Caracterisation Chimique Des Eaux Des Aquiferes De Fracture Cas

European Journal of Scientific Research ISSN 1450-216X Vol.31 No.1 (2009), pp. 72-87 © EuroJournals Publishing, Inc. 2009 http://www.eurojournals.com/ejsr.htm Caracterisation Chimique Des Eaux Des Aquiferes De Fracture: Cas De La Région De Tiassalé En Cote D’ivoire Marie-Solange Oga Corresponding Author UFR STRM, Laboratoire des Sciences et Techniques de l’Eau et de l’Environnement Université de Cocody, 22 BP 582 Abidjan 22 (Côte d’Ivoire) Tel: +225 22 48 38 03; Fax: +225 22 44 52 70 E-mail: oga_oms@yahoo.fr Théophile Lasm UFR STRM, Laboratoire des Sciences et Techniques de l’Eau et de l’Environnement Université de Cocody, 22 BP 582 Abidjan 22 (Côte d’Ivoire) Tel: +225 22 48 38 03; Fax: +225 22 44 52 70 Théodore Koffi Yao UFR STRM, Laboratoire des Sciences et Techniques de l’Eau et de l’Environnement Université de Cocody, 22 BP 582 Abidjan 22 (Côte d’Ivoire) Tel: +225 22 48 38 03; Fax: +225 22 44 52 70 Nagnin Soro UFR STRM, Laboratoire des Sciences et Techniques de l’Eau et de l’Environnement Université de Cocody, 22 BP 582 Abidjan 22 (Côte d’Ivoire) Tel: +225 22 48 38 03; Fax: +225 22 44 52 70 Mahaman Bachir Saley UFR STRM, Laboratoire des Sciences et Techniques de l’Eau et de l’Environnement Université de Cocody, 22 BP 582 Abidjan 22 (Côte d’Ivoire) CURAT : Centre Universitaire de Recherche et d’Application en Télédétection, Université de Cocody, 22 BP 801 Abidjan 22 (Côte d’Ivoire) Tel: +225 22 48 38 03; Fax: +225 22 44 52 70 Dongo Kouassi UFR STRM, Laboratoire des Sciences et Techniques de l’Eau et de l’Environnement Université de Cocody, 22 BP 582 Abidjan 22 (Côte d’Ivoire) Tel: +225 22 48 38 03; Fax: +225 22 44 52 70 Franck Gnamba UFR STRM, Laboratoire des Sciences et Techniques de l’Eau et de l’Environnement Université de Cocody, 22 BP 582 Abidjan 22 (Côte d’Ivoire) Tel: +225 22 48 38 03; Fax: +225 22 44 52 70 Caracterisation Chimique Des Eaux Des Aquiferes De Fracture: Cas De La Région De Tiassalé En Cote D’ivoire 73 Résumé La mauvaise qualité des eaux de surface et l’assèchement fréquent de la plupart d’entre elles en saison sèche ont conduit les autorités ivoiriennes à s’orienter vers les eaux souterraines de meilleure qualité. Mais, le manque de suivi de l’évolution de la qualité de cette eau et la méconnaissance des caractéristiques physico-chimiques exhaustives des eaux des aquifères de fissures sont à noter. C’est pour palier ces lacunes que nous avons mené l’étude qui porte sur les caractéristiques chimiques des eaux souterraines issues des aquifères fissurés de la région de Tiassalé (Sud de la Côte d’Ivoire). Ces travaux essentiellement chimiques, ont nécessité des campagnes d’échantillonnage et de mesure, des travaux de dosage des éléments chimiques et enfin des analyses statistiques des résultats. C’est ainsi qu’on constate que les eaux de la région étudiée sont majoritairement bicarbonatées calciques et présentent une abondance en ions fer et manganèse. Ces fortes teneurs ont des inconvénients sur la potabilité de l’eau et justifient l’abandon des ouvrages concernés par les populations au profit des rivières et marigots dont les eaux ne sont pas toujours bonnes pour la consommation humaine. Aussi, constate t-on dans les eaux étudiées d’importantes teneurs en CO2 dissous. Ceci témoigne qu’elles circulent en système ouvert par rapport au CO2. Ces eaux sont par conséquent très agressives vis-à-vis de l’encaissant. Le transfert des eaux de la surface vers les nappes entraîne le fer et le manganèse qui sont certainement d’origine superficielle (sols). Cet apport récent d’eau est indiqué sur le diagramme ISD = f (ISC). Les eaux souterraines de la région de Tiassalé sont relativement récentes. Elles ont pour la majorité un temps de séjour plus ou moins court dans les nappes et ont une vitesse de circulation moyenne. Mots clés: Fer, Manganèse, Potabilité, Hydrofaciès, Age relatif, Système ouvert Abstract The bad quality of surface water and the frequent drying up of most of them in the dry season, led the Ivorian authorities to take into account the groundwater that has better quality. However, the quality of this water is not followed up. In addition, there is a misreading of exhaustive chemical and physical feature of the water from the fissure aquifer. To compensate these gaps, this paper shows the chemical feature of the groundwater from fissure aquifers from the Tiassalé region (Southern Côte d’Ivoire). After sampling and measurement operations, the quantity of chemical components was determined. The