Ludivine Guislain Etudiante-ingénieur Ecole des Mines d’Alès, France Stagiaire IRD La Paz, Bolivie

Tuteur : Marc Roulet, chercheur IRD Bolivie

RAPPORT DE MISSION

Echantillonnage dans le secteur de la mine Bolsa Negra Du 5 au 12 Mars 2006

La Paz - Bolivie Année universitaire 2005-2006

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Sommaire Sommaire ............................................................................................................................ 2 Introduction......................................................................................................................... 3 I. Contexte géographique et géologique ............................................................................. 3

I. Situation géographique ........................................................................................... 3 II. Contexte géologique ............................................................................................... 4 III. Géologie économique ......................................................................................... 4 IV. Géomorphologie ................................................................................................. 4

III. Description de l’activité minière................................................................................... 5

I. Historique................................................................................................................ 5 II. Techniques d’exploitation....................................................................................... 6

IV. Echantillonnage ............................................................................................................ 8

I. Protocole d’échantillonnage.................................................................................... 8 II. Lieux d’échantillonnage.......................................................................................... 8

V. Résultats préliminaires................................................................................................... 9

I. Avertissement ......................................................................................................... 9 II. Résultats................................................................................................................ 10

a) Cours d’eau principal, de la source au pont de Tres Rios................................. 10 b) L’influence du desmonte de l’ingenio............................................................... 12 c) L’influence du desmonte inférieur.................................................................... 13 d) Etude du desmonte supérieur............................................................................ 16 e) Du pont de Tres Rios à l’aval du Rio Khañuma............................................... 18

III. Relation pH – Conductivité .............................................................................. 20

VI. Perspectives ................................................................................................................ 21 Conclusion ........................................................................................................................ 22 Liste des figures………………………………………………………………………….23 Références bibliographiques……………………………………………………………..24 Annexes…………………………………………………………………………………..25

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Introduction

L’objectif de la mission était de caractériser un événement pluvieux du point de vue de l’évolution de la géochimie dans le voisinage de la mine Bolsa Negra (wolfram). En raison des conditions météorologiques ensoleillées et de l’absence quasi totale de pluie, l’objectif a été adapté. Ainsi, une caractérisation géographique de l’évolution des conditions géochimiques a été effectuée. Pour être plus précis, chaque contribution de la mine a été mesurée et l’évolution spatiale de la qualité de la rivière, de l’amont à l’aval a été caractérisée. Les résultats présentés ici concernent les caractéristiques pH et conductivité principalement, en attendant les résultats des analyses anions, cations et éléments traces.

I. Contexte géographique et géologique

I. Situation géographique

La mine Bolsa Negra est située à 3 heures de route au sud-est de La Paz (route de Palca). Le village le plus proche est Tres Rios sur la route de Chulumani. Le site est entouré des nevados Illimani, au Sud, et Mururata, au Nord (Figure 1).

Figure 1 - Situation géographique du lieu de l'étude

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II. Contexte géologique La région de Bolsa Negra est située dans la Cordillère Royale (Cordillera Real). Son histoire s’intègre au cycle andin. Les premiers dépôts sédimentaires s’étalent du Cambrien (- 540 à - 490 Millions d’années (Ma)) à l’Ordovicien (- 490 à - 440 Ma), la formation de Amutara (sur laquelle repose Bolsa Negra) se superpose alors à la formation de Coroico (sur laquelle repose Tres Rios). Ces deux formations se déposent dans un contexte général de subsidence. Puis, à partir de l’Ordovicien, se dépose des dépôts glacio-marins avec notamment la formation de Cancañari, située entre Bolsa Negra et le lac glaciaire du Mururata. Au dessus de cette formation, la formation Uncía, consistuant la majeure partie du Mururata et le socle du lac glaciaire Arteza Pata est constituée de pélite métamorphisée. L’intrusion du batholithe du Taquesi, constitué de roche granitique, au nord du Mururata, provient à la fin du Trias, il y a un peu plus de 200 Ma. L’intrusion du pluton granodioritique de l’Illimani, au sud de Bolsa Negra, prend place il y a environ 27 Ma. Suite à cet évènement, un épisode de sédimentation continentale prend place dans la région mais ne concerne pas directement le secteur de Bolsa Negra – Tres Rios. (Source : carte géologique de Bolivie, feuille Chulumani n°6044, échelle 1: 100 000) En résumé, la géologie de la région est caractérisée par des dépôts sédimentaires marins puis glacio-marins, qui ont subit un métamorphisme de contact du à l’intrusion de différents corps magmatiques en profondeur.

III. Géologie économique De nombreuses veines de W, Sn, Sb et Au sont distribuées dans les sédiments Ordovicien et Silurien de la région (-490 à -410 Ma). Une partie de la minéralisation serait associée à l’auréole métamorphique du batholite du Taquesi, associé notamment à la minéralisation de la mine Chojlla (Sn,W) située à une quinzaine de kms au nord de Bolsa Negra. En ce qui concerne Bolsa Negra, il est plus probable qu’elle soit associée soit au pluton granitique de l’Illimani soit au réseau régionale de failles en tension.

