Interaction Eau-Roche

Cette étude a été faite en se basant sur les résultats des analyses des isotopes de Strontium pour évaluer le taux d’interaction eau-roche. L’interprétation des résultats est faite selon le contexte géologique du secteur d’étude (Fig. 7,8 et 11).

- Le socle Protérozoïque inférieur (granitoïdes et roches métamorphiques) avec des hautes valeurs en rapport 87Sr/86Sr (>0.7110).

- Les carbonates et l’anhydrite du Cambrien inférieur avec des valeurs en 87Sr/86Sr aux alentours de 0.7089 qui représentent le rapport des eaux de mer du Cambrien inférieur (Montañez et al., 2000)

- Les schistes du Cambrien moyen et supérieur dont les rapports en 87Sr/86Sr est >0.7100.

Les résultats d’analyses des isotopes de Sr dans les eaux souterraines du plateau de Lakhssas indiquent que seules les eaux thermales présentent un rapport 87Sr/86Sr (0.708905 à 0.708979) compatible avec le rapport 87Sr/86Sr de l’eau de mer du Cambrien inférieur représenté aussi bien par les carbonates et les évaporites.

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En revanche les eaux souterraines du flanc Nord et Sud montrent des valeurs relativement élevées en 87Sr/86Sr (0.7094 à 0.71048) (Fig. 32). Ce qui nous mène à en déduire que ces eaux étaient en interaction avec les carbonates du Cambrien inférieur et les schistes du Cambrien moyen et supérieur.

Un échantillon (M9-27), situé au contact avec la boutonnière de Kerdous, présente un rapport exceptionnel en 78Sr/86Sr (0.713). Ceci montre la forte interaction de ces eaux avec les roches schisteuses ou l’influence d’une contribution du réservoir granitique. Les résultats d’analyses des isotopes de Sr, dans les eaux souterraines de l’aquifère granitique de Tafraout, est en accord avec la valeur de 87Sr/86Sr = 0.719 mesurée au cours de l’étude géochimique, des rapports isotopiques de Sr de la roche granitique de Tafraout (Charlot, 1975 in Nachit, 1994). L’auteur a mis en évidence le cogénitisme des granites d’Agouni-Yessen et de Tafraout et ainsi que la nature crustale du matériel original de ces deux plutons.

La représentation des rapports en 87Sr/86Sr en fonction des rapports Mg/Ca (Fig. 38) suggère que la chimie des eaux souterraines des flancs Nord et Sud sont contrôlés par les deux pôles de mélange qui montrent les hauts et les faibles rapports en 87Sr/86Sr – Mg/Ca. Nous supposons que les faibles rapports en 87Sr/86Sr - Mg/Ca (pole.1) sont représentés par les eaux thermales dérivant de l’interaction avec les carbonates du Cambrien inférieur; alors que les hauts rapports 87Sr/86Sr - Mg/Ca (pole.2) dérivent de l’interaction avec les schistes du Cambrien Moyen et Supérieur.

La moyenne du rapport molaire Mg/Ca mesurée dans les eaux souterraines salines du bassin de Chtouka-Massa (Mg/Ca=1.9), présentant un taux élevé de la salinité, est due au contact avec les formations schisteuses (Krimissa et al., 2004, Krimissa, 2005) (pole marqué par « S » sur la Figure 38). Alternativement, on peut affirmer que les dolomies présentent également des rapports relativement élevés en 87Sr/86Sr par rapport aux eaux thermales (marqué par « D » dans la Figure 38). Et donc, les tendances observés reflètent les mélanges entre les eaux interagissant avec les calcaires du Cambrien inferieur (faibles rapports en Mg/Ca et en 87Sr/86Sr) et les eaux lessivant les dolomies (hauts rapports en Mg/Ca et 87Sr/86Sr). Si tel était le cas, la variation du rapport en 87

Sr/86Sr des dolomies par rapport à la composition initiale du calcaire marin pourrait être générée par une dolomitisation secondaire avec des solutions ayant des rapports plus élevés en 87Sr/86Sr par rapport à la composition isotopique des calcaires du Cambrien inférieur (Dogramaci and Herczeg, 2002).

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Figure 38 : Relation entre le rapport isotopique en 87Sr/86Sr et le rapport molaire en Mg/Ca.

Dans le même ordre d’idées, Castorina et al., (1999) a montré que les rapports isotopiques en Strontium de barytine, calcites karstiques, calcaires et schistes, de quatre minéralisations du Paléozoïque de la Meseta marocaine, indiquent des valeurs allant de 0,71077 à 0,71714. La non distinction entre les quatre minéralisations indique une origine commune pour le Strontium radiogénique impliqué. Ce dernier a été dérivé principalement de la lixiviation des schistes pré-hercyniens au cours de l'orogenèse hercynienne. Les rapports isotopiques du Sr mesurés dans les calcaires primaires sont similaires aux rapports mesures dans la Barytine, montrant ainsi que ceux-ci ont subi une recristallisation métamorphique au cours de l'orogenèse hercynienne et que le Sr radiogénique impliqué est dérivé de la même source que la barytine. Cette conclusion explique également la signature isotopique de calcites karstiques dans les calcaires primaires, qui c’est formée après recristallisation du calcaire. Enfin, cette comparaison avec nos résultats dans le paléozoïque de l’Anti-Atlas, des rapports isotopiques en Sr, montre que les valeurs chevauchant suggèrent que le Sr radiogénique, impliqué dans la cristallisation de ces minéraux, peut être lié aux schistes pré-hercyniens. Cette hypothèse se concorde avec nos résultats, qui montrent des valeurs supérieures à celles des calcaires cambriens.

L’équilibre entre la somme en Ca+Mg et le CID (Carbone inorganique dissous), qui est composé essentiellement de HCO3, montre un excès en Ca+Mg comparé au HCO3 (Fig. 39). De même, les rapports Ca/HCO3 sont très faibles (inférieur à 0.3). L’analyse de ces

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résultats montre que la dissolution des calcaires seuls ne pourrait pas être le responsable de l’excès en Ca et Mg. Par conséquent, cet excès pourrait provenir de la dissolution d’une autre roche non carbonaté, tel que les roches schisteuses. Ceci a été particulièrement illustré au niveau des eaux souterraines du flanc Nord et des bordures Est-Ouest qui sont associées avec des formations schisteuses, alors que pour les eaux souterraines du flanc Sud, cet excès est en équilibre avec la composition des roches carbonatés.

Figure 39 : Relation entre DIC (meq/L) et le rapport en Mg/Ca (meq/L)