results were finally analyzed statistically viewpoint. Thus, the study of the hydrochemical characteristics of this groundwater shows on the Piper’s diagram that the majority of them are mainly HCO3- and Ca2+ water type. They also present plenty of iron and manganese ions. The high content of these chemical components, which has disadvantage on drinking water, proves the giving up of the boreholes by the population that would rather drink doubtful quality water from rivers and backwaters. The high content of CO2 in the waters suggests that they circulate in a geochemical opened system. This water is consequently aggressive with the aquifer bedrock. The iron and the manganese ions come certainly from soil surface and lead to groundwater by infiltration process. The ISD = f (ISC) diagram indicates that Tiassalé’s groundwater is relatively recent with a speed of mean circulation 74 Marie-Solange Oga, Théophile Lasm, Théodore Koffi Yao, Nagnin Soro, Mahaman Bachir Saley, Dongo Kouassi and Franck Gnamba Keywords: Iron, manganese, drinking water, water type, relative age, opened system,. 1. Introduction Dans le souci d’améliorer les conditions d’approvisionnement en eau potable des populations en général et des communautés rurales en particulier, le gouvernement ivoirien a investi d’importantes sommes à l’équipement de nombreuses localités (villes, villages et campements) en points d’eau potable (forage ou puits moderne). Un total de 13312 forages et puits sont à présent en exploitation selon le rapport du bilan et de l’évaluation du programme national d’hydraulique villageoise de Mai 1999 (JICA, 2001). Si les populations disposent d’eau souterraine en quantité, le défi reste à relever en ce qui concerne la qualité. En effet, après la foration et avant la livraison de l’ouvrage aux populations, quelques analyses chimiques et physico-chimiques sont effectuées pour s’assurer de la potabilité des eaux. Par la suite, des analyses ne sont plus réalisées. Des travaux antérieurs indiquent de fortes teneurs en certains éléments, dont le fer, le manganèse dans les eaux de consommation de diverses localités de la Côte d’Ivoire dont Bongouanou, Toumodi et Soubré (Babut, 1984). La mauvaise qualité de l’eau de boisson pose un problème de santé publique (OMS, 1981, Edmunds, 1994, OMS, 2005 et World Health Organization, 2006). A défaut d’une analyse complète des eaux de la région de Tiassalé, l’étude menée prend en compte les propriétés physico-chimiques, chimiques et organoleptiques des eaux souterraines de cette région. Cette étude a pour objectifs de définir les caractéristiques chimiques des eaux des forages du socle, d’apprécier le temps de séjour de l'eau au contact de la roche encaissante (âge relatif des eaux), la perméabilité et la vitesse de circulation de l'eau dans ces aquifères. 2. Présentation de la zone d’étude La région de Tiassalé est localisée au Sud de la Côte d’Ivoire entre les latitudes 5°32 et 6°24 Nord et les longitudes 4°29 et 5°14 Ouest sur une superficie d’environ 3370 km2 (figure 1). Le paysage géomorphologique est majoritairement constitué de plaines occupées par les cultures de rente et d’exportation (café, cacao, palmier à huile, hévéas, banane douce et l’ananas) et les cultures vivrières. On y rencontre par endroit des vallées et des collines qui culminent à 108 m en moyenne. Le climat est de type tropical humide localement appelé « climat attiéen » (GeoHive 2004). La région est drainée principalement par le Bandama et un de ses plus importants affluents qui est le N’zi. D’un point de vue géologique, la région est localisée dans le domaine Baoulé-Mossi constitué de formations birimiennes. Ces formations sont un ensemble volcano-sédimentaire dans lequel apparaissent en intrusion des volcanites et des granitoïdes éburnéens. Le Birimien, terme défini par Junner (1940) dans la vallée de Birim au Ghana, regroupe l’ensemble des formations de l’Afrique de l’Ouest dont l’âge varie entre 2400 et 1600 Ma. Plusieurs phases Caracterisation Chimique Des Eaux Des Aquiferes De Fracture: Cas De La Région De Tiassalé En Cote D’ivoire 75 Figure 1: Carte de localisation de la région de Tiassalé de déformation ont affecté la région et ont abouti à la mise en place d’une fracturation développée. Au plan hydrogéologique, on rencontre dans la région de Tiassalé des aquifères d’altérites et de fissures. L’alimentation en eau potable des populations se fait au moyen des forages captant le plus souvent les aquifères fissurés. Les zones d’altération quand elles sont épaisses, peuvent contenir des circulations importantes d’eau qui sont parfois exploitées par des puits. Les eaux des altérites sont souvent polluées et parfois chargées de fines paillettes de micas (Faillat et Blavoux, 1989 ; Savané, 1997). 