IV. Géomorphologie La vallée recueillant la rivière étudiée est située dans une vallée glaciaire typique en U. On y reconnaît notamment le verrou glaciaire et les moraines, tant latérale que frontale. La mine est située sur le versant Est de cette vallée. (Figure 2) La rivière prend sa source dans le lac glaciaire de Arteza Pata, résultant du retrait d’un des glaciers du Mururata.

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Figure 2 - Morphologie glaciaire de la vallée de Bolsa Negra

III. Description de l’activité minière

I. Historique La mine de Bolsa Negra est une ancienne mine de la COMIBOL. Elle est exploitée depuis 1971 par la Coopérative Bolsa Negra qui possède également la mine d’Or « Illimani » située sur le versant opposé. La mine d’Or Illimani étant une mine préhispanique, il est fort possible que tel soit le cas également de la mine Bolsa Negra. Lors de sa plus grande période d’exploitation, la mine comptait plus de 600 mineurs. Elle en compte aujourd’hui environ 200. La galerie actuelle compte 2 entrées principales. L’entrée supérieure, située à 4400 m d’altitude et l’entrée inférieure, 200 m plus bas, plus à l’ouest. La galerie fait environ 2 Kms de long.

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II. Techniques d’exploitation Au niveau de l’entrée supérieure, le minerai est traité manuellement, principalement par séparation gravitationnelle. L’emplacement exact du traitement chimique qui suit, employant de l’acide, du diesel et un xanthate n’a pas été obtenu. Des femmes sont employées pour désenclaver à l’aide d’un burin les cristaux macroscopiques de wolfram rencontré directement dans la veine. En aval de cette entrée, sur le terril principal (desmonte supérieur), les femmes fouillent le cours d’eau à la recherche de petits morceaux de wolfram ou de poussières de wolfram. En aval de ce terril principal et en dessous du campement, se trouve les ruines de l’ancienne usine de traitement du minerai (ingenio), complètement abandonnée à l’actuel mais dont les fondations laissent imaginer un ensemble vaste et bien équipé (pour l’époque). Au niveau de l’entrée inférieure, le traitement est un peu plus mécanisé puisqu’il dispose d’une table de concentration alimentée en électricité… Le traitement chimique se fait sur place mais les résidus ne partent pas directement dans le cours d’eau du terril (desmonte de l’ingenio) mais s’infiltrent directement. Dans les trois principaux terrils, les gravats sont exploités de nouveau dans le but de trouver d’éventuels traces résiduelles de wolfram. (Figure 3)

Figure 3.1 - Situation des différentes parties constituant la mine de Bolsa Negra

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Mineurs travaillant le minerai

manuellement – entrée supérieure de la galerie

Mineur recherchant de la poussière de wolfram dans les résidus du traitement

manuel

Femmes recherchant des petits morceaux

de wolfram dans le terril supérieur

Vue d’une partie des ruines de l’ancienne usine de traitement du minerai (ingenio)

Table de séparation mécanique du minerai,

entrée inférieure de la mine

« Recyclage » du matériel des terrils dans

le but de retrouver du wolfram (desmonte inférieur)

Figure 3.2 - Description de l'activité minère

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IV. Echantillonnage

I. Protocole d’échantillonnage Le protocole d’échantillonnage est le suivant. L’eau est collectée à l’aide de flacon dur en Polypropylène (PP) de capacité 2 litres ou de flacon souple en Polyéthylène Basse Densité (LDPE) de capacité 4 litres. Le nombre d’échantillon réalisé journellement est limité par le nombre de flacons d’échantillonnage, 5. A chaque site d’échantillonnage de l’eau, des sédiments sont prélevés à l’aide d’une spatule et de boîte de Petri de grand diamètre (~10 cm). Le pH et la conductivité sont mesurés in situ. Ces deux mesures ont été réalisées à nouveau en laboratoire. La comparaison des résultats est présentée en annexe. La très probable non validité des résultats obtenus sur le terrain implique que tous les résultats de pH et conductivité présentés ici sont ceux de laboratoire. Le débit est mesuré également chaque fois que possible à l’aide d’un micro-moulinet. Les résultats concernant les débits ne sont pas encore exploités et feront l’objet d’une note à part.

II. Lieux d’échantillonnage La figure 4 présente tous les points d’échantillonnage effectués au cours de la semaine du 5 au 12 mars 2006.

