~ Pergamon PI!: 50899-5362(00 )00020-8

Journal of African Earth Sciences, Vol. 30, No.2, pp. 283-293, 2000

10 2000 Elsevier SCience Ltd All rights reserved. Printed In Great Brltam

0899-5362/00 $- See front matter

Variations des parametres physico-chimiques des eaux de l'Oued Aggai: significations geo-environnementales et

consequences sur la precipitation des travertins actuels (Causse de Sefrou, Moyen-Atlas - Maroc)

(Physico-chemical parameter variations of water from Wadi Aggai waters: geo-environmental significance and

consequences for travertines precipitation [Middle Atlas, Morocco])

LAHCEN GOURARP, *, MOHAMMED ALAOUI-MHAMDP, ABDELLAH BOUSHABA' et BOUAZZA FEDAN2

'Universite Sidi Mohamed Ben Abdellah, Faculte des Sciences, BP 1796, Dhar EI-Mehraz-Atlas-Fes, Maroc

2Universite Mohammed V, Institut Sientifique, BP 703, Agdal-Rabat, Maroc

RESUME-Les eaux de I'Qued Aggai, dont Ie bassin versant principalement dolomitique, sont fortement carbonatees et de facies bicarbonate magnesien. Ces eaux ont depose au cours des periodes humides du Plio-quaternaire des masses importantes de travertin. Actuellement, la formation de ces roches est ra/entie presque de moitie en amont et completement arretee en avaf. Ceci est dO a la tendance a I' aridification du climat et encore plus au desequilibre de I' environnement dans Ie bassin versant sous I'eftet accentue de I'action anthropique. Cette action se manifeste par Ie changement de la qualite des eaux karstiques a la suite de la deforestation et de I' erosion des sols qui en resulte, du rejet des eaux usees et des dechets solides et de I'utilisation des fertilisants. ©

2000 Elsevier Science Limited. All rights reserved.

ABSTRACT -Waters from Wadi Aggai display a magnesian bicarbonate chemical facies, related to a dominantly dolomitic basement. Large travertine deposition occurred during the humid episodes of the Plio-Quatemary. Current travertine deposition is strongly reduced, the only functional sites being located in the upper parts of the watershed. This is due to the general climatic trend towards aridity and, more importantly, the environmental disequilibrium due to human impact. Such an impact is inferred from changes in water quality, due to deforestation and resulting soil erosion, disposal of sewage and waste materials, and use of fertilisers. © 2000 Elsevier Science Limited. All rights reserved.

(Received 12/~/98: revised version received 1116/99: accepted 214/99)

ABRIDGED ENGLISH VERSION

During Plio-Quaternary humid periods, numerous travertine systems were formed in the Moroccan Middle Atlas. Among these systems, some are fossilised, whereas others are still functional. One of the best examples of the latter type is provided by

*Corresponding author gourari./ahcen@caramail.com

the Wadi Aggai Basin. Physico-chemical parameter analyses of water have been carried out parallel to field obseNations in order to understand their variations, their geo-environmental significations and consequence on the geneSis of present travertines.

Journal of African Earth Sciences 283

L. GOURARI et al.

The Wadi Aggai Basin is situated in the transitional zone between the Middle Atlas and the Sai"s Plain. Its river basin is mainly composed of liassic dolomites on a substratum of gypsiferous salted clays with intercalations of Triassic doleritic basalts and Palreozoic highly deformed schists and sandstones (Martin, 1981; Ouarhache, 1987; EI­Arabi, 1987; Charriere, 1990), At the north of the basin, the Palreozoic and Mesozoic terranes plunge under the Miocene and Plio-Quaternary formations (Fig. 1).

Upstream of Wadi Aggai (Table 1) the annual mean temperature of the water is about 18 DC. Values of pH, conductivity and the chemical composition of the water reflect the underground lithology. The the Mg2 + /

Ca 2 - ratios and the magnesian bicarbonate chemical facies of the water (Fig. 3) point out the ma jor role of karstic dissolution of dolomites in the chemical composition of water that is equilibrated with/oversaturated in dissolved carbonates (Fig. 4). Oversaturation occurs during the dry season and expresses a young endokarst that allows a prolonged contact between the phreatic water and the rock (Hakim, 1985). This oversaturation, related to favourable bioclimatical and lithological conditions, is reflected upstream by the precipitation of travertines. This precipitation is linked to favourable biological, hydrological, topographical and morphological conditions. At the present time, the genesis of these rocks is slowed down by about a half in comparison

