Environnements sédimentaires quaternaires et actuels des

THESE

présentée à

C U NIVERSITE DE DAKAR FACULTE DES SCIENCES

pour obtenir le grade de

D0CTEUR.DE SPECIALITE 3e CYCLE ‘EN GEOLOGIE mention SEDIMENTOLOGIE

Par

MAMADOU FALL

ENVIRONNEMENTS SEDI MENTAI RES QUATERNAIRES ET ACTUELS DES TOURBIERES DES NIAYES

DE LA GRANDE COTE DU SENEGAL

Soutenue le 23 Décembre 1986 devant la commission d‘examen

M M O. DIA . . _. Président

R. KHATIB . Rappor teu r

J.Y. G A C . Rapporteur

J.J. COLLIN Examinateur

J. L. S A O S Examinateur

G. PEZERIL Examinateur

H. FAURE lnvi te

Avec la collaboration de I’ORSTOM I

A V A N T - P R O P O S

A u terme de ce travail, j e tiens à exprimer ma reconnaissance à toutes les personne qui, par leur collaboration, leurs conseils leurs encouragements ont contribué à sa réalisation.

Mes remerciements vont tout d'abord à Mr. Michel ROLLET qui, après m'avoir confié ce travail, m'a mis en rapport avec les personnes et les organismes susceptibles d'aider à sa réalisation. Je lui exprime toute ma gratitude et le remercie de sa confiance.

Je remercie profondément Mr. Ousseynou DIA, Chef d u Départe- ment de géologie pour ses conseils, ses encouragements et l'aide constante qu'il m'a accordée. Je lui témoigne ma reconnaissance d'avoir bien voulu accepter de présider le jury.

Je remercie profondément Mr. Ramzy KHATIB pour les longues heures consacrées à la correction de ce mémoire. Sa disponibilité constante, ses critiques et suggestions ont permis d'améliorer progressivement la rédaction ainsi que les interprétations des résultats. L'atmosphère dynamique et amicale qui règiie autour de lui m'a beaucoup servi dans les moments difficiles. Je lui exprime toute ma gratitude et le remercie d'avoir bien voulu être rapporteur de ce travail.

Je remercie très vivement Mr. Jean Luc SAOS q u i m'a assisté dans toutes les phases de réalisation d u travail : assistance sur le terrain, au laboratoire et a u cours de la rédaction. Je tiens à le remercier particulièrement pour sa disponibilité constante à mon égard et son amitié, et pour avoir accepté de participer au Jury.

Je remercie Mr. Jean Yves GAC, Directeur de Recherche à 1'ORSTOM pour m'avoir accueilli au Laboratoire de géologie de Hann pour le grand intérêt qu'il a bien voulu accorder à ce travail, pour les corrections qu'il a apporté, les critiques et suggestions pour m'avoir assisté dans la réalisation technique de ce mémoire. Je lui exprime m a reconnaissance d'avoir bien voulu accepter d'être rapporteur de ce travail.

Monsieur X. DALMAYRAC, Directeur de 1'ORSTOM trouvera ici l'expression de mes remerciements pour avoir manifesté beaucoup de compréhension et de sollicitude en m'assurant la collaboration scientifique de l'organisme qu'il dirige.

J'exprime mes profonds remerciements à Mr. G. PEZERIL de la Direction des Mines et de la Géologie pour s'être intéressé très tôt à ce travail et ?nur avoir bien voulu accepter de faire partie du jury.

Je suis également très reconnaissant à Mr. Jean Jacques COLLIN d'avoir bien voulu accepter de juger ce travail.

Je remercie Mr. le Professeur Hugues FAURE du Laboratoire de Géologie du Quaternaire de Luminy à Marseille pour s'être intéressé très tôt à ce travail. Je lui suis reconnaissant d'avoir organisé le séjour de stage que j'ai effectué dans le Laboratoire de Géologie du Quaternaire de Marseille. Je suis particulièrement honoré d u soutienet delasollicitude qu'il manifeste à mon égard.

J'exprime ma reconnaissance profonde à Mme A. M . LEZINE pour avoir participé à la définition du sujet et i; ses principales phases de réalisation. Je le remercie vivement pour sa sollicitude constante et son amitié.

Ma reconnaissance et mes remerciements vont également à Mr. J.J. CHATEAUNEUF, Directeur de la Division de Géologie Générale au B.R.G.M. pour avoir organisé mon séjour à Orléans, Je lui exprime toute ma reconnaissance pour les services inestimables qu'il m'a rendu.

Je remercie très profondément mon ami G. QUATATOTTI pour l'assistance précieuse qu'il m'a apporté au cours des longues heures que nous avons passé ensemble au Laboratoire de sédimentologie du BRGM.

Monsieur René GUIRAUD de l'Université d'Avignon trouvera ici l'expression de ma reconnaissance et mes vifs remerciements pour le soutien constant qu'il a manifesté à mon égard. I1 n'a cessé de suivre mes travaux depuis le début.

Ma reconnaissance va également à Mr. Jean Paul BARUSSEAU de l'université de Perpignan. I1 m'a fait bénéficier de ses solides compétences en sédimentologie, de son soutien et ses encouragements.

Au Laboratoire de Géologie du Quaternaire de Luminy, j'ai eu à bénéficier du soutien et de la collaboration de plusieurs personnes à qui j'exprime mes vifs remerciements. I1 s'agit de Mr. C. HILAIRE-MARCEL, Directeur du L.G.Q., MM. M. ICOLE, L. CASTA, M. TAIEB, R . LAFONT, G. PERINET, Melle R . BONNEFILLE, Mme S. BIEDA, L. FAURE, N. PAGE, M M . G. BUCHET et M. DECOBERT.

Je réserve une mention toute spéciale à Mme S. BIEDA pour l'aide précieuse qu'elle m'a apporté en sédimentologie et à Mme L. FAURE pour sa constante sollicitude à mon égard et son amitié.

Je remercie M. C.E.W. DIOP de la Direction des Mines et de la Géologie pour son soutien et l'aide précieuse qu'il m'a apporté sur le terrain à plusieurs reprises.

Je remercie également le responsable du M.E.B., M. X. MATTE1 et à travers lui, le personnel technique, MM. NDAO et COLY.

Mes amis et collègues du Département de géologie trouveront ici l'expression de ma reconnaissance et mes vifs remerciements pour leur collaboration, leur soutien, leurs encouragements et leur sympathie. Je ne puis m'empêcher de réserver une mention spéciale 2 A . FAYE pour sa constante disponibilité, pour les longues heures que nous avons passé ensemble dans les tourbières.

Je remercie profondément M . Babacar BA qui m'a aidé a rea- liser les travaux de dessins, Mme E. NDOUR, M. SFdy DIA et tous mes amis qui m'ont soutenu dans ce travail.

Je remercie M. A. NONGONIERMA, Chef du Département de botanique de 1'IFAN-CHEIKH ANTA DIOP pour m'avoir autorisé l'accès de l'herbier.

Les travaux de dactylographie de cette thèse ont été effectués avec compétence par M. P. SOUSSOU.

Je lui exprime toute ma gratitude pour sa disponibilité et sa patience. Je le remercie très sincèrement.

A m a F E M M E

Mes PARENTS *

Mes AMIS

pour votre abnégation, votre c o u r a g e , votre confiance

et votre sollicitude.

A la mémoire de mon Cher Ami Mamadou B A , t r è s t ô t

arraché à notre affection.

7

TA5 LE. D E S M A T I E R E S

INTRODUCTION .................................................. 1

PREMIERE PARTIE : DONNEES SUR LE MILIEU NATUREL DES TOURBIERES DES NIAYES DU SENEGAL

CHAPITRE I

L E MILIEU NATUREL DES TOURBIERES DES NIAYES DU SENEGAL ... 4

I . . CONTEXTE CLIMATIQUE ....................................... 4

A . . Les centres anticycloniques .......................... 4

B . . Les saisons .......................................... 4

1 .. La saison sèche ................................ 4

2 . . La saison des pluies ou hivernage .............. 6

II . . DDNNEES GEOLOGIQUES ET GEODYNAMIQUES SUR L E LASSIN SEDIMEN- TAIRE SENEGALO-MAURITANIEN .............................. 6

A . . Les formations anté-quaternaires ..................... 6

1 . . Le Crétacé ..................................... 6

2. . Le Paléocène ................................... 7

3 . . L'Eocène ....................................... 7

4 . . L'Oligo-mio-pliocène .....................

B . . Le Quaternaire ....................................... 8

1 . . Périodes anté-ogoliennes (1000000 à 20 O00 ansBP)8

2 . . L'Ogolien (20.000 . 12.000 ans B.P) ............ 12

. . . ........... 3 Le Tchadien (12.000 7.000 ans B.P) 12

4 . . Le >!wakchot-tisn (7.000 . 4.200 ans B.P) ........ 12

5 . . Le Tafolien (4.200 . 2. O00 ans E.P.) ........... 13 6 .. Le Subactuel et l'Actuel ....................... 13

III . . CADRE GEOMORPHOLOGIQUE .................................. 13

A .. Morphologie des formations d u littoral ............... 13 1 .. Le système dunaire interne ancien .............. 13

2 . . Le système dunaire ogolien intermédiaire ....... 13

3 . . Le système dunaire externe d u littoral ......... 14

B .. Morphologie du plateau continental nord ........... 15

1 . . La bathymétrie ............................... 15

2 .. Les reliefs structuraux ...................... 15

3 . . La' couverture sédimentaire ................... 15

IV . . DONNEES HYDROGEOLOGIQUES ............................... 15

A . . Géométrie de l'aquifère ............................ 18

B - . Evolution de la piézométrie ........................ 18

V . . ENVIRONNEMENT HYDROLOGIQUE ACTUEL ....................... 18

A . . Les chenaux d'écoulement ........................... 23

B . . Les écoulements superficiels diffus ................ 23

C . - Les accumulations lacustres ......................... 23

1 . - Les lacs pluviomètres ......................... 24

2. - Les l a c s d'affleurement de n e p p e s . ........... 24

VI . . DONNEES PEDOLOGIQUES .................................... 24

A . . Les sols ferrugineux tropicaux ...................... 24

B . . Les sols minéraux peu évolués ....................... 24

D . . Les sols halomorphes ............................... 26

C . . Les sols organiques hydromorphes ..................... 26

VI1 .. CADRE BOTANIQUE ....................................... 26

A . . Végétation du système dunaire externe .............. 26

vives ou semi-fixées ......................... 26

2 . . La forêt sèche littorale ..................... 27

1 . . Faciès et groupements herbacés sur dunes

B . . Végétation des dépressions entre dunes externes et dunes ogoliennes ................................ 27

1 . . La végétation des pentes sous le vent du front dunaire externe ........................ 27

2 . . Les "Niayes" ................................. 27

VI11 . . CHOIX DES SONDAGES ................................... 29

CHAPITRE 2 LES METHODES D'ETUDES ............................ 32

MATERIEL ET MODE D'ECHANTILLONNAGE ..................... 32 I . .

II . . ETUDES SUR ECHANTILLONS HUMIDES ....................... 32

III .

A . . Structure et microstructure des sédiments ........ 32

B . . Isolement et détermination des graines ............ 34

. ETUDES SUR ECHANTILLONS SECS ......................... 34

A . Mesure d e pH ...................................... 34

B . . Granulométrie ..................................... 34

1 . . Fraction supérieure 6 50 um ................. 34

2 . - Fraction inférieure à 50 um ................. 34

3 . - Paramètres granulométriques ................. 36

a) Paramètres texturaux de FOLK ET W A R D .... 37

b ) Diagramme C-M de PASSEGA ................ 37

c) Paramètres et indices de RIVIERE ......... 40

C . . Morphoscopie et exoscopie des quartz .............. 40

1 . . Analyse morphos~copie ........................ 40

2 . . Analyse exoscopique au M E E ................ 42

D . - La diffractométrie R X ............................. 42

1 .. Analyse du sédiment total ................... 42

2 . . Analyse de la fraction argileuse ............ 42

a) Préparation .............................. 42

b) Détermination ............................ 43

c) Estimation ............................... 43

DEUXIEME PARTIE : APPROCHE SEDIMENTOLOGIQUE D E L'ENVIRONNEMENT DES TOURBIERES

CHAPITRE 3

ETUDE LITHOLOGIQUE DES SONDAGES .......................... 45

I . . DESCRIPTION DES SONDAGES ................................ 45

A . . Sondage de MBoro-C; .................................. 45

B . . Sondage de MBoro-D .................................. 47

C . . Sondage de MBoro-I .................................. 47

D . . Sondage de MBoro-K .................................. 47

E . . Sondage de Touba NDiaye ............................. 53

F . . Sondage de Fass Boye ................................ 53

G . . Sondage de Diogo ................................... 53

II . . LES LITHOFACIES . LEUR REPARTITION ET LEUR SIGNIFICATION 53

A . . Les éléments organiques figurés ..................... 55

1 . . Les éléments foliaires ........................ 55

2 . . Les éléments vasculaires ...................... 55

3 . . Les graines ................................... 55

4 .. Pollens et spores ............................. 55

5 . . Les diatomées ................................. 55

B . . Les principaux lithofaciès et leur signification .... 56

1 . . La tourbe ..................................... 56

2 .. Les vases organiques .......................... 56

a) Les vases organiques silto-sableuses ........ 56

b) Les vases organiques silto-argileuses ...... 58

CHAPITRE 4

CARACTERISTIQUES GRANULOMETRIQUES D E L A CHARGE MINERALE DES SEDIMENTS ............................................ 59

I . . GRANULOMETRIE DES SABLES DUNAIRES ........................ 59

II . . GRANULOMETRIE DE L A FRACTION M I N E R A L E DES "TOURBES" ..... 59

A . . La fraction sableuse des "Tourbes "" .................. 59

1 . - Courbes un modales ............................ 59

2 . - Courbes bimodales ............................. 60

B . - La fraction silto-argileuse ......................... 60

1 . - Courbes unimodales ............................ 60

2 . - Courbes bimodales ............................. 60

C . - La granulométrie totale ............................. 65

III . . DIAGRAMMES DE COMBINAISON DES PARAMETRES GRANULOMETRI- QUES MZ. 6. SK et K .................................... 65

IV .

A . . Diagramme M -6 ...................................... 65

B . - Diagramme SK - 6 .................................... 65 z

C . . Diagramme S K - M ................................... 69 Z

D . . Diagramme SK . K .................................... 69

. DIAGRAMME CM DE PASSEGA ............... .................. 69

V . . INDICES D'EVOLUTION GRANULDMETRIQUES DE RIVIERE .......... 69 .

A .. Corrélation E g m .. X ................................ 69

B . - Corrélation N-X ..................................... 72

Conclusions sur l'étude granulométrique de la charge minérale des "tourbes" ................................... 72

-

VI.- HYPOTHESES SUR U N E ORIGINE LOESSIQUE D'UNE PARTIE DE LA FRACTION MINERALE DES TOURBES ............................ 73

A . . Manifestations loessiques actuelles en zones péri- désertiques ......................................... 73

B . . Caractéristiques granulométriques et minéralogiques des aérosols péridésertiques actuels ................ 73

1 . . Caractéristiques granulométriques ............. 73

2 . . Caractéristiques minéralogiques ............... 75

C . . 75 D . . Composante loessique de la charge minérale des "tourbes" .. 75

Témoins de manifestations loessiques au Quaternaire récent ....

CHAPITRE 5

MDRPHOSCOPIE ET EXOSCOPIE D E QUARTZ ..................... 80

I . . ANALYSE MORPHOSCOPIQUE .................................. 80

A .. Résultats des analyses morphoscopiques ............. 80

2 . . Grains irrégulier-mats (1.M) ................. 80

3 . . Grains rond-luisants ( R . L ) ................... 80

1 . . Grains rond-mats (R.M) ....................... 80

4 . . Grains irrégulier-luisants (1.L) ............. 80

B . . Commentaires ....................................... 80

II . . EXOSCOPIE DES QUARTZ ................................... 85

A . . Quartz des sables dunaires ......................... 85

B . . Quartz de la fraction sableuses des "Tourbes ....... 86

C . . Conclusions ........................................ 86

CHAPITRE 6

ETUDE MINERALOGIQUE .......................................... 89

I . . LES MINERAUX ............................................ 89

A . - Les minéraux autres que les minéraux argileux ...... 89

1 . . Le quartz .................................... 89

2 . . La silice amorphe ............................ 89

3 .. La goethite (Feo)Oh .......................... 89

4 . . La sidérite (FeCO ) .......................... 89

5 . - La pyrite (Fes ) ............................. 89 3

2

B . - Les minéraux des argiles ............................ 91

1 . - La kaolinite (K) ............................. 91

2 . - L'illite (I) ................................. 91

3 . - La vermiculite (V) ........................... 91

4 .. Les smectites (S) ............................ 93

5 . . Les minéraux interstratifiés ................. 93

6 . . La palygorskite 3 ............................

II - REPARTITION DES MINERAUX ................................ 93

A . - Répartition verticale dans les sondages ............. 93

1 . - Sondage de MBoro C ........................... 93

2 . - Sondage de MBoro D ........................... 95

3 . - Sondage de MBoro K ........................... 95.

4 . - Sondage de MBoro I ........................... 95

5 . - Sondage de Touba NDiaye ...................... 95

6 . - Sondage de Fass Boye ........................ 98

7 . - Sondage de Diogo ............................. 98

Conslusions ....................................... 98

8 . . Répartition régionale des minéraux argileux ........ 101

1 . . Le contexte géomorphologique ................. 101

. . .. I..

2 . . Le contexte hydrologique ..................... 101

C . . Conclusions ....................................... 102

III . . ORIGINES ET SIGNIFICATION DES ARGILES ET DES MINERAUX ASSOCIE ............................................... 102

A .. Les oxydes de fer et la kaolinite ................... 1a3

B . . L'illite et les interstratifiés .................... 104

C . . La vermiculite ..................................... 104

D .. La smectite ........................................ 105 . E . . La palygorskite .................................... 105

F . . C onclusions ........................................ 105

1 . . Les niveaux inférieurs argilo-silteux à kaolinite des sondages de MBoro I, T . NDiaye et Diogo ..................................... 105

2 . . Les vases organiques silto-sableuses des sondages de MBoro C. MBoro D. MBoro K . et Fass boye .................................... 105

3 . - Les niveaux de tourbes fibreuses ............. 106

TROISIEME PARTIE : APPROCHE PALEO-BOTANIQUE D E L'ENVIRONNEMENT DES TOURBIERES

CHAPITRE 7

ETUDE DES GRAINES FOSSILES CONSERVEES DANS LES TOURBES ... 107

I . . INTRODUCTION : ORIGINALITES DE L'ETUDE DES GRAINES ..

FOSSILES ................................................. 107

A . . Intérêts de l'étude des graines fossiles ............ 107

B ; . Limites de l'utilisation des graines dans l'inter- prétation des paléo-environnements ................... 107

II . . LES GRAINES DANS L E SONDAGE D E TOUBA NDIAYE ............. 108

A . . Choix d u site de Touba Ndiaye ....................... 108

B . . Résultats ........................................... 108

1 . . Déterminations des taxons ..................... 108

2 . . Représentation et commentaire des résultats ... 112

C . . Interprétation ...................................... 113

III . -CONCLUSIONS ............................................. 114

CONCLUSIONS GENERALES ......................................... 115

LISTE DES FIGURES 120 LISTE DES TABLEAUX ............................................. 12 2

LISTE DES PLANCHES ............................................ 1 2 2

BIBLIOGRAPHIE .................................................. 1 2 3

.............................................

I N T R O D U C T I O N

ORIGINE DE LA SEDIMENTATION TOURBEUSE

Les tourbes ligneuses et les vases organiques se sont accumulées dans les cuvettes interdunaires et les paléo-vallées du massif des dunes ogoliennes du littoral nord du Sénégal depuis le Pléistoccène supérieur jusqu'à une époque récente.

Le développement et la conservation des sédiments tourbeux dépendent essentiellement de facteurs climatiques (périodes plu- vieuses du Quaternaire), hydrogéologiques (position du niveau de la nappe des sables) et géomorphologiques (formation de réceptacles stables dans le massif dunaire). Cette sédimentation est un mélange binaire entre une composante biogénique autochtone liée à l'importance de la production végétale des réceptacles et une composante "terrigène" allochtone qui constitue la contribution de l'environnement inorganique.

L'étude de la part biogénique peut être abordée sous divers aspects : la palynologie, l'étude des macro-restes, la géo- chimie organique ... Ces types d'approche renseignent principalement sur l'évolution des environnements paléofloristiques des tourbières.

L'approche sédimentologique cherche à déterminer la nature, l'origine et l'évolution de la charge minérale des sédiments et à caractériser les différents vecteurs.

BUT DE L'ETUDE

Ce mémoire est consacré à l'étude lithostratigraphique sédimentoiogique et paléobotanique (étude consacrée aux graines) des sédiments tourbeux des Niayes du littoral nord du Sénégal, entre MRoro et Diogo. Par ces différentes approches complémen- taires, nous nous proposons d'apporter une contribution majeure à la reconstitution des paléo-envi ronnements des Niayes au Quater- naire récent.

PRESENTATION DU MEMOIRE

- La première partie du mémoire présente la zone du littoral nord avec ses caractéristiques climatiques géomorphologiques, hydrologiques, botaniques et pédologiques, ainsi que les méthodes d' étude.

- Dans la deuxième partie, nous nous proposons de rechercher la signification paléoclimatique de la sédimentation inorganique minérale qui accompagne l'accumulation des tourbes dans les cuvettes interdunaires et dans les paléo-vallées.

- 2 -

Les analyses stratigraphiques et structurales, cherchent à mettre en évidence des niveaux caractéristiques et des coupures significatives corrélables d’une tourbière à l’autre.

Les analyses granulométriques, morphoscopiques et exoscopiques permettent d’identifier la nature des vecteurs qui sont à l’origine de la pollution minérale des tourbières ainsi que la dynamique des aires de sédimentation.

L’analyse minéralogique contribue à connaître les diffé- rentes sources des sédiments terrigènes. En outre, à partir de la nature des minéraux argileux, nous tenterons de dégager un certain nombre d’arguments permettant de proposer des hypothèses sur l‘évo- lution de l’environnement des tourbières durant le Quaternaire ré- cent.

- La troisiGme par_tie est consacrée à l’étude des macro- restes végétaux dans une optique paléohydrologique. En effet, les tourbières ont livré de nombreux bois fossiles et des graines plus ou moins bien conservés.

cées comme des biomarqueurs pouvant apporter des renseignements paléoécologiques. C’est ainsi que l’étude de la fluctuation de la flore Cypérologique fossile doit nous permettre d’énoncer des hypo- thèses paléohydrologiques en fonction des données que nous avons recueillies sur l’écologie des espèces émettrices.

Plus précisément, nous avons utilisé les graines de cypéra-

c

P R E M I E R E P A R T I E

D O N N E E S S U R L E M I L I E U N A T U R E L D E S T O U R B I E R E S D E S

N I A Y E S D U S E N E G A L

i

F i g . 1 - Localisation de l'étude.

