenne en chlorure de l'eau de pluie (M.L-3) ;

Cs: la concentration moyenne en chlorure de l'eau interstitielle (M.L"\

L'organigramme des différentes opérations mises en œuvre par les méthodes géochimiques estreprésenté sur la figure VI.

Les concentrations en chlorures ont été déterminées avec une précision de ± 0,02 mgr l

(dosage automatique à la chaîne Technicon), tandis que l'incertitude sur les hauteurs de pluieest de ± 5 % (Gee et Hillel, 1988).

Les plantes utilisent leur système racinaire pour extraire l'eau du sol à des profondeursvariables de 0,5 à 4 m ou plus, indiquées sur les profils par des zones d'accumulation dechlorure. Il importe donc, pour l'application de la formule 29, de considérer les concentrationsen chlorures sous cette zone racinaire, seules représentatives de la recharge de la nappe. Lavaleur représentative de Cs est obtenue en faisant la moyenne des différentes valeurs sur lesparties stationnaires des profils (Gaye, 1990).

_._-~.~-~==-_~:o----------------~~-------

-'-'-

"-

~·~...~~ ...~__~~~l~.~ ...1 CONCENTRATION

MOYENNE ENCHLORURES DE L'EA U

DU SOL

L-Vl'lL-Ll'l TRAl'IONMOYENNE EN

CHLORURES DURESERVOIR

"--.. ,

----..---..

MOYENNEANNUELLE DES

PRECIPITAl'IONS

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

-",-"'-"""

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

------- - ----~ ./-~~-- ---, ~~ ~~:M

1-~RiLEVEMENT ~E~Ii_ PRECIPITATIONS 1

----~~T---------------.----- - 1

// i

------~/ ~-------1 -.Y __ ---- --------ANALYSE 1- MESURE DES 1

CHIMIQUE HAUTEURS DE _ Jl PLUIE----- ---1 -- --- - ---

1

1

---y-1

T

I-C~~~~~~~~N

U:~0~~T~~g~t, --. ....... ___...... -t-___

r-~

ESTIMATION DE LA RECHARGEANNUELLE DE LA NAPPE

ESTIMATION DE LA RECHARGEANNUELLE DE LA NAPPE A

L'ECHELLE REGIONALE

DETERMINATION DEL'HISTORIQUE DE LA RECHARGE

:PALEORECHARGE1 -- __ _ _

Figure V.l: Organigramme des différentes opérations mises enœuvre par les méthodes géochimiques (d'après Tandia,1990 ; modifié par El Faid, 1999).

118

V.1.3) Quelques exemples d'application de la méthode

La méthode du bilan des chlorures dans la zone non saturée a été utilisée par plusieursauteurs sous différentes latitudes. Yousfi (1984) à Beni Abbes en Algérie a trouvé uneinfiltration de 0,13 mm par an avec une pluviométrie de 30 mm.

Zouari et al., (J 985) ont obtenu dans le Sud-Tunisien une valeur estimée de l'infiltrationefficace de l'ordre de 5 mm.an-1.

Edmunds et al., (1988) ont évalué à Chypre avec 9 profils répartis sur 6 Km2, une

recharge variant entre 10 et 94 mm.an"!, avec une pluviométrie annuelle de 410 mm.

Gaye (1990) au Nord du Sénégal a obtenu dans le site principal de Louga, avec Ilprofils répartis sur une parcelle de 500 m, une recharge variant de 6,7 à 80,5 mm.an-1

.

Lorsque l'on considère les profils réalisés aussi bien au Sénégal, qu'en Tunisie ou enAlgérie on constate, comme le montre la figure V. 2, une très forte augmentation des teneursdans la partie supérieure des profils qui est due évidemment à la reprise évaporatoire. Unenette concordance entre le pic des chlorures et le pic d'enrichissement en isotopes stables à puêtre également décelée.

Tandia (1990) au Sénégal, a trouvé sur 4 profils de la zone de Louga une infiltrationefficace annuelle qui oscille entre 13,3 et 40,6 mm, avec une pluviométrie moyenne annuelle de254,9 mm et Cp de 4,19 mg.!"!.

Gaye et Edmunds (1995) ont utilisé cette méthode pour estimer la recharge moyenneannuelle dans les sables dunaires non saturés de la région de Louga, à partir des profils L2 etL18. Les résultats obtenus sont consignés dans le tableau VI ci-dessous:

29,1

. ..... (ft) .......• (mm,an-1)

2,8 27,9290

(P)(mm)

(i)(m)

1,5 - 16

.···.·.!riwryalle Pluie· ··.r€:n~JlloyepneenTeneur Illoyenrie~echarge<> d'éChantillonnage· moyenne . chloruredahs les en chloruredahs .... moyenne

pluies le profil. (4) (Cs)

. (mgT1) (mgT1

)

Louga 2 (L2) ... . .

LougaJ8(L18)•.•.......... . ..

1,5 - 35,5 290 2,8 23,6 34,4

Tableau V.I : Estimation de la recharge moyenne annuelle par le bilan de chlorure pour lesprofils Louga 2 (L2) et Louga 18 (Ll8) (in Gaye et Edmunds, 1995)

oo

•,~

~

•"0 0C

~0~

Q..

0

7

20

T.n.ur .n

100

119

G ~--- -J

Figure V.2 : Profil de chlorures obtenu dans le Sud-Algérien(d'après Colin-Kaczala, 1986).

120

Au niveau des Niayes de Dakar, Diop (1993) a également appliqué cette méthode pourévaluer la recharge de la nappe aux environs de Dakar. Ses résultats sont présentés dans letableau V.2 ci-dessous:

··Prcjfiï •.•·•···· .•..••.• intervalle P Cp C R··.····•considéré

... (m) (mm) (m2.r!) (m2.r!) (mm.an:!) .

Niayë$3.·.. ·•· •..·.·• 1,75 - 5,5 471,5 4,2 66 30Niayês4 1,25 - 5,5 471,5 4,2 39 55,7

Tableau V.2 : Recharges calculées par la méthode des profils de chlorures dans la zone desNiayes de Dakar (in Diop, 1993).

L'application de la méthode du bilan de chlorures dans les profils fait apparaître desdifférences dans les valeurs de la recharge d'un profil à un autre pour les mêmes valeurs deconcentrations en chlorures de l'eau de pluie (Cp) et des hauteurs moyennes annuelles desprécipitations (P). En plus des variations des teneurs en chlorures de l'eau interstitielle des sols,ces différences sont à mettre en relation avec la variabilité lithologique du terrain étudié (Gaye,1990 ; Yousfi, 1984).

V.I.4l Evaluation de la recharge au niveau des sites de l'étude

Les données qui ont servi a effectué les calculs des taux de recharge pour les troissondages NL1, NL2 et L23 sont présentés dans les tableaux Y.3 et VA (annexe 3).

Interprétation

Pour les profils des chlorures des trois sondages étudiés, donnés sur la figure V.3, il aété possible de définir une concentration moyenne en chlorure des eaux interstitielles enéliminant les cinq premiers mètres des profils qui englobent généralement la zone racinaire. Lesteneurs moyennes pondérés des eaux de pluie à Louga pour les années 1992, 1995, 1996, 1997et 1998 sont respectivement de 2.81 mgJ!, 3A mgJ\ 5.36 mg.r\ 3.63 mg.r! et 2.87 mgl l

Pour les calculs des taux de recharge, nous avons utilisé les données disponibles sur huitannées de mesures (1987, 1988, 1989, 1992, 1995, 1996, 1997 et 1998) qui ont donné unevaleur moyenne pondérée de la teneur en chlorure (Cp) de 3.2 mgJ I

. La valeur de 290 mm aété choisie pour la hauteur moyenne annuelle des eaux de pluie (P) et elle est représentativedes trois dernières décennies de la sécheresse du Sahel.

Concentrations en cr (mg/l) Concentrations en cr (mg/I) 121

0 100 200 300 0 500 ]000 15000

0,25<

2,5v NL2

4,75 NLI -"(J' ""

7 §" j

9,25 § .ri--,

=1

~~ ~13~ 3

~~v17,5 ~ ~

~

~(J'22 ~ ::;"=i

~.ri26,5 ~ -,

3] ~ <:.-51.« </-

2 Ulf/I <:.~94.'1 ml!Jl

" R-9.8R-18 <v IDDUII-'

-..an-'

Profondeur (m)Profondeur (m)

Concentrations en cr (mg/I)

L23

R=78,3mm.an"

C.=II,85mgll

200 400

25,00

29,50 g33,50 ==..,.'----------

o1,50 =In',--------'------~---i

33,50 ~

~5,50 ~

7,50 3

9,50 ~::;

13,00 ~ --=:;;:;::===-::;::1

17,00 ~

2],00 ~:cl

Profondeur (m)

Figure V.3 : taux de recharge (mm.an-1) calculés à

partir des concentrations moyennes en chlorure dansles partie stationnaires des profils

122

Les taux de recharge calculés pour chaque sondage avec les intervalles considérés sontreprésentés sur le tableau VS

Site···· . Sondage.· Intervalle Pluie Teneur moyenne de Teneur moyenne Rechargeconsidéré moyenne chlorure dans les en chlorure dans .moyenne

annuelle pluies le sondage(i). . (P) (Cp) (Cs)

... ·(R) ....\< )< (min) .••••. (mm) (mg.rJ

) (mgJ,lr . (mnülifI)N$miLô NU 11.5-18 290 3.2 51.44 18

27.5 - 44>< » NL2 6-8 290 3.2 94.7 9.8

.> .> 21.5-24

$Üe ... L23 5 - 11.5 290 3.2 11.85 78.3(oùgal······ 14-33.5

Tableau V.S : Estimation des taux de recharge moyens par le bilan de chlorure pour lessondages NL 1, NL2 et L23.

Pour le site Ndam Lô, on note une différence entre les deux valeurs trouvées pour lesdeux sondages (9.8 mm.an-1et 18 mm.an- l

). Cette différence est liée à la variation des teneursen cWorures de l'eau interstitielle du sol, fortement tributaire de la lithologie de la zone nonsaturée. En effet, pour le sondage NL 1 sur la dune, la présence d'une texture sableuse ensurface joue en faveur de l'infiltration des eaux de pluie et à la remonté des chlorures en surfacesous l'effet de l'évaporation. Par contre pour le sondage NL2, la présence d'une coucheimperméable riche en argile en surface joue le rôle d'obstacle à la remonté des chlorures ensurface, qui vont être stockés dans le profil. La recharge calculée pour ce dernier sera plusfaible au vu de la valeur Cs qui est plus élevée.

Pour le sondage L23 du site Louga 1, situé plus au Sud, il est soumis à des conditionsde sécheresse plus atténuées que le site Ndam Lô, comme l'indique la valeur (Cs) de l'eauinterstitiel1e plus faible de ce sondage. La valeur de la recharge trouvée s'inscrit dans la gammedes valeurs calculées au niveau du site Principal (entre 22 mm.an- 1 et 80.5 mm.an-1

) par Gaye(1990), et témoigne de l'influence de la variation des hauteurs pluviométriques entre le Nord etle Sud du secteur.

Parallèlement, plusieurs auteurs ont utilisé les méthodes isotopiques, notamment lalocalisation du pic du tritium thermonucléaire (Anderson et Sevel, 1974 ; Sukhija et Shah,1976 ; Allison et Hughes, 19Î8), qui permet une estimation directe de la recharge effective.Cette méthode, basée sur le déplacement vers le bas du pic thermonucléaire avec la percolationde l'eau de pluie, présente un grand intérêt notamment sous des conditions arides et semi­arides. Elle a été appliquée dans la même zone d'étude au site principal par Aranyossy et Gaye(1992) pour les sondages Louga 19 (L 19) et Louga 22 (L22) qui ont donné des taux derecharge de 22 mm.an-1 et 26.2 mm.an-1respectivement.

Cette méthode, tout comme celle du bilan de chlorure, permet d'avoir des valeursponctuelles du taux de recharge et sa généralisation se heurte au problème d'hétérogénéitéspatiale. Un nombre approprié de sondage de la zone non saturée est nécessaire pour obtenirune valeur statistiquement représentative (Aranyossy et Gaye, 1992).

123

Vo1.5) Conclusion

Les estimations de la recharge ont été effectuées sur les sections stationnaires desprofils, en dehors de la zone racinaire (0 - 5 m), où les effets de l'évapotranspiration sontprépondérants. Elles mettent en évidence un flux net d'eau vers la nappe superficielle.

En utilisant les données de huit années de mesure de la teneur en chlorure desprécipitations locales avec une moyenne de 3.2 mg.r], et une hauteur pluviométrique moyenneannuelle de 290 mm, représentative des trois dernières décennies de sécheresse, le taux derecharge calculé pour le sondage L23 situé plus au Sud est de 78.3 mm.an- I (27 % de la pluie).Par contre, pour les sondages NL 1 et NL2, situé un peu plus au Nord, les taux de rechargesont plus faibles (18 mm.an-! et 9.8 mm.an- l

), et ne représentent que 6 et 3 % de l'eau de pluierespectivement.

Ces résultats obtenus au site Louga 1 et au site Ndam Lô, mettent en évidencel'influence de la variation des hauteurs pluviométriques entre le Nord et le Sud du secteur, et lerôle fondamental de la nature des sols et du couvert végétal dans les processus de la rechargedes nappes.

La méthode du tritium quant à elle, permet de calculer le taux de recharge direct audroit du sondage. Elle a donné des taux de recharge plus faibles pour des sondages étudiésdans la zone (L19 et L22) avec des lames d'eau infiltrées de 22 mm.an-!et 26.2 mm.an- l

, soit6.5 et 8 % des pluies locales respectivement.

Toutefois, la méthode du bilan de chlorure demeure la technique la plus largementutilisée pour l'estimation de la recharge dans les milieux sableux non consolidés en zone semi­aride. La méthode du tritium permet de contrôler les calculs effectués sur les taux de recharge,et de reconfirmer, surtout, le mouvement de l'eau par effet piston avec un minimum dedispersion dans ce type d'environnement géologique.

La zone non saturée contient non seulement des informations qui peuvent permettrel'estimation de la recharge des aquifères, mais permet aussi le rétablissement de l'historique dela recharge.

Vol) Paléorecharge et paléohydrologie

Volot) Introduction

Plusieurs auteurs ont reconnu des épisodes hydrologiques et climatiques de courstermes dans les données isotopiques (Verhagen et al., 1979) ou géochimiques (Edmunds etWalton, 1980 ; Bachmat et al., 1989) de la zone non saturée, en particulier des changementsannuels ou sur quelques décennies. 11 a été prouvé que des événements climatiques d'une duréede 4 à 5 ans peuvent être préservés dans la zone non saturée pour plus de 50 ans, si le taux derecharge est supérieur à 20 mm.an-l. Par contre, des fluctuations des conditions climatiques àl'échelle du siècle peuvent être préservé sur plus de 100 ans à condition que le taux de rechargesoit supérieur approximativement à 2 mm.an-] et la zone non saturée suffisamment profonde(Cook et al., 1992).

124

Au Sénégal, les profils de chlorures et les profils isotopiques ont été utilisés pour tracerl'historique de la recharge sur plus de 100 ans (Edmunds et al., 1991 ; Cook el al., 1992). Cesprofils ont permis de mettre en évidence des changements dans le taux de recharge nonseulement durant la récente sécheresse du Sahel, mais aussi durant des périodes au coursdesquel1es d'autres oscillations climatiques majeures ont eu lieu.

V.2.2) Théorie

Les profils de solutés et des isotopes de la zone non saturée peuvent être interprété entermes de variations dans le passé dans le taux de recharge dans le cas ou le mouvement del'eau s'effectue par effet piston.

En particulier, l'étude des profils des chlorures a permis, en plus de l'estimation de larecharge des nappes, de procéder à des reconstitutions paléohydrologique et paléoclimatiqueen zone semi-arides.

Le principe de la méthode est le suivant:

la quantité totale de chlorures stockés dans le profil en g.m- 2 donnée par la relationsuivante:

avec:

(31) (Cook, et al., 1992)

X: quantité de chlorures dans le profil par unité de surface (M.L-2)

CR' concentration en chlorures de l'eau du sol (M.L-3)

8 : humidité volumique au niveau z

Cp?: Chloride fallout (quantité de chlorures fournie par la pluie et les

précipitations sèches) (Alli son et Hughes, 1978 ; Edmunds et al., 1988) (M.L-2.T I)

dz : intervalle considéré (L)

Le tracé des profils de chlorure en fonction des chlorures cumulés dans le sol au lieu dela profondeur permet d'appréhender la notion du temps. En effet, le temps de résidence deschlorures en année est donné par la relation suivante:

avec:CR. concentration en chlorures de l'eau du sol (M.L-3)8 : humidité volumique au niveau z

Cp? Chioridefalloul (M.L-3 r 1)

H : longueur totale du profil (M)t : temps d'accumulation des chlorures dans le profil (T)

Ainsi, le chlorure cumulé est converti en année BP. en supposant que CpP est resté

constant.

125

La comparaison de ces profils avec les chroniques de longue durée des eaux de pluie ouavec les enregistrements des niveaux des cours d'eau, comme le lac Tchad ou le fleuve Sénégal,a permis de mettre en évidence des informations sur la recharge stockées dans la zone nonsaturée depuis plusieurs années (Edmunds et al., 1991)

V.2.3) Exemples d'application de la méthode

En Australie et au Sud Ouest des Etats Unis, les chlorures stockés dans la zone nonsaturée, qui représentent des apports sur plus de 20000 ans environ, ont été utilisés pour unereconstitution paléoclimatique (Alli son et al., 1985 ; Stone, 1987, 1992 ; Scanlon, 1991).

Dans l'île de Chypre (Edmunds et Walton, 1980 ; Edmunds et al., 1981, 1988), lesprofils du tritium et de chlorure du sondage AK3 (site d'Akrotiri) ont été calibrés avec les eaux

de pluie depuis 1955, en supposant CpP constant de 6.6 gm-2 an- 1 (Fig. VA) Le profil du

tritium évolue d'une manière synchrone avec les eaux de pluie (Edmunds el al., 1981), etconfirme le mouvement de l'eau par effet piston au niveau de la zone non saturée. La positiondu pic des années 1960, confirme aussi l'échelle de temps mise en évidence approximativementpar les chlorures.

En effet, la chronique des eaux de pluie (Fig. VA) montre une série de fluctuationsclimatiques à l'échelle de 5 à 10 ans, qui coïncide avec les variations des concentrations enchlorures dans l'eau interstitielle du sol. En particulier les fortes concentrations en chloruresentre Il et 8 mg.cm-2 et entre 5 et 3 mg.cm-2

, correspondent aux périodes du fort déficitpluviométrique des débuts des années 60 et 70 respectivement. Par contre, les zones de faiblesconcentrations en chlorures entre 8 et 5 mg.cm-2 et entre 3 et 1 mg.cm-2

, correspondent auxpériodes de pluviométrie moyenne élevée des fins des années 60 et le milieu des années 70.

Au Sénégal, Cook el al., (1992) ont obtenu dans trois sondages Louga 2, Louga 18 etLouga 10 au Nord du Sénégal, les résultats présentés dans le tableau V 6 ci-dessous:

.\. . ••••·•• 1 .......•.....

...·Son<ia~e/ . 1 . Profondeur(m)

Tau.xde. recharge(mm.an-I)

Temps de résidence deëhlorure· ..

..·.. (annéér1527

11.5

32500.7

3040

475

Tableau V.6 : Estimation du temps du temps de résidence par le bilan massique de chlorure en

supposant Cp? de 1 g.m-2 an- 1 pour les sondages L2 et LI8 et de 0.7 gm-2 an- 1 pour le

sondage LI O.

0

~ 2E

3uCl

.s 4w 5acr: 6a...Jl 7()

w 8>

~ 9

:::> 10:!::::> 11()

12

13

1965

1960

126

141955

150;C:"~!fd~,60~::8()HXlO '. 4086<120 160200 " 6"~2O<l 400 600

CHLOFUDE (mg r1) RAlNFAll (mm)

Figure V.4 : Profils de chlorures et de tritium au sondage AK3(Presqu'île d'Akrotiri) comparé avec les précipitationsà Akrotiri depuis 1955, en supposant CpP égale à 6,6 g.m-2.an-1

•

127

Le profil de chlorure du sondage LlO a été comparé avec les fluctuations du niveau dulac Tchad (Fig V 5) Ce profil montre que les fortes concentrations en chlorures (faiblerecharge) correspondent aux faibles niveaux du lac Tchad et les faibles concentrations enchlorures (taux de recharge élevé) coïncident avec les niveaux élevés du lac.

Les profils de chlorure L2 et L 18 semblent indiquer des variations climatiques et leurimplication sur la recharge sur les 30 à 50 dernières années. De même, les informations sur lapaléorecharge est visible sur les profils de chlorure et les profils isotopiques

En effet, la variation des profils de chlorure et de deutérium du sondage L2 et L 18 en

fonction des chlorures cumulés, permet de convertir ces dernières en temps en supposant Cp P

constant et égal à 1 g.m-2 an- 1 (Fig. V6). Ces profils ont été comparés avec les précipitations àSaint-Louis, qui montrent des séries d'oscillations climatiques depuis 1970, avec un pas de troisans. Ces fluctuations apparaissent nettement préservés sur le profil de chlorures et dudeutérium du sondage L2. Par contre, le sondage Ll8 ne montre que les tendances générales.La forte concentration en chlorure au-dessus de 2 mg.cm-2 est attribuée au faible taux derecharge durant la sécheresse du Sahel (1970-1986).

Pour le sondage L 18, la recharge moyenne depuis 1950 a été estimé de l'ordre de 50mm.an- I et passe à 30 mm.an-1 entre 1970 et 1986. Depuis 1986, la recharge est de l'ordre de150 mm.an- I

.

V.2A) Résultats obtenus sur les sites de l'étude

Les résultats de calcul des taux de chlorures cumulés et le temps de résidencecorrespondant dans les sondages NL1, NL2 et L23 sont consignés dans les tableaux V. 7, V.8et V.9 (annexe 3) La figure V. 7 montre la comparaison du profil de chlorure du sondage NL2avec les variations du niveau du lac Tchad.

Interprétation

Les résultats de calcul du bilan massique de chlorures cumulés dans les trois sondagesNL 1, NL2 et L23 et le temps de résidence correspondant sont résumés dans le tableau V 10 ci­dessous:

..•• siiê/ Sondage Profondeur .'. Taux de Tempsde .. Temps de(m) recharge résidence (*) résidênce(**)

(mm.an~n (année) (année)

siteLO(Jli!a 1 L23 35 78.3 37.9 54.2

3NdamLô NLl 44 18 130 186.3NL2 23.5 9.8 365.9 522.8

Tableau V.I0 : Estimation du temps de résidence de chlorures dans la zone non saturée des

sondages NU, NL2 et L23, en supposant CpP resté constant et égal à 1 g.m-2 an- I (*) ou 0.7

g.m-2 an- I (**).

128

LOUGA10 LAKE CHAD

0 1987

$ 1950

1900

10 1850;c;-E ----1 1800

"'"S 1750

w 20

__Joc

Q 1700 ;5oc >-0-J 1650 ~l: C--::.:-_-=--~-=.' - _"u 0

w ..-J 1600 §> 30>=

(«

ct 1550 u-J::>~::> 1500u

"-40 \ 1450

..j,;- 1400

( 1350

50

0 1000 2000 3000 low ~ .... hlgh

CHLORIDE (rn<;l (')

o ""'==-------

100

200

a.: 300ai

~ 400

500

600

700o

10

50o

--,--,---­1000 2000 3000

RECHARGE RATE (mm yr-') CHLORIDE (mg 1-')

Figure V.5 : Profil de chlorure du sondage Louga 10 comparé avec les variationsdu niveau du Lac Tchad depuis 1350. Le profil a été tracéen supposant Cpp égale à 0,7 g.m-2.an-1 (d'après Cook et al., 1992).

129

LOUGA18 LOUGA2 1990

200 400 600

RAINFALL (mm)

./

5l.....

....

~

~.........

.,

"

'\

l

1950

o-30 -10

( %,)DEUTERIUM

4-1--T-"r-....,..--,,......."""T"""""""'l

o 20 40 60 -QO -50 -40 ..10 -20 0 20 40 60 8O-SC

(mg 1"1) (%) (mg ("1)CHLORIDE DEUTERIUM CHLORIDE

~

C)I1980

§ 1CIl.sW0a:0 1970

:E 2()w>i=:5

1960~ 3:J0

Figure V.6 : Profils de Chlorures et de deutérium aux sondages Louga 2et Louga 18, comparés avec les précipitations à Saint-Louisdepuis 1950. Les profils ont été tracés en supposant Cpp égale à 1 g.m-1.an-1

•

Le sommet de chaque profil est aligné avec l'année de l'échantillonnage.

130

Les temps de résidence de chlorures stockés dans la zone non saturée des troissondages sont assez sensibles aux choix de la valeur attribuée aux chlorures fournies par les

pluies et les précipitations sèches ch/oride fallout (CpP). Toutefois, les valeurs de 1 g.m-2 .an- 1

et 0.7 g.m-2.an- t, admises dans les travaux de Cook et al., (1992), donnent des résultats qui

correspondent dans. l'ensemble aux fluctuations connues dans la région. En effet, lacomparaison du profil de chlorure du sondage NL2 avec les variations du niveau du lac Tchad(Fig. V.7), montre trois périodes historiques de la recharge qui sont responsables des faiblesteneurs en chlorures au-dessus de 5 g.m-2

, 30 g.m-2 et 67 g.m-2 La période la plus récentecorrespond probablement aux pluies excédentaires par rapport à la moyenne des fins desannées 60 et le milieu des années 70 (Cook et al., 1992)

Un fait remarquable sur le profil de chlorure du sondage NL2, c'est la coïncidence desfaibles taux de chlorures avec les niveaux élevés du lac Tchad. Ceci implique que le sondage]\[L2 contient des informations sur l'historique de la recharge au Nord du Sénégal sur unepériode de l'ordre de 522 an B.P.