3. Materiel Et Methodes 3.1. Matériel Nous avons eu recours à des données diverses concernant cinquante quatre (54) forages. Les coordonnées géographiques des forages ont été obtenues à l’aide d’un GPS (GARMIN version 2), des données techniques de forages et des cartes topographiques et géologiques des degrés carrées de Gagnoa, d’Abidjan et de Dimbokro. Ces cartes à l’échelle 1/200 000 ont été éditées en 1992 par le Centre de Cartographie et de Télédétection (C.C.T.) pour les cartes topographiques et les cartes géologiques réalisées par la Direction de la Géologie en 1996. Quant aux données physico-chimiques, elles ont été réalisées au Laboratoire Privé d’Analyse (LPA) à Abengourou et au Laboratoire National d’Essai de Qualité, de Métrologie et d’Analyse (LANEMA) à Abidjan. 3.2. Cartographie et dosage Les coordonnées des forages ont été utilisées pour réaliser la carte de répartition des forages à l’aide des logiciels Mapinfo 5.0, Surfer 8 et Arcview 3.2. Les coordonnées initialement exprimées en degré sont converties en Universal Transverse Mercator (UTM) exprimées en kilomètre, à l’aide du module LNT2UTM du logiciel Rockware Utility. Au cours des campagnes de terrains (1999 et 2000), les paramètres physico-chimiques (température, pH, conductivité électrique, turbidité et oxygène dissous) ont été mesurés in situ. Les 76 Marie-Solange Oga, Théophile Lasm, Théodore Koffi Yao, Nagnin Soro, Mahaman Bachir Saley, Dongo Kouassi and Franck Gnamba éléments majeurs (HCO3-, Cl-, S042-, NO3-, Ca2+, Mg2+ , Na+ et K+), le fer, le manganèse et les phosphates ont été dosés en laboratoire une quinzaine de jour au maximum après les prélèvements. Le stockage a été réalisé en chambre froide à 4°C, à l’abri de la lumière. En fonction de l’ion à doser, différentes techniques, décrites dans les ouvrages généraux de chimie, ont été utilisées : • la volumétrie pour les ions HCO3-, • la complexométrie pour les ions Ca2+ et Mg2+ ; • la méthode de Mohr pour les ions Cl- ; • la turbidimétrie pour les SO42- ; • la colorimétrie pour les NO3- ; • la spectrophotométrie de flamme pour le Na+ et le K+. 3.3. Détermination des hydrofaciès La typologie des eaux passe exclusivement par la détermination des hydrofaciès. Dans le cadre de cette étude, nous avons utilisé le diagramme de PIPER du programme informatique « Diagramme 2 » (Smiler, 2007) du Laboratoire d'Hydrogéologie d'Avignon (France). Les éléments considérés sont Ca2+, Mg2+, (Na+ + K+) pour les cations et HCO3-, (Cl- + NO3-) et SO42- pour les anions. Le diagramme de PIPER (1953) possède trois domaines : • un parallélogramme divisé en 4 parties qui sert à déterminer le nom de l’hydrofaciès sur les mêmes bases que les formules caractéristiques de STRATLER ; • deux triangles, un à gauche, un à droite dans lesquels on porte respectivement les points représentatifs des cations et des anions. La projection dans le parallélogramme des points placés dans les triangles des anions et des cations classe la solution en faciès suivant les ions prédominants. 3.4. Système calco-carbonique Le principe du système calco-carbonique repose sur le calcul des variables suivants : la pression partielle de CO2 (PCO2) et le CO2 dissous, le pH d’équilibre et les indices de saturation de l’eau par rapport aux carbonates (calcite, dolomite). Les valeurs des indices de saturation par rapport à la calcite (ISC) et la dolomite (ISD) ont été calculées à l’aide de « Diagramme 2 ». La caractérisation des eaux par cette méthode fait recours au diagramme ISD/ISC et au diagramme pH réel - pH équilibre. Le diagramme ISD/ISC en coordonnées cartésiennes avec ISC en abscisse et ISD en ordonnée donne des informations sur l’âge relatif des eaux (temps de séjour), la perméabilité des aquifères et la vitesse de circulation de l'eau. Le diagramme pH réel - pH équilibre en coordonnées cartésiennes avec pH réel en abscisse et pH équilibre en ordonnée définit deux domaines, le domaine des eaux incrustantes et celui des eaux agressives. 