CHAPITRE I

LE MILIEU NATUREL DES TOURBIERES DES NIAYES DU SENEGAL

Les tourbières des Niayes sont localisées dans les interdunes et les paléovallées du massif dunaire mis en place au cours de l'épisode aride de l'0golien le long du littoral nord du Sénégal entre 14" et 17" de latitude nord (Fig.1).

I - LE CONTEXTE CLIMATIQUE A - Les centres anticycloniques

Le régime climotique du Sénégal occidental est assujetti aux courants anticycloniques liés à l'existence de zones de très hautes pressions (Fig.2) :

- l'anticyclone des Açores de l'Atlantique nord, - l'anticyclone de Sainte Hélène de l'Atlantique sud,

- l'anticyclone d'Afrique du Nord lié aux hautes pressions maghrébines.

L'anticyclone des Açores engendre les alizés maritimes qui soufflent de novembre b juin. A partir de février, l'anticyclone se déplace vers les basses latitudes tropicales et il est b l'origine d'alizés continentaux chauds et secs.

L'anticyclone d'Afrique du Nord donne naissance b des vents chauds et secs (Harmattan) qui se manifestent de février b mai. I1 est à noter que la frange côtière du littoral nord est plus ou moins protégée des effets de l'harmattan.

L'anticyclone de Sainte Hélène venant de l'Atlantique sud engendre la mousson qui apporte les pluies.

B - Les saisons La limite entre les alizés et les moussons constitue une

zone de discontinuité majeure communément appelée le F.I.T. ou front intertropical. Ses migrations et déplacements en latitude permet de découper l'année en deux saisons bien tranchées.

1 - La saison sèche Dès le mois de novembre, le F.I.T. est rapidement repoussé

vers la zone équatoriole. En janvier, i l se situe déjà par 8" de latitude nord. Dans sa migration vers le Nord, il ne franchit les côtes septentrionales du Sénégal qu'au mois de juin.

Ainsi, de novembre ò mai, la sécheresse s'installe sur la "grande côte" qui est alors essentiellement soumise à l'action des alizés maritimes de direction NW à NE. L'Harmattan qui souffle sur

9 oa m m

80 o

70 o

6 0 0

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4oc

30 (

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Fig. 2 - Schéma des circulations atmosphériques sur l'Afrique (in PINSON-MOUILLOT, 1980:

1 Relevds 1937- 1965 ---, I-- R e l e v é s I96 5- octuels

---- M o y e n n e s qlissees sur 30115 t l o o t 1 I I .I I I I I I I I I 1 1 1 I I I I I I I I 1 I 1 1 1 I I I I I 1 I 1 I 8 I 1 1 ' ' 4 0

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Fig. 3 - Pluviométrie à MBoro depuis 1937 (BRGM, 1982)

I V a l e u r o b s e r v i e

r M o y e n n e mobile p o n d é r é e I I

800

7 3 0

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- ,'*Courbe Itssee e pour les totoux a n n u e l s et,les

m o y e n n q s m o b i l e s d'onnees i n c o m p l e t e s

Fig. 4 - Pluviométrie à St-Louis (OLIVRY, 1983)

-6-

l’intérieur des terres, ainsi que les alizés continentaux atteignent rarement la côte nord. Cependant, la confluence entre ces vents continentaux et les alizés maritimes crée des flux latéraux turbulents qui déplacent poussières et sables provoquant ces manifestations devenues très fréquentes ces dernières années de brumes Sè- ches.

Pendant cette période, les températures sont douces sur le littoral (elles se situent en moyenne entre 20 et 27 OC). Les écarts thermiques journaliers sont faibles (inférieurs à loo).

2 - La saison des pluies ou hivernage

La saison des pluies s’installe de juin à octobre avec un optimum centré en général sur le mois d’août lorsque le F.I.T. atteint sa position septentrionale extrême (LEROUX, 1977). Les pluies associées au F.I.T. sont orageuses (pluies de lignes de grains) et décroissantes vers le nord (500 mm b Dakar, 400 m b Mboro et 350 mm b Saint Louis ; Fig. 3 et 4). Pendant la saison des pluies, les températures oscillent entre 30 et 35°C et très souvent l’humidité atmosphérique est supérieure à 80 % .

I I - DONNEES GEOLOGIQUES ET GEODYNAMIQUES SUR LE BASSIN SEDIMENTAIRE SENEGALO-MAURITANIEN.

A - Les formations anté-auaternaires

Les formations les plus anciennes du bassin sédimentaire Sénégal-Mauritanien sont des dépôts évaporitiques du Trias et du début du Jurassique. Les formations du Jurassique moyen et supérieur sont respectivement connues en mer par la campagne DSDP, et b terre par le sondage pétrolier de Ndiass 1. Cependant, les formations les mieux connues sont datées du Crétacé.

1 - Le Crétacé

Le Crétacé est représenté par des calcaires détritiques alternant avec des sables et des grès.

L’Albien, le Cénomano-turonien, et le Sénonien sont caractérisés par la prédominance d’une puissante série argilo-sableuse atteignant 2 000 m b l’Ouest du bassin.

Le Crétacé supérieur (Campano-maastrichtien) est représenté par un faciès essentiellement detritique dans la province orientale du bassin et dans le centre, et devient argileux à l‘Ouest d’une chernière correspondant b la ride anticlinale de Ndiass. Le Maastri- chtien affleure au niveau du horst de Ndiass sous un léger placage de sables et de latérite.

Selon plusieurs auteurs (SPENGLER et al. 1966 ; MONCIARDI- NI, 1966 ; GIEU, 1976 LIGEK, 19801, les formotions du Crétacé

-7-

témoignent de l’existence à cette période, de deux domaines sédimen- taires séparés par une ligne de flexure correspondant à la marge occidentale du horst de Ndiass : un domaine oriental avec des sédi- ments détritiques de plateforme et un domaine occidental marqué par une forte subsidence de la marge où prédominent des faciès argilo- marneux .

Les faciès gréso-calcaires et argileux du Maestrichtien traduisent un environnement fluvio-lagunaire, précurseur d’une transgression marine qui marquera le début du tertiaire.

2 - Le Paléocène Les formations du Paléocène sont essentiellement des cal-

caires et des marnes. Elles apparaissent en affleurement sur le flanc oriental du horst de Ndiass et dans le Sud-Ouest du horst en bordure de la côte.

La série paléocène comprend deux unités lithostratigraphi- ques en continuité à la base des “morno-calcaires” ou de “calcaires argileux” devenant détritiques par endroits, surmontés de calcaires biodétritiques à tendance récifale.

Les faciès morno-calcaires sont dans l’ensemble plus gré- seux dans la province orientale du bassin. Dans la province occidentale, le calcaire devient argileux.

La constance du faciès Carbonaté paléocène dans le bassin traduit une période de biostasie avec prédominance de la sédimenta- tion chimique et biochimique. La mer transgressive du paléocène était dans l’ensemble peu profonde, chaude, claire et peu agitée.

Dans la province occidentale, la présence de biofaciès à foraminifères pélagiques dans le calcaire marneux semblent indiquer une relation avec une mer profonde (MONCIARDINI, 1966).

3 - L’Eocène

Lithologiquement, 1’Eocène inférieur présente principalement deux faciès apparemment concordants, relativement constants dans toute l’étendue du bassin :

- à la base, une série de marnes argileuses relativement importante ;

- au-dessus, des calcaires argileux peu épais. Le niveau inférieur affleure très largement le long de la

falaise de Thiès sous forme de petites collines arrondies souvent entaillées par les chenaux d‘évacuation des eaux de pluies. Ces formations apparaissent également sur la rive ouest du lac Tanma où elles constituent la falaise de Diender.

Le niveau supérieur est connu à l‘affleurement b la car- rière de Thioye où il apparaît en dessous des calcaires à Discocy- clines de 1’Eocène moyen.

-8-

L'Eocène moyen affleure sous forme d'auréoles de faible dimension à Thiaye, sur la rive du lac Tanma. Par contre, il affleure largement dans la Presqu'Ile du Cap-Vert dans les secteurs de Bargny, Mbao et Rufisque.

Sur l'ensembe du bassin, 1'Eocène moyen est composé de morno-calcaires. Ce faciès devient phosphaté sur le plateau de Thiès et son extention vers la province orientale est relativement importante.

L'Eocène supérieur est essentiellement représenté par des marnes dans le secteur occidental du bassin. Les niveaux de phos- phates d'alumine de Lam Lam sont attribués à cette époque (TESSIER et al., 1976). -

La succession des faciès de 1'Eocène montre que cette période est transgressive sur les dépôts du Paléocène ; le maximum de la transgression ayant eu lieu à 1'Eocène moyen.

4 - L'Oligo-mio-pliocène

- L'Oligocène serait représenté par des dépôts regressifs. On rattache à cette période le sommet du groupe phosphaté du plateau de Thiès. Dans la province occidentale, les dépôts sont des calcaires dont des témoins ont été apportés en surface par des explo- sions volcaniques fini-tertières.

- Le Miocène débute par une transgression matérialisée par des calcaires déposés dans des golfes marins localisés dans la vallée du Sénégal et au Ferlo, au Nord et au Sud en Casamance.

- Le Pliocène et le Pléistocène sont marqués par l'édifica- tion de cuirasses ferrugineuses. Les principales zones d'affleurement sont situées au Sénégal Oriental, sur le horst de Ndiass et dans la tête de la Presqu'Ile du Cap-Vert.

Par ailleurs, les affleurements volcaniques fini-tertiaires du Cap manuel et des iles de Gorée et de la Madelaine sont rattachés au Pliocène.

B - Le Quaternaire Le Quaternaire du bassin sédimentaire sénégalo-mauritanien

a fait l'objet de plusieurs travaux. Nous présenterons ici les synthèses les plus récentes d'après PINSON-MOUILLOT ( 19801, PIMMEL (1984), CHATEAUNEUF et PEZERIL (1984) et KANE (1985). Nous nous étendrons plus en détail sur l'évolution du climat et les variations du niveau de la mer qui ont marqué le Sénégal nord occidental au Quaternaire récent (voir tableau 1 et figures 5 et 6).

1 - Périodes anté-ogoliennes ( 1 O00 O00 à 20 O00 ans B.P.)

- Le Tafaritien et 1'Aioujien correspondent à des périodes plus ou moins humides, marquées par une transgression marine. Le

LIMAT FORMATIOh

,,A I E V O L CAN I SM E

dépots dc minéraux lourds

Tourbes mangrovf

plages i

Arca sei 11s

t 4000

T

t YAX/ 5500

T

- - - - A

Volcan d e s mamelles -cinerites -coulees de h as n it e s et doleri- t e s

AIOUJIEN

TAFARITIEN

100.000

t ' T 200.000

1.OOO.OUO T

I IMATIONS 'INENTALES P é r i o d e s í , etages

PALEOGEOGRAPHIE isolues

----i- ermeture d e s lagune: :6tières, évolution les laves sursalés jegression d e s l a c s tnterdunaires

Courdnt d e derive littorale N - - S r é g u larise l e s c ô t e s du Senégal - - - larges plages sableuses. Détournement du S é n é g a l - - - s w

les vives tanches I 1700 6- A C T U E L

2000 I les jaunes nclnlcnents s dunes ogo- :nnes JrbeS

oudano- uinéen

AFOLIEN

1 .ittoral + 1,5 m :ordons littoraux ~ u c c e s s i f s nombreu- ;es lagunes. Lacs tnterdunaires

ahelien IOUAKCHOTTIE Tourbes

s e c _ - - - - -

Tourbes Littoral : -?O m - lagunes et mangroves - lacs intermedidires

'CHAOIEN 8000-7300

9500 humide

-

P

L

E

I

S

T

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__

10.000 I a ride

jahélien

Littoral . -50 m , puis -100 m erosior m e c a n i q u e , creuse- ment d e s vallees at S e n e g a l et d e la G a m b i e

Littoral a +20 m formdtion d e s g o l - f e s d e Mauritanie et du c o u r s d u Senegdl

1 I xtension d e 'erg d e s unes r o u g e s

OGOLIEN max:17.000( R

20.000 I I épots oraux I f l é s

beach- ock)

éc inie n t a t io n es graviers et granules -- conglome- a t s

I 3 1.000

f I T ;oudanien [NCHIRIEN

II m a x : 3 3 0 0 0

37.000

T I/- 40.000

-- émantelle- ent d e la uirasse --- ranules et

raviers

Sables grossi c o q u i 1

___-

Subsidence d e la r e g i o n d u delta d u Sénegal INCHIRIEN

I Sahélien

Oépots sableux éollen Erg ancien du Ferlo

i I R Sub-aride

Littoral a + 20 o u + 40 m Humide

Re man i e ment d u "L'ont L -

nental l e r - minal"

Vast,e incursion m d r i n e , l l t t o r a l il

150 k m a l'interieur d e s t e r r e s e n Mauritanie et dans 1 d vallee du Senégal

G r e s g I I C I J X 2 eaux c liatomi

I I i

Fig. 5 - Le Quaternaire a u Sénégal (in A T L A S NATIONAL, 1977)

SUACTUEL

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55m BP

15000 W

mo00 BP

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Légende

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comblement de valleos actuollec~nt mortr - sabla fluvial ot 6dl.n

cordons Ilttoraux M b l w x ot dunos ,leuner H blanchr

delta p~l.Nouakcholtion du SoniOal I fable fin limon pi- molm rali

h i t e der golter do Ia lransgrosslon du &brukchotllon

ddpÔts coqulllon

dunor r w g w des rp do I'Oqdion

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formrtlon d.une culrarso ferruginouso pouvre ou ficho n grains da

culrasse lerruglneuse 8 telble profondeur

volcanlsme

dop61s asbloux ou argileux avec parfols der pravlllonr Indlfforonclor

Fig. 6 - Courbes de variation du niveau marin.

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-10

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T C n r o r ~ n NOUAKCHOT~IEN D A K A R I E N TAFOLIEN

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8 O O O B P SOOOBPb 3 0 0 0 B P -0 onnier

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O 2 1 O , 8 10 32 1 1 16 18 10 22 24 1 b I8 A - MARTIN, 1977 A g e BP'n 1000

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C - PlNSílN-MOUILLOT , 1980 _-

-12-

niveau de la mer est à + 20 ou i 40 m au-dessus du niveau actuel. Suit une période subdésertique marquée par la régression marine pré- inchirienne qui voit le démantellement des cuirasses et l‘édifica- tion d‘un grand erg dans le Ferlo septentrional (MICHEL, 1973 ; BAUDET, 1976, BARBEY, 1982) .

- A l’Inchirien, le niveau marin remonte et le climat redevient humide. Les dépôts continentaux sont alors soumis à l‘altération pédogénétique.

A la fin de 1’Inchirien une régression marine s’amcrce et oblige les cours d‘eau à entailler leur cours à la recherche d’un équilibre. C’est cì cette période que se serait formées les vallées fossiles qui entaillent les formations tertiaires dans la bordure septentrionale du horst de Ndiass (MARTIN, 1967).

2 - L‘Ogolien (20 O00 - 12 O00 ans B.P.) La régression amorcée à la fin de 1‘Inchirien se poursuit

et le niveau de la mer atteindrait -100 à -120 m vers 15 000 ans B.P. Le climat est très humide, et les alizés continentaux mettent en place des ensembles dunaires de direction NE.

3 - Le Tchadien ( 1 2 O00 - 7 O00 ans B.P.) Le niveau de la mer remonte progressivement, et un climat

très humide s’installe dont les conséquences sur l‘environnement sont :

- la formation de sols ferrugineux rouges sur les dunes ogoliennes ;

. l’installation de réseaux hydrographiques et de lacs dans les interdunes ;

. l’installation d’une végétation d‘affinité guinéenne autour des lacs interdunaires (HEBRARD et al. 1978 ; MEDUS et al., 1980) ;

- - . la formation de vasières dans le domaine prélittoral

(PINSON-MOUILLOT, 1980 ; LEGIGAN et - al., 1983).

La fin du Tchadien ( 8 000-6 500 ans B.P.) est marquée par une phase sèche qui aurait provoquée un remaniement limité des dunes ogoliennes qui s’est traduit par une accentuation des contrastes altitudinaux et un réalignement dans la direction N-S (SALL et al., 1978) - -

4 - Le Nouakchottien (7 000-4 200 ans B.P.) Le climat redevient plus humide. La mer transgressive pénè-

tre dans les basses vallées et y provoque des dépôts d’argiles sableuses associées ou non à des coquilles.

L’amélioration de la pluviométrie aura pour conséquence un ruissellement intensif, la formation de lagunes prélittorales et la réinstallation de lacs dans les dépressions interdunes.

5 - Le Tafolien (4 200-2 O00 ans B.P.)

La régression amorcée à la fin du Nouakchottien se poursuit malgré quelques fluctuations positives. le climat s’aridifie progressivement. La mer édifie le cordon de dunes jaunes qui ferment les golfes nouakchottiens et isolent des lagunes côtières sursalées.

6 - Le Subactuel et l’Actuel

L’évolution du climat est caractérisée par un déficit plu- viométrique de plus en plus accentué. Le processus éolien entraîne la réactivation des sables dunaires qui tendent 6 ensevelir les dépressions des niayes (SALL, 1982).

I I I - CADRE GEOMORPHOLOGIQUE

A - Morphologie des formations du littoral L‘essentiel des données morphologiques sur le littoral

septentrional du Sénégal est tiré des travaux de MICHEL (19731, de SALL et al. (1978), de SALL (1982). Par ailleurs, le secteur a fait l’objet de couverture par photoaériennes et de photosattelites -

(N.D.28 XX, 1954 ; TACASEN, 1979 ; SEN 76/120 P-IR, 1982).

Les travaux de ces auteurs ainsi que les documents photographiques apportent des renseignements complémentaires sur l‘extension des ensembles dunaires, les caractéristiques sédimentologiques ainsi que la chronologie des évènements paléogéographiques et climatiques qui ont présidé à la mise en place et à l‘évolution des différents systèmes dunaires.

Plusieurs systèmes dunaires ont été individualisés dans le temps et l’espace :

le système dunaire ancien interne ;

le système ogolien remanié ; . le système dunaire ogolien intermédiaire ;

. le système dunaire externe du littoral.

1 - Le svstème dunaire interne ancien Ce système dunaire appelé erg ackcharien serait mis en

place au cours d’une épisode aride anté-inchirienne (MICHEL, 1970). Ce système subsisterait dans le Ferlo alors que dans le Coyor et le Cap-Vert, son matériel a été démantelé, étalé et mélangé à des gravillons ferrugineux.

2 - Le système dunaire osolien intermédiaire L’erg ogolien s’est‘ édifié au cours de phase aride allant

de 20 O00 à 12 O00 ans B.P. I1 aurait connu une extension relativement importante vers le Sud. Du littoral vers l‘intérieur des

- 14-

terres, on distingue la juxtaposition de deux unités morphologiques différentes par l‘altitude, l’importance du système crêtes-couloirs, l‘orientation et le couvert végétal.

. Vers l’intérieur, les dunes ogoliennes sont arasées, cependant,l’alignement originel de direction NE est encore observa- ble malgré le colmatage des interdunes ;

. Le long du littoral, les dunes ogoliennes ont été rema- niées au cours de la phase humide du Tchadien (12 O00 à 7 O00 ans B.P.). Les dunes présentent un modelé particulièrement complexe caractérisé par :

. des altitudes relativement importantes, dans certaines zones (plus de 20 m dans les secteurs de Mboro et de Diogo) ;

. des couloirs interdunaires aux contours digités, souvent serrés et réticulés autour de dunes paraboliques et qui peuvent aboutir à des sortes de chenaux fluviatiles qui n’atteignent guère le rivage ;

- des alignements dunaires très irréguliers, orientés dans des directions allant du NW et NNE à des directions franchement E.

Ces caractéristiques topographiques de l’agalien remanié participent aux conditions multiples qui ont déterminé l’installation des tourbières.

3 - Le système dunaire externe du littoral

Ce système comprend deux ensembles dunaires juxtaposés. I1 s‘agit des dunes semi-fixées jaunes qui bordent le système ogolien remanié, ainsi que les dunes vives blanches du cordon littoral.

. Les dunes jaunes semi-fixées ont une extension variable. La largeur du massif dunaire atteint 4 500 m dans certains secteurs tandis qu’elle se retrécit considérablement à l’aval de certaines grandes dépressions (Mbawane, Mboro). Les versants sous le vent surplombent l’erg ogolien par un talus abrupt qui devient très marqué lorsque le massif dunaire ceinture une dépression. La déni- vellation peut alors atteindre 30 m. Les versants au vent présentent de nombreux ripple-marks. L‘orientation des rides indique générale- ment une direction NNE.

Dans certains endroits (Ouest de Mboro, Diogo), le massif de dunes jaunes connaît des réactivations intenses tendant à ensevelir les dépressions.

. Les dunes vives récentes forment une bande large de quelques mètres à quelques centaines de mètres. Cette bande de dunes blanches présente une morphologie assez complexe. Au niveau de l’arrière plage,les dunes s‘ammoncellent, soumises à action éco- lienne relativement intense. Les contrastes altitudinaux sont alors très marqués à ce niveau. Par contre, vers l’intérieur, le raccordement avec les dunes jaunes se fait généralement en pente douce.

-15-

L'estran est battu par une houle dont l'action engendre un transport de matériaux sableux qui engraissent continuellement le cordon littoral. On estime gous la côte nord un volume Charié compris entre 200 et 450.10 m /an (BARUSSEAU, 1980).

B - Morphologie du plateau continental nord La plate-forme continentale nord du Sénégal a fait l'objet

de plusieurs études depuis un demi siècle. Les premières études furent sectorielles et essentiellement axées sur la bathymétrie et l'hydrologie. C'est durant ces 15 dernières années que des connais-

sances plus amples sont obtenues sur la morphologie, la sédimentolo- gie et la paléontologie du plateau continental Nord, DOMAIN, 1977 ; PINSON-MOUILLOT, 1980).

1 - La bathymétrie La carte bathymétrique de RUFFMAN et al. (Fig.7) montrent -

de nombreuses ruptures de pentes. Ces accidents matérialisent des fosses parmi lesquels les plus marquées sont localisées au droit des localités de Kayor (conyon de Kayar) de Mboro (canyon Djoloff) et Lompoul (Canyon Peul.

L'isobathe 200, très proche de la côte au niveau de la Presqu'île du Cap-Vert, s'en éloigne progressivement à mesure qu'on remonte vers la vallée du Sénégal. Cela traduit un élargissement progressif de la plate-forme continentale du Sud vers le Nord.

2 - Les reliefs structuraux

Outre les fosses que nous signalions plus haut et qui affectent les rebords du talus, le plateau continental est affecté de petits reliefs longitudinaux qui correspondent à des bancs rocheux parallèles d la côte (Fig. 80). Ces bancs sont rencontrés en affleurements discontinus dans les secteurs Dakar-Kayar et Kayar- Mboro, et en affleurements continus dans le secteur Lompoul-Saint Louis - 3 - La couverture sédimentaire

La couverture sédimentaire du plateau Continental nord est composée de sables, sables vaseux et vases plus ou moins carbonatés (DOMAIN, 1977 ; PINSON-MOUILLOT, 1980). Les ensembles sableux et sablo-vaseux ont été mis en place principalement au Pléistocène supérieur (Inchirien et Ogolien) au cours des phases de retrait de la mer. L'humidification du climat à l'Holocène moyen a engendré la formation de vasières sur le proche plateau continental (Fig.8b). Dans la région du Mboro, des niveaux de tourbes et de vases organiques datés de 9 500 à 12 O00 ans B.P. ont été rencontrés dans les formations sableuses et sablo-vaseuses (PINSON-MOUILLOT, 1980).