Par contre, les sondages NL 1 et L23 montre des changements climatiques sur despériodes plus courtes de 54 ans B.P. et 186 ans B.P., probablement au vue des taux derecharge plus élevés de 18 mm.an-] et 78 mm.an-) respectivement qui ont estompé les signauxd'entrée des eaux de pluies.

131

, 2l AKE CHADChlorures cumules (g/m)

0 10 20 30 40 50 60 701987B,04

4,461950

1,361,61 1900

0,70 18500,48

18QO0,70

1,71 1750 nȕ1,08 1700 rTlz

0,9B 0

1650 »-l

C.-=--_-=--=--=--=- __-. ;011) 0,86::J

-<11)

1600c: 0,7 m.,»

-11) 0,68 ;0::::l

n 0,69=rë

0,6 ~ 1500.,c:.,11) 0,51 \ 1450VI

0,33 }\0

,/ 1400-- (0,270,37 13500,17

10,17 1

0,15 1

10,34 1

0,8 1

11,69

1

0,75,lOW4Ii!I e.HIGH

Figure V.7 : Comparaison du profil de chlorures cumulés du sondage NL2avec la chronique du niveau du lac Tchad depuis 1350.

132

IV.2.S) Conclusion

Les profils chimique et isotopique peuvent être interpréter pour une reconstitutionpaléohydologique et paléoclimatique, dans le cas du mouvement de l'eau par effet piston.

En effet, les profils de chlorures et les isotopes stables (l8H et 2H) ont donné desrésultats très satisfaisants pour les études de la paléorecharge. Ainsi, pour des taux de rechargeinférieurs à 10 mm.an- l

, des données pluviométriques sur plus de 100 ans ont été retrouvéesdans la zone non saturée. Par contre, pour des taux de recharge supérieurs à 20 mm.an- l

, seulesdes variations climatiques sur quelques décennies ont été mises en évidence par les profils dutritium et ont été comparées avec la chronique des précipitations locales.

Les profils de la zone non saturée au Nord du Sénégal, ont montré leur validité pourune reconstitution paléohydrologique et paléoclimatique. Les profils de chlorures des sondagesNL 1 et NL2 du site Ndam Là montrent des informations sur les changements climatiques etleurs conséquences sur la recharge sur des périodes de 186 ans et 522 ans BP respectivement.Ces profils peuvent être corrélés avec la chronique des eaux de pluie à Saint-Louis et Louga, etavec les enregistrements des niveaux du lac Tchad et du fleuve Sénégal.

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133

Dans un contexte sahélien caractérisé par un fort déficit pluviométrique, l'utilisation destechniques d'étude géochimique et isotopique a montré leur efficacité pour l'obtentiond'informations essentielles, parfois inaccessibles par les méthodes hydrologiques classiques.

La zone non saturée

L'application des méthodes géochimiques et isotopiques pour j'étude de la zone nonsaturée, particulièrement en zone aride et semie-aride, constitue actuellement la seulepossibilité d'estimation quantitative de l'infiltration efficace et la reconnaissance des périodeshistoriques de la recharge des nappes ou paléohydrologie.

La recharge

La méthode du bilan de chlorure, basée sur une technologie simple et facile à mettre enœuvre, est sans doute une très prometteuse pour l'estimation de l'infiltration efficace. En effet,les profils de cWorure indiquent que les eaux de pluies contribuent à la réalimentation de lanappe des sables de Louga. En se basant sur huit années de mesures de la teneur en chloruredes précipitations avec une teneur moyenne de 3.2 mg.r\ et une hauteur pluviométriquemoyenne annuelle de 290 mm représentative des trois dernières décennies de sécheresse, letaux de recharge calculé pour le sondage L23 situé un peu plus au Sud, est de 78.3 mm.an"l(27% de la pluie). Par contre, au Nord du secteur, les sondages NL 1 et NL2 montrent des tauxde recharge plus faibles (18 mm.an"let 9.8 mm.an"l), qui ne représentent que 6 et 3 % desprécipitations locales respectivement.

Ces résultats trouvés pour le site Louga 1 et le site Ndam Lô, s'inscrivent dans lagamme des valeurs trouvées dans le secteur (entre 6.7 mm.an"] et 80.5 mm.an"I). Ellessoulignent l'influence de la variation des hauteurs pluviométriques plus abondantes au Sudqu'au Nord, et le rôle fondamental de la nature des sols et du couvert végétal dans lesprocessus de la recharge.

Toutefois, les méthodes isotopiques, notamment la méthode du tntlUm par lalocalisation du pic thermonucléaire de 1963, permettent une estimation directe de la rechargeau droit du sondage. L'intégration du volume d'eau stocké entre le pic thermonucléaire et lasurface du sol donne la lame d'eau infiltrée depuis 1963. L'application de cette méthode à dessondages dans la zone, au site principal (L 19 et L22) a donné des taux de recharge plus faibles,avec des lames d'eau infiltrées de 22 mm.an"l et 26.2 mm.an"lqui correspondent à 6.5 et 8 %des eaux de pluies respectivement, avec des vitesses d'infiltration de l'ordre de 0 7 m.an"l.

Par ailleurs, la généralisation des résultats obtenus par les méthodes géochimiquesisotopiques se heurte au problème de l'hétérogénéité spatiale. un nombre approprié de sondage,aisément réalisable par la tarière à main, est nécessaire pour obtenir une valeur statistiquementreprésentative.

Bref, la méthode du bilan de chlorure demeure la technique la plus largement utiliséepour l'estimation de l'infiltration efficace dans les milieux sableux non consolidés en zone semi­aride. La méthode du tritium permet de contrôler les calculs effectués sur la recharge, et deconfirmer surtout, le mouvement de l'eau par effet piston avec un minimum de dispersion dansce type d'environnement géologique.

134

Paléorecharge et Paléohydrologie

Quand le mouvement de l'eau s'effectue par effet piston, les profils chimiques etisotopiques peuvent être interprétés pour une reconstitution paléohydroJogique etpaléoclimatique.

En effet, les profils de chlorures et les isotopes stables (18H et 2H) ont donné desrésultats très satisfaisants pour les études de la paléorecharge. Des données pluviométriquessur plus de 100 ans ont été retrouvées dans la zone non saturée, au vue des taux de rechargeinférieurs à 10 mm.an- l

. Par contre, pour des taux de recharge supérieurs à 20 mm.an- I, des

variations climatiques sur quelques décennies ont été mises en évidence par les profils dutritium et corrélés avec la chronique des précipitations locales.

Les profils de la zone non saturée du Nord du Sénégal ont montré leur validité pourune reconstitution paléohydrologique et paléoclimatique. Les profils de chlorures des sondagesNL 1 et NL2 du site Ndam Là montrent des informations sur les changements climatiques etleurs conséquences sur la recharge sur des périodes de 186 ans et 522 ans B.P. respectivement.Ces profils peuvent être comparer avec la chronique des eaüx de pluie à Saint-Louis et avec lesvariations du niveau du Lac Tchad et du fleuve Sénégal

En effet, le sondage NL2 montre trois périodes historiques de la recharge dont la plusrécente correspond probablement aux pluies excédentaires par rapport à la moyenne des finsdes années 1960 et le mi lieu des années 1970.

Par contre, le sondage L23 montre des changements climatiques sur une période pluscourte de 54 ans, probablement au vu du taux de recharge élevé de 78.3 mm.an·). Ce profilpeut être accordé avec la chronique des eaux de pluie à Saint-Louis et Louga.

Le transfert d'eau et de soluté de la zone non saturée

Au niveau des trois sondages NLl, NL2 et L23, le transfert d'eau obéit au modèled'écoulement par effet piston simple par l'infiltration de pluies successives. Ces pluies dont unepartie seulement est reprise par l'évaporation et dont l'autre partie s'enfonce progressivementdans le sol donne une succession de pics observés en profondeur des profils de chlorure et de

deutérium du sondage NLI. Cet enrichissement en ions CL- et 2H implique des variations destaux de recharge liées à la succession d'années sèches et humides.

En effet, l'enrichissement relatif en deutérium au-dessus de la nappe, observé sur lesondage NL 1 et d'autres sondages dans la zone (L 18) avec des teneurs de -20 %0 pour leseaux les plus enrichies, suggère l'arrivée d'eau de différentes signatures isotopiques.

Toutefois, le profil de chlorure du sondage L23 montre un comportement sensibl.~.ment

différent, bien que soumis aux mêmes conditions climatiques; l'absence de fluctuations desteneurs en profondeur et la présence de deux états stationnaires bien distincts montrent que cesondage est bien drainé, vu les pluies plus abondantes au Sud qu'au Nord du secteur.

En revanche, le pic d'enrichissement délimitant la zone de diffusion en phase vapeur decelle où domine l'écoulement liquide apparaît sur les deux sondages NLI et L23, bien que

135

moins net pour ce dernier, suite à la présence d'une couche sableuse en surface. Par contre surle sondage NL2 ce pic se situe à 3 m de profondeur, suite à la présence en surface d'unecouche impennéable riche en argile qui joue le rôle d'obstacle à la remontée de sels parévaporation.

Pour les nitrates, les sondages NL 1, NL2 et L23, pareillement à d'autres sondages auNord du Sénégal, montrent une importante accumulation d'ions N03- due aux processusnaturels de fixation de l'azote par les plantes originales telles que Acacia radiana et Acaciaalbida ou les plantes légumineuses tels que le mil et l'arachide, introduites dans les cultures aucours de ce siècle. Les ratios molaires N03"lcr élevés montrent que cet enrichissement en ionsN03- coïncident avec des périodes plus humides. Par contre, les ratios faibles coïncident avecdes périodes sèches notamment la sécheresse de ces trois dernières décennies.

Le bromure, comme le chlorure, est un indicateur des changements climatiques. Leprofil Br" du sondage NL 1 montre au fait la succession d'une période de recharge qui coïncideavec de faibles teneurs en bromures et une période sèche qui correspond à des teneurs élevées.Le ratio molaire BOCr égale à celui de l'eau de mer montre que cet enrichissement en bromureest dû à un apport en aérosols marins. En effet, le bromure est un excellent marqueur del'influence marine.

Le comportement du sulfate et du fluor est fortement tributaire de la lithologie de lazone non saturée.

Pour le sondage NL 1, l'enrichissement en sulfate sous la surface du sol est dû à uneconcentration par évaporation des eaux des précipitations ou des aérosols marins ainsi que ledémontrent les ratios molaires S04-"lCr supérieurs à celui des eaux de pluies ; une part plusfaible proviendrait de la matrice.

Par contre, pour le sondage NL2, les ratios molaires 504-"lCr supérieurs à celui de l'eaude pluie atteignent 5 à 15 m de profondeur. Cet excès en sulfate proviendrait d'une dissolutiondu gypse présent au niveau de la matrice comme les indices de saturations l'indiquent.

En revanche, sur les deux sondages, les ratios molaires S04--/cr faibles s'expliqueraientpar une rétention des ions S04-- au niveau de la matrice dans des zones de fortes fluctuations dela force ionique et une grande compétition pour les sites d'échanges de bases.

Pour le fluor, les ratios molaires FICr supérieurs à celui de l'eau de pluie au niveau dusondage NL2, suggère un apport en ions F par suite de la dissolution de la fluorine présentedans le milieu poreux comme l'indiquent les indices de saturations.

Toutefois, la précipitation du gypse semble contrôlée ses ions dans la solution du sol.De même, la présence de la kaolinite dans la zone non saturée adsorbe des quantitéssignificatives des ions F. Ces deux processus seraient responsables d'une perte d'une partie dufluor au niveau de la zone non saturée, comme l'indique les faibles teneurs observées au niveaude la nappe.

Le strontium est un indicateur des interactions eau-roche. En revanche, pour lesondage NL 1, les ratios molaires Sr++ICr supérieurs ou égales à celui de l'eau de pluiesuggèrent respectivement l'effet de l'évaporation et un apport en strontium par les eaux

136

d'infiltrations. Les ratios molaires Sr~~Icr égales à celui de J'eau de mer montrent aussI unapport par les embruns marins actuels ou lors de la formation de la dune.

Par contre, les ratios molaires faibles s'expliquent par une rétention des Ions Sr~~,notamment la coprécipitation avec la barite présente au niveau de la matrice.

Le baryum et le fer montrent un enrichissement sous la surface du sol qui est dû àl'effet de l'évaporation.

En profondeur, le profil du baryum montre des fluctuations des teneurs jusqu'à lanappe, probablement tributaires de la précipitation de la barite.

Pour le fer total, la diminution rapide des teneurs jusqu'à la nappe peut être attribuer àla précipitation du fer sous forme d'hydroxydes, qui s'effectue quand les conditions ne sont pasfortement réductrices. Ces hydroxydes de fer sont observés sur presque tout le profil et sontresponsables de la rubéfaction des sables dunaires qui a eu lieu durant la phase humide il y a àpeu près 10 000 ans.

Les cations majeurs Na+, K+, Mg++ et Ca++ ont permis de precIser les processusgéochimiques qui contrôlent l'évolution verticale du chimisme des solutions interstitielles de lazone non saturée. Ces processus sont de deux types :

les réactions d'altération chimique des aluminosilicates notamment les minéraux argileux etles plagioclases, qui contribuent pour un apport de silice;

les réactions d'échanges de bases avec la matrice argileuse qUI neutralisent le pH dessolutions.

Ces réactions ont eu lieu lors du transit des eaux d'infiltrations vers la nappe Elles sont trèslentes dans le temps, ce qui favorise un temps de résidence très long de l'eau avec la matricepermettant leur déroulement. Il a été démontré que celles ci jouent un rôle prépondérant,notamment la sélectivité des minéraux argileux vis-à-vis des bases échangeables, dans lecontrôle de la composition chimique des solutions interstitielles. Ainsi, pour la kaolinite, laséquence d'échange croissante est NaT < Mg

T

+ < Cah < KT et celle de l'illite est Na+ < Mg+-+ <C

++a .

Toutefois, l'évolution des ratios molaires Na+ICr, K~ ICr, Mg~' Icr et Ca'Icr avec laprofondeur montre que ces échanges de bases sont fortement influencés par la salinité dessolutions interstitielles. Ainsi, pour le sondage NL 1 sur la dune, les ions Na~ et KT constituentun gain en ions en profondeur, alors que les ions Ca~· et MgT~ sont sélectivement repris par lamatrice. Cette évolution explique le faciès sodique et légèrement potassique observé dans leseaux de la nappe au voisinage de ce sondage.

Pour le sondage NL2 sur l'interdune, l'ion Ke

est par contre sélectivement repris par lamatrice argileuse sur tout le sondage. Ceci s'explique par la forte salinité des solutions de cesondage ce qui favorisent l'échange de base K-Ca et entraîne une augmentation des ratiosmolaires CaH/Cr.

137

Toutefois, l'augmentation du ratio molaire Ca-r+Icr en profondeur s'expliquerait aussi parun apport en ions Ca++ suite à la dissolution de la fluorine et du gypse présent dans la zone nonsaturée de ce sondage. Ceci souligne l'influence de la variabilité spatiale de la compositionminéralogique du milieu poreux sur la composition chimique des solutions de la zone nonsaturée.

La nappe des sables quaternaires de Louga

L'étude chimique et isotopique des eaux souterraines complétée par l'étude de l'évolutiondu chimisme de l'eau dans la zone non saturée au cours du temps ont permis de préciser lessources des différentes espèces chimiques au niveau de la nappe superficielle de Louga.

La composition chimique initiale de la nappe a été déterminée par deux principalessources. La première consiste aux altérations chimiques qui ont eu lieu lors de la phase humidedu Pléistocène tardif et l'Holocène, qui correspond à la période de remplissage des nappes auSénégal. Ces altérations chimiques, favorisées par la forte production du CO2 des solstropicaux, ont libéré les ions Ca.... , Mg++, K+, Sr++, BaH et HC03-.

La deuxième source serait les aérosols marins accumulés durant la phase aride ayantprécédé la phase humide holocène et qui a abouti à l'édification du système dunaire ogolien.

Cette composition chimique initiale des eaux souterraines a été modifiée par les processusci- dessous qui permettent d'expliquer les variations de la salinité observées:

L'effet de l'évaporation

Les fortes teneurs ne sels notamment les chlorures au niveau des points d'eau situés loin dela côte peuvent s'expliquer par l'effet de l'évaporation. Ce processus affecte les eaux de pluiesen cours d'infiltration au niveau de la zone non saturée. Il est également envisagé dans le casdes points d'eau où la nappe est proche de la surface, comme le cas du secteur de Mpal où lanappe est à - 15 m de profondeur.

L'apport en aérosols marins actuels

Il a été mis en évidence au niveau de la zone non saturée et la nappe par les ratios molairesBrïCr, S04"ïCr et SrT+ICr égale à celui de l'eau de mer. En effet, l'évaporation permet deconserver la composition des aérosols marins accumulés en surface, qui par des redissolutionsultérieurs gagnent la nappe.

Cette source de salinité est également mise en évidence par le très bon ajustement despoints sur la droite de dilution dans le diagramme Na-Cl.

Le mélange avec l'eau de mer

Il se manifeste par les fortes teneurs en chlorures observés au niveau du delta, liés àl'intrusion saline actuelle. Par contre, celles notées au niveau du secteur de Niomré 1 seraitdues à des eaux saumâtres liées à d'anciennes transgressions au cours du Quaternaire dans lesecteur.

Les altérations chimiques des minéraux

138

On note ici:

- la dissolution des carbonates notamment la calcite et la dolomite, et la dissolutiondu quartz;

- l'altération des aluminosilicates, notamment la kaolinite, l'illite et la montmorillonitecalcique, présents au niveau de la matrice du réservoir;

Les réactions d'échanges de bases avec la matrice argileuse

Le processus d'échanges de bases caractéristique qui contrôle la chimie de la nappe dessables de Louga est: 2 Na+ <=> Ca++ et 2 Na+ <=> Mg++.

L'étude isotopique à partir de la relation 2H versus 180 , a montré que la composition

isotopique initiale a été modifiée par l'évaporation des eaux de pluie en cours d'infiltration. Cequi a abouti à un mélange d'eau de différentes signatures isotopiques. Toutefois, ce cachetévaporé a été probablement atténué par une partie de l'eau météorique ayant pu s'infiltrerrapidement par des voies "préférentielles" de façon à échapper à l'évaporation.

139

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IfJmECB/$jj8c.. tJ1jJ{fj{li#IiJ@Cl@r:JtfJ!JJlJliifIJlli W

Tableau 1.1 : Pluviométrie moyenne annuelle à Saint-Louis (1903-1996).

Tableau 1.2 : Pluviométrie moyenne annuelle à Louga (1919-1996) .

. AI

.... A3

!I

Al

ANNEE J F M A M J J A S 0 N D AN1903 - 32,9 15,5 126 63,6 238

J.:,:·1904 . 17,2 28,3 139,1 79,2 6,8 16 11,5 298,11905 0,8 10,3 1,5 76,5 176,1 32,8 135,5 1,5 0,6 435,61906 0,1 2,5 161,3 250,2 100,3 9,8 4,5 66,8 595,51907 3,4 2,9 34,5 78 113,6 S,3 237,71908 1,5 5 11,8 77,9 70,6 18 18,4 203,21909 16,7 33,8 170,5 97,9' 15,1 1,5 3,1 338,61910 25 88,4 182,4 37,1 ~ 10,1 3431911 1,5 1 60 97 78,3 16 7,2 2611912 83,4 381,5 210 674,91913 12,9 1,3 16,9 63 44,8 5,5 5,5 0,2 150,11914 0,3 16,9 63 0,4 20 100,61915 326,71916 22,8 65 225 154 -l 37 49 552,81917 144 3 214 163 : 5241918 42,2 25,2 0,2 1,8 64 -126,1 225,9 123,7 54,4 663,51919 1,7 0,5 33,6 228,3 260,5 79,9 0,1 604,61920 12 66 2 55 59,5 79 44 317,51921 17 38 39,5 105 12 2,5 2141922 2,9 21 30,3 81,2 183,9 12,5 331,81923 24,3 79 191,5 9,7 304,51924 1,8 25,7 46 49,5 210,8 1,8 1,8 4,6 342

.,,:.1925 .45,1 33,2 157,5 89,7 22,1 347,61926 40,5 104,8 255,2 119,2 519,71927 1 3 58 70,4 273,1 124,1 131 660,61928 78,2 769,5 252,4 39,3 1139,41929 24,2 39,7 132,2 165,5 19,9 13,2 394,71930 93,3 195,4 374,2 . 662,91931 0,5 55 5 97 6,8 164,31932 26,5 83,6 208,2 35,7

,.

3541

1933 10,2 19,1 109,2 179,3 96,2 26,4 6,6 2,6 449,61934 1,9 25,8 119,9 76,7 26,4 0,3 2511935 0,2 2,6 42,1 243,2 227 6,5 521,61936 14,5 25 113,1 87,8 97,7 22 0,7 0,6 361,41937 1 14,1 262,2 86 61,7 24,4 449,41938 0,5 1,6 0,5 67,3 243,7 118,8

- .

17,2 449,61939 0,2 5,2 24,8 176,7 144,6 ·67,2 1,5 420,2

1940 0,3 2,6 17,6 229,8 75,1 8,8 334,21941 1,4 83,6 4,5 109,3 .20,7 219,5

1942 2,5 1 144,8 8,1 0,8 16,3 173,5

1943 8,2 3,4 7 0,1 76,4 232,3 179,9 42 43,4 592,71944 0,5 1,4 12,4 224,3 212,7 6,7 1,2 459,2

1945 85,6 99,2 16,7 4 205,5

.1946 26,7 124,9 85,2 38,4 275,21947 12,9 250,6 160,6 0,4 424,5

1948 18 1,3 19 133,9 21,9 15 209,1

1949 0,4 0,6 9,7 290,2 30,8 25,5 357,2

1950 ' 0,2 0,3 17 21,1 172,2 84,8 47.6 343,2

1951 1 5,2 0,6 52,9 131,5 57,9 186 20 455,1

1952 3,2 0,6 78,4 103,5 195,6 6,4 387,7

Tableau 1.1 : Pluviométrie moyenne annuelle à Saint-Louis (1903-1996)

A2

ANNEE J F M A M J J A S 0 N D AN1953 2,8 6,9 83,2 61,3 94,9 ..,_ 39,6 288,71954 5,4 15,4 29,3 217,4 98,3 j 7,9 373,41955 2,2 70,7 69,5 161 76,4 36,4 416,21956 6,6 12,1 73,9 66,1 2.1,7 44,6 2251957 5,1 1,5 0,2 4,3 84,6 297,8 109,8 1,5 6,1 510,91958 1,9 10,2 280,2 21,2 3,4 0,4 317,31959 6,3 17,7 42,4 42,2 83,9 192,51960 43,2 80,4 135,7 259,31961 49,2 40,5 190,7 3,4 283,81962 56 14,8 242,2 39,2 30 331,81963 0,5 87,5 72,5 83,5 229,4 473,41964 61,3 183,3 78,1 322,71965 7 8,5 10,8 103,7 41,6 140 11,8 323,41966 11,3 9,3 117 101,5 197,9 1,6 438,61967 ]0,8 19,7 ]56,6 173,7 1 54,8 415,61968 8,6 7,1 20,1 96,1 101,3 0,2 233,41969 128,7 236 97,5 68,8 5311970 36,7 63,1 67,2 12,9 179,91971 6,3 52,6 100,6 17,5 1771972 22 10,3 33 80,2 6,6 152,11973 0,3 ° 3,4 13,8 119,4 47,2 6,3 190,41974 0,6 0,5 24,5 79,7 79 12,5 196,81975 ° 182,8 92,8 74,9 ~- 38,9 389,41976 ° 9,2 0,3 0,2 0,3 8,2 51,9 123,2 3 9,5 205,81977 0,3 ° 31,1 67.9 3 102,31978 0,2 ° 6,5 3,7 31,1 157,5 22,1 1 0,6 222,71979 21,1 28,2 33,1 52,9 80,2 2,2 2,8 220,51980 5,4 13,5 92,4 137,3 45,1 0,6 294,31981 6,8 ° 0,7 15,3 49,2 168,7 94 1,1 335,81982 ° 82,1 92,7 3,8 12,7 191,31983 1,6 3,1 ° 20,5 60 14,5 99,71984 1,1 5 11,6 65 26,2 0,2 109,11985 1,4 0,4 4,2 30,2 137,1 87,4 0,6 261,31986 1,3 0,2 1,2 28,3 51,7 57,2 1 1,8 ° 142,71987 1,5 39,3 31,6 270,3 342,71988 ],5 19 1,1 15,4 8,7 ]56,3 135,7 2,6 340,31989 37,5 27,7 144,1 30,2

,1,4 240,9

1990 7 0,4 0,9 51,3 52,2 61,5 17,4 190,71991 6,8 35,6 52,7 40,9 43,6 1,2 180,81992 5,8 12,8 33,1 6,4 0,9 °

..

