PEDOLOGIE DE LA CUVETTE ET GEOLOGIE DE LA FEUILLE D’ANDILAMENA

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Les principaux paramètres physico-chimiques de l’eau

Paramètres physiques

pH

Le pH est une mesure de l’acidité ou de la basicité d’une solution. Il est lié à la concentration des ions hydronium H3O+, pH= – log (H3O+). (relation 1)
C’est un des facteurs qui mesurent la qualité de l’eau. L’échelle des pH s’étend de 0 (très acide) à 14 (très alcalin) ; la valeur médiane 7 correspond à une solution neutre à 25°C [III] [7].
Le pH est aussi lié à tous les paramètres de qualité de l’eau. Par exemple, aux pH inférieurs à 7 et dans les eaux polluées par les dérivés soufrés, il se forme du sulfure d’hydrogène (H2S) qui donne à ces eaux une odeur « d’œuf pourri » [5].
Il se mesure soit par méthode électro- métrique à l’aide d’un pH mètre soit par des indicateurs colorés. Le tableau suivant représente la classification des eaux d’après leur pH.

Température

C’est un paramètre indispensable pour savoir si l’eau est « agréable » à consommer. D’après les normes, la température doit être comprise entre une plage de valeurs données. Ce paramètre physique influe considérablement sur la multiplication microbienne [7]. Il est aussi une « grandeur » physique liée à la sensation de chaud et froid d’un corps par rapport à un autre. Elle peut s’exprime en degrés Celsius (⁰C) et elle joue le rôle de désaltération de l’eau pour être potable, la température de l’eau désaltéré se situe entre 12 et 15⁰C [8].
La température permet parfois d’obtenir des indications sur l’origine de l’écoulement de l’eau.
Les normes de potabilité de l’eau fixée par l’OMS (1994) sont données dans le tableau 3.

Turbidité

La turbidité indique la propriété de l’eau. Cette grandeur peut être attribuée à présence de matières étrangères en suspension (débris organiques, argiles, organismes microscopiques) dans l’eau et éveille la méfiance et la répugnance du consommateur. Elle représente un paramètre important dans les normes fixant la qualité de l’eau potable. La turbidité peut s’échelonner de moins d’une NTU à plus de 1000NTU. A 5 NTU, l’eau est visiblement trouble ; à 25UTN, elle est noirâtre [5]. La mesure se fait par lecture directe avec un turbidimètre et des valeurs exprimées en NTU (Nephelometric Turbidity Unit). Le tableau ci-dessous donne les classes usuelles de la turbidité.

Conductivité électrique

La conductivité électrique d’une eau mesure sa capacité à conduire un courant électrique et s’exprime en micro‐siemens par centimètre (μs.sm‐1). Mesurée à l’aide d’un conductimètre, elle permet d’estimer la quantité de sels pour savoir aussi apprécier la quantité de sels (chlorures, sulfates, calcium, sodium, magnésium…) dissous dans l’eau. Si la conductivité est élevée le gout de l’eau est légèrement salé.
La minéralisation de l’eau est proportionnelle à la quantité de sels dissous dans l’eau. La conductivité de l’eau potable ne doit pas dépasser la limite supérieure (3000 μs.cm‐1) [9] [10]. Le tableau suivant montre la conductivité de l’eau selon leurs types.

Minéralisation

Exprimée en mg. L‐1, elle permet d’évaluer la quantité des solides totalement dissous (TDS), qui sont constitués principalement de substances inorganiques dissoutes dans l’eau. En général, elle est plus élevée dans les eaux souterraines que dans les eaux superficielles. Lorsqu’il s’agit de roches granitiques, de sables siliceux les concentrations sont faibles et plus élevées dans les roches sédimentaires [11].
En plus des paramètres physiques, les paramètres chimiques permettent également de caractériser la qualité de l’eau.

Paramètres chimiques

Chlorures

Les chlorures, cations majeurs, sont présent dans les eaux souterraines à des concentrations variables. En quantité élevée, l’eau est alors salée, ce qui accélère la corrosion dans les conduites. S’ils sont indésirables dans les régimes alimentaires, leur concentration ne doit pas dépasser 250 mg.L‐1 [IV].

