Soutenance mémoire
Synthèse bibliographique relative à la pédogenèse des sols ferrallitiques et leurs propriétés d’échange
Caractéristiques générales de la formation des sols à Madagascar
Madagascar est situé au sud-est de l’Afrique, séparé par le Canal du Mozambique. Avec une superficie de 592 040 km2 , il se trouve d’une part entre les latitudes sud 11°57’ et 25°29’ et d’autre part les longitudes est 43°14’ et 50°27’. La Grande île, parfois appelée « l’île Rouge », en référence à la latérite qui colore ses hautes terres, s’étire sur 1580 km du nord au sud et 500 km d’est en ouest avec un maximum de 575 km (Wikipédia). Madagascar est constitué par un ensemble de hautes terres occupant les 2/3 du pays.
Relief
Le relief divise Madagascar en 3 bandes (Figure 1) : une bande côtière très étroite à l’est, des Hauts Plateaux au centre, et une zone de plateaux plus bas et de plaines à l’ouest (Wikipédia). Le relief des Hautes Terres au centre est très irrégulier, formé par des collines et des montagnes avec une altitude de plus de 800 m. Au nord culminent le Maromokotra (2876 m) et Tsaratanana (2886 m), au centre l’Ankaratra (2643 m) et au sud l’Andringitra (2658 m). Le versant oriental de ces hauteurs descend brusquement par une falaise vers l’Océan Indien (Rasambainarivo et al., 2003) jusqu’au niveau de l’étroite plaine côtière, rectiligne, bordée de lagunes reliées artificiellement sur une longueur de 600 km pour former le Canal des Pangalanes. Le versant occidental s’incline par des pentes plus douces occupées par des grandes plaines rejoignant le Canal du Mozambique (Rasambainarivo et al., 2003). Il est dominé par des formations sédimentaires avec les grands bassins de Mahajanga au nord-ouest et de Morondava à l’ouest et au sud-ouest. Ces derniers présentent un relief de cuestas gréseuses ou calcaires. Les régions méridionales ont l’aspect d’une pénéplaine, formée à l’est par le massif volcanique de l’Androy, à l’ouest par le plateau calcaire du Mahafaly. Dans l’extrême sud, la côte est bordée par un important cordon dunaire.
Climat
Madagascar fait partie d’une zone climatique subméridienne à cause de son relief et de sa position dans le champ des alizés (Hervieu, 1967). Le climat à Madagascar est un climat de type tropical, caractérisé par une alternance de saison de pluie (Novembre-Mars) et de saison sèche (Avril-Octobre) (Rasambainarivo et al., 2003). Il varie en fonction de l’altitude et de la latitude de chaque région :
– à l’est et au nord-est : climat tropical humide avec de fortes précipitations
– à l’ouest et au sud-ouest : climat tropical sec, les précipitations sont de plus en plus faibles au sud.
Compte tenu du gradient de pluviométrie allant du nord-est au sud-ouest et des variations altitudinales, cinq grandes régions climatiques ont été définies (Razafimahatratra, 2011) :
– la côte orientale : elle est plus arrosée que les autres régions du fait de l’alizé du SE, avec des précipitations entre 2 000 et 3 500 mm par an. Le climat y est humide et la saison sèche est peu marquée. Le NW aussi présente les mêmes caractéristiques,
– l’ouest : il est moins arrosé avec une précipitation annuelle de moins de 800 mm. Le climat y est subaride et la saison sèche est très marquée,
– les Hautes Terres Centrales : elles sont à climat tropical de montagne et sont influencées par l’altitude qui fait baisser la température, la pluviométrie annuelle est supérieure à 1500 mm.
– le sud-ouest : il est caractérisé par un climat aride avec une pluviosité de 400 à 600 mm
– l’extrême sud : il présente un climat très aride, peu arrosée avec une pluviosité annuelle de moins de 400 mm vers Toliara.
Géologie
La géologie de Madagascar est formée principalement par les formations du socle cristallin et par les formations sédimentaires.
