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Err.manuel FRITSCH Pédologue de l'ORSTOM

LES TRANSFORMATIONS

D'UNE COUVERTURE FERRALLITIQUE EN GUYANE FRANÇAISE

O.R.S.T.C.M.

Paris 1984

Cet ouvrage a fait l'objet d'une thèse de doctorat de spécialité en Géologie appliquée, soutenue publiquement le 16 mars 1984 à ('Université Paris VII.

« La loi du 11 mars 1957 n'autorisant, aux termes des alinéas 2 et 3 de l'article 41, d'une part,

« que les «copies ou reproductions strictement réservées à l'usage privé du copiste et non destinées

« à une utilisation collective» et, d'autre part, que les analystes et les courtes citations dans un but

«d'exemple et d'illustration, «toute représentation ou reproduction intégrale. ou partielle. faite sans le

«consentement de "auteur ou de ses ayants droit ou ayant cause, est illicite» (alinéa 1er de l'article 40).

« Cette représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce soit, constituerait donc une

«contrefaçon sanctionnée par les articles 425 et suivants du Code Pénaill.

©O.A.S.T.O.M. 1984

AVANT - PROPOS

En 1976, Messieurs R. BOULET et F.X. HUMBEL m'accueillirent dans la section de pédologie du centre ORSTOM de Cayenne en Guyane française. Je fus rapidement intégré dans leur équipe scientifique et familiarisé à leur approche méthodologique qu'ils expérimentaient sur différentes· couvertures pédologiques de la zone côtière.

En 1977, le projet d'exploitation papetière de la forêt guyanaise avait suscité l'étude des sols d'un paysage de petites col- lines sur schistes au S-SW de Sinnamary. La complexité des structures pédologiques sur cette roche, elle-même hétérogène, imposait de pro- céder à des études toposéquentielles détaillées. L'analyse structurale d'une toposéquence me fut alors confiée.

A l'occasion de la fin de cette analyse, i l m'est agréable de rappeler l'aide, la confiance et les encouragements que m'ont témoi- gné Messieurs R. BOULET et F.X. HUMBEL. Je tiens à leur exprimer toute ma reconnaissance. Ce travail n'aurait pu aboutir sans leur aide et sans l'expérience des pédologues de l'ORSTOM qui, après l'impulsion donnée en 1973 par Monsieur G. BOCQUIER, avaient mis en évidence les systèmes de transformation dans les couvertures pédologiques des ré- gions tropicales.

C'est seulement en 1983 que j'ai pu mener l'entreprise à son terme, c'est-à-dire pousser l'analyse jusqu'aux échelles microscopiques et ultramicroscopiques avant de revenir de proche en proche jusqu'à l'échelle de la toposéquence. Les systèmes de transformation ont alors, petit à petit, imposé leur trame dans le filigrane de la structure complexe repérée sur le terrain. Cette étape essentielle pour mon tra- vail s'est dérouléesous la direction du professeur G. BOCQUIER, à l'uni- versité de Paris VII. J'ai bénéficé dans son laboIatoire d'un environ- nement scientifique exceptionnel, celui précisément de chercheurs dont l'activité était centrée sur les différents niveaux de l'analyse struc- turale appliquée à une couverture de sol. J'ai eu, en outre, accès, par leur intermédiaire, à des moyens variés de caractérisation de miné- raux, de leur composition ou de leur assemblage aux échelles micro ou ultramicroscopiques.

C'est notamment au contact de Monsieur J.P. MULLER que j'ai pu affiner l'analyse en la confrontant, par comparaison, avec les

structures complexes que lui-même a mises en évidence dans les sols d'une toposéquence du centre Cameroun. J'ai également été guidé et

conseillé par Messieurs B. BOULANGE, C. GENSE, Ph. ILDEFONSE, M. LATHAM.

Leur amitié, leur bonne humeur et leur compétence m'ont été bénéfiques et je leur assure toute mon amitié.

Mais c'est au professeur G. BOCQUIER que je dois la forme actuelle de ce travail. Il m'a non seulement mis en contact avec les chercheurs de l'équipe qu'il anime à l'Université de Paris VII et guidé aux différents stades de l'analyse mais aussi aidé à replacer les résul- tats dans leur contexte toposéquentiel et paysagique. Il m'a conseillé avec tant de maîtrise et tant de patience que je lui exprime toute mon admiration et ma profonde gratitude. Il m'a permis également de faire

la connaissance de Mademoiselle H. PAQUET du centre de Géologie de l'Université Louis PASTEUR de Strasbourg qui accepta avec gentillesse de faire analyser quelques uns de mes échantillons puis de faire parite de mon jury.

l'ORSTOM m'a accueilli, d'abord en Guyane comme volontaire aide technique (V.A.T.), puis en Côte d'Ivoire comme jeune chercheur.

Je tiens à exprimer ma reconnaissance à Monsieur A. RUELLAN, son directeur ~énéral, ~ui m'a acccrdé le temps nécessaire à l'achèvement de ce travail et qui me fait l'honneur de participer à ce jury. Je rends hommage aussi au pédologue qui a lui-même expérimenté et encou- ragé l'analyse structurale.

Je remercie aussi Messieurs J. COLLINET, A. LEVEQUE,

C. VALENTIN, J.M. IRIS du centre ORSTOM Adiopodoumé de Côte d'Ivoire qui m'ont incité à terminer ce travail en France, à un moment où nous étions sur le point de débuter un nouveau programme de recherche.

D'autres personnes m'ont apporté leur précieux concours à différents stades de ce travail : Messieurs R. PROST, Ph. CAMBIER, Mademoiselle J.BERRIER du CNRA de Versailles, Monsieur D. BONNIN de l'Ecole Supérieure de Physique Industrielle de Paris. Messieurs L.J.

NALOVIC, P. VERDONI, M. GOUZI de l'ORSTOM. Je n'aurai garde d'oublier Madame J. GAVARD qui, a elle seule, s'est chargée de la frappe et de la mise en page de cette thèse. J'ai apprécié sa compétence et son extrême gentillesse. Que ces personnes soient assurées de mes remer- ciements les plus sincères.

x

x x

Ce mémoire comprend trois parties :

- La première partie d'introduction situe le cadre de l'étude,

prec~se les techniques d'analyse p~is présente l'organisation générale de la toposéquence en quatre ensembles d'horizons ordonnés verticalement, et trois domaines différenciés latéralement; .

- La deuxième partie concerne l'analyse minéralogique et struc- turale des trois domaines de la toposéquence : le domaine initial à l'amont du haut de versant, les systèmes de transformation du domaine sommital et ceux du domaine aval;

- La troisième partie établit les relations structurales, géo- chimiques, minéralogiques entre les trois domaines de la toposéquence puis relie les organisations structurales au fonctionnement hydrique afin d'abor- der la dynamique d'évolution des systèmes de transformation dans la couver- ture pédologique.