4. Résultats Les résultats globaux relatifs à l’hydrochimie de la région de Tiassalé sont consignés dans le tableau I. Les valeurs de température des eaux souterraines de la région de Tiassalé sont comprises entre 25°C (Akalékro) et 30°C (Affouékro) soit sur une gamme de 5°C. La profondeur des forages oscille entre 31 et 81 m. Les eaux légèrement basiques (pH >7,0) représentent environ 15 % ; celles plus ou moins acides (pH< 7,0) représentent 85 % des forages étudiés. Parmi ces dernières, vingt huit points d’eaux soit 52 % indiquent un pH proche de la neutralité (6,5 ≤ pH< 7,0). Les eaux de la région de Tiassalé sont à alcalinité bicarbonatée et ont des conductivités électriques qui varient de 113 à 2460 μS.cm-1. Cependant, on distingue des eaux excessivement minéralisées (conductivité électrique supérieure à 1500 μS.cm-1) et fortement minéralisées (entre 1000 Caracterisation Chimique Des Eaux Des Aquiferes De Fracture: Cas De La Région De Tiassalé En Cote D’ivoire 77 et 1500 μS.cm-1). Ces eaux de minéralisation importante représentent chacune environ 11 % des forages, soit au total 22 %. Seulement 31 % des eaux ont des conductivités inférieures à 500 μS.cm-1 tandis que 47 % des eaux des minéralisations comprises entre 500 μS.cm-1 et 1000 μS.cm-1 (moyennement minéralisées). On conclut alors que les eaux étudiées sont en général peu minéralisées. Les fortes valeurs de minéralisation sont observées sur des terrains schisteux. Le calcium est le cation le plus abondant dans les eaux souterraines de cette région. Ces teneurs oscillent entre 5,50 mg.L-1 et 212,42 mg.L-1. Plus de 42 % des eaux des forages présentent des concentrations supérieures à la norme admise (60 mg.L-1). Le magnésium présente des teneurs qui varient de 3,20 mg.L-1 à 99,63 mg.L-1. Les teneurs en ion potassium sont faibles d’une manière générale et varient de 0,11 mg.L-1 (Kouadiokro) à 18,00 mg.L-1 (Morokro). Les teneurs en sodium enregistrées sont comprises entre 0,61 mg.L-1 et 143,00 mg.L-1. Par ordre d’abondance croissante, on classe les ions K+< Na+< Mg2+ < Ca2+ pour presque la totalité des eaux de la région à l’exception de celles de Morokro et de Tiassalé F1. Les ions Fe2+ et Mn2+ sont présents dans les eaux de la région avec des concentrations variant respectivement de 0 mg.L-1 à 12,00 mg.L-1 et de 0 mg.L-1 à 0,86 mg.L-1. Les concentrations en Fe2+ et Mn2+varient d’une localité à une autre (figures 2 et 3). Dans l’ensemble, il est à noter que 38 % des forages échantillonnés pour le fer et 43 % pour le manganèse présentent des concentrations supérieures à la norme OMS qui est respectivement de 0,30 mg.L-1 et de 0,05 mg.L-1.On remarque alors que plusieurs forages dans la zone d’étude ont des teneurs largement supérieures à la norme OMS. Les eaux critiques sont celles qui présentent à la fois des teneurs élevées en fer et en manganèse. Il s’agit des eaux de Morokro, Kravessou, Yacoubakro, Kouadio N’guessankro et Botindé (voir tableau 1). Tableau 1: localités ayant des teneurs critiques en fer et manganèse Morokro 8,75 0,86 Kravesoou 7,32 0,38 Yacoubakro 5,72 0,3 K.N'guessankro 1,62 0,25 Botindé 1,38 0,15 Localiés Teneur en Fe2+ (mg/L) Teneur en Mn2+ (mg/L) Figure 2: Carte de répartition des teneurs en Fe2+ dans les forages en fonction de la géologie de la région de Tiassalé (1999-2001) 78 Marie-Solange Oga, Théophile Lasm, Théodore Koffi Yao, Nagnin Soro, Mahaman Bachir Saley, Dongo Kouassi and Franck Gnamba Figure 3: Carte de répartition des teneurs en en Mn2+ dans les forages de Tiassalé (1999-2001) Les anions prédominants dans les eaux de la région de Tiassalé sont les bicarbonates avec des teneurs comprises entre 33,58 mg.L-1 pour le forage F1 de Tiassalé et 530,70 mg.L-1 pour celui de la localité de Kassasso. Les teneurs en chlorures des eaux souterraines de la région varient de 4,50 mg.L-1 à 538,10 mg.L-1. Une forte proportion des eaux étudiées présente des teneurs qui dépassent nettement la valeur guide préconisée par l’OMS (250 mg.L-1). Les nitrates sont moins abondants dans les eaux de la région de Tiassalé. Les concentrations varient de 0 mg.L-1 à 10,00 mg.L-1 et sont largement inférieures à la norme OMS (50 mg.L-1). Les teneurs des sulfates oscillent entre 0 mg.L-1 et 182,00 mg.L-1 et sont acceptables pour la consommation humaine. Faciès chimiques des eaux Les faciès chimiques des eaux de la région de Tiassalé sont indiqués sur le diagramme de Piper (figure 4). On ne note aucune particularité liée à la nature géologique. Le faciès bicarbonaté se rencontre dans 83 % des eaux de la région. On y distingue deux variantes : les eaux bicarbonatées calciques en majorité et les eaux bicarbonatées magnésiennes. La plupart de ces eaux indique de fortes teneurs en fer et en manganèse. C’est le cas d’Amanikro, de Kassasso, et de Diallokro. Le faciès bicarbonaté sodi-potassique de l’eau du forage F1, situé dans les environs de la ville de Tiassalé, est un