Nitrites et Nitrates

Les nitrates et les nitrites sont composés d’atome d’azote (N) et des atomes d’oxygènes (O). Ils proviennent respectivement de l’oxydation complète et de l’oxydation incomplète de l’azote organique et sont des éléments nutritifs pour les végétaux et les microorganismes. On les trouve surtout dans les eaux souterraines contaminées par des germes des résidus d’engrais ou par les eaux usées domestiques ou issue de l’élevage [5] [6]. En général, la quantité en nitrites dans l’eau est généralement plus faible que celle des nitrates. Les nitrites jouent un rôle important dans le cycle de l’azote. Sous l’action de bactéries de type nitrobacter (autotrophes et strictement aérobies), les nitrites sont rapidement oxydés en nitrates. Une forte concentration en nitrite indique une pollution bactériologique par suite de l’oxydation de l’ammoniac [6]. Il est toxique pour l’organisme humain. En trop grande quantité, les nitrates peuvent empêcher le sang de transporter l’oxygène vers les tissus humains [5] [6].

Sulfate

Le sulfate est présent dans les eaux souterraines. Il provient de la dissolution du gypse, qui est un sulfate de calcium hydraté faiblement soluble (7g.L‐1 dans les conditions normales) [VI]. L’ion sulfate est l’un des anions les moins toxiques, cependant des concentrations élevées peuvent avoir des effets purgatifs ou entrainer des déshydratations et des irritations gastro-intestinales [5].

Ammonium

L’eau peut contenir de l’ammonium. La présence d’ammonium en quantité importante est un indice d’une contamination par des rejets d’origine humaine ou industrielle. Il provient des matières organiques dans les eaux minérales ou dans les eaux souterraines. L’ammonium n’a pas d’effet appréciable sur la santé du consommateur, mais sa présence dans les eaux est un indicateur de pollution.

Fer

Le fer est un élément assez abondant dans les roches sous forme de silicates, d’oxydes et hydroxydes de carbonate et de sulfures, La présence de fer dans l’eau peut favoriser la prolifération de certaines souches de bactéries qui précipitent le fer ou corrodent les canalisations [III]. Sa présence est détectable par les dépôts jaunes ou bruns sur les éviers, les toilettes, la douche et les vêtements. Ces taches, difficiles à éliminer, nécessitent des détergents puissants ce qui a pour effet de ternir l’émail de la porcelaine et le lustre des accessoires de plomberie [VI].

Alcalinité (TA et TAC)

L’alcalinité de l’eau est sa capacité à neutraliser les acides. Ce caractère dépend entre autres de la concentration en carbonates, bicarbonates et hydroxydes de l’eau. Le Titre Alcalimétrique simple(TA) et le Titre Alcalimétrique Complet (TAC) traduisent l’alcalinité d’une eau. Le TA et le TAC mesurent respectivement les concentrations en OH‐ et CO32‐ et celles des anions HCO3‐, CO3‐, HSiO3‐ ; leur unité est en milligrammes par litre équivalent carbonate de calcium (mg.L‐1 ‐ CaCO3‐ ).

Dureté Totale TH

Elle correspond à la présence de sels de calcium et de magnésium dans l’eau. Ces deux ions proviennent de l’altération de la roche mère [13].
Lorsque les deux ions sont présents en forte concentration, l’eau est dite dure. Dans le cas contraire, elle est dite douce. L’unité utilisée pour la dureté de l’eau est le degré français (⁰f) qui correspond à 10 mg de carbone de calcium par litre d’eau. Un degré correspond à 4mg de Calcium ou 2.4 mg de magnésium par litre. (Eau douce : TH<1 et Eau dure : TH>15).
La classification des eaux en fonction de leur dureté est récapitulée dans le tableau suivant.

Matières Organiques

Les matières organiques proviennent d’organismes végétaux et animaux, Elles constituent une source nutritive essentielle pour la prolifération bactérienne. La présence d’éléments organiques carbonés est considérée comme un facteur primordial dans la maitrise de la qualité microbiologique de l’eau dans le réseau. Ces matières réagissent avec le chlore et affectent le gout et l’odeur [12] [13].