IV - DONNEES HYDROGEOLOGIQUES Le massif dunaire qui jalonne le littoral nord constitue un

système aquifère phréatique qui repose sur un mur formé de marnes de 1'Eocène inférieur.

Fig. 7 - C a r t e bathymétrique du plateaucontinental (d'après R U F F M A N e t a l , i n P I N S O N - M O U I L L O T , 1980) -~

-18-

L‘essentiel des données que nous exposons sur l‘hydrogéolo- gie des sables quaternaires du littoral nord est issus des travaux des projets OMS/PNUD (1974/1978), du projet PNUD/OPE SEN/81/003 (qui effectue un contrôle saisonnier de la nappe), du rapport 75 SGN 049 AME du BRGM portant sur l‘étude sur modèles mathématiques de la nappe des sables et des calcaires lutétiens entre Tivaouane et Saint-Louis et du rapport “Etude hydrogéologique des Niayes” du BRGM (1984) dans le cadre du projet d’exploitation des tourbes des niayes.

A - Géométrie de l’aquifère

Le subtratum marneux de l‘aquière est affecté d’une pente du Sud vers le Nord (Fig. 9 et 10). L’épaisseur des‘ sables aquifères atteint un maximum à l‘aplomb du rivage.

B - Evolution de la piézométrie L’étude piézométrique a permis de mettre en évidence deux

axes de drainage de la nappe (Fig. 1 1 ) :

- un drainage vers les calcaires lutétiens de 1‘Eocène moyen dans les secteurs nord-ouest ( Kell-Kebémer)

- un drainage vers l‘océan dans les secteurs prélittoraux entre Mboro et Léona.

Dans le secteur Mboro-Lompoul qui englobe notre domaine d’étude, les courbes isopièzes récentes (Fig.12) montrent un écoule- ment vers l‘océan avec une pente qui varie selon le secteur consi- déré. Dans le secteur Lompoul-Fass Boye,la pente est faible ( 1 %) et uniforme, tandis que dans le secteur Mboro-Touba Ndiaye, la pente de la nappe s’accrort régulièrement en direction de la côte ; elle atteint 3,s % à proximité du rivage. Dans le secteur de Mboro par contre, la pente est faible à proximité du rivage ( 1 %). Cette tendance est favorable à l‘avancée vers l’intérieur des terres de l’interface eaux douces - eaux de mer.

Par ailleurs, l‘amplitude de la réponse de la nappe aux précipitations n’est pas la même dans tous les secteurs. Elle varie de O, 10 à 0,60 m pour l’ensemble de la nappe ; elle est nettement plus importante dans le secteur de Mboro (Fig. 13). Les variations interannuelles de la piézométrie montrent une baisse progressive de la nappe. Cependant, cette baissse est moins accentuée dans le secteur de Mboro. I1 semble donc que ce secteur soit une zone d’alimentation privilégiée de la nappe du littoral nord.

V - ENVIRONNEMENT HYDROLOGIQUE ACTUEL

L’hydrologie du secteur étudié dépend de plusieurs facteurs:

- un facteur météorologique, la pluviométrie ;

- un facteur géomorphologique, les massifs dunaires et les couloirs interdunaires ;

F i g . 9 - Isobathes d u toit d u

substratum de la nappe des sables

(BRGM 1982)

0 2 4 6 8 1 0 l , ' d S h

O U I S 8 L I l T O I k L I 8

t I O 0 0 a.. L P )

Mornor Eoc;no

Fig. 10 - Système aquifère de l a z o n e c e n t rale d e s Niayes

( B R G M , 1982) -.-- --. -l--l_____* "x-I_-"--I.L-L"-~--cI---- ---, i .I ~-

O io 20 30 40 Km

F i g . 11 - Toit de l a nappe d e s sables - Octobre 1976 (OMS, 1978)

L--?, Sens des écoulements

L

F i g . 12 - Carte piézométrique de l a nappe

6.7 -

645-

686.

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o ,,o 2,0 3 , O 4 , O 5,0 6,O ?,O 8,O 9,0 t O I l I 2 O 1 O 2

c - MBoro PS17 (1982-1983)

Fig. 13 - Variations saisonnières d e la piézométrie à Diogo, Fass boye e t . MBoro (BRGM, 1982)

-23-

- un facteur hydrogéologique, la nappe libre des sables dunai res

- enfin, un paléo-eustatisme qui a été à l’origine de l‘installation de lagunes côtières et de golfes digités dont les structures relictuelles occupent une place importante dans l’hydrologie actuelle du secteur.

A - Les chenaux d‘écoulement Le secteur de notre étude ne montre aucun véritable écoule-

ment fluviatile actuel. Cependant, il faut noter que la configura- tion de certaines grandes dépressions dessine le tracé d’anciennes vallées fluviatiles exoréiques perpendiculaires b la côte. C’est le cas des dépressions de Mbawane, du lac Tanma, de Soo, de Mboro et de Diogo (Fig.1).

La plupart des canaux d‘écoulement sont associés en amont à de nombreuses dépressions méandriformes.

En aval par contre, les canaux se rétrécissent progressivement et, dans certains COS (Mbawane, Mboro) rejoignent la mer par un exutoire étroit incurvé vers l’Ouest. Cependant, dans la plupart des cas, l’exutoire est enseveli par le cordon dunaire récent, les chenaux déviennent alors endoréiques (Tanma, Soo, Diogo).

B - Les écoulements superficiels diffus

Les photographies aériennes à Infra-Rouge (SEN 76/120,1981), ont permis d‘apprécier l’importance de l’écoulement superficiel dans le secteur. On distingue deux modalités :

- dans certains cas, les eaux d’écoulement proviennent de l’arrière pays situé assez loin du rivage au-delà des massifs de dunes rouges ogoliennes ; c’est le cas des écoulements torrentiels qui, en saison de pluie,se déversent dans la dépression du lac Tanma qui draine un vaste bassin versant topographique englobant la cuesta de Thiès et le flanc septentrional du massif de Ndiass (GARNIER 1978) ;

- dans la plupart des cas, l’écoulement est moins ample, né des contrastes altitudinaux qui existent d’une dépression à l’autre; le parcours des eaux suit un tracé méandriforme; le drain principal sera la dépression la plus basse et la plus importante.

Les écoulements .superficiels, diffus au départ, peuvent s‘organiser en réseaux communicants ou non qui, dans certains cas aboutissent à un canal d‘écoulement exo ou endoréique. Dans d’autres cas, les eaux s‘accumulent dans les dépressions importantes donnant ainsi naissance à des lacs plus ou moins pérennes (Lac de Diogo).

C - Les accumulations lacustre5 Les accumulation. lacustres sont relativement nombreuses le

long du littoral nord. Cependant, on peut distinguer plusieurs types de lacs différents par leur origine, leur étendue, leur situation par rapport au rivage, leur caractéristique hydrochimique et leur évolution.

-24-

1 - Les lacs pluviomètres

Ils se forment par l’accumulation dans une dépression 6 fond plus ou moins imperméable des eaux de pluies tombées dans un périmètre limité. Les conditions de formation de tels lacs dans le paysage dunaire sont largement tributaires de la pluviométrie, et leur durée d’existence dépend de l‘intensité de l‘évaporation, de l’étanchéité du réceptable.

Ce type de lac se forme actuellement à chaque saison des pluies dans nombre de dépressions, et leur durée de vie est relativement éphémère.

2 - Les lacs d’affleurement de nappes

Ces types de lacs sont très fréquents dansale secteur. Leur génèse et leur évolution dépendent des fluctuations du niveau piézo- métrique de la nappe aquifère libre des sables. La montée de la nappe, consécutive aux apports des pluies, provoque l’affleurement d’un plan d’eau libre dans les dépressions. Ici, le remplissage est lié à l’importance de l‘olimentation directe de l’aquifère et 6 l’évapotranspiration.

I1 apparaît que ce mode de formation de lac peut se combi- ner aux types précédents. De tels modèles lacustres sont très fréquents le long du littoral. C’est le cas des lacs Retba, Tanma, Mbawane, du lac de Diogo. C’est aussi le cas des nombreux petits lacs temporaires qui se forment dans les dépressions boisées appe- lées Niayes.

L’alimentotion des dépressions par la nappe se fait généra- lement au niveau des rives des lacs situés au pied du talus des massifs dunaires. Elle peut se poursuivre longtemps après le tarris- sement du centre du lac. Ainsi, ce processus entretient de façon quasi-permanente un plan d’eau dans les bordures de certaines cuvettes. Ces phénomènes sont observables actuellement sur les rives nord et nord-ouest des lacs Retba et Tanma où une végétation vigoureuse est maintenue.

VI - DONNEES PEDOLOGIQUES Les principales données bibliographiques concernant les

sols dans notre secteur d’étude sont issues des travaux de PEREIRA- BARRET0 ( 1962), et MICHEL ( 1973).

A - Les sols ferrugineux tropicaux (Fig.14)

Ils recouvrent les dunes ogoliennes fixées et boisées. Ce sont des sols “dior” rouges ou beiges, 6 hydroxydes de fer, pauvres en matière organique. Ils sont plus ou moins protégés du lessivage par la couverture végétale.

B - Les sols minéraux peu évolués (Fig.14)

Ce sont des sols jeunes d’apport, non climatiques qui recouvrent les dunes vives ou semi-fixées du littoral. Ils sont nus ou faiblement boisés, bien drainés et pauvres en matière organique.

-26-

C - Les sols organiques hydromorphes (Fig.14) Leur développement est essentiellement lié à la nappe

phréatique et b l'importance de la production végétale dans les dépressions qui déterminent l'apport de matière organique. Les sols organique,s se répartissent en deux types principaux :

- les sols humifères à hydromorphie partielle qui se forment sur les bordures des dépressions tourbeuses, ou à l'intérieur de certaines dépressions non tourbeuses ;

- les sols organiques semi-tourbeux ou tourbeux à hydromorphie totale, temporaire ou permanente qui se forment dans les tour- bières - D - Les sols holomorphes (Fig.14)

Ce sont des sols légèrement ou franchement salés qui se forment principalement dans le delta du Sénégal et dans certains lacs côtiers (Tanma, Retba).

Au niveau de notre secteur d'étude, les sols hydromorphes sont signalés dans certains endroits de la vallée morte de Mboro qui aurait connu des incursions d'eaux marines (Fig. 14).

VI I - CADRE BOTANIQUE

De nombreux auteurs ont littoral nord : (TROCHAIN, 1939/ 1959, RAYNAL 1961/1962).

L'évolution de la flore

eu 94

du

à étudier la végétation du ; ADAM 1954/1958 ; NAEGELE

fait de la sécheresse et de l'action anthropique, fut certainement très rapide ces 20 dernières années. Le cadre botanique actuel constitue une étape assez avancée de la dégradation des formations végétales du littoral. Cependant, à travers les études des auteurs cités ci-dessus, on peut saisir les particularités de la végétation prélittorales qui, dans un passé récent, fut d'une grande richesse. L'étude de RAYNAL (1963) aura apporté beaucoup de renseignements sur la nature et l'évolution de cette végétation en rapport avec la morphologie du sol et le contexte hydrologique qui ont créé les conditions propres à l'installation de phytocoenoses riches et variées.

A - Végétation du système dunaire externe 1 - Faciès et groupements herbacés sur dunes vives ou semi-fixées.

Les dunes vives ou semi-fixées portent une végétation essentiellement composée de graminées et de cypéracées psammophiles. La couverture végétale est relativement faible. De la côte vers l'in- térieur on définit plusieurs faciès et groupements successifs (TROCHAIN, 1939 ; RAYNAL, 1963) :

- un faciès halophile à Cyperus conglomeratus - un groupement steppique à Aristida hyperrhenia

-27-

- un groupement continental à Aristida I---- q+ipoïdns parsemé d'arbustes buissonnants (chrosophora), et d'arbres (Acacia albida, Anona senegalensis, Voacanga africana, Parinari macrophila, Bala- nites aegyptiaca, Detarium senegalensis ...

Selon RAYNAL (1962), le faciès halophile à Cyperus conglo- L

meratus apparaît comme le pionnier qui subit une évolution progressive pour donner le groupement steppique type, lequel s'enrichit gra- duellement à mesure que l'on s'éloigne des sables vifs du littoral.

La récente couverture photoaérienne à infra-rouge montre que la steppe arbustive a subi un profond déboisement particulière- ment autour des villages et dans les zones cultivées.

Par ailleurs, la formation végétale herbeu,se s'estompe au niveau des dunes réactivées par le vent.

2 - La forêt sèche littorale Les auteurs cités ci-dessus ont signalé l'existence d'une

forêt sèche sur les dunes jaunes semi-fixées. Des îlots de cette forêt sont encore observables dans certains secteurs du littoral (secteur Mboro - Touba Ndiaye, Diogo), les espèces arborescentes dominantes sont Parinari macrophyla, Aphania senegalensis, Grewia bicolor, Acacia albida.

..-

Au niveau de certaines dépressions peu profondes, la forêt s'enrichit d'arbres de grande taille. Nous avons observé autour des dépressions de Diogo, la présence de Ficus toningi, Ficus congensis, Detarium senegalensis, Voacanga, Balanites ...

B - Végétation des dépressions entre dunes externes et dunes oqoliennes

1 - La végétation des pentes sous le vent du front dunaíre externe. Les fronts de dunes jaunes qui dominent certaines grandes

dépressions portent une végétation hygrophile assez variée. les véaétaux dominants sont des arbustes buissonnants tels que Alchornea " cordifoiiu Fagara xanchoxyloides qui fixent le sable du talus.

Le bas du talus qui se trouve être la bordure d'une dépres- sion peut être garni d'une végétation luxuriante relativement dense. De telles formations existent de nos jours sur la rive Nord-Ouest du lac Tanma où une formation forestière hygrophile d'affinité gui- néennes caractérisée par la présence de nombreuses espèces de fou- gères grimpantes se maintient dans une galerie inondée en permanence par de l'eau douce provenant de la nappe des sables.

Dans certaines dépressions de Touba Ndiaye, on peut observer des formations apparentées à celles des rives de lac Tanma, et qui donnent l'aspect d'anciennes forêts galeries dégradées où on ne rencontre plus les fougères grimpantes.

2 - Les "Niayes" (Fig. 15) La végétation actuelle des d6pressions entre dunes externes

et dunes ogoliennes est loin d'être celle qui a été décrite et

Fig. 15

REPRESENTATION SCHEMATIQUE DE LA VEGETATION D’UNE NIAYE

REGION DE DIOGO N-E DE MBORO

DUNES FIXEES

GGOLIENNES

Nymphnw Lotus

HUMIFERES e-w-___

tyapi. P YiCh*l,A. fJo*g*tr l t Ch bJF4 ct969)

Yodtfié : G. PEZE?‘L 1983

-29-

désignée sous le vocable de "Niaye" par TROCHAIN. Selon cet auteur, le "Niaye" désigne une formation forestière hygrophile essentiellement constituée de palmiers à huile associés b des espèces d'affini- té guinéenne, qui se développent dans et autour des bas-fonds humides en permanence et alimentés par de l'eau douce.

Dans cette formation des "Niayes", RAYNAL (1962) définis- sait des associations végétales qui constituent dans l'espace une zonation écologique liée à la proximité de la nappe, et dans le temps une série progressive, colonie saturée et adaptée à l'appro- fondissement des cuvettes".

Cet auteur fait la distinction entre la niaye inondée caractérisée par un nombre d'espèces réduit et une dominance des fougères, et la niaye humide non inondée caractérisée par une végé- tation riche et variée où on distingue :

- une strate ligneuse avec : Alchornea cordifolia. Anthocleista frezonlsii. aDhania

. I

senegalensis, Caesalpinia bonduc, Ficus capensis, F. ovata, F.Scott-elliotti, F. vogelii, Morus mesozygia et Trema guineensis ;

- des espèces grimpantes avec : Abrus precatorius, Adenia lobato, Adenopus breviflo5 rus,

Ampelocinus multistriato, Paullinia pinnata et Rhynchosia pynostra- chya;

- des espèces de bordure avec : Achyranthes aspera, Chrysobalanus orbicularis, Maytenus

senegalensis et Voacanga africana.

La physionomie actuelle des niayes se caractérise générale- ment par la disparition quasi-totale de la végétation naturelle. Les cultures maraîchères progressent régulièrement des bordures vers le centre des dépressions autant que le permettent la qualité du sol et la baisse du plan d'eau.

Signalons que dans certaines dépressions (Fass Boye, Diogo) une typhaie vigoureuse est maintenue. Cette formation représente selon RAYNAL (19621, les caractéristiques d'une Niaye en voie de dégradation.

VI11 - CHOIX DES SONDAGES

7 sites ont été retenus. Ils sont tous localisés entre les secteurs de Mboro et Diogo entre 15"7 et 15"18 de latitude Nord (Fig.16). Par ce choix, nous avons cherché à étudier les dépôts de "tourbes" les plus épais, et recouper les diffkrents types de structures et de faciès.

I I 1 S a b l e s des dunes

rouges

-31- Nous avons cherché également à tenir compte d'un certain

nombre de facteurs tels que :

MBORO I 5,4

- l'altitude moyenne du fond des cuvettes ;

I 4,80 1 4000

- l'éloignement par rapport à la ligne de rivage actuelle ;

TOUBA NDIAYE 6,O

- l'existence ou non de connections entre les cuvettes où sont implantés les sondages ; ainsi, sur les 7 sondages, 4 sont plus ou moins connectés à la grande vallée morte de Mboro (Mboro-C, Mboro-D, Mboro-I et Touba Ndiaye), 2 sont entièrement isolés (Mbo- ro-K, Fass Boye), et le sondage de Diogo est situé dans une dépres sion étroite semblable à une ancienne vallée fluviatile (Fig. 16).

10.50 3440

Le tableau 2 donne les caractéristiques des différents si tes étudiés.

DIOGO

I DISTANCE PAR RAPPORT SONDAGE 1 ALTITUDE 1 PROFONDEUR I A L A LItiNE DE RIVAGE, I

774 12,30 3330

Tableau 2 - Caractéristiques dessites étudiés.

CHAPITRE 2

LES METHODES D' ETUDE

I - MATERIEL ET MODE D'ECHANTILLONNAGE

Nous avons eu à employer trois modes de prélèvements manuels : la pelle à vase, le tube PVC et la tarrière "russe".

- la pelle à vase permet d'obtenir des quantités importantes de sédiments avec tion plus grandes ;

- le tube PVC pollution, cependant, i l tant, surtout lorsque le riel ne permet guère d'a

cependant des risques de pollu-

de 6 cm de diamètre) permet d'éviter la provoque inévitablement un tassement impor- sédiment est spongieux. En outre, ce maté- ler au-delà de 2 mètres de profondeur ;

- la tarrière "russe" est, ti notre avis, l'outil de prélè- vement manuel le plus adéquat. Maniée avec soins, elle permet d'évi- ter toute pollution, cependant, le volume de sédiment extrait à chaque prélèvement est faible et par conséquent ne permet pas de réaliser toutes les analyses souhaitées.

Le volume de sédiment prélevé par échantillon est variable. I1 dépend de la quantité de matière minérale (sable + silt + argile) obtenue après destruction de la matière organique. Pour un sédiment sableux ou très sableux, une longueur de carotte de 10 à 20 cm suffit pour obtenir suffisamment de matière minérale pour l'étude granulométrique (macrogranulométrie et microgranulométrie). Lorsque, pcir contre, le sédiment est très peu sableux, l'analyse macrogranu- lométrique est Pratiquement irréalisable ; alors les échantillons sant prélevés tous les 10 cm.

Les différents traitements et analyses realisés sur les échantillons sont indiqués sur l'organigramme de la figure 17.

I I - ETUDES EFFECTUEES SUR ECHANTILLONS HUMIDES

A - Structure et micro-structure des sédiments

L'étude macroscopique du sédiment permet de préciser :

- la nature lithologique : aspect fibreux ou amorphe ; aspect sableux ou silteux ; ces observations sont précisées par la suite en laboratoire.

- la couleur principale 6 l'aide du MUNSELL SOIL COLOR CHART ( 1954) ;

- les constituants particuliers : macrorestes ligneux, cendres, organismes ~ . .

Fig. 17 - Organigramme des analyses effectuées sur les sédiments des tour- bières.

ECHANTILLON HUMIDE

Etuve 0 56°C

(Détermination de la teneur en eau)

I OBSERVATIONS MICROSCOPIOUES

1

POUDRE

GRAIN E S

A, ‘” ! RX \

LAMES DESORIENTEES

Attaque’ b H202 et

destruction de 10 matière organiqu e

I FRACTION MINERALE EN SUS PENSION

SABLES SI L T ET ARGILE

AGREGATS ORI ENTES POUR

RX Ii SEDIGRAPHIE J IsEDIMENTATI ON

- 34 -

L'observation au microscope, en lumière transmise, de frottis réalisés sur lames de verre perrnet d'identifier les constituants figurés principaux :

- Constituants d'origine végétale : débris de feuilles, fibres végétales, spores et diatomées ; - . - I

- Constituants minéraux : quartz et autres minéraux ;

- Substances humiques figurées 2 - Isolement et détermination des graines

La méthode d'isolement des macrorestes a été exposée par GODWIN (1956). Une quantité connue de sédiment brut non,séché est mise en ébullition dans une solution de KOH (ou de HNO ) à 10% .On agite modérément. Après refroidissement, l'échantillon est séparé au tamis de 250prn. Le refus du tamis renferme les macro-restes qui sont conservés dans de l'alcool dilué. Les observations sont faites à la loupe binoculaire.

3

Les déterminations ont été faites en comparant les graines extraites des sédiments avec un stock de graines de références prélevées en herbiers.

I I I - ETUDES EFFECTUEES SUR ECHANTILLONS SECS

A - Mesure de pH

Les mesures de pH ont été effectuées en laboratoire 6 l'aide d'un pH-mètre électronique à affichage digital. 1 g de sédi- ment sec, finement broyé, est mis en suspension dans 50 cc d'eau à pH7. La mesure est faite après avoir homogénéish à l'aide d'un agitateur magnétique.

B - Gronulométrie

1 - Fraction sudrieure à 50+m

La fraction supérieure à 5 0 y m , isolée après destruction de la matière organique est traitée avec HC1 0,lN à chaud en vue de détruire les carbonates, puis lavée et séchée avant d'être tamisée avec une série de 13 tamis Afnor (800pm à 50,~m). Les résultats numériques sont traduits à l'aide de courbes cumulatives en échelle semi-logarithmiques.