cas singulier. Les faciès chloruré calcique et chloruré magnésienne concernent 17 % des échantillons. Ces eaux ont de fortes teneurs en chlorures par conséquent des minéralisations totales très élevées. Le cas de Gnanzobli avec 538,10 mg.L-1 de teneurs en chlorures et une minéralisation totale de 1103,4 mg.L-1 est à souligner. Ces eaux sont également pour la majorité, riches en fer et en manganèse. Seule la localité de Morokro présente une eau chlorurée sodi-potassique. Cette eau est d’ailleurs très riche en divers éléments chimiques dont le fer, le manganèse et les sulfates. Caracterisation Chimique Des Eaux Des Aquiferes De Fracture: Cas De La Région De Tiassalé En Cote D’ivoire 79 Figure 4: Diagramme de Piper des eaux de forage de Tiassalé Système calco-carbonique des eaux souterraines Les teneurs de CO2 et de pCO2 pour l’ensemble des ouvrages de la région varient respectivement de 8,82 mg.L-1 à 207,84 mg.L-1 et de 0,006 à 0,150 atm de pression partielle de CO2 (versus pCO2 atmosphérique = 10-3,5 atm). Dans la région de Tiassalé, la majorité des eaux sont très riches en CO2 dissous comme l’attestent les valeurs enregistrées dans les localités de Sartikran (207,84 mg.L-1), de Kouadio N’guessankro (170,66 mg.L-1), d’Assoumoukro (150,31 mg.L-1) et de Gnanzobli (142,06 mg.L-1). Dans le diagramme ISC/ISD (figure 5), les points représentatifs des échantillons d’eau s’alignent d’une manière générale suivant une droite de régression dont l’équation (1) est : ISD = 1,8*ISC-0,7 (1) 80 Marie-Solange Oga, Théophile Lasm, Théodore Koffi Yao, Nagnin Soro, Mahaman Bachir Saley, Dongo Kouassi and Franck Gnamba Figure 5: Diagramme ISC/ ISD des eaux de forages de la région de Tiassalé La quasi totalité des eaux de forages présente une sous-saturation à la fois vis-à-vis de la calcite (ISC < 0) et de la dolomite (ISD < 0) à l’exception de deux échantillons d’eau où les ISC et ISD sont positifs. Il s’agit des forages d’Amani Ménou (ISC = 0,69 ; ISD = 0,48 avec une teneur de CO2 dissous de 8,82 mg.L-1) et d’Affouékro (ISC = 0,42 ; ISD = 0,06 avec une teneur de CO2 dissous de 26,39 mg.L-1). Les eaux de la région de Tiassalé ont été subdivisées en trois familles suivant les valeurs de l’ISD. Famille1 (ISD > -0,5) Elle concerne les eaux de 6 localités que sont Amani menou, Affouékro, Asse N’guessankro, N’zuekro, Kassasso et Shokomenkro. Ces eaux ont des indices de saturation très proches de l’équilibre par rapport à la calcite et à la dolomite. Les eaux des forages de Affouékro (ISD = 0,48) et Amani menou (ISD = 0,06) indiquent même des indices ISD positifs. Les eaux de la famille 1 sont situées dans le domaine des eaux incrustantes sur le diagramme pHéq versus pHréel (figure 6). Ces eaux qui sont à un stade d’incrustation primaire sont caractérisées par des pH très proches ou supérieurs à 7 et aussi par des teneurs faibles en fer et en manganèse ; c’est le cas des localités comme Amani Menou (0,11 mg.L-1 de Fe2+ et 0 mg.L-1 de Mn2+), Affouékro (0,10 mg.L-1 de Fe2+ et 0,045 mg.L-1 de Mn2+), Asse N’guessankro (0,02 mg.L-1 de Fe2+ et 0 mg.L-1 de Mn2+). Famille 2 (-3,5 < ISD < -0,5) Cette famille regroupe trente échantillons d’eau avec des teneurs en CO2 de plus en plus importantes et donc caractérisées par une agressivité plus marquée que celle de la famille 1 (figure 6). Famille 3 (-5< ISD <-3,5) Cette famille compte neuf points d’eau. Les valeurs des indices de saturation traduisent une soussaturation en calcite et en dolomite nettement plus marquée comparativement aux familles 1 et 2. Par ailleurs, ces eaux présentent des teneurs élevées en CO2. Caracterisation Chimique Des Eaux Des Aquiferes De Fracture: Cas De La Région De Tiassalé En Cote D’ivoire 81 L’agressivité des eaux peut être mise en évidence à l’aide du diagramme "pHéq en fonction des pH réels". La projection des eaux souterraines dans ce diagramme (figure 6) montre que la majorité des points (plus de 90 %) sont localisées dans le domaine des eaux agressives. Seuls deux points sont localisés sur la droite d’équilibre (pHréel = pHéquilibre) séparant les eaux agressives des eaux incrustantes. Il s’agit des forages d’Amankro et d’Akakro. Figure 6: Diagramme des pHéq en fonction des pH réel des eaux de forage de Tiassalé 5. Discussion L’acidité des eaux de Tiassalé est principalement liée à la production de CO2 dans les couches superficielles du sol sous l’action des activités biologiques (Kortatsi et al., 2007). En effet, dans cette région, la végétation était initialement constituée de forêts et de savane arborée. Malgré le développement