Etude statistique et géostatistique des éléments chimiques majeurs des eaux du Continental Intercalaire.

Abstract

Le terme « Continental Intercalaire » désigne un épisode continental localisé entre deux cycles sédimentaires marins : à la base, le cycle du Paléozoïque qui achève l’orogenèse hercynienne, au sommet, le cycle du Crétacé supérieur, résultat de la transgression cénomanienne. Le continental intercalaire occupe les formations du Crétacé inférieure; sableuses et argilo gréseuses du Néocomien, Barrémien, Aptien, et de l’Albien. Cet aquifère est continu du Nord au Sud, depuis l'Atlas Saharien jusqu'au Tassili du Hoggar, et de l’Ouest en Est, depuis la vallée du Guir et de la Saoura jusqu'au désert libyen. L'objectif de ce travail est de mettre en évidence l’évolution géochimique de ces eaux. On utilisant une méthodologie d’approches : géologique et géostatistique. La modélisation géologique a été réalisée pour établir des modèles en 3D et des coupes stratigraphiques qui peuvent expliquer les limites, les épaisseurs et les différents faciès géologiques. L’analyse statistique des éléments chimiques des eaux du CI dans les deux bassins hydrogéologiques orientale et occidental révèle trois familles gouvernent la lithologie de la nappe du CI en : • Une famille chimique représente le pôle riche en évaporites (Cl-, SO42- et Na+) ; issue la dissolution des formations évaporitiques et en particulier l’Halite (NaCl) et le Gypse (CaSO4.2H2O) • Une famille est caractérisée par la présence du pôle carbonaté (Ca2+, Mg2 et HCO3-) ; issue de la dissolution des calcaires : Calcite (CaCO3) et Dolomite (CaMg (CO3)2) ; • Une famille représente les silicates (SiO2 et K+) issue de la dissolution de la silice (SiO2) des sables, grès et argiles. Les variogrammes des éléments chimiques de la partie occidentale ont été calculés et ajustés par des modelés mathématiques. La plupart sont ajustés par une anisotropie zonale qui explique la répartition des éléments d’une façon zonale correspondant à la répartition des faciès lithologiques. Les teneurs importantes des tous les éléments chimiques sont localisées sur la partie Sud et Sud-Ouest du secteur occidental, sauf les teneurs de SiO2 qui sont focalisés à l’Est et sud-Est. L’apport de potassium est lié aux contacts du CI avec les terrains primaires au Nord de Timimoune, mais aussi peut avoir une origine anthropique dans la région d’Adrar, alors que ses teneurs à In Salah est zone de convergences des eaux issues des deux localités suscitées.

La variographie de F1 sur la partie orientale du CI (région de Ouargla) montre une structure gigogne indiquant une structure emboitée qui représente trois infrastructures donc trois phénomène emboités, ce qui suggère l’importance de l’altération des argiles par hydrolyse des silicates, ou échanges de bases entre l’eau et les argiles de l’aquifère (Na+, Ca2+ et Mg2+), ce qui influe sur l’évolution du chimisme des eaux à l’échelle du bassin. Cependant, la température liée, essentiellement, à la profondeur agit sur la mobilisation du potassium K+ caractérisant les eaux de la nappe étudiée. Par ailleurs les failles qui affectent le bassin peuvent jouer un rôle important en matière de contact des eaux de cette nappe avec les celles des nappes sus-jacentes. La même structure variographique obtenues des niveaux de toit et de mur de CI de la région d’Ouargla. De telles structures sont contrôlés par plusieurs phénomènes géologiques tectoniques surtout, nécessitent une confirmation en utilisant d’autres méthodes analytiques. Le modèle stratigraphique du CI à Ouargla constitue un aquifère compartimenté, dont la structuration en blocs soulevés et affaissés est, essentiellement, contrôlée par le plissement des séries du Crétacé inférieur en structures anticlinales et synclinales, la réactivation de jeu de ces accidents NE–SO peut révéler une communication entre les aquifères (drainance).

The term "Continental Intercalaire" is used to describe a continental episode interbedded between two marine sedimentary cycles: at the base, the Paleozoic cycle which ended with the Hercynian orogeny and at the top, the Upper Cretaceous cycle resulting in the Cenomanian transgression Busson (1970). The Continental Intercalaire (CI) hosts the lower Cretaceous formations represented by sandy and clayey sandstone from the Neocomian, Barremian, Aptian, and Albian ages. This aquifer is continuous from Saharan Atlas in North to the Tassili of Hoggar sothward, and from the Guir and Saoura valley in West to the Libyan desert Eastern. The objective of this work is to highlight the geochemical evolution of these waters. To achieve such a goal, a methodology of various approaches were used and is consists of geological and geostatistical investigations. The geological modeling was carried out to establish 3D models and stratigraphic sections which can explain the limits, thicknesses and different geological facies in the studied aquifer. The geostatistical modeling was carried out to determine the spatial variability of chemical elements in waters from the CI aquifer in the two basins of the northern Sahara. The main results of this thesis can be summarized as follows: The chemical elements of the CI waters in the two eastern and western hydrogeological basins reveal three families that are influenced by the lithology of the CI aquifer and are represented by: : - The first family that is linked to evaporites (Cl-, SO4 2-and Na +); resulting from the dissolution of evaporite formations and in particular Halite (NaCl) and Gypsum (CaSO4.2H2O) - The second family is characterized by the presence of the carbonate pole (Ca2+ , Mg2+ and HCO3 -) resulting from the dissolution of calcite (CaCO3) and Dolomite (CaMg (CO3) 2) minerals. - The third family represents waters influenced by silicates (SiO2 and K +) resulting from the dissolution of silica (SiO2) of sands, sandstones and clays. The obtained variograms of the chemical elements of the western part display a zonal anisotropy which explains the distribution of the elements in a zonal behavior which along in agreement with the distribution of the lithological facies . The higher contents of all chemical elements are located to the South and southwestern part of the western sector, excepting SiO2 contents which are more enhanced in the East and South-East. On other hand, in the eastern part of the CI aquifer, the eigenvector F1 variography shows a nested structure which represents three infrastructures from a surface point of view which controls the distribution of the elements K, Si, temperature and pressure. Similarly, the same variographic structure obtained from the CI top and bottom levels of the Eastern region. Such structures are mainly controlled by tectonic and geological phenomena; requiring further confirmation by other analytical methods. The CI stratigraphic model at Ouargla constitutes a compartmentalized aquifer, the structure of which in raised and collapsed blocks is, essentially, controlled by the folding of the Lower Cretaceous series into anticlinal and synclinal structures in which the play reactivation of these NE – SW accidents can allow a water communication between aquifers (drainance).