2 - Fraction inférieure à 50pm

Nous avons effectué les analyses microgranulométriques de la fraction inférieure à 5 0 p m avec le Sédigraph 5000 du Laboratoire de Sédimentologie du BRGM à Orléans-La-Source.

i

1-1-

Translor matour do rigulation

1 1 -

Cellul. i I ishentlllon (Signel dm concentration re~atlve)

Enreglstreur X-Y

100

courb. d. dlstrlbutlon der dh"obn* dlgilal * I

l

programmo

t t t

t ' t

Translataur dlgltal d. porltlons

Signal

d. dlstrlbutlon Echantllton -Pompe i Alimonlallon bd'lnd¡C*IlOII disporso schantllm besie Ionsl~n

F i g . 18 - Synoptique d u Sédigraph 5.000

(MICROMETRICS INSTRUMENT CORPORATION, 1977)

-36-

L'appareil utilise le principe de la sédimentation de particules en suspension basé sur la loi de STOKES :

L v = 2r (dp - dl) g avec - 9 D

v = vitesse de chute des particules (en secondes) r = rayon de la particule supposée aphérique dp = densité des particules dl = densité du liquide de suspension D = viscosité du liquide

La méthode de préparation des échantillons est indiquée par MICROMETRICS INSTRUMENT CORPORATION (1977). Le mode d'emploi est le suivant :

"L'échantillon décarbonaté est défloculé avec de l'hexamé- taphosphate puis homogénéisé dans un bac à ultrasons pendant 20 minutes avant d'être soumis à l'analyse.

L'appareil mesure, par l'intermédiaire d'un mince faisceau de rayons X, la concentration des particules qui restent en suspension à une hauteur de sédimentation diminuant en fonction du temps. Le logarithme de l'intensité des rayons X, traversant la cellule de mesure, est engendré et échelonné électroniquement puis représenté en "pourcentage cumulatif de masse plus fine que" sur l'axe Y d'un enregistreur X-Y. Pour réduire le temps d'analyse, la position de la cellule varie constamment devant le faisceau de rayons X : la hauteur de sédimentation effective est ainsi inversement proportion- nelle au temps (figure 18). Le mouvement de la cellule est synchronisé avec le déplacement de l'enregistreur sur l'axe de X pour indiquer le diamètre sphérique équivalent correspondant au temps écoulé et à la hauteur de sédimen- tation instantannée. Cette indication est représentée sur une échelle logarithmique.

Le SEDIGRAPH 5000 couvre un domaine compris entre 100 et O, 1 microns, mais des diamètres supérieurs à 100 microns peuvent être mesurés en tenant compte de la densité de la poudre à analyser, de la viscosité et de la densité du liquide dans lequel elle est dis- persée".

Les courbes granulométriques ont été obtenues à partir des courbes semi-logarithmique de la fraction > 5 0 y m et des courbes microgranulométriques obtenues au Sédigraph. L'agencement des deux types de courbes est faite en tenant compte des pourcentages de par ticules>5OPm et de particules(';O/m mesurés pour chaque échantil- lon.

3 - Paramètres qronulométriques

Nous avons calculé un certain nombre de paramètres sédimen- tologiques dans l'optique de les utiliser pour caractérier les environnements sédimentaires des tourbiPres.

-37-

a) Paramètres texturaux de FOLK et WARD (1957)

Ces paramètres sont calculés en utilisant IlunitéQI avec

-q = 1 og2q (mm)

- le gralr. moyen ( M r ) ; Mz = ( 1 6 q + Soq + 84Cp 113

- la déviation stendord(c)

- le coefficient d‘asymétrie (SKI

- l’acuité (K) K = ; 9 5 q - 5 4 2, 44( 75Cp - 25q )

Les paramètres de FOLK ET WARD ont été utilisés pour carac- tériser les environnements sédimentaires, FRIEDMAN, (1961) et MOIOLA et al. (19681, (KHATTIB, 1976) (VALIA et al. 1977). Nous avons & t a m les diagrammes Mz - 6, SK-K, S K - M z z S K - 6

- le couple Mz -6permet une bonne différenciation entre sables de rivières et sables de plage d‘une part, et sables de rivière et dunes côtières d’autre part.

- les couples SK-K et SK-Mr permettent de différencier sables de plage et dunes continentales d‘une part, et dunes cô- tières et dunes continentales d’autre part.

- le couple SK-6permet de différencier sables de rivière et sables de plage.

b) Diagramme C-M de PASSEGA

A partir de deux paramètres faciles à déterminer, le centile supérieur (CI et la médiane (M) - PASSEGA (1969) a propasé l‘établissement d’un diagramme C-M qui permet de définir le mode de mise en place des sédiments. Le diagramme définit des secteurs qui correspondent à la capacité de transport du courant tractif (Fig. 19).

obtenues à partir des courbes cumulatives totales. L’échelle utilisée est bilogarithmique.

Les diagrammes sont construits à partir des valeurs C-M

TC

....... :. ........ .... * . - .

con: SR dcpöto de surpenrions homogines (uniformes). Caubo "hyperbolique O de la mithode des indices d’evolution yranulométrique. RQ dépòts de suspensions "gradées", facies granulometriques “logarithmiques” ou “hyper- boliq ues” QP dcpöto de suspensions gradtes et de roulement PO ddpöts de roulement et de suspensions yradies ON dtpôta de roulement T suspensions j4agiquer TC talus continental (Adriutique) PP p9agquc profond (Mer Thyninienne)

e RIVIERE 1977

Fig. 20 - Détermination graphique d e l ’ i n d i c e global d’évolution NG en f o n c t i . X e t x 100

RIVIERE, 1977

' O 0

e - - L)

A 1: 75 3 E 3 LI

m o rl

L 0 5 0

25

O

100

x c a,

o

d 3 E 3 u o U .li

a

\a) 75

o 5(

21

courbe

D l O G O J O

M e = 3,58 - x - 2,83 Elgm = 0,15 N : 0,05

expérimentale

courbe calculée

FiCl. 21 - Exemples - d e courbes reconstruites en ordonnées réduites et calc ~

d e M e , X , Elgm e t N . ,- _. .. _. -

-40-

x:) Paramètres et indices de RIVIERE

RIVIERE (1977) a proposé un certain nombre de paramètres et d’indices qui permettent de définir les faciès granulométrlques :

- -2 - la moyenne logarithmique X, avec i = logym 10

- l’indice d’évolution granulométrique N ;

;

- l’indice de maturation Ma = N-Nr avec Nr = 0,34228 ? - 0,82509

- l’écart - logarithmique moyen Elgm, avec Elgm = X - X,,,,, + O, 8

V V

X la distribution ;

0,8 représente le teindre avec les

L

représente le logarithme du diamètre maximum de O0

logarithme du diamètre minimum que l‘on peut at- echniques sédimentométriques, c‘est-à-dire 0,Ob~m.

NOUS avons déterminé la valeur de N à partir du graphique Y - NG (Fig.20) avec y = 20 log (X,,,,-O,8 - 1 )

v v

X - 0,8

G = X -

. Les valeurs de X et X sont déterminées sur 10 les courbes cumulatives reconstrui?es en ordonnées réduites (Fig 210 et b) ;

. La figure 22 résume les interprétations hydrodynami- ques que l’on peut tirer des indices d‘évolution granulométriques N.

- . Le diagramme N-X (Fig. 23) permet de caractériser le

processus de mise en place des sédiments. I 1 permet une différencia- tion des environnements de dépôt selon que le sédiment a une granu- lométrie normale ou anormale.

C - Morphoscopie et exoscopie des quartz 1 - Analyse morphoscopique

Les analyses morphoscopiques s‘appuient sur les travaux de CAYEUX et TRICART (1959) qui ont défini les principaux types de grains de quartz correspondant à des environnements différents :

- les non-usés (NU), quartz au contour anguleux, caracté- ristiques des arènes de désagrégation, des dépôts de glaciers, de rivières, cavités, de petites plages et de petites dunes ;

- les émoussé-luisants (EL), quartz au contour émoussé ou arrondi qui ont subi une usure aquatique au cours d’un long transport fluvial ou bien au cours d ’ u n brassage mécanique dans une plage

Fig. 22

i m

- Méthode des indices d’évolution granulomé trique, principaux types de courbes cumulatives semi-logarithmiques et interprétations

1) Dcpats grosicrs non 6voluCs (Bassins torrentiels), II) DObut d 6volution, ‘Vest tres elevé (faciks fortement pdrabohques).

III) N > O, courbes plurimodales, mélanges de stocks diffirents, parfois interpretés c o m m e ”turbidites” continentales. IV) Faci62 parabolique normal typique. .V > O, courbe regulikrement arrondie, immobilisation en masse des “charger de lit” par diminution de la capacite de transport, “sedimentation forcie” des auteurs(57) mais aussi “grain flows” (DESPRAIKIES).

VI) FaiiZs sublogarithmiques, ,V positif OU négatif voisin de O. cours infirieurs, embou- chums, lagunrs,vasrs littorales de zones proikgees. Vll) FaciGs hyperboliques, iV < O, décantation de “suspensions uniformes” en milieux calmcs limniques, laguno-lacustres ou marins. A) Depots “modulés” par des actions superficielles ~ de cuactère parabolique mais dont l‘indice .\’ > O est particuiiirement élevi dans la rkgion centrale de la distribution, correspondant pkni.ralement a des structures sous aquatiques (ripple-marks, rides, bancs), “sedimentation libre” des auteurs, dipõts de “traction” correspondant à des sediments che- minant cssentiellement par roulement et saltation courte. Egalement faciks rigressifs des 111 dieux Iagun~ires. lì) Fdcies puabohques prCwntarit une fraction line cxckduntaire de caracteire hyperbo- llrjue (rcmaniements de sCdiments trcs fins, burazcumulatiot1, piegrage, actions pidolo- giq UCI ?) C’J I)Cpots L I U plages d‘cbtudircs. la partie wiitr;llc dc la courbc cst rectiligne (L. K. I. \ I OUI)) n) 1)Cpots de plage normaux. courbe en S La partic centrale rectiligne est tiisparue (L.R I \ l O % l l \

t J 1)epotr littoraux ou sublittordux granulomrtri~~ucnlcnt voi’iins dcs dipets A, indis Je rnaturatlon plus accrntuCe pour une nii.mc‘ inoyennc. F) ‘I~urbi~iites grano-clasaGes pluri-modalcs (Dl~Sl~l~~\lRIl SJ

C) Turbidites ivoluCes íDI.s\*lc\l H11.S) L ) Ilkpots d e ruissellement à indices d’kvolution tr6s elcvis.

V) Facies parabalique plus “6volue”, N se rapproche d e O.

1 I I I,

a

Fig. 23 - Méthodes des indices d’évolution granulométrique, classification dynamique des sédiments en fonction d e et N . (in R I V I E R E , 1977)

H droite de rtigresslon C,C intenalk de confiance h 99 %, C’C’ i 95 %

A i- 0. x et BD loes et hhms o o argdes de finrse exceptionnelle

rediments i &volution yranulom&trique normale de toutes categories dimenuonneUr& d d i m e n u subkttoraux ou Lttoraux (moms de 30 m) sédiments de 3 0 m de profondeur ou plus(30-40 m) pis et sables glauconieux (OLgockne de Bages-Sige~)

structures soutaquotques (surtout sous-tluviatiles) rides, ripple-marks, bancs

-42-

de haute énergie ;

la surface du grain est dépolie et porte de minuscules traces de choc, conséquences d'une longue usure par chocs dans l'air, sous l'effet du vent.

- les rond-mats (RM), quartz au contour émoussé ou rond ;

Dans chacune de ces catégories nous avons distingué les ronds et les irréguliers. Les observations ont porté sur 3 fractions granu 1 omét r i ques :

- grains moyens à grossiers ( >315pm) - grains moyens ò fins (315-200pm - grains fins (200- 125,um)

Seules les fractions renfermant suffisamment de grains pour permettre un comptage statistique satisfaisant ont été étudiées.

2 - Analyse exoscopisue au MEB

L'exoscopie des quartz étudie, au MEB, les différents types de traces d'origine chimique, physique ou mécanique qui ont modifié l'aspect originel de la surface externe des grains de quartz (LE RIBAULT, 1977). La méthode permet de différencier les caractères acquis par le grain de quartz dans son milieu de sédimentation actuel des caractères hérités dans un ou plusieurs autres milieux auparavant.

Les grains de quartz destinés à l'étude exoscopique ont été sélectionnés à lo loupe binoculaire dans la fraction granulométrique comprise entre 125 et 800 m. Les observations ont ét6 effectuées avec le microscope électronique à balayage (JOELS) de la Faculté des Sciences de l'Universit6 de D a k a r .

D - La diffractométrie RX La composi tion minérologique des sédiments a été étudiée

par diffraction des rayons X. Les analyses ont été réalisées pour partie sur un appareil PHILIPS à anticathode de cobalt au Labora- toire de Géologie du Quaternaire de Luminy (Marseille), et pour partie sur un appareil RIGAKU à anticathode de cuivre au Centre ORSTOM de Hann (Dakar). Les études ont porté sur le sédiment total puis sur la fraction argileuse.

1 - Analyse du sédiment total

Les échantillons bruts non traités avec H O débarrassés 2.2' des particules ligneuses grossières, sont séchés puis broyés au mortier d'agate. La poudre est alors déposée dans la rainure d'une plaque d'alumi- nium. Les agrégats désorientés ainsi obtenus, sont analysés entre 2 et 60".

2 - Analyse de la fraction argileuse (particules<2,um)

La fraction < 5 0 p m obtenue apr.+s destruction de la matière organique a servi à l'analyse des argiles. Les méthodes d'extraction

-43-

des argiles et de préparation des lames d'agrégats orientés que nous avons utilisées sont celles proposées par CHAMLEY (1966).

Pour améliorer certains diffractogrammes, nous avons été amené à employer quelques traitements préalables :

- Attaque à l'acide oxaliaue : certains échantillons donnent des suspensions rouges (ou

rouilles), et leur diffractogramme présente des bombements exagérés vers les petits angles caractéristiques d'une présence d'oxyde de fer en abondance. Dans ces cas, le traitement de l'échantillon 6 l'acide oxalique à 2 % (CHAMLEY, 1966) suffit pour décolorer les suspensions et obtenir de meilleurs diffractogrammes.

- saturation des positions échangeables par K+

des

été

l'é

Ce traitement a pour but de supprimer les désordres dûs aux altérations les plus superficielles des minéraux, en particulier le lessivage des ions interfoliaires (STOLL, LUCAS, MILLOT et WEY, 1Y64, in CHAMLEY, 1966 ; GAC, 1968). Ce traitement permet de mettre en evidence des altérations profondes qui atteignent la charpente

cristaux.

Pour chaque échantillon, 3 lames d'agrégats orientés ont préparées :

- une lame séchée à l'air

- une lame séchée cì l'air hylène glycol, dite lame glyco

- une lame séchée à l'air heures, dite lame chauffée (CH).

bl Détermination -----_----___

non traité, dite normale (N)

puis traitée pendant 12 heures à ée (G)

puis chauffée à 540°C pendant 2

La détermination des minéraux argileux a été faite en nous référant aux travaux de plusieurs auteurs (MILLOT, 1964 ; CHAMLEY, 1966 ; THOREZ, 1975 ; fichier CSTM). Les tableaux 30 et 3b empruntés à THOREZ ont été utilisés.

Les estimations semi-quantitatives ont été faites en mesu- rant lo hauteur des pics 001 de chaque minéral. La hauteur du pic de la kaolinite est divisée par 2 tandis que celle du pic des smectites et des interstratifiés est multipliée par 2.

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Tableau 3 d - Valeurs de la réflexion basale, en A , des minéraux argileux courants, après les essais d'identification classique ( N = naturel, échantillon non traité ; EG = éthylène glycol ; 500 = chauffage à 500OC). - (D'après THOREZ, 1976).

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Tableau 3 b - Valeurs en Å des &flexions cmact6ristiques des séries (OOI ) minéraux argileux courants, après divers traitements ( d'après LUCAS, 1963). (Drapres THOREZ, 1976).

des

D E U X I E M E P A R T I E

A P P R O C H E S E D I M E N T O L O G I Q U E D E L ' E N V I R O N N E M E N T D E S

T O U R B I E R E S

CHAPITRE 3 ETUDE LITHOLOGIQUE DES SONDAGES

I - DESCRIPTION DES SONDAGES

La description lithologique des sondages a été faite sur le terrain au moment de l’extraction des sédiments Les observations sont de nature macroscopique et concernent :

- la couleur principale, - la constitution organique (aspect fibreux ou amorphe, macro-

débris, végétaux, organismes animaux.. - 1 ,

- la constitution inorganique (sables, argiles, cendres), - la recherche de coupures susceptibles de mettre en évidence

des unités de sédimentation caractéristiques.

Les observations de terrain ont été complétées en laboratoire par la détermination :

- de la teneur en eau, calculée par rapport au poids du sédiment brut humide,

- de la teneur en matière organique, calculée par rapport au poids sec,

- du pH du sédiment,

- de la calcimétrie (dans le cas où le test à HC1 est positif 1 ,

- de la granulométrie, chaque fraction granulométrique (sable, silt, argile) est calculée par rapport au poids de la charge minérale totale obtenue après destruction complète de la matière organique.

Les différentes fractions granulométriques ont permis de tracer les diagrammes des textures des sédiments dans chaque sondage.

La présentation des sondages est faite sous forme de tableau comprenant les observations de terrain et les résultats des analyses de laboratoire.

A - Sondage de Mboro-C (Fig. 24) Ce sondage réalisé dans le “lac Mboro” est situé à 2 500 m

de la ligne de rivage actuelle, et à une altitude de 3,25 m. I 1 présente 2 niveaux séparés à 3,20 m (Fig. 24) -

- un niveau supérieur organique à dominante silteuse ;

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- un niveau inférieur à dominante sableuse renfermant moins de 20 % de matière organique. Le substratum de sable dunaire est atteint à 5 m.

B - Sondage de Mboro-D (Fig. 25)

C‘est le sondage situé le plus près de la ligne de rivage actuel (2 200 m). L’altitude du fond de la dépression interdunaire est à 3,4 m.

Les sédiments ont été carottés entre O et 3,61 m à l’aide d’un tube PVC de 6 cm de diamètre, ensuite extraits à lo pelle Ò vase jusqu’à 5,OO m de profondeur.

Le tassement observé après ouverture de la carotte est de 48 % dans le premier mètre, 17 % dans le second mètre et 35 % dans le troisième mètre. I 1 est probablement dû à l’humidité des sédi- ments et à la teneur en éléments organiques fibreux.

La carotte ne présente aucune coupure caractéristique. Le sédiment est dans l’ensemble homogène à dominante sableuse (Fig.25). C’est la présence de coquilles de Gastéropodes qui explique la teneur en carbonate et le pH basique observé dans le dernier mètre.

c - Sondage de Mboro I (Fig. 26)

Située à 4 O00 m de la ligne de rivage et à 5,4 m d’altitude, la dépression de Mboro I forme une sorte de diverticule sur le flanc gauche de la grande dépression de Mboro (Fig. 16).

Une coupure située à 2,25 m divise le sondage en 2 niveaux très tranchés :

- un niveau supérieur de tourbe fibreuse très peu sableux

- un niveau inférieur de vases organiques renfermant 20 à 30 % de sables (Fig. 26).

Les observations macroscopiques et les analyses ne mettent en évidence un terme intermédiaire entre ces deux horizons lithologiques.

D - Sondage de Mboro K (Fig. 27) La cuvette de Mboro K est isolée dans le massif de dunes

ogoliennes dites remaniées (cf. chapitre 1 , paragraphe I I I ) C’est le sondage le plus éloigné du rivage actuel (4 500 m). L‘altitude du fond de la cuvette est à 9 m au-dessus du O IGN. La tourbière est ceinturée par des fronts dunaires abrupts hauts de 20 à 25 m.

Les 0,60 ni supérieurs sont coniposBS de cendres ocres à blanches résultant de lo combustion. Le reste du sondage (O, 60-5, O0 m) est relativement homogène renfermant environ 25 % d‘argile. La teneur en matière orgonique varie très peu (Fig.27).

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E - Sondage de Touba Ndiaye (Fig. 28) Le sondage de Touba Ndiaye est situé à 3 400 m du rivage

actuel. L'altitude du fond de la dépression est 6 6,OO m.

Le sondage est divisé à 7,07 m en 2 horizons distincts (Fig. 28) :

- un horizon supérieur à dominante organique très peu miné- ralisé formé de l'accumulation de débris végétaux qui deviennent de plus en plus fins et de plus en plus carbonisés avec la profondeur ;

- un horizon inférieur à dominante minérale qui devient de plus en plus sableuse en profondeur ; le substratum sableux serait atteint à l0,50 m.

F - Sondage de Fass Boye (Fig. 29)

La cuvette de Fass Boye est isolée et surplombée par des talus de dunes abrupts hauts de 10 à 15 m. Elle est située à 3 440 m du rivage actuel et l'altitude du fond est à 6,50 m. Le sondage est dans l'ensemble homogène avec une base plus sableuse (Fig.29). La teneur en argile varie entre 5 et 15 %.

G - Sondage de Diogo (Fig. 30) Le sondage de Diogo est situé à 3 330 m de la ligne de

rivage actuel. I1 est implanté dans une dépression étroite allongé NE surplombée à l'Ouest par un massif dunaire haut de 15 m.

Le sondage st divisé à 2,25 m en deux ensembles distincts ayant chacun une texture relativement homogène (fig. 30)

- un ensemble supérieur de tourbe fibreuse à dominante organique ;

- un ensemble inférieur de vase à dominante minérale formé essentiellement de silts et d'argiles.

Cette succession lithologique rappelle celles décrites dans les sondages de Mboro I et Touba Ndiaye,

A 1 230 m, la tarrière a butté sur un niveau très résistant qui n'a pu être traversé et qui correspondrait au substratum.

Un échantillon prélévé à 1 1 m de profondeur donne un âge 1985). C14 de 8 970 Cl80 ans BP (LEZINE,

I I - LES LITHOFACIES LEUR REPARTITION ET LEUR SIGNIFICATION

Nous avons défini les lithofaciès d'après la texture de la fraction minérale des sédiments (teneur en sables, silts et argiles), et d'après le taux de matière organique totale et les types des éléments organiques figurés et leur abondance relative.

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A - Les éléments organiques figurés

Les sédiments ont fait l'objet d'observation microscopique en lumière transmise b l'aide de frottis. Les photographies des préparations ont permis de confectionner la planche I.

1 - Les éléments foliaires

Les frottis des échantillons provenant des niveaux supé- rieurs fibreux des sondages de Touba Ndiaye, Diogo et Mboro I , montrent que ces sédiments sont essentiellement composés de fragments de feuilles et de pièces florales (glumes et glumelles) dont les cellules ont en général gardé leurs parois intacts (Pl. I , photos 1 ?I 5). Certains éléments foliaires apparaissent carbonisés. Ce phénomène est surtout marqué dans les échantillons de tourbe noire pâteuse provenant du sondage de Touba Ndiaye.

Les échantillons de vases organiques provenant des sondages de Mboro K, Fass Boye, montrent de petits lambeaux de cellules aux parois très amincies (sorte de fantômes de cellules), agglomérées en flocons (Pl- I , Photos 6 à 9).

2 - Les éléments vasculaires

Les échantillons provenont des niveaux supérieurs des sondages de Touba Ndiaye, Diogo et Mboro I désagrégés qui se présentent sous forme de Ces éléments vasculaires sont absents dans

montrent des vaisseaux filaments enchevêtrés. les vases organiques.

