ÉVOLUTION DES CARACTÉRISTIQUES MORPHOLOGIQUES ET GÉOCHIMIQUES DES SOLS DE LA CARRIÈRE DE CALCAIRE DE TABLIGBO AU SUD-TOGO

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VO L. 1 - N°1 - 2017

ANNÉE 2017

VOL. 1-N°1 - 2017

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REPERES

Revue Scientifique de l’Université Alassane Ouattara Philosophie et sciences humaines Vol. 1 - N°1 - 2017

Université Alassane Ouattara

Presses des Universités Alassane Ouattara 27 BP 529 Abidjan 27

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REPERES

Revue scientifique de l’Université Alassane Ouattara Philosophie et Sciences Humaines

Vol. 1, n°1, 2017

Dépôt légal Troisième trimestre 2017

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ÉVOLUTION DES CARACTÉRISTIQUES MORPHOLOGIQUES ET GÉOCHIMIQUES DES SOLS DE LA CARRIÈRE DE CALCAIRE DE TABLIGBO AU SUD-TOGO Aboudala SIDI ISSAH¹, Minkilabe DJANGBEDJA¹, Gbénonchi MAWUSSI³, Kissao GNANDI², Thiou K.T. TCHAMIE¹ paulinminkilabe@yahoo.fr ; aboudalas@gmail.com; gmawussi@gmail.

com; Kgnandi@yahoo.fr;

ttchamie@tg.refer.org RÉSUMÉ

L’exploitation de calcaire se fait à ciel ouvert au sud du Togo.

Ce processus d’exploitation a des incidences évidentes sur les sols. Il dégrade les sols du milieu et modifie profondément le paysage. L’ouverture des profils et leur description dans trois zones identifiées ont permis d’apprécier les caractéristiques morphologiques des sols. Les profils pédologiques ont révélé que les sols de la zone CIMAO présentent un horizon intermédiaire, preuve d’une régénération des sols. Les sols de toutes les zones sont très argileux. L’échantillonnage et l’analyse des échantillons ont permis de faire une caractérisation géochimique des sols. Le

1-Laboratoire de Recherches Biogéographiques et Études Environnementales, Université de Lomé, Département de Géographie BP 1515 Lomé Togo 2- Laboratoire de Gestion, Traitement et Valorisation des Déchets (LGTVD),

Université de Lomé, Département de Chimie

3- Laboratoire de Recherche sur les Agroressources (LaRA), Université de Lomé, École Supérieure d’Agronomie (ESA), Département des Sciences du Sol

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Évolution des caractéristiques morphologiques et géochimiques des sols de la carrière de calcaire de Tabligbo au Sud-Togo

REPERES 2017, Revue Scientifique de l’Université Alassane Ouattara - Philosophie et sciences humaines Vol. 1 - N°1 - 2017

taux de la matière organique passe de 2,56 % dans la zone non exploitée à 1,51 % dans la zone CIMAO et à 0,78 % dans la zone WACEM. La quantité de phosphore est plus élevée dans la zone CIMAO (744,59 ppm) et plus faible dans la zone non exploitée (436,58 ppm). Les quantités de calcium (84,6 méq) et de sodium (0,785 méq) sont plus élevées dans la zone WACEM. Elles sont plus faibles dans la zone non exploitée et sont respectivement 58,8 méq (milli-équivalent) et 0,695 méq. À l’issue de cette étude, des suggestions ont été formulées à l’endroit des différents acteurs pour un meilleur aménagement du secteur d’étude.