Magnésium

Le magnésium est un élément assez répandu dans la nature ; il constitue environ 2,1 % de l’écorce terrestre [13]. La plupart de ses sels sont très solubles dans l’eau, même le carbonate peut être dissous jusqu’à 300 mg.L‐1, à 20 °C. La teneur dépend de la composition des roches sédimentaires rencontrées (calcaires dolomitiques, dolomies du Jurassique ou du Trias moyen). Les valeurs les plus faibles sont relevées dans la plupart des eaux de massifs anciens. Le magnésium constitue un élément significatif de la dureté de l’eau.

Calcium

C’est un métal alcalino‐terreux extrêmement répandu dans la nature et en particulier dans les roches calcaires sous forme de carbonate. Les sels de calcium, sous forme de carbonates et de bicarbonates, sont évalués par la dureté totale, le calcium est généralement l’élément dominant des eaux potables [12] [13].

Sodium

Le sodium (Na) est hautement soluble et se trouve souvent dans l’eau souterraine à l’état naturel. Il est également présent dans la plupart des roches et des sols, ainsi que dans de nombreux aliments [13].
La plupart des roches et des sols contient des composés de sodium. L’augmentation de sodium dans l’eau souterraine, à des concentrations supérieures aux niveaux naturels, peut indiquer la présence d’agents polluants ou une invasion d’eau salée.
L’eau est toujours en contact direct et permanent avec le sol. L’étude pédologique et géologique du sol est donc nécessaire pour savoir son rôle sur la qualité de l’eau.

PEDOLOGIE DE LA CUVETTE ET GEOLOGIE DE LA FEUILLE D’ANDILAMENA

Pédologie de la cuvette d’Andilamena

Définition

La pédologie est la science qui s’intéresse à la formation et à l’évolution des sols. La formation d’un sol résulte toujours à l’altération des couches les plus superficielles de la roche mère, sur lesquelles s’accumulent progressivement de la matière organique morte, d’origine essentiellement végétale et qui, progressivement, se trouve minéralisée et humifiée par des microorganismes [VII].

Description de la cuvette

La cuvette d’Andilamena est occupée par un marécage à cypéracées, sur sol de vase et noire à sous-sol argileux gris ; elle est entourée par des massifs de roches éruptives anciennes [14] ; comme :
– Les migmatites granitoïdes à biotite (massif du Vohibe, 1.232 m) sur les rives Sud-Est et Nord-Est.
– Gabbro (massif de l’Analatanterahina, de l’Anjiro, du Marotsipoy) sur les rives Ouest et Nord-Ouest englobées dans la vaste pénéplaine de l’Anony (migmatites et amphibolites).
Sur les rebords, principalement au Sud et à l’Ouest, existent des placages d’alluvions jaunes anciens, à profil tabulaire, accrochés aux massifs éruptifs.
Le réseau hydrographique est complexe et de caractère relativement varié, par suite de l’existence de deux versants à pentes moyennes très différentes et à régime climatique présentant des caractéristiques notablement tranchées.
La création, probablement tertiaire, des cuvettes lacustres, a amené un contraste frappant entre l’allure de l’érosion sur le versant Mozambique et sur le versant Océan Indien. Le bassin lacustre d’Andilamena formant au point de vue hydraulique à la fois « frein et réserve » (BRENON, Etude géologique de la feuille d’Andilamena, 1951) est une zone étendue de colmatage alluvial [14] [15].
En fait, sur les hauteurs entourant la cuvette, l’érosion en ravin à parois verticales (Lavaka) est assez peu développée (Vohibe, environs d’Ambodivato, Analamongy).
Les massifs de gabbros sont, par contre, fortement burinés par l’érosion en ravins à parois obliques et en rigoles parfois très fréquentes (Ankisaka-Ambodifamotsitra).
En bordure du marais, les zones d’ennoyage d’alluvions latéritiques fluviatiles récentes (baiboho) sont peu fréquentes et peu étendues.
La végétation dans le marais est à base de Cypéracées ; sur les terres hautes, elle est formée par une pseudo-steppe de type varié. Quelques lambeaux forestiers subsistent dans le Sud-Est de la cuvette.