3 - Les graines

Elles ne sont pas facilement observables en frottis à cause de leur grosseur. Néanmoins, sur les échantillons provenant des niveaux supérieurs de Touba Ndiaye, Diogo et Mboro I, nous avons observé des graines entières ou en fragments plus ou moins bien conservées. Le chapitre 7 de ce mémoire graines.

4 - Pollens et spores

La composante sporo-pollinique aisée d observer en frottis d cause des salles qui opacifient les préparations. pollens et spores est décélée dans tous

5 - Les diatomées

sera réservé b l'étude des

des sédiments n'est pas composés humiques et des Néanmoins, la présence de les échantillons observés.

Elles sont particulièrement abondantes dans les vases organiques des sondages de Mboro K, Mboro D, Mboro C et Fass Boye Leur présence est décélée dans les niveaux inférieurs de vases organiques de Touba Ndiaye et Mboro I (P1.1, photos 7 b 9).

-56- B - Les orinci~aux lithofaciès et leur sianification

Les études macroscopiques et microscopiques des sédiments ainsi que l’analyse texturale de la fraction minérale permettent de distinguer trois faciès lithologiques principaux (Fig.31).

1 - La tourbe

Seule la formation fibreuse à dominante orgonique (50 à 90 % de matière organique) répond correctement à ce vocable.

La tourbe se forme dans des aires phytogenes recouvertes d’une faible tranche d’eau peu aérée. Les débris des plantes sont plus ou moins soustraits à l’oxydation et s’accumulent. L’état asphyxique du milieu hydromorphe provoque une lente décomposition de la partie inférieure des plantes.

Ce mode de formation de la tourbe est étroitement dépendant du battement du niveau piézométrique de la nappe des sables. Ainsi, les accumulations de tourbes relativement homogènes observées dans les sondages de Mboro I , de Touba Ndiaye et Diogo traduisent globalement une remontée progressive du niveau de la nappe phréatique des sables. Les poches de sables qui sont parfois associées à des macro- débris ligneux seraient mises en place au cours des inondations des tourbières par les eaux pluviales.

Le niveau de tourbes à micro-débris carbonisés rencontré à Touba Ndiaye (Fig. 28), correspond à un stade de l‘évolution de la tourbe fibreuse dans un horizon qui a été temporairement soumis à un assèchement modéré. Les particules végétales plus ou moins carboni- sées rencontrées dans ce niveau très organique ne proviendraient pas de feux de tourbières, mais plutôt d’une oxydation ménagée des dépôts au cours d‘une phase d’évolution sub-aérienne.

2 - Les vases organiques

Nous avons choisi le vocable de vase organique pour dési- gner les formations à dominante minérale qui renferment 20 à 40 % de matière organique essentiellement gélifiée. La gélification de la fraction organique de ces formations est le résultat d’une décompo- sition des débris végétaux fibreux en corps amorphes. Cette transformation appelée humification, correspond à une oxydation progressive des composants ligno-cellulosiques des tissus végétaux dans un milieu hydromorphe aéré.

Nous distinguons deux types de vases organiques différentes par la composition texturale de la phase minérale et la position stratigraphique.

a/ - Les vases organiques silto-sableuses

Ces formations constituent la totalité des dépôts des sondages de Mboro C, de Mboro D, de Mboro K et de Fass Boye (Fig.31). Certains niveaux renfermant près de 40 % de matière organique pourraient être considérés comme étant de la tourbe sableuse (CHATEAUNEUF et PEZERIL, 1984) la charge sableuse allochtone traduit un milieu de haute ériergie.

. Photos 1 à 4 : t o u r b e s fibreuses peu évoluées (1 = T. NDiaye-6 ; 2= T. NDiaye-8 lavé a u K O H ; 3= éléments de T. NDiaye-8 v u au M E B ; 4= MBoro 1-6).

. Photo 5 : Tourbes fibreuses évoluées à part les carbonlsées ( R . NDiaye-31).

. Photos 6 à 9 : vases organiques (6= T. NDiaye-41 ; 7 = M B o r o K-4 ; 8 = Mboro C-9 ; 9= Fass boye-8).

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b/ - Les vases organiques silto-argileuses

Ce faciès se rencontre dans les sondages de Mboro I , de Touba Ndiaye et de Diogo où i l est localisé en dessous du niveau de tourbes fibreuses. Ces dépôts sont sans doute les plus anciens rencontrés dans les sondages. Les caractéristiques texturales de la charge minérale correspondent à un milieu de basse énergie.

CHAPITRE 4

CARACTERISTIQUES GRANULOMETRIQUES DE LA CHARGE MINERALE DES SEDIMENTS

I - GRANULOMETRIE DES SABLES DUNAIRES

Nous résumons ici les coroct6ristiques yranulométriques des sables des différents systèmes dunaires du littoral telles qu'elles ressortent des travaux de plusieurs auteurs (QUENUM, 1969 ; LASSALE, 1970 ; SALL et al., 1978, SALL, 1982) et des résultats que nous avons obtenus avec des prélèvements de subsurface faits dans le secteur de Mboro.

___

- Les courbes cumulatives des sables des dunes ogoliennes, des dunes jaunes, des dunes blanches côtières et de l'estran, montrent un assez bon classement des grains (figure 32). Les sédi- ments ont un mode principal situé entre 200 et 250 m. Les diffé- rents paramètres texturaux (Mz, 6 , SK, K) ne permettent pas de différencier de façon significative les différents ensembles dunai res.

- Les échontillons pré-evés sur les bordures des tourbières montrent un affinement de lo tuAlle du grain moyen qui passe de 1,8 à 2,5 Q (fig. 32). Ces sables se distinguent aussi des sables des dunes par leur propreté : ils sont entièrement débarrassés des enrobages ferrugineux.

I I - GRANULOMETRIE DE LA FRACTION MINERALE DES "TOURBES"

A - La fraction sableuse des "tourbes" (Fig. 32 A à H)

Dans chaque sondage, les échantillons analysés sont prélevés dans les niveaux suffisamment sableux susceptibles de fournir une quantité de sables suffisante pour obtenir une granu- lométrie convenable. La longueur de carotte échontillonnée varie de 10 cm, pour les niveaux à taux de sables élevés, Ò 25 cm pour les niveaux moins sableux.

Les courbes cumulatives semi-logarithmiques se répar- tissent en plusieurs types.

1 - Courbes unimodales - Courbes sigmoïdes

Ce sont des courbes unimodales correspondant à des sables fins (Mz compris entre 2 et 3 Q) moyennement bien classés (6compris entre O, 56 et O, 61).

-60-

- Les courbes hvDerboliaues Elles sont unimodales correspondant globalement 6 des

sables très fins moyennement classés.

2 - Courbes bimodales

Elles présentent une inflexion caractéristique d’une distribution bimodale. Elles correspondent à un mélange de deux populations de grains. Selon le mode principal, on distingue deux types de mélange :

- mélange sables moyens - sables grossiers (Mboro I - 17 ; Mbora C ; Fasse Boye-15) avec un mode principal, voisin de 200 m. Y

- mélange sables très fins - sables très fins (Mboro K -2, 3; Fasse Boye-6 ; Mboro 1-9) avec un mode principal voisin de 80pm.

B - La fraction silto-argileuse Les courbes microgranulométriques de la fraction silto-

argileuse des ”tourbes” se répartissent en plusieurs types (fig. 33).

1 - Courbes unimodales

- les courbes paraboliques (Mboro D-5-10-15 ; Mboro Cl.

Elles correspondent à des sédiments à dominante silteuse. La fraction argileuse représente 10 à 25 %. Selon RIVIERE (1977), ce type de granofaciès correspond à des dépôts de courant par excès de charge.

- les courbes hyperboliques (Mboro D-35, Mboro C, Diogo, F.6)

Ces courbes sont globalement hyperboliques et traduisent une décantation dans un milieu calme.

Les sédiments renferment :

- 40 à 50 % de silt fin à très fin - 50 à 60 % d’argile.

- Les courbes logarithmiques (Fass Boye-2-6-10)

Elles sont globalement rectilignes ou subrectilignes. Les sédiments à dominante silteuse ovec 30 à 45 % d’argile et correspondent à des dépôts par excès de charge.

2 - Courbes bimodales (Mboro 0-25, Fass Boye-13)

Elles caractérisent une distribution bimodale avec un mode principal situé aux environs de 10 rn / ” -

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Fig. 32 - Granulométrie des sables dunaires et de la charge sableuse des sédiments.

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F i g . 33

- Courbes microgranulométriques I I I

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IV

O

-65-

C - La qranulométrie totale

L'examen des courbes cumulatives totales (Fig.34, 34bis et 35) et des diagrammes Q - Md - Q (Fig.36) représentant la classification de la fraction minérale gotale des "tourbes" nous permet de distinguer quatre familles granulométriques toutes polymodales.

1 .

- La première famille correspond aux dépôts des sondages de Diogo, Touba Ndioye et une partie des dépôts du sondage de Mboro I. I1 s'agit de sédiments globalement fins à très fins. Les distributions granulométriques sont hyperboliques. La médiane est comprise entre 8 et 9 4 , et l'assymétrie est négative (Fig.36).

- La deuxième famille (Fig. 36) correspond aux dépôts des sondages de Mboro C, de Mboro K et l'autre partie des dépôts du sondage de Mboro I. 11 s'agit d'un mélange entre une fraction fine plus ou moins abondante et une fraction grossière peu abondante. La distribution granulométrique est complexe. La médiane est comprise entre 6 et 9 Cp . L'assymétrie est positive pour les échantillons renferment une fraction fine excédentaire. Elle est négative pour les échantillons renfermant une fraction grossière excédentaire.

- La troisième famille correspond aux dépôts des sondages de Mboro D et une partie des dépôts du sondage de Fass Boye. I1 s'agit d'un mélange entre une fraction fine peu abondante et une fraction grossière abondante. Les distributions granulométriques sont logarithmo-hyperboliques. La médiane est compFise entre 3,5 et 5,5 , et l'assymétrie est positive (Fig.36).

- La quatrième famille (Fig.36) correspond à l'autre partie des dépôts du sondage de Fass Boye. I 1 s'agit de sédiment renfermant une fraction grossière très abondante. La distribution granulométrique est parabolique. Lo médiane varie entre 2,5 et 3 , et l'assymétrie est très voisine de O. Q

I I - DIAGRAMMES DE COMBINAISON DES PAKAMETRES GRANULOMETRIQUES Mz, 6 , SK ET K

A - Diagramme Mz-6 (Fig. 37)

Les sédiments fins à très fins qui constituent la charge minérale des tourbes forment un nuage unique (E) distinct de la répartition des sables des dunes (D). I1 y a donc une différen- ciation très nette entre le matériel terrigène de la tourbe et les sables de dunes environnantes. Cette ségrégation reflète un mécanisme de mise en place du matériel détritique différent dans. les deux cas.

B - Diagramme SK - 6 (Fig. 38) Le matériel terrigène des "tourbes" se répartit en deux

unités (E , E2), distinctes distribuées de part et d'autre de l'axe kK = 6 ~

- L'unité E correspond aux sédiments à dorninarite argileuse 1 et silto-argileuse provenant en majorité des niveaux inférieurs des sondages de Mboro I , Diogo et Touba Ndiaye.

- I

O 8

I

2

3

4

5

6

7

8

9

IO

L E G E N O E D E S FIGURES 3 7 bJ42

0 0 Dunes

Mboro C

0 Mboro D

A A Mboro K

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0 0 T o u b o Ndioye

0 0 Diogo

8 'I 7

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ARGE MINER,!LE s "TOURBES

2 3

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I 1 I I I

4 b 2 3 O I

Fig. 38 - Diagramme SK-6

-0,80,

o

SK

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+ 0,60-

+ 0,40,

+ 0,20_

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I I . i I I ; E2

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100 -

30-

2 0-

1 M 50 100 200 400 wn

F i g . 41 - Spectre C-M

-69-

- L’unité E correspond aux sédiments à dominante sableuse 2’ des sondages de Mboro C, Mboro K et Fass Boye et Mboro D.

Le matériel dunaire, de meilleur classement, se place tout à fait en dehors de ces deux unités. Par rapport aux données sur des milieux de Sédimentation actuels (FRIEDMAN, 19671, le matériel détritique de l‘unité E serait mis en place par un mécanisme différent de celui de mise en place du matériel détritique de l’unité E

C - Diagramme SK - Mz (Fig. 39)

2

1 -

Ce profil de paramètres donne la même répartition que celle du couple SK - 6- (Fig. 38) et confirme ainsi la présence de deux populations E et E

D - Diagramme SK-K (Fig. 40) 2’ I

Nous retrouvons ici les mêmes répartitions que précédemment, à savoir E et E . Par ailleurs, le couple SK-K ne permet pas de différencier ?e matériel dunaire de la charge détritique des “tourbes”, surtout celle de E,.

1 .

I V - DIAGRAMME C-M DE PASSEGA (Fig.41)

La répartition C-M de la charge minérale des “tourbes” dessine une partie du diagramme C-M du courant tractif, à savoir les segments QR et RS.

Le segment QR, caractérisant un mode de transport par saltation est court et concerne le matériel dunaire et une partie des dépôts du sondage de Fass Boye.

Le segment RS, caractérisant un transport en suspension et une sédimentation par décantation est tr6s long, impliquant de très larges variations de M par rapport à C. Les données des sondages de Touba Ndiaye, Diogo et Mboro I se placent en fin de ce segment (Fig.41).

V - INDICES D’EVOLUTION GRANULOMETRIQUE DE RIVIERE

Les méthodes de détermination des dimensions équivolentes et de calcul des indices N, tre 2 - paragraphe C.

A - Corrélation Elgm - ’ji (Fig. 42)

2 et Elgm ont été exposées au chapi-

Le couple de paramètre Elgm-X permet une différenciation de la charge minérale des tourbes en deux unités correspondant parfaitement aux unités E et E définies avec les diagrammes SK-6 , SK-Mz et SK-K. 1 2

- l’unité E correspond à des valeurs de Elgm négatives ou très voisines de O ei une moyenne logarithmique comprise entre 3 et 10flm. Selon RIVIERE (1977), ces valeurs indiquent l‘évolution ultime de dépôts de décantation d’un matériel transporté en suspension uni forme

I Sédiments littoraux

2

-I I 1 b 2 3 4 ji(10g k m 10-2)

Fig. 42 - Corrélation Elgm-X

I 3 4 ii (log p m 10'21

2 ,

I '

O-

- I -

N

ittoroux

El V

-72-

- l'unité E correspondant à des valeurs positives de Elgm et des moyennes comprises entre 10 et 4 0 ~ m . I1 s'agirait de dépôt de courant par excès de charge, ou d'un dépôt de différenciaatian lors de la décroissance de la compétence du couront.

2 .

- B - Corrélation N-X (Fig. 43) -

La corrélation entre N (paramètre d'énergie) et X (para- mètre de grossièreté ; RIVIERE, 1977) fait ressortir les mêmes unités, ce qui indique les smêmes mécanismes de sédimentation envisagés ci-dessus.

- unité E (Diogo - Touba Ndiaye - Mboro I ) :O, 5 6 N <O, 1 ; 1 2, 7 s x 6 2 , 97. - unité E (Mboro C, Mboro D, Mboro K, Fass Boye) 2

O, 16GN <O, 51; 3, 085Y <3, 88.

Conclusion sur la granulométrie de la charge minérale des "tourbes"

- Sur le plan méthodologique, i l apparaît que toutes les méthodes d'analyse granulométrique que nous avons employées ont conduit aux m8mes résultats pour ce qui concerne les caractéristi- ques granulométriques de la charge minérale des "tourbes. Dans l'ensemble, les paramètres employés introduisent une différenciation très nette entre lea charge terrigène des "tourbes" et le matériel des dunes envionnantes. Cependant, on peut concevoir aisément que la fraction sableuse des "tourbes" constitue une participation des dunes à la pollution minérale des tourbières. Par ailleurs, les analyses ont permis de différencier la charge terrigène des "tourbes¡' en deux unités granulométriques qui correspondent à deux méca- nismes de dépôts différents.

- L'unité E correspond aux vases silto-argileuses des I sondages de Touba Ndiaye,Diogo et Mboro I. La fraction minérale de ces sédiments est globalement fine à très fine. Ceci est traduit par une distribution granulométrique hyperbolique et une assymétrie négative. Les spectres C-M, sent un dépôt par décantation correspondant à l'évolution ultime d'un matériel transporté en suspension non gradée, uniforme. Ce dépôt serait effectué dans un milieu limnique d'eaux calmes (RIVIERE, 1977). Dans ce milieu, la turbulence du fond est indiquée par les variations de M et non par le couple C-M (PASSEGA, 1977). Les variations de la teneur en argiles et non les conditions hydro- dynamiques déterminent la longueur du segment RS. Ces argiles seraient déposées à n'importe quelle proportion et mélangées avec une fraction grossière correspondant aux sables fins ( 4 50-200~ m; %<20 %). L'extension du segment RS vers les très fins pourraPt traduire une participation éolienne à la sédimentation alors que la fraction sableuse constituerait la participation des dunes à la pollution minérale des tourbières.

Elgm-2 et N-j7 de ces sédiments tradui-

- L'unité E correspond aux vases silto-sableuses des son- 2 dages de Mboro C, Mboro D, Mboro K et Fasc. Boye. I1 s'agit d'un mélange binaire entre une fraction fine plus ou moins abondante et une fraction grossière abondante- La faciès granulométrique est logarithma-hyperbolique ou complexe et l'assymétrie est globalement

-73-

- - positive. Les spectres C-M, Elgm-X et N-X de ces sédiments indiquent que les particules sont transportées en suspension dégradée et déposées par décroissance de la compétence du courant. Contrairement aux dépôts de l‘unité E par le couple C-M. Le fait que le segment QR soit court signi-fie- rait que la turbulence au voisinage du fond est relativement !>asse et que les particules transportées sur le fond sont légèrement plus grossières que les particules charriées plus haut au-dessus du fond. La participation du matériel dunaire serait importante (0 50-400~; %>50 %). Toutefois, cette participation du matériel dunaire ne concerne que les sables fins à très fins arrachés à l’environnement plus ou moins immédiat des tourbières par vannage. Alors, i l faut envisager d’autres hypothèses pour expliquer l’origine des éléments silteux et argileux qui représentent une poportion importante de la charge terrigène des “tourbes“.

la turbulence du courant est indiqduée 1 ’.

VI - HYPOTHESES SUR UNE ORIGINE LOESSIQUE D’UNE PARTIE DE LA FRACTION MINERALE DES “TOURBES”

A - Manifestations loessiaues actuelles en zones péridésertisues

Après deux décennies de conditions météorologiques défavorables, les phénom6nes de brumes sèches au Sud du Sahara sont devenus des évènements climatiques majeurs au même titre que la saison des pluies. Parmi les travaux les plus récents citons ceux de PROSPERO et al. (de 1972 à 1980), BUCHER et al. ( 19841, JUNGE ( 19771, COUDE-GAUSSEml984), et au Sénégal, ceux d e X C et TRAVI ( 19841, GAC ( 19851, DIALLO ( 1986), GAC et CARN ( 1986), GAC et 01. ( 1986) et ORANGE et al. (19861, (Fig.44). ___

A travers ces différents travaux, i 1 ressort que le désert saharien constitue une aire favorable à la génèse d’aérosols. La grande mobilité du substrat et les fréquentes sollicitations des alizés continentaux (Harmattan) font du Sahara le plus grand pour- voyeur actuel de poussières du globe. Les flux d‘aérosols déserti- ques atteindraient 60 ?I 200. IO6 tonnes/an (JAENICKE et SCHUTZ, 1977). Au Sénégal, les différentes études de 1’OKSTOM permettent d’évaluer à près de 100 rnm/millénaire l’accumulation d’aérosols en 1984 et 1985. Dans les d6pressions réceptrices, au Tchad, elle aurait été estimée à 42 mm/millénaire par TOBIAS et MEGIE (1980) et MALEY ( 1982).

B - Coroctéristiques granulométriques et minéralogiques des aérosols Déridésertiaues actuels.

1 - Caractéristiques granulométriques Le5 analyses granulométriques de différents dépôts

loessiques (Fig.45 et 46, tableau 4) montrent que les poussières éoliennes sont essentiellement composés de silts (60 à 80 %), le mode se situant en général entre 20 et 80/c(m. Le centile supérieur varie de 60 ò plus de 200pm. Lo fraction argileuse ((2,um) est dans tous les cas inférieure 6 20 % .

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3

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-75-

I 1 apparaît également que les particules mobilisés par le vent subissent un tri granulométrique qui conduit 6 un maté- riel de plus en plus fin à mesure de l'éloignement de la source.

Selon DOEGLAS (1968), les loess actuels peuvent être caractérisés par les indices CQ,MdQ loess serait caractérisée par une mediane (Md) située entre 5 et 6 q , un grand écart entre Md et Q et la valeur de 99 % d'une part, et entre Q et Md d'autre part. Les courbes sont très étalkes marquées par uneldifférence de près de 7 (Q entre c et 99 % .

99 %. La granulométrie des 3 .

3

Par ailleurs, les travaux de JUNGE (1977) sur le processus de mobilisation des sables dunaires par le vent (Fig. 47) montrent qu'en fonction de la distance de la source, les fractions mobilisables sous forme de suspension (loess) vont des sables fins (9 = 1opm) aux silts fins (0 = IOpm). 2 - Caractéristiques minéralogiques

Les aérosols sont essentiellement composés de quartz et d'argiles dans des proportions qui varient en fonction de la distance de la station réceptrice à la source (GLACCUM et PROSPERO, 1980 ; tableau 4). Au Sénégal, les travaux récents de GAC (1985) soulignent la prédominance du quartz et des feldspaths sur les minéraux argileux composés de kaolinite et de micas.

C - Témoins de manifestations loessiques au Quaternaire récent Des sédiments terrigènes d'origine éolienne ont ét6 décrits

dans des carottes marines d'âge pléistocène supérieur b Holocène au large des côtes ouest africaines (KALU, 1977 ; SARTHEIN et al., 1977 ; DIESTER-HAAS et al., 1979 ; SARTHEIN et al., 1981).

- - -

De même, des sediments continentaux silto-argileux lacustres décrits par MALEY (1982) dans des sondages situés entre 9" et 21" N seraient essentiellement d'origine éolienne. Cette sédimentation serait liée à des phénomènes de brumes sèches qui ont intéressé la zone sahélienne, du Nil au Sénégal, entre 15 O00 et 7 O00 ans B.P. (MALEY, 1982).

D - Composante loessique de la charge minérale des "tourbes"

Nous donnons dans le tableau 6 les teneurs en argiles ( 4 2 ~ m), silts fins (2 - IOpm), silts moyens à grossiers (10 - 50pm1, sablons (50 - 100pm), sables fins ( 100 - 200 pm) et sables moyens à grossiers ( 2 20 um) des vases organiques si 1 to-argi leuses et sil to- sableuses qui constituent lo charge minérales des "tourbes".