SOMMAIRE

Pages

PREMIÈRE PARTIE INTRODUCTION GÉNÉRALE ET PRESÉNTATION DE LA TOPOSÊQUENCE ÉTUDIÉE

CHAPITRE 1 : CADRE ET MÉTHODE D'ÉTUDE

- Cadre de l'étude... 5

- Méthode et techniques d'étude 12

- Conclusion: présentation de l'étude 19

CHAPITRE II : MODELÉ ET ORGANISATION GÉNÉRALE DE LA TOPOSÉ- QUENCE

- Le modelé, le micromodelé et les aspects de surface de la

toposéquence 23

- L'organisation générale de la toposéquence , 29 - Conclusion: présentation des données 37 DEUXI8~E PARTIE: ANALYSE DES TROIS DOMAINES" DE LA TOPOSÉ-

QUENCE

CHAPITRE III : LES DEUX ALTÉRITES DE L'AMONT

- L'isaltérite pegmatitique tachetée '" 43 - L'allotérite schisteuse rouge

à

alignements litho-

relictuels 53

- Conclusion: Comparaison des transformations minéralogi- ques et structurales entre l 'isaltérite tachetée et

l'allotérite schisteuse rouge 71

CHAPITRE IV : LA DIFFÉRENCIATION VERTICALE À L'AMONT DU HAUT DE VERSANT

- L'horizon pédoturbé jaune 75

- L'horizon nodulaire ferrugineux 79

- Les horizons humifères 92

- Conclusions sur l'altération et la différenciation dans

le domaine du haut de versant 93

CHAPITRE V : LES TRANSFORMATIONS DANS LA PARTIE SOMMITALE DE LA TOPOSEQUENCE

- Le système de transformation supérieur 98 - Le système de transformation inférieur 118 - Relations entre les deux systèmes de transformation 124 CHARITRE VI : LES TRANSFORMATIONS A L'AVAL DE LA TOPOSÉQUENCE - Le système de transformation supérieur 129 - Le système de transformation inférieur 136 - Conclusion: Les transformations minéralogiques et struc-

turales des systèmes de transformation inférieur et supé-

rieur

à

l'aval de la séquence 139

TROISIÈME PARTIE RELATIONS ENTRE LES TROIS Dor'1AINES DE LA TOPOSÉQUENCE - DYNAMIQUE ACTUELLE ET EVOLUTION

- Relations entre les trois domaines de la toposéquence .. 145

- Dynamique actuelle et évolution 155

CONCLUSIONS GËNËRALES""", '" " " '" " '"

^{I l I l ' ' " ' " 1 l '}

¹⁶¹

PREMIÈRE PARTIE

INTRODUCTION GÉNÉRALE ET PRÉSENTATION DE LA

TOPOSÉQUENCE ÉTUDIÉE

CHAPITRE 1 :

CADRE ET MÉTHODE DE L'ÉTUDE

Flli.1: LOCALISATION DE l'ÉTUDE

LE NORD DE L'AMÉRIQUE DU SUD

OCÉAN

LA RÉGION DE SINNAMARY (ÉCHELLE 1/1.000000)

0

Terres basses et vallées Zonll collinaire

Altitude du sommet

CJ

^{. "}

^<

^50m

-

^{) 50 m 1 ,}

0 10 20 30 40 50 Km 200 Km

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... / V: Vénézuela .,

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._.J ... G : Guyana , /.' S :Suriname .._..../ GF:Guyane française

B : Brésil

LA GUYANE FRANCAISE (ÉCHELLE 1/5.000000\

o

80'

Le bouclier guyanais

50'

~--l-+---,.e-..,4';+--,-",:::...-.-o:::-~-t---t10'

- 5 -

CADRE DE L'ETUDE -

A) LOCALISATION DE L'ÉTUDE

La

topo séquence de sol

étudiée, longue de 100 m, orientée E-W, est située à 25 km au S-SW de Sinnamary dans la

partie septentrionale de la Guyane française.

On y accède par la piste de St-Elie qui s'en- fonce vers le sud à partir de la RN 1, à 3 km à l'ouest de Sinnamary

(cf. fig. 1).

Les paysages rencontrés correspondent successivement aux savanes sur argiles bariolées ou sur barres prélittorales de la plaine côtière ancienne puis à la

forêt équatoriale sur socle cristallophyl- lien.

Cette région forme le rebord nord du

bouclier guyanais

qui s'étend sur cinq pays au nord de l'amérique du sud (cf. fig. 1).

La région appartient au domaine des

sols ferrallitiques

(associés à des podzols tropicaux sur les sédiments de la plaine cô- tière ancienne) .

B) HISTORIQUE ET OBJET DE L'ÉTUDE

Le choix du secteur étudié a été fixé en 1976 par les prio- rités du projet d'exploitation papetière de la forêt Guyanaise. Ce projet a initié une opération de recherche interdisciplinaire ECEREX,

(ECologie, ERosion, EXpérimentation) dont l'un des volets était la

caractérisation du milieu pédologique régional sous forêt.

Dans cette optique, plusieurs toposéquences ont été choisies. Des fosses pédolo- giques ont été ouvertes et décrites.

Par la suite dix petits bassins versants expérimentaux (1 à 2 ha) ont été caractérisés à la fois par leurs paramètres hydrologiques et par leur organisation pédologique. Cette caractérisation pédologique a été faite selon une approche originale (BOULET et al., 1978) mise au point antérieurement dans la région des barres pré littorales de la Guyane française. A ce stade d'étude, cette approche prend en compte essentiellement des données morphologiques relevées sur le terrain

(couleur, texture, structure, porosité, humidité . . . ). Elle conduit à distinguer dans la couverture pédologique différentes catégories de différenciation (verticale et latérale) en horizons ou caractères, catégories qui servent de base à la cartographie régionale.

Notre étude a pour objet l'analyse d'une

toposéquence corres-

pondant

à

une catégorie de différenciation largement représentée dans

la région.

Cette analyse comprend conjointement une

caractérisation

structurale, microstructurale, minéralogique et géochimique.

- 6 -

C) LE CADRE NATUREL

1 ) Le climat

Le climat est de type

équatorial humide

(AUBREVILLE, 1950).

Il est caractérisé (cf. fig. 2)

- par un

total annuel de précipitations élevé :

la moyenne est de 3650mm à la station de Grégoire (15 km au sud d'ECEREX) et de 2 690 mm à la station de Sinnamary (25 km au nord). Des valeurs obte- nues plus récemment (moyenne 1977-82), à proximité de notre secteur sont de J 100

mm à

J 500

mm

(ROCHE, 1982).

- par deux saisons pluvieuses et des

intensités d'averses généralement fortes.

Le maximum de précipitations en saison des pluies s'observe en mai. L'intensité des averses dépasse 100

mm/h

et des totaux de 300 mm ont été relevés exceptionnellement en trois jours.

- par une saison sèche marquée de 4 mois (juillet à octobre) et par une diminution des précipitations entre février et avril.

- par des températures et des humidités relatives moyennes mensuelles élevées et qui présentent de faibles variations au cours de

l'année.

_ Calcul. . lur Il anl (ltaUon Greg olra 11168 ·11176) __ _ Calculea lur 20 anl (Itallon Sinnamary 1956·11175) 400

("1

100 Humidité ralatlva manluaUa moyanna (Gregolra) 90

80 11.--0.-1'--1....,

( J F M A M J J 27 TamP'Ïratura manl. moy.

26

25.L...-~~~~,,:""""~...~~~_ _ (mm)J F M A M J J A S 0 N D 500 Pluvlomet

FIG. 2 DONNÉES CLIMATIQUE$

Chaque année, la

couverture pédologique

doit évacuer un

excé-

dent pluviométrique

d'au moins 1 500 mm. Les mesures hydrologiques réalisées à l'échelle du Bassin versant, de case E.R.L.O. ou de profils

- 7 -

précisent qu'une part importante de cet excèdent alimente un ~uissel­

lement ou un écoulement

laté~al inte~e (nappe perchée). Toutefois un régime percolatif jusqu'à une nappe profonde s'observe dans cer- taines parties du paysage qui ont été localisées sur la carte pédo- logique (BOULET, 1981).

