Mise en évidence de la ferrolyse dans les sols à l’échelle de la plaine Afin d’évaluer la validité de nos observations sur le solum P6 à l’échelle de la plaine, nous

avons analysé les paramètres indicateurs de la dégradation des argiles par ferrolyse sur l’ensemble des échantillons de sols prélevés dans les tranchées (Fig. 42) : d’une part, les relations CEC – teneur en argile, en T1 (Fig. 42a), T4 (Fig. 42c), T6 (Fig. 42e) ; d’autre part, les relations Fe éch/Fe tot ― Al éch/Al tot, déterminées sur ces mêmes échantillons (Fig. 42b, d, f). Pour comparaison, des données similaires, déterminées sur des échantillons d’horizons E, BT et BC dans le sol témoin DBZ-2, ré-échantillonné et analysé dans ce but en 2010, sont également présentés dans les graphes de la tranchée T1 (Fig. 42a, b).

Fig. 42. Relations entre la valeur de la capacité d’échange cationique (CEC) et la teneur en argile dans des échantillons de sol prélevés dans les Tranchées T1 (a), T4 (c), et T6 (e), et relations entre les rapports de proportions échangeables et concentrations totales en Fe et Al, dans ces mêmes échantillons pour le T1 (b), T4 (d), et T6 (f). Les différents couleurs des

Ces deux types de graphes mettent en évidence une moins bonne linéarité des données, comparée à celle observée à l’échelle du solum P6 (Fig. 36, Fig. 37b), notamment pour les échantillons de la tranchée T1 (Fig. 42a, b). Cette relqtive dispersion des valeurs correspond plus particulièrement aux analyses réalisés sur les échantillons des horizons L d’une part (logiquement liée aux apports divers de déchets urbains), et sur les échantillons des horizons Cca, d’autre part (en relation avec une certaine variabilité dans les différents faciès du substrat géologique). Malgré cela, les graphes de relation CEC – teneur en argile des trois tranchées T1, T4, et T6, montrent que les données des horizons E sont proche de l’origine (faible teneur

en argile : < 100 g kg-1), faible CEC : < 5 cmol+ kg-1), clairement plus appauvris que l’horizon

E du sol témoin (Fig. 42a). Les horizons BT et BC, au contraire, sont riches en argile (200 –

450 g kg-1), et les valeurs de CEC y sont les plus élevées (15 - 30 cmol+ kg-1). Les valeurs de

CEC et de la teneur en argile des deux horizons BT et BC du sol témoin sont en accord avec ces données. Les contrastes entre les valeurs CEC/argile des horizons E et BT sont particulièrement forts dans les sols de la tranchée T4 (Fig. 42c).

Les proportions d’Al et Fe échangeable par rapport aux concentrations totales en Al et Fe, des horizons E et BT, se trouvent également à l’opposé sur les alignements de points, les plus fortes proportions étant caractéristiques des horizons E, et cela pour les trois tranchées (Fig. 42b,d,f). Si les valeurs des rapports des horizons BT et BC sont du même ordre de grandeur que dans les mêmes horizons du sol témoin, la comparaison des valeurs entre horizons E des sols irrigués et du sol témoin, montre qu’elles différent d’un facteur de 2 - 5. Toutefois, les figures 42b,d,f montrent également que la dispersion des proportions d’Al et Fe échangeables dans les horizons E est important, entre les sols de tranchées différentes, mais aussi dans les sols d’une même tranchée. Ceci suggère que la position par rapport aux structures de cryoturbation et/ou le drainage des eaux usées, influence la nature et le degré de dégradation des minéraux argileux, et donc le développement de la ferrolyse.

Une étude pédogéochimique plus détaillée du cortège argileux des sols a été menée sur une sélection des fractions <2µm extraites de 42 horizons caractéristiques pour leur analyse minéralogique (cf. annexes - 2). Dans la Figure 43 sont présentées les résultats de la CEC et des proportions de Al et Fe échangeables, déterminées sur les fractions <2µm des horizons E, E/BT et BT de 8 sols, couvrant différents secteurs de la plaine : 2 sols de la tranchée T1 (T1- 10.5, T1-13.5), 1 sol de la tranchée T4 (T4-36.0) ; les 2 sols PC-25 et 18 (ré-échantillonné en 2011) , les 2 sols P1 et P6 du secteur des Boërs (échantillonnés en 2009), et enfin le sol témoin DBZ-2 (ré-échantillonné en 2010).

La présentation des résultats des analyses chimiques déterminées sur 27 fractions argileuses d’horizons E, E/BT, et BT des 8 sols sélectionnés a été raisonnée en tenant compte des différences constatées dans la géochimie des substrats Cca (cf. Fig. 35). En observant la relation CEC = f(teneur en argile) des horizons Cca de ces 8 sols, deux ensembles se distinguent (Fig. 43a). Les valeurs en bleue correspondent aux sols T4, P6, T1-10.5, ainsi que le sol témoin DBZ-2, les points en rouge aux sols P1, T1-13.5, PC-25, et PC-18.

Fig. 43. Pédo-géochimie des substrats calcaires et des fractions argileuses (<2µm) extraites de différents horizons caractéristiques E, E/BT, et BT de 8 sols sélectionnés dans différents secteurs de la plaine. (a) : relations (sol total) entre

CEC et teneur en argile dans les horizons Cca, représentant le substrat des sols sélectionnés pour l’analyse des fractions

<2µm ; (b) : relations entre la proportion d’Al échangeable sur la capacité d’échange cationique (Al éch/CEC) déterminées sur les fractions <2µm, ordonnées selon la géochimique du substrat Cca ; (c) : idem, mais les valeurs sont renseignées quant à leur appartenance aux horizons E, E/BT, ou BT par des couleur spécifiques; (d) : relations entre les rapports de proportions échangeables et concentrations totales en Fe et Al dans les fractions <2µm, ordonnées par rapport à la géochimie de leur substrat.

La relation entre la proportion d’aluminium échangeable sur le complexe d’échange en fonction de la CEC de l’argile, déterminée sur l’ensemble des 27 fractions <2µm des horizons E, E/BT, et BT (Fig. 43b), montre un large faisceau de points, moyennement corrélés (R² = 0.36). Par contre, en prenant en compte les différences des horizons Cca (Fig. 43a), on obtient

deux ensembles de valeurs, chacun avec un bon coefficient de corrélation R2 ≥ 0.8 (Fig. 43c).

En indiquant l’appartenance aux différents horizons (Fig. 43c), ces deux ensembles de points montrent une évolution des paramètres examinés de l’horizon BT vers l’horizon E, où les proportions d’Al/CEC sont maximales pour une valeur de la CEC minimale. Cependant, les valeurs du rapport Al/CEC déterminées sur les fractions argileuses des horizons E montrent de grandes différences d’un sol à l’autre, indiquant qu’outre la nature des substrats calcaires, les évolutions minéralogiques et pédogéochimiques liées à la ferrolyse sont sous la dépendance d’autres facteurs comme la qualité et la quantité des eaux usées épandues sur les sols. Par ailleurs, les valeurs pour les horizons E et BT du sol témoin DBZ sont très proches,

Enfin, en comparant les proportions d’Al et Fe échangeables par rapport aux concentrations totales en Al et Fe pour l’ensemble des fractions argileuses des différents horizons, l’alignement des points montre un coefficient de corrélation R² de 0.98 (Fig. 43d). Toutefois, la séparation en deux sous-ensembles, selon les observations de la Fig. 43a, montre que l’amplitude des proportions d’Al et Fe échangeables sur le complexe d’échange varie en fonction de la nature des substrats calcaires.