591993 5 0,1 7 126,8 106,2 0,2 1,2 ° 246,51994 7,4 64,1 192,9 20,5 284,31995 2,3 2,5 37,6 101,5 125,9 11,2 0,9 33,3 315,21996 1,1 11,4 19,3 46,6 22,9 . 15,8 171,1

Tableau 1.1 : Pluviométrie moyenne annuelle à Saint-Louis (1903-1996)

A3

ANNEE J F M A M J J A S 0 N D AN1919 1,3 6,3 160 82,9 138,5 16 4051920 6,6 98 145,2 110 2,6 362,41921 26,5 90,7 202,8 191,6 13,8 0,9 526,31922 96,4 83,6 137 0,6 317,61923 0,1 16,7 95,8 188 149,5 16,4 466,51924 5,1 37,4 48 119,3 217,6 17,6 3,8 448,81925 Il,4 45,3 230,5 136,2 423,41926 41,3 87,4 165 87,1 380,81927 19,8 47,7 23,5 240,5 215,4 21,6 568,51928 432,61929 394,71930 29,8 45,7 102,1 66 52 1 296,61931 2,5 7,1 90,3 28,2 97,5 225,61932 14,7 157,5 62,9 78,3 2 315,41933 31,1 46,3 254,5 320,9 75,2 61,8 15,7 805,51934 5,5 56,4 95,7 79,4 19 2561935 0,4 4 63,7 211,7 125 ... 13,9 418,71936 17,1 29,8 126 96,7 102,7! 35,1 4,8 412,21937 4,8 47,7 178,6 87,4 90,7 409,21938 143,5 186,1 231,2 28,8 589,61939 2,9 26,3 255 95,2 68,8 0,6 448,71940 20,4 134,1 208,1 179,2 7,3 549,11941 0,2 90,1 14,3 185,8 1,6 2921942 18,6 144,7 57,5 5 14 239,81943 8,1 15,3 9,5 104,2 268,4 166,9 43,7 616,1

··1944 0,5 2,4 95,6 134,2 289,3 33,7 0,5 556,21945 24,7 236,2 174,3 4 439,21946 1,3 161,4 141,8 91,5 4,5 400,51947 4,3 23,4 242,1 92,2 6,6 4,3 372,91948 15,8 21,6 72,5 112,8 49,1 16,3 288,11949 10,3 45,5 99,9 93,1 50,4 299,21950 2,8 32,6 63,6 300 297,8 ,77 17 790,81951 1,8 18,3 4,7 49,6 268,3 117,5 245,2 12,5 717,91952 10,4 6,2 223,3 353 239,4 33 865,31953 17,6 198,4 160,9 187 52,3 616,21954 27,5 17,7 44,9 133,3 110,3 41,5 375,21955 5 94,6 75,3 353,1 137,9 18,6 684,51956 1 57,4 95,3 143,2 12,2 30,7 339,81957 20,5 71,9 143,1 136 99,4 2,1 4731958 53,8 53,81959 147,7 147,7

Tableau 1.2 : Pluviométrie moyenne annuelle à Louga (1919-1996)

(-'.")

A4

ANNEE J F M A M J J A S 0 N D AN1960 132,9 133,3 98,4 364,61961 22,1 105,8 91,5 209,5 7,4 436,31962 27,7 27,71963 9 92,2 97 193,6 78,7 470,51964 7 109,1 116,11965 1,7 45,3 37,8 105,9 266,5 22,3 479,51966 12,2 32,7 62,9 137 5 249,81967 8,7 86,7 126,4 215,8. 23 460,61968 4,6 45,7 57,6 102,6 1,2 0,1 211,81969 165,7 233,1 146,2 54 5991970 58,5 83,4 104,1 . 6,3 0,7 2531971 9,1 68,5 169,2 43,5 3,7 2941972 5,7 37,1 34,1 52,3 25,9 1,3 156,41973 1 1,8 18,4 188,8 796':· ° 289,6,1974 1,2 20 244 131,1 12,2 408,51975 6 145,9 56,8 70,9 28,7 308,31976 5,7 2,5 23,2 125,2 127,2 2,9 286,7

Annee J F M A M J J A S 0 N D AN1977 4,7 9,1 98,4 56,3 168,51978 ° 5,5 38,2 77,9 205,4 20,1 4,6 351,71979 30 9,2 43,2 102,9 55 10,3 1,8 252,4

--1980 6,4 . 0,2 49,2 122,1 54,8 19,4 252,11981 5,8 3,6 5,4 47,2 130,1 64,8 2,2 259,11982 ° 1,6 87,7 79,1 36,8 10,3 215,51983 3,4 1,6 5,4 3,4 125,4 10,4 0,8 150,41984 7,7 12,9 63,8 78,8 10,4 ° 173,61985 1,8 1,3 19,5 28,5 88,2 71,8 8,1 1 220,21986 0,5 ° 29,9 78,1 124,4 24 2,3 259,21987 0,6 68,1 50,7 22,8 7,4 149,61988 5,5 27,4 3,1 237,5 175,2 0,5 449,21989 39,4 121,4 236,7 51,4 24,6 473,51990 3,8 0,4 131,4 75,5 44,9 85,2 341,21991 0,3 6,6 47,7 51,4 80 64,3 250,31992 13,1 0 10,7 123,5 40,4 28,5 1 0 217,21993 ° 1,7 31,7 166,1 147,9 15,7 363,1

1994 2 0,4 2,2 15,8 79,3 106,6 14,5 220,8

1995 7,3 34,2 74,1 147,1 10,1 12,4 285,21996 0,4 0,2 0 12 61,6 152,3 66,8 23,7 317

Tableau 1.2 : Pluviométrie moyenne annuelle à Louga (1919-1996)

ANNEXE 2: TABLEAUX CHAPITRE IV

Tableau IVA : Granulométrie du sondage NL2 . . .. A5

Tableau IV.5 : Quartiles et principaux indices granulométriques du sondage NL2 ... A7

Tableau IV.6a, b, c : Teneurs en particules fines et en eau pondérale des sols des sondages

NLI, NL2 et L23

Tableau IV.7a: Teneurs en deutérium du sondage NLl .

Tableau IV.7b : Teneurs en deutérium du sondage NL2. . .

Tableau IV.8 : Données chimiques des eaux lixiviées du sondage NLl

Tableau IV.9 : Rapports molaires ion/Cl- du sondage NLl .

Tableau IV.IO: Indices de saturation de l'eau du sondage NLI vis-à-vis

.... A8

.. A 16

.. AI9

... A2ü

. A28

des principaux minéraux . .. A31

Tableau IV.U : Données chimiques des eaux Iixiviées du sondage NL2 A33

Tableau IV.l2 : Rapports molaires ion/CI- du sondage NL2.. . A35

Tableau IV.13: Indices de saturation de l'eau du sondage NL2

vis-à-vis de différents minéraux.

Tableau IV.14 : Données chimiques des eaux lixiviées du sondage L23

Tableau IV.15 : Données chimiques des eaux de la nappe

des sables quaternaires de Louga .

Tableau IV.16 : Teneurs en isotopes stables des eaux de la nappe

des sables quaternaires de Louga ..

Tableau IV.17: Indices de saturation de J'eau de la nappe

vis-à-vis des principaux minéraux.

.. .... AJ7

....... A38

'" A40

" A46

... A47

AS

Profondeur Sable Grossier Sable moyen Sable fin Sable très Silt Argile+limonfin grossier fin

(01) 500 < d < 2000 250 < d < 500 125 < d < 250 63 <d 40 < d < 63 d < 40 /-lm/-lm /.Lili /.Lm <125 /.Lm /.Lm

0-0,25 2,90 40,10 26,86 9,94 0,57 19,450,25 - 0,50 3,15 31,77 23,66 10,64 0,72 29,050,50 - 0,75 2,67 24,41 21,63 10,34 0,59 39,45

0,75 - ] 2,58 18,50 18,03 ]0,28 0,71 49 .

1 - 1,25 2,59 16,64 ]6,46 ]0,54 1,02 51,61],25 - l,50 l,55 12,45 17,53 ] 1,87 0,32 55,2],50 - 1,75 3,53 35,56 33,25 12,43 0,45 12,74

],75 - 2 3,61 31,54 30,02 9,91 0,06 242 - 2,50 2,85 38,48 37,70 13, ]8 0,59 7,152,50 - 3 1,07 56,03 34,49 5,04 0,05 3,053 - 3,50 l,4O 59,27 31,83 3,77 0,03 3,453,50 - 4 1,62 68,77 24,21 2,08 0,02 34 - 4,50 4,85 71,62 16,77 2,83 0,14 3,354,50 - 5 6,16 67,38 15,72 4,88 0,19 5,45 - 5,50 4,59 55,19 24,53 9,26 0,66 5,15,50 - 6 2,29 50,72 28,46 9,52 0,90 7,256 - 6,50 2,66 49,12 30,05 7,76 3,05 7,356,50 - 7 2,25 49,91 28,11 10,66 0,97 7,77 - 7,50 2,33 46,55 29,73 12,4 ] 1,15 7,57,50 - 8 2,74 5 ],02 24, ]5 9,19 1,14 ] ],458 - 8,50 3,33 55,64 20,22 7,05 0,39 13, ]58,50 - 9 3,14 59,] 7 19,73 5,07 0,37 Il,69 - 9,50 3,45 63,53 ] 5,97 5,05 0,27 1] ,5

9,50 - 10 4,03 64,88 14,83 4,09 0,02 12,310-10,50 1,32 58,07 27,60 2,21 0,21 10,210,50 - II 0,90 61,60 24,30 1,82 0,20 10,95 .II - 11,50 1,03 60,98 23,56 2,12 0,27 12,21],50-12 1,49 69,88 16,38 1,09 0, Il 10,312 - 12,50 2,47 66,97 17,93 2,25 0,12 9,9512,50 - 13 2,17 73,10 13,1] 1,47 0,10 9,6513 - 13,50 ],5 ] 58,9] 24,86 2,13 0,05 ]0,2813,50 - 14 1,00 70,61 18,03 1,05 0,08 8,8414 - ]4,50 0,94 68,09 20,50 0,87 0,02 9,414,50 - 15 l,58 68,28 14,73 1,66 0,07 13,4515 - 15,50 ],25 65,82 18,65 1,5 ] 0,04 12,1815,50-]6 l,8O 68,79 16,13 ],70 0,06 1], ]516-16,50 1 60 64,78 19, Il 1,90 0,26 12,0516,50 - 17 4,81 58,54 17,85 4,46 0,54 13,5317-17,50 3,29 59,25 16,05 ],97 0,44 18,5517,50 - 18 3,21 61,73 16,70 1,96 0,44 15,5518 - ] 8,50 . 3,62 58,68 19,23 1,90 0,17 16,118,50 - 19 4,50 65,47 14,98 1,26 0,07 13,5519 - 19,50 3,99 66,38 15,91 1,49 0,21 11,819,50 - 20 3,78 70,04 15,78 1,06 0,17 8,9

Tableau IVA : Granulométrie du sondage NL2

A6

Profondeur Sable Grossier Sable moyen Sable fin Sable très Silt Argile+limonfin grossIer fin

(m) 500 < d < 2000 250 < d < 500 125 < d < 250 63 <d 40 < d < 63 d < 40 /lm/.lm /.lm /.lm <125/.lm /.lm

20 - 20,50 3,31 69,84 15,54 ],14 0,09 9,820,50 - 21 3,46 67,89 14,98 1,08 0,04 12,321 - 21,50 3,54 67,23 16,36 1,14 0,10 Il,0521,50 - 22 3,39 65,36 16,91 1,28 0,15 12,4522 - 22,50 3,31 63,96 10,44 1,26 0,03 12,622,50 - 23 3,09 64,6 ] 17,38 1,10 0,04 13,4523 - 23,50 3,39 83,98 4,69 l,58 0,20 5,623,50 - 24 2,73 57,25 15,83 2,43 0,15 21,2

Tableau IV.4 : Granulométrie du sondage NL2

A7

Profondeur dlO d60 Q5 QI6 Q50 Q84 Q95 Coefficient Classement Grain moyen As)métrie(m) (mm) (mm) (Phi) (phi) (Phi) (phi) (phi) d'uniformité U Oi (phi) ~(~m) SKi (phi)

0-0,25 0,42 0,225 1,06 1,4 1,97 2,89 3,44 0,54 0,73 235 0,24

0,25 - 0,50 0,43 0,2 0,97 1,43 2,06 3,06 3,6] 0,47 0,81 221 0,20

0,50 - 0,75 0,43 0,18 0,92 1,43 2,25 3,22 3,76 0,42 0,88 203 0,07

0,75 - 1 0,43 0,185 0,92 1,43 2,18 3,18 3,76 0,43 0,87 209 0,13

1 - 1,25 0,44 0,]775 0,89 1,43 2,22 3,29 3,84 0,40 0,91 202 0,12

1,25 - 1,50 0,38 0,155 1,12 1,64 2,43 3, 18 3,57 0,41 0,7(, 187 -0,05

l,50 - 1,75 0,42 0,2 1,03 1,43 2,12 3,0() 3,64 0,48 0,80 218 O,I()

1,75-2 0,43 0,21 1 1,43 2,06 2,94 3,51 0,49 0,76 227 0,16

2 - 2,50 0,39 0,2 1,18 1,51 2,12 2,94 3,51 0,51 0,71 219 0,17

2,50 - 3 0,375 0,25 1,29 1,56 1,89 2,51 3,06 0,67 0,51 250 0,31

3 - 3,50 0,39 0,255 1,25 1,47 1,86 2,4 3 0,65 0,50 266 0,23

3,50 - 4 0,405 0,27 1,15 1,43 1,81 2,29 2,79 0,67 0,46 279 0,16

4 - 4,50 0,455 0,3 0,97 1,25 1,63 2,15 2,84 0,66 0,51 312 0,22

4,50 - 5 0,485 0,295 0,89 1,15 1,64 2,25 3,12 0,61 0,61 312 0,22

5 - 5,50 0,455 0,225 0,97 1,29 1,94 2,84 3,51 0,49 0,77 247 0,20

5,50 - 6 0,4 0,2275 1,12 1,47 1,98 2.84 3,61 0,57 0,72 233 0,28

6 - 6,50 0,4 0,23 1,15 1,47 1,98 2,79 3,47 0,58 0,68 237 0,26

6,50 - 7 0,4 0,235 1,14 1,45 1,89 2,89 3,54 0,59 0,72 237 0,38

7 - 7,50 0,38 0,22 1,22 1,51 2,03 2,97 3,61 0,58 0,73 222 0,30

7,50 - 8 0,41 0,25 1,12 l,51 1,88 2,79 3,54 0,61 0,69 240 0,40

8 - 8,50 0,435 0,26 1,06 1,32 1,8 2,51 3,4] 0,60 0,65 272 0,28

8,50 - 9 0,425 0,275 1,09 1,32 1,74 2,32 3,35 0,65 0,59 289 0,29

9 - 9,50 0,44 .0,2825 1,06 1,3 1,71 2,25 3,12 0,64 0,55 297 0,25

9,50 - JO 0,45 0,295 1,03 1,25 1,67 2,15 3 0,66 0,52 310 0,21

JO - 10,50 0,385 0,245 1,25 1,47 1,92 2,32 2,84 0,64 0,45 268 0,05

10,50 - Il 0,365 0,2525 1,03 l,56 1,89 2,25 2,69 0,69 0,42 268 0,00

Il - Il,50 0,375 0,26 1,3 l,51 1,86 2,25 2,74 0,69 0,40 274 0,14

Il,50 - 12 0,43 0,285 1,12 1,32 1,7 2,12 2,51 0,66 0,41 306 0,1112-12,50 0,42 0,2825 1,12 1,36 1,71 2,18 2,74 0,67 0,45 297 0,21

12,50 - 13 0,445 0,3 1,09 1,25 1,62 2,U3 2,51 0,67 U,41 323 0,15

13 - 13,50 0,38 0,265 1,22 1,5] 1,81 2,32 2,84 0,70 0,45 272 0,27

13,50 -14 0,385 0,28 1,29 1,47 1,76 2,12 2,56 0,73 0,35 291 0,18

14-14,50 0,39 0,275 1,25 1,47 1,8 2,15 2,51 0,71 0,36 285 0,08

14,50 - 15 0,43 0,285 1,12 1,32 1,71 2.09 2,64 0,66 0,42 306 0,11

15-15,50 0,395 0,285 1,18 1,43 1,74 2,18 2,64 0,72 0,41 291 0,20

15,50 -16 0,41 0,2875 1,15 1,38 1,71 2,12 2,6 0,70 0,40 299 0,17

16-16,50 0,425 0,28 1,12 1,34 1,74 2,18 2,69 0,66 0,45 297 0,13

16,50-17 0,465 0,295 0,99 1,22 1,62 2,4 3,18 0,63 0,63 297 0,37

17 -17,50 0,435 0,2825 1,04 1,32 1,74 2,15 2,79 0,65 0,47 299 0,09

17,50 - 18 0,445 0,28 1,06 1,29 1,74 2,15 2,74 0,63 0,47 302 0,07

18 - 18,50 0,435 0,275 1,03 1,32 1,74 2,18 2,74 0,63 0,47 297 0,10

18,50 - 19 0,455 0,29 1 1,25 1,7 2,06 2,29 0,64 0,40 314 -0,10

19 - 19,50 0,45 0,29 1,01 1,27 1,7 2,12 2,6 0,64 0,45 308 0,06

19,50-20 0,455 0,295 1,03 1,29 1,67 2,09 2,56 0,65 0,43 312 0,1 ]

20 - 20,50 0,44 0,29 1,06 1,29 1,7 2,06 2,56 0,66 0,42 312 0,04

20,50 - 21 0,45 0,3 1,06 1,25 1,64 2,06 2,56 0,67 0,43 319 0,13

21 - 21 ,50 0,435 0,2925 1,06 1,3 1,7 2,12 2,6 0,67 0,44 306 0,1021,50 - 22 0,45 0,29 1,04 1,27 1,7 2,12 2,64 0,64 0,45 308 0,08

22 - 22,50 0,435 0,275 1,06 1,32 ],76 2,] 5 2,64 0,63 0,45 299 0,03

22,50 - 23 0,445 0,285 1,06 1,27 1,7 2,12 2,58 0,64 0,44 308 0,07

23 - 23,50 0,445 0,2875 1,03 1,3 1,7 2,12 2,64 0,65 0,45 308 ..-0,10

23,50 - 24 0,445 0,285 1,06 1,27 1,7 2,18 2,89 0,64 0,50 304 0,18

Tableau IV.5 : Quartiles et principaux indices granulométriques du sondage NL2

Profondeur Humidité Elèments finspondérale

(m) (%) (%)

0-0.25 0.13 5.050,25 - 0.50 0.55 5,4l)

0,50 - 0,75 ],6 3.560,75 - 1 1,48 3,351 - 1,25 1,6 2,56

1,25-1,50 1,84 3,51,50-1,75 1,59 2.282-2,25 1,45 2,18

2,25 - 2,50 1,79 3,65

2,50 - 2,75 1,9 1,81

2,75 - 3 2.06 1,61

3 - 3,25 2,25 1,23,25 - 3,50 2,27 0,583,50 - 3,75 2,41 1,14

3,75 ·4 2,46 1,01

4 - 4,25 2,6 0,86

4,25 - 4,50 2,45 2,38

4,50 - 4,75 2,38 1,79

4,75 - 5 2,52 0,45

5 - 5,25 2,34 0,135,25 - 5,50 2,22 2,925,50 - 5,75 2,26 3,13

5,75 - 6 2,28 2,086 - 6,25 1,97 0,94

6,25 - 6,50 2,09 1,81

6,50 - 6,75 2,22 l,546,75 - 7 2,74 2,217 - 7,25 2,64 1,85

7,25 - 7.507,50-7,75 2,67 3,04

7,75 - fi, 2.93 1,748 - 8.25 2,91 3,87

8,25 - 8,50 3,25 1,94

8,50 - 8,75 3,47 1,958,75-9 3,06 2,149 - 9.25 3.3 L74

9,25 - 9,50 2,9 3,229,50 - 9,75 3,24 2,259,75 - 10 3,38 0,3310 - 10,50 2,91 1,3210,50 - 11 2,07 2,04Il - 11.50 1,96 1,51

11,50 - 12 1,97 1,44]2-12,50 1, fi, 9 1,6412.50 - ]3 1,77 2,9413 - 13.50 I,fI,g 2,95

Tableau IV.6 a : Teneurs en particules fines et en eau pondéraledes sols. Sondage NLl.

A8

Profondeur Humidité Elèments finspondéraJe

(m) (%) (%)13,50 - 14 1,72 3,54

14 - 14,50 1,83 1,36

14,50 - 15 1,98 6,28

15-\5,50 2 2,IX

15,50-16 2,09 3,29

16 - 16,50 1,96 3,68

16,50 - 17 2,29 2,17

17 - 17,50 2,07 1,84

17,50-18 1,45 ] ,9

18 - 18,50

18,50 -19 l,53 0,58

19 - J9,50 2,13 6,77

19,50-20 2,59 6,43

20 - 20,50 2,66 6,99

20,SO - 21 2,62 6,75

21 - 2 J,50 2,89 5,95

21,SO-22 2,78 5,19

22 - 22,50 3 4,31

22,50 - 23 2,51 4

23 - 23.50 2,64 3,1

23,50 - 24 2,59 3,48

24 - 24,50 2,45 4,35

24,50 - 25 2,69 4,77

25 - 2S,50 3,1 6,76

25,50 - 26 3,12 6,57

26 - 26,50

26,SO - 27 3,76 Il,92

27 - 27,50 4,23 14,75

27,50 - 28 3,9 15,05

28 - 28,50 'l,lI 18,04

28,50 - 29 4,08 17,06

29 - 29,50 4,11 J8,22

29,50 - 30 4,05 15,94

30 - 30,50 4,19 19,32

30,50 - 31 4,4 19,93

31 - 3J,50 4,15 22,17

31,50 - 32 4,28 15,79

32 - 32,50 4,5] 14,02

32,50 - 33 4,56 l'l,53

33 - 33,50 4,52 13,63

33,50 - 34 4,76 14,45

34 - 34,50 4,89 15,89

34,50 - 35 4,73 15,75

35 - 35,50 'l,51 15,52

35,50 - 36 3,72 10,65

36 - 36,50 J~38 9,47

36,50 - 37 3,35 9,59

37 - 37,50 3,16 8,58

Tableau IV.6 a : Teneurs en particules fines et en eaupondérale des sols. Sondage NLI.

A9

Profondeur Humidité Elèments finspondérale

(m) (%) (%)37,50 - 38 3 7,64

38 - 38,50 2,94 4,63

38,50 - 39 2,74 7,57

39 - 39,50 2,76 5,43

39,50 - 40 3,14 5,87

40 - 41 2,41 3,86

41 - 42 2,53 3,94

42 - 43 4,44 3,61

43 - 44 13,53 3,83

Tableau IV.6 a : Teneurs en particules fines et en eaupondérale des sols. Sondage NL 1.

AlO

Profondeur Humidité Eléments tinspondérale

(m) (%) (%)

0-0,25 1,31 19.45

0,25 - 0,50 4,01 29,050,50 - 0,75 8.56 39.45

0,75 - 1 11,06 49,00

1 - 1.25 15.45 51,61

1,25 - J .50 IR.OO 55,20l,50 - 1,75 2,3] 12,74

],75 - 2 4,44 24,002 - 2,50 1,48 7,152,50 - 3 0,60 3,053 - 3,50 0,80 3.453,50 - 4 0,60 3,004 - 4,50 0,80 3,354,50 - 5 ],00 5,405 - 5,50 0,80 5,105,50 - 6 0,96 7,256 - 6,50 0,85 7,356,50 - 7 0,80 7,707 - 7,50 0.80 7,507,50 - 8 l,57 11,458 - 8,50 1,62 13,158,50 - 9 1,31 11,609 - 9,50 1,72 11,50

9,50-10 1,79 12,3010· ]0,50 ],69 10,2010,50 - ] ] 2,04 10,9511-]1,50 2,]8 12,201],50-12 2,07 10,3012 - 12,50 1,90 9,95]2,50 - 13 ] ,90 9,6513 - 13,50 1,83 ]0,28

13,50 - 14 1,69 8,8414 - 14.50 1.76 9.4014,50 - 15 1.69 13,4515 - ]5,50 2,35 12,18]5,50-16 2,12 ] ],15

]6 - 16,50 2.29 ]2,05]6,50 -]7 2,30 13,5317 - ]7,50 2,25 ]8,55]7,50-18 2,09 ]5,5518 - ]8,50 2,13 16,10]8,50 - 19 L83 13,55

Tableau 1V.6 b : Teneurs en particules fines et en eaupondérale des sols. Sondage NL2.

A11

Profondeur Humidité [Iéments finspondérale

(m) (%) (%)

19 - 19,50 1,51 Il,8019,50 - 20 \,20 8,9020 - 20.50 1,20 9,8020,50 - 21 2,24 12,3021-21,50 2,14 Il.0521.50 - 22 2,72 12.4522 - 22,50 2.87 12.6022,50 - 2] 3,67 )],45

23 - 23,50 9,58 5,6023,50 - 24 20,87 21,20

Tableau IV.6 b : Teneurs en particules fines eten eau pondérale des sols. Sondage NL2.

