Analyse spatiale de la composition chimique des ruisseaux vosgiens

Spatial analyses of the stream water chemical composition in the Vosges Mountains

• Auteur / Autrice : Théodora Nedeltcheva
• Direction : Étienne Dambrine
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences et environnement
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université Henri Poincaré Nancy 1. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vosges (France)

France

Cours d'eau

Analyse spatiale (statistique)

Méthodes statistiques

Écologie des cours d'eau

Eaux continentales -- Acidification

Analyse

Composition chimique

Eaux de surface

Résumé

Ce travail avait pour objectif l'établissement de modèles statistiques décrivant la variabilité de la composition chimique des ruisseaux vosgiens, basés sur des raisonnements mécanistes et traduisant notre compréhension du milieu. Les facteurs écologiques de l'acquisition de la composition chimique des eaux étaient par ordre d'importance : les précipitations, la richesse du substrat en minéraux altérables et la taille du bassin versant. L'influence majeure de la lame d'eau précipitée suggère que l'essentiel des concentrations des ruisseaux s'acquière dans les sols. L'influence de la minéralogie de la roche ne devient dominante que pour des substrats riches en minéraux altérables, influençant ainsi les concentrations en Ca et Mg dans les ruisseaux. Les teneurs en potassium paraissent résulter d'un double contrôle : l'altération du feldspaths potassique et la fixation au niveau des argiles. Sur grès, le sodium provient des précipitations et la silice, de la dilution des solutions des sols par la pluie. Sur granite, à cette dilution se rajoute l'échange ionique, par lequel le sodium remplace dans les eaux de drainage les autres cations (Ca, Mg, K) libérés par l'altération.

The aim of this study was to analyse the spatial variability of stream water composition at lowflow in the Vosges Mountains. We showed that the mineral element concentration can be explained by three main factors: annual rainfall, bedrock composition and the area of the catchment. The principal influence of the precipitations suggests that the stream water concentrations are acquired in the soil. Stream water concentrations in base cations are strongly related to the bedrock content in weatherable minerals, when these minerals are still available in substantial amounts in the soil horizons and saprolite. Potassium concentrations are mainly related to the K-feldspar weathering and the trapping of the K, released by K-feldspar weathering, by clays. On sandstone, Na originates mainly from the atmosphere, and Si results from dilution of the soil solutions by the rainfall. On granite, in addition to this dilution, Na concentrations are controlled by ion exchange with the other cations released in the drainage waters by the weathering.