Etude hydrochimique et isotopique des eaux de la vallée de la Saoura (Sahara Nord Occidental)

Abstract

Avant d'être une contribution à la connaissance des eaux de la vallée de la Saoura par les différentes méthodes physico-chimiques et isotopiques, ce travail est d'abord une synthèse complète de toutes les données et travaux existant sur la région. La vallée de la Saoura est considérée ici, dans toute sa globalité, d'amont en aval (haute, moyenne et basse Saoura). Elle longe de nombreuses palmeraies, essentiellement localisées rive gauche, en bordure du Grand Erg Occidental, qui contient la nappe la plus importante de la région et dont l'étude ne peut être dissociée de celle des terrasses quaternaires qu'elle alimente. La nappe de la Hamada du Guir et celle des Monts d'Ougarta, situées rive droite, et d'importance moindre, ont également été considérées dans notre étude. Près de 40 ans séparent nos données des précédentes: l'aridité du climat, la construction du barrage de Djorf Ettorba en amont de l’Oued Saoura et l'exploitation anarchique des eaux souterraines par un grand nombre de puits au niveau des palmeraies sont autant de facteurs qui ont contribué à la dégradation de la qualité de la ressource en eau de la région, notamment au niveau de la nappe des terrasses. Une comparaison entre les résultats des différentes campagnes que nous avons réalisées a d'abord été faite (2002-2003-2004), puis entre nos données et celles déjà existantes (1964-2004). L'étude hydrogéologique et piézométrique a bien montré qu'en tout point, l'oued draine la nappe dont les eaux s'écoulent de l'Est vers l'Ouest. Une baisse du niveau piézométrique a bien été enregistrée, notamment au niveau de la nappe des terrasses sur l'exemple considéré de la palmeraie de Béni-Abbès (>1m en moyenne). Le débit des exsurgences semble toutefois stable et on ne note pas de variations importantes en plus de 40 ans. Trois groupes d'eau ont été différenciés en fonction de leur minéralisation dont l'évolution se fait selon deux directions principales: d'amont en aval et depuis l'Erg vers l'Oued, conformément au sens d'écoulement souterrain pour cette dernière direction. En effet, la conductivité varie considérablement, de 300 à 19820 µs/cm. Les valeurs les plus faibles 228 Conclusion Générale caractérisent les eaux typiques de la nappe de l'Erg tandis que les plus importantes sont celles des eaux de la nappe des terrasses et de l'inféro-flux de l'Oued avec tous les intermédiaires entre ces deux nappes. Trois faciès chimiques des eaux ont également été mis en évidence en fonction de l’évolution de leur minéralisation. En effet, les eaux vont du faciès bicarbonaté calcique au faciès chloruré sodique, en passant par le faciès chloruré calcique ou magnésien. 52% des échantillons considérés ont un faciès chloruré calcique tandis que 37% sont du type chloruré sodique. En 1964, ce sont les eaux bicarbonatées calciques qui prédominaient. Si l'étude hydrochimique a mis en évidence une importante augmentation de la salinité des eaux de la nappe des terrasses, les valeurs demeurent relativement stables pour les eaux de la nappe du Grand Erg Occidental et de la Hamada du Guir. Toutefois, le changement au niveau des faciès est bien évident, pour les deux nappes entre les deux périodes d'étude. Afin d'expliquer les mécanismes d'acquisition des sels contenus dans l'eau, une modélisation géochimique visant à connaître l'état d'équilibre des différents minéraux a d'abord été utilisée. Elle nous a permis de calculer les indices de saturation de l'eau par rapport à certains minéraux ainsi que la pression partielle du CO2. Les eaux évoluent globalement de l'état non saturé vers l'état saturé . Elles sont à terme sursaturées par rapport à la calcite, la dolomite, le quartz et la calcédoine, et sous-saturées par rapport à la halite, l'anhydrite et le