Le socle cristallin occupe les 2/3 est de la superficie de l’île. Le socle cristallin malgache est composé d’une grande variété d’unités lithologiques et lithostratigraphiques. Ce socle précambrien est constitué par des terrains métamorphiques stratifiés et fortement plissés en plusieurs phases, des intrusions granitiques différentes et d’importantes intrusions basiques et ultrabasiques dans les formations méta sédimentaires. Bésairie (1964, cité par Handoniaina, 2012) considère le socle cristallin comme un empilement sédimentaire repris par le métamorphisme induit par les intrusions granitiques et basiques. Le centre et le nord de Madagascar sont séparés du sud par la zone de cisaillement Ranotsara (Windley et al., 1994) qui est orientée NW-SE. Cette subdivision est basée sur les différences d’âge observées entre les deux unités. Au nord de cette zone de cisaillement, les roches sont Archéennes tandis qu’au sud ces dernières sont datées du Protérozoïque.
Le socle précambrien est divisé en six domaines géologiques et trois nappes de charriage d’après Roig et al., (2012). Ce sont : le domaine d’Antongil, domaine d’Antananarivo, domaine d’Ikalamavony, domaine Anosyen-Androyen, domaine de Bemarivo, domaine de Vohibory, nappe d’Itremo, nappe de Bemarivo et nappe de Tsaratanana .
Selon Tucker et al., (1997, cité par Andriamamonjy, 2006), le nord est constitué d’abord par le système de base Antongilien, essentiellement granitique, d’âge Katarchéen à Archéen. Ce craton Antongilien constitue l’unité la plus ancienne de Madagascar (Goncalves, 2002).
Le vieux socle est donc constitué :
➤ par des roches métamorphiques stratifiées (gneiss, granites stratoïdes, leptynites etc.)
➤ par des intrusions d’âges diverses, les plus récentes correspondant aux grandes dislocations du crétacé ainsi qu’au volcanisme de la fin du tertiaire début quaternaire: venues acides (granites, microgranites, rhyolites) et basiques (gabbros, basaltes) (Chaperon, 1993).
Les formations sédimentaires se trouvent principalement dans la partie ouest de Madagascar, où ils forment une large bande côtière. Elles comprennent :
– les formations Karoo dans la partie occidentale de l’île, constituées par des dépôts continentaux, formés lors de la séparation de Madagascar et des grandes Indes (Sri Lanka, Inde et Seychelles) du continent Africain, depuis la fin du Paléozoïque et pendant tout le Mésozoïque (Goncalves, 2002).
– et les formations Post-Karoo, constituées par des dépôts marins et continentaux, déposés du Jurassique supérieur au Quaternaire.
Ces terrains sédimentaires, au contraire des roches cristallines qui sont très plissées, n’ont subi aucune action orogénique notable et se sont donc déposés régulièrement (Besairie, 1946, cité par Chaperon, 1993). L’est présente aussi quelques lambeaux peu étendus de formations sédimentaires.
Types de sol
Madagascar appelé encore « l’île Rouge » renferme non seulement des sols rouges et latéritiques mais aussi de grandes variétés de types de sol. Les travaux de Lacroix et al. (1926) correspondent aux premiers travaux de pédologie sur les sols de Madagascar (Hervieu, 1967). Depuis 1946, l’étude des sols malgaches a pris un grand développement, grâce aux chercheurs de l’ORSTOM et ceux de la Recherche Agronomique de Madagascar, qui ont effectués les prospections pédologiques de l’île (Hervieu, 1967 ; Roederer, 1971 ; Bourgeat et al., 1995).
La formation, l’évolution, la couleur des sols à Madagascar dépendent de divers facteurs, notamment le climat, le relief, la végétation ainsi que la roche mère et l’homme, qui par ses activités contribue à la dégradation ou à la destruction du sol, donc à son évolution. De ce fait, chaque région de l’île présente alors différents types de sols selon les différents facteurs précités. De nombreux auteurs ont défini les classifications des sols de Madagascar : Besairie et Decary (1926 à 1939) ; Roederer (1971) ; Hervieu (1967) ; Aubert (1965) et aussi les groupes de pédologues tels que la CPCS (1967) et la FAO (1974). La classification des sols de Madagascar, qui fait suite aux travaux de la CPCS (1967) a permis de définir les types de sols dominants à Madagascar.