A12

Profondeur Humidité pondérale Eléments fins

(m) (%) ('10)

0-0,25 0,41 4.77

0,25 - 0,50 0,6 4.47

0,50-0,75 0.9 3.31

0.75 - 1 1.4 :1.75-

1- 1,50 1.76 4.6

UO - 1. 75 )JI 3,14

1,75 - 2 2.02 4Jl6

2 - 2,25 1.99 3,]2

2,25 - 2,50 2,16 3.16

2,50 - 2,75 2,25 6,22

2,75 - 3 2,49 3,65

3 - 3,25 2,72 3,5

3,25 - 3,50 2,87 2,52

3,50 - 3,75 2,98 1,84

3,75 - 4 3,87 4,09

4 - 4,25 3,4 2,64

4,25 - 4,50 3.27 4,]8

4,50 - 4,75 3.53 3,16

4,75-5 3,36 3.05

5-5,25 3,46 3,62

5,25 - 5,50 3,35 2,83

5,50 - 5,75 3,39 3,45

5,75 - 6 3,44 2,61

6-6,25 3,41 1,28

6,25 - 6,50 3,32 2,31

6.50 - 6.75 3.39 3,07

6,75 - 7 3,43 4.31

7 - 7,25 3,43 5,11

7.25 - 7.50 3,46 3,3

7.50 -7.75 3.07 5,63

7,75 - 8 3,2 5.31

8 - 8,25 3,47 4.39

8,25 - 8,50 3,18 3,25

8,50 - 8.75 3,09 3,3

8,75 - 9 3,02 4,14

Tableau IV.6 c : Teneurs en particules fines et en eaupondérale des sols. Sondage L23.

Al3

Profondeur Humidité pondérale Elérncnts tins

(m) (%) (%)

9 - 9,25 2,85 3,25

9,25 - 9,50 2,76 4,43

9,50 - 9,75 3,01 4,89

9,75 - 10 2,94 5

la - 10,50 2,87 5,08

10,50-11 3,56 9,25

II - 11,50 4,06 12,83

11,50 - 12 4,33 12,58

12 - 12,50 4,88 15,51 1

12,50 - 13 4,52 19,6

13-13,50 5,02 21,92

13,50 - 14 5,81 22,39

14 - 14,50 5,35 25,9

14,50 - 15 4,58 23,64

15 - 15,50 5,46 22,29

15,50 - 16 5,86 22,3

16 - 16,50 4,61 19,16

16,50-17 5,06 15,58

17 - 17,50 3.94 14,()6

17,50-18 3,43 16,72

18-18,50 5,31 15,21

18,50 - 19 6,41 21.78

19-19,50 6,84 23,43

19,50 - 20 6,73 24,61

20 - 20,50 6.52 22,5

20,50-21 6,38 28,38

21 - 21,50 5.98 28

21,50 - 22 5,28 26,54

22 - 22,50 4,9 30,67

22,50 - 23 4.89 24

D - 23,50 4.44 20,9

23,50 - 24 ?'.72 20,52

24 - 24,50 4,14 2 l,<J 1

24,50 - 25 4,16 23,51

25 - 25,50 4,62 25,32

25,50 - 26 5,21 29,14

Tableau IV.6 c : Teneurs en particules fines et en eaupondérale des sols. Sondage L23.

AI4

Profondeur Humidité pondérale Eléments fins

(m) (%) (%)

26 - 26,50 5,42 28,95

26,50 - 27 5,32 25,42

27 - 27,50 5,52 27,49

27,50 - 28 5,74 27,86

28 - 28,50 5,87 26,96

28,50 - 29 5,86 25,81

29 - 29,50 5.46 22,92

29,50 - 30 6,23 24,4

30 - 30,50 6,57 27,54

30,50 - 31 6,53 28,59

31-31,50 6,8 29,96

31,50-32 7,21 30,17

32 - 32,50 7,62 29,32

32,50 - 33 7,66 28,89

33 - 33,50 7,62 24,9

Tableau IV.6 c : Teneurs en particules fines et en eaupondérale des sols. Sondage L23.

AIS

Profondeur cS 2H(m) (%0)

0-0,25

0,25 - 0,50

0,50 - 0,75

0,75 - 11 - 1,25 -24,13

1,25-1,50

1,50 - 1,75 -23,59

2 - 2,25 -28,58

2,25 - 2,50 -29,47

2,50 - 2,75

2,75-3 -22,643 - 3,25

3,25 - 3,503,50 - 3,75

3,75 -4 -17,96

4 - 4,25

4,25 - 4,504,50 - 4,75

4,75 - 5 -16,135 - 5,25

5,25 - 5,50

5,50 - 5,755,75 - 6 -3,48

6 - 6,25

6,25 - 6,50

6,50 - 6,756,75 - 7 -4, ]7 - 7,25

7,25 - 7,507,50 - 7,75

7,75 - 8 -12,8

8 - 8,258,25 - 8,508,50 - 8,75

8,75 - 9 -139 - 9,25

9,25 - 9,50

Tableau IV.7(~ Teneurs en Deutérium du sondage NLI.

A16

Profondeu r 82H(m) (%0)

9,50 - 9,759,75 - ]0 -2] ,4

10- ]0,50

]0,50 - ] 1

Il - Il,50] ] ,50 - ]2 -67,112 - 12,5012,50 - 13 -16

13 - 13,50]3,50-]4 -] ,55

14 - ]4,50

]4,50-15 -39,45

15-15,50

15,50-16 -17,28

16-16,50

16,50 - ]7 -3,86

17-17,50

17,50-]8 -7,68

18 - 18,50

18,50 - 19

19 - ]9,50

]9,50 - 20 -4,69

20 - 20,50

20,50 - 21 -12,99

2] - 21,50

2],50 - 22 -26,89

22 - 22,50

22,50 - 23 -23,9323 - 23,50

23,50 - 24 -24,45

24 - 24,50

24,50 - 25 -] 6, ]

25 - 25,50

25,50 - 26 8,48

26 - 26,50

26,50 - 27 -] ,93

27 - 27,50

27,50 - 28 -66,36

28 - 28,50

28,50 - 29 -67,75

Tableau rV.7o.: Teneurs en Deutérium du sondage NLI.

Al7

Profondeur S2H(m) (%0)

29 - 29,50

29,50 - 30 -SO,94

30 - 30,50

30,50 - 31 -69,16

31 - 31,50

31,50 - 32 -71,63

32 - 32,50

32,50 - 33 -19,51

33 - 33,50

33,50 - 34 -38,1

34 - 34,50

34,50 - 35 -37,47

35-35,50

35,50 - 36 -20,6636 - 36,50

36,50 - 37 -26,03

37-37,50

37,50 - 38 -29,2

38 - 38,50

38,50 - 39 -34,18

39 - 39,5039,50 - 40 -31,46

40 - 41

41 - 42 -32,95

42 - 43

43 - 44

Tableau fV.7~ Teneurs en Deutérium du sondage NLl.

AIS

Profondeur H(m) (%0)

Al9

0-0,25 -S4f..--0-'-,2_S_-0-'-,:'ï_0----r- -4_3

O,SO-O):" -3:" ~0)5-1 -241-1,25 -20

1,25-1,50 -271,50-1,7S -21

1,75-2 -232-2,SO -212,50-3 -223-3,50 -12

Tableau IV.7b : Teneurs enDeutérium du sondage NL 2.

3,50-4 + -25

4,50-5 -285-5,50 -17 ~

15,50-6 -306-6,50 -246,50-7 -32

7-7,50 -267,50-8 -32

1 8-8,50 -278,50-9 -359-9,50 -369,50-10 -4310-10,50 -3110,50-11 -341]-11,50 -3711,50-12 -3112-12,50 -2612,50-13 -3913-13,50 -3113,50-14 -3614-14,50 -4014,50-15 -3215-15,50 -3815,50-16 -50]6-16,50 -1616,50-17 -2117-17,50 -3017,50-18 -3918-18,50 -4318,SO-19 -8219-19,50 -4519,5O-20 -4220-20,50 -3620,50-21 -4121-21,50 -332] ,50-22 -3122-22,50 -2722,SO-23 -3623-23,50 -3923,50-24

o

~Profondeur rH cr NOJ - S04 Na+ r<: Mg++ Ca++ Si B- Br-

(m) (mg/l) (mg/l) (mglI) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mgll)

0-0,25 180,9 9,05 157,8 150,75 58,3 40,2 81,41 668,13 -0,15 0,04

0,25 - 0,50 115,2 3,97 79,4 87,39 25,4 30,98 40,52 862,23 -1,06 0,02

0,50 - 0,75 108,58 2,05 42 29,35 39 41,38 27 1071,49 0,21 0,02

0,75 - 1 104,55 l,53 46,7 25,5 17,1 31, Il 19,13 957,7 -0,55 0,34

1 - 1,25 4,33 16,4 6,15 63,6 45,1 0 5,33 7,38 191,8 -0,27 0,05

1,25 - 1,50 32,5 4,5 51,75 22,5 6,5 9 9 228,83 0,03 0,01

1,50 - 1,75 4,33 29,32 1,63 70,37 26,06 5,86 8,14 9,77 202,39 -0,07 0,02

1,75 - 2

2 - 2,25 16,29 1,3 69,72 26,06 1,63 5,86 8,14 130,89 -0,11 0,01

2,25 - 2,50 4,41 37,2 27,58 77,67 29,04 1,81 6,53 9,07 145,82 -0,13 0,ü2

2,50 - 2,75 18,96 1,9 68,8 18,96 3,52 4,6 9,48 38,86 -0,01 0,01

2,75 - 3 4,28 12,19 4,06 127,58 32,5 1,08 9,48 18,69 Il,53 0,04 0,02

3 - 3,25 19,26 4,09 166,61 43,34 0,96 13,48 23,84 11,31 -0,04 0,ü2

3,25 - 3,50 4,16 38,44 8,58 338 82,8 13,01 26,02 45,54 15,26 0,15 0,02

3,50 - 3,75 22,5 6 260 80 4,75 16,5 29 14,87 0,11 0,02

3,75-4 4,17 16,26 9,17 270,3 91,67 6,5 11,53 21,88 32,06 -0,04 0,ü2

4-4,25 23,25 7,91 248,31 77,5 8,53 15,5 27,75 25,02 0,27 0,02

4,25 - 4,50 4,21 17,92 10,1 269,8 78,19 10,8 14,33 27,37 31,77 0,19 0,02

4,50 - 4,75 29,31 4 205,67 71,93 7,19 14,12 21,58 18,72 0,25 0,02

4,75 - 5 4,32 20,8 8,32 247,3 88,4 6,2 9,88 19,76 26,25 0,23 0,03

5 - 5,25 24,84 7,45 311,2 113,54 7,5 Il,71 24,13 33,24 0,30 0,ü2

5,25 - 5,50 4,47 42,41 8,2 222,8 1()),78 0 9,05 18,cJ9 20,35 0,18 0,ü2

Tableau [V.S : Données chimiques des eaux lixiviées du sondage NLl.

~Profondeur rH cr NO j S04 Na+ K: Mg++ Cart Si B- Br-

(m) (mgJI) (mglI) (mgll) (mgll) (mgll) (mgll) (mg/l) (mgll) (mgll) (mg/l)

5,50 - 5,75 56,86 9,02 347,1 156,87 10,2 10,98 23,53 37,73 0,33 0,02

5,75-6_ 4,37 72,1 9,27 280,5 140,77 7,6 9,27 19,23 29,46 0,32 0,02

6-6,25 141,14 12,35 263,6 179,96 3,9 Il,64 25,76 18,33 0,29 0,03

6,25 - 6,50 4,33 154,5 13,05 239,3 178,53 2,4 10,64 23,35 15,57 0,22 0,03

6,50 - 6,75 194,91 17,6') 179,3 176,91 -0,3 10,79 24,59 13,23 0,25 0,04

6,75 - 7 4,25 162,5 16,38 176,3 158,6 20,8 14,3 25,48 23,05 0,62 0,04

7 - 7,25 166,29 15.96 176,3 149,66 18,3 15,63 31,26 20,54 0,76 D,m

7,25 - 7,50 4,19 131,21 14,ô9 106,5 114,39 14 12 22,2 15,02 0,56 0,47

7,50 - 7,75 113,03 14,71 164,7 129,18 17,2 Il,84 22,43 21,56 0,83 0,29

7,75 - 8 4.1() 79,45 Il,56 108,6 91,49 13,5 6,26 12,04 22,87 0,53 0,03

8 - 8,25 121,04 !8,O2 84,7 115,41 18,6 8,16 13,23 18,34 0,72 0,44

8,25 - 8,50 4,13 158,S5 15,96 31,9 121,8 10,7 5,67 Il,34 13,57 0,49 0,47

8,50 - 8,75 215,08 19,82 28 157,08 12,3 6,04 12,08 14,94 0,30 0,51

8,75 - 9 4,16 181,13 18,11 34,1 132,37 3,3 2,32 7,2 13,51 -0,13 0,53

9 - 9,25 190,73 19,32 47,4 150,58 5,5 2,51 7,78 15,02 -0,11 0,41

9,25 - 9,50 4,13 181,65 19,01 33,8 138,6 5,5 3,15 7,88 Il,58 0,00 0,1)4

9,50 - 9,75 212,89 24,3 42,3 171,24 Il,1 5,09 10,64 14,65 0,22 0,05

9,75 - 10 4,l2 158,75 20,68 32,5 143,33 Il,6 4,54 9,07 13,79 0,16 0,05

10 - 10,50 145,27 16,6 64,1 136,05 Il,5 3,92 7,61 17,62 0,31 (l,03

ID,50 - Il 4,11 130,2 15,19 97 142,6 18,3 5,27 7,44 22,14 0,40 0,03

Il - Il,50 77,47 Il,62 92,1 102,37 16,3 3,6 5,26 21,8 0,35 0,02

Il,50 - 12 4,08 38,75 6,98 125,7 83,7 14,3 3,88 S,58 29,09 0,37 0,01

12 - 12,50 13,1 4,58 148,3 72,04 13,8 3,27 4,91 26,52 0,29 0,01

Tableau IV.S : Données chimiques des eaux lixiviées du sondage NLI.

N

~ Profondeur pH cr NOJ ' SO. Na+ K" Mg++ .ca:f+ Si B' Br'

(m) (mgll) (mg/l) (mg/l) (mg!l) (mgll) (mg/l) (mgll) (mg/l) (mg/l) (mg/l)

12,50-13 4,08 14,52 .1,99 153,2 n,59 13,1 3,63 4,72 29,77 0,15 0,01

13-13,SO

~'14 4,19 61,5 13,53 158,3 100,6 20,5 4,51 7,79 45,01 0,21 0,02

14 - 14,50 4,17 61,5 12,3 128,7 94,3 20,9 5,74 9,84 40,36 0,31 0,05

14,50-15 4,17 .19,46 13,09 120,9 86,6.1 16,9 4,62 6,74 .15,36 0,35 0,02

15 - 15,50 4,19 81,n 33,22 170,3 152,9 27,9 6,.13 8,44 41,57 0,42 0,02

15,50 - 16 4,16 84,11 22,19 73,7 103,2 19,9 5,65 7,07 24,62 0,39 0,02

16 - J6,50 4,08 141,2 .13,3 48 130,54 24,8 9,06 12,25 23,92 0,31 0,03

16,50 - 17 4,05 88,48 20,47 62,4 95,1 20 5,9 7,7 22,98 0,33

17 - 17,SO 4,09 55,19 14,42 76,4 78,01 14,1 3,68 5,3 21,94 0,19

17,50 - 18 4,28 54,44 15,24 103,1 92,55 15,2 3,63 4,54 28,3 0,21

18 - 18,50 4,25

18,50 - 19 4,25 131,2 23,37 102,9 147,6 22,1 4,51 6,56 30,4 0,08

19 - 19,50 4,21 115,14 18,73 57 105,93 13,7 4,14 5,53 23,36 -0,05

19,50-20 4,21 156,73 25,43 42,9 124,2 9,8 5,32 7,1 22,31 -0, II

20 - 20,50 142,73 22,19 69,87 85,47 9,72 4,39 8,36 28,82 0,12

20,50 - 21 4,44 108,5 15,.15 80,1 Il.1,15 6,4 1,86 3,88 38,89 -0,15

21 - 21,50 4,5 85,66 12,85 69,3 90,7 10,8 2,77 5,54 29,26 0,12

21,50 - 22 4,56 74,3 Il,2 57,6 81,42 10,2 2,4'~ 4,68 25,74 0,09

22 - 22,50 4,64 95,41 13,99 57 99,65 7,2 2,33 7,63 31,41 0,01

Tableau IV.8 : Données chimiques des eaux lixiviées du sondage NLl.

MN<r: Profondeur pH cr NOJ - 5°4- Na· K· Mg++ Ca# Si B- Br-

(m) (mgll) (mgll) (mg!l) (mgll) (mg!l) (mgll) (mg!l) (mgll) (mgll) (mg!l)

22,50 - 23 4,75 84,59 1L5 42,9 84,59 10 2,6 6,07 25,9 0,1\

23 - 23,50 4,7 76,63 10,22 49,9 81,28 9,8 2,55 6,5 36,46 0,12

23.50 - 24 4,46 86,35 Il,66 37,9 78,5 8,7 2,02 6,5 22,96 0,11

24 - 24,50 4,33 122,82 15,48 17,6 88,03 12,5 2,98 10,22 29,23 0,04

24,50 - 25 4,29 135,56 17,35 (),5 91,] Il,5 4,12 12,36 25,23 0,09

25 - 25,50 4,27 121,37 15,93 9,1 85,34 10,6 3,79 10,05 27,29 0,09

25,50 - 26 136,48 18,46 7,3 88,33 9 4,15 11,31 23,52 -0,06

26 - 26,50 4,3 107,81 15,42 6,2 75,91 12,6 4,2 9,29 22,34 0,01

26,50 - 27 105,47 16,2 9,ô 79,49 4,9 2,29 6,73 22,71 ..(),17

27 - 27,50 4,16 70,89 Il,98 11,5 57,13 9,6 2,82 6,26 21,99 0,05

73,65 13,n 1 14.6 61,31 10,9 3,36 6,28 24,1 0,11--

27,50 - 28

28 - 28,50 4,17 54,44 10,33 1!.4 46,06 9,4 2,5] 4,61 19,52 0,08

73,27 1n,5 59,07 8,2 2,99 5,61 22,11 -0,01--

28,50 - 29 14,43

29 - 29,50 4,24 45,79 9,16 Il,4 40,24 4,9 1,53 2,91 21,77 ..(),Ol

29,50 - 30 49,25 9,54 17,4 46,9 4,7 1,25 5 24,46 -0,04

30 - 30,50 4,22 44,53 9,05 16,2 40,22 4,6 1,72 2,44 24,68 0,02

30,50 - 31 38,41 8,21 18,5 37,09 4,6 1,32 1,85 21,86 -0,03

31 - 31,50 4,26 35,74 9,81 21,2 36,44 3,9 1,12 1,82 19,48 -0,05

31,50-32 51,28 10,26 14,9 45,43 6,5 2,06 2,55 22,84 0,00

32 - 32,50 4,31 46,01 10,39 15,8 39,44 4,7 1,51 2,43 22,16 -0,03

32,50 - 33 39 7,15 14,7 35,1 3,1 1,3 1,82 26,5 -0,01

33 - 33,50 4,37 42,15 7,74 12,7 31,79 -1,4 -0,28 0,97 22,91 -0,26

33,50 - 34 29,36 5,23 14,9 26,81 -3,6 -0,77 0 22,17 -0,26

34 - 34,50 4,41 43,88 7,76 10,8 33,07 1,8 1,4 1,91 23,37 -0,08

Tableau IV.8 : Données chimiques des eaux Iixiviées du sondage NLI.

"'1"N<e:

Profondeur pH cr NOJ- S04 Na+ ~ Mg++ Ca++ Si B- Br-

(m) (mg/l) (mgll) (mgll) (mgll) (mgll) (mg/l) (mgll) (mg/I) (mgll) (mg/l)

34,50 - 35 50,63 8,64 14,7 39,15 9,6 2,57 2,7 29,13 0,05

35 - 35,50 4,56 44,98 6,95 16,2 33,26 0,9 0,91 2,04 28,93 -0,21

35,50 - 36 38,62 5,88 34,9 43,65 0,7 -0,17 1,01 33, Il -0,08

36 - 36,50 4,71 36,79 4,91 43,4 41,7 5,4 0,98 1,23 50,17 -0,20

36,50 - 37 28,2 4,01 44,5 36,87 6,1 0,87 3,15 45,58 0,00

37 - 37,50 4,82 42,15 5,31 32,5 44,68 14,8 2,7 2,7 45,07 0,30

37,50 - 38 22,43 2,92 52 42,61 8,5 1,35 2,02 50,44 0,22

38 - 38,50 4,88 19,45 2,27 73,3 42,14 14,9 3,24 3,57 58,8 0,34

38,50 - 39 25 3 80,3 55 14 3 3,25 52,37 0,37

39 - 39,50 4,93 27,37 4,26 78,5 51,7 19,2 3,95 4,56 57,14 0,28

39,50 - 40 20,35 3,05 88,1 52,92 15,1 3,46 3,87 49,44 0,36

40 - 41 4,83 32,58 2,2 39,9 33,01 13 2,96 4,15 34,94 0,26

41 - 42 4,84 22,84 1,96 32 30,02 0,3 0 1,57 42,59 -0,20

42 - 43 4,96 36,91 3,51 16,5 28,12 -10,9 -1,93 0,7 25,93 -0,44

43 - 44 4,81 27,54 6,9 4,1 18,84 3,7 2,96 3,92 10,38 0,02

Tableau rv.s : Données chimiques des eaux lixiviées du sondage NLI.

A25

Profondeur Sr Ba Mn Fe-total Zn AI Pb

(m) (mgll) (mg/I) (mg/I) (mg/I) (mg/I) (mg/I) (mgll)

0-0,25 0,67 0,41 2,90 302,28 0,55 368,50 -5,00

0,25 - 0,50 0,67 0,44 2,49 500,26 8,49 548,96 -5,09

0,50 - 0,75 0,71 0,88 3,96 808,69 l,50 790,00 0,00

0,75 - 1 0,71 0,70 4,40 845,58 1,62 799,68 0,00

1 - 1,25 0,14 0,08 0,47 136,78 0,20 133,32 -1,46

1,25 - l,50 0,24 0,22 0,75 220,72 0,49 214,35 0,35

1,50-1,75 0,23 0,19 0,57 181,38 0,42 192,39 -0,271

1,75 - 2

2 - 2,25 0,14 0,10 0,32 99,37 0,30 114,83 -0,22

2,25 - 2,50 0,15 0,12 0,35 1] 0,70 0,34 ]27,92 -0,24

2,50 - 2,75 0,08 0,06 0, Il 25,70 0,19 27,15 0,35

2,75-3 0, II 0,09 0,08 0,91 0,26 l,4O -0,07

3 - 3,25 0,14 0,09 0,09 0,13 0,39 0,23 0,14

3,25 - 3,50 0,27 0,22 0,24 0,02 0,42 0,00 0,28

3,50 - 3,75 0,18 0,15 0,17 0,01 0,18 0,49 0,10

3,75-4 0,13 0,08 0,10 -0,12 0,10 -1,77 -} ,49

4-4,25 0,18 0,13 0,17 -0,01 0,31 -0,13 0,19

4,25 - 4,50 0,17 0,14 0,21 -0,04 0,22 -0,43 -0,07

4,50 -4,75 0,17 0,21 0,51 0,08 0,15 0,38 -0,07

4,75 - 5 0,14 0,17 0,38 -0,10 0,22 -0,81 -0,24

5 - 5,25 0,16 0,16 0,43 -0,03 0,22 -0,49 0,25

5,25 - 5,50 0,12 0,12 0,16 0,04 0,22 -0,67 -0,52

5,50 - 5,75 0,16 0,20 0,29 -0,04 0,27 -0,85 -0,80

5,75 - 6 0,13 0,15 0,31 -0,03 0,31 -0,73 0,05

6 - 6,25 0,17 0,14 0,53 -0,04 0,32 -0,25 -0,67

6,25 - 6,50 0,17 0,14 0,44 -0,07 0,38 -0,98 -0,77

6,50 - 6,75 0,18 0,20 0,50 -0,12 0,53 -0,90 -0,50

6,75 - 7 0,21 0,38 0,56 0,17 0,33 1,39 0,61

7 - 7,25 0,24 0,41 0,68 0,23 0,60 1,80 0,77

7,25 - 7,50 0,18 0,33 0,47 0, Il 0,34 0,94 0,52

7,50 - 7,75 0,19 0,34 0,43 0,14 0,37 1,09 0,71

7,75 - 8 0,10 0,] 9 0,20 0,03 0,21 0,48 0,36

8 - 8,25 0,12 0,24 0,23 0,19 0,29 1,38 0,57

8,25 - 8,50 0,09 0,18 0,20 0, Il 0,32 1,16 l,JO

8,50 - 8,75 0,10 0,20 0,21 0,] ] 0,24 0,71 0,31

8,75-9 0,06 0,04 0,13 -0,09 0, II -0,93 -0,26

Tableau IV.8 (suite) : Données chimiques des eaux lixiviées du sondageNLI.