Figure 4 - Situation géographique de tous les points d'échantillonnage

N

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Huit points d’échantillonnage ont été choisis sur le cours d’eau principal. La source au niveau du lac Arteza Pata a été échantillonnée 2 fois, une de jour et une de nuit. Le pont de Tres Rios, 3 fois, deux de jours au début et à la fin de la mission et une de nuit. En effet, il semblerait que les propriétés de l’eau et notamment sa teneur en métaux lourds varient considérablement entre le jour et la nuit, avec des concentrations plus élevées la nuit (M. Brick et al.). L’échantillon le plus éloigné se situe à environ 7 kms du village de Tres Rios. Deux échantillons ont été réalisés également sur les deux affluents principaux du cours d’eau, juste en aval du village de Tres Rios. Au niveau des divers terrils miniers, ou desmonte en espagnol, 8 échantillons ont été réalisés. Il n’a pas été possible de les doubler dans le temps malheureusement. L’ultime lieu d’échantillonnage est la fontaine alimentant le village en eau a priori potable. Ce qui fait au total 22 échantillons. En 7 jours il était en théorie possible de réaliser 7 x 5 = 35 échantillons. Ceci sans compter le temps nécessaire pour la filtration (1h30 par échantillon en moyenne), le temps nécessaire pour la mesure des paramètres in situ (20 mn en moyenne pour le pH et la conductivité), celui nécessaire pour la mesure du débit (de 15 à 60 mn suivant la largeur du cours d’eau) et le temps d’approche, souvent à pied, des points d’échantillonnage. A titre d’exemple, le lac glaciaire source du cours d’eau, est situé à une heure de marche, chargés, de la mine Bolsa Negra. De plus, une panne de générateur nous a privé d’électricité toute une journée, donc pas de filtration possible. Chaque zone d’échantillonnage sera détaillée dans la présentation des résultats.

V. Résultats préliminaires En attendant les résultats des analyses chimiques, anions, cations et métaux lourds, les valeurs de pH et de conductivité seront présentées ci-après. Quelques commentaires seront fait également sur les matières en suspension (MES).

I. Avertissement Les valeurs données ici sont celles mesurées en laboratoire au retour de mission. Les valeurs de pH indiquées correspondent à des températures comprises entre 15 et 18 °C. Les températures indiquées sur les figures sont celles mesurées in situ. Les remarques concernant des conductivités élevées ou faibles sont données uniquement relativement aux valeurs rencontrées au cours de la mission. En effet, dans l’absolu, les conductivités rencontrées sont plutôt faibles. Ainsi, les valeurs mesurées oscillent entre 35 et 1600 µS/cm pour une température d’environ 17°C. A titre indicatif, à 25°C, la conductivité d’une eau pure est de 0,055 µS/cm, celle d’une eau de consommation est de 500 µS/cm. Une eau industrielle a une conductivité de 5 mS/cm, soit presque 5 fois plus élevée que la conductivité la plus importante mesurée à Bolsa Negra. Pour information, la conductivité de l’eau de mer est de 50 mS/cm. (Source : www.radiometer-analytical.com)

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Les résultats sont présentés sous la forme de carte ArcMap, montrant l’évolution spatiale des paramètres, de l’échelle la plus grande à la carte la plus détaillée.

II. Résultats

a) Cours d’eau principal, de la source au pont de Tres Rios Commençons par la zone située entre la source de la rivière étudiée et le village de Tres Rios, en amont d’une confluence importante entre les 3 principaux cours d’eau de la région. (Figure 5)

Figure 5 -Valeurs du pH et de la conductivité entre la source de la rivière et le pont de Tres Rios

Le cours d’eau prend sa source dans le lac Arteza Pata, d’origine glaciaire. L’eau de ce lac est caractérisée par une couleur verte et des matières en suspension blanchâtres, aussi appelée ‘poudre des glaciers’. Ces matières en suspension se retrouve dans les filtres réalisés en sortie du lac, qui prennent une couleur blanc cassé bien caractéristique. La sortie du lac a été échantillonnée de nuit (point 456, vers 3h du matin) et de jour (point 459, vers midi du même jour), exactement au même endroit. De nuit, la température et la conductivité sont plus faibles que de jour et le pH plus élevé mais les différences ne sont

