CORRELATIONS ELEMENT PAR ELEMENT

La première relation étudiée est celle liant Na et Cl (Fig. 35 et 36), deux éléments responsables d’une part importante de la minéralisation d’une eau de surface et ayant des comportements différents en solution. Le chlore est reconnu comme un élément très mobile, peu apte à précipiter lors du parcours souterrain de l’eau. Le sodium est libéré par l’altération de phases minérales. Le seuil d’abondance naturelle du chlore dans l’atmosphère est de l’ordre de 6 mg/l (e.g. Chéry, 2003). Sur les figures 35 et 36 est également reportée la droite d’abondance relative de Na et Cl dans l’eau de mer (10800mg/l Na ; 19500mg/l Cl ; Taylor et McLennan, 1985). Pour la majorité des points, les rapports Na/Cl sont proches de celui de l’eau de mer. Ceci suggère une faible interaction eau – roche (faible contenu en Na), qui permet donc de conserver des teneurs en sodium et chlore proches de celles des précipitations, quelles soient locales (St-Just-St-Rambert) ou plus éloignées (se référer aux légendes des figures 35 et 36). Pour le Furan notamment, un enrichissement en Cl existe (Barbanche, Tarentaise, Essertines ; Fig. 35), ce qui peut provenir d’une percolation dans une arène granitique (échange OH – Cl avec les argiles). A l’inverse, les sources de Montarcher (Fig. 36) ont un comportement différent, avec un enrichissement en Na, qui semble être caractéristique de ce réservoir.

Fig. 35 : relation Na – Cl dans le domaine Furan ; A présente l’intégralité des données en meq/l, B seulement les échantillons à teneur inférieure à 0,5 meq/l. Le domaine grisé est extrapolé à partir des données chimiques des pluies de St-Just-St-Rambert (Tab. 9), des données de Négrel et Roy (1998) dans la Limagne d’Allier, de Sanusi

et al. (1996) dans les Vosges et des données de Celle (2000) sur Avignon – Rochefort du Gard – La Vialasse (Mont Lozère).

Fig. 36 : relation Na – Cl dans le domaine Forez ; A présente l’intégralité des données en meq/l, B seulement les échantillons à teneur inférieure à 0,5 meq/l. Le domaine grisé est extrapolé à partir des données chimiques des pluies de St-Just-St-Rambert (Tab. 9), des données de Négrel et Roy (1998) dans la Limagne d’Allier, de Sanusi

et al. (1996) dans les Vosges et des données de Celle (2000) sur Avignon – Rochefort du Gard – La Vialasse (Mont Lozère).

Chlore et calcium ont également un comportement similaire dans les eaux du Furan et du Forez, le contenu en Ca augmentant plus vite dans ces dernières. La corrélation est surtout marquée par les pôles minéralisés des zones sédimentaires (Vollon et St-Rambert), également enrichis en Mg. Calcium et magnésium proviennent de l’altération des roches granitiques encaissantes (2% des cations ; III.2.2), et/ou des roches sédimentaires dans lesquelles circulent les eaux. De manière générale, les quantités de Ca relevées dans les eaux sont trois fois plus importantes que celles de Mg.

La teneur en bicarbonates des eaux du domaine Forez augmente graduellement avec celle en Na, donc avec l’augmentation de l’interaction avec la matrice rocheuse et/ou l’augmentation de la durée de contact. Cette augmentation de teneur avec l’interaction se retrouve aussi pour des éléments peu concentrés, comme Sr et F.

Dans le secteur du Furan, le lavoir de Tarentaise se démarque de tous les autres prélèvements par un déficit en Mg. Cet appauvrissement relatif est lié soit à la nature des roches percolées, peu riches en Mg – ce qui exclut notamment des interactions fortes avec les faibles volumes d’amphibolites du Pilat – soit à la précipitation de phases d’altération riches en Mg.

Le lavoir d’Essertines dauphin (Furan) se distingue nettement des autres par sa richesse en nitrates relativement à sa faible teneur en sodium, signe d’une possible contamination de surface d’origine organique (épandage agricole).

Les contenus en chlore sont également connus pour être anti-corrélés à l’altitude des sources (Barbier, 2005). Cette relation altitude – concentration en chlore est valide pour des eaux à teneur en nitrates inférieure à 6 mg/l, ce qui en fait aussi un indicateur de contamination (agricole notamment). L’application aux eaux souterraines et rivières du Furan et du Forez est présentée dans la figure 37. La relation telle que définie par Barbier (2005) est vérifiée pour les eaux à Cl < 10 mg/l (proche du seuil atmosphérique moyen ; e.g. Chéry, 2003) et peu minéralisées (TDS < 55 mg/l).

Les points les plus proches d’un pôle « précipitation » sont : Bessat, Essertines, Rochetaillée, Montarcher, Sauvain pour les lavoirs et Planfoy, Haut Lignon et Vizézy pour les rivières. Les eaux plus riches en éléments dissous, même si elles sont pauvres en nitrates (Chavagneux), s’écartent trop de la relation altitude – Cl. L’augmentation des teneurs en chlore reflète l’enrichissement de l’eau lors de son trajet souterrain, qui oblitère la diminution de concentration en solutés des précipitations lorsque l’altitude augmente (Barbier, 2005).

Fig. 37 : relation concentration en Cl (mg/l) – altitude ; en italique sont indiqués les échantillons à NO3 < 6 mg/l. La zone grisée représente les eaux à teneur en chlorures inférieure à 10 mg/l (teneur proche du seuil

L’examen des paramètres physico-chimiques des rivières du Furan et du Forez indique une forte influence des variations climatiques externes. Cette sensibilité décroît fortement pour les aquifères à mesure que leur minéralisation augmente.

Les sources étudiées sont caractérisées par des pH acides, sauf St-Rambert, pôle minéralisé (500 mg/l) légèrement basique. Les compositions chimiques de ces différentes sources ne connaissent pas de variations corrélées aux changements de conditions environnementales externes. Les cations prépondérants sont Na, Ca et Mg, les anions Cl (Furan) et HCO3

(Forez). La teneur en silice est limitée à 20 – 25 mg/l au maximum. Ces traits sont caractéristiques d’eaux de surface en domaine de basse température. Une part importante de K, Ca, Al, Cl, NO3 et SO4 peuvent être apportés par les précipitations. L’hydrolyse de silicates et la consommation de CO2 (augmentation de la teneur en bicarbonates) enrichissent les contenus en Na, Mg et Si. Toutefois, les rapports Na/Cl restent proches de ceux des précipitations, quelles soient locales ou à l’échelle de la France.

Ces données chimiques permettent donc de définir un pôle "eaux de surface", qui nous sera utile lors de l’étude des eaux minérales, objet du chapitre IV. Ce caractère de surface est affirmé par l’examen des pressions partielles de CO₂, point maintenant abordé.