Profondeur Sr Ba Mn Fe-total Zn AI Pb

(m) (mg/I) (mg/I) (mgll) (mg/I) (mg/I) (mg/I) (mg/I)

9 - 9,25 0,06 0,06 0,17 -0,06 0,16 -0,55 -0,33

9,25 -9,50 0,06 0,08 0,18 -0,04 0,13 -0,29 0,01

9,50 - 9,75 0,09 0,15 0,24 0,07 0,28 0,64 0,34

9,75 - 10 0,08 0,12 0,21 0,06 0,16 0,26 0,30

10 - 10,50 0,06 0,10 0,19 0,10 0,26 0,69 0,70

10,50 - Il 0,07 0, Il 0,21 0,23 0,24 l,51 0,92

11 -11,50 0,05 0,09 0,16 0,19 0,17 1,10 0,87

Il,50-12 0,05 0,10 0,15 0,28 0,16 1,47 0,90

12-12,50 0,05 0,04 0,16 0,19 0,15 0,09 0,28

12,50 - 13 0,06 0,07 0,18 0,40 0,15 0,01 0,49

13 - 13,50

13,50-14 0,05 0,12 0,41 0,33 0,34 0,28 0,61

14 - 14,50 0,08 0,16 0,52 0,43 0,30 1,43 1,13

14,50 - 15 0,06 0,14 0,30 0,37 0,21 1,09 0,71

15-15,50 0,09 0,20 0,34 0,43 0,22 1,79 0,87

15,50 - 16 0,07 0,17 0,31 0,18 0,20 0,87 0,79

16 - 16,50 0,13 0,26 0,69 0,09 0,23 0,44 0,09

16,50-17 0,08 0,17 0,40 0, Il 0,21 0,63 0,62

17-17,50 0,05 0, Il 0,44 0,07 0,12 -0,19 0,31

17,50-18 0,05 0,17 1,12 0,37 0,18 0,36 0,08

18 - 18,50

18,50 - 19 0,06 0,21 1,07 0,23 0,18 0,34 -0,35

19-19,50 0,05 0,15 1,01 0,08 0,22 -0,47 -0,67

19,50 - 20 0,07 0,25 1,23 -0,06 0,16 -0,94 -0,64

20 - 20,50 0,07 0,16 0,34 0,14 0,45 0,44 -0,09

20,50 - 21 0,04 0,08 0,34 0,13 0,04 -0,72 -0,79

21-21,50 0,05 0,16 0,35 0,14 0,08 0,31 0,15

21,50-22 0,05 0,12 0,20 0,21 0,13 0,42 -0,32

22 - 22,50 0,04 0,15 0,20 0,29 0,15 1,01 0,01

22,50 - 23 0,05 0,12 0,15 0,37 0,08 1,39 0,28

23 - 23,50 0,04 0,13 0,07 0,88 0,10 3,10 0,02

23,50 - 24 0,03 0,10 0,17 0,25 0,16 1,31 0,40

24 - 24,50 0,06 0,13 0,19 0,03 0,25 0,03 -0,06

24,50 - 25 0,08 0,20 0,26 -0,04 0,27 0,02 0,24

25 - 25,50 0,07 0,18 0,3] -0,05 0,21 0,01 0,33

25,50 - 26 0,08 0,22 0,54 -0,10 0,12 -0,77 -0,29

Tableau [V.S (suite) : Données chimiques des eaux lixiviées dusondage NLI.

A26

Profondeur Sr Ba Mn Fe-total Zn AI Pb(m) (mgll) (mg/l) (mgll) (mg/l) (mg/l) (mgll) (mg/I)

26 - 26,50 0,07 0,23 0,55 0,01 0,15 0,04 -0,17

26,50 - 27 0,04 0,18 0,73 -0,10 0,28 -1,03 -0,78

27 - 27,50 0,05 0,20 0,66 0,22 15, J 5 0,30 0,17

27,50 - 28 0,06 0,23 0,46 0,03 0, Il 0,27 0,00

28 - 28,50 0,04 0,20 0,36 0,05 0,09 0,26 0,13

28,50 - 29 0,06 0,29 0,54 0,00 0,09 -0,06 -0,22

29 - 29,50 0,03 0,16 0,35 0,00 0,09 0,13 -0,33

29,50 - 30 0,03 0,15 0,36 0,01 0,10 0,19 -0,17

30 - 30,50 0,03 0,16 0,35 0,02 0,08 0,07 -0,53

30,50 - 31 0,03 0,12 0,27 0,00 0,06 -0,01 -0,49

31 - 31,50 0,02 0,10 0,23 0,00 0,05 -0,08 -0,44

31,50 - 32 0,04 0,19 0,32 0,03 0,04 0,21 -0,37

32 - 32,50 0,03 0,15 0,30 -0,07 0,04 -0,50 -0,57

32,50 - 33 0,02 0,12 0,19 -0,02 0,03 -0,03 -0,28

33 - 33,50 0,01 0,07 0,17 -0,18 0,00 -1,93 -1,20

33,50 - 34 0,00 0,00 0,09 -0,12 -0,02 -1,38 -1,15

34 - 34,50 0,02 0,09 0,21 -0,03 0,02 -0,74 -0,62

34,50 - 35 0,04 0,14 0,23 -0,01 0,01 -0,18 -0,37

35 - 35,50 0,02 0,09 0,17 -0,06 0,02 -1,06 -0,79

35,50 - 36 0,01 0,03 0, Il 0,14 0,02 0,05 -0,58

36 - 36,50 0,02 0,03 0,14 -0,05 -0,04 -0,87 -l,51

36,50 - 37 0,01 0,02 0,12 0,05 0,05 -0,49 -0,64

37 - 37,50 0,03 0,10 0,13 0,23 0,08 1,29 0,68

37,50 - 38 0,01 0,05 0,11 1,33 0,12 5,79 0,53

38 - 38,50 0,03 0,10 0,17 0,40 0,08 1,89 0,49

38,50 - 39 0,02 0,10 0,13 1,14 0,10 4,52 0,87

39 - 39,50 0,04 0,13 0,14 0,77 0, Il 3,45 0,62

39,50 - 40 0,03 0,08 0,08 1,28 0,04 6,56 0,30

40 - 41 0,03 0,10 0,21 0,29 0,07 1,49 0,47

41 - 42 0,01 -0,04 0,03 1,00 -0,03 6,64 -1,18

42 - 43 -0,01 -0,07 0,00 0,12 -0,03 0,27 -1,3 7

43 - 44 0,04 0,16 0,08 -0,01 0,03 -0,05 -0,07

Tableau IV.8 (suite) : Données chimiques des eaux lixiviées dusondage NLI.

A27

A28

Profondeur Na Icr NOJ'/Cr S041Cr Ca Icr M~ Icr K/O- Si/Cr Br'ICr B'lcr Sr...../CrCm)

0-0,25 1,29 0,03 0)2 0,40 0)2 0,2') 4,()6 9)939E-05 -O,OO2737() 0,00 l 50620,25 - 0,50 1,17 0,02 0,25 0)1 0)9 0.20 9,45 H,7HI5F·05 -0,0300919 0,00234410,50 - 0,75 0,42 0,01 0,14 0,22 0,56 o,:n 12.46 H,2115E-05 0,00646385 0,0026574

0,75 - 1 0,38 0,01 0,16 0,16 0,43 0,15 Il,56 0,00143442 -0,0171472 0,0027435

1 - 1,25 4,24 0,21 1,43 0,40 0,47 0,00 14,76 0,00124992 -0,0533943 0,0035404

1,25 - 1,50 1,07 0,08 0,59 0,24 0,40 0,18 8,H9 0,00015973 0,00302737 0,0029881,50- 1,75 1,37 0,03 0,89 0,29 0,40 0,18 8,71 0,00025272 -0,00783 0,0031741,75 - 2

2 - 2,25 2,47 0,05 1,58 0,44 0,52 0,09 10,14 0,00031868 -0,0221462 0,00347742,25 - 2,50 1,20 0,42 0,77 0,22 0,26 0,04 4,95 0,00024451 -0,011461] 0,0016315

2,50 - 2,75 l,54 0,06 1)4 0,44 0,35 0,17 2,59 0,00032762 -0,0017298 0,OO170n

2,75 - 3 4,11 0,19 3,86 1,36 1,13 0,08 1,19 0,00072069 0,01076177 0,0036512

3 - 3,25 3,47 0,12 3,19 1,09 1,02 0,05 0,74 0,0003732 -0,0068113 0,0029412

3,25 - 3,50 3,32 0,13 3,25 1,05 0,99 0)1 0,50 0,00025R55 0,0127978 0,002842

3,50 - 3,75 5,48 0,15 4,26 1,14 1,07 0,19 0,83 0,00034707 0,01603384 0,003237

3,75 - 4 8,69 0,32 6,14 1,19 1,03 0)6 2,49 0,00060578 -0,0088748 0,0033121

4 - 4,25 5,14 0,19 3,94 1,06 0,97 0,33 1,36 0,0003645 0,03808624 0,0031326

4,25 - 4,50 6,73 0)2 5,56 1,35 1,17 0,55 2,24 0,00056947 0,03404099 0,0038249

4,50 - 4,75 3,78 0,08 2,59 0,65 0,70 0,22 0,81 0,00029065 0,0279738 0,0023468

4,75-5 6,55 0,23 4,39 0,84 0,69 0,27 ] ,59 0,00055035 0,03642302 0,0026806

5 - 5,25 7,05 0,17 4,62 0,86 0,69 0,27 1,69 0,00043226 0,03894913 0,00265R4

5,25 - 5,50 3,70 0,11 1,94 0,38 0)1 0,00 0,61 0,00025737 0,01376509 0,0011869

5,50 - 5,75 4,25 0,09 2,25 0,37 0,28 0,16 0,84 0,00014436 0,01920723 0,001172

5,75 - 6 3,01 0,07 1,44 0,24 0,19 0,10 0,52 0,00015262 0,01437405 0,0007514

6-6,25 1,97 0,05 0,69 0,16 0,12 0,03 0,16 9,5253E-05 0,00671545 0,0004856

6,25 - 6,50 1,78 0,05 0,57 0,13 O,JO 0,01 0,13 8,558E-05 0,00467005 0,0004405

6,50 - 6,75 1,40 0,05 0,34 0,11 0,08 0,00 0,09 9,6064E-05 0,00413931 0,0003672

6,75 - 7 l,51 0,06 0,40 0,14 0,13 0,12 0,18 0,00010867 0,01243239 0,0005114

7-7,25 1,39 0,05 0)9 0,17 0,14 0,10 0,16 9,0185E-05 0,01489046 0,0005R28

7,25 - 7,50 1,34 0,06 0,30 0,15 0,13 0,10 0,14 0,0015R257 0,OJ407242 0,0005603

7,50 - 7,75 1,76 D,m 0,54 0,18 0,15 0,14 0,24 0,(01) 2268 0,02405404 0,000668

7,75 - 8 1,78 0,08 0,50 0,13 0,11 0,15 0,36 0,00018764 0,02196064 0,0005027

8-8,25 1,47 0,09 0,26 0,10 O,JO 0,14 0,19 0,00159824 0,01945462 0,0004045

8,25 - 8,50 1,18 0,06 0,07 0,06 0,05 0,06 0,11 0,00132647 0,01003235 0,0002304

8,50 - 8,75 1,13 0,05 0,05 0,05 0,04 0,05 0,09 0,00104384 0,00460505 0,0001864

8,75 - 9 1,13 0,06 0,07 0,04 0,02 0,02 0,09 0,00128849 -0,0023176 0,0001244

9-9,25 1,22 0,06 0,09 0,04 0,02 0,03 0,10 0,0009444 8 -0,0018571 0,0001224

9,25 - 9,50 1,18 0,06 0,07 0,04 0,03 0,ü3 0,08 0,00010747 0 0,0001381

9,50 - 9,75 1,24 0,07 0,07 0,04 0,03 0,05 0,09 9,9206E-05 0,OO33R918 0,0001714

9,75-10 1,39 0,07 0,08 0,05 0,04 0,07 0,11 0,000 13975 0,00326415 0,0002034

10 - 10,50 1,44 0,07 0,16 0,05 0,04 0,07 0,15 0,000 10507 0,00702121 0,0001735

JO,50 - Il 1,69 0,07 0,27 0,05 0,06 0,13 0,21 9,1329E-05 0,01000016 0,0002312

II - 11,50 2,04 0,09 0,44 0,06 0,07 0,19 0,36 0,00012715 0,01498639 0,0002455

11,50 - 12 3,33 0,10 1,20 0,13 0,15 0,33 0,95 0,000 16374 0,0313J535 0,000567

12 . 12,50 8,48 0,20 4,18 0,33 0,36 0,96 2,56 0,00037934 0,0721022 0,0015166

]2,50 - 13 7,71 0,16 3,R9 0,29 0,36 0,82 2,59 0,00039725 0,03433241 0,0017194

Tableau IV.9 : Ratios molaires ion/Cr du sondage NLI.

'.A29

Profondeur Na+/Cr NOJ-/Cr sO./er CaH/cr Mg++/cr 1('/0- Si/er Br-ICI B-/er Sr++/Cr

(DI)

13 -13,50

13,50 - 14 2,67 0,13 0,95 0,11 0,11 0,30 0,94 0,00015295 0,01135878 0,0003507

14 - 14,50 2,36 0,11 0,77 0,14 0,14 0,31 0,83 0,00034341 0,01663822 0,0005] 25

14,50-15 3,39 0,]9 1,13 0,15 0,17 0,39 1,13 0,00025524 0,02867407 0,0006316

]5 - 15,50 2,89 0,23 0,77 0,09 0,11 0,31 0,64 8,9043E-05 0,01693602 0,0004436

15,50 - 16 1,89 0,15 0,32 0,07 0,10 0,21 0,37 0,00011 ù05 0,0]5324 0,0003536

16 - 16,50 1,43 0,13 0,13 O,OS 0,09 n,16 0,21 0,00010OS7 0,00710745 0,00(U5XX

16,50 - ]7 1,66 0,13 0,2() 0,08 0, \0 0,20 0,33 0,0120X37 0,0003466

17-17,50 2,18 0,15 0,51 0,08 0,10 n,23 0,50 n,01152839 0,000::1996

17,50 - IX 2,62 0,16 0,70 0,07 0,10 0,25 0,66 0,01277159 0,OOO::l0D9

1X- 1X,501X,50 - 10 1,73 D,1O 0,29 0,04 D,OS 0,15 0,29 0,00104070 0,000177

19 - 19,50 1,42 0,09 0,1 X O,D4 D,OS 0,1 1 O,2() -0,0011957 D,DOO 1X:\.'1

19,50 - 20 1,22 0,09 0,10 0,04 0,05 0,06 0,18 -0,0023437 0,000 16X 1

20 - 20,50 0,92 0,09 0,18 0,05 0,04 0,06 0,25 0,O(l275736 0,0001984

20,50 - 21 1,61 0,08 0,27 0,03 0,03 0,05 0,45 -0,0046248 0,0001503

21 - 21,50 l,63 0,09 0,30 0,06 0,05 0,11 0,43 0,0046327 0,0002263

21,50 - 22 1,69 0,09 0,29 0,06 0,05 0,12 0,44 0,00375195 0,0002549

22 - 22,50 1,61 0,08 0,22 0,07 0,04 0,07 0,42 0,00027499 0,0001887

22,50 .. 23 l,54 0,08 0,19 0,06 0,04 0,11 0,39 0,00438114 0,0002176

23 - 23,50 1,64 0,08 0,24 0,08 0,05 0,12 0,60 0,00517862 0,0002329

23,50 - 24 1,40 0,08 0,16 0,07 0,03 0,09 0,34 0,00432982 0,0001574

24 - 24,50 1, Il 0,07 0,05 0,07 0,04 0,09 0,30 0,00106812 0,0002059

24,50 .. 25 1,04 0,07 0,03 0,08 0,04 0,08 0,23 0,00205643 0,qo02459

25 - 25,50 1,08 0,08 0,03 0,07 0,05 0,08 0,28 0,00245899 0,000234

25,50 - 26 J,OO 0,08 0,02 0,07 0,04 0,06 0,22 -0,0014178 0,000241

26 - 26,50 1,09 0,08 0,02 0,08 0,06 0,11 0,26 0,00039547 0,0002698

26,50 - 27 1,16 0,09 0,03 0,06 0,03 0,04 0,27 -0,0053795 0,00017

27 - 27,50 1,24 0,10 0,06 0,08 0,06 0,12 0,39 0,00208188 0,0002671

27,50 - 28 1,28 0,10 0,07 0,08 0,07 0,13 0,41 0,00498738 0,0003121

28 - 28,50 l,3O 0, Il 0,08 0,07 0,07 0,16 0,45 0,00469898 0,0003218

28,50 - 29 1,24 0,11 0,05 0,07 0,06 0,10 0,38 -0,0002238 0,0003181

29 - 29,50 1,36 0,11 0,09 0,06 0,05 0,10 0,60 -0,0007879 0,0002819

29,50 .. 30 1,47 0,11 0,13 0,09 0,04 0,09 0,63 -0,0023973 0,0002695

30 - 30,50 1,39 0,12 0,l3 0,05 0,06 0,09 0,70 0,00147301 0,0002999

30,50 - 31 1,49 0,12 0,18 0,04 0,05 0,11 0,72 -0,00222 0,00026553] - 31,50 l,57 0,16 0,22 0,05 0,05 0,10 0,69 -0,0041294 0,0002694

31,50 - 32 1,37 0,11 0,11 0,04 0,06 0,11 0,56 0,00025582 0,000293532 - 32,50 1,32 0,13 0,13 0,05 0,05 0,09 0,61 -0,0019246 0,000271732,50 - 33 ],39 0,10 0,14 0,04 0,05 0,07 O,S(, -0,0004205 0,0002428-

-0,019'919133 - 33,50 1,16 0,10 0,11 0,02 -0,01 -0,03 0,69 0,0001066

33,50 - 34 1,41 0,10 0,19 0,00 -0,04 -0,11 0,95 -0,0288198 °34 - 34,50 1,16 0,10 0,09 0,04 0,05 0,04 0,67 -0,0062783 0,000223234,50-35 1,19 0,10 0,11 0,05 0,07 0,17 0,71 0,00330362 o,oom 13335 - 35,50 1,14 0,09 O,IJ 0,04 0,03 0,02 0,81 -0,0149473 0,000183535,50 - 36 1,74 0,09 0,33 0,02 -0,01 0,02 1,08 -0,007J 334 7,02E-0536 .. 36,50 1,75 0,08 0,44 0,03 0,04 0,13 1,72 -0,0174724 0,000215636,50 - 37 2,02 0,08 0,58 0,10 0,05 0,20 2,04 -0,0002326 0,0002023

Tableau IV,9 : Ratios molaires ion/Cr du sondage NLI.

AJü

Profondeur Na+/Cr NOJ'/G S04 lU CaH/Cr MgH/G tC/cr Silcr Br"/G B"/cr SrH/Cr(m)

37 - 37,50 1,63 0,07 0,28 0,06 0,09 0)2 1)5 0,02357612 0,0002755:17,50 - 38 2,93 0,07 0,86 0,08 0,09 0,34 2,84 0,03275262 0,0002435

38 - 38,50 3,34 0,07 1,39 0,]6 0,24 0,69 3,82 0,05682476 0,000674

38,50 - 39 3,39 0,07 1,19 0,1 ] 0,18 0,51 2,64 0,04788287 0,0003642

3'1 - 39,50 2,9] 0,09 I,()() 0,15 0,21 0,64 2,64 0,03355139 0,0005839

39,SO - 40 4.01 0,09 l ,W 0,17 0,25 °l)7 3,07 0,0573737 0,000688

40 - 41 l,56 0,04 0,45 0,11 o 13 0,36 1,35 O,025770l 0,()003999

41 - 42 2,03 OJ)5 0,52 0,06 (),OO 0,01 2)5 -0,0282877 0,0001612

42 - 43 1.17 0,05 0,16 0,(l2 -0,08 -0,27 0,89 -0,0387409 -0,000115

43 - 44 1,05 0,14 0,05 0,13 0,16 0,12 0,48 0,0017863 0,0006229

Tableau IV.9 : Ratios molaires ion/Cr du sondage NLI.

Profondeur Anb Bar Gyp llIi Kan) Mont-Ca Qua(m)

2,75-3 -2,13 0,52 -1,97 -5,58 -0,05 -2,23 0,23,75-4 -1,85 0,72 -1,69 0,64

4,25-4,50 -1,76 0,95 -1,6 0,644,75-5 -1,91 1,02 -1,75 0,56--5,25-5,5 -, ,98 0,83 -, ,83 0,545,75-6 -1,91 0,99 -1,75 0,616,25-6,5 -1,9 0,86 -1,74 0,336,75-7 -1,98 1,16 -1,82 -4,16 0,21 -1,52 0,57,25-7,5 -2,19 0,93 -2,03 -5,56 -0,67 -2,82 0,317,75-8 -2,4 0,75 -2,24 -5,87 -1,03 -3,04 0,58,25-8,5 -2,93 0,21 -2,77 -5,94 -1,01 -3,03 0,58,75-9 -3,09 -0,42 -2,93 0,279,25-9,5 -3,06 -0,13 -2,9 -3,929,75-10 -3,02 0,02 -2,86 -7,4 -2,05 -4,56 0,2810,5-11 -2,68 0,44 -2,52 -5,09 -0,34 -2,31 0,4811,5-12 -2,66 0,56 -2,5 -5,05 -0,32 -2,16 0,612,5-13 -2,64 0,5 -2,48 -10,11 -4,7 -7,27 0,6113,5-14 -2,45 0,7'1 -2,29 -5,2 -0,86 -2,47 0,814-14,5 -2,42 0,75 -2,27 -3,8 0,42 -1,04 0,7414,5-15 -2,59 0,69 -2,43 -4,3 0,1 -1,52 0,6915-15,50 -2,43 0,92 -2,27 -3,43 0,63 -0,78 0,7615,50-16 -2,78 0,55 -2,62 -4,96 -0,36 -2,26 0,5316-16,50 -2,75 0,51 -2,59 -6,14 -1,38 -3,45 0,5216,50-17 -2,8 0,48 -2,64 -6,16 -1,27 -3,39 0,517-17,50 -2,85 0,41 -2,69 0,517,50-18 -2,81 0,71 -2,66 -4,95 0,43 -2,25 0,5918,50-19 -2,71 0,75 -2,55 -5,05 -0,61 -2,41 0,62 1

19-19,50 -2,97 0,4 -2,81 0,5119,50-20 -3 0,47 -2,84 0,4920,50-21 -2,99 0,27 -2,83 0,7321-21,50 -2,88 0,53 -2,72 -3,6 0,63 -0,91 0,621,50-22 -3,01 0,34 -2,85 0,5522-22,50 -2,82 0,41 -2,66 -1,58 2,33 1,18 0,6322,50-23 -3,02 0,2 -2,86 -0,82 2,88 1,73 0,5523-23,50 -2,93 0,3 -2,78 0,22 3,68 2,85 0,723,50-24 -3,04 0,07 -2,88 -2,77 1,57 0,05 0,524-24,50 -3,18 -0,16 -3,02 -6,85 -2,09 -4,08 0,624,50-25 -3,37 -0,25 -3,22 -7,72 -2,75 -4,94 0,5425-25,50 -3,47 -0,3 -3,31 -8,44 -3,37 -5,63 0,5726-26,50 -3,66 -0,35 -3,5 -7,07 -2,17 -4,34 0,4927-27,50 -3,53 -0,11 -3,37 -6,14 -1,12 -3,2 0,4828-28,50 -3,64 -0,09 -3,48 -6,37 -1,26 -3,46 0,4329-29,50 -3,82 -0,17 -3,66 -6,6 -1,38 -3,55 0,4730-30,5 -3,75 -0,01 -3,59 -7,19 -1,94 -4,14 0,53

Tableau IV.JO : Indices de Saturation de l'eau du sondage NLI vis-à-vis desprincipaux minéraux (Anh : anhydrite; Bar: barite ; Gyp: gypse; IlIi : iIIite ; Kaol :

kaolinite ; Mont-Ca: montmorillonite calcique et Qua: quartz).

A3 ]

A32

Profondeur Anb Bar Gyp llli Kaol Mont-Ca Qua(m)

31-31,50 -3,75 -0,09 -3,59 0,4332-32,50 -3,76 -0,05 -3,6 0,4833-33,50. -4,25 -0,47 -4,09 0,534-34,50 -4,01 -0,42 -3,85 0,5135-35,5 -3,81 -0,25 -3,65 0,636-36,50 -3,64 -0,32 -7,37 0,8437-37,50 -3,43 0,06 -3,28 0,46 3,57 2,83 0,7938-38,50 -7,29 0,4 -2,84 1,49 4,28 3,84 0,9139-39,50 -2,88 0,52 -2,73 2,35 4,91 4,6 0,89

40-41 -3,16 0,16 -3 0,24 3,5 2,64 0,6841-42 -3,65 -3,49 5,02 4,46 0,7742-43 -4,24 -4,09 2,18 0,84 0,5543-44 -4,01 -0,58 -3,94 0,15

Tableau IV.I0 : Indices de Saturation de l'eau du sondage NLI vis-à-vis desprincipaux minéraux (Anh : anhydrite; Bar: barite ; Gyp: gypse; IIIi : iIlite ; Kaol :

kaolinite ; Mont-Ca: montmorillonite calcique et Qua: quartz).