Dans ce secteur, la couverture pédologique est elle même couverte d'une fo~êt

dense

équato~iale omb~ophile sempe~vi~ente. Cette forêt est caractérisée par un diamètre moyen des fûts et une hauteur moyenne des arbres relativement faibles (par rapport à la forêt équa- toriale africaine par exemple) .

Dans la toposéquence étudiée, la physionomie de la végétation amène à distinguer

deux milieux :

les parties hautes et les parties basses du modelé.

Dans les

pa~ties

hautes du modelé,

la strate arborée est com- posée essentiellement par Epe~a

falcata

(Wapa) et Eschweile~a

s.p ..

Elle se caractérise également par un sous-bois relativement clairsemé, des t~ouées fréquentes dans la couverture végétale et de nombreux t~oncs

en décomposition

au sol. Ces observations doivent être reliées à un

en~acinementsuperficiel de ces essences forestières qui accroit l'ins- tabilité relative des arbres et favorise leur chùte par le vent (chablis).

Dans les

_pa~ties

basses du

_modelé~ la végétation est plus

touffue. On note la présence de deux palmiers, le pinot (Eute~pe olcace~a)

et l'arouman

(Ischnosiphon

_acc~eman), d'arbres à échasses et à contreforts

(Symphonia

globulife~a~ Vi~ola su~inamensis~ Pa~ina~i

s.p .... ),

de lianes et d'épiphytes. Des plantes herbacées, présentes en faible densité dans les parties hautes du modelé, sont ici très nombreuses. Elles sont repré- sentées principalement par deux espèces hydrophiles, indicatrices d'un

milieu

hyd~omo~he : Bisbocchelepa longifolia et

Rapatea paludosa.

Ce secteur appartient au vaste

domaine géosynclinal

de la par- tie nord

du

bouclie~

guyanais,

qui disparait plus au nord sous les

sédiments récents de la zone côtière, mais reste subaffleurant (îles du Salut . . . ) dans le plateau continental (sur près de 70 km au large des côtes). Ce géosynclinal est composé de te~~ains sédimentai~es anciens fo~tement métamo~phiséset de g~anites dont la mise en place s'est faite aux environs de 2 700 à 2 500 M.A. (millions d'années) . Les sédiments anciens se seraient accumulés lors d'une longue période d'érosion, qui a aplani les reliefs de l'orogénèse guyanaise. Ils ap- partiennent à la sé~ie

du

Bonido~o et à la sé~ie

de l'Opapu.

La deu- xième série, plus ancienne, présente un métamorphisme moins intense et à l'inverse une schistosité plus marquée (CHOUBERT, 1978). Sché- matiquement, ces deux séries forment des bandes parallèles et sont affectées par une

schistosité

subve~ticale

de

di~ection

WNW-ESE.

- 8 -

TERRAINS RËCENTS

Alluvions fluviatiles

Series mannes cOtieres . Quaternaire et Tertiaire TERRAINS MËTAMORPHIQUES ANTËCAMBRIENS

_ _ Serie de l'Orapu

1tfâ'5j -

Série de Bonidoro

I~~M -

^Flysch

_ Paramaca supérieur _ Paramaca Inferieur

....:-=:.\, ~ ^{_ _}

Granites caraïbes (fréquemment porphyroïdes]

~

_ Gneiss et migmatites caraïbes

FIG. 3 EXTRAIT DE LA CARTE GÉOLOGIQUE AU 1/1 OCO 000 (Atlas des DOM-'U GUYANE - 1978)

La séquence étudiée est située plus précisément dans la partie septentrionale de ce géosynclinal (cf. fig. 3), où les formations ont d'abord été rattaché~auBonidoro. En fait, elles appartiendraient à une série distincte, plus ancienne,

schistogl'èseuse, stratifiée,

à

faciès flysch

(CHOUBERT, 1978). MAZEAS (1961) attribue à ces

schistes,

connus seulement par leur

faciès d'altération,

des couleurs jaunes et rouges alternant en lits minces, dans lesquels des

passées kaolinitiques

gros- sièrement

concordantes avec la schistosité

sont fréquentes. BARRUOL

(1959) a précisé que "ce sont des schistes très fins, qui comprennent parfois des

couches ferrugineuses concrétionnées

et sont

riches en

séricite". .

Des massifs granitiques, granito-gneissiques et migmatitiques apparaissent en discontinuité dans les formations schisteuses. Dans ces derniers, la granitisation a engendré une multitude de

corps pegmatitiques

en filons ou en lentilles. Dans le secteur étudié, les masses filonien- nes zonées à gros grains (quartz et muscovite), qui traversent les for- mations schisteuses à grains fins, pourraient ainsi correspondre à une variante ou à une transformation de ces pegmatites dont CHOUBERT (1978) a précisé cependant qu'elles sont constituées de quartz, de muscovite et d'albite.

- 9 -

Les paysages schisteux sont constitués de

collines

de section elliptique et individualisées en "amandES" ou en "haricots" (BOYE, 1976).

Ces collines (cf. fig. 4) peuvent avoir:

- une

forte dénivelée

(supérieure ou égale à 50 m), des

sommets étroits en crêtes aigaes

et des versants souvent dissymétriques à très forte pente;

- une

faible dénivelée

de l'ordre de 30 à 15 m et des

sommets

soit

nettement convexes,

soit

plan convexes

(plateau de 100 à 200 ID de large) •

le deuxième type de modelé à sommet plan convexe correspond à celui de la séquence étudiée.

FIG. 4 : LE PAYSAGE SCHISTEUX (d'après un jeu de photcgraphies

aériennes) .

Localisation de la toposéquence.

'-~ Rivière (Marigot).

~ Courbes de niveau (estimation par la vision stéréoscopique, dénivelée de 20 m entre chaque courbe) .

o

^Paysage de collines à faible dénivelée (inférieure à 50 m) à sommet convexe ou plan convexe.

Gill

Paysage de collines en amande à forte dénivelée (supérieure à 50 m) à sommets étroits, à crêtes aigües.

Dans ces paysages schisteux, le réseau hydrographique dense est influencé par la stratification, la schistosité et les masses fi- loniennes pegmatitiques. Dans les parties amont, i l incise fréquement le modelé, ce qui rend compte de la convexité et parfois de la forte déclivité des versants.

D) LES CONNAISSANCES PËDOLOGIQUES ET HYDROPËDOLOGIQUES RÊGIONALES

Les cartographies pédologiques (FRITSCH E., 1979; BOULET, 1981) et les études hydrologiques (HUMBEL, 1978; FRITSCH J.M. 1981; GUEHL, 1981; ROCHE, 1982) déjà réalisées dans le cadre de l'opération ECEREX

FIG.5: REPRESENTATION SCHÉMATIQUE DE L'ORGANISATION GÉNÉRALE ET DES FLUX HYDRIQUES DANS CINQ CATÉGORIES OfToPoSÉQU~NCES SUR SCHISTES (BOULET. 1981)

HORIZON JAUNE A DYNAMIQUE DE L'EAU LATÉRALE

MATERIAU SEC AU TOUCHER

FLUX HYDRIQUES

ALTÉR ITE BLANCHE ÀSÉRICIlE ALTÉRITE RÉTICULÉE À SÉRICIlE

TOIT DE LA NAPPE PHRÉATIQUE

,

EEJ

~~

o

~~l~~lm~1 HORIZON POREUX À MICRO-AGRÉGATS

til;i;i;i1iiilil

HORIZON DE TRANSITION

_ HORIZON ROUGE ARGILEUX COMPACT ALTÉRITE ROUGE ÀSÉRIC/TE

nnrp

- ....

