UNIVERSITE D’ANTANANARIVO FACULTE DES …biblio.univ-antananarivo.mg/pdfs/rakotoniainaMaminirinaMS_SN_M2_13… · m’a permis d’effectuer un stage pendant ... Diagrammes des

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO

FACULTE DES SCIENCES

DEPARTEMENT DES SCIE

Option

MEMOIRE DE RECHERCHE

DIPLOME D’ETUDES APPROFONDIES

CARACTERISATION

RESSOURCES EN EAUX MOBILISABLES DANS LES

NAPPES D’ARENES

(CAS DE LA COMMUNE

DISTRICT DE BETAFO

Présenté par : RAKOTONIAINA MAMINIRINA Marie Sylvie

Soutenu publiquement le

Devant les membres de jury composés de

Président : Monsieur

Rapporteur : Monsieur

Examinateurs : Madame

Madame RANDRIANALY Hasina Nirina


FACULTE DES SCIENCES

DEPARTEMENT DES SCIENCES DE LA TERRE

L’EVOLUTION

Option : HYDROGEOLOGIE

MEMOIRE DE RECHERCHE

Pour l’obtention du


CARACTERISATION S HYDROGEOCHIMIQUE


NAPPES D’ARENES

OMMUNE RURALE D’ INANANTONANA

DISTRICT DE BETAFO - ANTSIRABE

RAKOTONIAINA MAMINIRINA Marie Sylvie

Soutenu publiquement le : 09 Octobre 2013

Devant les membres de jury composés de :

Monsieur RAKOTONDRAZAFY Raymond, Professeur

Monsieur RANAIVOARISOA Alfred, Maître de Conférences

Madame RAMBOLAMANANA Voahangy, Maître de Confé

RANDRIANALY Hasina Nirina, Maître de Conférences


NCES DE LA TERRE ET DE


CHIMIQUE S DES


INANANTONANA ,

ANTSIRABE )

RAKOTONIAINA MAMINIRINA Marie Sylvie

Professeur

de Conférences

de Conférences

de Conférences

TABLE DES MATIERES

REMERCIEMENTS

LISTE DES FIGURES

LISTE DES TABLEAUX

ABREVIATIONS ET SYMBOLES

INTRODUCTION ...................................................................................................................... 1

I.CONTEXTE GENERAL ......................................................................................................... 4

I.1 Géographie ................................................................................................................ 5

I.1.1 Géographie physique .................................................................................. 5

I.1.2 Géographie humaine................................................................................... 9

I.1.3 Géographie économique .......................................................................... 10

I.2 Hydrologie et géologie ............................................................................................ 11

I.2.1 Hydrologie ................................................................................................ 11

I.2 2 Géologie ................................................................................................... 11

I.2.3 Hydrogéologie .......................................................................................... 13

II. METHODOLOGIE ............................................................................................................. 18

II.1.Acquisitions et collectes des données .................................................................... 19

II.2 Réalisations des travaux sur terrain ....................................................................... 19

II.2.1 Analyses des paramètres physiques in-situ ............................................. 19

II.2.2 Prélèvement ............................................................................................. 20

II.2.3 Conservation ........................................................................................... 22

II.3 Participations des analyses chimiques au laboratoire ............................................ 22

II.3.1 Cations .................................................................................................... 23

II.3.2 Anions ..................................................................................................... 25

II.4 Traitements et exploitations des données .............................................................. 29

II.4.1 Map info, Excel et PAST ........................................................................ 29

II.4.2 Aquachèm ............................................................................................... 31

III. RESULTATS ET INTERPRETATIONS .......................................................................... 33

III.1.Résultats ............................................................................................................... 34

III.1 1 Situations géographiques des points d’eaux .......................................... 34

III.1.2 Résultats des paramètres physiques ....................................................... 35

III.1.3 Résultats des analyses au laboratoire ..................................................... 36

III.2.Interprétations ....................................................................................................... 42

III.2.1 Classifications ........................................................................................ 42

III.2.2 Explications ........................................................................................... 43

III.2.3 Etudes comparatives .............................................................................. 50

CONCLUSION ........................................................................................................................ 52

BIBLIOGRAPHIES ................................................................................................................. 55

WEBOGRAPHIE ..................................................................................................................... 57

RESUME

REMERCIEMENTS

« Loué soit Dieu, le Seigneur, car sans sa bénédiction ce présent mémoire n’a pas pu

être réalisé.» Il est le fruit de collaboration de plusieurs personnes, ainsi il m’est agréable de

les remercier. Ma gratitude va d’abord à :

Monsieur RAMANOELINA Armand René Panja, Professeur titulaire,

Président de l’Université d’Antananarivo.

Monsieur RAHERIMANDIMBY Marson, Professeur, Doyen de la Faculté des

Sciences de l’Université d’Antananarivo.

Madame RAMBOLAMANANA Voahangy, Maitre de conférences, Chef de

Département des Sciences de la Terre et de l’Evolution au sein de la Faculté des Sciences de

l’Université d’Antananarivo.

Monsieur RAKOTONDRAZAFY Raymond, Professeur, Responsable de la

formation du troisième cycle en Sciences de la Terre et de l’Evolution, qui est obstiné de

présider ce mémoire.

Monsieur RANAIVOARISOA Alfred, Maitre de conférences, Responsable de

l’option Hydrogéologie, Département des Sciences de la Terre, qui a bien voulu m’encadrer et

qui m’a proposé ce thème de mémoire que j’ai beaucoup apprécié.

Madame RANDRIANALY Hasina Nirina, Maitre de conférences, qui malgré

ses différentes responsabilités n’a pas ménagé son temps ni ses efforts pour corriger ce travail.

Elle n’a pas aussi épargné ses remarques très judicieuses pour améliorer mon travail.

Monsieur RAVELONANDRO Pierre Hervé, ancien Directeur du Centre

National de Recherche sur l’Environnement (CNRE), qui m’a accueilli à bras ouverts et qui

m’a permis d’effectuer un stage pendant l’analyse de l’eau.

Monsieur RAHAJARY Tsialoninarivo, Directeur National du SAF FJKM, qui

m’a autorisé d’effectuer mon stage au sein de son institution.

Monsieur RAKOTONIRINA Simon, Coordonnateur du projet « Eau et

Assainissement », SAF FJKM Antsirabe, qui m’a accueilli ouvertement en me faisant profiter

de sa grande expérience professionnelle, je vous remercie.

Monsieur ANDRIAMBOLOLONA Charles : technicien du SAF FJKM, et les

membres de l’AEPAH qui m’a beaucoup aidé durant le travail sur terrain dans le Fokontany

d’Inanantonana.

Pour terminer, je dois remercier toute ma famille; qui m’a toujours encouragée. Ce

Mémoire doit beaucoup à leur soutien tant moral que financier!

LISTE DES FIGURES

Figure n°1 : Localisation de la zone d’étude ........................................................................... 5

Figure n°2 : Variation des précipitations .................................................................................. 7

Figure n°3 : Carte topographique d’Inanantonana ................................................................... 8

Figure n°4 : Lavaka .................................................................................................................. 8

Figure n°5 : Carte géologique d’Inanantonana ....................................................................... 12

Figure n°6 : Types de points d’eaux à Inanantonana ............................................................. 17

Figure n°7 : Analyses des paramètres physiques in situ ......................................................... 19

Figure n°8 : Carte d’échantillonnage ..................................................................................... 21

Figure n° 9 : Prélèvement d'eau ............................................................................................. 21

Figure n°10 : Analyse des éléments chimiques au laboratoire ............................................... 22

Figure n°11: Spectromètre d’absorption atomique ................................................................. 25

Figure n°12: Détermination du TA et du TAC de Bicarbonate (HCO3-) ................................ 26

Figure n°13: Schéma d’une boite à moustache ....................................................................... 30

Figure n°14: Proportion des cations majeurs de tous les points d’eaux à Inanantonana ....... 37

Figure n°15: Proportion des anions majeurs de tous les points d’eaux à Inanantonana ........ 38

Figure n°16: Homogénéité des échantillons ........................................................................... 41

Figure n°17: Diagramme de Schoeler de tous les points d’eaux à Inanantonana .................. 42

Figure n°18: Diagramme de Piper de tous les points d’eaux à Inanantonana ........................ 43

Figure n°19: Diagrammes des cations par rapport aux ITD .................................................. 48

Figure n°20: Diagrammes des anions par rapport aux ITD ................................................... 49

Figure n°21: Diagramme de Schoeler des eaux d’Inanantonana, d’Eau Vive et de Volvic .. 51

LISTE DES TABLEAUX

Tableau n° 1: Variation moyenne de température de Betafo .................................................... 6

Tableau n°2 : Nombre de la population de la Fokontany d’Inanantonana. .............................. 9

Tableau n°3 : Nombres des élèves dans le Fokontany d’Inanantonana.................................. 10

Tableau n°4 : Types d’activités dans le Fokontany d’Inanantonana. ..................................... 11

Tableau n°5 : Bilan hydrique d’Antsirabe. ............................................................................. 15

Tableau n°6 : Méthodes d’analyse des paramètres physiques. ............................................... 20

Tableau n°7 : Informations sur les points d’eaux à Inanantonana. ......................................... 34

Tableau n°8 : Résultats des analyses des paramètres physiques sur terrain. .......................... 36

Tableau n°9 : Résultats des analyses des paramètres chimiques au laboratoire. .................... 36

Tableau n°10: Balance ionique E des eaux (en méq/l). .......................................................... 40

Tableau n°11: Valeurs des ITD en méq/l ............................................................................... 40

Tableau n°12: Valeurs nutritives d’Eau Vive ......................................................................... 50

Tableau n°13: Valeurs nutritives des eaux d’Inanantonana, d’Eau Vive et de Volvic........... 51

ABREVIATIONS ET SYMBOLES

AEPG : Adduction d’Eau Potable par le Système Gravitaire

BD : Base de données

CIDST : Centre d’Information et de Documentation Scientifique et Technique

cm : Centimètre

CNRE : Centre National de Recherche pour l’Environnement

ECAR : Eglise Catholique Apostolique Romain

FJKM : Fiangonan’i Jesosy Kristy eto Madagasikara

FLM : Fiangonana Loterana Malagasy

g : Gramme

GPS : Global Position System

IRD : Institut des Recherches pour le Développement

km : Kilomètre

l : Litre

ml : Millilitre

m : Mètre

mm : Millimètre

mg : Milligramme

OMS : Organisation Mondiale de la Santé

PK : Point Kilométrique

RN : Route Nationale

RIP : Route d’Intérêt Publique

SAF : Sampan’Asa Fampandrosoana-FJKM

UV : Ultra-violet

°C : Degré Celsius

µs : Micro siemens

1

INTRODUCTION

2

L’eau est indispensable à la vie, à la santé et aux activités de production. Elle

contribue au bien être de l’homme. C’est pourquoi le Gouvernement Malgache a depuis

longtemps mis en priorité l’approvisionnement en eau, qui suit la norme de potabilité. D’une

part, Madagascar possède cette norme de potabilité, publiée en 2004 par le décret N°2004-

635(Code de l’eau, 2004), et fixée en référence avec les exigences d’une demande

d’utilisation. D’autre part, l’OMS a une valeur à respecter en ce qui concerne la qualité de

l’eau à consommer.

Depuis longtemps, l’eau souterraine a été synonyme de « l’eau propre » et répondant

naturellement à la norme (DEGREMONT ET LA GROUPE LYONNAISE, 1989).

Actuellement cette appellation n’est plus valable face aux changements climatiques et aux

activités anthropiques, car la nappe souterraine est aussi touchée par diverses pollutions.

L’eau souterraine est le véhicule de transport des substances minérales, organiques et des

bactéries pathogènes (TARDAT-HENRY, 1982). Par son mouvement, dans toutes les zones

du sous-sol, elle provoque la propagation des polluants. Donc, l’eau est polluée lorsqu’elle

présente un danger pour l’environnement, cette pollution est également la cause principale des

mauvaises qualités chimiques des eaux souterraines. La pollution de l’eau souterraine est le

risque permanent de limitation de la ressource en eau dans un proche avenir (CASTANY,

1982).

