Sur l’origine des croûtes gypseuses du Sahara septentrional Algérien: cas de la région de Ouarglapdf

 

YOUCEF Fouzia1*, HAMDI-AÏSSA Baelhadj1,2, BOUHADJA Meghnia1LAMINI Khadidja1

Université de Ouargla, Faculté des sciences de la nature et de la vie,

Laboratoire de biogéochimie des milieux désertiques, Ouargla 30 000, Algérie

Université de Ouargla, Faculté des sciences de la nature et de la vie,

Laboratoire de protection des écosystèmes en zones arides et semi-arides,

 Ouargla 30 000, Algérie, E-mail: Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.

 

Résumé.- Les sols gypseux sont très fréquents dans les régions arides et semi-arides et présentent des accumulations de différentes formes qui ont chacune une origine et une signification spécifique. L'étude morphologique et analytique des croûtes gypseuses de surface dans deux stations (N’Goussa et El-Bour) située dans la région de Ouargla (Algérie) montre l’épaisseur importante des croûtes gypseuses au niveau des profils étudiés (24 cm à 145 cm) et un taux de gypse très élevé avec des valeurs allant de 58,17% à 73,26%. La formation des croûtes gypseuses étudiées a nécessitée des conditions climatiques plus humides que les conditions hyperarides actuelles qui règnent dans la région de Ouargla.

Mots clés: Sahara septentrional, croûtes gypseuses, sol, Ouargla, aridité.

About the origin of gypsum crusts of the Northern Sahara of Algeria: Case study of Ouargla area

Abstract.- Gypsiferous soils are very common in arid and semi-arid regions. They present different shapes of accumulations having each one special origin and significance. The morphological and analytical study of gypsum crusts in two stations (N’Goussa et El-Bour) located in the area of Ouargla (Algeria) shows significant thickness of gypsum crusts in the studied profiles (24 cm to 145 cm) and very high content of gypsum with values ranging from 58.17 to 73.26%. The studied gypsum crusts were formed during more humid period with climatic conditions different from those of Ouargla area.

Key words: Northern Sahara, gypsum crusts, soil, Ouargla, aridity

Introduction

Les zones arides et semi-arides se caractérisent au niveau pédologique par la présence des accumulations de sels (gypse, calcite, sels solubles…), qui présentent des morphologies très variables [1]. Le gypse et les sels solubles peuvent s’accumuler dans le sol quand l’évapotranspiration devient supérieure aux précipitations. Ils s’accumulent sous plusieurs grands types qui peuvent être distinguées selon leurs origines et ont chacun une signification climatique spécifique [2].

Selon le degré de précipitation du gypse dans le sol, deux types d’accumulation peuvent être distingués [3]: les accumulations discontinues qui renferment: le gypse diffus, les pseudo-mycéliums, les amas, les nodules et les racines gypsifiés (manchons de gypse); et les accumulations continues qui renferment les croûtes et les encroûtements.

Watson (1985), admet que les croûtes gypseuses existent dans tous les continents, y compris l’antarctique et sont généralement définies comme des accumulations ayant 0,10 m à 5,0 m d’épaisseur et contenant plus de 15% de gypse (CaSO4, 2H2O) et au minimum 5% de gypse que la roche mère sous-jacente [4]. Selon Watson (1985), les croûtes gypseuses peuvent être subdivisées en trois principaux types en se basant sur des critères texturaux et structuraux: les croûtes formées après l’évaporation des eaux de surface dans les lagunes et les lacs, caractérisées par des lits horizontaux discrets supérieures à 0,1 m d’épaisseur; les croûtes de nappe qui se développent à partir de l’évaporation d’une nappe phréatique proche de la surface, composées de grands cristaux lenticulaires; et les croûtes de surface, qui ont des formes variées, mais qui sont toutes le résultat de la dégradation d’accumulations de subsurface [4].

Chen (1997), a attribué le terme de gypcrete pédogénique à la couche gypseuse massive, microcristalline, blanche et poudreuse existant à la surface du sol avec une épaisseur de 10 cm ou plus [5]. Pour Bureau et  Roederer (1961), le terme de "croûte gypseuse est accordé à la partie zonée (la plus durcie et souvent superficielle) de la formation généralement désignée par le terme de croûte gypseuse; c'est 1’équivalent de ce que l'on appelle souvent croûte gypseuse zonaire [6].

L’objectif de ce travail est d’une part la contribution à l’étude des sols du Sahara Algérien, et d’autre part l’explication de l’origine et les conditions qui ont permis la formation de ces grandes accumulations de gypse (croûtes gypseuses).