^---~-

- 11 -

ont fourni des données de base sur les

organisations macrostructurales des couvertures de sols

de la région et sur leur

comportement hydrolo- gique.

Par exemple, sur certaines collines, de l'amont vers l'aval du versant, i l a été montré que des variations macrostructurales, préa- lablement définies (disparitio~apparition d'horizons), étaient asso- ciées à une modification des écoulements internes de l'eau (ralentis- sement du drainage vertical et déclenchement ou accélération du drai- nage superficiel et latéral) .

Ces travaux ont ainsi permis de prec1ser l'organisation

générale de

cinq catégories de toposéquences

(BOULET, 1981) inventoriées dans la région : de haut en bas de la figure 5, ces catégories de topo- séquences ont été représentées dans un ordre tenant compte à la fois des variations d'assemblage des horizons qui les constituent, et des flux hydriques dans ces horizons. Et ce serait dans ce même ordre, que ces catégories de toposéquences, définies à différents emplacements dans le paysage schisteux,

pourraient s'être succédées dans le temps.

Ainsi, en considérant la succ0ssion des toposéquences pré- sentées à la figure 5, on peut admettre que la surface topographique se soit "enfoncée" de plus en plus (de la catégorie l à la catégorie V) dans la séquence verticale des horizons en affectant successivement l'horizon poreux à microagrégats, l'horizon de transition, l'horizon rouge argileux compact, puis les trois niveaux de l'altérite. O~ cette séquence est celle que l'on définit verticalement à l'amont de la catégorie l et d'une manière générale dans les couvertures ferralli- tiques épaisses d'Afrique, du Suriname, et de quelques secteurs,sep- tentrionaux de la Guyane française . . . La catégorie l caractériserait donc une

couverture "initiale"

dont les autres dériveraient par des transformations successives.

BOULET (1977) rend compte de cette évolution générale par l'abaissement du niveau de base local lié à la surrèction du socle guyanais. Ainsi,

l'enfoncement du niveau de base

entrainerait sous forêt, non pas une accélération de l'érosion (l'érosion mécanique sous forêt, faible, est comprise entre 0,2 et 1 T/ha, ROCHE, 1982), mais une

transformation interne des couvertures pédologiques

qui s'accompagne elle même d'une

modification de la dynamique de l'eau.

La toposéquence que nous nous proposons d'étudier corres- pond à celle de la

catégorie V

et représenterait un

stade ultime

de l'évolution d'une couverture ferrallitique "initiale". On peut s'at- tendre à ce que ce stade présente une

très grande complexité.

- 12 -

METHODE ET

TECH~IQUES

D'ETUDE

A) LA CARACTÉRISATION MACROSCOPIQUE DES HORIZONS ET DES ENSEMBLES DANS LA TOPOSÉQUENCE

Dix

fosses

pédologiques ont été creusées suivant une ligne de plus forte pente (Toposéquence). Pour chaque fosse, les observations macroscopiques ont été faites sur ses quatre faces. Plusieurs horizons ont été ainsi caractérisés et délimités verticalement puis latéralement

(cf. fig. 6: représentation en coupe verticale des horizons à l'échelle des profils). Un certain nombre de fosses ont été creusées dans des

"zones charnières" complexes pour permettre de localiser latéralement l'apparition ou la disparition d'horizons.

Des

sondages

entre les fosses ont également permis d'assurer la délimitation des horizons à l'échelle de la séquence. Ces

horizons

ont été resitués dans leur contexte topographique par une représentation en coupe (cf. fig. 6) afin de définir leurs zones d'extension et de mieux étudier leurs interrelations. Enfin, ces horizons ont été regrou- pés dans quatre

ensembles

caractérisés chacun par la prédominance d'un ou de plusieurs critères macroscopiques. De bas en haut, ce sont:

- l'ensemble d'altération;

- l'ensemble pédoturbé;

- l'ensemble glébulaire (ou d'accumulations ferrugineuses sous forme de nodules ou de concrétions);

- l'ensemble meuble supérieur.

B) LES CARACTÉRrSATIONS MICRO ET ULTRAMICROSCOPIQUES DIRECTES D'ÉCHANTILLONS NON PERTURBÉS

Dans les fosses, une cinquantaine d'échantillons en place ont été prélevés soit au sein même des horizons soit au niveau des transi- tions structurales. Une partie de chaque échantillon a été imprégnée de résine en vue de la fabrication de lames minces.

L'analyse micros- copique

a été conduite suivant deux méthodes menées successivement ou simultanément :

- l'identification pétrographique des m1neraux du squelette, des cristalli-plasmas, des structures plasmiques, des distributions relatives des phases minérales (squelette et du plasma), des traits pédologiques •.• Les descriptions ont été effectuées en utilisant la terminologie proposée par BREWER (1964).

- l'identification géochimique des constituants. Les données chimiques ont été obtenues par des microanalyses ponctuelles,' à l'aide de la

microsonde électronique de Castaing.

Elles ont été réalisées au

(NSlItBl ( MHJllL( SUptR HUR (NSD1IlL[ M(UBL( SUPÉRI(UR

tOPOlf.,hiqut ft "ua't

CLOISON SUBVI:RTICAIL A FACIES PEGHATJTI~{pl ET SOtISTEUX (5)

L[S [NSE/1!lL [S AL' AVAL D[

LA TOPOS(OU(NCE

TOIT DE U\ nAPPE PHntATIQUE LE 02/06/77 A.LvrrÊRlTE SCHISTEUSE 8LANCftP.

A. A.UCNEKOlTSLITHORELICTUEU A.LLOTÉRITE SOllSTEusl!-'MmE AA.LIGNEKD'ITS LI1'HOREUCTUEt.S ALLOTtRITE PECM/lTITIQUE 8LJ\HC1lE HORI~sHUtU FÈRES SABLEUX

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ISl\l.TtRITE PECKA,TlTIQUE TACHETÉE

"LLD'I'fRITl: SCHISTEUSE TAaŒTtE A.lLOTS LITHORELICTUEl5 . ALtDT'f.RJTf: SCtI1S"nUSE K)UCE

A ALIQlEHrins LITHOREUCTUELS HORIZONS HUKlvtRES SA.BUJ-AGlLEUX

-h~Ut.re •.••

- d._~nft1.t(onh .... l[f:u HORIZON J"UNE PM-E VERDATRE SABLO-ARGlLEUX

(NSU18U GliSU\.AIr.(

m .

^IIOAlZOl C~CRtTl(~nlÉnRJIUc;IHEUX

E:] HORI ZON HOOULl\l RE F'ERRUCINEUX ENSD1IlL( ptJ)')TUR~t

mm .

BLOCS OU1\RTZEUX f'ERRUGINlSÉs

E:J .1l0RIZOH ptoorURDE JAUNE rrfSE/1:lL( n'ALTÉRATION UC(NO( DE LA COUPE

[1ors PROFILS (QUATR(

FACES OEPtOyEES. POUR CflAQU( FOSSE PÉOOLOCII)U() FIG.6: DISTRIBUTION ET EXTENSION SPATIALES DES ORGANISATIONS P~DOLOGIQUES

FIG.7 VARIATIONS VERTICALES ET LATÉRALES pU TAUX DE FER TOTAL DE LA FRACTION FIN~ ^«2mml

2 4 6 8 tO 10

20 40 60 80 100 120 140 160 180

200 4,5

220 4.5

240

. ~

-:.:-:-:-:.::.:.•....••....••

...