D’ailleurs, les qualités chimiques des eaux souterraines dépendent surtout de la nature

des roches qu’elles traversent c'est-à-dire qu’elles sont plus ou moins minéralisées en fonction

de la nature des roches traversées et des minéraux rencontrés au cours de l’infiltration. Au

cours de l’infiltration des eaux dans le sous-sol, elles se chargent en ions et acquièrent des

propriétés physiques et chimiques qui caractérisent les nappes.

Dans le cadre de ce travail, le cas d’Inanantonana a été étudié. Les puits et les sources

y sont les moyens d’exploitations des ressources en eau souterraines. Cependant la seule

source disponible, exploitable par le moyen de la technique gravitaire, se trouve à une

trentaine de kilomètre de ce Fokontany et demande ainsi un grand financement. Par ailleurs

quelques foyers s’alimentent en eau par des puits et se plaignent l’existence d’algues et de

parasites dans l’eau et /ou une mauvaise odeur et un goût plus ou moins salé. La question qui

se pose, est de savoir si tous ces problèmes ont une liaison avec la nature des aquifères ou

d’autres causes. La méthode d’étude hydrogéochimique basée sur la caractérisation des eaux

souterraines par leur minéralisation aidera à proposer quelques réponses à ces questions. Elle

3

identifie à la fois l’origine de la minéralisation et les faciès caractéristiques des nappes

d’arènes exploitées dans la zone d’études. Des échantillons d’eaux des sources, des puits

traditionnels et des quelques puits modernes réalisés par le SAF FJKM ont été analysés dans

le cadre de l’étude, dans la limite autorisée par le laboratoire CNRE Fiadanana et les

possibilités permises par SAF FJKM. Des analyses des paramètres physiques ont été faites sur

terrain à l’aide des kits du laboratoire hydrogéologie du département des Sciences de la Terre.

Pour atteindre les objectifs fixés au cours de cette étude, ce travail comporte trois

parties. La première partie est consacrée au contexte général de la zone d’étude. La deuxième

partie englobe la méthode d’étude. La troisième partie énonce les résultats et leurs

interprétations suivies de la conclusion.

4

I-CONTEXTE GENERAL

5

I.1. Géographie

I.1.1. Géographie physique

1. Situation géographique

La Commune d’Inanantonana appartient au District de Betafo, Région de

Vakinankaratra et est située à 68 km à l’Ouest d’Antsirabe, avec une distance de 236 km

d’Antananarivo, et de 35 km à l’Ouest de Betafo. Au point kilométrique numéro 57 de la

route nationale numéro 34 (RN34), en suivant la Route d’Intérêt Public (RIP) de 11km en

direction du Nord. Après la prise des données par un GPS, elle est située à 19°38’59’’ de

latitude et à 046°37’08’’ de longitude (Figure n°1).

Figure n°1 : Localisation de la zone d’étude (Source : BD500)

6

2. Climatologie

a. Climat

Le climat de Madagascar est conditionné par sa position géographique, la forme du

relief, l’influence maritime et le régime des vents. Sur le plan climatique, Inanantonana fait

partie de la région des hautes terres où règne l’alternance des deux saisons dont sèche et

froide commence au mois d’avril et se termine au mois d’Octobre, tandis que la saison

humide et chaude débute le mois de Novembre et s’achève le mois de Mars

(CHARPENTIER. H., 2010).

b. Température

Le tableau n°1 ci-dessous illustre les variations de la température moyenne périodique

de Betafo. Elle fait partie du régime climatique tropical d’altitude supérieure à 900 m. Elle est

caractérisée par une température moyenne annuelle inférieure ou égale à 21° C; avec des

maximum de 22,9 °C et des minimum de 17,4 °C (Service de la Météorologie

Ampandrianomby, 2010).

Tableau n°1 : Variation moyenne de température de Betafo

Station

Moyenne Mois le plus chaud Mois le plus froid

Température (°C)

Mois Température

(°C) Mois

Température (°C)

BETAFO 21 Décembre 22,9 Juillet 17,4

Source : Service de la Météorologie Ampandrianomby 2010

c. Précipitation

La zone d’étude a une pluviométrie moyenne annuelle de 1400 mm qui assure la

recharge des nappes (Service de la Météorologie Ampandrianomby, 2010). La figure suivante

montre les normales de précipitations P (Figure n°2).

Figure n°2 : Variation des précipitation

2010)

3. Relief et sol

Concernant le relief de

dénivellation aux sommets arrondis et aux versa

D’après la carte topographique de la région, la Commune R

située en zone collinaire formée de massifs résiduels ou de cha

1428 mètres d’altitude, des surfaces d’aplanissement fini tertiaire

mètres et des surfaces d’aplanissement actuelles ou plaines alluviales de 1286

leurs versants de raccordement

Le sol est en train de se dégrader. Les phénomènes d

lavaka (figure n°4). Cette région fait partie des régions d’altitude, dominée

dénudées et taillées par des « lavaka

précipitations (Source : Service de la Météorologie

de la zone d’étude, il est caractérisé par des collines de moyenne

dénivellation aux sommets arrondis et aux versants en pente relativement faible

topographique de la région, la Commune Rurale d’Inanantonana est

située en zone collinaire formée de massifs résiduels ou de chaînes montagneuses jusqu’à

d’altitude, des surfaces d’aplanissement fini tertiaires qui peuvent atteindre 1339

et des surfaces d’aplanissement actuelles ou plaines alluviales de 1286

leurs versants de raccordement à pente variable (ARTHAUD et Al, 1990).

Le sol est en train de se dégrader. Les phénomènes d’érosion sont très marqués par

Cette région fait partie des régions d’altitude, dominée

lavaka », intercalées par des vallées et vallons à pente variable

7

Service de la Météorologie Ampandrianomby

par des collines de moyenne

nts en pente relativement faible.

urale d’Inanantonana est

es montagneuses jusqu’à

s qui peuvent atteindre 1339

et des surfaces d’aplanissement actuelles ou plaines alluviales de 1286 mètres, avec

(Figure n°3)

’érosion sont très marqués par les

Cette région fait partie des régions d’altitude, dominée par des montagnes

et vallons à pente variable.

8

Figure n°3: Carte topographique d’Inanantonana (Source : Carte topographique

d’Ankazomiriotra 1/100000)

Figure n°4: Lavaka

Lavaka

9

4. Végétation

Le haut du relief (massif d’Inanantonana) est couvert d’une végétation arbustive plus

ou moins défavorable au ruissellement donc favorable à l’infiltration. La savane prédomine

dans la commune et ses alentours. (CHARPENTIER.H., Mai 2010).

I.1.2. Géographie humaine

1. Population

La population enquêtée est en générale dominée par la race Merina. Quelques

Sakalava et des Bara s’installent dans cette région. Le nombre de la population dans le

Fokontany d’Inanantonana compte de 1324 d’après le recensement du district de Betafo en

2010 (tableau n°2).

Tableau n°2 : Nombre de la population de la Fokontany d’Inanantonana

Classe d’âge COMMUNE RURALE Inanantonana

Masculin Féminin

0 à 5ans 154 241

6 à 11ans 68 79

11 à 17 ans 150 199

18 à 60 ans 154 246

60 ans et + 13 20

Sous total 539 785

TOTAL 1324

Source : District de Betafo (Monographie d’Inanantonana 2010)

2. Organisation sociale

a. Santé

Elle bénéficie d’un Centre de Santé de Base (CSB II) pour les consultations médicales;

ainsi que les accouchements et autres soins. Les maladies chroniques sont surtout liées aux

maladies hydriques telles que la diarrhée et la dysenterie à cause du faible niveau de vie,

l’inaccessibilité à l’eau potable et l’insuffisance de système d’assainissement.

10

b. Education

Le tableau n°3 ci-dessous montre les écoles existantes ainsi que l’effectif des élèves:

Tableau n°3: Nombre des élèves dans le Fokontany d’ Inanantonana

Fokontany Ecoles Effectifs

des élèves G F Enseignants

CEG 205 117 88 10

ECAR 173 93 80 10

FLM 87 31 56 8 Total 3 465 241 224 28

Source: SAF-FJKM: Rapport final d’Inanantonana 2010

c. Religion

La population du Fokontany d’Inanantonana dispose d’une Eglise Catholique et d’un

Temple Protestant Luthérien (SAF-FJKM: Rapport final d’Inanantonana 2010).

I.1.3. Géographie économique

1. Accessibilité

La route est praticable pendant toute l’année pour le trajet Antananarivo-Antsirabe-

Betafo jusqu’au PK 57 de la RN 34. Elle est bituminée, tandis que le reste est encore en

terrassement mais en bon état.

2. Activités

La plupart des gens c'est-à-dire 70% sont des agriculteurs. C’est une Commune à

vocation agricole. Les cultures des maïs, pomme de terre, haricot, patate douce, soja, taro,

légumes et autres y sont les plus pratiquées, les bas-fonds souvent marécageux sont cultivés

de riz. L’élevage des zébus, porcs et volailles est pratiqué dans ce Fokontany

(CHARPENTIER. H., 2010).

Le tableau suivant montre les principales activités de la population dans le Fokontany

d’Inanantonana ainsi que la répartition y afférente (Tableau n°4).

11

Tableau n°4 : Types d’activités dans le Fokontany d’Inanantonana

ACTIVITES

Inanantonana Agriculteurs Artisans Commerçants Salariés

Autres activités

1200 20 62 70 43

Source : District de Betafo (Monographie d’Inanantonana 2010)

I.2. Hydrologie et géologie

I.2.1. Hydrologie

Les cours d’eaux sont tous des affluents de la Mania, les uns directement et les autres

par l’intermédiaire de l’Iandratsay. Les directions générales de l’écoulement sont Est-Ouest.

Toutes les rivières coulent vers le Kitsamby (SAINT OURS, 1958).

Les eaux de surface rencontrées dans la région des hauts - plateaux sont composées de

sources, de ruisseaux, de rivières, de fleuves et de lacs. La rivière d’Iandratsay s’afflue dans

cette zone.

I.2.2. Géologie

L’Inanantonana fait partie de la série migmatitique de l’Ouest Ankaratra. La

migmatisation est très dominante. La région renferme de nombreuses roches intrusives. A

partir du Sud de l’Itasy part un gros massif granitique de Vavavato daté de 1060 Millions

d’années avec bordure de Migmatite et un enclavement basique (BESAIRIE.H, 1954).

En référant la géologie de Madagascar, cette zone fait partie du socle cristallin de

Madagascar, du complexe granitique méridienne à subméridienne de la partie centrale du

socle cristallin de Madagascar c'est-à-dire dans la grande dorsale méridienne de

Vangaindrano, Angavo et Anjafy séparant les séries de Manampotsy à l’est et d’Ampasary et

les séries d’Ambatolampy et de Tolongoina à l’ouest.

La Commune Rurale d’Inanantonana fait partie des Hautes terres centrales

caractérisées par des zones magmatiques et métamorphiques où les formations géologiques

sont principalement des granites, des gneiss, des migmatites. Elles sont fortement altérées et

forment les collines constituant les parties élevées (BESAIRIE, 1973) (Figure n°5).

Les granites sont des granites roses à betafite et à béryl gemme (typique de la région

d’Antsirabe- Mandoto- Itasy), il s’agit de roches sursaturées en silice (teneur en quartz>10 %)

12

avec dominance de feldspath alcalin (orthose) d’où sa couleur rose et à plagioclase acide. Les

principaux minéraux sont le quartz, le feldspath alcalin (K), le plagioclase sodique (Na) et

d’autres minéraux comme le mica, l’amphibole. Ces granites traversent le système du graphite

et la série des cipolins. J.GUIGES (1952)

Les gneiss différent des granites par des alternances de lits de teinte sombre riches en

minéraux ferromagnésiens (biotite, pyroxènes, amphibole) et de lits clairs quartzo

feldspathiques.

Figure n°5 : Carte géologique d’Inanantonana (Source : Carte géologique d’Antsirabe

1/100000).