L'examen des caractéristiques granulométriques des sédiments des sondages permet de dégager un faisceau d'arguments en faveur d'une origine loessique d'une partie de la fraction minérale des "tourbes" .

l o l - Les sédiments renferment une forte teneur en silts par rapport aux sables et argiles.

2"/ - Les ensembles dunaires environnants fournissent un matériel de mode supérieur ?I 200pm, et leur fraction granulométri- que ne renferme pas de silts.

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I ,/ I I 1 1 1 I I I I

--- Nord de la France ---..- Durance ..--.- Ardennes-Thi ërache- Bri e - Tuni si e ------ Pays de Caux 9-+ Israël e**** Ile de France Argent i ne ............

Fig. 46 - Distribution granulométrique de quelques loess péridésertiques et

S c h e m a d u p r o c e s s u s d e f r a c t i o n n e m e n t du s a b l e p a r 'it. v e n t . La d i s t r i b u t i o n o r i g i n a l e d u s a b l e

'est f r a c t i o n n e e e n t r o l s u n i t e s mlaJeures 2, 3 e t 4

15, t; e t 7 l n d l q u e n t u n c h a n g e m e n t d e c o n c c n t r a t i o n e n f o n c t i o n d e ia d i s t a n c e d e la source.^,^

p é r i g l a c i a i r e s ( d ' a p r è s q u e l q u e s l i e a u n c h a n g e m e n t du r e m a n i e m e n t a t m o s p h e r i q u e . L a s o m m e d e s c o u r b e s 2, 3 e t 4 dolt ê t r e e g a l e 9 l a c o u r b e o r i g i n a l e 1. 4 i n C O U D E - G A U S S E N , 1984)

-77-

Argiles L i m o n s <2 !J 1 2-10 p 10-20 1.1 20-30 1-1 30-501.1 1 I Granulométrie I I 1 (en %)

I Composition

](en % d'oxydes) I

I 670 I 25.0 I I 4 2,O I I 6,5 1 18,O

1 s i o p ~ 1 2 0 ~ F e 2 0 3 Ti02 Mn304 MgO C a 0 Na20 chimique

12,51 10.57 3,65 0,72 n.d. 1,81 2,18 1,31

Sables I >50 P I 25 I

I I P e r t e à

K 2 0 l ~ o o o o c 420

2,30 4,40

MIN E R A U X D E S I AEROSOLS I I I

I I I I I I L O C A L I T E S I j

[ M I C A 1 K A 0

3 5 16 5 10

I 26 ' 45 I I ' GHANA I (1974) i ! !

10 1 D A K A R I 40+ 1 6

I I (1974) I

BARBADE 60 8

I l I I I I I I I I

C H L I MON lQTZ I M I C I PLti I C A L

i i i i i - l 3 b5I5 l o I 5

I l I l l

Ï I I I I

I P A L I G I B 1 - I - I

/Ij I I

*I 1

I l

Tableau 5 - Minéralogie des aérosols de GHANA, DAKAR, SAL, BARBADE - (Sur échantillon total) - D'après GLACCUM et - al. (1979).

MICA = mica/illite MON = montmorillonite KA0 = kaolinite QTZ = quartz CHL = chlorite MIC = microcline

PLG = plagioclase CAL = calcite PAL = palygorskite GIB = gibbsite

1 . D'après EMERY et al. (1974) 2. D'après GLACCUM etal. (1979) +. Estimé * combiné : interstratifié mont-illite+illite

-78-

< 2 p m 2-10pm 10-5Op in 50-100 pm 100-200pm > !O0 pm

* b O p n 50

Fig. 48 - Distribution granulométrique

de la charge minérale des "tourbes"

-79-

1

M B O R O C M B O R O O M B O R O K MBORO I TOUBA NO. FASS B O Y E OIOGO

2 3 5 8 0 2 3 3 6 C 2 3 8 9 0 2 3 7 3 0 7 6 8 9 C 3 4 6 8 0 3 7 9 9 0

2 4 6 9 0 2 3 5 8 0 2 3 7 8 0 2 5 6 8 0 3 7 9 9 C 3 3 5 9 C 3 7 8 9 0

2 4 8 9 0 2 3 3 9 C 2 3 7 8 0 2 3 8 9 0 2 3 7 9 0 2 3 4 7 C 2 6 8 9 0

2 3 6 9 0 2 3 5 9 0 2 3 7 9 0 2 4 6 8 0 2 3 3 4 c

3'1 - La granulométrie totale des vases silto-argileuses et des vases silto-sableuses s'apparente au moins en partie avec les granulométries données pour des loess de différente origine (Fig. 48 et tableau 6).

2 2 2 3 1 :

4'1 - Les indices CQ Md Q 99 % (tableau 7) du matériel 1 3 minéral des tourbes sont équivalentes à ceux obtenus pour des loess actuels (DOEGLAb, 1968).

5'1 - Les teneurs en argiles importantes des vases silto- argileuses (sondages de Touba Ndiaye, Diogo) qui déterminent la longueur du segment RS du spectre C-M ne seraient pas likes Ò des variations de l'hydrodynamisme du milieu (cf. supra). Ces argiles seraient d6posées à n'importe quelle proportion et mélangées avec des silts et des sables fins. Du reste, l'enrichissement en argile pourraît s'expliquer en partie par des néogènes de minéraux argileux (cf. chapitre 6).

Ainsi, nous pouvons présumer que la fraction silteuse et une partie des argiles des sédiments des sondages constituent une

de la charge minérale des tourbières. composante loessique

En plus de de l'Harmattan, nous 1 'environnement loca sable, en partie, de

a composante "brumes sèches" liée à l'activité distinguons une composante kolienne reprise de qui correspond aux sablons et qui est respon- la pollution sableuse des sédiments.

Tableau 7 : Quelques valeurs des i n d i c e s C Q 1 M d Q 3 99 % d e s s o n d a g e s

CHAPITRE 5

MORPHOSCOPIE ET EXOSCOPIE DES QUARTZ

I - ANALYSE MORPHOSCOPIQUE

Les principes et les méthodes de l’analyse morphoscopique ont été évoqués dans le chapitre 2 - paragraphe III.

Les types de grains que nous avons observés sont les rond-mats (R.M.), les irrégulier-mats (I.M.), les ronds- luisants (K.L.) et les irrégulier-luisants (1.L.).

Nous n’avons pas isolé de façon certaine des grains non- usés (N.U.).

A - Résultats des analyses morphoscopiques (Fig. 49, 50, 50bis et 50ter)

1 - Grains rond-mats (R.M.) La proportion de R.M. est faible dans tous les niveaux des

sondages étudiés. Elle varie de 5 à 20 % dans lo fraction grossière {>,315p m), de O à 15 % dans la fraction moyenne (315-200pm) et de O à 10 % dans la fraction fine (200-125pm).

2 - Grains irrésulier-mats (I.M.) Leur proportion varie de 5 à 35 % pour l‘ensemble des

fractions granulométriques. Tout comme les R.M., ils sont moins abondants dans la fraction fine.

3 - Grains rond-luisants (R.L.) Leur proportion excède rarement 15 % dans l’ensemble des

fractions granulométriques. Leur proportion dans les trois fractions est généralement très voisine.

4 - Grains irréaulier-luisants (1.L. 1 ,

Leur proportion varie de 40 à 80 % pour l’ensemble des fractions granulométriques. Ils sont particulièrement abondants dans la fraction fine où leur proportion varie de 60 à 90 % .

B - Commentaires

Nous distinguons deux modes de façonnement des grains de quartz :

- un façonnement éolien de faible importance qui traduit . soit un upport Bolien (caractères hérités) ;

. soit une reprise kolienne de grains soumis au préalable à l’usure aquatique (la reprise éolierine des I - M conduirait à des R-M, et la reprise des R-M conduirait à des IM) ,

-81-

Fig. 49 - Morphoscopie des quartz : légende des figures 5 0

VTA % R . M

R.M. = grain rond-mat

I.M. = grain irrégulier-mat

R . L . = grain rond-luisant

I.L. = grain irrégulier-luisant

[si % 1.M

17 % R . L

Fraction 315 ,um

------- Fraction 315 - 2 0 0 ,um

. . . . . . . Fraction 200 - 125 .um

Fig. 50 - Morphoscopie des q u a r t z , . Légende en page81

Echantillon t o t a l OIO

R M I M R L I L OIO OIO OIO OIO

. O 50 100 o IO 20

O 1 1

O

i

2

3

4

0 2 0 4 0 6 0 o I S o 20 40 60 8 0

A - Sondage d e MBoro C

Echantillon t o t a l

O 20 40 60 80 100 O 10 2 0 O IO 20 30 40 O IO 20 O 20 40 60 80 I I -. I-....I

IO

B - Sondage d e MBoro D

Fig. 50 bis - Mosphoscopie d e s quartz

-

C

n

I

2

3

4

5

R M IM R L I L OIO OIO OIO OIO


OIO

Légende en page81

20 30 40 50 I IO 20 '5 25 35 45 55 65 75 111

C - Sondage d e MBoro K

Echantillon total

I O/ o O 20 40 6 0 80 100 O 5 15 25 O 3 0 6

* i ..' / " ,' *. I **. ;

:\ :\

: I . \

; r

BO 25 O 20 40

D - Sondage d e MBoro I

l i g . 50 ter - Mosphoscopie d e s quartz. . Légende en PageRI


o 10 20 20 40 60 80

E - Sondage d e Touba NDiaye

-85-

- un façonnement aquatique très important qui traduit . soit un apport primaire de grains luisants ;

. soit un transport aquatique de grains soumis au préalable au façonnement éolien.

I1 faut cependant noter qu'en dessous de 200pm la plupart des grains apparaissent luisants sous le binoculaire. Par consé- quent, les variations les plus significatives sont à chercher dans les fractions moyennes et grossières.

L'analyse exoscopique devra permettre de faire le bilan entre les caractères hérités et les caractères acquis au sein des réceptacles et de préciser l'histoire sédimentaire des grains de quartz.

I I - EXOSCOPIE DES QUARTZ

Choix des échantillons

. Les échantillons de quartz des dunes proviennent de trois sites :

- échantillons 1 et 2 : prélèvements de subsurface des dunes ogoliennes ;

- échantillon 3 : matériel dunaire de comblement de la vallée morte de Mboro ;

- échantillon de quartz de la fraction sableuse des "tourbes" sont prélevés dans deux niveaux lithologiques différents .

- échantillon 1 : voses organiques silto-sableuses du sondage de Mboro C, à 2 m de profondeur ;

- échantillon 2 : vases organiques silto-argileuses de Dio- go, à 2,2 m de profondeur ;

- échantillon 3 : même sondage que échantillon 2, et à 9 m de profondeur.

A - Quartz des sables dunaires (Planche11 - Photos 1 à 6)

Nous avons sélectionné quatre types de grains.

. Type 1 (Pl.11, photo 1 ) : l'échantillon non lavé au préalable montre l'enrobage par des oxydes de fer dues à la rubéfaction des dunes ogoliennes. Le grain sub-automorphe présente une surface éoli- Sée.

Type 2 (Pl.11, photos 2 et 3) : c'est un quartz lavé irrégu- lier luisant. Le MEB révèle la présence de nombreuses traces de chocs appartenant 6 deux générations d'usures mécaniques. La pre- mière génération est marquée par de nombreux coups d'ongle ou crois- sant de choc. La deuxième génération (photo 3) correspond à des traces de chocs récents réactivant les anciens coups d'ongle. Ceci est la preuve d'une reprise éolienne.

-86-

- TYPe - 3 (P1.11 , photo 4) : c'est un gros grain de quartz éolisé puis usé par un transit aquatique. La surface du grain porte de nombreuses cupules et golfes de corrosion remplis de petits cristaux. Ceci témoigne d'une immobilisation dans un horizon pédolo- gique.

. lype 4 (Pl.11 , Photos 5 et 6) : outre les V de chocs et le polissage (photo 6), la surface du grain montre de nombreuses figures de dissolution, témoins d'une altération pédogénétique en milieu hydromorphe.

B - Quartz de la fraction sableuse des "tourbes" (Pl.I1I, photos 1 à 6)

Le stock de quartz de la fraction sableuse extraite des "tourbes" renferme 60 à 80 % de grains luisants. L'examen des surface au MEB révèle trois évènements majeurs successifs :

- une évolution éolienne antérieure marquée par l'ex'istence de nombreux V de chocs (photos 1 , 2 et 3) ;

- une évolution en milieu aquatique de haute Qnergie mar- quée par l'arrondi des grains (photos 2 et 3) et le polissage des arêtes ;

- une évolution dans un horizon pédologique marquée par les nombreuses figures de dissolution (photos 1 à 4).

L'examen de détail (photo 4) montre des gouffres de dissolution tapissés d'une pellicule siliceuse pédogénétique en coulée (LE RIBAULT, 1977). La surface des grains présente un aspect chaotique dÛ à une desquamation superficielle et la libération de fins granules de taille inframicrométrique (O, 3 à O, 8 p m ) parfais prismatique (habitus losangique ou octaédrique), plus souvent en écailles (photos 4 et 5). L'alignement des granules et la présence de corps ovoïdes (photo 6) indiquent sans doute un processus bactérien.

C - Conclusions

I1 apparazt à travers les analyses morphoscopiques et exoscopiques que les grains de quartz hérités des dunes environnantes par vannage et saupoudrage éolien portent, en plus des carac- tères morphoscopiques hérités, des caractères acquis in situ aÙ prédominent l'usure aquatique et la corrosion chimique. L'histoire des sédiments sableux déposés dans les tourbières peut être résumée de la façon suivante :

l o / transport éolien préliminaire (mise en place des massifs dunaires) ;

2"/ évolution marine dans la zone littorale marquée par des échanges incessants dune-plage-zone du surf des rivages successifs ;

3"f légère reprise aquatique dans un domaine de transport inttermi t tant ;

4"l enfin, immobilisation dans un horizon pédologique

-87-

LEGENDE DES PLANCHES PHOTOGRAPHIQUES

Quartz des sables dunaires (Pl -II - Photos 1 à 6 )

- Photo 1 : Quartz des dunes ogoliennes. L’échantillon non lavé au préalable montre l‘enrobage par des oxydes de fer (flèche). Quartz éolisé sub-automorphe.

~ -.

- Photo 2 : Quartz lavé de même origine que 1. Traces de Chocs réactivant la surface éolisée (flèches) .I

- Photo 3 : détali G C ~ ia photo 2 : traces de chocs récents ayant emprunté les anciens coups d’ongle.

- Photo 4 : Quartz prélevé dans les dépôts de comblements de la grande vallée de Mboro. Gros grains éolisés puis usés par un long transit aquatique. Golfes de corrosion remplis de petits cristaux (flèches). Témoins d’une immobilisation dans un horizon pédologique.

- Photo 5 : Quartz prélevé dans les sables dunaires dits humi- fères qui bordent les tourbières : traces d’altération pédolo- giques (flèches).

- Photo 6 : Détail d’un V de choc sur la photo 1 avec polissage (Pl. Réseaux de dissolution anastomosés, témoins d’une reprise aquatique intense.

PLANCHE l i

-88-

Quartz de la fraction sableuse des”tourbes”(Pl.l~l - Photos 1 à 6)

- Photo 1 : quartz de Mboro C - 4 : Grain irrégulier luisant témoin d’une reprise aquatique très intense.

- Photo 2 : Quartz de Diogo 8 : Grain rond luisant. T r k nombreux V de choc, témoin d’une éolisation intense.

- Photo 3 : Quartz rond luisant de Diogo 1Y : Mêmes cor~c+~<.-is- tiques que 2.

- Photo 4 : Détail d‘un gouffre de corrosion du grain de la photo 1 (encerclé).

Pellicule siliceuse pédogénétique en coulées ( t ) . Traces de polissage des bordures de la d6presslon

- Photo 5 : Détail de la surface du grain de la photo 2. Réseaux de dissolution empruntont les anciennes V de choc - polissage. Sorte de desquamation superficielle - marques inombrables de coups d’ongle.

- Photo 6 : Détail pris sur le même grain de la photo 2 : aspect chaotique de la surface du grain. Marques d’une dissolution très poussée ; libération de fins granules parfois prismatiques de taille inframicrométriques (0,3 -0,8>m) habitus losongiques (ou octaédriques) plus souvent en écailles ; alignement de granules indiquant sans doute un processus bactérien ; présence de corps ovoïdes (bactéries ? l .

CHAPITRE 6

ETUDE MINERALOGIQUE

I - LES MINERAUX A - Les minéraux autres que les minéraux des argiles

La diffraction aux rayons X du sédiment total non traité à l'eau oxygénée et des agrégats orientés ont permis de mettre en évidence les minéraux suivants: quartz, goethite, sidérose et pyrite.

1 - Le Quartz Ce minérral est le constituant principal de la fraction

minérale des sédiments. Les diffractogrammes des particules infé- rieurs à 2 m (sur lames d'agrégats orientés) montrent généralement des pics de quartz. Les particules de dimension micrométrique et inframicrométrique proviennent, tout au moins en partie de la désa- grégation chimique des grains de sables comme nous l'a montré 1 lyse exoscopique au MEE (chapitre 5). Une autre partie du stock quartzeux provient des aérosols.

2 - La silice amorphe

Sur les diffractogrammes, la silice amorphe se matéria par un bombement qui apparaît au-delà de 19" (anticathode de Cu Elle est rencontrée à tous les niveaux des sondages de Mboro K, Mboro C, Mboro D et Fass Boye. Sa présence est liée à l'abondance des frustules de diatomées dans ces sondages (chapitre 3).

ana-

i se

3 - La goethite (Fe0)OH La présence de ce minéral sur les diffractogrammes a été

constatée dans les niveaux de vase organique de Mboro I et Diogo. La goethite est caractérisée par un pic principal à 4, 18w.

4 - La sidérite (Fe COg) Ce minéral est rencontré en quantité abondante dans les

sondages de Mboro C et Diogo. La présence de sidérose pose le pro- blème de l'origine des carbonate, dans l'environnement très acide des tourbières.

5 - La pyrite (Fes2)

La présence de pyrite est signalée dans le sondage de Mboro C, et Mboro D. Ce minéral serait d'origine secondaire, formé par la réduction des sulfates (issus de la matière organique végétale) par des bactéries sulfato-réductrice.

Les dépôts de jarosite KFe (S04)2. (OH) qui se forment 6 à la surface des tourbières et sur ?es parois des puits qui y sont creusés résultent de l'oxydation de la pyrite, à l'air libre.

7,l 4 Å

7,l3 A

M b o r o tlZ

0 I.’ .

F i g . 51 - Etats de cristallinité d e la K a o l i n i t e .

-91-

B - Les minéraux des arailes Kaolinite, illite, vermiculite, smectite, interstratifiés

et polygorskite, sont les minéraux des argiles observées sur les diffractogrammes X des agrégats orientés.

1 -

réf 3,5 qui

La kaolinite (K)

Sur les diffractogrammes,ola kaolinite est reconnue par sa exion basale (001) située à 7 A, suivie d’une harmonique (002) à K. Le traitement à l’éthylène glycol ne modifie pas les pics par contre, disparaissent au chauffage à 540°C.

4

L’examen des diffractogrammes montre qu‘en général, les réflexions 001 et 002 de la kaolinite sont bien définies. Cependant, ce minéral manifeste trois états de cristallinité (Fig.51) :

- raies 001 légèrement assymétriques du côté des petits angles, de forte intensité correspondant à une kaolinite assez bien ordonnée (THOREZ, 1976) ;

- raies O01 aigus, légèrement assymétriques du côté des petits angles, Ò intensité moyenne, correspondant à une kaolinite quelque peu désordonnée ;

- raies 001 diffuses, de faible intensité, plus ou moins ossy- métriques, indiquant un état très désordonné de la kaolinite.

2 - L‘illite ( I )

L’i1lite“est caractérisée par des réflexions à 10 1 (0011, 5 Å (002) et 3,5 A (003) qui restent stables au cours du traitement à l’éthylène glycol et au chauffage.

La largeur à mi-hauteur du pic à 10 Å de l’illite constitue un paramètre qui permet d’apprécier son degré de cristallinité (KUBLER, 1968 ; TRAUTH et al., 1968). C’est ainsi que TRAUTH ( 1968) distingue trois variétés d’illite :

__

- illite à pic aigu : largeur à mi-hauteur 43 mm - illite à pic large: largeur à mi-hauteur -6 mm - illite ouverte : largeur à mi-hauteur >lO mm

L‘examen de nos diffractogrammes montre que la quasi-toto- lité des illites sosnt ouvertes, caractérisées par des pics O01 fortement assymétriques du côté des petits angles. Cette assymétrie indique la présence de feuillets d’illite instables qui gonflent en général au glycolage (Fig.52 et 53). Du reste, l’introduction d’ions K dans les espaces interfoliaires améliore en général l‘état des illites (Fig.52).

3 - La vermiculite (V)

+

- La vermiculite est reconnue grâce à sa réflexion basale à

14 Nous avons pu observer quelqcres cas où le pic O01 de la vermiculite, masqué par uneObande de diffraction dans le diffractogramme normal, opparart à 14 A après le traitement d l‘éthylène glycol (Fig.52).

insensible au glycolage et qui se contracte à 10 8 au chauffage.

. DIOGO 15

n 10,05

Fig. 52

- Rates O01 d e l'illite

et l a vermiculite

c Normal : - K a o l i n i t e a 14,15 A

O - I l l i t e o u v e r t e à 10,05 A

I n t e r s t r a t i f l e I-(íO-l4)

- Gljzolt - t f f e t s d e p o i n t e ir IO,&, í?,L et 14.0 i

- I n t e r s t r a t i f i t s irregulier5 1- (10-14) I-V

C h a u f f a g e : - C o n t r a c t l o n a 10

a - V e r m l c u l l t e b 14.2 A

- Inters~ratiiié (10-14)I-V

Chauifaqt- : - Contraction ;i l G , U A

-93- 4 - Les smectites (SI

1 Sur le diffractogramme normgl, laeréflexion principale des smectites se situent généralement b 14-15 A. Le glycolage provoque un déklacement du pic vers 17 A, alors que le chauffage le contracte à 10 A.

A l'exception de quelques échantillons provenant du sommet du sondage de Mboro D (Fig.53), nous n'avons pas rencontré de miné- raux gonflants qui présentent le comportement classique des smet- ti tes.

5 - Les minéraux interstratifiés Dans la majorité des cas, nous avons observé suor les dif-

fractogrammes naturels, une bande ie diffraction 10-14 A comportant en général des pics vers 12 et 13 A. Selon le comportement de ces pics au glycolage et au chauffage, nous avons pu identifier les édifices suivants (Fig. 52 b 55):

- I - (10-14 ) : Illite - (Illite-smectite) ; - I - (10-14') : Illite - (Illite-vermiculite) ; - I - (10-14') - V : - (Illite-smectitel-Vermiculite.

S

6 - La palygorskite La palygorskite est une variéti d'attapulgite caractérisée

par une réflexion basale située à 10,5 A suivie de réflexions harmoniques à 6,44 A (0021, 5,42 A (003) et 4, 19 Å (004). Ces pla?s sont invariables au glycolage, cependant ils se contractent b 10 A au chauffage.

L'identification de la palygorskite devient difficile à faice lorsque les harmoniques ne sont pas apparentes, ou que le pic b 10 A de l'illite se superpose plus ou moins à la réflexion basale b 10,5 A.