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pas franchement significatives. Les MES semblent légèrement plus abondantes la nuit, mais le torrent en comporte très peu de manière générale (2,2 le jour à 2,4 mg/l la nuit) Le point 461 est situé juste en amont de la première contribution possible des déchets miniers. Cette position a été déterminée en fonction des traces laissées par des cours d’eau, à sec au moment de l’échantillonnage, sur la végétation et les roches. Ce point ne devrait donc pas non plus recevoir d’eau ayant été en contact avec les déchets miniers même en période de fortes pluies. Entre le lac glaciaire et le point 461, le cours d’eau est constituée d’une série de cascades qui entraîne donc une oxygénation importante. Le pH est ainsi un peu plus basique, 7, 19 et la conductivité varie très peu. En revanche, une grande différence se note entre l’entrée du terril et sa sortie. Le pH passe ainsi de 7,19 à 3,9 et la conductivité de 43 à 128 µS/cm, cela en moins de 200 m. Nous reviendrons plus en détails sur cette zone par la suite. Entre la sortie du 1er terril et l’entrée du 2ème (point 466), environ à 500 m à vol d’oiseau en aval, le cours d’eau s’étale dans la plaine en formant des méandres et des zones marécageuses. Les bords du ruisseau sont verdoyants et la zone sert de pâturage à des chevaux, des moutons et des lamas. Le pH ne varie pratiquement pas entre les deux terrils et la conductivité augmente très légèrement. L’eau se réchauffe légèrement, due au fort soleil de la période d’échantillonnage. L’augmentation de température est peu significative mais peut explique la légère variation de pH observée (augmentation de 0,08 unité pH pour une augmentation de 0,8 °C). Ces deux échantillons ayant été prélevés le même jour. En sortie du 2ème terril, point 455, le pH est légèrement plus faible mais la conductivité beaucoup plus élevée. Nous reviendrons en détails sur les raisons de cette augmentation par la suite. La température bien inférieure mesurée est due à l’heure de prélèvement tardive (18h). Entre la sortie du 2ème terril (desmonte inférieur) et le pont de Tres Rios, point pris comme référence, le cours d’eau s’écoule sur un peu plus d’1 km. La pente est un peu plus raide et il n’y a plus de méandres, c’est plutôt une succession de petits rapides et de petites cascades. Puis il arrive sur la plaine d’inondation de Tres Rios, à sec en cette période, où les successives terrasses constituées de graviers orangés sont bien visibles. Les points 445, P3RN et P3R2J ont été échantillonnés exactement au même endroit, le 1er le fut le 1er jour, le 2ème dans la nuit du 4ème jour et le 3ème le dernier jour. Les deux échantillons de jour ne présentent pas une grande différence ni au niveau du pH ni au niveau de la conductivité. La légère différence de température observée vient directement de la différence d’ensoleillement, fort dans les deux cas mais à des heures différentes. L’échantillon de nuit a également été effectué autour de 3h du matin. La température est significativement plus basse que le jour, de moitié alors que la différence de température entre le jour et la nuit en sortie du lac était inférieure à 1°C. Le pH est légèrement plus élevé la nuit, tout en restant fortement acide (inférieur à 4) et la conductivité diminue

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légèrement la nuit. On peut penser que ce phénomène est bien du au cycle diurne vu que les deux conductivités mesurées de jour à une semaine d’intervalle sont similaires. En ce qui concerne les MES, elles sont légèrement plus abondantes la nuit (9,6 mg/l) que le jour (8,5 mg/l le 1er jour et 7,6 le dernier). Les filtres réalisés présentent une couleur orange foncé. Le point en rose sur le plan correspond à une des fontaines du campement minier de Bolsa Negra, située en sortie du campement, en face du cimetière. L’eau de cette fontaine, d’apparence très limpide, et relativement froide, sert pour la cuisine comme pour la lessive. La filtration de 4 litres de cette eau n’a pas laissé une seule MES visible sur le filtre. Le pH est quasi neutre, légèrement acide et la conductivité est de 75,8 µS/cm. Cette eau proviendrait d’une source souterraine à l’Est de la mine et ne rentre en théorie pas en contact avec les installations minières. Elle est donc a priori de bonne qualité.

b) L’influence du desmonte de l’ingenio Regardons maintenant de un peu plus près ce qu’il se passe au niveau du 1er terril, le desmonte de l’ingenio. (Figure 6)

Figure 6 - Détail des valeurs de pH et de conductivité au niveau du desmonte de l'ingenio

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L’eau entre donc avec un pH de 7,19 et une conductivité de 42,7 µS/cm pour ressortir moins de 200 m en aval avec un pH de 3,9 et une conductivité de 128 µS/cm. Le pH est ainsi quasi divisé par 2 et la conductivité multipliée par 3. La seule contribution en cette période d’absence de pluie mais pas encore de sécheresse est un petit torrent de 30 cm de large en moyenne qui dévale le terril depuis la sortie de l’ingenio jusqu’à se diviser en une sorte de delta pour se jeter dans le cours d’eau principal. La plupart des branches du delta s’assèchent complètement avant de rejoindre la rivière et on retiendra deux branches principales. L’échantillon a été pris juste en amont de la bifurcation. L’eau sort de la mine à une température très basse, 5,2°C, et se réchauffe considérablement avant d’atteindre la rivière (jusqu’à près de 14°C). En revanche, ce qui semble peu logique, est que la conductivité diminue de moitié entre l’entrée sur le terril et l’aval du terril alors qu’on observe une légère augmentation du pH tout aussi surprenante. Le cours d’eau du terril est fortement chargé en MES et sa charge augmente au cours du déplacement. Ainsi, il sort de la mine avec 80 mg/l et rejoint le cours d’eau avec 362 mg/l. L’eau est fortement colorée en orange et cette coloration part difficilement sur la peau et les vêtements. Les filtres présentent des particules entre le orange, le marron et le noir. Ils contiennent a priori des particules métalliques directement issues du minerai en grande quantité. Vu la différence importante entre les débits de la contribution du terril par rapport au cours d’eau principal, la conductivité est fortement diluée (42,7 + 768 = 128). En revanche, la contribution acide du terril supplante largement le pH neutre de la rivière. Ceci provient probablement d’une ‘réserve acide’ dans le lit du cours d’eau principal. En effet, un dépôt orangé est nettement visible tout le long du terril et sa limite est très nette vers le milieu du cours d’eau. Ce dépôt peut éventuellement constitué une réserve d’éléments (métaux lourds, ions H+) qui se dissolvent en fonction des conditions hydrologiques et hydrodynamiques.