13

Les migmatites sont composées généralement de quartz, mica, feldspath et d’autres

minéraux comme la cordiérite et le grenat, généralement ils ont deux trames de

minéraux dont l’une plus claire formée de feldspaths et quartz et l’autre plus sombre

constituée de minéraux ferromagnésiens. Tandis que les migmatites associées au granite de

Vavavato sont dominées par les feldspaths alcalins et les plagioclases acides. Les arènes

étudiées dans notre cas appartiennent aux altérations des migmatites associées aux gneiss.

En ce qui concerne la géologie appliquée, l’exploitation alluvionnaire de l’or depuis

1953 est située à mi-chemin entre Inanantonana et Ambohimanambola. Ensuite, elle s’étend

au bord de l’Iandratsay qui est un ancien village de Miandrarivo au Sud du pont actuel

(GUIGES, 1951).

I.2.3. Hydrogéologie

D’après le contexte géologique trois types des nappes peuvent être rencontré

(RAKOTONDRAINIBE, 1983), ce sont les nappes d’altérations, nappes de fissures et nappes

d’arènes.

1. Nappes d’altérations

Elles sont constituées par les altérations argilo-sableuses d’une porosité totale de l’ordre

6 % avec son niveau piézométrique situé entre 8 à 15 mètres dont les aquifères sont

caractérisées par une nappe libre.

Les aquifères à nappe libre sont des aquifères peu profonds. Le milieu perméable

(argilo-sableux) est situé en surface reposant sur un milieu imperméable (roche saine). La

partie supérieure de la nappe est située au sein du milieu poreux. Elle est directement

alimentée par les pluies.

2. Nappes de fissures

Ce type de nappe se rencontre dans la formation granitique. Cette zone est partiellement

altérée donc les fractures et les diaclases sont remplies de produits d’altération où l’eau peut y

circulée. Elle se situe juste au-dessus de la roche saine jusqu’à une profondeur de plusieurs

dizaines de mètres.

14

3. Nappes d’arènes

Les nappes sont emmagasinées dans un système aquifère constitué par le complexe

“ roche altérée” (argileuse ou arènes grenues micacées, socle fissuré). Le socle sain constitue

le substratum imperméable en zone de bas-fonds.

Pour les nappes d’arènes, l’aquifère est surtout formé par des roches d’altérations à

quelques mètres de profondeur de la surface du sol. En d’autre termes les nappes d’arènes

indiquent les eaux qui viennent des roches détritiques appelées arénites, ces derniers sont à

l’origine de l’altération des granites qui produisent deux sortes de matériaux, les grains de

quartz donnent des sables (des arènes) et les feldspaths, les micas donnent des argiles.

4. Recharge de la nappe

D’après le bilan hydrique fait par le Ministère de l’Eau pour l’année 2010, station

Antsirabe, les ressources disponibles sont largement suffisantes pour couvrir les besoins en

eau. Néanmoins, il faut prendre des mesures préventives sur les protections des bassins

d’apport.

a. Bilan hydrique

Le bilan hydrique est nécessaire pour savoir quelle quantité d’eau profitable et

exploitable serait disponible. Il est résumé dans le tableau ci-dessous (Tableau n°5).

15

Tableau n°5 : Bilan hydrique d’Antsirabe

J F M A M J J A S O N D Total

Température

moyenne (°C) 19,9 19,7 19,2 17,7 15 13,1 12,5 13,5 15,2 17,7 19,1 19,6 16,8

Indices mensuels i 8,1 7,97 7,67 6,78 5,28 4,3 4 4,5 5,44 6,78 7,61 7,91 76,34

Evapotranspiration

Réelle ETR (mm) 2,8 2,7 2,6 2,3 1,7 1,4 1,2 1,4 1,8 2,3 2,6 2,7

Coefficient de

correction 32,6 28,9 31,4 29,7 30,6 29,8 30,5 30,8 30,1 31,8 31,8 32,8

Evapotranspiration.

Potentielle ETP

(mm)

91,2 78 81,6 68,3 52 41,7 36,6 43,1 54,1 73,1 81,6 88,5 789,8

Précipitation P (mm) 293 241 218 77 31 13 17 15 24 77 158 268 1432

(P-ETP) 202 163 136 9 -21 -29 -20 -28 -30 4 76 180

Déficit cumulé 21 50 70 98 128

Stock 100 100 100 100 81 60 49 36 27 31 100 100

Réserve (s) 0 0 0 0 -19 -21 -11 -13 -9 4 69 0 -73

Evaporation E (mm) 91,2 78 81,6 68,3 33 20,7 26,6 30,1 45,1 73,1 81,6 88,5 735,3

Surplus (mm) 202 163 136 9 7 180 697

Source : Ministère de l’Eau 2010°

b. Calcul de la recharge

La recharge est calculée à partir du bilan hydrologique, dont la formule est la

suivante :

La recharge des nappes s’opère lorsque le sol reçoit plus d’eau de pluie qu’il ne peut

en retenir. Dans le fonctionnement de ce système, la pluie satisfait préférentiellement les

besoins suivants :

- l’évaporation (E)

- la reconstitution de l’humidité de la zone d’échange jusqu’à la capacité au champ. Le

volume d’eau correspondante doit satisfaire l’évaporation en période de non apport. Après la

satisfaction de ces deux premiers besoins, l’excédent éventuel d’apport :

P = ETP + R + I (méthode du bilan de Thornthwaite)

16

o l’infiltration (I) qui traverse la zone de transfert pour atteindre la nappe

o le ruissellement de surface (R)

o l’accumulation (réserve) de la période précédente (s)

Le renouvellement des réserves d’eau est conditionné par des précipitations fortes et

de faible évapotranspiration. La quantité de pluie est supérieure à l’évapotranspiration depuis

le mois d’Octobre jusqu’au mois d’Avril, donc c’est pendant cette période que se fait la

réalimentation de la nappe. La quantité de l’eau excédentaire théorique est de 770mm en

additionnant toutes les valeurs positives de (P-ETP).

Pendant la saison sèche, c'est-à-dire le mois de Mai au mois de Septembre,

l’évapotranspiration est intense par rapport à la pluviométrie ; le total de déficit entre P et ETP

est théoriquement 128mm en additionnant toutes les valeurs négatives de P-ETP : en ce

moment-là, il n’y a plus de recharge à la nappe. Disant que la nappe est en régime de

décharge car elle ne débite que la réserve d’eau accumulée pendant la saison des pluies. Donc

la quantité totale théorique de la pluie qui participe à la recharge de la nappe est de 642mm.

Ce calcul permet de calculer le stockage de l’eau dans le bassin versant.

En mesurant le stock d’eau contenu dans la nappe, il atteint les 100% du mois de

Novembre au mois d’Avril. Pendant la saison sèche, la réserve d’eau commence à diminuer

progressivement à raison d’une dizaine de valeur par mois jusqu’au mois d’Octobre (les

valeurs de « s » négatives). Sa valeur minimale ne va pas en deçà du quart du stock,

correspondant au mois de Septembre (valeur égale à 27). Ainsi la valeur nulle n’est pas à

craindre. L’eau de source ne risque point le tarissement. Les gens qui nous ont accompagnés

lors des études techniques ont d’ailleurs confirmé ce fait.

Il reste alors à faire des mesures périodiques du débit de l’eau captée pendant toute

l’année pour pouvoir déterminer son indice de variabilité et la classer suivant le type des

sources (source constante ou variable, moyennement variable ou très variable).

P = E + R + I + s

1432=735 + 73 + 697 - 73

17

4. Alimentation en eau

L’alimentation en eau de la commune se fait uniquement par les eaux souterraines. Il

s’agit de puits traditionnels creusés dans les nappes d’arènes dont sa profondeur moyenne est

de 20 mètres. Il y a aussi des sources sur le bas fond .Ces deux procédés d’alimentation ne

sont pas bien protégés et bien équipés (voir figure n°6). En 2010 le SAF FJKM a construit

quatre (4) puits modernes muni d’une pompe INDIA MARK III.

Figure n°6: Types de points d’eaux à Inanantonana

18

II-METHODOLOGIE

L’objectif de ce travail est l

mobilisables dans les nappes d’arènes,

hydrochimique basée sur la minéralisation.

suivre sont détaillées ci-dessous.

II. 1 Acquisitions et collectes

Ce travail a été commencé par des recherches bibliographiques effectuées auprès des

bibliothèques universitaires, des centres de recherches (CNRE, IRD, CIDST,

Ambatonakanga) et des quelques bureaux Ministériel

Des descentes sur terrain ont

effectuant quelques enquêtes

d’Inanantonana.

II. 2. Réalisations des travaux sur

II.2.1. Analyse des paramètres physiques in

En termes de paramètres physique

(7) points d’eau ont été analysés

La température (T), la conductivité électrique spécifique (CES), le potentiel

d’hydrogène (pH), le solide total dissout (TDS), sont des paramètres mesurés sur terrain

Juillet 2010 (figure n°7). Ces paramètres reproduisent la structure physique de l’eau. Le d

de cette méthode d’analyse est représenté dans

-

-

-

-

-

-

-

Figure n°7: Analyses des paramètres physiques in situ

travail est la caractérisation hydrogéochimique des ressources

dans les nappes d’arènes, cas d’Inanantonana. La méthode est l’étude

que basée sur la minéralisation. Pour adopter cette méthode,

dessous.

s de données


bibliothèques universitaires, des centres de recherches (CNRE, IRD, CIDST,

quelques bureaux Ministériels.

s sur terrain ont été réalisées à partir du mois de Novembre 2009

effectuant quelques enquêtes auprès des villageois et des autorités du Fokontany

Réalisations des travaux sur terrain

Analyse des paramètres physiques in-situ

de paramètres physiques, cinq (5) puits et deux (2) sources c’est

ont été analysés. Ils sont codés: IW1, IW2, IW3, IW5, IW7, IS1, IS2.

rature (T), la conductivité électrique spécifique (CES), le potentiel

d’hydrogène (pH), le solide total dissout (TDS), sont des paramètres mesurés sur terrain

). Ces paramètres reproduisent la structure physique de l’eau. Le d

de cette méthode d’analyse est représenté dans le Tableau n°6.

des paramètres physiques in situ

19

des ressources en eaux

La méthode est l’étude

our adopter cette méthode, les démarches à


bibliothèques universitaires, des centres de recherches (CNRE, IRD, CIDST, CITE

partir du mois de Novembre 2009 en

es autorités du Fokontany

sources c’est-à-dire sept

IW1, IW2, IW3, IW5, IW7, IS1, IS2.

rature (T), la conductivité électrique spécifique (CES), le potentiel

d’hydrogène (pH), le solide total dissout (TDS), sont des paramètres mesurés sur terrain le 13

). Ces paramètres reproduisent la structure physique de l’eau. Le détail

20

Tableau n°6 : Méthodes d’analyse des paramètres physiques

Source : RODIER.J, 1984

L’eau de source est analysée directement, l’eau de puits est analysée à l’intérieur d’une

bouteille de 50 cl. L’usage d’un conductimètre permet de donner toutes les valeurs du

potentiel d’hydrogène (pH), conductivité électrique et spécifique (CES), solide total dissout

(TDS) et de la température (T), les valeurs de chaque paramètre sont affichées directement sur

l’appareil de mesure.

II.2.2. Prélèvement

Le prélèvement a été effectué auprès du Fokontany d’Inanantonana le 13 Juillet 2010.

Sept (7) points d‘eau ont été prélevés dont deux (2) sources, et cinq (5) puits. Les points

d’échantillonnages sont illustrés d’après la Figure n°8.

Sur chaque point de prélèvement, les coordonnées géographiques ont été prises à

l’aide d’un GPS pour localiser un point d’eau, la latitude S exprime la position Nord-Sud et la

longitude E est la position Est-Ouest. L’élévation exprimée en mètre (m) donne l’altitude par

rapport au niveau de la mer.

