Etude géochimique et minéralogique du chott de Ain El Beida et de la sebkha d’Oum Erraneb Cuvette de Ouargla - Bas Sahara

Abstract

De part son importance minière, le Sahara algérien a fait l’objet de plusieurs études géologiques et hydrogéologiques. Les formations profondes du primaire et du secondaire sont bien connues en raison de leur richesse en hydrocarbures et eaux. Cependant, les terrains du tertiaire et particulièrement ceux du quaternaire sont mal connus, surtout à l’échelle locale. La présente étude se veut une contribution à la connaissance d’un type de formations superficielles du Sahara algérien. Il s’agit de la géochimie des milieux de chott et de sebkha, ces écosystèmes qui assurent de multiples fonctions biogéochimiques. L’objet de cette étude géochimique est le chott de Ain El Beida, un chott particulier, situé à proximité d’une grande zone urbaine et entouré d’une vaste palmeraie encore exploitable. Pour réaliser cette étude, un programme d’échantillonnage a été arrêté et exécuté. Des prélèvements des échantillons d’eau à partir de stations soigneusement choisies ont été effectués bimensuellement pendant la période humide de l’année et hebdomadairement durant la période sèche, soit de décembre 2011 à mai 2012. Des mesures physico-chimiques ont été prises in situ lors de l’échantillonnage et d’autres ont été réalisées aux laboratoires. Ainsi, quatre cent trente deux (432) mesures physico-chimiques et chimiques ont été utilisées pour l’étude géochimique du chott. Par ailleurs, cinq sondages ont été effectués à la tarière pour l’étude géologique des formations de surface; et une analyse des données climatiques, couvrant la période de 1982 à 2011, a été réalisée. Ouargla appartient à l’étage bioclimatique saharien à hiver doux, elle est caractérisée par une sécheresse presque permanente et une très forte aridité. La température annuelle moyenne est de 23.82 °C, le minima moyen est en mois de janvier avec 4.47 °C et le maxima moyen est en mois de juillet avec 44.09 °C. L’amplitude thermique annuelle est donc de 39.60 °C. Les précipitations sont faibles et très irrégulières, leur moyenne annuelle est de 42.4 mm. L’insolation est très importante, le cumul annuel est de 3197.3 h/an. L’évaporation est de 12.18 mm par jour. La vitesse moyenne des vents est de 4.68 m/s avec des rafales exceptionnelles. La moyenne annuelle de l'humidité relative est de 41,26%. La topographie du chott est presque plane, la dénivelée est de trois mètres uniquement. Du point de vue géologie de surface, le fond du chott est constitué d’évaporites, de sables et de matière organique sombre et noire non dégradée. Deux niveaux d’évaporites cadrent la couche de matière organique indiquant l’existence d’un épisode semblable à l’actuel précédant le remplissage de la sebkha entre les deux épisodes secs. Un niveau dur, à cristaux très dur, semble omniprésent au niveau du chott. Il est surmonté par les sables et par la matière organique, mais pas par les évaporites. Ce qui témoigne d’un milieu de dépôt très différent de celui de l’actuel (sebkha). Il s’agirait peut être du substratum du chott. L’analyse des données de la densité, de la température de l’air et celle de l’eau, ont révélé une hétérogénéité des eaux du chott aussi bien sur les plans nature physique que comportement temporel. L’étude des relations des températures ambiantes et celles des solutions a montré que les eaux des stations 2 et 4 ne sont pas des eaux superficielles naturelles. L’alcalinité ainsi que sa variation différencient les stations du chott. Le pH est stable aux niveaux de tout le chott, excepté la diminution enregistrée durant le mois de février due à l’activité biologique par le biais de la photosynthèse. Le faciès chimique des eaux du chott d’Ain El Beida n’a pas changé notablement durant l’année, il est chloruré sodique et potassique, à chloruré à pas d’anions dominants. Sa conservation s’explique par la succession des hautes et basses températures, et de plusieurs périodes nuageuses avec parfois des pluies d’une part; d’autre part, par l’arrivage presque permanent et réguliers des eaux de rejets et d’irrigation causant l’avortement de la précipitation continue des sels. Le phénomène de précipitation – dissolution des sels pourrait accompagner la succession des périodes sèches à haute température et d’autres plus courtes de basses températures. Les eaux du chott ne semblent pas s’évaporer progressivement pour atteindre des stades avancés de manière à déterminer la séquence de sédimentation des évaporites. Par ailleurs, les grandes teneurs en sulfates et en magnésium qui forment des sels très solubles expliqueraient cette situation de stabilité de facies chimique. La teneur des chlorures n’enregistrent pas des augmentations notables. Les grandes teneurs en sodium sont accompagnées par des teneurs en magnésium et en calcium non négligeables. Le potassium est présent avec des faibles teneurs. L’Analyse en composantes principales des eaux du chott de Ain El Beida a montré des relations inter-ions majeurs et entre ions majeurs et paramètres physico-chimiques différentes au niveau des stations de prélèvement. L’analyse des indices de saturations des minéraux montre que les eaux du chott sont sursaturées en dolomite, en équilibre par rapport aux sulfates et le reste des carbonates (calcite et aragonite) et proche de la saturation en halite. Enfin, le chott de Ain El Beida est un écosystème très fortement influencé par l’action anthropique. Depuis son installation, le réseau de drainage des eaux de la cuvette de Ouargla qui le traverse par trois canaux, est la source principale de l’influence de l’Homme par les eaux qu’ils véhiculent en permanence. L’inétanchéité des ces canaux a accentué quantitativement cette influence. Les eaux d’irrigation de la palmeraie qui entoure le chott est l’autre source de l’influence de l’Homme, mais cette fois-ci de nature et de qualité différente de la première. Cet anthropisme est davantage compliqué par la variation latérale des lithologies constituant le sous-sol immédiat du chott. The study of the relationship of ambient temperatures and those solutions showed that the waters of Stations 2 and 4 are not natural surface waters. The alkalinity and its variation differentiate the stations of the saline lake. The pH is stable in the area of the saline lake, except the decrease recorded during the month of February due to biological activity through photosynthesis. The chemical profile of the waters of Chott El Ain Beida has not changed significantly during the year, it is the sodium chloride and potassium, chloride-to-pitch dominant anion. Its preservation is due to the succession of high and low temperatures, and several times cloudy with occasional rain, and secondly, by the arrival of almost permanent and regular water discharges and irrigation causing an abortion of the continuous precipitation of salts. The phenomenon of precipitation - dissolution of salts could accompany the succession of dry periods at high temperature and other shorter low temperatures. The waters of Chott did not seem to evaporate gradually to reach its advanced stages in order to determine the sequence of evaporite sedimentation. Furthermore, large concentrations of sulfate and magnesium, which form highly soluble salts explain the chemical stability of geochemical facies of brines. The content of chlorides did not record significant increases. High sodium levels are accompanied by not negligible magnesium and calcium. Potassium is present with low levels. The Principal component analysis of the waters of Chott El Ain Beida showed different inter-relationships between major ions and major ions and physical-chemical parameters for studied stations. The analysis of mineral saturation indices shows that the saline lake waters are supersaturated with dolomite, in balance with the rest of sulfates and carbonates (calcite and aragonite) and close to saturation in halite. Finally, the ecosystem saline ephemeral lake of Ain El Beida is strongly influenced by the Human action. Since its installation, the drainage of water from the Ouargla bowl which crosses it through three channels is the main source of the influence of man by the water they carry constantly. The leakiness of these channels has increased this influence quantitatively. Irrigation water from the palm grove surrounding the saline lake is another source of influence of humans, but different from the first in nature and quality. This human action is further complicated by the lateral variation of lithologies constituting the immediate subsoil of the ephemeral saline lake.