des cultures de rente, la forêt primaire persiste dans les zones protégées ou «forêt classée ». En outre, trouve-t-on des forêts galeries le long des principaux cours d’eau. L’abondance du CO2 dissous dans les eaux souterraines a été signalée dans d’autres régions de socle de Côte d’Ivoire (Biémi, 1992 ; Savané, 1997 ; Oga, 1998 ; Soro, 2002 ; Goné, 2001). Cette forte concentration en CO2 libre confère aux eaux souterraines de la région d’étude un caractère agressif comme l’indique la figure 6. La prédominance des ions bicarbonates (HCO3-) et chlorures (Cl-) dans les eaux de Tiassalé est une caractéristique des eaux souterraines des régions de socle de Côte d’Ivoire et d’Afrique (Collectif, 1984 ; Cefigre, 1985 ; Biémi, 1992 ; Soro 2002). Les cations dominants qui s’associent à ces ions sont le Ca2+ et Mg2+. Ces cations pourraient provenir des roches volcaniques basiques, plus ou moins métamorphisées. Du point de vue hydrofaciès, les eaux du socle diffèrent des eaux souterraines du bassin sédimentaire de Côte d’Ivoire qui présentent majoritairement un faciès chloruré sodi-potassique (Oga, 1998). Les eaux à forte minéralisation représentent environ 11 % des forages. Elles indiquent des conductivités supérieures à 1500 μs.cm-1, la norme admise par l’OMS étant comprise entre 500 μs.cm-1 et 1500 μs.cm-1 (Rodier, 1996). La minéralisation des eaux est indépendante de la profondeur des forages. A l’exception des eaux du forage de Morokro, la forte minéralisation des eaux de la région n’est pas liée à la présence des ions Fe2+ et Mn2+. 82 Marie-Solange Oga, Théophile Lasm, Théodore Koffi Yao, Nagnin Soro, Mahaman Bachir Saley, Dongo Kouassi and Franck Gnamba On note cependant que les fortes teneurs en fer et en manganèse enregistrées dans certaines localités constituent un important souci. En effet, ces deux éléments confèrent à l’eau un goût métallique désagréable, un aspect et une couleur (rouge brun et marron noir respectivement pour le fer et pour le manganèse) qui amènent les populations rurales à se tourner vers d’autres sources d’approvisionnement dont les qualités bactériologiques et parasitologiques sont douteuses. Ce qui peut avoir des conséquences graves sur la santé des populations. Par ailleurs, une telle eau provoque des tâches sur la lingerie. Selon la concentration, il peut se produire des précipitations sur les parois des canalisations diminuant considérablement leur diamètre utile, provoquant ainsi un colmatage au niveau de ces canalisations. On observe aussi un développement de bactéries ferrugineuses augmentant ainsi la corrosion dans les forages, les rendant vulnérables à d’autres sources de pollution qui dégraderaient considérablement la qualité de ces eaux. De façon générale, la minéralisation des eaux souterraines sur les terrains schisteux est plus élevée que celle sur les terrains granitiques. La sous-saturation en calcite et en dolomite des eaux souterraines de la région de Tiassalé est en parfait accord avec la quasi inexistence de formations carbonatées dans cette région. Des résultats similaires ont été obtenus sur les eaux souterraines dans d’autres régions de la Côte d’Ivoire (Biémi, 1992 ; Savané, 1997 ; Oga, 1998 ; Soro, 2002). La dissolution des roches par l’eau est un phénomène très lent ; ainsi l’état de sous-saturation des eaux en minéraux carbonatées reflète un temps de séjour très court de celles-ci dans l’aquifère. Ceci est confirmé par l’abondance du CO2 dissous dans les eaux souterraines de Tiassalé, traduisant ainsi la présence dans l’aquifère d’eaux récentes. En effet, la réaction d’hydratation du CO2 libère de l’acide carbonique qui attaque les roches (équations et 2 et 3). L'altération des minéraux (dissolution de feldspaths et précipitation de silicates en feuillets) conduit à une production d'alcalinité qui consomme du CO2. CO2 (gaz) +H2O H2CO3 (2) H2CO3 H++ HCO-3 (3) Le degré de saturation des eaux de la famille 1 témoigne d’un temps de séjour relativement plus long des eaux dans les aquifères respectifs. Ce qui suppose une vitesse de circulation lente ou même nulle de ces eaux. Les valeurs des teneurs en CO2 relativement faibles dans ces eaux confirment qu’il s’agit d’eaux anciennes. Celles de la famille 2 sont relativement moins âgées avec des vitesses de renouvellement moins lentes. La sous saturation des eaux de la famille 3 est le reflet d’un temps de séjour moins long de ces eaux dans l’encaissant et donc d’une vitesse de renouvellement plus rapide. La teneur élevée en CO2 de ces eaux témoigne d’un âge relativement jeune par