Les eaux des sources sont prélevées directement tandis que les eaux de puits sont

tirées par la pompe. Les collections des échantillons à analyser sont toujours accompagnées

des deux bouteilles en plastique de 50 cl pour chaque point de prélèvement, l’une est destinée

pour l’analyse des cations et l’autre pour celle des anions. L’usage de ces bouteille en

plastique a pour avantage du fait qu’elles ne changent pas les comportements des eaux (ex :

température, conductivité électrique, etc.…).

Avant de remplir chaque bouteille, elle est préalablement rincée avec de l’eau à

échantillonner puis remplie à ras bord afin d’éliminer les bulles d’air, d’empêcher des

éventuelles réactions de post prélèvement par oxydation d’air et d’éviter quelques

contaminations (Figure n°9).

Paramètres Unités Appareils Lecture

pH - Conductimètre Directe

CES µs/cm Conductimètre Directe

TDS mg/l Conductimètre Directe

T °C Thermomètre Directe

Figure n°8 : Carte d’échantillonnage (Source

Figure n°9: Prélèvement d'eau

Zone d’étude

Point d’échantillon

: Carte d’échantillonnage (Source : Carte topographique d’Ankazomiriotra 1/100000)

eau

Point d’échantillonnage

21

: Carte topographique d’Ankazomiriotra 1/100000)

II.2.3. Conservation

Les compositions des échantillons de l’eau sont susceptibles de se modifier plus ou

moins rapidement par la suite des réactions physiques, chimiques ou biologiques qui peuvent

avoir lieu dans les bouteilles pendant le la

Les conditions de stockage selon la norme permettent de mieux conserver les échantillons

jusqu’au moment de l’analyse au

La température constante à 15°C, pendant 24 heure

d’une glacière au moment du prélèvement jusqu’au laboratoire. Ainsi, cette glacière assure

l’asepsie des eaux.

Pendant l’analyse au laboratoire, les échantillons sont conservés au cong

laboratoire du CNRE avec une température de 3°C et 5°C à chaque fin de la journée

pendant 72 heures.

II.3. Participations des analyse

Les analyses chimiques des eaux se fai

Tsimbazaza, le 15 au 17 Juillet 2010

ont été analysés chimiquement qui sont

Figure n°10: Analyse des éléments chimi


suite des réactions physiques, chimiques ou biologiques qui peuvent

avoir lieu dans les bouteilles pendant le laps de temps qui sépare l’analyse et le prélèvement.


moment de l’analyse au laboratoire (RODIER.J, 1984).

La température constante à 15°C, pendant 24 heures a été gardée grâce à l’utilisation


Pendant l’analyse au laboratoire, les échantillons sont conservés au cong

une température de 3°C et 5°C à chaque fin de la journée

nalyses chimiques au laboratoire

Les analyses chimiques des eaux se faisaient au sein du laboratoire du CNRE

bazaza, le 15 au 17 Juillet 2010. Comme les paramètres physiques, sept (7) points d’eau

ont été analysés chimiquement qui sont : IW1, IW2, IW3, IW5, IW7, IS1, IS2.

des éléments chimiques au laboratoire

22


suite des réactions physiques, chimiques ou biologiques qui peuvent

ps de temps qui sépare l’analyse et le prélèvement.


a été gardée grâce à l’utilisation


Pendant l’analyse au laboratoire, les échantillons sont conservés au congélateur du

une température de 3°C et 5°C à chaque fin de la journée mais

sein du laboratoire du CNRE

, sept (7) points d’eau

: IW1, IW2, IW3, IW5, IW7, IS1, IS2.

23

II.3.1. Cations

Pour tous les cations la spectrométrie d’absorption atomique est utilisée, cette méthode

d’analyse illustre que les atomes d’un plasma obtenu par excitation électrique peuvent

absorber de longueur d’onde discrète et spécifique. (AFNOR, 1990)

Pour la stabilisation des minéraux; un échantillon de 100 ml d’eau a été acidifié par 1

ml d’acide chlorhydrique.

La dilution de l’eau à l’aide de la solution de chlorure de Lanthane (La2O3) est utilisée

comme tampon, dans la mesure où cette solution est nécessaire pour le dosage du Calcium et

du Magnésium, en raison de 10% du volume final. Tandis que, la solution de chlorure de

césium (CsCl) est pour celle du Sodium et du Potassium de façon à amener les teneurs dans

les limites de la courbe d’étalonnage. Eventuellement, la concentration finale nécessaire a été

de 1% en additionnant de l’acide chlorhydrique. Une autre dilution a été faite en ajoutant de

l’eau distillée dans l’échantillon si la concentration dépasse la gamme la plus élevée de la

solution étalon.

La nébulisation de la solution a été réalisée dans une flamme air acétylène réductrice

en intercalant de l’eau distillée entre chaque échantillon. Finalement, la lecture a été effectuée

par un spectrophotomètre à la longueur d’onde 422,7 nm.

Les résultats sont exprimés en milligrammes par litre d’eau qui sont tous affichés

automatiquement sur l’ordinateur.

Un Spectromètre d’absorption atomique comprend:

- Un Générateur de photon (lampe à cathode creuse)

Qui émet la raie de résonance de l’élément à doser (une lampe pour chaque élément).

Il donne de l’énergie lumineuse, équipé d’une lampe à cathode creuse spécifique selon les

éléments à analyser

- Un Générateur d’atome/bruleur air acétylène

Qui nébulise l’échantillon, transformant ainsi l’élément en atome capable d’absorber

le photon ou l’énergie, ou la lumière envoyée par la lampe à cathode creuse

A 800°C c'est-à-dire la température de bruleur air acétylène, l’élément devient atome,

dans ce cas on vérifie la calibration à chaque fois où la lampe à cathode spécifique est

changée pour qu’il y a absorbance.

- Un Ordinateur

Après la transformation de l’élément

nécessaires concernant l’atome (ex

dire la température de bruleur air acétylène, l’élément devient atome,


changée pour qu’il y a absorbance.

Après la transformation de l’élément en atome, il donne toutes les informations

nécessaires concernant l’atome (ex : absorbance, concentration).

Générateur de photon

Bruleur air acétylène

24

dire la température de bruleur air acétylène, l’élément devient atome,


en atome, il donne toutes les informations

Lampe à Cathode

Eau distillée

Air acétylène

Figure n°11: Spectromètre d’absorption atomique

II.3.2. Anions

Un anion porte une ou plusieurs

polyatomiques qui sont représentés par le bicarbonate, phosphat

Al 2012). Dans ce cas il n’y a pas de mesure directe,

utilisés, la méthode par volumétrie pour trouver la valeur du bicarbonate, par colorimétrie

pour calculer celle de chlorure, par néphélométrie pour le sulfate et par spectro

UV pour celle de phosphate.

1. Volumétrie

Par définition, il s’agit de la mesure d’un volume d’une solution titrée proportionnel à

l’élément recherché. Les réactions mises en œuvre son

détermination du titre alcalimétrie (TA) et du titre alcalimétrie complet (TAC) du bicarbonate,

l’acide titré utilisé est l’acide sulfurique. Des indicateurs colorés ont été choisis en fonction du

pH de leur virage.

- Pour la détermination d’un TA,

capsule de porcelaine en ajoutant 1 à 2 gouttes de solution de phénolphtaléine. Une coloration

rose devrait être développée pour un résultat positif. Dans le cas contraire le TA est nul, ce

qui se produit en général pour

inférieur à 8,3. Si le résultat est positif (pH>8,3), l

dans la capsule à l’aide d’une burette, en agitant constamment jusqu’à la décoloration

Spectromètre d’absorption atomique

porte une ou plusieurs charges négatives, il y a l’ion chlorure et les ions

polyatomiques qui sont représentés par le bicarbonate, phosphate et le sulfate (XAVIER.B., et

Dans ce cas il n’y a pas de mesure directe, quatre (4) méthodes de mesure


pour calculer celle de chlorure, par néphélométrie pour le sulfate et par spectro


Les réactions mises en œuvre sont la neutralisation acide

u titre alcalimétrie (TA) et du titre alcalimétrie complet (TAC) du bicarbonate,


Pour la détermination d’un TA, 100 ml d’eau à analyser ont été prélevé



qui se produit en général pour les eaux naturelles dont les potentiel Hydrique (pH) est

Si le résultat est positif (pH>8,3), l’acide chlorhydrique a été versé d

capsule à l’aide d’une burette, en agitant constamment jusqu’à la décoloration

Ordinateur

25

s, il y a l’ion chlorure et les ions

e et le sulfate (XAVIER.B., et

méthodes de mesure ont été


pour calculer celle de chlorure, par néphélométrie pour le sulfate et par spectrophotométrie à


t la neutralisation acide-base, lors de la

u titre alcalimétrie (TA) et du titre alcalimétrie complet (TAC) du bicarbonate,


été prélevés dans une



les eaux naturelles dont les potentiel Hydrique (pH) est

’acide chlorhydrique a été versé doucement

capsule à l’aide d’une burette, en agitant constamment jusqu’à la décoloration

complète de la solution. Il est annoté que V est le nombr

l’obtention d’un virage.

- S’il n’y a pas de coloration, l’échantillon traité précédemment a été utilisé en

ajoutant 2 gouttes de méthyle orange. Il a été titré

virage de jaune à orangé (pH=4,3). Soit V’ le nombre en millilitre d’acide N/50 versés depuis

le début de dosage en retranchant de ce volume 0,5 ml, qui est une quantité d’acide nécessaire

pour le virage de l’indicateur. Le pH de cette dernière est un peu plus faible que celui de

neutralisation exacte de l’hydrogénocarbonate.

Figure n°12: Détermination du

a solution. Il est annoté que V est le nombre en millilitre d’acide utilisé

S’il n’y a pas de coloration, l’échantillon traité précédemment a été utilisé en

ajoutant 2 gouttes de méthyle orange. Il a été titré de nouveau avec le même acide jusqu’au



eur. Le pH de cette dernière est un peu plus faible que celui de

neutralisation exacte de l’hydrogénocarbonate. (Voir figure n°12)

Détermination du TA et du TAC de Bicarbonate (HCO3-)

26

e en millilitre d’acide utilisé jusqu’à

S’il n’y a pas de coloration, l’échantillon traité précédemment a été utilisé en

de nouveau avec le même acide jusqu’au



eur. Le pH de cette dernière est un peu plus faible que celui de

27

Le TA exprime le titre alcalimétrique en milliéquivalent par litre (méq/l). Dans la

formule cité ci-dessous ; V exprime le TA en degré français. Il est annoté alors qu’un degré

français correspond à 0,2 méq/l.

Le TAC est aussi exprimé en méq/l :

2. Spectrophotométrie à UV

Cette technique est utilisée pour quantifier le phosphate. 20 ml de chaque échantillon,

1 ml d’acide ascorbique et 4 ml de réactifs combinés ont été introduits dans un Becher de 50

ml. Dans les mêmes conditions un tube témoin appelé « blanc » en remplaçant l’eau à

analyser par de l’eau distillée a été préparé. Le Becher déjà préparé précédemment et le tube

considéré comme témoin sont tous agités et ils ont été mis à l’obscurité pendant 30 mn.

Après avoir obtenu un changement de couleur par rapport au blanc, Ils sont mesurés à

l’aide d’un Spectromètre à UV à la longueur d’onde de 800 nm. Il faut tenir compte à la

valeur de l’absorbance lue sur l’ordinateur. Cette valeur a été rapportée à la courbe

d’étalonnage.

3. Néphélométrie

La détermination quantitative du sulfate dans l’eau est basée par la méthode

néphélométrique. Le sulfate est précipité en milieu chlorhydrique à l’état de sulfate de

Baryum. Le précipité ainsi obtenu est stabilisé à l’aide de polyvinyle-pyrrolidone. Les

suspensions homogènes sont mesurées au spectromètre. (RODIER, 1984).