:.:

mIT]

[Gill

L22J CJ

B . 12 "

4 - B "

2 - 4 "

1 - 2

0.5 -1

o -

^0.5

q2

q8

Echelle topographique

Echelle verl icale des horizons

PROFIL5Q FC 100%

0.5mf

50 Echelle topographique

Echelle verticale des horIZons

PROFIL FI o

FB

50-60%

50 ,

LEGENDE DE LA COUPE

PROFIL FHV

ImmllM

^{40 - 50%}

0

^{0 - 10%}

[(/\>:;]

^{20 -JO%}

n?{f~ ^{JO -40%}

1::/:/.',

^{10 - 20 %}

GRANULOMÉTRIE TOTALE A L' ÉCHELLE DES PROFILS ET COURBES ISOVALEURS DE LA FRACTION FINE (REFUS EXCLUS

ARGILE+LIMONS) A L'ÉCHELLE DE LA SEQUENCE FIG 8

PROFIL FBD

50

50

PROFIL FBDT

50

PROFIL FF o

Argile granulometrique

«

2,...) Limons gross;ers (50 - 20t'Jo ) Limons fins

(20 - 2 ,. )

PROFIL FE PROFIL FAD

50

~."^..' L-..i....J FA

Lithoreliques

Refus Quartz Sables grossiers (0.2 < <2mm) Refus : Nodules Refus : Concretions

Refus

Sables lins (0.05< <0.2mm)

PROFIL FD

• 0 0 0

o 0 0

• 0 0

~~

~~

LÉGENDE DES PROFILS

200=c==:.=.=:.=.==-==-Ll.L..lCIlLL..:Co..ll~-=~~~

prof (cm)

90100 % 60

PROFIL FE

30 40 50 60 70 20

o 10

200

prof (cm) •.

LEGENDE

[Z]

Teneur en eau

m

^Refus concrétions

pF 4.2 (avec leur porosite)

%

[Z]

Teneur en eau en saisonseche (Octobre 1977)

ru

^Refus (avec leur porosité)^nodules

[Z]

Teneur en eau en saison

~

^{Refus :} Iithorelique des pluies (Mai 1977 ) (sans leur porosité)

[l]

Porosité totale

[J

^{Refus quartz}

œ

Nappe perchée éphémére

m

Sables grossiers (0.2 < < 2 mm)

~

Teneur en eau en saison

[]

Sables fins

séche (0.05 < < 0.2mm)

8

Variation saisonnière

[]

^Limons

(air ou eau) ... (2 < < ^50,.v..)

D

Teneur en air de saison

~

Argile granulometrique des pluies .. _{( <} 2"" ) 80 90 100 %

FI

VOLUMIQUE DE CINQ PROFilS

PROFIL PROFIL FBD

20 30 40 50 80 70

o 10

COMPOSITION FIG 9

PROFIL FG

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 %

o

PROFIL FBDT

o ^{10 20 30 40 50 110 70 80 90 100}%

20.~-=

40==t::~­

6O:f:f~.

~~~~=~"-~--""';~''''

=:====~====-...r::=.

----~----=.,

~~l!â~~-

~~~~!~~~~~~

~~IIII~~~~

PROFIL FBDT

FIG 10 COMPOSITION VOLUMIQUE (ÉLÉMENTS FERRUGINEUX INDURÉS EXCLUS)

10 :lO 30 40 50 60 10 BO eo 100'l(,

PROFIL FBD

o 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100"

PROFIL FE

o 10 20 30 40 50 60 70 80 90

prof. (cm)

LÉGENDE

PROFIL FG PROFIL F l

Teneur en eau au

pF 4.2 F-:1=l

§ Teneur en eau en saison

sèche

[ZJ

Teneur en eau en saison

~

Variation slisonniére seche (Octobre 1977 ) (airou eau)

[Z]

Teneur en eau en saison

0

Teneur en air de saison des pluies (Mai 1977 ) des pluies

[Z]

^{Porosltë totale}

D

^{Refu1: quartz}

o 10 :lO 50 150 ¹⁰ 80 90 100'l(,

[!]

Nappe perchëe éphémère

0

r:l

o

•

Sables grossiers (0.2< < 2mm) Sables fins

(0.05< <0.2mm) Limons (2 < <50",,) Argile granulometrique

« 2 .... )

- 18 -

laboratoire de pédologie de l'Université de PARIS VII (G. BOCQUIER, P. ILDEFONSE) dans les conditions expérimentales suivantes : Spec- tromètre EDS; Haute tension : l~KV; courant: 2,5mA; temps d'acqui- sition des spectres : 200 sec. Les résultats sont exprimés en pour- centages d'oxydes. L'analyse ne permettant pas de séparer efficace- ment les émissions Fe3+, Fe 2+, tous les résultats concernant le fer sont exprimés en FeO. La teneur en eau e~ la mic~oporositéplasmique sont toujours calculées par différence à 100.

Un certain nombre d'échantillons en place a été préparé en vue de leur observation au

microscope électronique à balayage

(M.E.B.).

Les observations ont été réalisées dans un premier temps au labora- toire des sols du CNRA de Versailles (G. PEDRO, J. BERIER) puis au laboratoire de pédologie de l'Université de PARIS VII (G. BOCQUIER).

Elles permettent, dans certains cas, la reconnaissance stéréoscopique des cristallites et l'étude de leur distribution relative. Ces obser- vations ont été quelquefois complétées et assurées par une identifi- cation géochimique des cristallites à l'aide de la microsonde.

C) LES DÉTERMINATIONS MINÉRALOGIQUES ET GÉOCHIMIQUES GLOBALES

L'identification minéralogique sur fraction fine d'échantil- lons globaux ou sur des séparations de minéraux primaires altérés a été effectuée par

diffractométrie de rayons X

au laboratoire de géolo- gie des S.S.C. ORSTOM de Bondy (P. VERDONI). Dans certains cas, elle a été confirmée par

spectrométrie infra-rouge

(I.R.) au laboratoire des sols du CNRA de Versailles (R. PROST, Ph. CAMBIER). Le caractère alumineux des oxy-hydroxydes de fer et l~ taux de substitution en alumine dans le réseau ont été déterminés par diffractométrie de rayons X à

l'Institut de géologie de l'Université Louis PASTEUR de Strasbourg (H. PAQUET). Les substitutions par le fer dans les kaolinites et les muscovites ont été mises en évidence par

spectrométrie R.P.E.

(Réso- nance Para-Electromagnétique) à l'Ecole Supérieure de Physique Indus- trielle de Paris (D. BONNIN).

Les

analyses éhimiques

^H (Triacide, fer total) d'échantillons remaniés ont été effectuées au centre ORSTOM Adiopodoumé de COTE D'IVOIRE

(M. GOUZI). Les résultats obtenus permettent alors de caractériser et de suivre, d'une manière plus~ globale, les transformations géochimiques des différentes phases (Terre fine, éléments ferrugineux indurés) d'un horizon à l'autre.

D) LES DÉTERMINATIONS COMPLÉMENTAIRES, PHYSIQUES ET HYDRIQUES

^H

Des

analyses physiques

(granulométrie, densité réelle, pF, teneur en eau) ont été faites sur échantillons remaniés au centre ORSTOM de Cayenne en GUYANE FRANCAISE (L.J. NALOVIC). Des mesures de densité apparente en vue de la détermination de la porosité totale furent éga- lement réalisées sur le terrain au niveau de quatre fosses à l'aide du

voluménomètre à membrane,

et au laboratoire sur les glébules (nodules, concrétions,) à l'aide du

voluménomètre à mercure.