c) L’influence du desmonte inférieur Ce dépôt de fond orangé s’homogénéise en aval du desmonte de l’ingenio pour occuper l’intégralité du lit du cours d’eau, et ce, bien au-delà du pont de Tres Rios. Ce phénomène est accentué par la présence d’un autre tas de déchets miniers, le desmonte inférieur, dont la structure est présentée à la figure 7.

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Figure 7 - Structure du desmonte inférieur

Le terril inférieur s’étale sur une superficie d’environ 50 000 m². Il est divisé en deux parties par le relief d’une petite moraine frontale. Le cours d’eau principal le traverse dans sa partie basale et plusieurs cours d’eau secondaires, dont plusieurs à sec, le draine de l’amont vers l’aval. En entrée du terril, le cours d’eau principal n’a aucunement absorbé ni le pH ni la conductivité acquis au niveau du desmonte de l’ingenio. Plusieurs contributions aqueuses plus ou moins importantes proviennent alors du desmonte inférieur. Pour des raisons de logistique, seule l’une d’entre elle a été mesurée. Le pH est très acide, 3,25 et la conductivité assez élevée, 541 µS/cm, mais néanmoins inférieure à celle du desmonte de l’ingenio. Le barrage ne semble pas avoir une influence particulière, si ce n’est qu’il entraîne une légère oxygénation de l’eau, mais sur une distance très courte. L’eau circulant sur le desmonte inférieur provient de résurgences car en effet, en cette période de faibles précipitations, aucun lien hydraulique n’existe en surface entre le desmonte supérieur et le desmonte inférieur.

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Figure 8 - Détails des valeurs de pH et de conductivité au niveau du desmonte inférieur

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d) Etude du desmonte supérieur Ainsi, le desmonte supérieur n’est-il pas en relation directe avec le cours d’eau principal. Néanmoins, il est parcouru par divers ruisseaux qui se perdent dans sa partie basale. La figure 9 présente la structure du terril supérieur.

Figure 9 - Structure du terril supérieur

Le point 472 correspond à la sortie de la mine. Le point 474, situé sur le même cours d’eau est pris peu avant la disparition de celui-ci par infiltration – évaporation. Le point 471 est situé en sortie d’une galerie de mine abandonnée depuis 1 an d’après un mineur ou depuis 1985 d’après d’autres. Cette dernière date semble la plus probable. L’eau sortant de cette galerie, sous la forme d’un petit lac, s’écoule puis s’infiltre en divers endroits pour ensuite ruisseler sur la paroi rocheuse, couverte de mousse verte, avant de tomber sur le terril et de créer un petit ruisseau, au niveau du point 438. Ce ruisseau se perd ensuite par infiltration dans le terril. Le point 429, en limite inférieure du terril est situé peu après une résurgence. Celle-ci pourrait provenir plus probablement d’un autre ruissellement de falaise qui termine sa course sur le terril, un peu plus vers l’est. A noter l’existence de nombreuses cascades sur la falaise bordant le terril à l’est, au fonctionnement intermittent au cours de la même journée et dont l’origine serait un lac d’altitude d’accès difficile situé en amont, vers l’est (environ 45 mn de marche non balisée depuis les installations supérieures de la mine).

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Figure 10 - Détails des valeurs de pH et de conductivité au niveau du desmonte supérieur

Le suivi du cours d’eau le plus important traversant le terril, du point 472 au point 474, montre une évolution du pH et de la conductivité plus en accord avec ce que l’on pouvait imaginer que les résultats trouvés sur le desmonte de l’ingenio. En effet, la conductivité augmente légèrement, de l’amont vers l’aval au fur et à mesure de la dissolution. En revanche, ce cours d’eau ne draine pas réellement les déchets miniers. Il est plus situé sur une zone rocheuse entre le desmonte 1 et le desmonte 2 qui comprend de la roche à nue et des déchets miniers. Le pH est quasi conservé. (Figure 10) Le pH de la galerie abandonnée est moins acide que la galerie en exploitation et sa conductivité beaucoup plus faible. En revanche, l’eau qui rentre sur le terril a un pH plus acide et une conductivité plus importante. Il y a donc un enrichissement de l’eau sortant de la galerie abandonnée lors de son infiltration et de son ruissellement sur la falaise. Vue la conductivité faible de la résurgence en bas du terril et son pH beaucoup moins acide, il y a fort à penser que son origine est la cascade située la plus à l’est et non celle provenant de la mine abandonnée.

