CHAPITRE V: Géochimie des eaux thermales
1. Etude analytique des paramètres physiques des eaux thermales
1.1.1. Définition de la thermalité
Plusieurs définitions ont été proposées pour les eaux thermales, dans ce présent travail nous retiendrons celle donnée par H. Schoeller où il considère comme thermale : «les eaux dont la température à l’émergence est supérieure à la température moyenne annuelle de l’air plus 4°C au lieu d’émergence ».
1.1.2. Origine de la thermalité
La thermalité des eaux est influencée par divers facteurs, parmi lesquelles les réactions chimiques telle que la réduction des sulfates et la transformation de l’anhydrite en gypse. Le gradient géothermique a aussi une influence sur la température des eaux thermales, qui par définition la profondeur de pénétration dans le sol, exprimé en mètre, nécessaire pour que la température augmente 1°C. Le gradient géothermique normale est 1°C pour 30m, mais il varie suivant les endroits (massif granitique, région volcanique…).
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Selon la carte du gradient géothermique de l’Algérie du Nord fourni par A. Issaadi et F. Z Haouchine (1994), notre zone d’étude est caractérisée par un gradient géothermique compris entre 3 et 3,5°C/100m donc il est proche à la normale. (Fig. 5.1)
L’activité et les mouvements de l’écorce terrestre (sismicité, microsismicité, déplacement lents des réseaux de failles sans séismes majeurs…) produisent de l’énergie calorifique et donc influencent sur la thermalité des eaux.
Figure 5.1: Carte du gradient Géothermique du l’Algérie du Nord d’après A. Issaadi et F.Z.
Haouchine (1994).
1.1.3. Classification thermique des eaux thermominérales
La température des eaux thermales varie d’une région à l’autre, fonction des conditions géologiques et la situation géographique. En Algérie les eaux les plus chaudes sont celles du Hammam Debbagh avec 98°C. Dans la région de Mila, la température la plus élevée est enregistrée au niveau de la source de Béni Ghechat avec 54°C par contre la plus faible correspond la source d’Ain Tinn avec 30°C.
Les classifications des eaux en fonction des températures, ont été proposées par plusieurs auteurs H.Schoeller, P. Verdeil, H. Dib, A. Issaadi…ect. Nous admettrons celle du P.Verdeil (tableau 5.1) où il range les eaux thermales comme suivant :
Eaux athermales : eaux dont la température est inférieure à la température du lieu d’émergence.
Eaux hypothermes : eaux dont la température est égale à la température moyenne du lieu d’émergence.
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Eaux mésothermes : eaux dont la température est comprise entre la température moyenne du lieu d’émergence plus 4°C et 37°C.
Eaux orthothermes : eaux dont la température est comprise entre 37°C et 45°C. Eaux hyperthermes : eaux dont la température est supérieure à 45°C.
Figure 5.2 : Carte d’inventaire des sources thermales étudiées dans la région de Mila. 1.1.4. Les températures mesurées à l’émergence
Le tableau ci-après résume la distribution des eaux thermominérales étudiées selon leurs températures mesurées à l’émergence. Les mesures ont été effectuées en Mai et Septembre 2013 et nous remarquons que l’écart entre les valeurs des températures est négligeable pour les sources de Dar El Fouini, H. Béni Haroun, H. Ouled Achour, H. Grouz, H. Menchar Ammar et varie entre 1 et 3°C pour les autres émergences liées probablement à une alimentation superficielle.
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77 Tableau 5.1 : Classification thermique des eaux thermales selon les températures mesurées à
l’émergence en 2013.
1.1.5. Evaluation de la température des eaux en profondeur à l’aide des géothermomètres chimiques
Les eaux thermales en traversant les roches ont une action dissolvante particulièrement puissante et elles peuvent acquérir des compositions chimiques différentes des sources froides. Ainsi à partir de la composition chimique de l’eau en surface, on peut déterminer la température de l’eau en profondeur. Plusieurs méthodes basées sur la solubilité de certains éléments chimiques caractéristiques ont été mises au point.
Le principe de base de la géothermométrie réside dans le fait qu’un équilibre est atteint entre les minéraux de la roche formant le réservoir aquifère et le fluide qu’il contient. Lors de la remontée du fluide hydrothermal vers la surface, la température se modifie plus rapidement que l’équilibre chimique. Cependant, pour conduire à des résultats représentatifs, il faut tenir compte de certaines contraintes d’application, la plupart des géothermomètres chimiques ayant été mis au point sur des eaux thermales issues des terrains cristallins ou cristallophylliens. On peut citer avec Fournier (1977) :
Des réactions chimiques dépendant de la température ont lieu en profondeur et déterminent la concentration dans l’eau de l’indicateur choisi ;
Les constituants des réactions chimiques sont en quantité suffisante ;
La réaction chimique à laquelle participe l’indicateur est en état d’équilibre dans le réservoir aquifère ;
La réaction chimique ne subit pas de rééquilibrage après que l’eau ait quitté le réservoir ; Nom de l’émergence N° De l’émergence T°C (Septembre) T°C (Mai) Classification
Source Dar El Fouini E1 32 32 Eaux mésothermes H. Beni Haroun E2 40 40 Eaux orthothermes H. Ouled Achour E3 39 39 Eaux orthothermes H. Beni Guechat E4 52 54 Eaux hyperthermes H. Dar Echikh E5 34 35 Eaux mésothermes H. Bouhama E6 42 43,5 Eaux orthothermes Source Ain Tinn E7 30 32 Eaux mésothermes H. Etouama E8 40 37 Eaux orthothermes H. Grouz E9 45 45 Eaux orthothermes H. Ain El Minan E10 43 45 Eaux orthothermes H. Ouled Issa E11 48 50 Eaux hyperthermes H. Menchar Ali E12 46 45 Eaux hyperthermes H. Menchar Ammar E13 48 48 Eaux hyperthermes H. Chaouch E14 49 51 Eaux hyperthermes H. Safsaf E15 42 44 Eaux orthothermes
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L’eau thermale lors de sa remontée n’est pas mélangée à d’autres eaux ou alors, les conséquences et les résultats de ce mélange peuvent être évalués (Fournier et al, 1974) Il pourrait donc apparaitre difficile d’utiliser des géothermomètres chimiques dans des régions où des échanges entre les eaux et des terrains sédimentaires et en particulier des évaporites peuvent se produire. C’est pourquoi, il est nécessaire de confronter entre eux les résultats obtenus par les diverses méthodes avant de déterminer les proportions de mélanges entre les divers types d’eau et l’importance des températures atteintes en profondeur.
On peut aussi apprécier qualitativement la température de l’eau en profondeur à l’aide de nombreux paramètres chimiques dont la concentration dépend de la température. Ces indicateurs tels que les gaz dissous (CO2, H2S, H2), le bore, le mercure, l’arsenic, l’ammoniac ou encore les dépôts siliceux peuvent constituer des indices de température élevée. Inversement, les dépôts en surface de travertins indiquent généralement soit des températures relativement modérées soit des mélanges avec des eaux bicarbonatées froides (in Issaadi, 1992).
Par un manque des données de quelques paramètres chimiques utilisables pour calculer différents géothermomètres et l’estimation des températures des eaux en profondeur, nous avons utilisé seulement les deux géothermomètres à cations, le géothermomètre Na/K et le géothermomètre Na/K/Ca, les valeurs sont portées sur le tableau 5.2 :