Due to its importance in mines term, the Algerian Sahara has been the subject of several geological and hydrogeological studies. The deep formations of the Primary and the Secondary are well known because of their wealth in oil and water. However, land of Tertiary and Quaternary are particularly poorly known, especially at the local area. This study is a contribution to the knowledge of one type of surface formations of the Algerian Sahara. This is the geochemistry of saline ephemeral lake environments and sabkha, these ecosystems that provide several biogeochemical functions. The purpose of this study is the geochemistry of saline ephemeral lake of Ain El Beida, a particular Chott, located near a large urban area and surrounded by a vast palm grove still usable. To perform this study, a sampling program was delayed and executed. Samples of water samples from carefully selected stations were made fortnightly during the wet period of the year and weekly during the dry period, from December 2011 to May 2012. Physicochemical measurements were taken in situ during sampling and other are performed in laboratories. Thus, four hundred thirty two (432) physico-chemical and chemical data was used for the geochemical study of this saline lake. In addition, five surveys were conducted in the auger for the study of surface geology; and climate data analysis, covering the period 1982 to 2011, was conducted. Ouargla belongs to the bioclimatic Saharan mild winter; it is characterized by an almost permanent drought and very high aridity. The average annual temperature is 23.82 ° C, the minimum average is in January with 4.47 ° C and the average maximum is in July with 44.09 ° C. The average annual temperature is 39.60 ° C. Rainfall is low and highly variable, their annual average is 42.4 mm. Heat stroke is very important, the annula cumulate is 3197.3 h / year. Evaporation value is 12.18 mm per day. The average wind speed is 4.68 m / s with gusts exceptional. The annual average relative humidity is 41.26%. The topography of the Chott is almost flat, the height difference is only three meters. From the viewpoint of surface geology, the bottom of the Chott consists of evaporites, sand and organic matter and dark black under graded. Two levels of evaporites delimit consistent layer of organic material indicating the existence of an episode similar to the actual before filling the sabkha between the two dry periods. A hard level, locally very hard, seems omnipresent in the saline lake. It is topped with sand and organic matter, but not by the evaporites. It is reflecting a depositional environment very different from the actual (sabkha). It would be the bedrock of saline lake.