INTRODUCTION

Dans les pays carbonates, I'evolution spatiotem­pore lie des parametres physico-chimiques des eaux est necessaire pour comprendre la nature et Ie fonctionnement des geosystemes karstiques d' amont, distributeurs de flux d'eau charges de carbonates en solution et leurs relations avec les systemes ac­cumulateurs d' aval ou s' effectue la redistribution d' une grande partie de ces produits en solution principalement sous forme de travertins (Vaudour, 1984; Martin, 1988; Campyet Macaire, 1989; Ford et Williams, 1989; Magnin et al. 1991). Dans les geosystemes karstiques, la variation des parametres physico-chimiques des eaux depend etroitement de I' environnement OU les conditions hydrogeologiques, morphologiques, bioclimatiques, physiques et anthropiques sont determinantes (Vaudour, 1986; Nicod, 1986b).

En bordure septentrionale du Causse moyen­atlasique, se sont formees au cours du Plio-Quatemaire des masses importantes de travertins (Martin, 1981). Ces depots se sont accumuh~s dans les zones a I' aval des bassins hydrologiques. Parmi les bassins travertineux, certains sont devenus fossiles et d' autres

284 Journal of African Earth Sciences

to Plio-Quaternary humid periods. This slackening is a response to a tendency to aridification and especially to the anthropical impact which is shown by:

i) the diversion and catchment area of water; ii) the deterioration of covering forest with its

resulting 'soil erosion'; and iii) the use of fertilisers. The pH and conductivity values of downstream

waters of Wadi Aggai (Table 2) are due to the nature of underground rocks and soils and to the sewage of Sefrou City. Waters are enriched in nitrogenous and phosphate components. The 0805 and OCD maximum values were recorded during the 'oleicol' campaign. The observations accomplished in the wadi downstream indicate that travertine precipitation stopped because of:

i) use of nitrogenous and phosphate fertilisers that, respectively, help to acidify the water (Golterman and Meyer, 1985; Etchanchu and Probst. 1988; Akdim, 1991) and inhibit the biological precipitation of calcite (Casanova, 1983; Casanova and Lafont, 1985);

ii) organic wastes which increase considerably the consumption of dissolved oxygen; and

iii) disposal of solids and used water which led to a decrease in the chemical and biological quality of the water.

The results from this work show that travertine precipitation can be used as an indicator to assess the anthropic impact on an unbalanced environment in karstic areas.

sont encore fonctionnels. L'un des meilleurs exemples de ces derniers est fourni par Ie bassin de I'Qued Aggai. Des analyses des eaux ont ete effectuees paralielement aux observations de terrain, afin de connaitre I'origine chimique des elements en solution et I'evolution temporelle de leurs parametres physico­chimiques et bacteriologiques. Ce travail a ete fait dans Ie but de com prendre les conditions et les mecanismes de la precipitation des travertins et surtout les causes du ralentissement et de I'arret de leur formation actuelle. L'elargissement de ce travail et son application aux systemes travertineux apportera des renseignements importants qui permettront d'eclaircir I'histoire et I' evolution des geosystemes karstiques et d'apprecier I'impact anthropique sur Ie desequilibre de I'environnement.

SITUATION ET CADRE GEOLOGIQUE DU BASSIN HYDROLOGIQUE DE L'OUED AGGAI (FIG. 1)

Le bassin fait partie du bassin du Haut Sebou. II est situe a I'extremite Nord-Ouest du Causse de Sefrou

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Figure 1. Esquisse structurale de la panie centrale du Moyen-Atlas central septentrional (Martin, 1981). 1: Paleozoique; 2: Trias; 3: Dolomies du Lias inferieur; 4: Calcaires du Lias moyen; 5: Miocene; 6: Conglomerats et sables pliocenes; 7: Calcaires lacustres plio-Vlllafranchiens; 8: Basaltes quaternaires; 9: Travenins,' 10: Formations fluviatifes et cones de dejection du Pleistocene; 11: Faille cenaine; 12: Faille supposee; 13: Flexure,' 14: Reseau hydrographique,' 15: Dayas ou lacs karstiques. Figure 1. Structural sketch map of the central pan of the nonhern Middle Atlas (Martin, 1981). 1: Palceozoic; 2: Tnassic; 3: Lower Liassic dolomites; 4: Middle Liassic limestones; 5: Miocene; 6: Pliocene conglomerates and sands; 7: Plio-Quaternary lacustrine limestones; 8: Quaternary basalts; 9: Travertines; 10: Pleistocene fluvial formations and alluvial fans; 11: fault; 12: supposed fault 13: flexure; 14: river pattern; 15: karstic lakes.