rapport à celui des familles 2 et 1. Le forage de Tiassalé est un cas particulier. Bien que faisant partie de cette famille 3, les eaux possèdent une faible quantité de CO2 (9,99 mg.L-1) ; soit l’acquisition de carbone dans les eaux de ce forage s’effectue dans un système hydrogéologique fermé où l’infiltration des eaux de pluie est quasiment nulle, soit l’acquisition de carbone se fait en milieu ouvert mais dans un environnement où la production de ce gaz est faible. Quant au forage de Morokro, la quantité en CO2 est de 124 mg.L-1. Cette quantité qui est relativement importante, va de paire avec une forte teneur en fer. Le caractère libre ou captif des nappes joue lui aussi un rôle dans les échanges de CO2. Dans le cas de notre étude, l’acquisition du CO2 se fait en système ouvert pour la quasi totalité des échantillons d’eaux comme indiqué par la figure 7 faite en utilisant l’abaque de Gallo (1979). Les domaines I et III représentent des systèmes hydrogéologiques ouverts vis-à-vis du carbone. Par conséquent, ils offrent d’excellentes conditions de circulation et une bonne infiltration des masses d’eaux dans le sol. Ceci est en accord avec les travaux de Millot (1964) et Tardy (1969) qui indiquent la prédominance de la monosiallisation et de l'allitisation dans les mécanismes de néoformation en zones tropicales humides. Seul, le forage de Sokrobo se situe dans un système hydrogéologique fermé vis-à-vis du carbone, c’est- Caracterisation Chimique Des Eaux Des Aquiferes De Fracture: Cas De La Région De Tiassalé En Cote D’ivoire 83 à-dire entre le domaine IV et le domaine V. Le forage de Tiassalé se situe en milieu ouvert sur l’abaque de Gallo. Figure 7: Diagramme pH réel en fonction de HCO3- des eaux de forage de la région de Tiassalé Conclusion Dans la région de Tiassalé, les eaux souterraines sont de pH légèrement acide et par endroits très riches en Fe2+ et Mn2+. La coloration rouge rouille ou violet foncé de l’eau altère les propriétés organoleptiques et justifie l’abandon des ouvrages par les populations. Les eaux de la région sont potables pour la consommation humaine à l’exception des eaux des forages de Morokro, Gnanzobli, Affouvassou et N’Zuekro qui sont impropres et doivent faire l’objet de traitement avant consommation. Les eaux souterraines de la région de Tiassalé sont classées bicarbonatées calciques pour la majorité des ouvrages échantillonnés. Elles sont agressives et sous-saturées en calcite et en dolomite. La présence du CO2 dissous dans les eaux de Tiassalé suggère une bonne infiltration des eaux de précipitations. Le diagramme ISD/ISC indique que les eaux étudiées ont un temps de séjour moyen dans l’aquifère avec une vitesse de circulation moyenne. Remerciement Nous remercions les responsables de la Direction de l’Hydraulique Humaine (DHH) qui ont accepté de mettre en notre disposition les différentes données techniques et qui ont supporté les coûts financiers de cette étude. Notre gratitude va aussi à l’endroit des responsables et aux techniciens du LPA et du LANEMA pour les travaux analytiques. Nous n’oublions les instructeurs dont les remarques viendront améliorer notre document. 84 Marie-Solange Oga, Théophile Lasm, Théodore Koffi Yao, Nagnin Soro, Mahaman Bachir Saley, Dongo Kouassi and Franck Gnamba References [1] [2] GeoHive (2004) : Population de Côte d’Ivoire http// www.geohive. Com/cd/link.php ?xml=ci & sln ed. Biémi J. 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"nd" signifie "non déterminé".CE : conductivité électrique exprimée en us/cm MT : minéralisation totale OD : oxygène dissout T°C 26,8 27,2 27,7 29,8 28,6 26,2 28 27,1 27,7 26,2 25,6 27,9 26,4 27 27,8 27,2 26,5 27,7 27,8 28,2 27,2 26,2 26,4 27,2 26,8 26,6 28,1 27,2 28 27,4 27,3 27 27,1 27,4 27,7 26,5 26,8 26,2 27,4 27,5 27,5 27,2 29,3 27,9 26 27,1 OD 6,7 6,8 0,7 6,7 6,4 6,6 6,6 6,5 6,7 6,8 6,4 6,6 6,6 6,8 6,5 6,8 6,6 6,8 6,5 6,7 6,7 6,4 6,7 6,6 6,5 6,7 6,4 6,7 6,8 6,5 6,7 6,6 6,8 6,6 6,6 6,4 6,5 6,7 6,8 6,7 6,7 6,5 6,4 6,4 6,6 6,7 Turbidité 0,80 0,94 0,42 0,72 0,80 0,52 0,38 0,87 0,48 0,64 0,61 1,02 0,72 0,62 1,05 0,72 0,63 0,98 2,40 0,79 1,07 1,08 0,35 0,39 2,47 0,56 0,82 0,10 0,43 0,38 0,68 0,91 0,59 0,98 0,84 0,81 0,82 0,87 0,67 0,76 1,05 2,42 nd 1,02 0,42 0,92 pH 6,5 6,8 6,4 7,3 6,3 6,7 6,5 6,7 6,4 7,2 6,1 6,8 7,1 7,7 6,4 6,6 7,1 6,7 6,7 6,1 6,4 6,5 6,6 6,1 6,5 6,7 6,3 6,7 6,3 6,4 6,7 7,1 6,4 6,9 6,7 6,7 6,4 6,9 6,6 6 6,6 6,3 5,9 6,6 6,9 7,2 CE 1853 971 749 867 528 548 530 538 740 615 248 908 539 542 625 2020 1103 803 570 298 724 297 369 397 406 1041 354 580 318 2460 2140 458 