Profondeur pH cr NOJ ' 504'- F Na+ K+ M ++ Ca++g

(m) (mg/l) (mg/l) (mg/!) (mg/l) (mg/!) (mg/!) (mg/!) (mg/!)0-0,25 7,19 241,29 1939,67 1727,% 4,67 923,13 250,63 126,09 396,960)5 - 0,50 6,94 139,59 1266)6 2(3)2 0,00 369,07 30,14 96,76 341,57

0,50 - 0,75 6,66 193,52 862,12 117.59 0,00 259,95 6,06 52,20 245,720,75 - 1 6,65 79,69 180,26 142,52 0.04 215,89 6.32 33,n 232,761 - 1,25 6)8 457,46 624,09 614,52 0,00 346,48 8,61 56,92 397,511,25 - l,50 6,32 992,72 2179,18 79,87 0,00 547,23 14, II 104,85 761,01l,50 - 1,75 6,63 826,82 1331,16 168,41 1,79 1031,07 26,87 110,18 1040,921,75-2 6,63 725,48 756,71 126,84 1,87 748,06 14,41 52.37 511,682 - 2,50 6,71 1069,17 745,93 262,46 4,97 1577,50 59,40 81.50 726,592,50 - 3 6,8 2186,17 1156,99 504,50 Il,77 3040,45 181,62 312,79 2828,56

3 - 3,50 6,62 1803,89 872,85 387,09 8,10 2436,39 86,02 139,15 1459,813,50 - 4 6,66 1752,30 1163,71 682,76 8,41 2990,00 171,53 265,70 2633,494 - 4,50 6,78 1163,80 817,19 341,55 9,11 2233,99 103,73 123,97 1416,804,50 - 5 6,76 639,45 834,33 302,47 8,32 1859,48 60,90 69,02 858,695 - 5,50 6,76 574,31 984,17 412,39 16,19 2395,91 68,31 70,84 857,675,50 - 6 6,79 355,04 610,75 245,15 14,79 1840,71 48,61 63,40 1031,316 - 6,50 6,89 531,40 571,91 352,68 25,02 2025,50 150,13 173,95 3064,466,50 - 7 6,94 683,10 870)2 465.52 24,29 2441,45 126,50 263,12 3104,317 - 7,50 6,95 635,03 619.85 419,98 57,68 1935,45 139.15 298,54 4389,557,50 - 8 7,17 646,73 552,85 319,45 44,98 1319,53 91,27 208,62 2623,428 - 8,50 7,39 782,77 671,49 408,46 38,32 1081,21 118,87 236,47 2194,038,50 - 9 7,36 1158,20 831,29 702,08 25,53 1731,07 104,30 340,92 2865,929 - 9,50 7,36 902,94 665,58 510,51 12,29 1421,81 91,84 370,96 2057,569,50 - 10 7,36 1025,70 727,40 564,48 12,16 1390,55 79,16 305,19 1720,9810 - 10,50 7,3 1127,28 762,04 640,69 12,38 1537,42 70,38 310,64 1744,9210,50 - 11 7,3 1053,84 720,41 607,25 Il,92 1455,98 50,52 267.75 1649,9711-11,50 7,31 1185,24 814,79 701,10 10,04 1612,53 48)2 200,86 1442,94Il,50-12 7,32 1273,12 1246,23 893,58 53,40 1186,45 31,88 100,61 688,3612 - 12,50 7,32 1209,30 724,28 997,10 6,93 1127,02 40,06 133,16 885,5912,50 - 13 7,27 1247,19 690,72 1386,85 8,44 1311,07 44,39 141,82 901,8313 - 13,50 7,24 1445,17 736,62 2292,95 5,61 1296.95 47,16 153,84 797,2613,50-14 7,72 1521,64 633,41 3431,59 0,00 2258,20 70,38 203,86 1235,2714-14,50 7,65 1524,44 500,37 5400.26 0,00 1408,97 50,15 213,44 1206.0214,50 - 15 6,85 1695,16 492,65 23714,10 0,00 1555,62 114,06 759,61 11539,7415 - 15,50 6,98 1349,79 370,05 8603,59 0,00 1695,17 59,91 513,66 2921,6115,50-16 6,88 1347,18 511,03 9712,55 0,00 1494,16 85.66 514,93 3768,0216-16,50 7,02 1478,80 543.82 5991,JO 0.00 1589.92 61.43 241,20 1426,4116,50 - 17 7,08 1430,31 328,34 3389,56 0,00 1370,04 24,29 148,43 712,4617 - 17,50 7,14 1199,15 205,83 2124,47 0.00 1034,67 24,81 142,43 626,6817,50-18 7,13 1319,54 200.35 18JO,04 0,00 1013,59 20,73 113,50 511,2318 - 18,50 7,13 1159,85 191,86 778,08 3,20 911,80 24,22 75.58 356,58

Tableau IV.II : Données chimiques des eaux lixiviées du sondage NL2.

A34

Profondeur pH cr NOJ ' S04" V Na+ K+ Mg++ Ca++

(m) (mgll) (mg!l) (mgll) (mgll) (mg!l) (mg!l) (mgfl) (mgfl)18,50 - 19 7,21 1063,38 145,98 399,75 1,35 760.20 30,32 119,03 615,3519 - 19,50 7,27 1136,43 173,38 242,46 3,79 872,30 28,44 135,45 743,6219,50 - 20 7,27 743,14 161,18 320,67 3,90 782,16 23,75 88,23 483,5520 - 20,50 7,28 453,01 156,09 298,61 3,73 756,71 22,06 45,81 223,9620,50 - 21 7,27 245,48 156,89 288,85 2,86 577,71 14,77 38,76 208,5721-21,50 7,33 144,69 123,47 174,59 3,09 449.49 8.68 22,19 122,5021.50 - 22 7,36 68,11 84.95 98.72 1,84 330.61 4.59 42,09 271.6822 - 22,50 7,36 48,70 82.14 83,59 2,25 294,38 6,54 50,15 359,(J722,50 - n 7,3 39,67 52,90 68.42 0,98 179,96 4,60 ],7,25 114,4223 - 23,50 7,38 30,32 22,68 51,34 0.36 94,07 3,10 10,98 94,0723,50 - 24 7,25 54,66 3,08 79,59 0,00 647,02 25,67 49,07 350,82

Tableau IV.II : Données chimiques des eaux lixiviées du sondage NL2.

A35

Profondeur S04--/Cr N03)Cr F-/Cr Na+/Cr Ca++/Cr Mg++/cr K+/cr(m)

0-0,25 2,64 4,60 0,04 5,90 1,46 0,76 0,940,25 - 0,50 0,70 5,19 0,00 4,08 2,16 1,01 0,200,50 - 0,75 0,22 2,55 0,00 2,07 1,12 0,39 0,030,75 - ] 0,66 ],29 0,00 4,] 8 2,58 0,62 0,07] - ],25 0,50 0,78 0,00 ],] 7 0,77 0,] 8 0,02],25 - ],50 0,03 ],26 0,00 0,85 0,68 0,15 0,01],50 - 1,75 0,08 0,92 0,00 ],92 ] ,] ] 0,19 0,031,75-2 0,06 0,60 0,00 ],59 0,62 0,1 1 0,022 - 2,50 0,09 0,40 0,01 2,28 0,60 0,] 1 0,052,50 - 3 0,09 0,30 0,0] 2,14 ], ]4 0,2 ] 0,083 - 3,50 0,08 0,28 0,0 ] 2,08 0,72 0, J ] 0,043,50 - 4 0,14 0,38 0,0] 2,63 ],33 0,22 0,094 - 4,50 0,11 0,40 0,0] 2,96 ],08 0,16 0,084,50 - 5 0,17 0,75 0,02 4,48 1,19 0,16 0,095 - 5,50 0,27 0,98 0,05 6,43 1,32 0,18 0,1 ]5,50 - 6 0,25 0,98 0,08 8,00 2,57 0,26 0,] 26 - 6,50 0,24 0,62 0,09 5,88 5,]° 0,48 0,266,50 - 7 0,25 0,73 0,07 5,51 4,02 0,56 0,]77 - 7,50 0,24 0,56 0,17 4,70 6,1 ] 0,69 0,207,50 - 8 0,] 8 0,49 0,13 3,15 3,59 0,47 0,] 38 - 8,50 0,19 0,49 0,09 2,13 2,48 0,44 0,] 48,50 - 9 0,22 0,41 0,04 2,30 2,19 0,43 0,089 - 9,50 0,2] 0,42 0,03 2,43 2,02 0,60 0,099,50 - ]0 0,20 0,41 0,02 2,09 1,48 0,43 0,0710- 10,50 0,21 0,39 0,02 2,10 1,37 0,40 0,0610,50 - Il 0,21 0,39 0,02 2,13 ],38 0,37 0,0411-11,50 0,22 0,39 0,02 2,] ° 1,08 0,25 0,041],50 - 12 0,26 0,56 0,08 1,44 0,48 0,12 0,0212 - 12,50 0,30 0,34 0,01 ],44 0,65 0,16 0,0312,50 - 13 0,4 ] 0,32 0,0 l 1,62 0,64 0,] 7 0,0313-13,50 0,59 0,29 0,0 ] ],38 0,49 0,] 6 0,0313,50-14 0,83 0,24 0,00 2,29 0,72 0,20 0,04]4 - 14,50 1,31 0,19 0,00 1,43 0,70 0,20 0,0314,50-15 5,16 0,17 0,00 1,42 6,02 0,65 0,0615 - 15,50 2,35 0,16 0,00 1,94 ] ,91 0,56 0,04]5,50 - 16 2,66 0,22 0,00 1,71 2,47 0,56 0,0616 - 16,50 ] ,50 0,2] 0,00 ] ,66 0,85 0,24 0,04]6,50 - 17 0,87 0,] 3 0,00 ],48 0,44 0,15 0,0217 - 17,50 0,65 0,10 0,00 ],33 0,46 0,] 7 0,0217,50 - 18 0,51 0,09 0,00 l, ]8 0,34 0,13 0,01

Tableau IV.I2 : Ratios molaires ion/Cr du sondage NL2.

Profondeur S04 Icr N03-/Cr Na+/Cr Ca++/Cr Mg++/Cr K+/Cri

F/cr(m)

18 - 18,50 0,25 0,09 0,01 1,21 0,27 0,10 0,0218,50 - 19 0,] 4 0,08 0,00 ],]° 0,5 ] 0,] 6 0,03]9 - ]9,50 0,08 0,09 0,0] ] , ]8 0,58 0,] 7 0,0219,50 - 20 0, ]6 0,] 2 0,01 ],62 0,58 0,] 7 0,0320 - 20,50 0,24 0,20 0,02 2,58 0,44 0,] 5 0,0420,50 - 2] 0,43 0,37 0,02 3,63 0,75 0,23 0,052] -2],50 0,45 0,49 0,04 4,79 0,75 0,22 0,052] ,50 - 22 0,53 0,7] 0,05 7,49 3,53 0,90 0,0622 - 22,50 0,63 0,96 0,09 9,32 6,52 1,50 0,1222,50 - 23 0,64 0,76 0,05 7,00 2,55 0,63 0,1]23 - 23,50 0,62 0,43 0,02 4,78 2,74 0,53 0,0923,50 - 24 0,54 0,03 0,00 18,25 5,68 1,31 0,43

Tableau JV.12 : Ratios molaires ion/Cr du sondage NL2.

A36

A37

Profondeur Anh Cele Flu G)'p Qua(m)

0,25-0,5 -] ,07 0,72 -0,91 0,50,5-0,75 -],44 -1,28 -1.28 0,5]-1.25 -0,67 -1.83 -0,5 J 0,5]

--1,5-] ,5 -] ,43 -2,X4 -1.27 0.51

1,75-2 -1,2X -2.52 -O,O() -1.12 0.5 1

11,50-12 -0,4X -I,X9 .1,156 -0,33 0.51

12-12,50 -0,37 -] ,8X 1,45 -{l,21 0,51

12,50-13 -0,25 -1,79 1.5X -0.\ 0,5\

13-13,50 -0,12 -] ,63 1,13 0,035 0,5

13,50-14 0, \ -] ,6 0,26 0,52]4-]4,5 0,25 -1,4X 0,4 0,52]4,50-15 1,31 -1,43 1,5 0,59

15-15,50 0,63 -1,48 0,79 0,53

15,50-16 0,74 -],48 0,9 0,5416-16,50 0,32 -1.48 0,48 0,52

16,50-17 -0,05 -l,53 0,11 0,52

17-17,50 -0,2 -1,6 -0,04 0,51

17,50-18 -oJl -1.61 -0,16 0,5]

18-18,50 -0,69 -un 0,51 -0,53 0,51

18,50-19 -0.8 -2,13 -0,012 -0.64 0,51

Tableau IV.13 : Indices de Saturation de l'eau du sondage NL2 vis-à-vis des différentsminéraux (Anh : anhydrite; Cele: Célestite ; Flu : Fluorine; Gyp: gypse et Qua:

quartz).

Profondeur cr N03- No3-/cr

(m) (m~1I) (m~/I)

1 - l,50 11,1 1 5,00 0,261,5 - 1,75 12,20 4,88 0,232 - 2,25 34,69 22,55 0,37

2,25 - 2,5 37,72 4,72 0,072,5 - 2,75 292,90 51,51 0,102,75 - 3 93,30 17,25 0,113 - 3,25 39,48 8,36 0,12

3,25 - 3,5 52,00 13,78 0,153,5 - 3,75 73,51 23,47 0,183,75 - 4 58,31 16,60 0,164 - 4,25 84,82 18,38 0,12

4,25 - 4,5 74,64 27,45 0,214,5 - 4,75 25,20 14,70 0,334,75-5 6,97 4,18 0,345 - 5,25 18,20 10,92 0,34

5,25 - 5,5 19,25 10,01 0,305,5 - 5,75 4,64 3,02 0,375,75 - 6 6,73 5,16 044

6,25 - 6,5 . 8,68 4,77 0,317,25 - 7,5 7,07 6,01 0,497,5 - 7,75 6,87 5,84 0,497,75 - 8 7,67 6,14 0,468 - 8,25 5,44 3,63 0,38

8,25 - 8,5 8,14 5,29 0,378,5 - 8,75 23,40 12,22 0,308,75-9 8,14 2,85 0,209 - 9,25 36,75 13,29 0,21

9,25 - 9,5 13,00 6,50 0,299,5 - 9,75 9,29 3,72 0,239,75 - 10 14,52 6,17 0,2410 - 10,5 12,40 5,58 0,2610,5 - II 20,19 7,40 0,2111-11,5 15,80 3,36 0,12Il,5 - 12 111,80 13,00 0,0712 - 12,5 311,76 53,83 0,1012,5-13 78,32 24,24 0,1813-13,5 139,14 81,30 0,3313,5 - 14 37,17 35,79 0,5514 - 14,5 30,99 30,99 0,5714,5 - 15 27,97 33,56 0,69

Tableau IV.14 : Données chimiques des eaux lixiviées dusondage L23.

A38

Profondeur cr N03- No3-/cr(m) (m~/') (m~/')

15 - 15,5 16,20 20,25 0,7115,5-16 7,95 \ 3,24 0,9516 - 16,5 6,40 12,96 1,1616,5 - 17 8,39 12,26 0,8317-17,5 9,88 16,99 0,9817,5 - 18 10,40 13,78 0,7618 - 18,5 4,92 12,29 1,4318,5-19 6,27 5,14 0,4719-19,5 5,86 7,97 0,7819,5 - 20 5,12 4,71 0,5320 - 20,5 6,16 3,94 0,3720,5 - 21 5,76 3,57 0,3521 - 21,5 5,20 3,77 0,4121,5 - 22 6,88 3,85 0,3222 - 22,5 4,80 4,96 0,5922,5 - 23 6,55 3,77 ____ 0,3323 - 23,5 3,73 6,71 1,0323,5 - 24 6,51 6,07 0,5324 - 24,5 7,26 9,62 0,7624,5 - 25 5,75 5,95 0,5925 - 25,5 3,28 7,05 1,2326 - 26,5 4,13 7,98 1, 1126,5 - 27 2,70 2,30 0,4927 - 27,5 4,21 4,77 0,6527,5 - 28 3,57 3,69 0,5928 - 28,5 11,70 7,80 0,3828,5 - 29 5,51 3,03 0,3129 - 29,5 13,46 7,63 0,3229,5 - 30 14,06 7,73 0,3130 - 30,5 11,17 7,37 0,3830,5 - 31 10,68 5,77 0,3131 - 31,5 22,69 6,47 0,1631,5-32 16,60 5,60 0,1932 - 32,5 19,39 7,27 0,2132,5 - 33 16,90 7,20 0,2433 - 33,5 Il,56 5,51 0,27

Tableau IV.14 : Données chimiques des eaux lixiviées dusondage L23.

A39

A4ü

Puits cr NO)' S04" Na+ K+ Ca++ Mg++ Sr++ Ba++ B' Br' Y

m211 mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mgll1 68 -0,8 37 39,2 4,6 7,9 1,8 0,119 0,054 0,032 42 15,9 1,9 28,5 3,1 33,8 5,5 0,16 0, III 0,03 0,143 97 3,7 39 48,4 4,4 20 8,7 0,168 0,092 0,(1) 0,24 585 38,5 47 246 3,1 177 42,9 0,84] 0,305 0,019 1,485 120 3,3 16 51 2,3 65 6 0,231 0,331 0,032 0,6126 83 32,6 -0,8 53,1 6,2 28.3 14,1 0,356 0,4397 330 2.5 54,4 138 2,6 89,4 24.9 0,424 0,314 0,06 1,1 0,098 50 1.2 11,7 29,1 3,7 6,7 2,9 0,102 0,1 139 95 -0,5 12 42,2 4.1 ) 1 2,9 0,168 0,097 0,021 0,19JO 65 I,I 3 26,9 2,4 12 3,6 0,088 0,1 0,013 0,13311 78 0,9 49,6 50,6 3,8 34,6 6,9 0,338 0,879 0,04512 74 -0,5 27 47,8 2,2 8 4,7 0,092 0,152 0,025 0,165l3 158 3 19,9 70,8 5,8 23,8 8,1 0,158 0,101 0,044 0,3314 28 5,2 17,6 185 53 14,1 ·48 0254 0128 00615 295 7,2 19 147 1,9 J03 '292 0661 0,286 °1

1,0416 84 23,2 3 57,6 4,9 II 11,2 0,189 0,496 0,025 0,21617 198 -0,5 12 48,9 3,1 54 19,3 0,418 0,527 0,062 0,418 105 ..0,5 6 45,4 3,3 24 10,8 0,266 0,205 0,041 0,68519 355 -0,8 6,2 113 5,3 48,4 15,6 0,294 0,658 0,043 1,520 52 0,5 ]8,2 25,9 3,4 14 4,6 0,021 0,083 0,0:)721 92 ..0,8 3,2 35,5 6,4 9,2 5,9 0,15 0,17 0,01 0,2322 69 9,5 30 45,9 3 11,7 6,3 0,108 0,187 0,04123 50,6 16,2 ° 39,7 2,8 l3 4,9 0, Il 0,112 0,012 0,1624 290 4,8 15 97,5 4,9 148 20,7 0,51.1 0,268 0,05 0,79525 1000 57,5 196 399 4,9 299 99,6 3,158 0,077 0,105 326 1280 -0,05 7 471 5,5 184 106 1,405 1,289 0,025 4,627 80 0,9 4,2 33,4 3,4 12,1 3,5 0,21 0,22128 55 4,8 -0,8 37,5 2,8 5,8 1,7 0,098 0,255 0,12 0,0529 220 13,7 3,1 57,7 4,6 79,4 19,8 0,584 0,496 0,65 0,0830 250 14,1 52,5 140 1,7 110 24,4 0,381 0,363 0,19 1 0.1731 77 12,5 0,8 41,3 6,3 12,2 9,3 0,12.1 0,208 0,23 -0,0532 96 29 1 57,5 Il,4 15,1 12 0,159 0,474 0,06 0,31 0,0533 80 14,5 10 37 3,1 107 10,9 0,23 0,074 0,022 0,3234 2190 3,8 193 1120 7,5 232 55,2 0,8 0,152 8,5 0,0735 44 1,3 31,2 27,8 5,4 20,6 2,9 0,259 0,087 0,07 (l,0536 153 1,4 39,8 68 4,3 30,1 8,7 0,289 0,157 0,045 0,3437 88 1,7 13,8 48 3,4 14,8 8,2 0,105 0,169 0,058 0.3338 170 ..0,8 75,5 89 16.9 27,3 7,9 0,189 0,075 0,052 0,6839 93 0,8 18 43.8 4,9 19,6 10.2 0,17 0,344 0,045 0,3240 88 5,2 5 29) 4,5 15 3,3 0,302 0,092 0,02 0,41541 154 29,1 9,2 47,7 11,3 54.5 24,5 0,518 0,6 0,03642 104 2,7 9 38,5 8,3 14 6,8 0,214 0,273 0,028 0,6143 170 54 4 99 13,9 30 36,8 0,435 1,376 0,041 0,544 960 6,6 14,7 316 5 188 .69,2 1,07 0,662 0,36 0,0545 43 -0,5 ]2,3 21,2 3 6,4 2 0,096 0,12246 72 -0,5 29,8 38,2 4,2 12,8 5,2 0,134 0,123 0,037 "

47 57 1,7 12,7 30,1 3 14,8 3 0,266 0,096

Tableau IV.15 : Données chimiques des eaux de la nappe dessables quaternaires de Louga

A41

Puits cr NO)' SO. Na+ K+ Ca- MgH Sr..... BaH 0' Br' Fm2ll m2ll mg!1 mg/l mg/l mg/l mg!1 mg!1 m2ll mgll mg!1 mg!1

48 243 27,5 36,6 137 II 33 19,9 0,329 0,336 0,05 0,8449 245 0,8 31,2 114 6 24,9 16,2 0,308 0,296 0,03 0,5150 82 2,5 6,2 40 5,5 19,4 2,6 0,187 0,088 0,0:17SI 76 3,6 14 36,8 3,6 7,6 5,8 0,081 0,131 0,037 0,352 87 0,9 35,7 62,2 3,3 6,9 3,7 0,112 0,414 0,1953 50 1,5 20 29,6 2,9 10,3 3,2 0,1 0,059 0,03154 70 6,8 25,8 47,4 2,6 61,3 12,2 0,24] 0,12 0,08 0,255 250 1) II 104 12,6 24,9 1O) 0,219 0,443 0,0556 40 15 1,7 32,2 3,4 10,1 5,2 0,122 0,109 0,1657 46,2 0,2 16 29,1 2,4 6 2,1 0,063 0,07 0,024 0,10858 43 12,5 2,2 29,1 7,1 66 4,5 0,093 0,267 0,04859 40 0,8 14,9 33 2,8 3,3 1,6 0,044 0,049 0,03760 470 10,5 7,1 89,7 8,4 140 43,2 0,406 0,688 0,065 1,9 0,0661 1040 1,4 5,3 315 17,1 207 98,5 1,37 1,5 0,41 0,0962 130 16 5,3 59 3,5 71 13) 0,217 0,138 0,035 0,4463 75,5 2,8 a 39 3,2 7 2,6 0,071 0,125 0,013 0,14864 29,4 13 1 19,9 3 15 3,2 0,237 0,14 0,015 0,14665 300 8 4,8 114 8,6 31,7 27,1 0,287 0,436 366 120 55,3 2 31,5 3,3 144 17,5 0,41 0,104 0,028 0,34867 164 9 18,3 94,8 3,8 13,4 9,2 0,221 0,253 0,034 0,5268 141 13 10,6 84,9 4,3 15 10,6 0,218 0,72 0,073 0,63 0,0669 143 -0,8 12,7 62,9 5,8 22 6 0,145 0,152 1,270 73 0,6 31 36,5 6,1 23 5,7 0,188 0,113 0,047 0,2271 76 0,8 16,9 46,6 4,3 12 3,4 0,135 0,101 0,051 0,23272 78 20,7 13 63,8 5,1 23 8,2 0)13 0,217 0,005 0,26473 30 0,3 2,4 19 2,9 12,8 0,8 0,159 0,036 0,08 0,0774 81 13 47 47,1 13,5 47 13 0,323 0,094 0,024 0,275 97 28,9 14,3 45 4 79 15,7 0,331 0,149 0,056 0,3376 132 15,7 8,8 63 7,9 19,4 13,8 0,259 0,909 0,043 0,3777 305 10,3 137 169 16,1 61 28,8 0,384 0,114 0,073 0,7278 465 3.3 162 224 90.5 75 35,3 0,558 0,242 0,199 1,379 122 -0,5 59 66,6 5,6 36 9,3 0,205 0.143 0,052 0,26980 1160 100 198 500 12,8 392 10O 1,84 0,098 0,46 0,1381 310 111 35 92.8 4,5 2<)2 37,7 0,686 0,344 o,on 1,1682 94 8,3 30,7 53,7 3,3 20,8 9,2 0,249 0,116 0,05183 70 7 25 48,2 3,8 11 5,8 0,129 0,178 0,025 0,22184 58 <0.5 61,3 28,1 2 69,1 10,2 0,186 0,275 0,038 1