1/ 10 ml d’acide chlorhydrique, 5 ml de la solution de barym (BaCl2) et 39ml d’eau à

analyser ont été introduites dans un tube à essai. Un autre tube a été préparé dans les mêmes

conditions en remplaçant l’eau à analyser par l’eau distillée. Ce tube est alors considéré

comme témoin. Tous les tubes sont agités énergiquement. Ils sont laissés en repos pendant 15

minutes. Ensuite, ils sont agités de nouveau avant les lectures au spectromètre à la longueur

TA = V/5

TAC = V’ – 0.5 /5

28

d’onde 650 nm. Il faut tenir compte à la valeur lue pour le témoin. Cette valeur a été reportée

à la courbe d’étalonnage. Pour une prise d’essai de 39ml, la courbe a donnée directement la

teneur en sulfate exprimée en mg/l d’eau.

Il est remarqué que la prise d’essai doit contenir une quantité de sulfates inférieurs à

2mg, la courbe représentative étant une droite parfaite pour ces teneurs. Dans le cas d’eaux

fortement chargées en sulfate (SO42-), des dilutions ont été préparés en vérifiant chaque fois

qu’elles ont trouvées dans la zone d’utilisation de la courbe d’étalonnage.

4. Colorimétrie

La colorimétrie est une méthode de dosage basée sur la propriété qui a certains

composés chimiques (molécules, ions,…) à développer une réaction colorée au contact d’une

certaines substances. L’intensité de la coloration est proportionnelle à la concentration de

molécule ou de l’élément à doser et est mesuré à l’aide d’un colorimètre ou spectromètre UV.

Les substances chimiques absorbent un faisceau de radiations envoyées par une source

lumineuse, une cellule photoélectrique mesure l’intensité du faisceau lumineux transmis,

c'est-à-dire l’absorbance ou les densités optiques DO selon la loi de BEER-LAMBERT.

DO=cLC

Avec :

DO= densité optique

c= coefficient d’extinction moléculaire d’un soluté donné dans un solvant donné et à

une longueur d’onde donnée

L= Epaisseur de la solution traversée en cm

C= Concentration du soluté ou l’élément à doser

Les chlorures sont dosés en milieu neutre par une solution titrée de Nitrate d’argent et

en présence du chromate de potassium. La fin de la réaction est indiquée par l’apparition de la

teinte rouge caractéristique du chromate d’argent. Les réactifs sont les suivants.

Deux millilitres (2 ml) d’eau à analyser et une quantité connue de Nitrate d’argent

N/10 en excès ont été introduits dans un erlenmeyer de 250 ml. Quelque millilitre de Nitrate

d’argent noté V a été utilisé en ajoutant 5 ml d’acide nitrique concentré et 2 ml de sulfate.

29

L’excès de Nitrate d’argent est titré par le thyocyanate d’ammonium N/10 jusqu’à la

coloration rougeâtre en agitant après chaque addition du réactif. Soit v le nombre de ml de

thyocyanate versé.

La solution est atteinte lorsque la solution a une couleur lactée blanche (V-v) 71 (qui

correspond à la courbe d’étalonnage).

Depuis les travaux sur terrains jusqu’au laboratoire : prélèvement, conservation,

analyse au laboratoire les conditions sont toujours respectées pour que les résultats ne soient

pas faussés.

II.4. Traitements et exploitations des données

Les données collectées sont traitées à l’aide de divers logiciels, les logiciels, Map-info,

Excel, PAST et Aquachèm ont été utilisés.

II.4.1. Map Info, PAST et Excel

• Map info est utilisé pour réaliser des cartes comme la carte topographique, la

carte géologique, de même pour la carte d’échantillonnage.

• Le logiciel PAST (Paleontology Statistic) traite la partie statistique, dans le but

de savoir si les échantillons sont homogènes. Dans ce cas la boite à moustache

(box plot) est employée pour savoir cette homogénéité

La graphique boîte à moustache est constituée de deux axes : un axe en abscisse avec

une échelle numérique, qui correspond à la variable observée, et un axe en ordonnée sans

aucune échelle. Un segment vertical, d’une largeur arbitraire, est tracé en regard de la

médiane en général ou de tout autre paramètre de tendance centrale; un intervalle de

confiance peut être matérialisé autour de ce paramètre. Puis un rectangle, la boîte, est reporté

avec une largeur légèrement inférieure ou supérieure à celle du segment de la médiane et dont

les côtés droit et gauche correspondent respectivement aux quartiles : Q1, Q2, Q3. Chaque

élément correspond à un rectangle, c’est dans Q2 se trouve la valeur moyenne, si elle est

symétrique par rapport à Q1 et Q3, l’échantillon est étalé ou significatif c'est-à-dire qu’il est

hétérogène. (Figure n° 13).

30

Figure n°13: Schéma d’une boite à moustache

• Excel est indispensable pour faire des calculs, dessiner des graphes. Voici

quelques calculs traités à l’aide de ce logiciel.

1. Conversion des unités

Pour faciliter l’interprétation, la première étape de l’étude chimique consiste à

convertir les unités. Les résultats obtenus au laboratoire exprimés en milligramme par litre

(mg/l) sont convertis en milliéquivalents par litre (méq/l), pour ce faire, on divise le nombre

de mg/l obtenu au laboratoire par la masse équivalente de l’ion, qui est le rapport de la masse

de l’élément ou du composé sur sa valence (nombre de charge de l’ion). Le milliéquivalent est

pratique à réaliser une représentation qui conduit à la détermination du faciès chimique et à

l’évolution spatiale et temporelle du chimisme du site ou de la région hydrogéologique à

l’étude.

Par définition, l'équivalent gramme est constitué par le quotient de la masse atomique

du corps simple considéré, par sa valence (nombre d'électropolarité). Par exemple, la masse

atomique du chlore Cl- étant de 35,5 et ce corps étant monovalent, l'équivalent-gramme vaut

donc 35,5/1.Une solution à 5 g/l de chlore renfermera 5 /35,5 = 0,14 équivalent/l, soit 140

méq/l.

Si l'élément considéré est polyvalent, par exemple le calcium bivalent Ca2+a une masse

de 40, 1 méq/l vaudra donc 40/2 = 20 mg/l (MICHARD, 2000).

Cela revient en fait à exprimer la concentration équivalente en charge H+. Si une eau

est équilibrée, ce qui devrait y avoir autant de charges positives (cationiques) que négatives

(anioniques). C’est le principe d’électroneutralité de l’eau

∑ Cations méq/l=∑ Anions méq/l

Q1 : Première quartile

Q3 : Troisième quartile

Q2 : Médiane

31

2. Calcul de la balance ionique des eaux

Cette conversion est aussi indispensable si les eaux sont balancées En exprimant les

concentrations en méq/l, la somme des anions devrait ainsi égaler à celle des cations. L’erreur

de la balance ionique E est calculée par le rapport de la différence des anions et des cations

sur leur somme

E�∑��∑��

∑��∑��x100

3. Calcul des ITD

Elle est aussi nécessaire pour savoir les valeurs des ions totaux dissoutes (ITD). Pour

voir le processus de minéralisation, une représentation simplifiée de la courbe binaire est

utilisée. Elle permet de représenter la valeur de chaque ion en méq/l en fonction de l’ITD.

L’ITD signifie la concentration des ions dans l’eau après filtration tandis que le STD est une

concentration totale de l’ensemble des substances dissoutes dans l’eau (sans filtration).

II.4.2. Aquachèm

Le logiciel Aquachèm est utilisé pour savoir les faciès chimiques afin de faire la

classification des eaux. Les résultats du traitement des données sous Aquachèm sont

représentés sous forme de graphe (diagramme). L'objectif principal de la représentation

graphique est de permettre une approche rapide des résultats analytiques en vue de

caractériser facilement une eau, de suivre son évolution ou de la comparer à d'autres eaux de

compositions physico-chimiques voisines ou de proximité géographique.

Les résultats d'analyses chimiques faits en laboratoire seront portés sur quelques

diagrammes pour connaître l'évolution chimique, minéralogique et le faciès des eaux pour

qu'on puisse les classifier et connaître leur qualité.

Des diagrammes particuliers ont été développés pour représenter les résultats

d’analyses hydrochimiques et en tirer des renseignements particuliers. L'emploi de ces

diagrammes s'avère précieux car il rend simple et directe l'interprétation des analyses.

Toutefois, ces diagrammes n'emploient pas tous les éléments analysés, ils ne nécessitent que

certains éléments. Les diagrammes fondamentaux: Schoeler et Piper ont été utilisés pour les

traitements des données.

32

1. Diagramme de Schoeler

Le diagramme de Schoeler permet entre autres de reconnaître simplement le faciès,

l’origine et le degré de minéralisation d'une eau souterraine, en utilisant les concentrations des

éléments majeurs et en les reportant sur un graphique en colonnes à échelles logarithmiques.

La concentration de chaque élément chimique est figurée par une ligne verticale en

échelle logarithmique. Chaque ligne est reliée à tous les points figurant les différents éléments

chimiques.

2. Diagramme de Piper

Le diagramme de Piper utilise les éléments majeurs pour représenter les différents

faciès des eaux souterraines. Il permet également de voir l'évolution de l’eau passant d'un

faciès à un autre, grâce à des analyses espacées dans le temps ou des analyses d'échantillons

prises à des endroits différents. Le diagramme de Piper est très utile pour représenter toutes

autres sortes de groupes d'analyses. Il est composé de deux triangles et un losange. Les deux

triangles (un triangle portant les cations et un autre les anions) sont d'abord remplis puis le

losange. Les valeurs utilisées sont exprimées en mg/l

Ce type de diagramme est particulièrement adapté pour étudier l’évolution du faciès

des eaux lorsque la minéralité augmente ou bien pour distinguer des groupes d’échantillons.

33

III-RESULTATS ET INTERPRETATIONS

34

III.1 Résultats

III.1.1. Situations géographiques de points d’eau

Les coordonnées géographiques des sept (7) points d’eau sont représentées dans le

tableau n°7 ci-dessous. Tous les puits échantillonnés se trouvent en altitude à 1300 m de la

haute terre de Madagascar. En plus, les niveaux statiques sont aux alentours de 18 m

caractéristiques des nappes d’arènes des aquifères d’altération du socle.

Tableau n°7: Informations sur les points d’eaux à Inanantonana

NB :

- E : Elévation

- N.s : Niveau statique

- P : Profondeur

Code Longitude Latitude E (m) N.s (m)

P (m)

Observations

IW1 19°38'58,7" 046°37'10,0" 1345 15,15 17,45 Puits moderne muni d'une pompe INDIA MARK III

IW2 19°38'57,6" 046°37'09,5" 1348 14,68 16,2

-Puits semi-traditionnels avec: margelle, aire d'assainissement en brique, poulie. -Gout salé



IW7 19°38'57,6" 046°37'12,8" 1335 17,15 18,5 Puits traditionnels caractérisés par la présence des parasites et d’une mauvaise odeur

IS1 19°38'52,0" 046°37'10,3" 1311 - - Source pas bien protégée

IS2 19°39'0,8" 046°37'58,8" 1303 - - Source protégée

35

III.1.2. Résultats des paramètres physiques

1. Potentiel d’hydrogène (pH)

La valeur du pH acceptable dans la norme de potabilité nationale et celle de l’OMS

varie entre 6,5 et 9,5. D’après ces résultats, 43 % des échantillons provenant d’Inanantonana

ne respectent pas la norme de potabilité en termes de pH qui ont un pH acide. En effet, les

valeurs du pH varient entre 3,61 à 4,75 pour les puits IW3, IW7 et IS2. Par contre, les puits

IW1, IW2, IW5 et IS1 sont compris dans cette norme (Tableau n°8).

2. Température (T)

La température maximale recommandée par la norme de potabilité nationale et l’OMS

est de 25 °C. Tous les échantillons prélevés de la nappe d’Inanantonana ont des températures

inférieures à 25 °C (Tableau n°8). Donc elles suivent la norme de potabilité

3. Conductivité électrique spécifique (CES)

Les conductivités électriques des échantillons varient entre 28,9 µs/cm et 873 µs/cm

(Tableau n°8). Elles sont inférieures à la valeur maximale admissible de norme d’eau potable

qui est de 3000 µs/cm. Les CES des échantillons répondent donc à la norme de potabilité de

l’eau et correspondent aussi pour le type d’aquifère dans le haut plateau de Madagascar

(RAKOTONDRAIBE.J.H, 1983).