319 1248 627 717 508 1105 445 420 885 450 1887 1377 2030 418 Ca2+ 148,30 80,16 43,29 87,37 52,70 68,13 40,08 65,73 66,13 74,55 14,43 66,53 52,10 73,75 40,08 212,42 133,87 74,55 40,08 18,44 73,75 32,10 26,50 21,60 19,20 98,60 16,00 52,90 19,20 208,40 153,90 48,10 19,20 152,30 74,60 67,30 44,90 98,60 32,10 28,90 43,30 19,20 23,80 83,40 174,80 36,10 Mg2+ 76,59 34,40 27,22 19,44 10,70 11,67 20,90 15,55 22,35 4,37 5,83 38,53 15,55 13,61 22,84 84,08 27,22 27,77 20,41 12,64 8,75 6,80 17,10 8,75 15,55 32,08 9,72 16,52 13,12 99,63 95,26 15,55 12,24 11,66 14,59 24,79 11,66 52,97 18,47 5,83 40,33 12,64 57,10 46,31 59,30 13,61 Na+ 7,25 9,66 1,16 9,94 5,87 1,25 4,11 0,68 1,62 2,16 0,95 7,08 1,67 3,02 3,42 9,16 5,36 0,95 3,08 1,16 3,78 0,97 0,72 2,16 3,62 4,06 2,18 0,61 0,68 4,06 10,27 2,96 1,16 0,95 2,39 9,76 9,21 6,02 0,71 1,03 2,18 4,18 143,00 11,48 1,96 2,17 K+ 1,96 4,16 0,72 1,07 2,82 0,96 1,30 0,29 2,16 0,95 0,68 2,45 0,43 0,75 1,77 3,65 0,52 0,40 1,67 0,49 1,07 0,60 0,38 0,92 2,16 1,03 0,96 0,28 0,20 1,03 4,02 0,76 0,62 0,68 0,47 0,69 0,61 0,75 0,11 0,62 1,08 1,03 18,00 1,67 0,58 1,01 Fe2+ 0,01 0,03 0,03 0,10 0,51 0,10 0,06 0,37 0,12 0,12 0,65 0,44 0,28 0,11 1,25 0,00 0,02 0,89 1,17 0,10 0,70 1,92 0,07 0,01 8,84 0,29 0,57 0,12 0,16 0,29 0,01 0,02 0,03 0,65 0,52 0,33 0,28 0,11 0,01 0,10 0,72 7,32 8,75 0,71 0,08 0,43 en mg.L-1 Mn2+ HCO30,00 274,50 0,00 207,40 0,00 122,00 0,05 366,00 0,10 176,90 0,05 292,80 0,00 176,90 0,08 219,60 0,08 213,50 0,05 274,50 0,20 244,00 0,10 250,10 0,05 183,00 0,00 317,20 0,10 195,20 0,00 305,00 0,00 262,00 0,10 231,80 0,20 189,10 0,00 140,30 0,15 176,90 0,20 140,30 0,00 164,70 0,00 128,10 0,20 146,40 0,05 237,90 0,15 85,40 0,00 250,10 0,10 109,80 0,05 237,90 0,00 213,50 0,00 244,00 0,00 128,10 0,20 530,70 0,20 231,80 0,10 359,90 0,05 305,00 0,05 286,70 0,00 158,60 0,00 67,10 0,25 225,70 0,35 73,20 0,86 71,98 0,30 366,00 0,00 488,00 0,10 176,90 Cl301,41 138,30 115,25 53,19 20,20 23,05 63,83 48,22 106,38 54,96 21,28 102,83 35,46 15,96 63,83 361,69 156,02 95,75 67,37 21,28 113,47 14,18 21,28 42,52 42,55 538,10 35,46 31,91 37,23 538,10 507,08 31,91 28,37 95,74 46,10 40,78 14,18 141,84 231,80 35,46 117,08 95,74 350,00 205,67 358,15 39,01 NO32,20 1,30 0,80 0,00 1,10 0,50 0,70 0,90 0,90 1,10 1,30 1,50 0,80 1,00 1,10 1,50 1,20 1,50 0,80 0,30 0,90 1,00 0,50 10,00 1,10 1,50 0,50 0,40 0,40 1,50 1,30 0,50 0,40 0,20 1,00 0,90 0,90 1,50 1,00 0,60 1,10 1,20 3,36 0,00 2,50 1,20 SO4216,00 16,00 6,00 6,00 0,00 6,00 6,00 3,00 6,00 10,00 6,00 12,00 2,00 6,00 6,00 6,00 14,00 6,00 3,00 1,00 65,00 0,00 1,00 16,00 1,00 12,00 3,00 0,00 1,00 12,00 10,00 12,00 1,00 6,00 3,00 8,00 16,00 12,00 1,00 3,00 31,00 2,00 182,00 6,00 26,00 1,00 PO430,14 0,33 0,12 0,33 0,48 0,37 0,26 0,12 0,16 0,38 0,16 0,46 0,39 0,28 0,38 0,38 0,38 0,18 0,32 0,25 0,11 6,00 0,10 0,23 0,11 0,18 0,16 0,10 0,12 0,46 0,28 0,09 0,09 0,18 0,16 0,39 0,21 0,43 0,34 0,01 0,32 0,39 0,28 0,12 0,13 0,23 MT 828,4 491,7 316,6 543,5 271,4 404,9 314,1 354,5 419,4 423,1 295,5 482,0 291,7 431,7 336,0 983,9 600,6 439,9 327,2 196,0 444,6 204,1 232,4 230,3 240,7 925,8 154,1 352,9 182,0 1103,4 995,6 355,9 191,2 799,3 374,8 512,9 403,0 601,0 444,1 142,7 463,1 217,3 859,1 721,7 1111,5 271,8 Localités Abeykro Adjekouamékro Adoumkro Affouekro Affouvassou Agoublikro Ahiroa Ahua Akakro(Tiassalé) Akakro(Taabo) Akalékro Akayaokro Alikro Amani Menou Amanikro Amankro Asse n'gessankro Assinzé Assoakro Assoumoukro Behikro tindé Broubrou Broukro Cpt Pecos cpt penassou Diallokro Dibokro Djahakro Gnanzobli Gnénekro Goursikro Goyakro Kassasso Katienou Kotiessou K. N'guessankro K.-Ehounoukro Kouadiokro kouamékro Koyékro Kravessou Morokro Namlamaye N'zuekro Rosalikro Caracterisation Chimique Des Eaux Des Aquiferes De Fracture: Cas De La Région De Tiassalé En Cote D’ivoire Sadoumoukro Sahinkro Sartikran Shokomenkro Sokrobo Tapekro Tchombokro Tiassalé F1 26,8 27,2 28,2 26,3 26,7 27,2 27,5 29,5 6,6 6,4 6,8 6,4 6,8 6,4 6,6 5 0,82 nd 0,68 0,75 0,38 0,87 0,35 1,50 6,3 7,1 6,2 6,9 6,7 6,7 6,6 6,7 119 799 664 1309 475 772 960 113 60,10 24,90 38,50 155,50 27,30 49,70 54,50 5,50 19,44 9,72 21,87 38,88 18,41 33,05 38,58 3,20 14,52 7,92 5,12 5,60 1,62 1,92 9,62 7,00 1,57 2,16 2,18 1,15 2,16 0,68 0,91 6,00 0,03 0,03 0,02 0,63 0,12 0,75 0,31 0,35 0,00 0,00 0,00 0,10 0,08 0,15 0,08 0,05 176,90 140,30 228,10 350,00 61,00 195,20 152,50 33,58 117,02 10,64 102,83 17,21 46,10 120,56 180,85 4,50 2,60 1,50 1,20 1,30 0,70 1,10 2,20 4,60 12,00 3,00 10,00 12,00 3,00 1,00 12,00 11,40 0,11 0,28 0,24 0,10 0,37 1,30 0,10 0,46 87 404,3 200,5 410,1 582,5 160,9 405,4 451,7 76,6