Mots clés : Carrière, sol, évolution, caractéristiques

morphologiques, caractéristiques géochimiques,

ABSTRACT

Limestone exploitation is open to the south of Togo. The operating processes have obvious impacts on soils. It degrades the soil and the environment profoundly changes the landscape. The opening of the profiles and their description in three identified zones allowed studying the morphologic characteristics evolution of soils. The pedological profiles revealed that the soil of CIMAO area present an intermediate horizon, a proof of a regeneration of soils. The soils of all the areas are very clayey. The sampling and the analysis of samples allowed studying the geochemical evolution of soils. The rate of the organic matter passes from 2,56 % in the non-exploited area to 1,51 % in the CIMAO area and to 0,78 % in the WACEM area. The quantity of phosphor is upper in the CIMAOarea(744,59 ppm)and lower in the non-exploited area(436,58 ppm).The quantities of calcium (84,6méq) and sodium (0,785 méq) are upperin the WACEMarea. They are lowerin the non-exploited areaand respectively are58,8méq (milli-équivalent) and 0,695 méq.

At the end of this study some recommendations were formulated towards the various actors for a better management of the study area.

Key words: Quarry, soil, evolution, morphologic characteristics, geochemistry characteristics,

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INTRODUCTION

Les activités extractives ont des répercussions notables sur l’environnement, surtout depuis la mécanisation de l’exploitation.

Dans le cas d’une dégradation avancée, la persistance de stress physiques, chimiques et biologiques empêche la reconstitution du sol de s’opérer à un rythme compatible avec les besoins vitaux des populations. Le Togo comme nombre de pays développent activement son secteur minier pour attirer l’investissement.

Les dommages environnementaux qui en résultent peuvent être importants. Ils le sont d’autant plus que la réglementation du pays est insuffisante.

L’exploitation minière se fait aux dépens de l’environnement physique et social. L’exploitation des calcaires au sud du Togo en est un exemple. Elle a eu d’énormes conséquences sur l’environnement naturel sur divers plans. Le sol, support de la biocénose et des activités humaines est également touché. Ses caractéristiques physiques et géochimiques originelles ne sont plus visiblement les mêmes.

L’occupation des terres agricoles par des activités minières vient aggraver la situation déjà alarmante des terres suite à la démographie galopante que connaît la zone minière. On assiste alors à une pénurie des terres agricoles. Pour survivre, les paysans sont obligés d’exploiter les remblais miniers accidentés et impropres à l’agriculture (Kogbé, 2007). L’objectif de cette étude est de faire une caractérisation physico-chimique des sols attenants à la carrière de calcaire de Tabligbo.

I- Présentation du secteur d’étude

Le secteur d’étude est localisé à Tabligbo qui est le Chef-lieu de la préfecture de Yoto, et est située dans la Région Maritime. Elle est située entre 6°24 et 6°56 de l’attitude nord et entre 1°16 et 1°35 de longitude est. Avec une superficie de1316 km² elle est limitée au nord par la préfecture du Haho, au sud par les préfectures de Vo et du Bas-Mono, à l’est par la République du Bénin et à l’ouest par la préfecture du Zio. La carrière de calcaire est située au sud-est de la préfecture de Yoto (figure 1).

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Le secteur d’étude est entièrement situé dans le bassin sédimentaire côtier du Togo. Ce dernier repose en discordance fondamentale sur le substratum métamorphisé, d’âge panafricain (Affatonet al., 1980). Le secteur d’étude est localisé sur le plateau de Kouvé et jouit d’un climat guinéen à quatre saisons avec une moyenne pluviométrique de 1200 mm. Ce plateau est essentiellement couvert de sols ferrallitiques et de sols hydromorphes.

De 1958 à 1970, la population du secteur d’étude est passée de 5050 habitants à 8213 habitants puis à 12877 habitants en 1981. En 2009 elle atteint 27151 habitants. Cette augmentation très marquée de la population des carrières de calcaire de 1981 à 2009 serait due à l’exploitation de ce gisement par la Société CIMAO (Ciment de l’Afrique de l’Ouest) de 1980 en 1984. Cette exploitation avait drainé une importante population constituée d’expatriés et de nationaux employée comme ouvriers dans la mine. À partir de 1984, CIMAO pour des raisons énergétiques va fermer. L’exploitation sera confiée en 1997 à la société Wacem ( west African Cement) qui continue l’exploitation jusqu’à ce jour.