4. Solide Total Dissout (TDS)

Les Solide Total Dissout des échantillons varient entre 40,7 à 476 mg/l (Tableau n°8).

Elles sont inférieures à la valeur maximale admissible de norme d’eau potable (500 mg/l). Les

TDS des échantillons répondent donc à la norme de potabilité.

36

Tableau n 8: Résultats des analyses des paramètres physiques sur terrain

Code pH CES

(µ/cm) T (°C) TDS

(mg/l) IW1 7,39 481 22 256

IW2 7,5 873 22,2 476

IW3 4,13 139,7 21,4 73,9

IW5 7,95 111 21,9 58,7

IW7 3,85 187 22,7 96,9

IS1 6,8 67,1 21,6 40,7

IS2 3,71 28,9 19,9 14,9

III.1.3. Résultats des analyses au laboratoire

D’après les résultats obtenus dans les points d’eau du Fokontany Inanantonana, les

éléments majeurs sont représentés par les cations et les anions. (Tableau n°9).

Tableau n°9 : Résultats des analyses des paramètres chimiques au laboratoire

Code

CATIONS (mg/l) ANIONS (mg/l)

K+ Na+ Mg2+ Ca2+ HCO3- SO42- Cl- PO4

3-

IW1 4,81 6,6 9,6 12,85 54,86 10,45 20,24 0,4

IW2 3,55 7,9 4,3 12,66 30,86 18,95 14,24 0,22

IW3 2,18 4,2 9,16 18,15 63,44 12,91 15,42 0,5

IW5 6,12 15,19 7,15 11,96 63,34 20,54 12,48 0,5

IW7 3,13 4,14 3,04 16,36 40,12 10,16 12,42 0,5

IS1 2,35 5,05 3,52 11,08 58,56 0,83 2,84 0,05

IS2 3,05 10,05 5,3 10,23 60,3 9,52 6,24 0,5

37

1. Cations

Les cations majeurs sont le calcium (41,90 %), le magnésium (31,47 %) et le sodium

(20,77 %). Le potassium ne présente que 5,75 % de la totalité des concentrations (Figure

n°14).

Figure n°14: Proportion des cations majeurs de tous les points d’eaux à Inanantonana

a. Calcium (Ca2+)

La concentration du calcium dans les échantillons prélevés est faible. Elle ne dépasse

pas à 12,85 mg/l. La valeur limite maximale acceptable est de 50 mg/l. Si ce taux excède cette

valeur, le gout devient désagréable. Les taux du calcium des échantillons respectent donc la

norme de potabilité décrite par l’OMS.

b. Sodium (Na+)

La quantité de sodium dans chaque puits est faible, elle tourne autour de 5 à 10 mg/l

(Tableau n°10). La norme décrite par l’OMS est 150 mg/l. En effet, la quantité de sodium

dans chaque puits est normale.

c. Potassium (K+)

La valeur de potassium dans chaque puits varie de 2,35 à 6,12 mg/l. Elle est normale

parce que la valeur maximale admissible est de 12 mg/l. Seul le puits IW5 possède un taux

maximum de potassium à 6,12 mg/l. Les restes de puits possèdent de taux en potassium

autour de 3 mg/L.

Ca2+

Mg2+

Na+

K+

Cations majeurs %

38

d. Magnésium (Mg2+)

La concentration du magnésium varie entre 3,05 mg/l et 7,15 mg/l. Elle n’excède pas

la limite acceptable pour la norme de potabilité de l’OMS. La concentration moyenne est de

5,1 mg/l. D’après la norme, cette quantité ne doit pas dépasser 50 mg/l

2. Anions

Les anions majeurs de la nappe phréatique d’Inanantonana sont les bicarbonates

(59,20 %), les chlorures (22,97 %) et les sulfates (16,84 %). Les phosphates ne présentent que

0,77 % de la totalité des concentrations (Figure n°15).

Figure n° 15: Proportion des anions majeurs de tous les points d’eaux à Inanantonana

a. Bicarbonates (HCO3-)

Les valeurs en bicarbonates évoluent entre 30.86 à 63,44 mg/l. D’après la norme, ces

valeurs sont normales, qui sont très inférieures aux valeurs limites maximum répondant à la

norme de potabilité de l’eau recommandée par l’OMS et le Ministère de l’Eau.

b. Sulfates (SO43-)

La concentration des sulfates dans les eaux prélevées dans la zone d’étude ne dépasse

pas 10 mg/l. La valeur limite maximale acceptable pour les sulfates est de 250 mg/l. Les

échantillons respectent donc la norme de potabilité nationale et celle de l’OMS en termes de

sulfates.

HCO3-Cl-

S042-

P042-

Anions majeurs %

39

c. Chlorure (Cl-)

La valeur limite maximale acceptable à la concentration des chlorures dans l’eau de

consommation est 200 mg/l. Les valeurs des échantillons d’eau présentent des teneurs en

chlorures inférieures à 60 mg/l. Les échantillons respectent donc les normes de potabilité

nationale et celle de l’OMS en termes de chlorures (CHEIKH. F., 2007).

d. Phosphate (PO42-)

Les phosphates ne présentent que 0.77 % dans l’eau. Les valeurs des échantillons

d’eau présentent des teneurs en phosphates inférieures à 60 mg /l. Les échantillons respectent

donc la norme de potabilité nationale et celle de l’OMS en termes de phosphates.

3. Balance ionique des eaux

Les valeurs de la balance ionique des échantillons de la nappe d’Inanantonana sont

présentées dans le tableau n°10 ci-dessous. Le bilan obtenu sur chacun de ces échantillons

n’excède pas de 5 %. Toutes les données peuvent être prises en considération, car les eaux

sont balancées (BANTON, BANGOY, 1996).

4. Valeurs des ITD

Les valeurs des ITD varient entre 2,18 à 3,84 méq/l quelque soit le degré de la

minéralisation; les ions HCO3- et Ca2+ sont responsables de cette valeur. Le tableau n 11

illustre ces valeurs.

40

Tableau n 10: Balance ionique E des eaux (en méq /l)

Code CATIONS ANIONS

∑ Cations ∑ anions E% K+ Na+ Mg2+ Ca2+ HCO3

- Cl- SO42- PO43-

IW1 0,12 0,28 0,8 0,64 0,89 0,57 0,21 0,01 1,85 1,69 4,30 IW2 0,09 0,34 0,35 0,63 0,50 0,40 0,39 0,006 1,42 1,30 4,28 IW3 0,05 0,18 0,76 0,90 1,04 0,43 0,26 0,01 1,90 1,75 4,09 IS1 0,06 0,21 0,29 0,55 0,96 0,08 0,01 0,001 1,12 1,05 3,12 IW7 0,08 0,18 0,25 0,81 0,65 0,34 0,21 0,01 1,33 1,23 3,76 IW5 0,15 0,66 0,59 0,59 1,03 0,35 0,42 0,015 2,01 1,83 4,62 IS2 0,07 0,43 0,44 0,51 0,98 0,17 0,19 0,015 1,46 1,37 3,16

Tableau n°11 : Valeurs des ITD en méq/l

Code K+ Na+ Mg2+ Ca2+ HCO3- Cl- SO42- PO43- ITD

IW1 0,12 0,28 0,8 0,64 0,89 0,57 0,21 0,01 3,55 IW2 0,09 0,34 0,35 0,63 0,50 0,40 0,39 0,006 2,73 IW3 0,05 0,18 0,76 0,90 1,04 0,43 0,26 0,01 3,66 IS1 0,060 0,21 0,29 0,55 0,96 0,08 0,017 0,001 2,18 IW7 0,080 0,18 0,25 0,81 0,65 0,34 0,21 0,015 2,56 IW5 0,15 0,66 0,59 0,59 1,03 0,35 0,42 0,015 3,84 IS2 0,078 0,43 0,44 0,51 0,98 0,17 0,19 0,015 2,84

41

D’après le tableau n°11, les valeurs obtenues au laboratoire ne sont pas éloignées, la

courbe suivante démontre si les échantillons d’eau sont donc homogènes.

Figure n°16: Homogénéité des échantillons d’eau

D’après la figure n°16, les valeurs moyennes des ions ne sont pas significatives (non

étalé); en prenant l’exemple du bicarbonate, une forte asymétrie de la médiane par rapport à

deux quartiles est trouvée. Le coefficient d’aplatissement (Kurtosis) l’a prouvé aussi, sa

valeur moyenne est de 0,86 méq/l qui devrait être entre -2 et 2, disons alors qu’ils sont

homogènes. De même pour celle du calcium dont la valeur moyenne est de 0,66 méq/l.

.

42

III.2. Interprétations

III.2.1. Classifications

1. Diagramme de Schoeler

Figure n°17: Diagramme de Schoeler de tous les points d’eaux à Inanantonana

D’après ce diagramme, la dispersion de chaque ligne signifie que les échantillons ont

chacun un degré de minéralisation très variable. Il y a un pic très élevé au niveau du

bicarbonate qui est entre 0,8 à 1,04 méq/l sauf au niveau d’IW2 et IW7 dont les valeurs sont

0,5 et 0,6 méq/l. En ce qui concerne les cations, un pic élevé en calcium au niveau d’IW3 (0,9

méq/l), puis en magnésium dans le puits IW1 (= 0,8 méq/l) et en sodium sur l’IW5

(=0,66méq/l). L’explication va se baser sur les degrés de minéralisations afin de déterminer

les origines de ces minéralisations et les types de faciès. (MAZOR.E, 3ème édition).

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

K+ Na+ Mg2+ Ca2+ HCO3- Cl- SO42- PO43-

Co

nce

ntr

ati

on

s (m

éq

/l

Ions

IW1

IW2

IW3

IS1

IW7

IW5

IS2

2. Diagramme de Piper

Figure n° 18: Diagramme de Piper de tous les

Le report des résultats d

les eaux ont de faibles concentrations

pôle cationique par le calcium et le magnésium et celui d’anionique

eaux appartiennent au faciès bicarbonaté

III.2.2. Explications

D’après la classificatio

ces faits sont expliquées ci-dessous selo

la fin des explications la courbe binaire démontre si l’hypothèse est valable c'est

ions contrôlent les minéralisations des eaux.

Diagramme de Piper

: Diagramme de Piper de tous les points d’eaux à Inanantonana

Le report des résultats des analyses chimiques sur le diagramme de Piper montre que

ont de faibles concentrations en chlorure, sodium et potassium, elles figurent près du

le cationique par le calcium et le magnésium et celui d’anionique, c’est le bicarbonate. C

eaux appartiennent au faciès bicarbonaté calcique et magnésien (HCO3-Ca-

D’après la classification, les degrés de minéralisation sont variables, les origines de

dessous selon les valeurs de la conductivité. (RODIER.J, 1984

la fin des explications la courbe binaire démontre si l’hypothèse est valable c'est

tions des eaux.

43

Inanantonana.

analyses chimiques sur le diagramme de Piper montre que

en chlorure, sodium et potassium, elles figurent près du

c’est le bicarbonate. Ces

-Mg).

sont variables, les origines de

RODIER.J, 1984). A

la fin des explications la courbe binaire démontre si l’hypothèse est valable c'est-à-dire si les

44

1. Minéralisation faible (CES<100 µs/cm)

IS1 et IS2 présentent des concentrations en HCO3- élevées (IS1= 0,96 et IS2= 0,98

méq/l), puis le calcium est le cation dominant, caractérisé par sa teneur moyenne (IS1= 0,55 et

IS2= 0,51 méq/l). Le faciès dominant est plutôt du bicarbonate calcique (HCO3-Ca).

En réalité une minéralisation élevée conduit à une conductivité élevée mais cette forte

teneur en HCO3- pourrait être due par la dissolution de l’eau de pluie dans la zone humifère

du gaz carbonique et du passage en solution sous l’effet de l’acidité carbonique du carbonate

de calcium issue de l’interaction entre l’eau de pluie infiltrant et les minéraux constitutifs des

roches métamorphiques (Gneiss, migmatites, et granites,…).