-Les sols ferrallitiques : sols à profil A (B) C ou ABC, souvent très épais avec plusieurs sous classes, répandus dans les Hautes Terres et la côte est (Roederer, 1971). Ils occupent environ 46 % de la superficie de l’île (Rasambainarivo et al., 2003). Ce sont des sols rouges à sesquioxydes, sur roches acides granitoïdes (granites) et sur roches éruptives basiques (gabbros, dolérites) (Hervieu, 1967) ou ankaratrites (Roederer, 1971). Des formations singulières peuvent parfois exister dans ces sols comme la présence de « stonelines », qui sont des lignes de cailloux formés de quartz, qui se trouvent à peu près parallèlement à la surface topographique (Foucault et Raoult, 1984). Il y a aussi les « lavaka », des ravins à flancs escarpés des sols tropicaux. Ils peuvent avoir une origine géologique : dans les roches, il y a une zone où la circulation de l’eau est rapide et une zone où cette circulation est faible, la nappe phréatique perchée se forme alors, l’eau remonte et les terrains glissent, sous l’effet de la masse de la nappe perchée (Cox et al., 2009).
– Les sols à hydroxydes formés par les :
➤ sols ferrugineux tropicaux : riches en sesquioxydes ou fer libre, ils sont observés sur roche mère acide. Les oxydes de fer sont dissous et lixiviés en partie, la silice et l’aluminium sont en faible proportion ;
➤ sols rouges méditerranéens : également riches en sesquioxydes de fer, fortement saturés en Ca mais ne sont pas toujours calcaires qui sont sur roches mères basiques. Certains des horizons de ces sols ont une teinte rouge bien nette due à la présence d’oxydes et d’hydroxydes. La gibbsite est absente à cause des conditions de formation de ces sols à hydroxydes.
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Table des matières
Introduction
Chapitre 1: Synthèse bibliographique relative à la pédogenèse des sols ferrallitiques et leurs propriétés d’échange
1.1 Caractéristiques générales de la formation des sols à Madagascar
1.1.1 Relief
1.1.2 Climat
1.1.3 Géologie
1.1.4 Types de sol
1.2 Généralités sur la genèse des sols ferrallitiques
1.2.1 Constituants des sols ferrallitiques
1.2.1.1 Constituants minéraux
1.2.1.2 Constituants organiques
1.2.2 L’altération
1.3 Propriétés d’échange dans les sols ferrallitiques
1.3.1 Pouvoir adsorbant du sol
1.3.2 pH du sol
1.3.3 Capacité d’échange cationique totale (C.E.C.T) ou (T)
1.3.3.1 Origine de la capacité d’échange
1.3.3.2 Quelques exemples de CEC de quelques minéraux argileux en cmolc/kg
1.3.4 L’acidité d’échange et l’aluminium échangeable
1.3.5 Somme des cations basiques échangeables et taux de saturation
Chapitre 2 : Matériels et méthodes
2.1 Présentation des sites d’études
2.1.1 Hautes Terres
2.1.2 Moyen Ouest
2.1.3 Zone sédimentaire du Nord-Ouest et versant oriental
2.2 Méthodologie générale
2.2.1 Extraction des données
2.2.1.1 A partir de la carte géologique
2.2.1.2 A partir de la carte pédologique
2.2.2 Echantillonnage et préparation des échantillons de sol
2.2.3 Analyses au laboratoire
2.2.3.1 Détermination de la CEC et des teneurs en cations échangeables
2.2.3.2 Détermination de la teneur en aluminium échangeable
2.2.4 Traitement des données
Chapitre 3 : Résultats et interprétations
3.1 Compositions minéralogiques des sols
3.2 Caractérisation des sols en fonction des roches mères
3.2.1 Compositions minéralogiques des sols
3.2.1.1 La kaolinite
3.2.1.2 La gibbsite
3.2.1.3 Goethite-hématite
3.2.2 Propriétés chimiques des sols
3.2.2.1 La CEC
3.2.2.2 Teneurs en K+
3.2.2.3 Teneurs en Mg2+
3.2.2.4 Teneurs en Ca2+
3.2.2.5 Teneurs en Al3+
3.3 Caractérisation des sols en fonction de la classification pédologique des sols
3.3.1 Compositions minéralogiques des sols
3.3.1.1 La kaolinite
3.3.1.2 La gibbsite
3.3.1.3 Goethite-hématite
3.3.2 Propriétés chimiques des sols
3.3.2.1 La CEC
3.2.2.2 Teneurs en K+
3.2.2.3 Teneurs en Mg2+
3.2.2.4 Teneurs en Ca2+
3.2.2.5 Teneurs en Al3+
Conclusion