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e) Du pont de Tres Rios à l’aval du Rio Khañuma Regardons maintenant ce qu’il se passe en aval du village de Tres Rios, où deux autres cours d’eau provenant d’un environnement glaciaire également se joigne à la rivière drainant Bolsa Negra. (Figure 11)

Figure 11 - Origine géographique des 3 rivières confluant en aval de Tres Rios

L’affluent 1 provient d’un autre lac glaciaire, la laguna Arkhata, associé au Mururata, situé beaucoup plus à l’Est de la laguna Arteza Pata, de laquelle provient le rio de Bolsa Negra. L’affluent 2, le rio Pasto Grande descend de l’Illimani. Après Tres Rios, le rio Khañuma reçoit plusieurs torrents de montagne. Le plus conséquent est le torrent de Totoral dont la crue de janvier avait bloqué la route pendant plusieurs jours. Le dernier échantillon a été effectué au niveau de la centrale hydroélectrique de Ikiko, abandonnée en apparence, en amont de la confluence avec le torrent Totoral. Ce point a été déterminé en fonction de l’accès possible à la rivière qui peu après Tres Rios s’enfonce profondément dans le relief, mais également car il est fort possible que le torrent de Totoral, qui draine les mines d’Or Illimani et Inglès Cucho soit contaminé également et son échantillonnage n’aurait pas été logistiquement possible.

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Figure 12 - Valeurs du pH et de la Conductivité à la confluence des 3 rivières en aval du village de

Tres Rios

Les deux affluents de la rivière de Bolsa Negra présentent un pH neutre et une conductivité de moitié plus faible que celle du rio Bolsa Negra (Figure 12). Les débits n’ont pas pu être mesurés à l’aide du micro-moulinet à cause de la puissance des courants. Les deux affluents paraissent néanmoins présenter un débit plus important. Rappelons que la rivière de Bolsa Negra arrive au pont de Tres Rios avec un pH inférieur à 4 et une conductivité de 200 µS/cm. En aval de la confluence, le pH est quasi neutre. Ceci montre donc que la somme des trois débits a quasi absorbé l’acidité conférée par la mine. Il en est de même pour la conductivité. Beaucoup plus en aval, à un peu plus de 7 kms de la confluence, au niveau de la centrale de Ikiko, le pH est de 6,74 et la conductivité de 104 µS/cm. On observe donc une légère augmentation du pH et une légère diminution de la conductivité, très probablement dues aux différents apports de torrent de montagne en théorie non contaminé.

N

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III. Relation pH – Conductivité Le graphe de la figure 13 présente une comparaison des valeurs de pH et de conductivité pour chacun des échantillons récoltés.

Comparaison pH - Conductivité

0

1

2

3

4

5

6

7

8

429

438

445

P3R

2JP

3RN

453

455

456

459

461

464

465

466

468

471

472

474

475

476

477

478

481

Echantillon

pH (

unité

pH

)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

Con

duct

ivité

(µS

/cm

)

pH_labo

Conductivité(µS/cm)

Figure 13 - Graphe de comparaison du pH et de la Conductivité pour chacun des échantillons

Il apparaît nettement sur ce graphe, que la variation de la conductivité est inverse à celle du pH. Ainsi, lorsque le pH diminue, la conductivité augmente et vice-versa. Ce phénomène est en partie du à la plus grandes mobilités des ions à pH acide.

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VI. Perspectives L’étude de la mine de wolfram de Bolsa Negra est intégrée à une étude plus importante qui comprend 4 mines. A savoir la mine de la Chojlla, Sn et W, celle de Caracoles-Pacuni, Sn et la mine poly-métallique de La Solución, Pb-Ag-Zn-Cu. (Figure 14)

Figure 14 - Situation des 4 mines étudiées

Ces 4 mines sont situées sur des micro-bassins versants différents mais tous regroupés au sein d’un même sous-bassin lui-même appartenant au grand bassin versant du Rio Beni. (Figure 15). Le sous-bassin en question est celui du Rio La Paz. A noter que le dessin des bassins versants a été réalisé au moyen de l’outil Hydrotool fonctionnant sous ArcGis – ArcMap.