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L. GOURARI et al.

qui appartient a la zone de transition entre Ie Causse moyen-atlasique au Sud et la plaine du Sa·I·S au Nord. II presente dans son ensemble un climat sUbhumide a hiver frais et il est couvert dans sa partie amont par une foret de chenes verts en voie de degradation.

Ce bassin est constitue principalement de dolomies brechiques et sable uses du Lias inferieur qui surmontent une serie detritique d' age triasique composee d'argiles rouges gypso-saliferes a intercalation de basaltes doleritiques alteres (Martin, 1981; Ouarhache, 1987; EI-Arabi, 1987; Charriere, 1990). Les terrains mesozo·iques reposent en discordance angulaire majeure sur un socle paleozoi·que. Ce demier, forme en grande partie de gres et de schistes tres tectonises (Ouarhache, 1987; Charriere, 1990)' affleure dans I'extreme partie amont du bassin au niveau de la boutonniere d'imouzzer du Kandar. Les terrains paleozo·iques et mesozo"iques s'ennoient au Nord du bassin sous une couverture formee de terrains miocenes et plio-quaternaires. Les terrains miocenes sont formes de depots marins composes de silts ocres et de marnes sableuses alors que les formations plio­quaternaires sont constitues de calcaires lacustres, d' epandages silto-greseux et conglomeratiques de cOnes de dejection et d'importantes masses de travertins. Ce bassin est decoupe dans son ensemble par un reseau d'accidents longitudinaux de direction N20 a N70 et transverses de direction N 1 20 a N 160.

MATERIELS ET METHODES Strategie d' echantilonnage Les eaux analysees de I'Oued Aggai amant ont ete echantillonnees au niveau de la station de pompage des eaux vers la ville de Shalil (X = 549,3; Y:::: 385,6; feuille de Sefrou au 1/50.000). Les resultats physico­chimiques, reportes ici, ont ete obtenus a partir des

campagnes mensuelles de prelevements realises au cours de I'annee 1992. Les analyses des eaux ont ete effectuees au laboratoire d'hydrobiologie de la Faculte des Sciences de Fes. Les prelevements des eaux de l'Oued Aggai aval ont ete effectues au niveau du pont de Kouchata (X = 524,27; Y = 365, 85; feuille de Sefrou au 1/50.000) a 4 km environ a I'aval de la ville de Sefrou. Les analyses et les mesures ont ete faites par la Direction Regionale de I'Hydraulique du Sebou de Fes.

Parametres physiques, chimiques et de pollution Les mesures de la temperature ont ete effectuees sur Ie terrain a I'aide d'un thermometre Y.S.I.; celles de la conductivite ont ete realisees au laboratoire avec un conductivimetre (Norme AFNOR) a une temperature de 20 oe. Le pH des echantillons a ete mesure au laboratoire a I'aide d'un pH-metre Orion-Research apres calibration de I'electrode. Les dosages des elements chimiques majeurs (Ca2t , Mg2., HCO)-, 50/-, CI-, Na+, K ., O

2, N0

3 -, NH4 • , NTK, PT et P043-) ont ete effectulls

suivant les techniques dec rites par Golterman et al. (1978). Les analyses des parametres de pollution (0805 et DCO) et bacteriologiques (CT, CF et SF) ont ete faites suivant les methodes dec rites par Rodier (1984),

RESUL TATS DES ANAL VSES ET INTERPRETATIONS Oued Aggai amant (Tableau 1) Parametres physiques Les temperatures varie entre 16°C en decembre et 21 °e en aoCst; la temperature moyenne annuelle est d' environ 18 °C, Le faible ecart resulte des variations climatiques. Les valeurs du pH et de la conductivite expriment une mineralisation moyenne a assez elev~e des eaux liee a la nature lithologique des roches

Tableau 1. Resultats des analyses physico-chimiques des eaux de l'Oued Aggai amont au cours de I'annae 1992 (station de pompage des eaux vers Shalil: X = 549,3; Y = 385,6) Table 1. Physico-chemical analyses of the upstream Wadi Aggai waters during 1992 (water pumping station towards Shalil: X = 549.3; Y :::: 385.6)