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE I : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
I. GENERALITES SUR LES EAUX SOUTERRAINES ET LES PRINCIPAUX PARAMETRES PHYSICO-CHIMIQUES DE L’EAU
1. Généralités sur les eaux souterraines
1.1. Définition
1.2. Caractéristiques
1.3. Aquifère
1.4. Nappe
1.5. Quelques paramètres affectant la qualité organoleptique
1.6. Qualité
2. Principaux paramètres physico-chimiques de l’eau
2.1. Paramètres physiques
2.1.1. pH
2.1.2. Température
2.1.3. Turbidité
2.1.4. Conductivité électrique
2.1.5. Minéralisation
2.2. Paramètres chimiques
2.2.1. Chlorures
2.2.2. Nitrites et Nitrates
2.2.3. Sulfate
2.2.4. Ammonium
2.2.5. Fer
2.2.6. Alcalinité (TA et TAC)
2.2.7. Dureté Totale TH
2.2.8. Matières Organiques
2.2.9. Magnésium
2.2.10. Calcium
2.2.11. Sodium
II. PEDOLOGIE DE LA CUVETTE ET GEOLOGIE DE LA FEUILLE D’ANDILAMENA
1. Pédologie de la cuvette d’Andilamena
1.1. Définition
1.2. Description de la cuvette
1.3. Types de sols rencontrés dans la cuvette
1.3.1. Argiles latéritiques sur roche éruptive ancienne
1.3.2. Argile latéritique sur les gabbros
1.3.3. Alluvions jaunes lacustres
1.3.4. Sols de colluvions
1.3.5. Terres basses
1.3.6. Alluvions récentes d’origine latéritique
1.4. Erosion
2. Géologique de la feuille d’Andilamena
2.1. Pétrographie
2.2. Etude de quelques coupes
2.2.1. Coupe de l’Ambatoloany
2.2.2. Coupe de la Tsilaninarivo
2.2.3. Coupe de l’Ambavahadiala
2.3. Exploitation minière
2.4. Tectonique
III. QUELQUES PARAMETRES PHYSICO‐CHIMIQUES DU SOL ET LA PERTE AU FEU
1. Quelques paramètres physico‐chimiques du sol
1.1. pH
1.2. Conductivité
1.3. Matières organiques
1.4. Bases échangeables
1.5. Granulométrie
2. Perte au feu
CHAPITRE II : MATERIELS ET METHODES
I. CONTEXTE SUR LA ZONE D’ETUDE
1. Localisation
2. Climat et pluviométrique
II. ECHANTILLONNAGE
1. Echantillonnage de l’eau
2. Echantillonnage du sol
III. ANALYSES PHYSICO-CHIMIQUES DE L’EAU
1. Analyses physiques
2. Analyses chimiques
2.1. Analyses volumétriques
2.1.1. Titre Alcalimétrique et Titre Alcalimétrique Complet
2.1.2. Dureté Totale TH et Dureté calcique THca
2.1.3. Dosage des matières organiques
2.1.4. Chlorure.
2.1.5. Fer
2.2. Analyses colorimétriques
2.2.1. Analyses des nitrites NO2- et des nitrates NO3-
2.2.2. Analyses de sulfate SO42- et d’ammonium NH4+
IV. ANALYSES PHYSICO-CHIMIQUES DU SOL
1. pH
2. Conductivité
3. Matière organique
3.1. Dosage du carbone organique par la méthode Walkley and Black
3.2. Dosage de la matière organique totale par perte au feu : PAF
4. Bases échangeables
5. Analyse granulométrique
CHAPITRE III : RESULTATS ET DISCUSSIONS
I. RESULTATS
1. Résultats des analyses physico-chimiques de l’eau
2. Résultats des analyses physico-chimiques du sol
3. Résultats obtenus par perte au feu
II. DISCUSSIONS
1. Sur la qualité physico-chimiques de l’eau
2. Sur les paramètres physico-chimiques du Sol
CONCLUSION ET PERSPECTIVES
BILBLIOGRAPHIE
SITE WEB
ANNEXES
ANNEXE 1
ANNEXE 2
ANNEXE 3

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