Avec un taux d’accroissance de 3,16 % cette population serait passée en 2015 à 28009 habitants.

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II-Démarche méthodologique 2.1. Collecte des données 2.1.1. Recherche documentaire

La collecte a constitué d’abord à la lecture de documents relatifs à la question. Elle a permis la consultation des ouvrages généraux, des articles, des mémoires, des thèses et des cartes.

La documentation consultée indique que dans la plupart des cas étudiés que l’exploitation minière entraîne la dégradation et la pollution des sols.

2.1.2. Travaux de terrain

2.1.2.1. Réalisation de profils pédologiques

Des profils pédologiques ont été ouverts lors des travaux de terrain. Un profil de sol a été réalisé dans chacune des trois zones

Figure : 1 : Localisation de la zone d’étude Source : Plan du Togo

Localisation de la zone d’étude

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suivantes : la zone de CIMAO, la zone de WACEM et la zone non exploitée. Ces fosses pédologiques ont été réalisées soit en creusant complètement le sol (zone de WACEM) ou soit en utilisant un talus laissé par les activités d’exploitation minière (zone de CIMAO et zone non exploitée). Dans ce dernier cas, le talus a été rafraîchi et le sol est en plus creusé au besoin. La profondeur moyenne de chacun des profils creusés est de 135 cm. Cette profondeur à été choisie en référence aux travaux de Tossah et Tamelokpo (1989) dans la carrière de phosphate de Hahotoé au sud du Togo. De plus, sur le terrain, il a été constaté qu’au-delà de cette profondeur jusqu’à la roche sous-jacente (les argilites feuilletées à Attapulgite) l’horizon de profondeur décrit est le même.

2.1.2.2. Description des profils

Les profils pédologiques réalisés ont été décrits. Les caractéristiques décrites du milieu sont : le climat, la végétation et la géomorphologie. Les horizons de chaque profil ont été ensuite décrits l’un après l’autre. Les caractéristiques décrites des horizons à cet effet sont : l’épaisseur, la texture, la structure, la limite (ondulée ou régulière) séparant deux horizons consécutifs, la couleur, l’activité biologique, la présence de taches d’hydromorphie et la présence de racines.

2.1.2.3. Échantillonnage

Les échantillons ont été prélevés à l’aide d’une tarière manuelle. La zone d’étude a été subdivisée en trois zones conformément à la durée d’exploitation et à la nature exploitée ou non du minerai. Ces zones sont : la zone CIMAO (exploitée entre1979 et 1984), la zone WACEM (de 1997 à nos jours) et la zone non exploitée.

L’échantillonnage a consisté au prélèvement d’échantillons composites. Les échantillons ont été prélevés dans les trente premiers centimètres supérieurs du sol. Ainsi, 30 sous-échantillons ont été prélevés. À partir de ceux-ci, 6 échantillons composites ont été réalisés. Chaque sous-échantillon prélevé comme chaque échantillon composite a un poids de 1 kg suffisant pour effectuer les analyses nécessaires (AFNOR, 2003).

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2.1.3. Travaux de laboratoire

Une préparation des échantillons a été faite avant les analyses. Elle a été effectuée en trois étapes successives : séchage dans des plateaux en bois ; séparation des éléments grossiers de la partie fine par tamisage en utilisant un tamis de deux millimètres de diamètre pour disposer de la terre fine, broyage d’une quantité de la terre fine pour constituer la terre broyée.

C’est à partir de la terre fine et de la terre broyée de chaque échantillon que la détermination des différents paramètres du sol a été effectuée. Il a été ainsi question de :

- faire la granulométrie : Méthode à la pipette de Robinson ; - déterminer la composition en carbone et en matière organique :

méthode Anne ;

- doser l’azote : Méthode de Kjeldhal ;

- déterminer les bases échangeables (complexes absorbants) : Méthode d’extraction à l’acétate d’ammonium ;

- déterminer la capacité d’échange cationique : Méthode de Saturation à l’Acétate de Sodium et d’extraction à l’Acétate d’Ammonium ;

- déterminer le phosphore total : Méthode de Dabin modifiée;

- déterminer le pH des sols (pHeau et pHKCl) : Méthode NF ISO 10390 ;

- déterminer l’humidité du sol : méthode NF ISO 11465.