MOls TOC pH Cond Ca2• Mglo Na' K' HCOl 50.2 CI Mg2' OLd PT PO.l-

pS/em mgll mgll mgll mgll mgll mg/I mg/I /Ca2' mg/I mgPII gPIi

1 16,5 7.4 5BO 37,9 70,4 3 1,5 410 19.2 14,2 1,a6 - - -2 17 7,5 550 35,2 64 6 6.5 360 33,6 17,7 1.B2 -- -3 lB 7.B 560 33,2 62,3 2,B 1 400 30.2 14.2 1,BB - - -4 18,5 7,B 530 40 66,5 3.7 O.B 390 10,4 15.2 1.66 B.4 0.075 0.035

5 19 7.9 560 39.6 54.6 5.B 1.4 380 9,6 20,5 1,38 - - -6 20 8 485 40 48 4,2 0,4 316 12,6 16,2 1,20 8;5 0,088 0,045

7 20.5 8.3 490 38.4 50 3,8 0.6 310 10.6 14,4 1.30 - - -8 21 8.4 460 34 48.2 10,6 0.7 334 20,4 22,6 1.42 - - -9 19 7,9 500 32,4 46,4 6,3 0,7 360 11,2 8,9 1,43 8 0.03 0,008

10 18 7.6 480 31.7 54.2 4,B 0,8 340 13.8 10.4 1,71 8,2 0,025 0,006

11 17 7,5 540 32,1 62,8 8 1 386 22 20,2 1,96 - - -12 16 7,6 570 38,3 68,3 11 1,2 370 24 22,4 1.78 - - -

7.78 525.41 36.06 58.8 358,75 18,12 16.4 1,62 - - -Moyenne 18.37 6,82 1,38 ~ ---,-

286 Journal of African Earth SCillflC9S

Variations des parametres physico-chimiques des eaux de I'Oued Aggai

traversees formees principalement d' assises car­bonatees liasiques.

Parametres chimiques Les teneurs les plus elevees en Ca sont enregistrees au printemps. Les legeres diminutions de concen­trations en ete peuvent s'expliquer par une preci­pitation de carbonate de calcium alors que celles d'hiver resulteraient d'une dilution des eaux de sources par les eaux de ruissellement de pluie chargees de particules detritiques derivant principalement de I'erosion des sols et des alterites (terra rossa). Ces materiaux sont aussi responsables des augmentations de concentrations en Mg en periodes pluvieuses. Les valeurs du rapport Mg2 + /Ca2 + expriment Ie role majeur joue par la dissolution des dolomies. Les concen­trations en hydrogenocarbonates sont elevees, les augmentations de concentration de la saison pluvieuse resulteraient du lessivage des sols. Les diminutions de concentration d'ete peuvent s'expliquer par une perte du gaz carbonique par evaporation et photosynthese. Les concentrations les plus impor­tantes en sulfate sont obtenues en peri odes pluvieuses alors que les plus faibles sont enregistrees en periodes seches. Les concentrations en Na sont faibles et celles du CI sont plus importantes. Les variations annuelles des concentrations en Na, en CI et en sulfate se font dans Ie me me sens (Fig. 2),

montrant que ces trois elements chimiques ont la me me origine lithologique. Dans Ie bassin versant, les

80

70

60

50

40

30

20

10

0

2 3 4 5 6 7

seules formations pouvant fournir ces elements chimiques correspondent aux argiles gypso-saliferes du Trias. Ces terrains affleurent sur les bordures de la boutonniere paleozo'lque d'imouzzer du Kandar et Ie flanc Quest du horst d'el-Mers draine par I'Qued I'Hmer, affluent de I'Qued Aggai (Fig. 1). Les concentrations en K sont tres faibles. Cet element peut provenir du lessivage des sols agricoles et de I'alteration des micas presents surtout dans les argiles du Trias et les schistes du Paleozo'lque.

Des analyses comph~mentaires ont ete effectuees sur des echantillons d'eau en juin, septembre, octobre et avril 1992. Elles montrent que les teneurs en oxygene dissous sont importantes alors que celles des composes azotes et phosphores sont faibles.

Facies chimiques des eaux Le facies chimique des eaux est bicarbonate magnesien (Fig. 3). Ce facies, identique aux facies chimiques des eaux des sources et oueds des Causses d'imouzzer du Kandar, d'ifrane et d'EI-Hajeb (Hakim, 1985), traduit la lithologie des bassins hydrogeologiques formes de carbonates liasiques a dominante dolomitique. Ces roches, poreuses et karstifiees, reposent sur un plancher impermeable compose d'argiles gypso-saliferes permettant la formation d'importantes nappes phreatiques. Ces nappes, qui s' etendent sur tout Ie Causse moyen-atlasique, restituent aux zones exutoires de bordure des eaux de facies bicarbonate magnesien.

