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Etude Des Qualités Chimiques Et Géochimiques Du Bassin Versant De Bouregreg Hamid Bounouira

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Etude Des Qualités Chimiques Et Géochimiques Du Bassin Versant De Bouregreg Hamid Bounouira Etude des qualités chimiques et géochimiques du bassin versant de Bouregreg Hamid Bounouira To cite this version: Hamid Bounouira. Etude des qualités chimiques et géochimiques du bassin versant de Boure- greg. Géochimie. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2007. Français. NNT : PARVI 5168780200702073. tel-00726475 HAL Id: tel-00726475 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00726475 Submitted on 30 Aug 2012 HAL is a multi-disciplinary open access L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est archive for the deposit and dissemination of sci- destinée au dépôt et à la diffusion de documents entific research documents, whether they are pub- scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, lished or not. The documents may come from émanant des établissements d’enseignement et de teaching and research institutions in France or recherche français ou étrangers, des laboratoires abroad, or from public or private research centers. publics ou privés. UNIVERSITE IBN TOFAIL – FACULTE DES SCIENCES THESE DE DOCTORAT pour l’obtention du grade de DOCTEUR en Sciences Physiques UFR : Faibles Radioactivités, Physique mathématique et Environnement SPECIALITE : PHYSIQUE NUCLEAIRE ETUDE DES QUALITES CHIMIQUES ET GEOCHIMIQUES DU BASSIN VERSANT DU BOUREGREG Présentée et soutenue publiquement par Hamid BOUNOUIRA le 28 Avril 2007 devant le jury: Mme . R. CHERKAOUI EL MOURSLI Président Professeur à la Faculté des Sciences de Rabat - Maroc Mr. A. GAUDRY Rapporteur Ingénieur de recherche au Laboratoire Pierre Süe CEA de Saclay – France Mr. M. KHALIS Rapporteur Professeur à la Faculté des Sciences de Meknès - Maroc Mr. A. CHOUKRI Directeur de thèse Professeur à la Faculté des Sciences de Kénitra - Maroc Mr. M. TREUIL Examinateur Professeur à l’université Pierre et Marie Curie (Paris VI)- France Mr. S. CHAKIRI Examinateur Professeur à la Faculté des Sciences de Kénitra - Maroc Mr. M. BOUNAKHLA Invité Docteur ès- Science au Centre d’Etude Nucléaires de la Mâamoura (CENM) à Kénitra - Maroc A mes parents, Mes frères et sœurs Aux êtres qui me sont les plus chers Résumé : En se basant sur une étude détaillée depuis l’été 2003 à l’hiver 2005 sur différentes matrices (roches, sédiments, matière en suspension, phase colloïdale et phase dissoute), on a établi un bilan géochimique (éléments majeurs et traces) sur le bassin versant du Bouregreg au Maroc. L’étude géochimique des eaux et des produits solides ou colloïdaux transportés dans l’ensemble du bassin peut être particulièrement performante pour d’une part comprendre les processus de transport et d’échanges des différentes composantes naturelles et anthropiques (en solution ou adsorbées sur les particules en suspension) et d’autre part évaluer la contribution anthropique au sein du bassin. L'objet de ce travail a été de développer une méthodologie permettant d’établir un bilan géochimique de ce bassin et de mieux comprendre le fonctionnement d’un système naturel, en intégrant les phénomènes de transfert solide-liquide La méthodologie adoptée regroupe ainsi : (i) un échantillonnage semestriel, depuis l’été 2003 jusqu’à l’hiver 2005, des différentes matrices sur l’ensemble du bassin versant du Bouregreg. (ii) un protocole analytique multi-élémentaire couplant l’analyse par activation neutronique instrumentale (INAA), la spectrométrie de masse couplée à un plasma d’argon (ICP-MS) et la spectrométrie d’émission atomique couplée à un plasma d’argon (ICP-AES). (iii) des techniques de traitement des données recueillies (comparaison des moyennes obtenues pour chaque échantillon et des variabilités pour chaque site, diagrammes de normalisation par rapport aux croûtes continentales moyenne et supérieure, comparaison des rapports d’éléments, choix des éléments inertes comme références (exemple Ta ou Yb), et finalement une analyse en composantes principales (ACP)). De l’analyse des roches et des sédiments on en déduit : (i) L’importance de l’héritage géochimique de l’environnement géologique du bassin versant du Bouregreg (comparaison entre sédiments et roches, permanence des distributions le long du fleuve,…..). Cela découle du comportement très compatible et de l’inertie de certains éléments au cours de l’altération (éléments de transitions 3d (Co, Ni, Cr, …), éléments de transition interne f (lanthanides, Zr, Hf, Nb, Ta,….), (ii) L’homogénéité géochimique du bassin qui traduit à son tour un héritage lors de l’accrétion crustale (magmatisme-métamorphisme-sédimentation), (iii) La typologie de ce domaine continental ; plutôt de type croûte continentale supérieure. L'étude de la chimie des eaux dans les phases dissoute et particulaire a également permis de confirmer la