1.1. Traitement des données

Le traitement des données a été effectué essentiellement à l’aide du programme Excel 2010. Ce dernier a servi à calculer les moyennes, les minima et les maxima, et à réaliser les courbes et les histogrammes. Les profils des sols ont été réalisés à partir du logiciel Adobe Illustrator CS. Les cartes ont été faites à l’aide du logiciel ArcGIS 10.

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III-RÉSULTATS ET DISCUSSION 3.1. Résultats

3.1.1. Évolution des caractéristiques morphologiques des sols dans la carrière de Tabligbo

La comparaison des sols de la zone d’étude révèle qu’au-delà de la modification du paysage (photos 1 et 2) l’exploitation minière a entraîné une modification de la morphologie du sol (figure 3).

L’épaisseur de l’horizon superficiel est modifiée. Cette épaisseur est très faible dans les remblais récents (zone WACEM). Elle a augmenté au fil du temps (en 19 ans : zone CIMAO). Ceci peut être expliqué par la durée qui permet à un sol de se reconstituer. Il a été observé une différenciation d’un horizon sous-jacent, preuve d’une évolution du sol, dans la zone CIMAO.

Figure 3 : Les différents profils de sols

Photo 1 : Paysage accidenté causé par l’exploitation Clichée SIDI 2013 Photo 1 : Volume de terre

(essentiellement constitué de fragments séplacé)

Cliché SIDI, 2013

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3.1.2. Évolution des caractéristiques géochimiques 3.1.2.1. Granulométrie

Les résultats de la granulométrie montrent des proportions élevées d’argile dans les sols de toutes les zones (figure 4). Ces sols ont une texture d’ensemble argileuse (Bertrand et al., 1979).

L’absence des éléments supérieurs à 2 mm dans les sols de la zone non exploitée et leur présence dans les zones exploitées indiquent que les sols sont perturbés dans ces dernières zones. L’exploitation a entraîné ainsi une perturbation des sols.

Figure 4: Évolution de la granulométrie des sols dans la zone d’étude

3.1.2.2. pH

Les résultats de la détermination des pH des sols sont consignés dans le tableau 1.

Tableau 1 : Résultats de la détermination du pH (0 – 30 cm de profondeur)

PARAMETRES ZONE NON

EXPLOITEE ZONE

WACEM ZONE

CIMAO

pH Eau 7,63 8,325 8,425

pH KCl 6,66 7,39 7,505

Le tableau 1 montre que le pH est plus élevé dans la zone CIMAO. Il est plus faible dans la zone non exploitée.

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3.1.2.3. Matière organique

La matière organique renseigne sur la fertilité du sol. Elle est issue essentiellement des débris de végétaux et d’animaux qui tombent sur le sol. La fertilité croît toujours dans certaines limites avec le taux de matière organique et d’azote dans un rapport C/N variant de 7 à 13 (SDEEMC, 1993). Les résultats obtenus permettent d’affirmer ainsi que les sols de la zone non exploitée sont plus riches en azote que ceux des zones exploitées par CIMAO et WACEM (figure 5).

Outre la quantité de la matière organique, la fertilité des sols est renseignée par le rapport carbone/azote (C/N). Celui-ci a une valeur de 14 dans la zone non exploitée et indique que la matière organique y est assez bien décomposée. Ce rapport indique que la zone WACEM est constituée d’un sol minéralisé à faible réserve de matière organique (C/N < 10). Il indique également une évolution des sols dans la zone d’étude (figure 6). L’évolution du sol confirme la dégradation poussée du sol de la zone WACEM (composé de remblais plus jeunes). La matière organique est plutôt bien décomposée dans la zone CIMAO.