1.- Matériel et méthodes

La présente étude est réalisée dans la région de Ouargla (Sahara septentrional Est algérien) caractérisée par un climat hyperaride, avec des précipitations de 64,94 mm/an et des températures moyennes annuelles de 23,53°C (période: 1990-2004). Les sols gypseux sont très répandus dans la région ils correspondent au pédopaysage gypseux [7].

Le choix des sites d’étude (fig. 1) a été effectué après des prospections sur terrain et des sondages à la tarière en vue de bien choisir l’emplacement des profils. Le critère de choix principal de ces derniers, est basé sur l’existence de croûtes gypseuses sur des sols naturels (non anthropisés).

La première station est située à N’Goussa (32°08’N ; 05°19’E, altitude: 135 m) où un profil est effectué: P1N. La deuxième est située à El-Bour (32°09’N ; 05°20’E, altitude : 120 m), dans laquelle, trois profils sont réalisés: P2B, P3B et P4B entre les dunes à coté de la zone de Dabdaba.

La description morphologique des profils de sol est basée sur les principes de Baize et Jabiol (1995) [8]; en première étape l’environnement du profil est décrit (localisation, topographie, végétation, état de surface et enfin le temps et la date de description); puis en deuxième étape, chaque horizon est décrit à part (épaisseur en cm, couleur, texture, structure, présence de matière organique, tâches, éléments grossiers, réaction à l’acide chlorhydrique, porosité, limites entre les horizons, état d’humidité, consistance et transition). Des échantillons de sol sont prélevés de chaque horizon.

La granulométrie est déterminée par tamisage humide, à travers une série de tamis à différents diamètres (1mm, 0,5mm, 0,2mm, 0,1mm et 0,05mm) [9]. Le calcaire total est déterminé par la méthode du calcimètre de Bernard qui se base sur la décomposition de carbonates de calcium par l’acide chlorhydrique et la mesure du volume de gaz carbonique dégagé lors de cette réaction [9]. Pour le gypse, la méthode proposée par Coutinet (1965) a été utilisée, ayant comme principe le dosage des ions SO42- libérés après une attaque aux carbonates d’ammonium et précipitation avec le chlorure de baryum [10]. La matière organique est estimée après le dosage du carbone organique existant dans les échantillons par la méthode Anne, basée sur le principe de l’oxydation du carbone organique par le bichromate de potassium en milieu sulfurique et le titrage de l’excès de bichromate par le sel de Mohr en présence de diphénylamine [9].

4 f1

Figure 1.- Localisation des stations d’étude

2.- Résultats et discussion

La description morphologique des profils de sol sur terrain, a permis de constater l’épaisseur très importante des croûtes gypseuses étudiées (fig. 2 et 3) variant entre 24 et 145 cm.

L’analyse granulométrique montre une texture sableuse dans tous les horizons étudiés avec la dominance de la fraction sable grossier pour les profils P1N et P4B tandis que dans l’horizon C du profil P4B et les profils P3B et P2B la fraction du sable fin, est la plus dominante (tab. I). Les résultats obtenus pour le taux de calcaire total montrent que les profils étudiés sont non calcaire à modérément calcaire avec des taux variant entre 0,23% et 13,9%. La mesure du taux de gypse dans les différents profils montre que les croûtes gypseuses de surface sont extrêmement gypseuses avec des taux variant entre 58,17% et 73,26%. Pour les autres horizons les analyses montrent qu’ils sont légèrement gypseux sauf pour l’horizon profond de la coupe P4B qui est non gypseux. D’une manière générale, il a été remarqué que le taux de gypse diminue brusquement en allant vers les horizons de profondeur avec des valeurs allant de 0,29% à 5,92% seulement (tab. I et fig. 4, 5, 6 et 7). Le taux de matière organique est très faible dans tous les horizons, avec des valeurs inférieures à 1% (tab. I).

 4f2

Figure 2.- Profil P3B à El Bour (Ouargla)

 4f3

Figure 3.- Profil P2B à El Bour (Ouargla)

                 Les croûtes gypseuses sont omniprésentes dans les zones de N’Goussa et El-Bour (Ouargla). On peut facilement les repérer surtout avec leur épaisseur importante et leur couleur blanchâtre. Le climat hyperaride de la région de Ouargla, caractérisé à la fois par un très fort ensoleillement et de faibles précipitations a permis la conservation et la non dissolution de ces croûtes gypseuses. Elles sont très dures et formées de gypse microcristallin.

L’origine des croûtes gypseuses est discutée par plusieurs auteurs [4,5,11,12,13,14,15,16] et différentes hypothèses ont été avancées pour expliquer leur formation.