différence de comportement entre les éléments dits solubles, dont les concentrations dans la masse d'eau sont liées à la lithologie du bassin versant, et les autres éléments quasiment insolubles tels que les terres rares. Les concentrations de ces derniers dans la phase dissoute sont davantage liées à la chimie interne du fleuve et à l'existence d'une phase colloïdale. Ceci est notamment mis en évidence lors des très basses-eaux où les concentrations en matières organiques peuvent être importantes. L'influence des activités humaines de type pollution métallique semble par ailleurs très limitée : les facteurs d'enrichissement n’ont pas montré de valeur importante excepté pour Cs, Li, Sb, Pb et As. Ce résultat confirme donc la faiblesse actuelle de la pollution chimique de la rivière Bouregreg. Mots clés : Bassin versant du Bouregreg, géochimie, pollution, INAA, ICP-MS, ICP-AES, ACP, éléments majeurs, éléments traces. Abstract: By studying, since the summer of 2003 until the winter of 2005 on various matrices (rocks, sediments, suspended matter, colloidal phase and dissolved phase), a geochemical statement (major and trace elements) was established on the Bouregreg river basin in Morocco. Geochemical study of waters and solid products or colloid transported on the whole of the basin can be particularly effective on the one hand to understand the transport and exchange processes of natural and anthropic constituents (in solution or adsorbed on suspended particles) and on the other hand to estimate anthropic contribution in the basin. The aim of this work was to develop a methodology allowing to establish a geochemical statement of this basin and to understand the behaviour of a natural system, by integrating the solid - liquid transfer phenomena The methodology combines so: (i) A biannual sampling, since the summer of 2003 until winter of 2005, of various matrices on the whole of the Bouregreg basin. (ii) A multi-element analytical protocol coupling the analysis by instrumental neutron activation analysis (INAA), the inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP- MS) and the inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry (ICP-AES). (iii) Processing techniques of the data (comparison of average concentrations for each sample and variabilities for each site, normalized diagrams with regard to the average and upper continental crusts, comparison of elements ratios, choice of inert elements as references (example Ta or Yb), and finally a main component factor analysis ( CFA)). It can be inferred from rocks and sediments analyses: (i) The importance of the geochemical inheritance of the Bouregreg basin geologic environment (comparison between sediments and rocks, permanence of distributions along the river...). That results from the very compatible behaviour and from the inertia of certain elements during the deterioration (transition elements 3d (Co, Ni, Cr …), internal transition elements f (rare earth element, Zr, Hf, Nb, Ta...). (ii) Geochemical homogeneity of the basin which translates also an inheritance during the crustal accretion (magmatism-metamorphism-sedimentation), (iii) The typology of this continental domain, rather of type upper continental crust. The water chemistry study in dissolved and particulate phases also allowed to confirm the behaviour difference between soluble elements which concentrations in water are bound to the basin lithology, and the other almost insoluble elements such as rare earth elements. The concentrations of these last ones in the dissolved phase are more bound to the internal chemistry of the river and to the existence of a colloidal phase. This is notably put in evidence during very low - waters where concentrations in organic suspended matters can be important. Besides, the influence of the human activities on metal pollution seemed very limited: the factors of enrichment did not show important value except for Cs, Li, Sb, Pb and As. This result confirms also the current weakness of the Bouregreg river chemical pollution. Keywords: Bouregreg river basin, geochemistry, pollution, INAA, ICP-MS, ICP-AES, CFA, major elements, trace elements. Remerciements Ce travail rentre dans le cadre d’une thèse en co-tutelle entre l’université Ibn Tofail de Kénitra et l’Université Pierre et Marie Curie à Paris. Il a été réalisé conjointement entre des Laboratoires marocains (Laboratoire de Physique de la Matière et Rayonnement, Laboratoire des Géosciences Appliquées à la Faculté des Sciences de l’Université Ibn Tofail à Kénitra, et le Laboratoire de Physique Nucléaire à la Faculté des Sciences de l’Université Mohamed V à Rabat) et français (Laboratoire Pierre Süe au Commissariat de l’Energie Atomique de Saclay. Ce travail a reçu le soutien financier du projet de l’Action Intégrée franco-marocaine (MA/02/43) et les projets PROTARS II (P21/60 et PII/03). Au terme de ces années (4 ans environ) que j’ai passées entre
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