Figure 5 : Évolution de la matière organique dans les sols

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Figure 6 : Evolution du rapport C/N dans les sols

3.1.2.4. Phosphore total

Les résultats d’analyse du phosphore total dans les sols sont consignés dans le tableau 2.

Tableau 2 : Résultats d’analyse du phosphore total en ppm

Profondeur des

prélèvements de sol ZONE NON

EXPLOITEE ZONE WACEM ZONE CIMAO

0 – 30 cm 436,58 651,93 744,59

Le tableau 2 indique que la quantité de phosphore est plus élevée dans la zone CIMAO (744,59 ppm). Cette quantité est plus faible dans la zone non exploitée (436,58 ppm).

3.1.2.5. Bases échangeables (complexe adsorbant)

Les résultats d’analyse des bases échangeables sont consignés dans le tableau 3.

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Tableau 3 : Résultats d’analyse des bases échangeables (en méq/100g) dans les 30 cm supérieurs

PARAMETRES ZONE NON

EXPLOITEE ZONE WACEM ZONE CIMAO

Calcium (Ca) 58,8 84,6 83,2

Magnésium (Mg) 17,2 13,8 6,8

Potassium (K) 0,19 0,32 0,495

Sodium (Na) 0,695 0,785 0,765

Somme des bases (S) 91,26 99,55 76,885

Le tableau 3 montre que les quantités de calcium (84,6 méq) et de sodium (0,785 méq) sont plus élevées dans la zone WACEM. Elles sont plus faibles dans la zone non exploitée et sont respectivement 58,8 méq (milli-équivalent) et 0,695 méq. La quantité de magnésium est plus élevée dans la zone non exploitée (17,2 méq) et plus faible dans la zone CIMAO (6,8 méq). C’est l’inverse pour la quantité de potassium. Elle est de 0,495 méq dans la zone CIMAO et de 0,19 dans la zone non exploitée. La quantité relative à la somme des bases est plus élevée dans la zone WACEM suivie de la zone non exploitée et plus faible dans la zone CIMAO.

3.1.2.6. Capacité d’échange cationique

Les résultats de détermination de la capacité d’échange cationique sont consignés dans le tableau 4. Ce tableau montre que la capacité d’échange cationique est plus élevée dans la zone WACEM (23,255 méq). Elle est plus faible dans la zone CIMAO (18,435 méq).

Tableau 4 : Résultats de détermination de la capacité d’échange cationique en méq/100 g (0 – 30 cm de profondeur)

ZONE NON EXPLOITEE ZONE WACEM ZONE CIMAO

22,99 23,255 18,435

Le tableau 2 indique que la quantité de phosphore est plus élevée 3.2. Discussion

3.2.1. Caractéristiques morphologiques des sols

Le présent travail a montré que l’exploitation des calcaires à Tabligbo a entraîné la modification du profil initial du sol de la

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zone d’étude. Les résultats ont montré, en détail, la morphologie du sol sur une épaisseur de 135 cm permettant de confirmer son évolution au cours du temps. Les travaux de Djangbedja (2011) dans la même zone ont indiqué que cette exploitation a modifié la structure des sols. Les fragments d’argilites feuilletées se retrouvent sur le sol dans les zones exploitées. Ainsi, dans la zone à remblais plus anciens (CIMAO) le sol se différencie. L’épaisseur de l’horizon argilo-limoneux est plus grande que celle de la zone à remblais plus récents (WACEM). L’exploitation des calcaires de Tabligbo a ainsi conduit à la dégradation des sols. Cette dégradation contribue à l’accentuation du manque de terres cultivables dans la zone d’étude. Les terres exploitées ont perdu plusieurs de leurs caractéristiques agricoles. Elles se sont donc appauvries.