H Les principaux résultats d'analyses globales (chimiques, physiques et hydriques) sont rassemblés sur les figures 7,8,9,10.

CONCLUSION

- 19 -

PRÉSENTATION DE L'ÉTUDE

La

toposéquence,

qui fait ici l'objet d'une

étude minéralo- gique, géochimique et structurale approfondie, caractérise un type de couverture pédologique

mis en évidence lors de la cartographie du secteur ECEREX,

sur

f~rmati0~s

schisteuses

en Guyane française septen- trionale.

La

roche mère

est composée principalement de quartz et de muscovite composant des faciès fins schisteux intercalés de filons à faciès grossiers pegmatitique5de dimensions très variables et gé- néralement redressés. Elle se caractérise ainsi par une

composition minéralogique

relativement

monotone

associée à une grande

hétérogé- néité texturale et structurale.

Le

climat

actuel chaud et

très pluvieux

apporte une quantité d'eau considérable que le sol évacue en grande partie par

ruissellement ou écoulement latéral interne.

Si l'érosion reste relativement modérée sous forêt, l'engorgement des horizons supérieurs contribue à la

trans- formation ,

surtout latérale,

de sols ferrallitiques

formés antérieure- ment au cours d'une longue histoire continentale.

Le déclenchement et l'entretien de cette transformation sont attribués par BOULET (1981) à une lente

surrection de la région,

en façade maritime du bouclier guyanais, ainsi qu'à une

accentuation ré- cente de la pluviosité.

Le paysage de petites collines à sommet convexe ou plan convexe témoigne de l'érosion chimique qui a longtemps prévalu et le recreusement à l'aval du versant de l'installation récente de conditions plus agressives.

Les

moyens d'observation et d'analyse

utilisés aux différentes étapes et niveaux de cette étude, depuis le repérage des horizons sur le terrain jusqu'à l'identification des cristallites élémentaires, sont adaptés à une

étude structurale complète.

Celle-ci a effectivement été menée, des petites vers les grandes échelles, mais sans qu'il ait été possible de confronter de nouveau sur le terrain les données et les relations fondamentales établies aux échelles micro et ultramicrosco- piques (étude de terrain menée en 1977, analyses sur échantillons terminées en 1984).

CHAPITRE Il :

MODELÉ ET ORGANISATION GÉNÉRALE

DE LA TOPOSÉQUENCE

- 23 -

LE MODELÉ, LE MICROMODELÉ ET LES ASPECTS DE SURFACE DE LA TOPOSÉQUENCE

A) LE t-10DELÉ

La colline, de faible dénivelée (18 m du sommet au petit ruisseau), présente un sommet très légèrement bombé, ou

pZateau,

qui s'étend sur plus de 100 m.

Dans ce paysage, la séquence de 100 m de long, située sur un axe de plus forte pente, se subdivise en trois unités topographi- ques (cf. fig. 11)

- un

sommet pZan

de 37 m de longueur à pente douce de 4%;

- un

haut de versant

convexe puis concave de 38 ^ID de long à forte pente (29%);

- un

bas de versant

de 25 m de long à pente globale de 16%.

Cette dernière unité topographique comprend à son amont un

replat

(pente de 13%) et à l'aval un

rebord convexe

(pente 19%). L'ab-

sence de bas fond et la convexité à l'aval du bas de versant peuvent correspondre à une

reprise d'érosion

du réseau hydrographique dans le secteur.

Sommai pl'" conva.a (37m) Haut da v.'unl (38 m ) 8a. d. v...,t (25 m) (pantal~,~,,) (panla, 29,4",) (panla 15,9 ,,)

Profondaur ( m ) 5

10

: Raplall5 lllbotd10m

i

:(p.nla13,5"llP 19,5'1.)1

I l • . . - - - - . ,

i1 1 1 1 1 1 1

Topoléquanca iliuM' 32 m dalaplala da 5\ EU.

Oénlv•• 117m Lon9ueur1100 m

."

OI.lanc. (m) 0.,..---~2"="5---":'50i:""""----~75;---:1:'!0:-0-·

FIG. 11 MODEL~ DE LA TOPOSÉQUENCE ETUDIÉE ET LOCALISATION DES FOSSES PÉOOLOGIQUES

- 24 -

B) LE MICROMODELË ET LES ASPECTS DE SURFACE

l )

Le micromodelê du sommet ---

De très nombreuses dépressions, appelées "Djoungoung Pété"

par la population locale et "cow hole" par les noirs Saramakas s'obser- vent sur le sommet ..

Ces dépressions (cf. fig. 12) ont une forme circulaire ou ovale. Elles peuvent être anastomosées et aboutir à la formation de véritables canaux. D'un à quatre mètres de diamètre, elles n'excèdent pas 60 centimètres de profondeur. Leur densité forte à l'amont du som- met (22 dépressions/SOO m2 ), décroit puis s'annule à l'aval. A ce niveau, les dépressions à peine marquées présentent sur l'un de leurs rebords, de petits monticules de graviers lavés constitués de concré- tions et de nodules ferrugineux.

Distribution des depresslons (JP.LESCURE. E. FRITSCH. 1977 ) Relevé topographique d'une dépression (FBO)

00

• A,b,e

- - Racine tlacante

t=- Chablis

o

foue pédolo9iqu.

__o.

^Layon

.@

@ ^Oéprossion

~ l'artie du replat aommital dans leque' 1. .

~ dép,euions "'aIent en cha,ge plusdecinq jour••puis une fOlte .v.rse

Epaineu, de la ,Ïti,;,e

1

^O·2cm

Courbea de niveau ·:,:,1

Oenivellatlon d. 5 cm ,::;;: 2-6 cm 6·14 cm

FIG. 12 LE MICROMODELÉ DU SOMMET LES DÉPRESSIONS CIRCULAIRES

25 -

Les dépressions

piègent les eaux de pluie et de ruissellement,

qui peuvent rester en charge plus de cinq jours après une forte averse.

La vitesse d'infiltration de ces eaux, très lente mais variable, décroit de l'aval vers l'amont du sommet plan.

La formation de ces dépressions a été

attribuée

par BLANCANEAUX~

(1973) aux chablis

(arbres déracinés naturellement, entraînant la terre comprise entre leurs racines). Il envisage deux cas (cf. fig. 13), qui ont été effectivement observés dans notre secteur :

- premier cas : dans sa chute, une fourche de la voûte de l'arbre butte puis glisse sur le tronc d'un autre arbre. La couronne racinaire de l'arbre déplace latéralement un volume de terre et forme un bourrelet par compression. La dépression adjacente au bourrelet est cachée par le tronc;

- deuxième cas: l'arbre ne rencontre aucune résistance opposée à sa chute. Il entraine un important volume de terre (2 à 4 m de diamètre, épaisseur variable) et laisse à son emplacement initial une vaste dépression ouverte à l'air libre.

L

Monticulesàbase de concrétions

-~

_~Arbre

J.-4.

en' décomposition Régéné.ation de la torit Disparition du chablis

FIG. 13

2)

FORMATION DES DÉPRESSIONS SUR LE SOMMET (D'après B. BLANCANEAUX, 1973)

Le micromodelé du haut de versant Les

^II

marc hes

---

d'e s cal i e rU

Le.mi.cromodelé du haut de versant appardit en relief, à l'inverse de celui du sommet. Il est dû à la présence de

'marches

~ Observations faites à la crique Grégoire, 15 km plus au sud, sur des formations gneisso-migmatitiques.