85 45,7 9,3 ° 28,4 11,5 7 1,9 0,114 0,421 0,032 0,11386 165 14,1 9 40,3 3,4 126 1606 0,345 0,188 0,032 0,5187 56 5,8 3,5 27,6 2,4 32,5 7,7 0,207 0,143 0,21 0,0888 4580 2J,6 1811 2781 10 440 367 6,579 0,052 1,89 II89 320 82 125 258 4,2 186 67,1 2,181 0,177 0,176 1,1390 73 2 10 37,9 2,6 II 4,6 0,105 0,051 0,0:1:1 0,19691 45 1 32,4 22,3 13,3 16,8 4,7 0.212 0,164 0,06292 225 27 )14 100,6 12,8 50 29,7 0,509 0,199 0,06 0,47593 345 16,9 33 96 2,4 172 36,2 0,6ï9 0,302 0,04 1,294 52 0,2 6,1 32,8 3,5 15,9 3 5 0,198 0,096 0,06 0,16 0,0995 47,4 (U 8 24,3 3,1 9 2,2 0,017 0,08 0,019 0,08896 148 21 26 69 3,6 33 22,3 0,364 0,253 0,029 0,25597 40 0,2 6,1 18,7 2,8 16 3,6 0,118 0,091 0,1 0.1

Tableau IV.15 : Données chimiques des eaux de la nappe dessables quaternaires de Louga

Puits cr N03- S04-- Na+ K+ Ca++ MgH

SrH B +-t B- Br- FIl

012/1 012/1 012/1 012/1 012/1 012/1 012/1 012/1 012/1 mg/I mg/I m~/I

98 120 Il,8 16,2 72,4 3,7 13,4 9 0,131 0,214 0,063 0,4499 240 1,5 19 88 9,4 44,5 14,5 0,326 0,336 0,046 0,72100 228 3,2 92 118 8 39,3 19,1 0,435 0,072 0,03910l 37 0.9 1.4 19.8 2,8 7,2 0,9 0.141 0,05102 41 0,09 3.1 23,5 2 7 J ,5 0,109 0,048 0.11 -0.05103 34,8 -0,5 0 15,2 1,9 8 1,8 0,089 0,068 0.009 0,134104 30,5 16,1 15 51,4 2,3 25 9,8 0,348 0,045 0,043 0,135105 585 23,9 245 656 1,1 44 21,9 0,466 0,084 0,308 1,5106 J60 52 18 602 2,6 95 34,4 0,929 0,365 0064 0.536

"107 55 1,3 22,3 38,7 1,5 21,5 4,8 0,081 0,055 0,036 0,21108 90 6,3 5 31,6 3,4 103 14,2 0,198 0,129 0,028 0,32109 202 6,8 49 III 3,2 35 14,4 0,293 0,155 0,055 0,62110 216 27,5 85,4 98,5 28,9 54,4 31,9 0,48 0,356 0,055 0,74III 125 3 14 52,8 3,4 103 10,1 0,185 0,148 0,029 0,494112 186 14 45 70,2 3,8 55 15,6 0,42] 0,114 0,021 0,27113 103 0,5 -0,8 39,7 4,6 10,8 8,6 0,171 0,591114 1830 8,5 245 886 4605 272 90,6 1,845 0,104 0,125 6,6115 80 4 11 31 5,4 29 20,1 0,248 0,328 0,008 0,288116 340 L2 10 117 8,7 44,8 35,5 0,462 1,57 0,038117 122 21 13,8 78,4 5,8 22,7 7,2 0,245 0,205 0,048 0,53118 82 10 28 61,6 2,3 30,5 6,2 0,113 0,072 0,035 0)119 76 1,1 1,2 47.2 4,9 4,1 0,9 0,106 0,053 0,034

Tableau [V.15 : Données chimiques des eaux de la nappe dessables quaternaires de Louga

A42

Puits Na++/cr N03-/Cr S04--;Cr Br-;Cr Sr++/Cr

1 0,89 -0,0067268 0,20082329 0,00019575 0,000708092 1,05 0,21645858 0,0166965 0,00147898 0,001541423 0,77 0,02181007 0,14839324 0,00091483 0,000700794 0,65 0,03762979 0,02965263 0,00112251 0,000581695 0,66 0,01572388 0,04921075 0,00226284 0,0007789··6 0,99 0,22457763 -0,0035574 ° 0,001735497 0,64 0,00433165 0,06084238 0,00147898 0,000519888 0,90 0,01372266 0,08636487 ° 0,000825439 0,69 -0,0030094 0,04662071 0,00088739 0,00071554]0 0,64 0,00967623 0,01703449 0,00090787 0,0005478Il 1,00 0,00659743 0,23469743 ° 0,0017533612 1,00 -0,0038634 0,13466456 0,00098932 0,0005030413 0,69 0,01085653 0,04648547 0,0009267 0,0004046214 1,02 0,10618723 0,23199354 ° 0,003670515 0,77 0,01395524 0,0237713 0,00] 56421 0,0009066316 1,06 0,15791947 0,01318145 0,00114093 0,000910417 0,38 -0,0014439 0,02236852 000089635 0,000854218 0,67 -0,0027227 0,02109032 0,00289458 0,0010250419 0,49 -0,0012885 0,00644592 0,00187477 0,000335120 0,77 0,00549786 0,12917822 ° 0,0001634121 0,60 -0,004972 0,0]283759 0,00] 10924 0,0006597122 1,03 0,07872297 0,16046984 ° 0,0006333223 1,21 0,18305916 ° 0,00140299 0,0008796124 0,52 0,0094639 0,01909038 0,00121634 0,0007129725 0,62 0,0328772 0,0723398 0,00133108 0,001277826 0,57 -2,234E-05 0,00201841 0,00159453 0,0004441427 0,64 0,0064325 0,01937673 ° 0,0010621328 1,05 0,04990057 -0,0053684 0,00096806 0,0007209629 0,40 0,03560614 0,00520068 0,00131092 0,0010740930 0,86 003224824 0,07750693 0,00177478 0,0006166431 0,83 0,09282101 0,0038346 0,00132532 0,0006358332 0,92 0,17272442 0,00384459 0,00143276 0,0006701633 0,71 0,10363465 0,04613508 0,00177478 0,0011632934 0,79 0,00099213 0,03252628 0,0017221 0,0001478135 0,97 0,01689342 0,26171172 0,0005042 0,0023817536 0,69 0,00523195 0,09600921 0,00098599 0,0007642937 0,84 0,0110457 0,05787855 0,00166386 0,0004827938 0,81 -0,0026907 0,16391522 0,00177478 0,0004498439 0,73 0,00491852 0,07143496 0,00152669 0,0007396340 0,51 0,03378685 0,02097049 0,00209242 0,00138859

Tableau IV.IS (suite) : Ratios molaires ion/Cr des eaux de la nappedes sables quaternaires de Louga

A43

Puits Na++/Cr N03-/cr S04--/cr Bdcr Sr++/Cr41 0,48 0,10804365 0,02204897 ° 0,00136142 0,57 0,01484422 0,03193967 0,00260244 0,0008325943 0,90 0,18162341 0,00868425 0,00130499 0,0010353644 0,51 0,00393097 0,00565155 0,00016639 0,0004509945 0,76 -0,0066486 0,10557423 ° 0,0009033446 0,82 -0,0039707 0,15275837 ° 0,0007530547 0,81 0,01705301 0,08223376 ° 0,0018882448 0,87 0,06470732 0,05558992 0,00153376 0,0005478249 0,72 0,00186703 0,04700129 0,00092361 0,0005086750 0,75 0,01743224 0,0279061 ° 0,000922745] 0,75 0,027084] 9 0,00679885 0,00]75]43 0,0004312452 ],]° 0,0059]494 0,] 5]45033 0,00096899 0,0005208953 0,9] 0,0]7]5332 0,]4763225 ° 0,0008092454 ],04 0,05554409 0,13603258 0,00] 2677 0,0013930655 0,64 0,00297324 0,0] 623955 ° 0,0003544556 1,24 0,2]441652 0,0] 568593 0,00177478 0,001234157 0,97 0,00247523 0,12782013 0,00]0372] 0,00055] 7658 ],04 0,]662]436 0,0] 88832 ° 0,000875] ]59 ],27 0,0] ]43555 0,13748254 ° 0,0004450860 0,29 0,0] 277375 0,00557547 0,00] 79366 0,000349526] 0,47 0,0007697 0,00] 88089 0,000] 7492 0,0005330162 0,70 0,0703726 0,015047] 3 0,00] 50] 74 0,0006754163 0,80 0,02]20499 ° 0,00086976 0,0003805164 ] ,04 0,25282674 0,0] 255376 0,00220338 0,00326]7565 0,59 0,0] 52474 0,00590529 0,00443695 0,0003870966 0,40 0,26349408 0,006] 5] 34 0,00] 28672 0,00] 3824667 0,89 0,03] 37803 0,04] 184 0,00140684 0,0005452568 0,93 005271706 0,02774649 0,00198247 0,0006255969 0,68 -0,003] 988 0,03277849 0,0037233 ] 0,0004] 02870 0,77 0,00469954 0,] 5673287 0,001337]6 0,001042047] 0,95 0,0060187] 0,08207] 88 0,00135444 0,0007] 87472 ],26 0,]5]74092 0,06] 5]344 0,00]50]74 0,00]6236873 0,98 0,0057] 777 0,02952645 0,00]]83]9 0,002144574 0,90 0,09] 76674 0,214]579 0,00109554 0,0016134975 0,72 0,1703543 0,05441086 0,00150948 0,0013807276 0,74 0,06800686 0,02460538 0,00124369 0,0007939277 0,85 0,0] 93092 0,16578376 0,00104741 0,0005094378 0,74 0,00405778 0,12858293 0,00124044 0,0004855579 0,84 -0,0023433 0,17848982 0,00097831 0,000679980 0,66 0,04929115 0,06299825 0,00017595 0,00064181

Tableau IV.IS (suite) : Ratios molaires ion/Cr des eaux de la nappedes sables quaternaires de Louga

A44

Puits Na++/Cr NoJ-/cr S04--/cr Bdcr Sr++/Cr81 046 0,2047332 0,04167039 0,00166028 0,0008953982 0,88 0,05048673 0,12054016 0 0,0010718283 1,06 0,05717774 0,13181451 0,00140081 0,0007456684 0,75 #VALEURI 0,39008005 0 0,0012975885 0,96 0,11635732 0 0,0010971 0,0010093486 0,38 0,04886098 0,02013167 0,00137142 0,0008460387 0,76 0,0592198 0,02306754 0,00166386 0,0014956688 0,94 0,00269659 0,14593996 0,00106564 0,0005812289 1,24 0,14651796 0,14417212 0,0015668 0,0027577590 0,80 0,01566513 0,05055899 0,00119129 0,0005819991 0,76 0,01270616 0,26573806 0 0,0019062292 0,69 0,06861329 0,18700086 0,00093669 0,0009153593 0,43 0,02800881 0,03530337 0,00154329 0,0007963494 0,97 0,00219914 0,043296 0,00136522 0,0015406895 0,79 0,00361884 0,06229209 0,00082374 0,0001451296 0,72 0,08113058 0,06483849 0,00076447 0,00099515"97 0,72 0,00285889 0,0562848 0,00110924 0,0011936498 0,93 0,05622478 0,04982589 0,00162688 0,0004417199 0,57 0,00357361 0,02921888 0,00133108 0,00054961100 0,80 0,00802495 0,14892727 0 0,00077198lOI 0,83 0,0139081 0,01396521 0 0,00154194102 0,88 0,00125512 0,0279061 0,0011904 0,0010757103 0,67 -0,0082152 0 0,00170848 0,00103481.104 2,60 0,30182348 0,18151507 0,0019639 0,00461667105 1,73 0,02335979 0,15457223 0,00113768 0,00032231106 0,58 0,01858277 0,04152157 0,00148638 0,00234934107 1,09 0,01351474 0,14964542 0,00169411 0,0005959108 0,54 0,04002442 0,02050448 0,00157758 0,00089017109 0,85 0,01924795 0,08952946 0,00136184 0,0005869110 0,70 0,07279573 0,14592355 0,00152007 0,00089916III 0,65 0,01372266 0,04133703 0,00175348 0,00059884112 0,58 0,04303701 0,0892937 0,00064407 0,00091584113 0,59 0,00277562 -0,0028666 0 0,00067175114 0,75 0,0026558 0,04941243 0,00160021 0,00040794115 0,60 0,02858887 0,05074859 0,0015973 0,00125433116 0,53 0,00201804 0,01085531 0 0,00054981117 0,99 0,0984207 0,04174847 0,00192753 0,00081256118 1,16 0,06972895 0,12602753 0,00162327 0,00105103119 0,96 0,00827573 0,00582759 0 0,00056434

Tableau IV.15 (suite) : Ratios molaires ion/Cr des eaux de la nappedes sables quaternaires de Louga

A45

Puits ÛlllO û2H(%0)

(~";1 17 -528 -5,2 -3430 -3,5 -3234 -4,6 -3244 -4,1 -3452 -6 -3556 -4,9 -3360 -4,7 -3 ]61 -4,3 -3068 -4,8 -3 ]73 -5,2 -3780 -4,6 -3387 -5,3 -3894 -5,3 -3597 -5 -27102 -5,4 -34

Tableau IV.16 : Teneurs en isotopes stables des eaux de la nappe dessables quaternaires de Louga

A46

A47

Puits Bar Cal Chal Cele Dol F'lu G~'p Illi Kaol Mont-Ca Qua Str7 0,526 -0,198 -2,53117 0,232 -1,424 0,164 -3,068 -2,93 -2.59 2.236 3.773 3.61 0.642 -3,0925 0,143 -0,092 0,179 -1,457 -0,268 -1,09 3,295 4,367 4,46 0,65 -1,6626 -0,048 -1,6 -0,119 -3,176 -3,049 -2,69 -0,642 1,949 0,96 0,352 -3,2927 0,451 -3,214 -0,203 -3,639 -6,584 -3,51 0,27 3,147 2,1 0,268 • -4,5429 -0,455 -0,213 -3,547 -2,84 -3,05 0,25833 -0,776 -0,232 -0,005 -3,464 -1,07 -2,43 1,695 3,308 2,98 0,465 -2,4734 0,371 -0,145 -2,106 -2,86 -1,25 0,32542 -0,062 -5,303 0 -3,338 -JO,537 -3,15 -3,511 0,555 -1,05 0,47 -6,(>&60 -o,J03 0,05 -3,496 -2,96 -2,59 0,5261 -0,078 -0,031 -3,28 -2,62 -2,73 0,43964 -1,267 -2,457 -0,157 -4,185 -5,193 -4,02 0,49 3,097 2,2 0,309 -3,8368 0,376 -0,085 -3,74 -3,1 0,38680 0,194 -0,252 -1,731 -2,1 - LO 1 0,218

83 0,224 -3,956 -0,268 -3,115 -7)q9 -2.81 -1,742 1,645 0,16 0,20ô -5,46

87 -0,774 -0,34 -3,77 -3, II -3,21 O,13J

88 0,533 0,118 0,149 -0,669 0,57 -0,4 4,808 5,42 5,67 0,619 -) ,35

89 0,46 -0,065 -0,18 -1,66 -0,18 -0,4 4,808 5,42 5,67 0,619 -1,35

104 -0,65 -1,87 0,18 -2,94 -3,77 -2,71 1,356 3,29 2,96 0,65 -3,3106 0,12 -0,025 0,03 -2,66 -0,105 -2,28 2,36 3,58 3,4 0,5 -1,61

III -0,11 -0,27 -0,066 -3,43 -1,16 -2,31 1,61 3,22 2,94 0,54 -2,58

Tableau IV.17 : Indices de Saturation de l'eau de la nappe superficielle de Louga vis-à-vis desprincipaux minéraux (Anh : anhydrite; Bar: barite ; Cal: calcite ; Cele: célestite ; Dol :

dolomite; Flu : fluorine; Gyp: gypse; llIi : iIIite ; Kaol : kaolinite ; Mont-Ca: montmorillonitecalcique; Qua: quartz et Str : strontianite).

ANNEXE 3: TABLEAUX CHAPITRE V

Tableau V.3 : Teneurs en chlorures de l'eau de pluie à Louga et hauteurs pluviométriques

journalières correspondantes. . A48

Tableau V.4a, b, c . teneurs en chlorures de l'eau interstitielle des sondages NLI, NL2 et

L23. Analyses de la Grande Bretagne . . A50

Tableau V.7 : Taux de chlorures cumulés du sondage NL 1 et temps de résidence correspondant

, (*. JI' C P - 1 -2 -J. **. al l' C P - 0 7 -2 -1) A57en annee . ca cu e avec p - g.m .an, . c cu e avec l' _. , g.m .an .

Tableau V.S : Taux de chlorures cumulés du sondage NL2 et temps de résidence correspondant

en année (* : calculé avec CpP = 1 g.m-2an- 1; ** calculé avec CpP = 0,7 gm-2an- 1

) .. ... A60

Tableau V.9 : Taux de chlorures cumulés du sondage L23 et temps de résidence correspondant en

année (* : calculé avec CpP = 1 g.m'2 an" ; ** • calculé avec CpP = 0) gm-2an") ........ A62

Date Pluie cr Date Pluie cr(mm) (mg/l) (mm) (mg/l)

09/07/92 ],6 66,72 22/06/95 7,3 ]6,] 4

16/07/92 4,3 ]2,8 ] ]/07/95 13,6 7,0]

22/07/92 4,2 ],81 19/07/95 ]3,2 2,57

25/07/92 0,6 5,53 23/07/95 0,6 11,83

02/08/92 0,7 15, ) ) 28/07/95 0,5 33,7407/08/92 17,9 0,96 29/07/95 4,4 11,9218/08/92 20,6 ),83 30/07/95 1,8 6,56)9/08/92 8 2,) 01/08/95 14,2 4,41

26/08/92 2,1 3,53 02/08/95 0,5 5,4327/08/92 0,7 2,62 03/08/95 0,8 12,8429/08/92 10,6 1,06 14/08/95 4,1 1,59

30108/92 33,5 0,18 15/08/95 5,7 2,210/09/92 1,3 4,41 16/08/95 1,8 2,12

13/09/92 0,6 9,38 17/08/95 ),7 0,8

18/09/92 1,1 5,8 19/08/95 2,5 1,39

22/09/92 0,4 12,12 21/08/95 1 14,1

23/08/95 19,8 0,94

25/08/95 1,1 45,01

26/08/95 )9,8 4,71

28/08/95 ],6 0,89

02/09/95 4 5,8

03/09/95 2,9 5,0 ]

]0/09/95 59,4 ],42

16/09/95 3,3 5,6

]9/09/95 17 3,8

20/09/95 20 2,03

22/09/95 27,5 0,2

23/09/95 9,7 0,66

28/09/95 0,9 9,1108/] 0/95 6 4,] 7

1]/]0/95 3,8 3,64

Tableau V.3 : Teneurs en chlorure de l'eau de pluie à Lougaet hauteurs pluviométriques journalières correspondantes

A48

Date Pluie cr Date Pluie cr Date Pluie cr(mm) (mgll) (mm) (mgll) (mm) (mg/I)

1 04/08/96 2,4 3,81 21/07/97 6,7 5,14 23/07/98 0,7 31,2710/08/96 4 3,7 25/07/97 5 4 24/07/98 5,2 6,5910/08/96 4,6 3,89 26/07/97 1,2 14,6 04/08/98 25,6 4,4714/08/96 6,5 ] ,08 ]7/08/97 ]4,3 5,96 07/08/98 ]4,6 ],78

23/08/96 3,5 3,37 2] /08/97 20, ] 4,09 22/08/98 ] ,2 5,2525/08/96 7,5 7,33 31/08/97 14,6 2,41 21/08/98 ]6,2 1,0704109/96 8 2,5 ] 05/09/97 2,6 ] ,18 0] /09/98 3,2 3,76]9/09/96 3 2,89 06/09/97 ]5, ] 0,74 03/09/98 22 1,0]

20/09/96 4 26,327/09/96 4 2,9 ]27/09/96 6 4,32

Tableau V.3 (suite) : Teneurs en chlorure de l'eau de pluie à Louga ethauteurs pluviométriques journalières correspondantes

A49

Profondeur cr(m) (mgll)

0-0,25 180,9

(U5 - 0,50 115,2

0,50 - 0,75 108,58

0,75 - 1 104,55

1 - 1,25 16,4

1.25 - l,50 32.5

1,50 - 1,75 29J2

1,75-2

2 - 2,25 16,29

2,25 - 2,50 37,2

2,50 - 2,75 18,96

2,75 - 3 12,19

3 - 3.25 19,26

3,25 - 3,50 38,44

3,50 - 3,75 22,5

3,75 - 4 16,26

4 - 4,25 23,25

4,25 - 4,50 17,92

4,50 - 4,75 29,31

4,75-5 20,8

5 - 5,25 24,84

5,25 - 5,50 42,41

5,50-5,75 56,86

5.75 -6 72,1

6 - 6,25 141,14

6,25 - 6,50 154,5

6,50 - 6,75 194,91

6,75 - 7 162,5

7 - 7,25 166,29

7,25 - 7,50 131,21

7,50 - 7,75 113,03

7,75 - 8 79,45

8 - 8.25 121.04

8,25 - 8,50 158,55

8,50 - 8,75 215,08

':1,,75 - 9 181.13

Tableau VA a : Teneurs en chlorure de l'eauinterstitielle du sondage NLI. Analyse de la

Grande Bretagne

ASü

Profondeur cr(m) (mg/l)

9-9,25 190,73

9,25 - 9,50 181,65

9,50 - 9,75 212,89

9.75 - 10 158,75

10 - JO.SO 145,27

10.50 - 11 130.2

11 - 11. SO 77.47

11.50 - 12 38,75

12 - 12.50 13,1

12,50 - 13 14.52

13-13,50

13.50-14 61.5

14 - 14,50 61.5

14.50-15 39,46

15 - 15,50 81,72

15.50-16 84.11

16 - 16.50 141,2

16.50-17 88.48

17 - 17.50 55.19

17.50-18 54,44

18 - 18,50

18,50 - 19 131,2

19-19,50 115,14

]9,50 - 20 156,73

20 - 20,50 142,73

20,50-21 108,5

21 - 21,50 85,66

21.S0-22 74J

22 - 22,50 95.41

22,50 - 23 84,59

23 - 23.50 76.63

23.50 - 24 86,35

24 - 24.50 122.82

24.50 - 25 135.5<1

25 - 25.50 121,37

25,50 - 26 136,48

26 - 26,50 107,81

26,50 - 27 105,47

Tableau VA a : Teneurs en chlorure de l'eauinterstitielle du sondage NLI. Analyse de la

Grande Bretagne

ASl

Profoodeu r cr(m) (mg!l)

27 - 27,50 70,89

27,50 - 28 73,65

28 - 28,50 54,44

28,50 - 29 73,27

29 - 29,50 45,79

29,50 - 30 49,25

30 - 30,50 44,53

30,50 - 3] 38,41

31 - 31,50 35,74

31,50 - 32 51,28

32 - 32,50 46.01

32,50 - 33 39

33 - 33,50 42,15

33,50 - 34 29,36

34 - 34,50 43,88

34,50 - 35 50,63

35 - 35,50 44,98

35,50 - 36 38,62

36 - 36,50 36,79

36.50 - 37 28,2

37-37,50 42,15

37,50 - 38 22,43

38 - 38,50 ]9,45

38,50 - 39 25

39 - 39,50 27,37

39,50 - 40 20.35

40 - 4] 32.58

41 - 42 22,84

42 - 43 36.91

43 - 44 27,54

Tableau VA a : Teneurs en chlorure de l'eauinterstitielle du sondage NLl. Analyse de la

Grande Bretagne

A52

Profondeur cr(m) (mg/I)

o-0,25 :16,6

0,25 - 0,50 :17,8

0,50 - 0,75 127,4

0,75 - 1 39,5

1 - 1,25 :1 18.8

1.25 - l,50 490

1,50-1,75 352,2

1,75 - 2 411,3

2 - 2,50 401,3

2,50 - 3 715,4

3 - 3,50 555,8

3,50-4 722,6

4 -4,50 602,3

4,50 - 5 302,8

5 - 5,50 281,1

5,50 - 6 145,2

6 - 6,50 127,5

6.50 - 7 185,4

1

7 - 7,50 128,7

7,50 - 8 198,2

8 - 8,50 265,1

8.50 - 9 359,8

9 - 9,50 455,4

9.50 - 10 541.1

10 - JO,50 514,6

10,50 - Il 535.5

Il - 11,50 665,9

11,50 - 12 812,4

12 - 12.50 779,6

12,50 - 13 854,5

13 - lJ.50 1084

13,50 - 14 834,1

14 - 14,50 926.7

14.50-15 948.\

Tableau V.4 b : Teneurs en chlorure de l'eau interstitielle dusondage NL2. Analyse de la Grande Bretagne.

AS3

Profondeur cr(m) (mg/l)

1S - IS,SO 819,6

15,SO - 16 724,2

16 - 16,SO 832,8

16,SO - 17 ]067,2

] 7 - 17,SO 92317,SO-18 893,7]8 - 18,SO 76S,6] 8,SO - ] 9 724,2

19 - 19,5O 604,4

19,5O - 20 426,3

20 - 20,SO 283,720,50 - 21 ]92,7

21 - 21,50 78,8

21,50-22 46,322 - 22,SO 26,3

22,SO - 23 18,8

23 - 23,50 9

23,50 - 24 15,2

Tableau VA b : Teneurs en chlorure de l'eau interstitielle dusondage NL2. Analyse de la Grande Bretagne.