Puis les valeurs de Ca2+ peuvent être dues par le passage en solution sous l’effet de

l’acide carbonique du carbonate de calcium issue de l’interaction entre l’eau de pluie infiltrant

et les minéraux constitutifs des roches métamorphiques (XAVIER.B, et Al 2012).

Ainsi, cette concentration en HCO3- élevée pourrait s’expliquer par les valeurs de pH

acide de ces deux sources (IS1= 6,8 et IS2= 3,71). Il y a une relation entre les valeurs de pH et

les teneurs en bicarbonates : un pH acide conduit à des teneurs en bicarbonate

élevées (RODIER.J, 1984). La température a aussi une influence sur la minéralisation des

éléments chimiques dans l’eau, IS2 possède une température élevée de 21,6°C.

IS2 est aussi caractérisée par des teneurs en Mg2+ (0,44 méq/l) et Na+ (0,43 méq/l)

proches à celle de Ca2+. (0,5 méq/l). Cette teneur en Mg2+ est due par la présence des

minéraux ferromagnésien (olivine (Mg, Fe) 2(SiO4), amphibole (Mg, Fe) 2 (Si8O22) (OH, F) 2,

pyroxène (Mg, Fe) 2 (Si8O3) 2, etc …).Puis la teneur en Na+ montre la présence des

plagioclases sodique (Si3AlO8) Na. Ces minéraux sont présents dans les migmatites.

Les faibles teneurs en K+ (0,06 à 0,07 méq/l) pour IS1 et IS2 correspondent aux faibles

valeurs de conductivités et montrent aussi que l’environnement présente des enclavements

basiques; par conséquent la quantité de feldspath potassique est faible.

45

2. Minéralisation moyenne (100<CES<333 µs/cm)

Ce sont les points d’eau IW3, IW5, IW7 qui ont les minéralisations moyennes, ils sont

des puits modernes. IW3 et IW5 et caractérisés par des concentrations en HCO3- élevées pour

l’IW3 (1,04) et l’IW5 (1,03 méq/l) tandis que celle d’IW7 est moyenne (0,65 méq/l) qui

correspond à la minéralisation moyenne. Les fortes concentrations en HCO3- d’IW3 et IW5

pourraient être venues par la dissolution gaz carboniques (CO2) du sol (XAVIER. B., et Al,

2012). L'eau de pluie est légèrement acide du fait de sa teneur en CO2 dissout. Au cours de

son infiltration dans le sol et le sous-sol, elle se charge en ions et acquiert des propriétés

physiques et chimiques qui caractérisent l'eau de la nappe qu'elle forme. Les eaux souterraines

sont plus ou moins minéralisées en fonction de la nature des roches traversées qui sont les

migmatites et des minéraux rencontrés au cours de l'infiltration (quartz, mica, calcite,...).

Le faciès trouvé est le bicarbonate calcique (HCO3-Ca). C’est dans IW3 que la valeur

de HCO3- est maximale (= 1,04 méq/l) et de Ca 2+ (= 0,90 méq/l), il fallait que sa

minéralisation soit élevée. Le taux élevé en Ca 2+ pourrait indiquer par l’abondance du

calcium dans l’eau, le gneiss renferme de plagioclase (Si3AlO8) Ca et ce dernier libère du

calcium. Ainsi, il est caractérisé par une température élevée (21,4 °C), toutefois la

température change la conductivité électrique de l’eau.

IW3, IW7 ont des fortes teneurs en Ca2+ (IW3= 0,90 et IW7= 0,81 méq/l) et IW5 a une

valeur moyenne (0,59 méq/l). Les eaux venant des IW3 et IW7 peuvent être associées à une

fraction détritique comme le sable et l’argile trouvée dans les nappes d’arènes. Puis c’est dans

IW7 que la température est maximale (= 22,7 °C), cette dernière favorise le développement

des microorganismes, c’est pourquoi il y en a des parasites.

IW5 a une teneur en Na+ élevée, celle-ci pourrait être due par la présence de feldspath

plagioclase (Si3AlO8) Na et sa faible teneur en K+ peut être due par une faible valeur de

feldspath potassique. Les valeurs moyennes en Mg2+ d’IW3 (= 0,76 méq/l) et d’IW5 (= 0,59

méq/l) indiquent la présence des minéraux ferromagnésiens. C’est dans IW5 aussi que la

valeur en sulfate est maximal par rapport aux autres (= 0,42 méq/l), elle est d’origine

atmosphérique, puis son origine peut être due par l’hydratation de calcium (SO42- Ca, 2H2O).

46

3. Minéralisation importante (333<CES<666 µs/cm)

C’est IW1 qui a la valeur de conductivité importante (CES= 481 µs/cm). Le facies

dominant est le bicarbonate magnésien (HCO3-Mg), il y a une dominance d’anion en

bicarbonate (= 0,8 méq/l) et celle de cation, c’est le magnésium (= 0,8 méq/l).

A part la CES, la valeur de Mg2+ importante peut être due par l’abondance des

minéraux ferromagnésiens dans l’eau (pyroxène, olivine, amphibole,…). Il y a peut être aussi

des roches filoniennes qui donnent les conduites de l’eau (gabbro, charnockite,…), c’est

pourquoi la teneur en Na+ (= 0,1 méq/l) est faible et le pH est basique (= 7,39). La

température est aussi optimale au niveau d’IW1.

C’est dans IW1 que la valeur de Cl- (= 0,5 méq/l) est la plus élevée par rapport aux

autres. Ça peut être d’origine atmosphérique, dans l’aquifère libre la concentration en chlorure

est directement liée à la teneur en chlorure des précipitations.

4. Minéralisation élevée (666<CES<1000 µs/cm)

Le faciès dominant au sein d’IW2 est le bicarbonate calcique (HC03-Ca).

Il est caractérisé par une température extrême à l’échantillon (= 22,2 °C), elle influe

sur la vie aquatique, par exemple elle favorise le développement des microorganismes qui

peut être accentué le gout, l’odeur, et la couleur de l’eau, c’est pour cette raison qu’IW2 a un

gout salé.

La saturation des eaux en minéraux présents dans l’aquifère sera donnée par les

réactions suivantes, d’autant plus que la teneur en bicarbonate et calcium des eaux est

importante. La réaction ci-dessous montre la dissolution ou l’hydrolyse des minéraux qui peut

être responsables de la qualité chimique d’une eau bicarbonatée.

CaCO3 +H2+CO3 Ca2+ +2HCO3-

Calcite Bicarbonate

47

5. Courbe binaire

La Figure n°19 ci-dessous montre les diagrammes des cations par rapport aux ITD, les

corrélations de toutes les ions sont en général faible mais très marquées chez le calcium et le

magnésium (0,35 < r2 < 0,60), c'est-à-dire qu’ils sont un peu proportionnelles aux ITD. De

même pour les anions, seulement le bicarbonate a la bonne corrélation (r2=0,56) (figure n°20).

D'après les teneurs en ions représentées sur ces diagrammes, il y a une évolution

positive du calcium, magnésium et bicarbonate avec les ITD. Par conséquent, ils contrôlent la

minéralisation des eaux et déterminent le type de faciès de la région.

Les hausses de bicarbonate et de calcium viennent de l’interaction entre eaux et roches

et pour le magnésium c’est la présence des minéraux ferromagnésiens trouvant dans les

nappes d’arènes.

48

y = 0,205x + 0,0121

R² = 0,4623

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 1 2 3 4 5

Ca

2+

(m

éq

/l)

ITD (méq/l)

y = 0,2223x - 0,2304

R² = 0,3051

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

0 1 2 3 4 5

Mg

2+

(m

éq

/l)

ITD (méq/l)

Figure n°19 : Diagrammes des cations par rapport aux ITD

y = 0,122x - 0,0427

R² = 0,1992

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 1 2 3 4 5

Na

+ (

mé

q/l

)

ITD (méq/l)

y = 0,0159x + 0,04

R² = 0,0589

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0,16

0,18

0 1 2 3 4 5

K+

(m

éq

/l)

ITD (méq/l)

49

y = 0,2827x - 0,0601

R² = 0,5657

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 1 2 3 4 5

HC

O3

-(m

éq

/l)

ITD (méq/l)

y = 0,1073x - 0,0059

R² = 0,108

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0 1 2 3 4 5

Cl-

(mé

q/l

)

ITD (méq/l)

y = 0,1346x - 0,1633

R² = 0,387

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

0 1 2 3 4 5

S0

42

-(m

éq

/l)

ITD (méq/l)

y = 0,0023x + 0,0055

R² = 0,0759

0

0,002

0,004

0,006

0,008

0,01

0,012

0,014

0,016

0,018

0 1 2 3 4P

04

3-

(mé

q/l

)

ITD (méq/l)

Figure n°20 : Diagrammes des anions par rapport aux ITD

50

III.2.3. Etudes comparatives

1. Eau vive

L’étude comparative se fait au niveau d’une eau souterraine qui a plus ou moins le même

type d’aquifère qu’Inanantonana. C’est le cas de l’eau de source d’Andranovelona ou Eau

Vive, sa formation géologique est le granite, ses valeurs nutritives sont les suivantes:

Tableau n°12 : Valeurs nutritives d’Eau Vive

La composition d’eau dans le massif granitique est dominée en cation par le sodium

(=0,08 méq/l) puis en anion par le bicarbonate (=0,08 méq/l). Le faciès est donc HCO3-Na.

Dans le cas d’Inanantonana les teneurs en calcium et magnésium peut être le témoignage

d’un aquifère formé aussi de roches métamorphiques, le gneiss renferme de plagioclase et ce

dernier libère du calcium, puis possédant des minéraux ferromagnésiens.

Mais le cas d’Andranovelona, il s’agit de roches magmatiques, son aquifère est riche en

plagioclase sodique (Si3AlO8) Na), le plagioclase calcique (Si3AlO8) Ca) est faible, vue par la

teneur en calcium.

Minéralisation mg/l méq/l

Ca2+ 1,2 0,06

Mg2+ 0,49 0,04

Na+ 1,89 0,08

HCO3- 4,88 0,08

Cl- 2,13 0,06

51

2. Volvic

Le Volvic est une eau naturelle issue des roches volcaniques dans la Région Auvergne

(France), il est riche en minéraux alumino-silicatés (granite et basalte), un peu comparable à

celle d’Inanantonana.

Tableau n°13 : Valeurs nutritives des Eaux d’Inanantonana, d’Eau Vive et de Volvic

K+

(méq/l) Na+

(méq/l) Mg2+

(méq/l) Ca2+

(méq/l) HCO3

-

(méq/l) Cl-

(méq/l) SO4

2-

(méq/l) Inanantonana 0,09 0,33 0,50 0,66 0,75 0,33 0,24

VOLVIC 0,15 0,50 0,66 0,57 1,16 0,38 0,16

Eau Vive 0,08 0,04 0,06 0,08 0,06

Figure n°21: Diagramme de Schoeler des eaux d’Inanantonana, d’Eau Vive et de Volvic

D’après le diagramme de Schoeler, Volvic présente un pic élevé au niveau de HCO3- (=

1,16 méq/l) et de Mg (2+) (= 0,66 méq/l), le faciès dominant est plutôt de HCO3-Mg.

Par rapport à Inanantonana, la concentration en calcium est un peu faible qui pourrait

s’expliquer par l’abondance de l’olivine plus magnésienne que calcique. Par ailleurs la valeur

plus élevée de magnésium pour Volvic confirmerait l’explication.

Les eaux d’Inanatonana sont donc plus calciques et magnésiennes que l’Eau Vive et un

peu plus calciques aussi mais moins magnésiennes que la Volvic.