26 -

d'escalier"

de longueur métrique.Sur le replat de ces marches prédo- minent des accumulations sableuses; sur leur rebord aval, les concré-

tions et les nodules ferrugineux, lavés, ^y sont très nombreux.

Sur le versant, les

écoulements superficiels

deviennent en effet très importants en pleine saison pluvieuse. Ils déterminent plusieurs modes d'érosion:

- érosion en nappe

à l'amont du versant, qui met en relief certaines racines traçantes et entraine la terre fine de la partie supérieure du mat racinaire (sur 1 à 2 cm);

- érosion en rigole.

A mi-versant, les écoulements superfi- ciels se hiérarchisent. Ils créent un réseau dense de rigoles forte- ment ramifié (cf. fig. 10). Les rigoles, dépourvues de litière après une forte pluie, sont couvertes de fines pellicules sableuses.

- érosion en griffe.

A l'aval du versant, les rigoles con- vergent. Elles peuvent aboutir à de petites ravines qui incisent le modelé (dans un cas : sur un mètre de profondeur). Ces ravines peuvent déboucher sur un petit bassin collectant les eaux de ruissellement du versant (cf. fig. 14).

Érosion

en nappe

Rigoles

/

^{\ '...,}

^~

\ 1 " , ' , ' ...\~l '\\1

..

_-~

'\ k \

Marche d'escalier

~'\-w'"" '~\,

\_., g'

^{\ "}

..._{"- ':?i-~}

'

'~, '~\_" '""

"

, ^\\

_.- "-

'?'-~-\

"

-:->:::::.:.---..--, ,"

É,osion ' ... , ',\.

en rigole ... ... ...., ....

... '... Ravine '" "'~BaJsin

É ^-'~-

^{'oslon '1 Ruisseau}

^J

en griffe '>;;J=

FIG. 14

, ,

LES ECOULEMENTS SUPERFICIELS ET LA LOCALISATION DU MICROMODELE

EN MARCHES D'ESCALIER SUR LE HAUT DE VERSANT

La

formation des marches d'escalier parait également liée à

la chute des arbres.

L'arbre, mal enraciné, tombe généralement dans le sens de la plus forte pente. Il entraine, par ses racines et vers l'aval de la dépression qu'il crée, un volume de terre important mais peu épais (inférieur à 40 cm) comprenant de la terre fine et des élé- ments ferrugineux indurés (cf. fig. 15). Le ruissellement et l'érosion marqués sur forte pente seraient propices à l'accumulation de terre

- 27 -

fine dans les dépressions. Dans la couronne racinaire du chablis, la terre fine serait entrainée par les eaux de ruissellement le long de la pente, les nodules et les concrétions, débarassés de la terre fine, tomberaient ultérieurement. Ces derniers, plus lourds, resteraient sur place, et en constituant un bourrelet, ils limiteraient la remon- tée de l'érosion.

Dépression

Chute de l'arbre "MARCHE D'ESCALIER"

Pellicules sableuses

~

Concrétions et

nodules lavés

\ , . /

~'\,; ...'.i^...'~. ~'\.- -_- "'"::.i",.\:'.~.~~

Dépre55~':~:~~~;9' ^...~

comblée de ... -- terre fine

FIG. 15 FORMATION DES MARCHES D'ESCALIER SUR LE HAUT DE VERSANT

3) b~_miçrQmQQ~l~_Q~_Q~~_Q~_Y~r~~~!_~_l~~_çQ~~!r~ç!iQ~~

QiQIQgig~~~_~eig~~~_~!_l~~_Q~eQ!~_~~Ql~~~

De

petits monticules

(5 cm de hauteur) à

base de turricules de vers, jointifs,

s'observent autour des pieds des plantes herbacées, nombreuses dans ce

milieu.

Les turricules brun noir, à parois canelées, sont associés à une macroporosité ouverte à l'air libre. Les parties aériennes des plantes herbacées portègent les turricules de l'impact des gouttes d'eau au sol.

Dans les zones basses du micromodelé (microdépression, rigo- les) prédominent les

pellicules sableuses.

L'abondance de ces dernières peut être reliée à l'érosion des sols du haut de versant.

Des tests de perméabilité de surface sous charge d'eau (Méthode PIOGER) ont été réalisés en saison des pluies à quatre

niveaux dans la toposéquence (cf. fig. 16). Les résultats font apparaî- tre des valeurs de perméabilité faibles (moyenne, médiane). De l'amont vers l'aval, ces valeurs diminuent et deviennent de

moins

en

moins

dispersées. Ces variations peuvent être attribuées à une

imperméabi-

lisation de surface croissante de l'amont vers l'aval(pellicules

sa-

- 28 -

sableuses de plus en plus abondantes et mieux individualisées (VALENTI~,

1981)et/ouàdes matériaux superficiels plus fortement humectés et ce, d'une façon plus régulière. Dans ce type de modelé, ces données confir- ment l'importance des écoulements superficiels et rendent compte, en saison pluvieuse, de la rapidité des crues du marigot après chaque averse.

Sommlt ( Profil FB1

Kcm/h

0 10 20 30 60 120 240 480

Hlut dl verslnt (Profil FE1

Kcm/h

0 20 30 60 120 M Moyenne

BIs de verslnt (PnIfi1 FG 1 V Ecart type

m Médiane l Inlerquarlile

'--_--'-.lU..J...""-JL...--'--'__.J-L.-'---...,....---...L-...IL..-..-_...I..._ _Kcm/h

0 10 20 30 60 120

....

..

BIS de vlrslnt (ProfilFIJ Phenomene de résurgence ,...-"'----.

J[lI

, i i 1 _i LKcm/h

0 10 20 30 60 120

Prolll M

,.

m l FB 64,1 87,0 23,5 76,S FE 32,2 36,9 14,0 45,0 FG 28,540,9 12,0 13,0 FI 20,7 38,1 Il,5 0,1

FIG. 16 : TESTS DE PERMÉABILITE DE SURFACE (MÉTHODE PIOGER)

C} CONCLUSION

L'étude du

modelé,

du

micromodelé

et de la

perméabilité

de surface amène donc à distinguer trois parties dans la toposéquence : le sommet, le haut de versant et le bas de versant. L'étude de

l'orga-

nisation générale

de la toposéquence va nous montrer qu'aux trois par- ties définies par les caractères ,externes correspondent

trois domaines

draltération et de pédogénèse.

- 29 -

L'ORGANISATION GÉNÉRALE DE LA TOPOSÉQUENCE

A) LES QUATRE ENSEMBLES CONSTITUANT LA COUVERTURE PÉDOLOGIQUE

Cet ensemble est caractérisé par :

- la nature des minéraux primaires.

Il s'agit essentiellement des deux minéraux primaires des formations schisteuses de la région : le

quartz

et la

muscovite.

Ces deux minéraux, en proportion équivalente, sont associés à quelques minéraux lourds automorphes : Tourmaline,

staurotide, zircon. Ainsi, les altérites sont-elles très particulières dans la mesure où les deux principaux minéraux primaires qu'elles con- tiennent sont considérés parmi les plus stables dans l'échelle d'alté- rabilité des minéraux endogènes (GOLDICH, 1938).

- la taille de ces minéraux.

