MEBROUK Naima-Lila.Pdf
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N° d'ordre : Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université d'Oran Faculté des Sciences de la Terre, de Géographie et d'Aménagement du Territoire Département des Sciences de la Terre Thèse Présentée pour l'obtention du grade de Doctorat d'Etat es-Sciences Option: Hydrogéologie Etude hydrochimique et isotopique des eaux de la vallée de la Saoura (Sahara Nord Occidental) Par Naïma MEBROUK Soutenue le ………………..2007 devant le jury composé de : M. MAHBOUBI Mohamed, Professeur, Université d'Oran Président M. ISSAADI Abderrahmane, Professeur, U.S.T.H.B, Alger Directeur de thèse M. BLAVOUX Bernard, Professeur, Université d'Avignon Co-Directeur de thèse M. TOUBAL Ahmed-Chérif, Professeur, U.S.T.H.B, Alger Examinateur M. HASSANI M. Idriss, Maître de Conf., Université d'Oran Examinateur Mme LAKHDARI Fattoum, Directrice C.R.S.T.R.A Invitée Oran, 2007 Avant-Propos Avant propos Le chemin traversé pour parcourir toute la Saoura a été long et périlleux, des centaines de kilomètres sur les pistes sinueuses et désertiques de la vallée et des dunes inaccessibles du Grand Erg, mais celui de la finalisation de cette thèse l'a été encore plus. Je ne compterais pas le nombre d'années passées à son élaboration mais beaucoup d'événements, heureux et moins heureux, ont secoués ma vie entre le début et la fin de cette thèse. Ce qui me marquera sans doute à jamais c'est la perte des deux êtres les plus chers à mes yeux et à mon cœur, celui de mon père (Allah yerhamou) au début de cette thèse, et celui de ma mère (Allah yerhamha), tout récemment, à sa fin. Parallèlement, ce qui a fait le plus de ce travail, c'est aussi l'importance de la relation avec les gens, les nouvelles amitiés qui se sont nouées, les nombreux moments agréables de partage et de soutien. L'occasion m'est aujourd'hui donnée de remercier tous ceux qui ont contribué, d'une façon ou d'une autre, à son élaboration : Ce travail n'aurait jamais vu le jour, sans l'aide de mon directeur de thèse en France, Bernard Blavoux, qui m'a accueillie dans son laboratoire, à l'Université d'Avignon, et m'a encadrée tout au long de mon séjour en France. Je remercie vivement : - Yves Travi, directeur du laboratoire d'Avignon, de m'avoir acceptée comme co-locataire dans son bureau et pour ses réponses objectives à mes interrogations. - A. Issaadi, de l'USTHB Alger, mon directeur de thèse en Algérie, pour ses conseils et critiques. - M. Mahboubi, qui connaît bien la région étudiée et sa géologie, d'avoir accepté de présider le jury de soutenance. - A.C. Toubal de l'USTHB d'Alger et M.I. Hassani de l'Université d'Oran es Sénia, d'avoir accepté de faire partie de ce jury en tant qu'examinateurs. - F. Lakhdari, directrice du Centre de Recherches Scientifiques et Techniques sur les Régions Arides, de faire partie de ce jury, en tant qu'invitée. D'autre part, je tiens à remercier sincèrement Roland Simler qui m'a aidée dans les analyses chimiques et Michel Daniel dans les analyses isotopiques, sans oublier Vincent Vallès pour Avant-Propos son aide en géochimie. Je remercie en particulier Roland pour sa disponibilité, sa gentillesse et d'avoir toujours été attentif à nos besoins en améliorant continuellement son logiciel "diagramme". Mes vifs remerciements s'adressent également aux directeurs et responsables du laboratoire de chimie des eaux de l'A.N.R.H. (Agence Nationale des Ressources Hydrauliques) d'Alger et d'Oran, en particulier A. Ayad, pour leurs aides. Je ne saurais oublier A.S. Moulla du C.R.N.A. (Centre de Recherche Nucléaire d'Alger), pour m'avoir aidée à réaliser les analyses isotopiques, aussi bien à l'A.I.E.A (Agence Internationale de l'Energie Atomique) à Vienne qu'à Alger. J'exprime aussi ma reconnaissance à tous les enseignants-chercheurs, jeunes doctorants et administratifs du laboratoire d'hydrogéologie à Avignon. Un grand merci, particulier, à Dominique Pawlowski pour sa gentillesse, son aide, nos petites escapades gourmandes du mardi à midi et les agréables randonnées du dimanche avec le "Club des 2000 pattes Rochefortais". Je ne peux oublier les longues heures passées à papoter avec Véronique, et ses nombreuses invitations à manger dans son agréable petit jardin. Ce travail n'aurait jamais été réalisé sans l'aide des gens du Sahara, qu'ils soient responsables administratifs ou simples nomades, à qui je rends un grand hommage pour leur hospitalité, leur aide et gentillesse. Je remercie particulièrement les chauffeurs qui m'ont accompagnés au cours de mes nombreuses missions sur le terrain et mon guide sur place, "Ammi Boudjemaa", pour son aide et sa bonne humeur. Je ne saurais oublier tous mes collègues, de l'Université