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8 9 10 11 12 Mois

FigurB 2. Variations des teneurs en elements chimiques majeurs des eaux de I'Oued Aggai amant au cours de rannee 1992. Rguffl 2. Variations in major element content of the upstream Wadi Aggai waters during 1992.

Journal of African Earth Sciences 287

L. GOURAR/ et al.

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Figure 3, Diagramme de Schoeller-Berkaloff des eaux de rOued Aggai amont (analyses chimiques mensuelles durant ranmJe 1992).

Figure 3. Schoeller-Berkaloff diagram of the upstream Wadi Aggai waters during 1992 (monthly chemical analyses).

Etat et facteurs de saturation des eaux en carbonates L'evaluation de I'etat de saturation des eaux en carbonates (Fig. 4) a permis de repartir I'annee en deux periodes: une periode d'equilibre correspondant a la saison humide et une autre de sursaturation correspondant a la saison seche. Ce phenomene de saturation des eaux en carbonates dissous est connu dans les pays karstiques mediterraneens (Nicod, 1986a; Hakim, 1985; Martin, 1981; Weisrock, 1981). La saturation des eaux en carbonates reflete un endokarst jeune permettant un contact prolonge entre I'eau et la roche tras favorable a la dissolution karstique (Hakim, 1985). Elle est liee a des facteurs bioclimatiques et hydrogeologiques favorables.

Facteurs bioc/imatiques La presence d'un couvert vegetal forestier et pedologique assez important dans les hautes zones humides d' amont permet un approvisionnement des eaux meteoriques d'infiltration en quantites impor­tantes de gaz carbonique ce qui les rend plus agressives et augmente leur POuvoir de dissolution.

Facteurs hydrogeologiques Les facteurs les plus importants sont la lithologie et la tectonique. La lithologie des terrains (dolomies, calcaires dolomitiques et argiles gYPso-saliferes) favorise I'acquisition rapide de la saturation des eaux

288 Journal of African Earth Sciences

en carbonate de Ca par eftet de I'ion commun (Bakalowicz, 1988, 1990). La texture brechique et sableuse ainsi que la structure cristallisee des dolomies facilitent leur dissolution chimique. Les observations effectuees au microscope polarisant mont rent que cel/e-ci affecte beaucoup plus les facies cristallises que les facies micritiques et s'opere a partir des plans de clivages et des zones de jonction des cristaux. La fracturation et Ie broyage tectonique de ces roches ainsi que la structure subtabulaire du Causse moyen­atlasique, forme de compartiments etages et bascules vers Ie Nord, permettent I'infiltration des eaux meteoriques et leur drainage des hautes nappes vers les basses nappes de plus en plus affaissees en direction de la plaine du Sars. Au cours de ce cheminement lent, les eaux souterraines se chargent progressivement en carbonates dissous et acquierent leur saturation.

Facteurs de precipitation des travertins Les observations de terrain corroborent les resultats de I'evaluation annuelle de la saturation des eaux en carbonates dissous. La precipitation des tra­vertins s'effectue pendant la saison sache et surtout en ete. Cependant, elle n'est pas declen­chee uniquement par la saturation des eaux en carbonate de Ca en solution mais depend d'autres facteurs.

Variations des parametres physico-chimiques des eaux de I'Oued Aggai

pH

~ ~ II Zone de sursaturatio~ 8,5 ......

~ .8" ~ 7· \

~OI2~ 6. \ 8 f1~.

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""" '" r--. 1 r--"", Zone de so us-saturation "'r-' ""- 15°e

~~ 7 200 e

7,5 10 15 20 30 40 50

THenoF

Figure 4. Diagramme d'equilibre pH- TH (courbes de Roques): etat de saturation des eaux de I'Oued Aggai amont durant I'annee 1992. Les numeros de 1-12 correspondent aux mois, THoF (titre hydrotimetrique en degres franr;:ais) =/Ca2+ J +/Mg2+ J. Figure 4. pH-TH equilibrium diagram (Roques, 1972): saturation state of the upstream Wadi Aggai waters during 1992. (Numbers 1-12 correspond to the months. THoF hardness titre in french degrees) =/Ca2 + J +/Mg2+ J.

Facteurs biologiques lis jouent un role important dans la precipitation des travertins. En effet I'observation de nombreux sites en voie de travertinisation a revele ('existence d'une importante coenose vegetale composee essentielle­ment d' Algues bleues et de Mousses. Ces organismes, connus pour leur role important dans la formation des travertins (Casanova, 1984; Freytet, 1989; Freytet et Plet, 1991), connaissent un epanouissement pendant la saison estivale.