Les résultats des travaux ont montré que le sol de la zone non exploitée est plus argileux que ceux des zones exploitées. Ces variations sont dues au décapage et au remblayage des volumes de terres, effectués dans les zones exploitées. La proportion d’argile dans cette zone est de 62 %. Les résultats ont également montré que dans la zone non exploitée la proportion d’éléments de diamètres supérieurs à 2 mm est nulle. Les travaux effectués par Tebié (2012) ont montré une proportion de 51,38 % d’argile dans la zone à exploiter par SCANTOGO (correspondant à la zone non exploitée), une société minière qui a également acquis le permis d’exploitation des calcaires à Sika kondji, une localité contiguë à Tabligbo. Ces travaux ont montré également que la proportion d’éléments supérieurs à 2 mm est nulle.

1.1.1. Caractéristique géochimique des sols

L’exploitation a entraîné l’augmentation du taux d’humidité dans les sols des zones exploitées. Ce taux est plus faible dans la zone non exploitée. Ceci est confirmé par les travaux de Tebié (2012).

Les pourcentages de matière organique, de carbone et d’azote total sont plus faibles dans les zones exploitées. Ceci est dû à l’exploitation. Ces résultats sont proches de ceux de Tebié (2012) (figure 7).

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Figure 7 : Comparaison des résultats de quantification de la matière organique, du carbone et de l’azote total avec ceux de Tebié

Source : Sidi (2014) et Tebié (2012)

Par contre, les résultats ont montré des quantités importantes de phosphore total dans les zones exploitées. La quantité de phosphore dans la zone non exploitée est donc plus faible. Ainsi, l’exploitation a favorisé cette élévation en faveur des zones exploitées. Ces résultats sont également confirmés par ceux obtenus par Tebié en 2012. Ceci peut être dû aux apports d’engrais lors des cultures par la population dans les zones exploitées.

Les résultats d’analyse des bases échangeables du complexe adsorbant ont révélé une augmentation des quantités (en méq) des différentes bases dans la zone à remblais récents (zone WACEM).

Ces résultats sont similaires à ceux de Tebié (2012). Par contre, dans la zone à remblais anciens (zone CIMAO) ces quantités sont relativement faibles.

CONCLUSION

L’étude des sols de la carrière de Tabligbo a permis de faire la lumière sur leurs caractéristiques physico-chimiques. Les observations des profils pédologiques ont révélé que l’exploitation a entraîné une modification de la morphologie du sol. L’épaisseur de l’horizon superficiel est modifiée. Cette épaisseur est plus faible

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dans les remblais récents (zone WACEM). Elle est moyenne dans la zone CIMAO. Il est également constaté une différenciation d’un horizon dans la zone CIMAO, preuve d’une modification du sol dans les zones exploitées.

Les résultats d’analyses géochimiques de laboratoires ont révélé une évolution de la composition géochimique du sol de la zone d’étude. Par exemple, dans la zone non exploitée (sol initial) la quantité d’argile est de 62 % contre 58,25 % dans la zone WACEM et de 53, 25 % dans la zone CIMAO. Les quantités de carbone, de matière organique et d’azote sont plus élevées dans la zone non exploitée. Elles ont ainsi, dans cette zone, les valeurs respectives en pourcentage (%) de 1,49 ; 2,555 et 0,1065. Par contre, ces valeurs sont respectivement de 0,455 ; 0,78 et 0,056 dans la zone WACEM et de 0,88 ; 1,51 et 0,067 dans la zone CIMAO.

Dans une perspective de restauration des sites d’exploitations, les différents acteurs (gouvernement, sociétés extractives et population locale, etc.) doivent conjuguer leurs efforts dans la résolution des problèmes environnementaux liés à l’exploitation des calcaires.

Tout cela doit se faire dans le cadre de la loi réglementant la restauration des sites issus de l’exploitation des ressources minières notamment la loi-cadre sur l’environnement (loi N° 2008-005 du 30 mai 2008).

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