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Figure 15 - Situation du sous-bassin versant étudié dans le bassin du Rio Beni

Conclusion Les résultats préliminaires de l’étude des propriétés physico-chimiques des eaux au voisinage de la mine Bolsa Negra permettent déjà d’avancer quelques conclusions. Comme attendu dans un environnement minier, les eaux de ruissellements présentent un pH fortement acide, du au Drainage Minier Acide et au Drainage Rocheux Acide. Cette acidité n’est pas absorbée par le seul ruisseau drainant la vallée de Bolsa Negra. En revanche les apports de plusieurs torrents de montagne de pH neutre suffisent à rétablir un pH quasi neutre en aval de la mine. Les conductivités rencontrées sont avec surprise relativement faibles. Les plus fortes conductivités mesurées en aval des terrils sont rapidement diluées, tant par le cours d’eau de Bolsa Negra que par les autres affluents. La charge en MES des eaux sortant de la mine est importante et augmente avec la circulation sur le terril. Néanmoins, cette charge est rapidement diluée dans les débits beaucoup plus important des autres cours d’eau. Ces premières informations seront largement complétées avec les résultats des analyses quantitatives des anions, cations et éléments traces.

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Index des Illustrations Figure 1 - Situation géographique du lieu de l'étude .......................................................... 3 Figure 2 - Morphologie glaciaire de la vallée de Bolsa Negra ........................................... 5 Figure 3 - Description de l'activité minère.......................................................................... 7 Figure 4 - Situation géographique de tous les points d'échantillonnage............................. 8 Figure 5 -Valeurs du pH et de la conductivité entre la source de la rivière et le pont de

Tres Rios ................................................................................................................... 10 Figure 6 - Détail des valeurs de pH et de conductivité au niveau du desmonte de l'ingenio

................................................................................................................................... 12 Figure 7 - Structure du desmonte inférieur....................................................................... 14 Figure 8 - Détails des valeurs de pH et de conductivité au niveau du desmonte inférieur15 Figure 9 - Structure du terril supérieur ............................................................................. 16 Figure 10 - Détails des valeurs de pH et de conductivité au niveau du desmonte supérieur ……………………………………………………………………………………...16 Figure 11 - Origine géographique des 3 rivières confluant en aval de Tres Rios ……….17 Figure 12 - Valeurs du pH et de la Conductivité à la confluence des 3 rivières en aval du village de Tres Rios ………………………………..……………………………………18 Figure 13 - Graphe de comparaison du pH et de la Conductivité pour chacun des échantillons ………………………………………………………………………….…..19 Figure 14 - Situation des 4 mines étudiées ……………………………………………...20 Figure 15 - Situation du sous-bassin versant étudié dans le bassin du Rio Beni ……......21

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Références bibliographiques

Carta Geologica de Bolivia – Hoja Chulumani n°6044 – Escala 1: 100.000 – Publicación SGB Serie I-CGB-30 – 1994 – GEOBOL – Swedish Geological AB Suecia Conductivity, Theory and Practice – 50 pages – livret téléchargeable sur www.radiometer-analytical.com pH, Théorie et Pratique – 37 pages - livret téléchargeable sur www.radiometer-analytical.com Orion Aplus portable pH and ISE meters, Instruction manual – 108 pages – livret téléchargeable sur www.thermo.com Diel Variation of Trace Metals in the Upper Clark Fork River, Montana, Christine M. Brick and Johnnie N. Moore, Environ. Sci. Technol. 1996, 7 pages, 9 fig.

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ANNEXES Annexe 1 – Comparaison des valeurs de pH mesurées in situ et en laboratoire Annexe 2 – Comparaison des valeurs de conductivité mesurées in situ et en laboratoire Annexe 3 – Tableau de données (le pH_in_situ est une valeur moyenne) Annexe 4 – Concentration en Matière En Suspension – Table des données

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Annexe 1 - Comparaison des valeurs de pH mesurées in situ et en laboratoire Ayant quelques doutes sur la véracité des valeurs mesurées in situ, le pH de chaque échantillon a été remesuré en laboratoire. Le graphique suivant présente les différences rencontrées entre les deux valeurs.

Comparaison mesures de pH in situ et au laboratoire

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

429

438

445

P3R

2J

P3R

N

453

455

456

459

461

464

465

466

468

471

472

474

475

476

477

478

481

Echantillons

pH (u

nité

pH

)

pH_in_situ pH_labo

Il est logique de penser que le pH diminue quand la température augmente. La température des échantillons du labo est comprise entre 15 et 18 °C. Celles du terrain sont beaucoup plus basses, d’où des pH correspondant plus élevés. Malheureusement, il n’est pas possible de calculer le pH d’une solution donnée à une autre température si l’on connaît son pH à une autre (d’après Radiometer Analytical). Il n’est donc pas possible de valider le pH mesuré sur le terrain d’après le pH mesuré en laboratoire. De plus, les différences de pH rencontrées entre le terrain et le laboratoire ne montre aucune corrélation avec les différences de température correspondantes. Un autre indice de la non validité des données de terrain est la présence de pH très basiques, jusqu’à 10, mesurés dans les cours d’eau provenant des lacs glaciaires.