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

K+ Na+ Mg2+ Ca2+ HC03- Cl- S042-

Co

nce

ntr

ati

on

s (m

éq

/l)

Ions

Inanantonan

VOLVIC

Eau vive

52

CONCLUSION

53

En bref, cette étude a apporté de nouvelles interprétations sur les données

hydrogéochimiques dans les nappes d’arènes trouvées à Inanantonana. L’utilisation du

logiciel Aquachèm pour représenter chaque échantillon d’eau sur les diagrammes de Piper et

de Schoeler ainsi que le diagramme binaire, ont aidé à la détermination des caractérisations

hydrogéochimiques des eaux dans l’origine des minéralisations et les types de faciès

correspondants.

La qualité des eaux suit la norme de potabilité nationale et celle de l’OMS, sauf pour

le pH dont 43% ont de pH acide ; l’échantillon IW2 à un goût saumâtre. La température assez

élevée dans la zone, influe sur la composition chimique des eaux. Elle favorise la présence de

mauvaises odeurs, et le développement des parasites, dans le cas d’IW7. En plus

l’environnement de ces ouvrages semi-traditionnels et traditionnels contribue également à la

qualité de leurs eaux.

A partir des diagrammes, on a constaté aussi que les sept (07) échantillons d’eau issus

de points d’eau (puits et sources) n’appartiennent pas au même faciès chimique d’eaux : deux

types d’eau ont été constatés, eau douce et eau relativement minéralisée dont les faciès

dominants sont bicarbonatés calcique et sodique pour les eaux peu minéralisées et moyennes

accentuée et bicarbonatés magnésiennes pour les eaux à minéralisation moyenne.

Les interprétations des données hydrogéochimiques des nappes d’arènes

d’Inanantonana, proposent l’interaction entre eaux et roches au cours de l’altération de celles-

ci comme origine de la minéralisation des eaux. La dominance des ions Ca2+, Mg2+ et HCO3-

résulterait de hydrolyse des minéraux des roches à l’origine des arènes (plagioclase calcique,

et minéraux ferromagnésiens…). Ce ces ions qui marquent les faciès des eaux de puits (dont

bicarbonatés calciques pour sont les eaux à minéralisation faible (IS1, IS2), moyenne (IW3,

IW5, IW7) et élevée (IW2), puis les faciès bicarbonatés magnésiens pour les eaux à

minéralisation importante (IW1). L’apport des ions sodium, potassium et chlorures ne sont

pas à négliger, provenant des feldspaths potassiques, des micas, des amphiboles.

Cette étude hydrogéochimique de la nappe d’arènes d’Inanantonana n’est que

préliminaire. Le nombre d’échantillons étudiés a été trop limité pour bien connaitre les

caractéristiques des nappes et des aquifères du haut plateau. L’évolution dans le temps, dans

l’espace et en fonction des paramètres physico-chimiques de l’eau est à prévoir afin de

parfaire les études.

54

Les résultats de la présente étude démontrent ainsi l’intérêt d’une perspective

d’exploitation des eaux des nappes d’arènes. Mais l’analyse bactériologique aurait apporté

une précision sur la potabilité des eaux. Des propositions faites pour améliorer la qualité de

l’eau de puits concernent :

- l’aménagement des équipements de surface au tour du puits

- l’adoption des mesures d’hygiène pour le transports et stockage de l’eau, de traitement

périodique de l’eau de puits.

- la multiplication des points d’eau modernes surtout dans les quartiers périphériques.

- Un contrôle permanent des puits

- Créer des comités de gestion des points d’eaux

- Réaliser les sources potentielles de nuisance latrine a une distance sécuritaire de points

d’eaux.

55

BIBLIOGRAPHIE

1. Association Française de Normalisation (AFNOR) - 1990. Recueil des normes : les eaux

et les méthodes d’analyses. Paris, 500p.

2. ARTHAUD et Al – Hydrogéologie des hauts plateaux de Madagascar, 1990.

3. BANTON. O. et Al. Hydrogéologie : multiscience environnementale des eaux

souterraines, Presses de l’Université du Québec, AUPELF-UREF.

4. BESAIRIE. H, - 1954. Documents pour la Géographie de Madagascar, Travaux du

Bureau Géologique N°54, Tananarive, 175p.

5. BESAIRIE. H. - 1964. Gites Minéraux de Madagascar ,3ème volume, N°167,

Antananarivo, 422 p.

6. BESAIRIE. H. – 1973. Précis de géologie Malgache in Annales géologiques de

Madagascar, fascicule n°XXXVI. 142p.

7. CASTANY. G. - 1982. Principes et méthodes en Hydrogéologie, Editeur : Dunod, Bordas.

Paris, 231p.

8. CHAPERON. P., DANLOUX. J. et FERRY. L.- 1993. Fleuve et Rivière de Madagascar,

édité par OROSTOM.

9. CHARPENTIER. H. – 2007 et 2010. Rapport de mission d’appuis auprès du projet

BVPI : Sud-est et haut plateau de Madagascar. Cellule de maitrise d’œuvre Déléguée,

18p.

10. CHEIKH FALL - 2007. Etude de la qualité de l'eau de robinet et de celle de la nappe

phréatique dans les différentes Communes d'Arrondissement du département de

Guédiawaye, Dakar, Sénégal. Université Cheikh AntaDiop Dakar, département de

Géographie – Maitrise, Dans la catégorie: Géographie.

11. COLAS. R. – 1969. La pollution des eaux, Presse Universitaire de France, 2ème édition.

Paris, 108 p.

12. DEGREMONT et la Groupe Lyonnaise des Eaux – 1989. les eaux souterraines in

Mémento technique de l’eau. Tome 1, Edition du cinquantenaire, 22 p.

13. FALL. J. P.Y. -2000. Caractérisations de la nappe phréatique de Mboro par rapport aux

normes conventionnelles pour l'eau potable : Physico-chimie et chimie.-Université cheikh

Anta Diop de Dakar - DEA Dans la catégorie: Géographie .

14. GIRET .M. ORLOFF., DUCLOS. et DAVID. – 1947. Etudes géologiques dans les

feuilles d’Antsirabe, Mandoto, Soavinandriana, Ramartinina, Miandrivazo. Travaux

Bureau Géologique N°9. Tananarive 23p.

56

15. GUIGES. J. – 1951. Etude géologique des feuilles Ramartinina et Mandoto, Travaux du

Bureau Géologique N°19. Tananarive, 93 p.

16. HAMDI. M. S., KACI A.M. et ISMAL – DEUA – 2008. Contribution à l'étude des

paramètres physico-chimiques et bactériologiques de l'embouchure de l'oued-Beni-

Messous science de la mer.

17. KINI JANVIER – 2007.Analyse des déterminants de l'adoption des technologies de

conservation des eaux et des sols au Burkina Faso. Université de Ouagadougou - DEA -

Dans la catégorie: Géographie .

18. MAZOR. E. Chemical and Isotopic groundwater hydrology. Third edition, New York,

452p.

19. MC GROV, HILL - 1999. American Water Works Association (AWWA). Water quality

and treatment, 5ème edition, New York.

20. MICHARD .G. - 2002. Chimie des Eaux Naturelles: Principes de géochimie des eaux,

Publisud, 461 p.

21. MOLL Dominique – 2012. Tous droits réservés - site protégé par Copyright (c) -

Grenoble eau pure SARL.

22. NICOLLET. C. - 1984. L’orogenèse panafricaine à Madagascar : Chaine de collusion ou

chaine ensialique, in Revue de géographie N°44. Paris, 75p.

23. MINISTERE DE L’ENERGIE ET MINE / PAEPAR – 2005. Manuel de procédure pour

la mise en place des projets « Eau et Assainissement ». Projet pilote d’alimentation en eau

potable et assainissement en milieu rurale, in Rapport final crédit N°3025 MAG.

24. RAKOTONDRAIBE. Jean. Herivelo. – 1983. Les 8 zones hydrogéologiques à

Madagascar, AUPELF-UREF et Presses de l’Université du Québec, Document Bureau

Géologique. Tananarive N°9, 23p.

25. RODIER. J. – 1984. L’analyse de l’eau : eaux naturelles, eaux résiduaires, eau de mer,

Dunod 7ème édition. Paris, 1353 p.

26. SAF - FJKM, - 2009. Documents de projet d’Inanantonana, Mémoire technique final et

Mémorandum d’Inanantonana.

27. SAINT OURS. J. – 1958. Etude de l’alimentation en eau d’Ankazomiriotra. Service

géologique, Tananarive.

28. TARDAT. M. et HENRY. Chimie des eaux, Edité par le griffon d’argile.

29. XAVIER. B. et Al. – Programme 2012 Physique chimie. Editeur Indépendant depuis

1777 : Belin. France. ISBN 978 – 2 – 7011- 6269 – 9. 214p.

57

WEBOGRAPHIE

− http//www.cnrs.fr/ Centre National de la Recherche Scientifique(CNRS) : dossier

scientifique de l’eau

− http//horizon.documentation.ird.fr/ Institut de Recherche pour le Développement (IRD) :

granite de Vavavato/

− www.google.com

− www.mindat.org/loc.208160.htmail/Vavavato massif

− WWW. Wikipidia .org

− WWW. médecine et santé.com

− http://www.eau.public.lu/eau_potable/normes_potabilite_analyse/index.html

− [email protected]

− http : //www.univ-pau.fr/-revaux/enseignement/hydro/hydro.htm

Source 2

Mémoire de DEA, option Hydrogéologie par RAKOTONIAINA MAMINIRINA Marie Sylvie

Rapporteur: Docteur RANAIVOARISOA Alfred

Titre : Caractérisations hydrogéochimiques des ressources en eaux mobilisables dans les nappes

d’arènes. Exemple d’Inanantonana.

Résumé: Cette étude a été réalisée dans la Commune Rurale d’Inanantonana, District de Betafo,

Région de Vakinankaratra, dans l’objectif de caractériser le cachet hydrogéochimique des eaux

mobilisables (puits et/ou sources) des nappes d’arènes. Deux faciès dominants sont reconnus,

bicarbonates calciques et bicarbonates magnésiens. Ils reflètent la composition géochimique des

roches mères à l’origine des aquifères (gneiss et migmatites à amphibole, pyroxène et les enclaves

basiques) due au phénomène d’interaction eaux-roches. La forte teneur en bicarbonates s’explique par

la dissolution de gaz carbonique atmosphérique, par l’eau de pluie ajoutée du dégagement important

de ce gaz dans la couche humifère siège de la dégradation des matières organiques. Le CO2 ainsi

dissous favorise l’hydrolyse des minéraux des roches aquifères, expliquant les teneurs importantes

aussi bien de calcium et de bicarbonate.

Ces résultats sont intéressants dans une perspective d’exploitation des eaux dans les nappes d’arènes.

Mais l’analyse bactériologique aurait apporté une précision de la potabilité des eaux.

Mots clés: Puits, Sources, Nappes d’arènes, Hydrochimie, Paramètres physico-chimiques,

Inanantonana.

Memory of DEA, option Hydrogeology by RAKOTONIAINA MAMINIRINA Marie Sylvie

Framer: Doctor. RANAIVOARISOA Alfred

Title : Hydrogeochemical characterizations of water resources mobilized in the aquifers of arenas.

Example of Inanantonana.

Abstract: This study was conducted in the rural commune of Inanantonana, District of Betafo, Region

of Vakinankaratra, in the objective to characterize the hydrogeochemistry finger print of mobilizable

water (wells and/or sources) of arenas groundwater. Two dominant facies are recognized, calcium

bicarbonates and magnesian bicarbonates. They reflect the geochemical composition of aquifers rocks

(gneiss and migmatite with amphibole, pyroxene and the basic enclaves) due to the phenomenon of

interaction waters-rocks. The high content of bicarbonates is explained by the dissolution of

atmospheric carbon dioxide by the rain water added to the important release of this gas in the layer

humifere seat of the degradation of organic matter. The CO2 thus dissolved promotes the hydrolysis of

minerals of the rock aquifers, explaining the significant levels of both calcium and sodium

bicarbonate.

These results are interesting in a perspective of exploitation of waters into aquifers arenas. But the

bacteriological analysis would have provided an accuracy of the potability of the water.

Keys words: Wells, Sources, Groundwater arenas, Hydrogeochemistry, Physico- chemical-

parameters, Inanantonana.