Facteurs hydrologiques, topographiques et morphologiques La precipitation se fait principalement dans les sites a ecoulement perenne, agite et non turbide. les conditions topographiques et rnorphologiques locales (ruptures de pente, tronc;:ons etroits et berges concaves du lit etc ... ) induisent des ecoulements turbulents et permettent un maintien permanent de I'humidite dans les endroits emerges avoisinants par degagement des embruns d'eau.

Facteurs climatiques Le plus important est I'ensoleillement. " favorise, d'une part, une elevation de la temperature et un rechauffement de I'eau et de ('atmosphere et, d'autre

part, une evaporation des eaux et un depart du gaz carbonique dissous dans I'eau.

Facteurs chimiques

La presence des sulfates dans les eaux karstiques favorise la precipitation des carbonates (Tomas, 1974; Gams, 1967; Nicod, 1986a) en augmentant la mineral­isation des eaux et en defavorisant Ie maintien en solution du carbonate de Ca (Muxart et Birot, 1977; Nicod, 1986b).

Causes du ralentissement de la formation des travertins Le taux actuel moyen de la precipitation des travertins, mesure a partir des cycles ecologiques de periodicite annuelle dans les facies stromatolitiques a habitats de larves de Chironomides (Bertrand, 1950; Casanova, 1981), est de 2-3 mm anI alors que ce taux etait de 3-6 mm an-1 dans les travertins plio-quaternaires. Le ralentissement de la precipitation actuelle des travertins est lie a une tendance a I' aridification du climat et a un desequilibre de I' environnement sous I'impact anthro­pique.

Tendance a I'aridification du climat Les indices du phenomene a I'echelle du bassin et du Moyen-Atlas sont nombreuy. Les plus importants sont

Journal of African Earth Sciences 289

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~ I Tableau 2. Resultats des analyses physico-chimiques et bacteriologiques des eaux de !,Qued Aggai aval (Pont de Kouchata: X = 524,27; Y = 365,85) d'apres la Direction Regionale de I' Hydraulique du Sebou. Table 2. Physico-chemical and bacteriological analyses of the downstream wadi Aggai waters (Kouchata bridge: X = 524.27; Y = 365.85) according to the Regional Hydraulic Direction of Sebou.

Date Debit pH Cond 02 d. 0805 DCO MES NO/ NTK NH.+ PT PO.3 CT* CF* SF* I/s pS/cm mgll Mg(02)/1 mg(02)/I mg/l mgll mgNII mgN/1 mgP/1 mgP/1 100ml 100ml 100ml

1110189 22 7,2 4,6 4 28 57 1/03189 380 8,35 580 8.4 40 49 113 0,14 4,11 4.10' 1.10' 26.102

1/01190 264 7,8 620 1,6 152 330 101 1,57 4,08 1,27 0,8 1/04190 89 8,2 610 6,2 5 29 50 4,17 2,68 1,03 0,67

I

1/08190 9 7,3 810 3,6 15 48 45 0,93 8,32 1,18 2.10 5

1/10191 254 8.35 450 8.4 6 52 244 15.8 2,03 0.87 0,4 1.5.10' 1/01192 8.2 395 8.4 2 4 153 13,4 1,76 1,06 0,77 0,35 3.10' 6.103

1/06192 162 8,25 550 8 14 28 80 8,96 3,18 1.63 13,7 4,57 1300 1200 1/04193 7,9 410 3 8 50 32 3.41 12,6 4,8 1.35 0,99 4.10' 2.10' 1/08194 7,8 950 4.2 13.5 39.5 66 5.73 6.76 0.03 1.37 0.65 1.4.105 2,5.10' 1.4.103

1/10194 8,45 1665 9 8 24 27,3 5,8 0.16 0.006 1.25 0,99 3,8.10' 66.102 82.102

L_

0805: Demande biologique en oxygene pendant 5 jours; OCO: demande chimique en oxygene; MES: matiere en suspension; CT: coliformes totaux; CF: coliformes fecaux; SF: streptocoques fecaux; ,*): densite bacterienne/l00 ml. 0805: Oxygen biological demand for 5 days; OCO: oxygen chemical demand; MES: suspended matter; CT: total coliforms; CF: fecal coliforms; SF: fecal streptococcus coliforms; '*1: bacterial density/100 ml.

r-

C) a §i A ~ (lI ... e!..

