Géochimie et minéralogie des formations et des eaux de nappes du Complexe Terminal du bassin oriental du Sahara septentrional algérien

Abstract

Dans le bassin oriental du Sahara septentrional algérien, deux grand systèmes aquifères sont présents, le Continental Intercalaire sableux et gréseux plus profond et le Complexe Terminal moins profond, ce dernier comprend deux sous aquifères superposés, de bas en haut ; le Sénono-Eocène carbonaté surmonté par le Mio-Pliocène sableux et argileux, les réserves en eaux dans ces systèmes sont énormes et impressionnantes, mais leur qualité physico-chimique reste médiocre. Durant un demi-siècle, l'étude de ces ressources quantitativement et qualitativement est devenu un enjeux vital et nécessaire pour leur protection et gestion, d'où on peut considérer notre travail comme une contribution à l'étude se rapportant aux aspects minéralogiques et géochimiques des formations et des eaux de la nappe des sables du Mio-Pliocène du bassin oriental du Sahara septentrional algérien en mettant en évidence les interactions eaux/roches. L'emploi de multiples et variables approches dans le traitement des données géologiques de la région et dans l'interprétation des résultats d'analyses physico-chimiques des eaux a permis de déterminer les relations entre le chimisme des eaux et la lithologie. Les résultats obtenus montrent que les eaux, le long de leur parcours, traverse des formations lithologiques riches en minéraux évaporitiques, elles se chargent donc en éléments chimiques selon leur sens présumé d'écoulement au fur et à mesure que ces formations lithologiques sont dissoute, ce qui est confirmé par les graphiques d'évolution qui indiquent l'enrichissement des eaux par ces derniers de l'amont (Ouargla) vers l'aval (zone des chotts), les faciès chimiques des eaux sont également contrôlés par cette lithologie, seuls ceux évaporitiques sont enregistrés (chloruré sodique ou calcique ou magnésien et sulfaté sodique ou calcique ou magnésien). L'utilisation du modèle thermodynamique Phreeqc dans le calcul des indices de saturation des eaux vis-à-vis des minéraux prépondérant et des activités d'éléments chimiques en réaction, nous a renseigné que les minéraux carbonatés sont les plus susceptibles d'être précipité, les eaux sont en équilibre et tendent à la sursaturation en ces minéraux, par ailleurs, les eaux demeurent en sous-saturation vis-à-vis des minéraux évaporitiques et tendent vers l'équilibre, sauf par rapport à l'Halite où elles restent loin de la saturation le long de leur parcours souterrain. Des phénomènes modificateurs de chimisme des eaux ont été observé au niveau des zones avales (proximité des chotts), l'abondance des formations argileuses en ces régions les a bien favorisées, les eaux s'enrichissent en sodium et en potassium en même temps qu'elles s'appauvrissent en calcium et en magnésium, autrement, des apports supplémentaires en eaux de précipitations venant des versants Sud de l'atlas saharien gagnent les eaux de la nappe souterraine par infiltration et contribuent ainsi à la modification du chimisme en diluant les eaux chargées de cette nappe. L'étude de quelques éléments indésirables dans les eaux tels que les fluorures et les phosphates, le fer et la silice par l'application des mêmes approches nous a permis de déterminer leur comportement et leur évolution, ainsi que les minéraux susceptibles d'être à leurs origines, alors que, la silice dissoute nous a servi de traceur chimique pour d'éventuels échanges d'eaux entre la nappe albienne profonde et la nôtre.

In the eastern basin of the Algerian Northern Sahara, two large aquifer systems are present, the deeper sandy and sandstone Continental Intercalaire and the shallower Terminal Complex, the latter comprising two superimposed sub aquifers, from bottom to top; the carbonate Sénono-Eocene surmounted by the sandy and clay Mio-Pliocene, the water reserves in these systems are enormous and impressive, but their physicochemical quality remains poor. For the past fifty years, the study of these resources quantitatively and qualitatively has become a vital and necessary issue for their protection and management, from which we can consider our work as a contribution to the study relating to the mineralogical and geochemical aspects of the formations and waters of the Mio-Pliocene sands of the eastern basin of the Algerian northern Sahara by highlighting the water/rock interactions. The use of multiple and variable approaches in the processing of geological data of the region and in the interpretation of the results of physico-chemical analyzes of water has made it possible to determine the relationships between water chemistry and lithology. The results obtained show that the waters, along their course, cross lithological formations rich in evaporitic minerals, they are therefore loaded with chemical elements according to their presumed direction of flow as these lithological formations dissolve, this which is confirmed by the evolution graphs which indicate the enrichment of the waters by the latter from upstream (Ouargla) downstream (chotts area), the chemical facies of the waters are also controlled by this lithology, only those evaporitics are recorded (sodium chloride or calcium or magnesium and sodium sulfate or calcium or magnesium). The use of the Phreeqc thermodynamic model in the calculation of the water saturation indices with regard to the predominant minerals and the activities of chemical elements in reaction, informed us that carbonate minerals are the most likely to be precipitated, the waters are in equilibrium and tend to supersaturation in these minerals, moreover, the waters remain in undersaturation with respect to the evaporitic minerals and tend towards equilibrium, except with respect to the Halite where they remain far saturation along their underground route. Phenomena modifying water chemistry have been observed in the downstream areas (near the chotts), the abundance of clay formations in these regions has favored them, the waters are enriched with sodium and potassium at the same time as they are depleted in calcium and magnesium, otherwise, additional inputs of precipitation water from the southern slopes of the Saharan Atlas gain groundwater by infiltration and thus contribute to the modification of the chemistry by diluting the charged waters. of this tablecloth. The study of some undesirable elements in waters such as fluorides and phosphates, iron and silica by the application of the same approaches, allowed us to determine their behavior and their evolution, as well as the minerals likely to be at their origins, whereas, dissolved silica served us as a chemical tracer for possible exchanges of water between the deep Albian aquifer and ours.