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Posté par Adrien le Mardi 06/02/2018 à 00:00
Variations de la composition géochimique des eaux de sources du bassin versant du Strengbach
Une équipe de chercheurs du Laboratoire d'hydrologie et de géochimie de Strasbourg (LHyGeS/EOST, Université de Strasbourg / CNRS / ENGEES) et du BRGM a pu expliquer, à l'aide d'une modélisation et de 30 ans de données hydrogéochimiques, l'origine des variations spatio-temporelles de la composition géochimique des eaux de sources du bassin versant (Un bassin versant ou bassin hydrographique est une portion de territoire délimitée par des lignes de crête, dont les eaux alimentent un exutoire...) du Strengbach. Ce travail très original a permis de décrypter la nature des processus d'altération actifs au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du torse d'un animal, et...) du bassin versant (En géomorphologie, un versant est une surface topographique inclinée, située entre des points hauts (pics, crêtes, rebord de plateau, sommet d'un relief) et des points bas (pied de versant, talweg).) ainsi que leurs sensibilités aux modifications environnementales. Il illustre également, s'il le fallait, l'importance des suivis environnementaux pluri-décennaux pour comprendre les mécanismes fins qui régissent la réponse des surfaces continentales aux forçages externes (climatiques, anthropiques...).


Illustration de la stratégie de modélisation employée dans cette étude. Les résultats montrent que l'évolution des concentrations en Ca2+ des eaux de sources est une répercussion des variations géochimiques de surface enregistrées dans les solutions de sol percolant à travers le substratum du bassin versant, notamment en lien avec l'augmentation observée du pH et la diminution des concentration en Ca depuis la fin des années 1990. Ces variations modifient significativement la vitesse (On distingue :) de dissolution de l'apatite et le taux d'incorporation du calcium dans les argiles précipitées, induisant la modification des flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données,...) de calcium exportés par les eaux de sources. Par contre, ces perturbations de surface impactent peu les vitesses de dissolution des minéraux primaires silicatés, ce qui explique la stabilité des flux de sodium (Le sodium est un élément chimique, de symbole Na et de numéro atomique 11. C'est un métal mou et argenté, qui appartient aux métaux alcalins. On...) et de silice dissous pour ces sources.

Initié en 1987, le suivi hydrogéochimique des eaux du bassin versant du Strengbach a été réalisé par l'Observatoire hydrogéochimique de l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie...) (OHGE, http://ohge.unistra.fr), labellisé SNO en 2007 par le CNRS-INSU et intégré aujourd'hui à l'infrastructure de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique...) OZCAR. Ce suivi montre qu'à une échelle interannuelle les flux géochimiques globaux exportés par les eaux de sources du Strengbach, principalement contrôlés par le sodium et la silice dissoute, sont restés relativement stables au cours des 30 dernières années. Par contre, les flux de calcium ont diminué d'une façon significative au cours de la période d'étude avec des amplitudes variant fortement d'une source à l'autre. Les travaux de modélisation numérique, développés au LHyGeS et s'appuyant sur le code de transport-réactif couplé KIRMAT, ont permis d'identifier les mécanismes impliqués dans la variabilité spatio-temporelle de ces eaux de sources et d'expliquer les différences d'évolution temporelle des cations et de la silice observées dans ces eaux.

Par ailleurs, la comparaison des flux géochimiques actuels exportés par les eaux de sources avec les flux d'altération à long terme déterminés au niveau d'un profil du régolithe, intégrant plus de 20 000 ans de formation de ce dernier sur le bassin versant, montre que même à des échelles de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) millénaires, les flux d'altération de calcium sont beaucoup plus sensibles aux changements environnementaux que les flux d'altération silicatés. La modélisation développée permet de rendre compte de ces observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens...). Elle conduit également à rediscuter l'origine de la "chémostasie" des eaux de source, c'est-à-dire la faible variabilité des concentrations en éléments dissous dans les eaux au cours d'une même année hydrologique. Classiquement interprété comme le résultat de l'atteinte d'un état d'équilibre thermodynamique (On peut définir la thermodynamique de deux façons simples : la science de la chaleur et des machines thermiques ou la science des grands systèmes...) de la solution vis-à-vis de la dissolution des minéraux primaires, ce caractère chémostasique serait, pour le Strengbach au moins, davantage lié à un contrôle hydrodynamique du temps de résidence des eaux au sein du substratum.

Le cadre conceptuel que donne le modèle développé dans ce travail rend compte de la variabilité géochimique des eaux de surface, et ouvre des perspectives nouvelles et très prometteuses pour l'étude de la réponse des processus d'altération de la zone critique et de la qualité des eaux de surface aux modifications environnementales.

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Source: CNRS-INSU