Les croûtes gypseuses étudiées rappellent celles décrites par Watson (1985) comme étant des croûtes de surface, ayant comme origine une dégradation des accumulations de sub-surface et une dissolution des cristaux de gypse par les eaux météoriques, puis une conservation dans le sol, jusqu’à ce qu’une évaporation ultérieure précipite les sels solubles [4]. Dans le même contexte, la formation des croûtes gypseuses pédo-génétiques en Australie est expliquée par une dissolution des sédiments gypseux parentaux et puis une précipitation sous forme de microcristaux [5].

Certains auteurs [14,17] par contre attribuent l’origine de ces croûtes à un niveau plus haut des nappes phréatiques. Selon Pouget (1968), depuis le début du Quaternaire, les niveaux statiques des grands appareils artésiens ayant baissé de plusieurs mètres, il n’y a aucune surprise à trouver d’anciennes formations gypseuses de nappe en des lieux maintenant topographiquement surélevés par rapport aux niveaux actuels des nappes [14]. Selon Dutil (1971), le gypse a été un élément très mobile dans le paysage du Bas-Sahara, malgré une solubilité relativement faible, de tels déplacements impliquent des conditions d’humidité très différentes des conditions actuelles [17]. L’existence de telles conditions dans la région de Ouargla est rapporté par plusieurs auteurs [18,19,20,21,22]. En outre d’après Fedoroff et Courty (1989), dans les conditions climatiques actuelles du Sahara, les eaux sont trop rares pour véhiculer les ions nécessaires à la formation des grandes accumulations gypseuses [2].

Les croûtes gypseuses étudiées montrent une morphologie différente de la croûte gypseuse qui a été étudiée à Sebkhet Mellala (30 km à l’ouest de Ouargla) par Youcef et Hamdi-Aissa (2014), et qui montrent des cristaux de gypse bien cristallisés et pure ce qui prouve une formation dans un milieu lagunaire [22]. Cependant, leur épaisseur très importante a nécessité surement des quantités importantes d’eau et une nappe d’eau proche de la surface pour véhiculer cette quantité énorme de gypse, puis une évaporation très intense pour permettre la consolidation de ces croûtes gypseuses.

La préservation de ces croûtes gypseuses à la surface du sol indique l’existence d’un climat aride depuis leur formation [23,24].

Tableau I.- Analyses physico-chimiques des profils étudiés

Horizon

Profondeur (cm)

Granulométrie (diamètres en µm)

Calcaire total

%

Gypse

%

Matière organique %

<50µm

Sable fin

Sable grossier

50-100

100-200

200-500

500-1000

1000-2000

ProfileP1N

Ay

0-111

_

_

_

_

_

_

2,19

68,67

0,45

Ck

111-161

7

5,08

35,04

49,20

2,04

1,64

13,9

4,24

0,58

R

>161

1,39

3,13

30,39

64,72

0,35

0,02

0,69

1,92

0,66

Profile P2B

Ay

0-141

_

_

_

_

_

_

0,71

58,17

0,77

Ck

141-204

6,25

5,96

51,94

29,67

5,34

0,84

7,68

0,52

0,53

R

>204

1,19

3,31

62,52

28,70

3,85

0,43

0,23

0,37

0,71

Profile P3B

Ay

0-145

_

_

_

_

_

_

0,67

73,26

0,58

Ck

145-166

4,35

7,22

51,51

36,30

0,54

0,08

6,08

2,56

0,48

R

>166

2,61

2,18

45,47

49,22

0,51

0,01

1,77

5,56

0,34

Profile P4B

                   

Ay

0-24

_

_

_

_

_

_

4,89

60,23

0,9

Ck

24-44

5,96

0,94

29,06

51,80

6,45

5,79

12,26

3,16

0,63

C

44-132

5,08

2,77

63,80

28,19

0,11

0,05

3,75

5,92

0,69

R

>132

0,87

2,21

39,78

57,10

0,03

0,01

1,16

0,29

0,45

                       
 4f5

Figure 5.- Profils calcaire et gypseux de la coupe P2B

 4f4

Figure 4.- Profils calcaire et gypseux de la coupe P1N                                                        

 4f7

Figure 7.- Profils calcaire et gypseux de la coupe P4B

 4f6     

Figure 6.- Profils calcaire et gypseux de la coupe P3B

Conclusion

L’étude morphologique et analytique de quelques profils de sol à croûte gypseuse de surface réalisée au niveau de la région de Ouargla (N’Goussa et El Bour), a pu montrer que les croûtes gypseuses étudiées ont des épaisseurs importantes, et leur formation a certainement nécessité une grande quantité d’eau et de ce fait des conditions climatiques plus humides que les conditions d’hyperaridité actuelle qui règnent dans la région. L’aridité qui a suivie cette période humide a permis la consolidation et la préservation des croûtes gypseuses à la surface.

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