Sur nos diffractogrammes, la palygorskite a été reconnue de façon certaine au sommet des sondages de Mboro D et Mboro C Fig.54). En outre, au sommet des sondages de Mboro K et Touba Ndiaye, il apparaît une réflexion b lO,5 non suivie d'harmoniques, mais qui pourraît être de la palygorskite (Fig.55).

I I - REPAR TITION DES MINERAUX A - Réoortition verticale dans les sondaaes 1 - Sondage de Mboro C

Les minéraux argileux rencontrés dans ce sondage sont la kaolinite, l'illite les interstratifiés gonflants illite-smectite et illite-vermiculite et la palygorskite.

- la base du sondage (5,O à 3,50 m) est dominée par une kaolinite très désordonnée (40 b 80 %), accompagnée d'une illite ouverte (20 à 30 %). Les pics O01 des minéraux sont larges et de faible in- tensité. Les interstratifiés illite-smectite représentent 10 à 30 %.

I l ' 9.5 I .I

Ø 0

I J ' /

I I I I e

7 1 0 1 4 17 2 0 A

O Normal : - Kaolinite t r è s désordonnée ves" 7 A

- Illite t r è s ouverte vers 9 , 5 A - Interstratifié 1-(10-14)I-S - Smectite à 14 A O

Glycolé : - Illite à 10,OloÅ I

- Smectite à 16 A - Interstratifiés (10-14) I-S

Chauffage : - Contraction à 10,Ol A' o

Fig. 53 - Smectite et interstratifiés illite - smectite

-95-

, - Entre 3’50 et 1 , O m, on rencontre de la kaolinite (30 à 40 %) assez bien ordonnée, de illite ouverte (20 b 40 %), de la vermiculite (10 à 20 %), des interstratifiés gonflants illite-smectite et illite-vermiculite (environ 30 X ) et de la palygorskite (pic à 10,5 A distinct de l’illite).

2 - Sondage de Mboro D - La base du sondage (5 m à 3,5 m) est caractérisée par une

kaolinite très désordonnée (40 b 80 X), accompagnée d’une illite ouverte souvent mal individualisée. Les pics O01 des minéraux sont larges et de faible intensité. Les interstratifiés illite-smectite représentent 10 b 30 % du cortège argileux.

- Entre 3,25 et 1,0 m, la kaolinite est fortement dominante et sa cristallinité est meilleure, tandis que l‘illite et les inters- tratifiés n‘apparaissent que sous forme de traces.

- Au sommet du sondage ( 1 , O à O m), on note la présence de la kaolinite (15 à 20 %), de la vermiculite (15 b 20 % I , de la smectite, de la palygorskite (40 % dans l’échantillon 31, de l’illite (15 Ò 20 %) et des interstratifiés illite-smectite et illite-vermiculite (40 b 65 %).

3 - Sondage de Mboro K Dans ce sondage, l’assemblage des minéraux argileux et

homogène et peu varié de la base au sommet.

- La kaolinite (30 b 65 %), présente dans tous les niveaux et assez bien cristallisée avec des pics légèrement assymétriques et de gronde intensité.

- L’illite est dans l’ensemble mal individualisée, et oppa- raît sous forme d’interstratifié avec les smectites.

Le taux d’interstratifié augmente de la base au sommet du sondage.

4 - Sondage de Mboro I

Les minéraux argileux rencontrés dans ce sondage sont la kaolinite, l’illite, la vermiculite et les interstratifiés illite- smectite et illite-vermiculite. Ces minéraux sont associés à la goethite, la sidérite et aux oxydes de fer amorphes.

La répartition verticale de ces minéraux dans le sondage permet de le diviser en deux niveaux correspondant exactement aux deux unités lithologiques definies précédemment (cf. chapitre 3).

- Le niveau inférieur (5,O b 2,25 m) renferme 20 b 30 X de kaolinite désordonnée, 15 ci 40 % d‘illite ouverte, 15 à 60 % de goethite et 10 à 25 % d‘interstratifiés.

5 - Sondage de Touba Ndiaye - Le niveau inférieur du sondage (l0,5 - 7 m) est dominé

par les oxydes de fer amorphe qui masquent les pics de kaolinite et d’illite. Ceci rend difficile les estimations semi-quantitatives.

54 - Raies O01 et 002 d e la palygorskite

Ka o l i n i t e tres d é s o r d o n n t e 5 14,15

- P a l y g o r s k i t e a 10,2 A ( O O l ) , a s s o c i é e à l ' i l l l t e e t à 6,45 (002)

- ~ n t e r s t r a t l f l e I-S à 11,7

. - P j l y g o r s k i t e O01 et 202 - I n t e r s t r a t i f i e a 12 A et 14.6

- c o n t r a c t i o n ä I O , O I R

M B O R O K,

Fig. 55

Raies à 4 O , 5 Å a y a n t u n

c o m p o r t e m e nt de palygorskite

a C h a u f f a g e : - C o n t t a c t l o n à l0,alA

-98-

La dissolution du fer par l'acide-oxalique b 20 % permet d'amélio- rer plus ou moins les diffractogrammes. Dans les cas où les pics sont bien individualisés, la kaolinite représente 40 à 60 % du cortège de minéraux argileux.

- Entre 7 et 2 mètres, les diffractogrammes sont absolu- ment plats et n'ont pu être améliorés par l'action des ions K . La fraction inférieure à 2 m est essentiellement composée de corps amorphes.

+

- Au sommet de la carotte (1,5 et 0 m), on retrouve un cortège de kaolinite désordonnée 30 %), illite ouverte (-20 %), interstratifiés illite-vermiculite (50 %) et vermiculite (-10 %).

6 - Sondaae de Fasse Bove L'assemblage minéralogique est constant et peu varié de la

base au sommet du sondage. I1 s'agit de kaolinite (30 à 60 %) d'illite (15 à 30 %) d'interstratifiés illite-smectite (20 à 40 %).

Au sommet du sondage (1,5 b ,O m), le cortège est enrichi de la vermiculite (-20 %).

Sondage de Diogo

Dans ce sondage, le cortège de minéraux argileux est ement peu diversifié. De la base au sommet, on rencontre de

la kaolinite désordonnée (40 à 50 %), de l'illite ouverte ( -40 %) et des interstratifiés illite-vermiculite (-0 à 20 %). La sidérite est fréquente tandis que la vermiculite n'est décélable que très rarement. Vers le sommet du sondage (2,5 b O m), le taux d'interstratifiés augmente et atteint 50 % .

Dans l'ensemble, les minéraux sont mal cristallisés. La saturation des espaces interfoliaires par K améliore, très sensiblement, les réflexions des minéraux (Fig. 52).

+

8 - Conclusions

L'examen de la répartition verticale des minéraux dans les sondages nous amène à considérer la relation qui existe entre miné- raux et lithofaciès'(tab1eau 8) et à envisager l'évolution moyenne globale des minéraux dans les sondages (Fig.56).

- La kaolinite est plus abondante dans les vases organiques silto-argileuses, et de meilleure cristallinité dans les vases organiques silto-sableuses. Elle augmente de teneur de haut en bas de ces deux lithofaciès. La teneur en kaolinite dans les tourbes fibreuses non évoluées sernble être liée à la pollution de ce lithofa- ciès par les apports détritiques sableux. La meilleure cristallinité de la kaolinite observée dans le sondage de Mboro K serait due à l'abondance des diatomées dans ce site.

- L'illite, toujours ouverte, présente une teneur plus ou moins constante. Elle est de plus n, Llvaise cristullinité lorsqu'elle est ossociée ?I de la vermiculite c de lo smectite.

-99-

l (40 - 60 %) (20 - 50 X )

très désordonnée désordonnée

(15 - 30 %)

I I I K AOLINITE

(20 - 40 %)

I I I l I

( 30 %) absente désordonnée

( 30 %)

CLIMAT

PH

Froid - Humide

I INTERSTRATIFIES 1 (O - 30 %)

Traces ou I VERTICULITE I absente

I

PH 5

I (10 - 20 x ) ( 10 7”) I

l I

(20 - 50 % ) absents ( 50 %)