Variations des parametres physico-chimiques des eaux de /'Oued Aggai

la reduction de la pluviometrie, la diminution des precipitations de neige,l'assechement et la diminution de plans d'eau dans de nombreux lacs karstiques, Ie tarissement ainsi que la baisse de debit de nom­breuses sources.

Action anthropique Cette action, de plus en plus ace usee dans Ie bassin (Gourari, 1997), se manifeste principalement par Ie creusement des puits, la derivation et Ie captage de quantites importantes d'eau, I'utilisation des fertilisants, la degradation du couvert forestier et I'accentuation du detritisme qui en resulte.

Oued Aggai aval (Tableau 2) Parametres physiques et chimiques Les valeurs de la conductivite et du pH sont liees a la nature carbonatee des terrains et des sols traverses ainsi qu'aux differents rejets de la ville de Sefrou. Les chutes les plus importantes des teneurs en oxygene dissous traduisent une consommation excessive d'oxygene dissous. Les teneurs en nitrate fluctuent entre 0,93 et 15,8 mg I'. Celles en ammonium oscillent entre 0,006 et 8,32 mg 1-'. Ces dernieres evoluent de fa!;on inversement proportion­nelle a la teneur en nitrate et au debit. Les teneurs en N total Kjeldhal, relativement elevees, varient entre 0,14 et 6,76 mg(N} 1-'. Les teneurs en orthophosphate fluctuent entre 0,35 et 4,57 mg(P) I' et celles de P entre 0,77 et 13,7 mg(P) I'. Elles mont rent que les eaux de l'Oued Aggai aval sont plus soumises aux effets des fertilisants et aux rejets des lessives que celles de I' amont.

Parametres globaux de la qualire des eaux Les valeurs maximales de la DB05 et de la DCO sont enregistrees pendant la campagne oleicole. Ces deux parametres de pollution presentent une evolution analogue. Les teneurs en matieres en suspension sont proportionnelles aux debits et atteignent leurs plus grandes valeurs au cours des crues. La contamination bacteriologique s'exprime davantage en ete qui connait une chute accrue de debit.

Causes de I'arret de la formation des travertins Les observations regulieres effectuees dans Ie lit mineur de I'oued, a travers et en aval de la ville de Sefrou, ont montre que les encroutements travertineux ont cesse de s'y former. L'arret de la genese de ces encroutements est accompagnee aussi d'une reduction importante des Diatomees, des Cyanophycees et des periphytons. Ces phenomenes sont dus a I'utilisation des fertilisants, aux rejets des eaux usees, des dechets solides et

organiques.

Utilisation des fertilisants L'utilisation des engrais azotes entraine une nitrifi­cation des eaux. Cette nitrification peut entrainer une dissolution du carbonate de Ca conformement aux reactions chimiques suivantes (Akdim, 1991):

NH; + 202 ~ N03 + H2 + 2W

CaC03 + H+ ~ Ca 2+ + HC03 L'equilibre global peut s'ecrire ainsi:

NH: + 202 + CaC03 ~ NO; + Ca2+ + HCO; + W + H20

Le processus d'acidification des eaux par nitrification a ete decrit dans les eaux du Rhin et de la Garonne en France (Golterman et Meyer, 1985; Etchanchu et Probst, 1 988) et de Dades et M'goun au Maroc (Akdim, 1991). L'augmentation des teneurs en nitrate pendant les periodes d'activite agricole peut s'expliquer par I'utilisation des engrais ammoniaco­nitriques. En eftet, dans I'interaction du nitrate d'ammonium (NH4N0