gypse. L'équilibre par rapport à la fluorite est nettement différencié entre les eaux de la nappe du Grand Erg et celle de la Hamada du Guir. L'établissement de diagrammes d'équilibre a permis de mettre en évidence les phénomènes d'hydrolyse des silicates, ainsi que les phénomènes d'échanges de base avec les argiles qui différencient clairement les eaux de la nappe de l'Erg et des terrasses de celle de la Hamada du Guir où ces échanges sont prépondérants. Les carbonates sont présents partout dans les sables, grès, calcaires et argiles de la Saoura. Les équilibres calco-carboniques contrôlent également le chimisme des eaux et permettent d'estimer le degré d'ouverture du système aquifère étudié. La relation pH-HCO3, exprimée en fonction de la pCO2 et des températures moyennes des eaux considérées a permis de conclure que le système est ouvert dans son ensemble, pouvant toutefois se refermer par endroits, en fonction des variations lithologiques. 229 Conclusion Générale L'étude de l'évolution des différents cations et anions, des rapports ioniques caractéristiques ainsi que l'établissement de diagrammes de concentrations à l'échelle de la vallée et de transects chimiques dans le sens de l'écoulement à l'échelle des palmeraies, a montré que l'évaporation est le principal facteur conditionnant l'évolution de la minéralisation des eaux de la région. Les phénomènes de dissolution de sels, d'altération et d'hydrolyse jouent également un rôle important dans l'acquisition de la charge saline de ces eaux. Les rapports Br/Cl et Sr/Ca viennent confirmer les sources et origines de la salinité. Conjointement aux méthodes géochimiques, l'outil isotopique a été utilisé. Nous ne disposons malheureusement pas d'une longue chronique pour les pluies actuelles. Quoiqu'il en soit, l'analyse des teneurs en Oxygène 18 des eaux de pluie montre des valeurs très variables dans le temps, tandis qu'elles restent stables et homogènes aussi bien pour les eaux de la nappe du Grand Erg et des terrasses (autour de -4.3 ‰) que celle de la Hamada du Guir (autour de -8.6 ‰). Il apparaît que les pluies les plus faibles sont les plus riches en isotopes lourds à cause de l’évaporation. La relation δ 18O-δ 2H aussi bien pour les eaux de pluie, que pour les eaux souterraines, traduit une droite d'évaporation de pente voisine de 4.4. Les eaux de la Hamada du Guir ont une signature isotopique différente de celle du Grand Erg. Leur teneur appauvrie en δ 18O confirme leur ancienneté. Cette différenciation apparaît également par le calcul de l'excès en deutérium qui met en évidence le phénomène d'évaporation. Une relation étroite relie la minéralisation des eaux et leur teneur en isotopes lourds. Elle confirme là aussi, l'importance du processus d'évaporation ainsi que ses différents stades. L'alignement de toutes les eaux selon une seule droite d'évaporation suggérerait une origine commune. Les eaux de la Hamada du Guir, moins évaporées et peut-être plus anciennes que celles du Grand Erg, sont toutefois plus chargées. Ceci peut s’expliquer par une salinité, essentiellement acquise par les phénomènes de dissolution et d'hydrolyse pour la Hamada du Guir. 230 Conclusion Générale L'intersection de la droite des eaux évaporées avec celle des eaux météoriques donne la composition isotopique moyenne de l'eau d'alimentation à l’origine (δ 18O= -10.2‰ et δ 2H= -71‰), valeurs proches de celles de la Hamada du Guir. Ceci confirme notre hypothèse quant à l'origine commune des eaux et leur ancienneté. Les méthodes de calcul de la recharge actuelle donnent des valeurs faibles, en conformité avec les âges élevés fournis par les modèles 14C. En effet, les estimations des âges des eaux nous permettent de conclure que la recharge de la nappe s'est faite durant la période humide du quaternaire (entre 4000 et 10000 ans B.P. approximativement) correspondant à l'Holocène.