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Annexe 2 - Comparaison des valeurs de conductivité mesurées in situ et en laboratoire En réalité, aucune valeur de conductivité n’a été mesurée sur le terrain. Ceci pour la simple raison que je ne disposais pas de la sonde ni de l’appareil adéquate. Néanmoins, les valeurs de concentration relevées sur l’Orion avec la sonde pH, donc a priori pas la bonne sonde et non calibrée, donne des résultats en cohérence avec les conductivités mesurées en laboratoire, comme en témoigne le graphique ci-dessous.

Comparaison Concentration in situ et Conductivité a u labo

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

429

438

445

P3R

2J

P3R

N

453

455

456

459

461

464

465

466

468

471

472

474

475

476

477

478

481

Echantillons

Con

duct

ivité

(µS

/cm

)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

Con

cent

ratio

n (u

nité

inco

nnue

)

Conductivité (µS/cm)

Conc

La nature électrique des deux mesures explique cette corrélation.

Nom_Ech 19k UTM pH_in_situ T_in_situ (C) pH_labo T_labo (C) Conductivité (µS/cm) Date_Ech 429 628759 8169356 5,750 5,9 5,86 17,2 35,2 06/03/2006 438 628622 8169512 3,427 8,1 3,06 16,7 432 06/03/2006 445 628780 8167704 4,477 14,3 3,76 17,1 207 06/03/2006

P3R2J 628780 8167704 4,400 15,7 3,81 17,4 204 12/03/2006 P3RN 628780 8167704 4,552 7,0 3,9 16,5 188,5 09/03/2006 453 628564 8168584 4,308 10,4 3,79 15,7 208 06/03/2006 455 628545 8168662 3,867 9,1 3,25 15 541 06/03/2006 456 627571 8169642 9,274 8,3 6,48 15,3 42,8 08/03/2006 459 627571 8169642 7,650 9,1 6,33 16 43,6 08/03/2006 461 627912 8169286 7,277 12,1 7,19 16,4 42,7 08/03/2006 464 627926 8169154 4,944 12,0 3,9 16,7 128 09/03/2006 465 627896 8169264 3,660 13,7 2,95 17,8 768 09/03/2006 466 628406 8168881 5,410 12,8 3,98 17,5 136 09/03/2006 468 628073 8169481 5,123 5,2 2,78 18 1617 11/03/2006 471 628650 8169536 5,114 4,6 4,2 15,6 59,8 11/03/2006 472 628538 8169502 3,603 6,4 2,69 17,7 1549 11/03/2006 474 628658 8169041 3,246 16,6 2,65 17,9 1575 11/03/2006 475 628820 8168994 7,242 11,2 6,78 17,4 75,8 11/03/2006 476 629150 8167563 7,428 6,6 6,71 16,6 115,6 12/03/2006 477 628971 8167454 8,116 9,4 7,07 16,5 101,9 12/03/2006 478 628985 8167425 10,155 6,4 7,35 17,1 136,7 12/03/2006 481 634743 8166949 7,844 14,6 6,74 17,2 104 12/03/2006

Nom_Ech Description Nom_Ech Description

429 résurgence desmonte 465 drainage du desmonte de l'ingenio, juste avant la divergence 438 ruissellement falaise avant desmonte 466 juste avant le desmonte inférieur, sur le rio principal 445 pont 3 Rios, 1er jour 468 en sortie de l'ingenio

P3R2J pont 3 Rios, dernier jour 471 en dessous de la bocamina abandonnée P3RN pont 3 Rios de nuit 472 5 m en dessous de la bocamina du haut 453 sortie du desmonte inférieur 474 bas du desmonte, au niveau du terrain de foot 455 affluent dans le desmonte inférieur 475 fontaine en face du cimetière 456 sortie du lac, de nuit 476 environ 165 m après la confluence des 3 torrents 459 sortie du lac, de jour 477 affluent 1, juste en amont de la confluence 461 juste avant le desmonte de l'ingenio 478 2ème affluent, juste en amont de la confluence 464 juste après le desmonte de l'ingenio 481 centrale électrique abandonnée

Annexe 3 – Tableau de données (le pH_in_situ est une valeur moyenne)

Annexe 4 – Concentration en Matière En Suspension – Table des données Remarques : - La valeur de MES affichée est la moyenne des différents filtres réalisés. - Les astérisques signalent une perte plus ou moins importante de matériel par électrostatisme sur le porte-filtre ou par décollement du filtre. La concentration affichée est donc sous-estimée. A signaler également que l’échantillon filtré 474 présente une légère couleur jaunâtre et que les échantillons 455, 465, 472 et 468 contiennent des MES de couleurs jaune qui floculent et précipitent. Ces 5 échantillons correspondent aux terrils.

Echantillon [MES] (mg/l)

429 5,4 438 2,5 445 8,5 453 9,2 455 0,3 456 2,4 459 2,2

P3RN 9,6 * 466 9,5 * 464 39,6 * 465 362,0 * 461 2,4 468 79,1 * 471 2,2 472 18,1 475 -0,1 474 1385,4 * 478 3,6 477 3,3 * 481 5,6 * 476 3,9 *

P3R2J 7,6 *