A54

Profondeur cr(m) (mg//)

1 - \,50 1!,lI

1,5 - J,75 12,20

2 - 2,25 34,69

2.25 - 2.5 37,72

2,5 - 2,75 292,90

2,75 - 3 93,30

3 - 3.25 39,48

3.25 - 3.5 52.00

3.5 - 3.75 73,51

3,75 - 4 58,31

4-4,25 84,82

4,25 - 4,5 74,64

4,5 - 4,75 25,20

4,75 - 5 6,97

5 - 5,25 18,20

5,25 - 5,5 19,25

5,5 - 5,75 4,64

5.75 - 6 6,73

6,25 - 6,5 8,68

7,25 - 7,5 7,07

7.5 - 7,75 6.87

7,75 - 8 7.67

~ - ~.25 5,44

8,25 - 8,5 8,14

8,5 - 8,75 23,40

8.75 - 9 8,14

9 - 9.25 36,75

9.25-9.5 13,00

9.5-9,75 9,29

9.75 - 10 14,52

la - 10,5 12,40

10,5 - 11 20,19

Il - 11,5 15,80

1U -12 111,80

12 - 12,5 311,76

12,5 - 13 78,32

Tableau VA c : Teneurs en chlorure de l'eauinterstitielle du sondage L23. Analyse de la Grande

Bretagne

A55

Profondeur cr(m) (mg/l)

13 - 13,5 139,14

13,5 - 14 37,17

14-14,5 30,99

14,5 - 15 27,97

15 - 15.5 16,20

15,5 - 16 7.95

1Cl - \Cl,5 ClAO

16,5-17 8,39

17 - 17,5 9,88

17,5-18 10,40

18 - 18,5 4,92

18.5 - 19 6.27

19-19,5 5,86

19,5 - 20 5.12

20 - 20,5 6,16

20,5-21 5,76

21 - 21,5 5,20

21.5 -22 6,88

22 - 22,5 4.80

22.5 - 23 6.55

23 - 23,5 3,73

23,5 - 24 6,51

24 - 24,5 7,26

24,5 - 25 5,75

25 - 25,5 3,28

26 - 26,5 4,13

26,5 - 27 2,70

27 - 27,5 4,21

27,5 - 28 3,57

28 - 28.5 11,70

28,5 - 29 5,51

29 - 29,5 13,46

29,5 - 30 14,06

30 - 30,5 Il,17

30,5 - 31 10,68

31 - 31,5 22,69

31,5-32 16,60

32 - 32,5 19,39

32,5-33 16,90

33 - 33,5 11,56

Tableau VA c : Teneurs en chlorure de "eauinterstitielle du sondage L23. Analyse de la Grande

Bretagne

AS6

AS7

Profondeur dz Hum. Hum. CI- cr temps" temps .....pondérale volumique

(m) (m) (%) (mg/l) (e/m2) (an) (an)0-0,25 0,25 0,13 0,00195 180,9 0,09 0,09 0,13

0,25 - 0,50 0,25 0,55 0,00825 115,2 0,24 0,24 0,340,50 - 0,75 0,25 1,6 0,024 108,58 0,65 0,65 0,93

0,75 - 1 0,25 1,48 0,0222 104,55 0,58 0,58 0,831 - 1,25 0,25 1,6 0,024 16,4 0,10 0,10 0,14

1,25 - l,50 0,25 1,84 0,0276 32,5 0,22 0,22 0,32l,50 - 1,75 0,25 l,59 0,02385 29,32 0,17 0,17 0,25

1,75-2 0,002 - 2,25 0,25 1,45 0,02175 16,29 0,09 0,09 0,13

2,25 - 2,50 0,25 1,79 0,02685 37,2 0, II 0, Il 0,162,50 - 2,75 0,25 1,9 0,0285 18,96 0,27 0,27 0,38

2,75 - 3 0,25 2,06 0,0309 12,19 0,15 0,15 0,21 .3 - 3,25 0,25 2,25 0,03375 19,26 0,10 0,10 0,15

3,25 - 3,50 0,25 2,27 0,03405 38,44 0,16 0,16 0,233,50 - 3,75 0,25 2,41 0,03615 22,5 0,35 0,35 0,50

3,75-4 0,25 2,46 0,0369 16,26 0,21 0,21 0,304 - 4,25 0,25 2,6 0,039 23,25 0,16 0,16 0,23

425 - 45 025 245 0,03675 17,92 0,21 0,21 0,314,50 - 4,75 0,25 2,38 0,0357 29,31 0,16 0,16 0,23

4,75 - 5 0,25 2,52 0,0378 20,8 0,28 0,28 0,405 - 5,25 0,25 2,34 0,0351 24,84 0,18 0,18 0,26

5,25 - 5,5 0,25 2,22 0,0333 42,41 0,21 0,21 0,305,50 - 5,75 0,25 2,26 0,0339 56,86 0,36 0,36 0,51

5,75 - 6 0,25 2,28 0,0342 72,1 0,49 0,49 0,696 - 625 025 1,97 0,02955 141,14 0,53 0,53 0,76

625 - 65 025 209 003135 1545 1,11 1 II l,586,50 - 6,75 0,25 2,22 0,0333 194,91 1,29 1,29 1,84

6,75 - 7 0,25 2,74 0,0411 162,5 2,00 2,00 2,867·7,25 0,25 2,64 0,0396 166,29 1,61 1,61 2,30

725 - 7 5 025 ° 131,21 0,00 0,00 0,007,50 - 7,75 0,25 2,67 0,04005 113,03 1,31 1,31 1,88

7,75 - 8 0,25 2,93 0,04395 79,45 1,24 1,24 1,778 - 8,25 0,25 2,91 0,04365 121,04 0,87 0,87 1,24

8,25 - 8,5 0,25 3,25 0,04875 158,55 1,48 1,48 2, Il8,50 - 8,75 0,25 347 0,05205 215,08 2,06 2,06 2,95

8,75 - 9 025 3,06 0,0459 18 l, 13 2,47 2,47 3,539 - 9,25 0,25 3,3 0,0495 190,73 2,24 2,24 3,20

9,25 - 9,5 0,25 2,9 0,0435 181,65 2,07 2,07 2,969,50 - 9,75 0,25 3,24 0,0486 212,89 2,21 2,21 3,159,75 - 10 0,25 3,38 0,0507 158,75 2,70 2,70 3,8510 - 10,5 0,5 2,91 0,04365 145,27 3.46 3,46 4,95

10,50 - 11 0,5 2,07 0,03105 130,2 2,26 2,26 3,2211 - Il,5 0,5 1,96 0,0294 77,47 1,91 1,91 2,73

11,50 -12 0,5 1,97 0,02955 38,75. 1,14 1,14 1,6412 - 12,5 0,5 1,89 0,02835 13,1 0,55 0,55 0,78

12,50 - 13 0,5 1,77 0,02655 14,52 0,17 0,17 0,2513 - 13,5 0,5 1,88 0,0282 0,20 0,20 0,29

13,50 - 14 0,5 1,72 0,0258 61,5 0,00 0,00 0,00

Tableau V.7 : Taux de chlorures cumulés et temps de résidence correspondant dans lesondage NLI (* : calculé avec CpP = 1 g.m-2

• an-1; ltlt : calculé avec CpP = 0,7 g.m-2

• an-1).

1 Profondeu, dz Hum. Hum. CI- er temps* temps *" 1pondérale volumique

(m) (m) (%) (mWJ) (g1m2) (an) (an)14 - 14,50 0,5 1,83 0,02745 61,5 0,84 0,84 ·1,2114,50-15 0,5 1,98 0,0297 39,46 0,91 0,91 1,3015-15,5 0,5 2 003 81,72 0,59 0,59 0,8515,50-16 0,5 2,09 0,03135 84,11 1,28 1,28 1,8316 - 16,5 0,5 1,96 0,0294 141,2 1,24 1,24 1,77

16,50 - 17 0,5 2,29 0,03435 88,48 2,43 2,43 3,4617 - 17,5 0,5 2,07 0,03105 55,19 1,37 1,37 1,9617,50 - 18 0,5 1,45 0,02175 54,44 0,60 0,60 0,8618-18,5 0,5 0 0,00 0,00 0,0018,50 - 19 0,5 1,53 0,02295 131,2 0,00 0,00 0,0019-19,5 0,5 2,13 0,03195 115,14 2,10 2,10 2,9919,50 - 20 0,5 2,59 0,03885 156,73 2,24 2,24 3,2020 - 20,50 0,5 2,66 0,0399 142,73 3,13 3,13 4,4720,50 - 21 0,5 2,62 0,0393 108,5 2,80 2,80 4,0121 - 21,5 0,5 2,89 0,04335 85,66 2,35 2,35 3,36

21,50 - 22 0,5 2,78 0,0417 74,3 1,79 1,79 2,5522 - 22,5 0,5 3 0,045 95,41 1,67 1,67 2,39

22,50 - 23 0,5 2,5'1 0,03765 84,59 1,80 1,80 2,5723 - 23,5 0,5 2,64 0,0396 76,63 1,67 1,67 2,39

23,50 - 24 0,5 2,59 0,03885 86,35 1,49 1,49 2,1324 - 24,5 0,5 2,45 0,03675 122,82 1,59 1,59 2,27

24,50 - 25 0,5 269 0,04035 135,56 2,48 2,48 3,5425 - 25,5 0,5 3,1 0,0465 121,37 3,15 3,15 4,50

25,50 - 26 0,5 3,12 0,0468 136,48 2,84 2,84 4,0626 - 26,5 0,5 0 107,81 0,00 0,00 0,0026,50 - 27 0,5 3,76 0,0564 105,47 3,04 3,04 4,3427 - 27,50 0,5 4,23 0,06345 70,89 3,35 3,35 4,7827,50 - 28 0,5 3,9 0,0585 73,65 2,07 2,07 2,9628 - 28,5 0,5 4,11 0,06165 54,44 2,27 2,27 3,24

28,50 - 29 0,5 4,08 0,0612 73,27 1,67 1,67 2,3829 - 29,5 0,5 4,11 0,06165 45,79 2,26 2,26 3,2329,50 - 30 0,5 4,05 0,06075 49,25 1,39 1,39 1,9930 - 30,5 0,5 4,19 0,06285 44,53 1,55 1,55 2,2130,50 - 31 0,5 4,4 0,066 38,41 1,47 1,47 2,1031 - 31,5 0,5 4,15 0,06225 35,74 1,20 1,20 1,7131,50-32 0,5 4,28 0,0642 51,28 1,15 1,15 1,6432 - 32,5 0,5 4,51 0,06765 46,01 1,73 1,73 2,4832,50 - 33 0,5 4,56 0,0684 39 1,57 1,57 2,2533 - 33,5 0,5 4,52 0,0678 42,15 1,32 1,32 1,89

33,50 - 34 0,5 4,76 0,0714 29,36 1,50 1,50 2,1534 - 34,5 0,5 4,89 0,07335 43,88 1,08 1,08 1,5434,50 - 35 0,5 4,73 0,07095 50,63 1,56 1,56 2,2235 - 35,5 0,5 4,51 0,06765 44,98 1,71 1,71 2,45

35,50 - 36 0,5 3,72 0,0558 38,62 1,25 1,25 1,7936 - 36,5 0,5 3,38 0,0507 36,79 0,98 0,98 1,40

36,50 - 37 0,5 3,35 0,05025 28,2 0,92 0,92 1,3237 - 37 5 05 3,16 0,0474 42,15 0,67 0,67 0,95

A58

Tableau V.7 : Taux de chlorures cumulés et temps de résidence correspondant dans lesondage NLI (* : calculé avec CpP = 1 g.m-2

• an-1; ** : calculé avec CpP = 0,7 g.m-2

• ao-1).

A59

Profondeur dz Hum. Hum. Cl- er temps* temps **pondérale volumique

(m) (m) (%) (ml!!1) (21m2) (an) (an)37,50 - 38 0,5 3 0,045 22,43 0,95 0,95 1,3538 - 38,5 0,5 2,94 0,0441 19,45 0,49 0,49 0,7138,50 - 39 0,5 2,74 0,0411 25 0,40 0,40 0,5739 - 39,5 0,5 2,76 0,0414 27,37 0,52 0,52 0,7439,50 - 40 0,5 3,14 0,0471 20,35 0,64 0,64 0,92

40 - 41 1 2,41 0,03615 32,58 0,74 0,74 1,0541 - 42 1 2,53 0,03795 22,84 1,24 1,24 1,7742 - 43 1 4,44 0,0666 36,91 1,52 1,52 2,1743 - 44 1 13,53 0,20295 27,54 7,49 7,49 10,70

130,00 186,30

Tableau V.7 : Taux de chlorures cumulés et temps de résidence correspondant dans lesondage NLI (* : calculé avec c;P = 1 g.m-2

• an-1; ** : calculé avec CpP = 0,7 g.m-2

• an-\

A6ü

Profondeur dz hum. hum. cr cr temps"" temps""""pondérale volumique

(mg r' 2_(m) (m) (%) (gIm2) (an) (an)

0-0,25 0,25 1,71 0,02565 36,6 o,n 0,23 0,34

0,25 - 0,50 0,25 4,65 0,06975 37,8 0,66 0,66 0,94

0,50 - 0,75 0,25 9,43 0,14145 127,4 4,51 4.51 6,44

0,75 - 1 0,25 13,25 0,19875 39,5 1,96 1,96 2,80

1 - 1,25 0,25 17,7 0,2655 318,8 21,16 21,16 30,23

1,25 - 1,50 0,25 19,35 0,29025 490 35.56 35,56 50,79

1,50 - 1,75 0,25 2,41 0.03615 352,2 3,18 3,18 4,55

1,75 - 2 0,25 4,58 0,0687 411,3 7,06 7,06 10,09

2 - 2,50 0,5 1,31 0,01965 40!.3 3.94 3,94 5,63

2,50 - 3 0,5 0,7 o,a lO5 715,4 3,76 3,76 5,373 - 3,50 0,5 0,96 0,0144 555,8 4,00 4,00 5,723,50 - 4 0,5 0,71 0,01065 722,6 3,85 3,85 5,504 - 4,50 0,5 0,73 0,01095 602,3 3,30 3,30 4,714,50 - 5 0,5 1,05 0,01575 302,8 2,38 2,38 3,415 - 5,50 0,5 0,78 0,0117 281,1 1,64 1,64 2,355,50 - 6 0,5 0,84 0,0126 145,2 0,91 0,91 1,31

6 - 6,50 0,5 0,86 0,0129 127,5 0,82 0,82 1,176,50 - 7 0,5 0,79 0,01185 185,4 1,10 1,10 l,577 - 7,50 0,5 0,76 0,0114 128.7 0,73 0,73 1,05

7,50 - 8 0,5 l,53 0,02295 198,2 2,27 2,27 3,25

8 - 8,50 0,5 1,67 0,02505 265,1 3,32 3,32 4,74

8,50 - 9 0,5 1,81 0,02715 359,8 4,88 4,88 6,989 - 9,50 0,5 1,82 0,0273 455,4 6,22 6,22 8,88

9,50 - 10 0,5 1,84 0,0276 541,1 7,47 7,47 10,67

10 - 10,50 0,5 1,92 0,0288 514,6 7,41 7,41 10,5910,50- 11 0,5 2,04 0,0306 535,5 8,19 8,19 11,70

11-11,50 0,5 2,27 0,03405 665,9 11.34 Il,34 16,20

Il,50 - 12 0,5 2,05 0,03075 812,4 12,49 12,49 17,84

12 - 12,50 0,5 1,83 0,02745 779,6 10,70 10,70 15,2912,50 - 13 0,5 1,77 0,02655 854,5 Il,34 11,34 16,2013 - 13,50 0,5 1,46 0,0219 1084 Il,87 11,87 16,9613,50-14 0,5 1,6 0,024 834,1 10,01 10,01 14,3014 - 14.50 0,5 1,91 0,02865 926.7 13,27 13,27 18,9614,50-15 0,5 1,88 0,0282 948,1 13,37 13,37 19,1O15 - 15,50 0,5 2,5 0.0375 819,6 15.37 15,37 21.95

15,50 - 16 0,5 2,08 0,0312 724,2 Il,30 11,30 16,1416 - 16,50 0,5 2,05 0,03075 832,8 12,80 12,80 18,2916,50 -17 0,5 2,06 0,0309 1067,2 16,49 16,49 23.5517 - 17,50 0,5 2,29 0,03435 923 15,85 15,85 22,6517,50 -18 0,5 2,19 0,03285 893,7 14,68 14,68 '20.9718 - 18,50 0,5 2,13 0,03195 765,6 12,23 12,23 17,47

Tableau V.S : Taux de chlorures cumulés et temps de résidence correspondant dans lesondage NL2 (* : calculé avec CpP = 1 g.m-2

• an-1; U : calculé avec ë;'P = 0,7 g.m'2• an'I).

A61

Profondeur dz hum. hum. cr cr temps* temps**pondérale volumique

(m) (m) (%) (mgr l) (g/m2

) (an) (an)18,50 - 19 0,5 l,59 0,02]85 724,2 8.M 8,64 12,34

19-19,50 0,5 l,56 0,0234 604,4 7,07 7,07 JO, 1019,50 - 20 0,5 1,33 0,01995 426,3 4,25 4,25 6,0720 - 20,50 0,5 1,44 0,0216 283,7 3,06 3.06 4,3820,50 - 21 0,5 2,07 0,03105 192,7 2,99 2,99 4,2721 - 21,50 0,5 2,36 0,0354 78,8 1,39 1.39 1,9921,50-22 0,5 2,83 0,04245 46,3 0,98 0,98 1,4022 - 22,50 0,5 3,03 0,04545 26,3 0,60 0,60 0,8522,50 - 23 0,5 3,65 0,05475 18,8 0,51 0,51 0,74

23 - 23,50 0,5 9,4 0,141 9 0,63 0,63 0,91

23,50 - 24 0,5 18,76 0,2814 15,2 2,14 2,14 3,06

365,93 522,75

Tableau V.S : Taux de chlorures cumulés et temps de résidence correspondant dans lesondage NL2 (* : calculé avec CpP = 1 g.m-z. an-1

; "'* : calculé avec CpP = 0,7 g.m-:Z. an-1).

A62

Profondeur dz Hum. Hum. cr cr temps* temps**pondérale volumique

(en m) (m) (%) (mg/l) (gIm2) (an) (an)

1,25 - l,50 0,25 1,1 0,0165 11,11 (),(l5 0,05 0,071,5 - 1,75 0,25 1 0,015 12,2 0,05 0,05 0,071,75 - 2 0,25 0 0,00 0,00 0,002 - 2,25 0,25 0,7 0,0105 34,69 0,09 0,09 0,13

2,25 - 2,5 0,25 1,3 0,0195 37,72 0,18 0,18 0,26

2,5 - 2,75 0,25 0,6 0,009 292,9 0,66 0,66 0,94

2,75-3 0,25 2,2 0,033 93,3 0,77 0,77 1,10

3 - 3,25 0,25 2,7 0,0405 39,48 0,40 0,40 0,573,25 - 3,5 0,25 2,4 0,036 52 0,47 0,47 0,673,5-3,75 0,25 2,2 0,033 73,51 0,61 0,61 0,873,75 - 4 0,25 2,8 0,042 58,31 0,61 0,61 0,874-4,25 0,25 2,2 0,033 84,82 0,70 0,70 1,00

4,25 - 4,5 0,25 2.6 0,039 74,64 o,n 0,73 1,044,5-4,75 0,25 3 0,045 25,2 0,28 0,28 0,414,75 - 5 0,25 2,7 0,0405 6,97 0,07 0,07 0,10

5 - 5,25 0,25 2,4 0,036 18,2 0,16 0,16 0,23

5,25 - 5,5 0,25 1,6 0,024 19,25 0,12 0,12 0,175,5 - 5,75 0,25 2,7 0,0405 4,64 0,05 0,05 0,075,75 - 6 0,25 2,8 0,042 6,73 0,07 0,07 0,106 - 6,25 0,25

6,25 - 6,5 0,25 2,9 0,0435 8,68 0,09 0,09 0,136,5 - 6,75 0,25 0 0,00 0,00 0,006,75 - 7 0,25 0 0,00 0,00 0,00

7 - 7,25 0,25 0 0,00 0,00 0,00

7,25 - 7,5 0,25 3,6 0,054 7,07 0,10 0,10 0,14

7,5 - 7,75 0,25 1,8 0,027 -6,87 -0,05 -0,05 -0,07

7,75 - 8 0,25 3,3 0,0495 7,67 0,09 0,09 0,148 - 8,25 0,25 3,5 0,0525 5,44 0,07 0,07 0,10

8,25 - 8,5 0,25 3,1 0,0465 8,14 0,09 0,09 0,148,5-8,75 0,25 2,4 0,036 23,4 0,21 0,21 0,30

8,75 - 9 0,25 3,1 0,0465 8,14 0,09 0,09 0,14

9 - 9,25 0,25 2,2 0,033 36,75 0,30 0,30 0,43

9,25 - 9,5 0,25 2,4 0,036 13 0,12 0,12 0,17

9,5 - 9,75 0,25 2,7 0,0405 9,29 0,09 0,09 0,139,75 - 10 0,25 1,7 0,0255 14,52 0,09 0,09 0,13

10 - 10,5 0,5 2 0,03 12,4 0,19 0,19 0,2710,5 - Il 0,5 2,8 0,042 20,19 0,42 0,42 0,61Il - Il,5 0,5 3,2 0,048 15,8 0,38 0,38 0,5411,5-12 0,5 2,4 0,036 111,8 2,01 2,01 2,8712 - 12,5 0,5 2,8 0,042 311,76 6,55 6,55 9,35

12,5 - 13 0,5 3,4 0,051 78,32 2.00 2,00 2,85

13 - 13,5 0,5 4.1 0,0615 139,14 4,28 4,28 6, II13,5 - 14 0,5 4,7 0,0705 37,17 1,31 1,31 1,87

Tableau V.9 : Taux de chlorures cumulés et temps de résidence correspondant dans lesondage L23 (* : calculé avec CpP = 1 g.m-1

• an-1; ** : calculé avec CpP = 0,7 g.m-1

. an-1).

A63

Profondeur dz Hum. Hum. cr cr temps* temps**pondérale volumique

(en m) (m) (%) mgll (gIm2) (an) (an)

14-14,5 0,5 3,7 0,0555 30,99 0,86 0,86 1,2314,5 - 15 0,5 3.4 0,051 27,97 0.71 0,71 1,0215 - 15,5 0,5 4,8 0.072 16,2 (US 0,58 0,8315,5-16 0,5 4.9 0,0735 7,95 0,29 0,29 0,4216-16,5 0.5 4 0,06 6,4 0.19 0,19 0,2716,5 - 17 0,5 1,8 0,057 8,39 0,24 0,24 0,3417 - 17,5 0,5 3,2 0,048 9,88 0,24 0,24 0,3417,5 - 18 0,5 2,4 0,036 10,4 0,19 0,19 0,2718-18,5 0,5 3,9 0,0585 4,92 0,14 0,14 0,2118,5-19 0,5 5,2 0,078 6,27 0,24 0,24 0,3519 -19,5 0,5 5.6 0,084 5,86 0,25 0,25 0,3519,5-20 0,5 6,5 0,0975 5,12 0,25 0,25 0,3620 - 20,5 0,5 5,3 0,0795 6,16 0,24 0,24 0,3520,5-21 0,5 5.7 0,0855 5,76 0,25 0,25 0,3521 - 21,5 0,5 5 0,075 5,2 0.20 0,20 0,2821,5 - 22 0,5 4,7 0.0705 6,88 0,24 0,24 0,3522 - 22,5 (J.5 4 0,06 4,8 0,14 0,14 0,21

22,5 - 23 0,5 3.9 0,0585 6,55 0.19 0,19 0,2723 - 23,5 0,5 3,4 0,05] 3,73 0.10 0,10 0,14

23,5 - 24 0,5 2,9 0,0435 6,51 0,14 0,14 0,2024 - 24,5 0,5 3,5 0,0525 7,26 0,19 0,19 0,27

24,5 - 25 0,5 3,3 0,0495 5,75 0,14 0,14 0,20

25 - 25,5 0,5 3,9 0,0585 3,28 0,10 0,10 0,14

26 - 26,5 0,5 4.7 0,0705 4,13 0,15 0,15 0,21

26,5 - 27 0,5 4,8 0,072 -2,7 -0,10 -0,10 -0,14

27 - 27,5 0,5 4,6 0,069 4,21 0,15 0,15 0,21

27,5 - 28 0,5 5,5 0,0825 3,57 0,15 0,15 0,21

28 - 28,5 0,5 5 0,075 11,7 0,44 0,44 0,63

28,5 - 29 0,5 4,7 0,0705 5,51 0,19 0,19 0,28

29 - 29,5 0,5 4,3 0,0645 13,46 0,43 0,43 0,62

29,5 - 30 0,5 5,6 0,084 14,06 0,59 0,59 0,84

30 - 30,5 0,5 5,9 0,0885 11,17 0,49 0,49 0,71

30,5-31 0,5 6,2 0,093 10.68 0,50 0,50 0,71

31 - 31,5 0,5 5,8 0,087 22,69 0,99 0,99 1,41

31,5-32 0,5 6,4 0,096 16,6 0,80 0,80 1,14

32 - 32,5 0,5 6,9 0,1035 19,39 1,00 1,00 1,43

32,5 - 33 0,5 7,6 0,114 16,9 0,96 0,96 1,38

3:1 - :13,5 0,5 7.6 0.114 11,56 0,66 0,66 0,94

37,94 54,19

Tableau V.9 : Taux de chlorures cumulés et temps de résidence correspondant dans lesondage L23 (* : calculé avec CpP = 1 g.m'l. an-I ; ** : calculé avec CpP = 0,7 g.m,l. an'I).