d'Oran, en particulier les membres de l'équipe de recherche dont je fais partie, pour leur soutien. Mes ami(e)s d'Oran ou d'ailleurs,en Algérie et à l'étranger, bien trop nombreux pour être tous cités, qu'ils m'en excusent. Enfin, et comme le veut la coutume, je remercie ma famille et tous mes proches, qui m'ont toujours encouragée et soutenue. Introduction Introduction La vallée de la Saoura fait partie du Sahara Nord Occidental algérien, une des régions caractérisées par l'aridité de son climat et où les ressources en eau souterraine constituent le principal facteur de vie et de développement social des palmeraies. Allongée en forme de couloir orienté NW-SE, elle se situerait approximativement entre 02°30' et 00°50' de longitude West et 30°50' et 29°00' de latitude Nord (fig.01). Elle a fait l'objet par le passé d'un certain nombre d'investigations hydrogéologiques. Béchar Abadla H a m a G R d A a Igli N Boulmane D d Mazzer Zghuilma Sghir u Zghuilma el kbir Béni Abbès G E Hedeb Baba Haida R u G i r M Tamtert ts El Ouata d 'O u g O a Béni Ikhlef E rt C R a Kerzaz C G ID E N Oulad Khdeir T E Sebkhet A R L el M elah Ksabi R A Foum khneg O Oran U I U E C SIQ R O LA A AT M IN E CH A 0 100 Km Saoura 0 500 km Puits, foggara ou forage Source Fig.01. Localisation de la région d'étude Etude hydrochimique et isotopique des eaux de la vallée de la Saoura 1 Introduction En milieu semi-aride et aride, les traceurs géochimiques et les isotopes de l'environnement peuvent efficacement compléter ou préciser les informations obtenues à partir des études hydrologiques et hydrogéologiques conventionnelles. Le manque de données suffisamment représentatives, aussi bien du point de vue qualitatif que quantitatif (chroniques de courtes durées, faible densité spatiale et temporelle des données, nivellement des ouvrages non précis ou inexistant…) face à la grande variabilité et extension des hydrosystèmes et les coûts financiers induits par les études de terrain (suivis piézométriques, forages de reconnaissance, prospection géophysique, prélèvements et mesures physico-chimiques…) constituent souvent des contraintes majeures et souvent une limitation de la mise en œuvre des méthodes conventionnelles. Ainsi, les nappes d'eau souterraines étant, pour la plupart, des systèmes en état transitoire, la connaissance de leur fonctionnement et leur modélisation, implique l'étude des compositions chimiques et isotopiques des eaux. L'expérience acquise dans l'utilisation des techniques isotopiques en hydrogéologie au cours des 40 dernières années montre que les isotopes classiques de l'environnement, comme l'oxygène 18, le deutérium, le tritium et les isotopes du carbone (carbone-13 et carbone-14) sont particulièrement indiqués pour obtenir des informations sur le fonctionnement actuel et passé des aquifères (Fontes et Edmunds, 1989; Clark et Fritz, 1997). En effet, les signatures géochimiques des solutions intègrent les événements passés du système aquifère et renferment donc ses états antérieurs. Les traceurs isotopiques utilisés permettent généralement: - la détermination de l'origine des eaux souterraines et des conditions de recharge (18O, 2H, 13C) - l'estimation des temps de séjour et du taux de renouvellement des eaux souterraines, et donc indirectement du taux et zones de recharges (3H, 14C/13C ). - l'identification des échanges potentiels entre les différentes masses d'eau présentes dans la région d'étude Dans le cadre de la présente étude, l'hydrochimie (paramètres physico-chimiques, ions majeurs et éléments en traces) et les isotopes de l'environnement (18O, 2H, 3H, 13C et 14C) sont utilisés pour caractériser les principales nappes étudiées de la région, en l'occurrence la nappe du Grand Erg Occidental et des terrasses, la nappe de la Hamada du Guir et celle des Monts d'Ougarta). L'objectif principal de l'application de ces méthodes géochimiques et isotopiques est de préciser les différents processus de minéralisation des eaux (sources et origines de la Etude hydrochimique et isotopique des eaux de la vallée de la Saoura 2 Introduction salinité) et son évolution tout au long de la vallée d'une part ainsi que l'origine, l'âge et une estimation du taux de recharge des eaux d'autre part. Compte tenu des objectifs de ce travail, nous avons développé notre manuscrit en 5 parties: Le chapitre 1 englobe l'hydrologie de surface et la climatologie du bassin de la Saoura. Le chapitre 2 présente la géologie de la région tandis que le chapitre 3 synthétise les données hydrogéologiques existantes et acquises au cours de nos campagnes de terrain. Le chapitre 4 traite l'hydrochimie en considérant les résultats de toutes les mesures et analyses physico-chimiques que nous avons réalisés.