Dans les altérites profondes et à plusieurs niveaux dans la toposéquence, la granulométrie fine (cris- taux à taille inférieure ou égale à 2 mm) passe latéralement à une granulométrie grossière (cristaux à taille inférieure ou égale à 5 cm) . Cette transition granulométrique est brutale et planique (plan subver- tical). Le faciès à gros grains apparait sous forme de filons parfois puissants mais aussi sous forme d'intrusions ou de lentilles. Il cor- respondrait aux

pegmatites

décrites dans la région par CHOUBERT (1978).

L'absence de feldspaths conduit à une certaine incertitude sur la défi- nition de ces filons. Toutefois, nous adopterons celle de BAYLY (1976) qui assimile les pegmatites à des roches à gros grains (grains de taille supérieure ou égale à 1 cm). Ainsi, la dimension des grains permet de distinguer dans la toposéquence des

altérites schisteuses

et des

alté- rites pegmatitiques.

- le degré de conservation des textures

(schistosité ou fo- liation)

et des structures

(pendage et orientation) des roches mères.

Ce critère permettra de distinguer les

isaltérites

(CHATELIN, 1972) pour lesquelles les textures et les structures lithologiques sont con- servées et les

allotérites

où les textures ont disparu mais où peuvent subsister certaines structures lithorelictuelles sous forme d'aligne- ments,sinon d'ilots.

la coloration des altérites

qui varie suivant trois états de l'hydromorphie, exprimés par les colorations suivantes: rouge homogène - tachetée - jaune à blanc homogène.

Elles se présentent sous forme de

filons subverticaux

à

gros grains.

Dans le sommet, les filons d'environ un mètre d'épaisseur ont

une schistosité, un litage ainsi que des directions lithologiques

- 30 -

subverticales très bien conservéesau niveau

d'alignements

grossiers quartzeux et micacés

continus

(2 à 20 cm d'épaisseur). Ils corres- pondent donc à une

isaltérite pegmatitique.

A l'inverse, en bas de versant, un filon unique, mais beaucoup plus puissant (plus de 20 m d'épaisseur), a perdu sa schistosité et ses directions lithologiques.

Il sera de ce fait désigné sous le terme

d'allotérite pegmatitique.

1-2) Les altérites schisteuses

Elles se caractérisent par des minéraux primaires de plus petite taille. La conservation des textures, et éventuellement des structures lithologiques, est très localisée et ne concerne qu'une très faible proportion du matériau, qui est donc dénommé

allotérite schisteuse.

Ces

organisations lithorelictuelles discontinues

sont toujours

inàurées par le fer,

qui leur confère une coloration rouge violacé. Si la schistosité des lithoreliques est toujours conservée, i l n'en est pas de même pour les orientations héritées de la roche mère. Nous distinguerons alors des

allotérites,de

diverses colora-

tions,à

alignements lithorelictuels subverticaux

et une

allotérite

à

tlots lithol'elictuels.Les

premières s'observent en haut du versant, la dernière est intercalée avec l'isaltérite pegmatitique dans le sommet de la toposéquence.

Par ailleurs, dans le versant et plus particulièrement dans la fosse _FE~,la mesure du pendage (a) et de la direction (a) des lits lithorelictuels à différents niveaux de profondeur (cf. fig. 17) mon- tre qu'il y a de bas en haut une

torsion

(~croit) et un

infléchisse- ment (a

diminue)

des lits.

Dans le versant, le fauchage de ces lits

traduit un mouvement de reptation de la partie supérieure de l'allo- térite vers l'axe de drainage. La conservation des structures litho- logiques n'est donc que partielle.

r--_'0e-:.:;'O----:'.:..O----,'0-.-':.:0----:":.:;.0--...70ang1. (0)

AI

AI 0( : Pendage défini par l'angle que forme le phm

tangentiel liun point du lit Iithorelictuel avec le plan horizontal (n)

10 VALEURSDES ANGLES C ET13

'0 (PROFIL FE) 10

10 100

"0

"0

"0

p,.l(cm)

fJ ; Angle défini par l'intersection de la direction du lit Iithorelictuel (11) avec l'axe de plus forte pente (<1I):5ens positif, sens des aiguilles d'une montre

FIG. 17 : RECONSTITUTION SPATIALE DES ORIENTATIONS D'UN LIT LITHORELICTUEL )( C'est à ce niveau de la toposéquence que les lits sont le mieux indi-

vidualisés, ce qui a facilité la détermination des angles a etS

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Dans la partie sommitale, si nous considérons que les intru- sions pegmatitiques sont en concordance structurale avec le schiste, nous constatons, d'après la limite stratigraphique entre les deux types d'altérite schiste-pegmatite (cf. fig. 18), qu'il n'y a pas d'inflé- chissement structural (à l'exclusion du filon situé au rebord du sommet).

Par contre, en se basant toujours sur cette limite stratigraphique, i l apparait, à pendage sensiblement équivalent, une modification locale- ment importante des directions structurales (comparer sur la fig. 18

les orientations des filons amont at aval du sommet) .

1-3) f~_~~~~~i~~!iq~_q~~_qi[[~~~~!~~_~~!~~i!~~_~~~~

l'ensemble d'altération

t:::::::::j t.m

-

^t:::",':,;j

C-..:...!...J~ l"'777l L.::...!...:.

FIG~ 18

1SALTÉR ITE PEGMATITIQUE TACHETÉE ALLOTÉRITE SCHISTEUSE TACHETÉE AlLOTS

LI THORELICTU ELS

ALLOTÉRITE SCHISTEUSE A ALIGNEMENTS LITHO.

ROUGE JAUNE BLANCHE

ALLOTERITE PEGMATITIQUE BLANCHE

LA LOCALISATION DES DIFFÉRENTES ALTÉRITES DANS L'ENSEMBLE D'ALTÉRATION

La différenciation au sein de l'ensemble altéritique est résumée dans le tableau I. Il apparait que les caractères structuraux et de coloration s'y ordonnent de la manière suivant~,avecune progres- sivité qui pourrait traduire des degrés d'évolution ou des transforma- tions successives :

- Isaltérite - Allotérite à alignements lithorelictuels - Allotérite à îlots lithorelictuels.

- Rouge homogène - Tacheté - Jaune à blanc homogène.

A noter que l'altérite la moins différenciée se situe dans le sommet pour la pegmatite et dans la partie amont du haut de versant pour le schiste.

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~~itéS

_odelé ^de Sommet plan Haut de Versant Bas de Versant Roche mère

Or1ginell~~ ^{amont aval}

Isaltérite Allotérite

Pegmatite peqmatitique pegmati tique

Tachetée blanche

AlloUrite Allotérite Allotérite Allotérite

Schiste Schisteuse Schisteuse Schisteuse Schisteuse

Tachetée rouge jaun!! blanche

à Ilots

l ithorelictuels à alignements lithorelictuels

TABLEAU l DISTRIBUTION DES ALTÉRITES DANS LA SÉQUENCE

L'individualisation de ce deuxième ensemble est indépendante des variations lithologiques latérales (schiste -pegmatite) qu'il re- coupe. Constitué

d'un seul horizon,

il est également caractérisé par une transition inférieure souvent brutale, _~~e

coloration jaune homo- gène

et aux échelles microscopiques par une

distribution régulière du squelette

et une

réorientation de son plasma.

Par rapport aux alté- rites sous-jacentes, ces modifications correspondent bien au dévelop- pement des processus de p~doturbationqui effacent les organisations héritées des roches mères. Cet horizon sera qualifié

d'horizon

p~do­

turbé jaune.

t·::::::·:l HORIZON PÉDOTURBÉ JAUNE

FIG. 19 L'ENSEMBLE PÉDOTURBÉ