3) avec Ie complexe absorbant

du sol, NH4 + est absorbe par Ie sol tandis que N03

-

reste dans la solution et contribue a I'acidite des eaux (Henrikson et Brakke, 1988) et par consequent ala dissolution eventuelle du carbonate de Ca. L'utilisation des engrais phosphates enrichit les eaux en orthophosphates. Ces derniers defavorisent la formation des travertins en formant d'une part des complexes avec les ions Ca et en inhibant d' autre part la precipitation biologique de la calcite. Cette inhibition se fait pour des concentrations superieures a 0,05 mg 1-' (Casanova, 1983; Casanova et Lafont, 1985) et resulte d'une perte du pouvoir encroatant des Cyanophycees. Le r61e de ces micro-organismes dans I'appreciation de la qualite et de I'etat de la pollution des eaux a ete montre par d'autres auteurs (Champiat et Larpent, 1988). Ainsi Chamesphon polunius et Calothrix sont caracteristiques d'eaux non polluees alors que Phormidium supporte les eaux moyennement polluees, Oscil/atoria et Spilurina peuvent survivre dans les eaux polluees et pauvres en oxygene. Le developpement des algues depend des proportions relatives entre lie N et Ie Pe (Alaoui Mhamdi et al., 1 996). L' action anthropique conduit a une variation du rapport NIP auquelles algues bleues et vertes sont sensibles (Goudie et al., 1993). L'abaissement du rapport (N/P<5) permet Ie deve­loppement des Cyanophycees (Alaoui Mhamdi et al., 1 994) et la regression des bacteries connues par leur role dans la precipitation du carbonate de Ca (Adolphe et al., 1986; Adolphe et al., 1988; Chafetz et Folk, 1984). L'effet de I'utilisation de quantites importantes de fertilisants dans Ie ralentissement de la precipitation des travertins a ete signale dans les eaux de l'Oued M'Goun et I'Qued Dades dans la depression de Ouarzazate (Akdim, 1991). Ce ralentissement est da

Journal of African Earth Sciences 291

L. GOURARI et al.

a I' absence de Pseudomonas qui intervient activement dans Ie processus de genese des encroOtements travertineux (Adolphe, 1973, 1986; Adolphe et Billy, 1974; Billy et Chalvignac, 1976; Adolphe et a/. , 1989).

Rejets des eaux usees et des dechets solides Les rejets de ces produits sans traitement prealable constituent la cause la plus importante de la pollution. Ces rejets ant presque double au cours des deux dernieres dtkennies en raison de I'extension de la ville de Sefrou et de I'exode rural, ce qui a entraine la degradation de la qualite physico-chimique et biologique des eaux et detavorise Ie developpement des organismes et surtout les Cyanophycees encroO­tantes a cause de:

i) la diminution de la penetration de la lumiere; ii) des modifications du biotope par destabilisation

du lit; et iii) I'enrichissement des eaux en composes

phosphores.

Rejet des dechets organiques Le rejet des agents polluants, et surtout des margines, entralne une consommation biologique importante de I'oxygene et cree alors des conditions tres proches de I' anaerobie. Ces conditions s' accentuent au cours de la saison seche et provoquent en ete un degagement de tres mauvaise odeur qui exprime une insuffisance d'aut~puration resultant d'une diminution importante de debit de I'oued.

SYNTHESE ET CONCLUSION GENERALES

La mineralisation des eaux de facies bicarbonate magnesien resulte principalement de la dissolution chimique des assises dolomitiques liasiques qui constituent un reservoir d'eau important a I'echelle de tout Ie Causse moyen-atlasique. La dissolution karstique de ces assises est favorisee par:

i) la structure cristallisee et la texture brechique et sableuse des dolomies;

ii) leur fracturation et broyage tectonique; et iii) les conditions bioclimatiques de I'impluvium

karstique. Ce cadre environnemental tras favorable a la

karstification explique I'etat equilibre it sursature des eaux de I'Qued Aggai amont en carbonates dissous. La sursaturation des eaux a lieu principalement au cours de la saison seche. Cette sursaturation. qui s'exprime actuellement par une precipitation d'edifices et encroOtements travertineux dans les sites favor­ables, diminue au cours de la saison pluvieuse.

Dans Ie cours superieur de I'oued, la formation des travertins connait actuellement un ralentissement

292 Journal of African Earth Sciences

important par comparaison avec les periodes humides du Plio-Quaternaire. Ce ralentissement est lie a une tendance a I'aridification du climat actuel et surtout a I'action anthropique. Cette formation a completement cesse dans Ie cours interieur a cause de la disparition des Mousses et des Cyanophycees encroutantes sous I'eftet de la pollution importante resultant de I'utilisa­tion des fertilisants et surtout des rejets, sans traitements prealables, des eaux usees, des dechets solides et des margines.

Les resultats acquis dans cette etude montrent que la precipitation des travertins constitue un indice important permettant d' apprecier et d' evaluer I'impact anthropique sur Ie desequilibre de I'environnement dans les regions karstiques.

REMERCIEMENTS

Nous remercions vivement monsieur Ie professeur Brahim Akdim, chef de departement de Geographie de la Faculte des Lettres de Sars, pour ses remarques et ses suggestions constructives sur Ie manuscrit. Nous tenons egalement a remercier les deux rapporteurs du Journal of African Earth Sciences d'avoir corrige et commente Ie manuscrit. Editorial handling - B. Bonin

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