absente

~~~

Chaud - contrasté

PH 7 - Chaud - Humide (équatorial)

pH voisin de 5

I rare ou mal absente I SMECT I T E

I PALYGORSKITE absente (O - 40 %) absente

I OXYDES D E FFR abondants peu abondants absents I AMORPHES

I GOETHITE 10 - 15 % absente absente

I SIDERITE Fréquente I rare absente

I ‘ absente I I définie I I

I I

D R A I N A G E

I Confiné I Milieu drainé 1 Demi confiné

I I l I I I 1

mal définie I absente

absents

absente

absente

i Néof or mat ion nul 1 e)

(podzols)

Néoformation fai,b!e : kaolinite) I

Faible

N é o f o r m a t i o n d e M o n t m o r i l l o n i t e

Moyenne Forte I 1 (Vertisol)

N é o f o r m a t i o n d e k a o l i n i t e

Faible Forte I Forte 1 (Argile f z l i t i q u e ) 1 (+ Montmorillonite) - (Gibbsite)

Tableau 9 - Néoformation des minéraux phylliteux en fonction du milieu (d’après DUCHAUFOUR, 1972).

a

/

b

= Valeurs concernant Touba NDiaye s e u l e m e n t

.(.=-J. T e n d a n c e e s t i m é e à MBoro I, la goethite e s t présente d a n s l e s a u t r e s 50ndageg

Tr = Tr a c e s ;

p = p r é s e n t , l e % de l a palygorskite e s t difficile à e s t i m e r à c a u s e d e s o n a s s ociation avec l'illite

e t l e s interstratlfiés

I N E R A U X

a) D o n n é e s d e s o n d a g e s de - MBoro I, Touba Ndiaye e t D i o g o ;

b) M B o r o C , D , K e t Fass boye.

Fig. 56 - Tenoance moyenne d e 1 evol.utl_on m i n é r a l o g i q d e ,

-101-

- Les interstratifiés sont abondants dans les tourbes fibreuses peu évoluées et les vases organiques silto-sableuses où ils augmen- tent légèrement de teneur de bas en haut. Ces minéraux sont absents à la base du niveau de vases silto-argileuses. Ils apparaissent plus haut et atteignent leur plus forte teneur au sommet.

- La vermiculite suit dans les niveaux de vases silto-sableuses une évolution parallèle à celle des interstratifiés. Elle apparaît à un niveau plus haut e‘t augmente très légèrement de teneur au sommet. Ce minéral est présent dans les tourbes fibreuses non évo- luées. Cependant, i l est absent au milieu de ce lithofaciès à Touba Ndiaye.

- L’évolution minéralogique des niveaux de vases silto-argileuses et silto-sableuses présente les mêmes tendances (Fig.56) : de bas en haut kaolinite devenant moins abondante, mieux cristal- lisée, illite ouverte constante, interstratifiés suivis plus haut par la vermiculite. Seule différence, la vermiculite des vases silto-sableuse est suivie au sommet par de la smectite et la palygorskite. Cette tendance évolutive semblable dans les deux lithofa- ciès paurraît être liée à des mécanismes génétiques identiques.

- Le niveau de vase silto-argileuse est riche en goethite surtout à sa base. Ce minéral en association avec la kaolinite, caractérisent ce lithofaciès.

B - RéDartition réaionale des minéraux araileux Dans ce paragraphe, nous essayons de déterminer l’influence

au contexte géomorphologique et hydrologique sur la répartition des minéraux argileux.

1 - Le contexte qéomorpholoqique

En tenant compte du contexte géomorphologique, nous pouvons répartir nos sites en deux types :

- tourbières isolées dans le système dunaire et cernées par des fronts de dunes abrupts : Mboro K, Fass Boye ;

- tourbières plus ou moins connectées à une ancienne vallée pseudo-fluviatile : Mboro C, Mboro D, Mboro I, Touba Ndiaye et Diogo.

S‘il est démontré (cf. supra) que les sites de Mboro I, Touba Ndiaye et Diogo présente beaucoup de similitudes en ce qui concerne la nature et la répartition des minéraux argileux (Fig.561, il n‘en est pas de même entre ces sites et ceux de Mboro C et Mboro D qui, eux, présentent des analogies avec les sites de Mboro K et Fass Boye. I 1 semble donc que la composition minéralogique des sondages n’est pas influencée par le contexte géomorphologique actuel des tourbières.

2 - Le contexte hvdroloaiaue L’examen du niveau piézométrique au niveau des tourbières

(Fig. 31) montre, à l’exception du site de Fass Boye qui est entiè- rement sous la nappe, que le sommet, de O à 1,5 m, est temporairement exondé. La régression saisonnière de la nappe crée un état de

confinement favorable à la concentration d'ions (Ca, Mg ... ) et la néoformation de minéraux tels que la polygorskite et la dégradation poussée de l'illite aboutissant à la formation d'interstratifiés et de vermiculite, ou même à la formation de smectite (montmorillonite probablement). Ce processus pourraît expliquer l'apparition de ces minéraux au sommet de la plupart des sondages.

Par ailleurs, un mécanisme semblable peut être envisagé pour expliquer la nature et la répartition des minéraux des argiles au sommet du niveau de vases silto-argileuses, qui présente la même évolution minéralogique.

C - Conclusions L'étude des variations verticales et régionales des miné-

raux dans les sondages met en évidence les faits suivants :

- La nature des minéraux présents et leur répartition sont liées à la fois à la composition du lithofaciès et au niveau stratigraphique (bas et haut) : vases silto-argileuses à kaolinite abondante, illite et goethite à la base et à kaolinite moins abondante mieux cristallisée, illite, interstratifiés et vermiculite au sommet ; vases silto-sableuses à kaolinite abondante, illite et inters- tratifiés à la base, et à kaolinite moins abondante, illite de plus mauvaise cristallinité, interstratifiés, vermiculite, smectite et palygorskite au sommet ; tourbes fibreuses peu évoluées à kaolinite, illite, interstratifiés et vermiculite, avec une teneur en kaolinite plus faible au sommet ; tourbes fibreuses évoluées exemptes de minéraux argileux.

- L'influence du contexte hydrologique (variation du niveau piézométrique = variation d'humidité = circulation, confinement par évaporation) sur la nature, l'évolution et la genèse au sommet des sondages, de certains minéraux tels que l'illite, les interstrati- fiés, la vermiculite, la smectite et la palygorskite. Un contexte similaire aurait dû fonctionner pendant le dépôt et l'évolution des vases silto-argileuses.

- La teneur élevée en kaolinite et son association avec la goethite à la base des vases silto-argileuses militent en faveur d'une néoformation de ce minéral en milieu latérisant ; la mauvaise cristallinité de la kaolinite dans ce même niveau pourraît alors être liée aux caractéristiques particulières du milieu, savoir un milieu organique acide ; un phénomène de dégradation, voire de destruction de la kaolinique dans les sols ferrallitiques humifiées acides est signalé par LE LONG (in DUCHAUFOUR, 1972) ; le phénomène serait accéléré par la température élevée de sorte que les argiles "résistantes" telle la kaolinite sont altérées :

- L'absence de corrélation entre contexte géomorphologique actuel et minéraux des tourbi&res.

I I I - ORIGINE ET SIGNIFICATION DES ARGILES ET DES MINERAUX ASSOCI ES

Le matériel siliceux qui constitue la charge minérole des tourbes est allochtone d'origine éolienne ou apporté par les méca- nismes de vannage aquatique superficiels. On conçoit alors aisément

-103-

qu’une partie des minéraux argileux soit héritée des horizons pédo- logiques superficiels qui se sont formés sur les dunes envionnantes. Cependant, dans les tourbières, la sédimentation argileuse serait naturellement influencée par les facteurs suivants :

- la matière organique dont l’évolution biochimique oc- croît l’acidité du milieu qui peut être alors plus ou moins compa- tible avec les conditions de genèse des minéraux ;

- la fluctuation de la nappe phréatique qui provoque un lessivage vertical et modifie le degré d’humidité des sédiments ;

- le régime hydrologique des aires de sédimentations qui peuvent évoluer en bassins ouverts communiquant avec un exutoire, OU bien en bassins fermés confinés ;

- la microflore siliceuse (diatomées) qui influence la ge- nèse de la kaolinite.

A - Les oxydes de fer et la kaolinite Les oxydes de fer et la kaolinite sont des produits d’al-

térations pédogénétiques latérisantes en climat chaud et humide (MILLOT, 1964 ; DUCHAUFOUR, 1972) (tableau 9). De telles altérations se sont produites sur les massifs de dunes ogoliennes au cours de l’épisode humide du Tchadien (MICHEL, 1960, 1973) et ont donné naissance à des sols ferrugineux (cf. chapitre 2).

On peut donc émettre l’hypothèse selon laquelle les oxydes de fer hydratés cristallisés ou non et la kaolinite que l’on rencontre dans les niveaux inférieurs des sondages de Mboro I , T. Ndiaye et Diogo constituent des produits hérités de l’environnement imé- diat des tourbières. L‘importance des vases ferrugineuses ( 3 à 10 m d’épaisseur) et leur homogénéité supposent que leur mise en place soit l’effet d’un ruissellement permanent s‘exerçant sur des sols ferrallitiques étendus.

Cependant, le fait que ces dépôts renferment très peu d’apports grossiers et près de 50 % d’argile, montrent que la participation du matériel dunaire environnant à la sédimentation terri- gène de ces tourbières est réduite. Ceci amène à penser que les produits ferrugineux se sont formés in situ ?I partir d’un matériel siliceux ultra-fin probablement d’origine éolienne mis en place dans des dépressions ouvertes au départ et qui se serait ferralli- tisé à la faveur d‘une exondation du fond des dépressions. Les traces de cendres et les concrétions ferrugineuses observées dans la tourbière de Diogo, témoignent de cette phase qui a été marquée par des altérations pédogénétiques. L’environnement traduit une tendance à l’aridification.

Dans ce processus d‘altération, la kaolin l‘évolution pédologique optimale des argiles et la ce minéral serait favorisée par les matières organ 1964). En outre, l’état désordonné de la kaolinite bué à une modalité d’altération propre aux milieux (GAUTHIER et al, 1977). -

te représente néoformation de ques (MI LLOT, peut être attri- organiques acides

-104-

Dans les niveaux de vases organiques sableuses, des sondages de Mboro C, Mboro D, Mboro K et Fass Boye, les oxydes de fer sont beaucoup moins abondants et sont rarement cristallisés. Ceci montre que les formations ont été essentiellement maintenues sous la nappe. La kaolinite est en partie héritée des dunes rubéfiées environnantes, en partie néoformées.

La meilleure cristallinité de la kaolinite observée dans le sondage de Mboro K est sans doute en rapport avec l’abondance des diatomées dans ce site. L‘abondance de la silice amorphe favorise- rait une transformation agradante de la kaolinite.

B - L‘illite et les interstratifiés

L’illite est un minéral argileux détritique hérité b partir de sédiments ou de sols (MILLOT, 1964). On conçoit aisément que ce minéral puisse provenir des couvertures pédologiques rubéfiées des dunes ogoliennes ou d’un apport éolien (l‘analyse minéralogique des aérosols actuels à Dakar montre une forte teneur en mica (cf. chapitre 4).

L’état désordonné de l‘illite observé dans tous les niveaux des sondages exclut tout processus diagénétique liée b l’enfouissement. En outre, l’acidité du milieu ajoute à l‘état de dégradation de ce minéral, ce qui permet des transformations minérales donnant naissance b des minéraux interstratifiés, de la vermiculite et smecti te.

Les interstratifiés sont de type (10-14 ) illite-smectite S et (10-14 V) illite-vermiculite.

La genèse des édifices interstratifiés procède de deux modalités contraires (MILLOT, 1964, DUCHAUFOUR, 1972).

- La dégradation des illites héritées ; ce processus se développe dans un milieu confiné ou enrichi en cations, aboutit à la formation de smectite ;

- L’agrodation des smectites ; cette transformation se produit au cours des altérations pédogénétiques et conduit à la formation d’illite.

Le processus de dégradation minéral correspond mieux au type de milieu qui règne dans les tourbières comme en témoigne l’état dégradé de l’illite et la suite minéralogique associée (vermiculite, smectite). La séquence minéralogique de dégradation est la suivante :

Illite --c Illite ouverte - Interstratifiés (Illite-Vermiculite Vermiculite ou (Illite-smectite) ---c smectite

C- La vermiculite

La vermiculite provient naturellement de la dégradation poussée de l’illite selon le schéma ci-dessus. L’absence de chlorite et d’interstratifiés chlorite-vermiculite sur les diffractogrammes montre que l‘illite constitue le seul minéral qui ait pu donner naissance à la vermiculite.

-105-

D- La smectite

La smectite constitue le terme ultime de la dégradation de l'illite. L'absence de pics de smectite bien individualisés s'expli- querait par la fragilitk de ce minéral dans le milieu qui est acide.

E - La palygorskite La palygorskite est rencontrée ou sommet des sonodages de

Mboro D. Cependant, la plupart des interstratifiés 10-ldA ont une réflexion à l 0 , d qui a un comportement de palygorskite. ce minéral se forme dans des milieux confinés peu profonds riches en ions alcalins (MILLOT et al, 1977, TRAUTH, 1977, WEAWER et BECK, 1977, - in ROBERT et al, inéditr -

La néoformation de ce minéral dans les niveaux supérieurs des sondages montre que les sédiments ont évolué dans des milieux à hydromorphie variable, qui ont été plus ou moins soumis à l'évapora- tion qui concentre les solutions en ions alcalins.

F- Conclusions

L'état de dégradation qui affecte le cortège des minéraux argileux et la conservation d'édifices interstratifiés témoignent de l'absence d'une diagenèse liée à l'enfouissement. Les minéraux argileux rencontrés dans les sondages sont donc essentiellement les résultats de processus d'héritage et de transformation et peuvent contribuer à la reconstitution de l'environnement continental des tourbières.

1 - Les niveaux inférieurs argilo-silteux à kaolinite des sondages de de Mboro I. T.Ndiave et Dioao.

La mise en place de ces sédiments tins dans des bassins limniques d'eaux calmes au cours de l'Holocène inférieur (10 O00 à 7 O00 BPI s'est accompagnée d'un héritage d'un mctériel kaolinique ferrugineux provenant en partie des sols rubéfiés qui coiffent les dunes ogoliennes, et en partie des chutes de poussières riches en orgiles provenant des zones sahariennes (SARTHEIN et - al, 1977, 1981 ; DIESTER-HAAS et al, 1979 ; MALEY, 1982). -

Le faciès minéralogique composé de kaolinite, goethite, et de concrétions ferrugineuses traduit une phase d'évolution subaé- rienne latérisante correspondant à une aridification du climat intervenu ent.-e 8 O00 et 6 500 ans B.P. (MICHEL, 1973 ; PINSON-MOUILLOT, 1980).

2 - Les vases organiques silto-sableuses des sondages de Mboro C, Mboro D , Mboro K et Fass-Boye.

Dans ces sondages, le cortège minéralogique argileux est essentiellement dominé dans les niveaux inférieurs et moyens par de la kaolinite et de l'illite héritées par décapage des sols ferrugineux qui se sont formés sur les dunes ogoliennes durant les périodes humides de l'Holocène moyen ou Nouakchottien (7 O00 - 4 O00 BPI.

Le cortège de minéraux composé de vermiculite, de smectite, illite-smectite ; palygorskite, qui domine les niveaux supérieurs de ces sondages traduisent un état de confinement des aires de sédimen- tation, conséquence d'une baisse de la pluviométrle qui commande le niveau du plan d'eau dans les tourbières. Cette aridité se serait produite à l'Holocène supérieur 2 O00 ans B.P. (PINSON-MOUILLOT, 1980).

3 - Les niveaux de tourbes fibreuses

épisode de semi- entre 4 O00 et

, Dans les niveaux supérieurs de tourbes fibreuses des son-

dages de Mboro I, de T. Ndiaye et Diogo, l'existence des minéraux d'arglle est liée à l'importance de la pollution sableuse. Ceci souligne le caractère allochtone des minéraux argileux rencontrés dans ces formations. Cependant, l'apparition dans les niveaux supé- rieurs culite et illite-vermiculite traduit une tendance au Confinement;

d'illlte ouverte d'interstratifkés illite-smectite de vermi-

L'histoire de l'évolution minéralogique des tourbières peut être résumée par le schgma de la figure 57.

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b u n e r Ilonches

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Fig. 57 - Schéma d e l'évolution minéralogique d e s tourbières.

T R O I S I E M E P A R T I E

A P P R O C H E P A L E O B O T A N I Q U E D E L ' E N V I R O N N E M E N T D E S

T O U R B I E R E S

CHAPITRE 7

ETUDE DES GRAINES FOSSILES CONSERVEES DANS LES TOURBES

I - INTRODUCTION : ORIGINALITE DE L’ETUDE DES GRAINES FOSSILES

Les graines entrent dans la catégorie des macro-restes végétaux, c‘est-à-dire les éléments figurés macroscopiques d’origine végétale, conservés dans les sédiments. Contrairement au matériel sporo-pollinique, les macro-restes sont généralement visibles à l’oeil nu, et leur étude peut être faite de manière sotisfcisante avec la loupe binoculaire.

A - Intérêts de l’étude des graines fossiles

Les graines fossiles possèdent plusieurs caractéristi- ques qui permettent de les utiliser comme des biomarqueurs paléo- kcologiques (BIRKS et al, 1Y80).

__

1 - Les graines fossiles sont fréquemment identifiables jusqu‘au niveau de l‘espèce. Ainsi des renseignements écologi- ques précis peuvent être obtenus à partir des plantes émet- trices, mieux que ne l‘aurait perm s la palynologie qui, elle, ne permet souvent pas des indentifications au-delà de la famille et du genre.

2 - Du fait de leur taille relativement importante, les graines ne sont pas en général, transportées loin de leur zone d’émission. Celles qui sont extraites des tourbes sont émises probablement par des plantes qui ont vécu à l’endroit même où l’échantillon a été prélevé OU tout au plus sur les bordures immédiates des tourbières. Ainsi, i l serait possible de reconsti- tuer la communauté végétale locale qui a donné naissance à la tourbe.

3 - Pour ce qui concerne les tourbes interdunaires des Niayes, la reconstitution des populations ou communautés végétale qui leur ont donné naissance permet, dans une certaine mesure, d’appréhender l‘évolution des contextes hydrologiques qui régis- sent le développement et la conservation de ces sédiments.

B - Limites de l’utilisation des graines dans l’interprétation des paléo-environnements

1 - Le fait que le taux de dispersion des graines soit relativement faible rend aléatoire toute tentative d’interpréta- tion régionale, et que à l’intérieur d’une même tourbière, des échantillons de même Ôge mais qui sont prélevés dans des endroits différents peuvent donner des résultats sensiblement dif- férents.

-108-

2 - Les données quantitatives de l’étude des graines fossiles peuvent être modifiées de façon plus ou moins considérable par des variables nombreuses dont on doit tenir compte dans l’exploitation des résultats statistiques. Parmi ces variables ci tons :

- la productivité de la plante mère en graines et l’effet des variations des facteurs écologiques sur cette producti- vité,

- la transportabilité des graines par les différents vecteurs (eau, air, animaux)

- leur conservabilité dans le milieu de dépôt qui est liée à la résistance des téguments et au pouvoir germinatif.

Les résultats obtenus avec l‘étude des macro-restes en générol, et des graines fossiles en particulier, doivent être commentés conjointement avec ceux obtenus avec d’autres méthodes d’étude paléo-écologiques, à savoir la palynologie (SUC, 1984) et la sédimentologie.

I I - LES GRAINES DANS LE SONDAGE DE TOUBA NDIAYE

A - Choix du site de Touba Ndiaye

Vu que les niveaux de vases silto-argileuses et silto- sableuses sont stérils et que seules les tourbes fibreuses des sondages renfermaient des graines, nous étions amenés à choisir le sondage de Touba Ndiaye parce que :

- le niveau de tourbes fibreuses y est le plus épais (7,07 m contre 2,50 m à Mboro I et 2,25 m à Diogo),

- les graines de ces tourbes sont relativement abondantes et en meilleur état de conservation par rapport aux autres sondages,

- 6 Touba Ndiaye, où le dépôt de tourbes est le plus important, les graines sont plus abondantes et mieux conservées que dans les sondages de Mboro I et en très mauvais état ; et c‘est cela principal qui a guidé notre choix.

B - Résul tats (Tableau 10 et planche

liogo où elles sont rares et qui constitue le critère

Nous avons isolé au total 1 1 taxons. La figure repré- sente les dessins des principaux taxons. Les résultats numériques sont figurés sur le tableau. Le comptage a porté aussi bien sur les graines entières que sur les fragments de graines reconnais- sables. La teneur moyenne est de 9 graines par gramme de sédiment sec. La plancheIV donne les photographies prises au ME6 de quelques graines fossiles.

1 - Détermination des taxons Les essais de détermination ont été faits en comparant

les graines extraites des sédiments avec un stock de graines actuelles que nous avons récoltées en herbier. En l’absence de

T a b l e a u 10 - R é s u l t a t s de

1 - 2 4

3 2

4 a 5 1

6 2 7 - 8

9

10

11

42

13

14

15

16

17

18

19

20 21

22

23

24

25

2 6

27

28

25

30

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- 1

12

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2

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31 -

1 -

-

9

6

3 -

2

12

7

1

A : Rhynchospora corymbosa

l'étude des graines 2 Touba N'diaye

(Cypéracée)

B : Indéterminé (cypéracée)

C : Héliocharis atropurperea (Cypéracée)

D : Mariscus umbellatum (Cypéracée)

E : Pycreus polystachyus (Cypéracée)

_T_

rot3 irain6

-> - 25

44

20

19

20

13

O

O

12

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12

107

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137

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3

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37

37

3

1

11

11

-41

10

- rota.

e r a u

25

38

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15

15

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3

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1

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5

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4

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O

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O

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O

o s a 13

4

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O , 4

F : Indéterminé

G : Indéterminé

H : Indéterminé

I : Indéterminé X

J : Indéterminé Y

K : Indéterminé

-110-

L E G E N D E D E L A P L A N C H E IV

1 - Graine de Rhynchospora corymbosa (Cypéracée)

2 - Graine de Cypéracée d ’ e s p è c e non déterminée 3 - Graine de Helioclaris atropurperea (Cypéracée)

4 - Graine d e F a r i s c u s umbellatus (Cypéracée)

5 - Graine de Pycreus polystachyus (Cypéracée)

5 ’ - Détail d u t é g u m e n t de P. polystachyus

6 - Graine de Cypéracée d ’ e s p è c e non déterminée

7 - Graine non déterminée X 8 - Graine non déterminé Y

PLANCHE IV

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Indetermine Y

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P.

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-112-

collection de référence et compte tenu du fait que beaucoup d'espèces conservées en herbier ne portent pas de graines (OU fruits), ou alors que les graines qu'elles portent sont imma- tures, seul le critère de ressemblance morphologique a été rete- nu.

Ce procédé nous a permis de distinguer les Cypéracées des non Cypéracées. Parmi les Cypéracées, nous avons pu identifier les graines de :

RhvnchosDora corvmbosa BRITT

Heliocharis atropurperea KUNTH

Mariscus umbellotus VAHL

Pycreus Polystrachyus P.E.

Deux taxons n'ont pas été déterminés (pl.í\ - photos 7 e t 8

2 - Représentation et commentaire des résultats

Le diagramme de la figure 58 présente les pourcentages relatifs des principaux taxons, la teneur en graines du sédiment (nombre de graines par gramme sec) et la teneur en graines de Cypéracées (nombre de graines par gramme sec).

Les fluctuations de la teneur en graines et de la teneur en graines de Cypéracées permettent d'individualiser sept zones.

- La zone 1 : (7,07 - 6,50 m) est dominée par le taxon Y (non déterminé). Les Cypéracées apparaissent plus tard et se déve- loppent rapidement au moment où le taxon Y regresse.

- La zone 2 - La zone 3

1 es Cypéracées, polys tachyus .

- La zone 4

: (6,50 - 6,O m) est quasi-stérile.

: (6,O - 5,20 m) est exclusivement dominée par notamment Heliocharis atropurperea et Pycreus

: (5,20 - 4,50 m) deuxième zone quasi-stérile et marquée par la disparition des Cypéracées à l'exception de ___ Py- Creus polystachyus.

- La zone 5 : (4,50 - 1,90 m) est marquée par la réappari- tion de tous les taxons qui avaient disparu dans la zone précé- dente. Certaines espèces atteignent leur apogée (Pycreus polystachyus, taxon X,), tandis que Rhynchospora corymi bosa disparaît quasiment du spectre. Dans l'ensemble, les Cypéracées, après avoir dominé le spectre, regressent lentement au profit des taxons X et Y.

- La zone 6 : ( 1 , 9 0 - 1,50 m) est marquée par la disparition totale de tous les taxons.

- La zone 7 : (1,50 - O m) voit la réapparition timide des Cypéracées qui regresseront vers le sommet du sondage.

C - Interprétation Le diagramme met en évidence trois épisodes majeures de

développement des Cypéracées séparées par deux épisodes de régression importantes (zones 4 et 6). Nous tenterons d'interpréter ces fluctuations majeures de la flore cyperologique en nous appuyant sur l'écologie des esp& identifiées et sur les données sédimentologiques à savoir la texture de la fraction minérale, la morphoscopie des quartz minéralogie des sédiments.

En nous reférant aux travaux de RAYNAL (196 végétation des dépressions des Nioyes, on se rend co toutes les espèces que nous avons identifiées sont d lieux humides. En particulier, Rynchospora corymbosa ristique de Niayes dégradés, c'est-à-dire en voie de ment.

Les fluctuations de la population des cypéracées doivent être attribuées b des variations de la hauteur du plan d'eau dans le réceptacle. Trois cas sont possibles :

1") - baisse accentuée du niveau piézométrique conduisant successivement à un asséchement, une régression ou une disparition totale de la flore, un arrêt de la sédimentation tourbeuse suivi ou non d'érosion ;

2") - niveau piézométrique sub-affleurante (m ' ment au-dessus ou lég8rement en dessous de la surf bi&re) conduisant respectivement au maintien (ou au de la flore cypérologique et la formation (ou la conservation) de 1

la tourbe;

3") - niveau piézométrique trop élevé conduisant respectivement à une inondation des dépressions, une régression ou disparition de la flore cypérologique (ou sa migration vers 1 non inondées), la conservation et la formati'on de tourbes à partir d'autres espèces mieux adaptées à l'inondation.

Les cas 1 et 2 semblent être plus probables p quer les fluctuations du spectre des cypéracées. En effet, les données sédimentologiques ont montré qu'à la suite du dép6t des vases silto-argileuses, les aires de sédimentation ont connu un 1

état de confinement progressif de bas en haut des sondages. L'épi- sode de mise en place des tourbes fibreuses est marquée par une forte participation du matériel dunaire ci la sédimentation. Ceci montre que la couverture végétale des dunes n'était pas très developpée.

,

Ainsi donc, les trois épisodes se développent des cypé- racées traduisent des étapes d'amélioration de l'humidit6 dans les tourbières. Ces épisodes alternent avec des période? moins humides incompatibles avec le développement des Cypéracées. Le sommet du sondage (zone 7) est marqué par une tendance vers une aridification progressive du climat. Cette tendance est confirmée à la fois par les données morphoscopiques (Fig. 50ter) et la miné- ralogie des argiles (Fig.56).

- 114-

I I I - CONCLUSIONS - Sur le plan méthodologique, il apparaît que l'étude des

graines fossiles conservées dans les tourbes contribue à la mise en évidence des variations climatiques cycliques inter nues au cours de l'Holocène moyen et supérieur. Les datations au C aurait permis de préciser la chronologie de ces pulsations climatiques.

Y%

- La fluctuation de la flore cypérologique fossiles a mis en évidence trois épisodes d'amélioration du climat au cours de l'Holocène moyen et supérieur.

. la première période correspond à une reprise modeste de la pluviométrie, une remontée de la nappe lente et saccadée, intervenues après la phase aride qui a marqué la fin de 1'Holo- cène inférieur.

. la deuxième période correspond à une reprise de la pluviométrie relativement importante et est marquée par une remontée brutale du niveau de la noppe, une chute de la pollution grossière et des dépôts de tourbes homogènes. Cette phase et verrait l'amélioration générale de la flore herbacée des tourbières.

. La troisième période intervenue à l'Holocène terminal correspond à une reprise très modeste de la pluviométrie. L'environnement est marqué par une regression progressive de la flore.

CONCLUSIONS GENERALES

Les sédiments tourbeux des Niayes, de la grande côte du ont été étudiés grâce à sept sondages situés entre les Sénégal,

localités de Mboro et Diogo. Le choix des sites, d'implantation des sondages nous a permis d'étudier des sédiments dont les Ôges varient entre et le sub-actuel.

SUR L'ANALYSE LITHOLOGIQUE DES SONDAGES

Les études de terrain et de laboratoire ont permis d'individualiser trois lithofaciès principaux qui ont été définis principalement en fonction de deux critères, à savoir la teneur en matière organique totale et l'état de cette matière et la texture de la fraction minérale des sédiments. I1 s'agit :

- des vases organiques silto-argileuses qui constituent les dépôts les plus anciens, forment les niveaux inférieurs des sondages de Mboro I, Touba Ndiaye et Diogo et se seraient déposés à l'Holocène inférieur (10 O00 - 7 O00 ans B.P.);

- des vases organiques silto-sableuses qui constituent les dépôts des sondages de Mboro C, Mboro D, Mboro K et Fass Boye, et se seraient formés après 7 O00 ans B.P.

- des tourbes fibreuses qui constituent les niveaux supérieurs des sondages de Mboro I , Touba Ndiaye et Diogo, et se seraient formées à l'Holocène moyen et supérieur (7 O00 - 2 500 ans B.P.).

SUR L'ANALYSE SEDIMENTOLOGIQUE DES LIJHOFACIES

Les méthodes d'analyse sédimentologiques classiques que nous avons utilisées, à savoir la granulométrie, la morphoscopie et l'exoscopie des quartz et la minéralogie, ont permis de déterminer la nature, l'origine et l'évolution de la charge minérale des "tourbes" et de caractériser leur mode de mise en place.

L'analyse granulométrique :

Les différents paramètres granulométriques employés ont permis une différenciation nette entre la charge minérale de "tourbes" et le matériel des dunes environnantes. Ils ont permis égale- ment de différencier lo charge minérale de "tourbes" en deux unités granulométriques El et E2 correspondant respectivement au lithofa- ciès vases silto-argileuses et vases silto-sableuses et qui traduisent deux mécanismes de dépôts différents.

- les vases silto-argileuses (unité E ) renferment une frac- 1 tion minérale globalement fine à très fine qui o été transportée en grande partie en suspension uniforme et déposé par décantation (PASSEGA, 1957-1977) dans un milieu limnique d'eaux calmes immobili- sées por la végétation aquatique (RIVIERE, 1977).

- Les vases silto-sableuses (unité E ) renferment une fraction 2 (minérale formée d'un mélange binaire d'une fraction fine plus ou

-116-

moins abondante et d'une fraction grossière aboiil Tini--,. à l'unité E la fraction minérale des sédimeriLs CI &té par un flux aquatique turbulent, puis déposée dans les décroissance de la compétance du courant. Dans ce cas,

1'

u n lrairement transportée cuvettes par la participa-

tion du matériel dunaire à la sédimentation est importante et concerne les sables fins à très fins arrachés à l'environnement immé- diat des tourbières par vannage aquatique.

Ainsi donc, les analyses granulométriques ont permis de caractériser de manière relative l'hydrodynamique des vecteurs aquatiques responsables de la sédimentation terrigène allochtone dans les tourbières.

Par ailleurs, les teneurs élevées en silts rencontrés dans les sédiments, nous ont conduit à rechercher les preuves d'une participation de matériel loessique à la sédimentation.

La composante loessique des, "tourbes" ....................................

L'analyse comparée des caractéristiques granulométriques de la charge minérale des tourbes avec celle des loess prédésertiques actuels a permis de dégager un faisceau d'arguments qui militent en

i . faveur d'une origine éolienne d'une partie de la fraction minérale des ''tourbes". I1 s'agit précisement d'une composante éolienne reprise de l'environnement locale des tourbières correspondant aux sables fins b très fins, et une composante brume sèche liée à l'activité de l'Harmattan correspondant aux silts et à une partie des argiles. Ces deux composantes revêtent chacune une signification paléoclimatique propre, dans la mesure où elles résultent de l'érodibilité des substrats et du tri granulométrique qui est fonction de l'éloignement des sources et de l'intensité des vents géné- ratrices des poussières. En effet, si la composante reprise de l'environnement local (sablons) doit être considérée comme un phé- nomène très localisé, la composante brume sèche, elle, serait liée à des phénomènes climatiques régionaux qui ont intéressé la zone sahélienne au cours du Quaternaire récent.

Les sédiments argilo-silteux rencontrés dans les niveaux inférieurs des sondages de Touba Ndiaye, Diogo et Mboro I, s'appa- rentent sur le plan granulométrique et stratigraphique aux dépôts continentaux loessiques décrits par MALEY dans des sondages locali- sés en zone sahélienne. La prédominence des silts fins o très fins et des argiles dans les sédiments, traduit une période humide caractérisée par des pluies de mousson à "gouttes fines" (MALEY, 1982), ainsi que l'éloignement des aires désertiques génératrices de brumes sèches.

Les sédiments silto-sableux plus récents des sondages de Mboro C, Mboro O, Mboro K régression des particules rait un rapprochement des zones arides. L'abondance sédiments traduit un mode ficiels turbulents liés à (MALEY, 1982).

et Fass Boye sont caractérisés par la argileuses et des silts fins. Ceci tradui- sources de poussières par l'extension des de matériel dunaire grossier dans ces de mise en place par des courants super- des pluies orageuses à "grosses gouttes"

-117-

Les analyses morphoscopiques et exoscopiques ont permis de faire le bilan entre les caractères hérités et les caractères acquis au sein des réceptacles. L‘histoire des sables déposés dans les tourbières comprend une phase de transport éollen préliminaire suivie d‘une évolution marine en zone littorale, puis d‘une reprise aquatique dans un domaine de transport intermittant, et enfin, une immobilisation dans un horizon pédologique.

L’étude de la nature, la répartition et l’évolution des argiles et minéraux associés a mis en évidence une relation entre minéraux lithofaciès et position stratigraphique.

- les vases organiques silto-argileuses sont caractérisées par un cortège composé de kaolinite dominante, illite, goethite et oxydes de fer amorphes abondantes. Ce faciès minéralogique traduit une phase d’évolution subaérienne latérisante. Au sommet de ces formations, le cortège s’enrichit d’interstratifiés et de vermiculite.

- les vases organiques silto-sableuses sont caractérisées de bas en haut par un cortège de kaolinite devenant moins abondante, mieux cristallisée, d’illite ouverte constante, d’interstrotifiés suivis plus haut par la vermiculite, la smectite et la palygorskite.

Ainsi, l’évolution minéralogique des niveaux de vase silto- argileuse et silto-sableuse présente les mêmes tendances qui pourraient être liées à des mécanismes génétiques identiques, B savoir un confinement des aires de sédimentation par suite d‘une baisse du niveau de la nappe, conséquence d’une diminution de la pluviométrie. Deux épisodes d’oridification du climat sont ainsi mis en évidence, et i l apparaît une sorte de rythmicité dans la dégradation de l’environnement.

Ces résultats s’accordent avec les observations de MICHEL (1973) et PINSON-MOUILLOT (1980), à savoir deux phases d’aridification qui seraient intervenues : la première à la fin de l‘Holocène inférieur entre 8 O00 et 6 O00 ans B.P., et la deuxième à la fin de l’Holocène supérieur oprès 4 O00 ans B.P.

SUR L’ETUDE DES GRAINES FOSSILES

L‘ktude des graines fossiles extraites des tourbes fibreuses du sondage de Toubo Ndiaye a montré une bonne conservation des semences des cypéracées. L‘étude de la fluctuation de la populo- tion des cypéracées contribue à mettre en évidence des variations d’humidité cycliques intervenues au cours des dépôts de la tourbe. C’est oinsi que trois épisodes d’amélioration du climat sont mis en évidence.

-119

- le premier épisode, intervenu probablement après la phase d‘aridification qui a mar%qué la fin de l’Holocène inférieur, correspond à une reprise de la pluviométrie et une remontée lente et rythmique de la nappe des sables.

i - l’épisode suivant correspond à une reprise relativement

importante de la pluviométrie dont les Conséquences sont une remon- tée progressive et rapide de la nappe, et une amélioration générale de la flore herbacée de la tourbière. i

- le troisième épisode intervenu probablement à l‘Holocène supérieur correspond à une faible reprise de la pluviométrie dont la conséquence est la régression progressive de la flore.

Ces résultats semblent s’accorder avec les observations de LEZINE et al (1985). selon lesquels l‘environnement végétal a connu, à part= de 7 O00 ans B.P., des ”épisodes de dégradation” mineurs masqués par des épisodes humides dont un, très marqué, se serait produit vers 4 O00 ans E.P.

EN CONCLUSION, les différentes étapes de l’histoire de la mise en place et de l’évolution des sédiments tourbeux au cours du Quaternaire récent (Fig.57) peuvent être envisagées de la mari, i r c suivante.

A la fin de Pléistocène supérieur et à l’Holocène inférieur (12 O00 - 7 O00 E.P.), le niveau de la mer remonte et un climat humide s’installe qui aura pour conséquences la formation de sols ferrugineux sur les dunes ogoliennes qui ont été mis en place au cours de la période aride fini-Pléistocène (20 O00 - 12 O00 ans E.P.), la remontée progressive du niveau de la nappe des sables et l’installation de réseaux hydrographiques et de lacs interdunaires et l’installation d‘une végétation d’affinité guinéenne dans les cuvettes interdunaireS.qui vont évoluer en tourbières.

L’accumulation de la matière organique d‘origine végétale est accompagnée par un apport de sable très faible, et un apport argileux très important en partie locale, en partie éolienne. La fraction minérale fine composée de quartz, kaolinite et illite est en partie héritée de la couverture pédologique des dunes, en partie apportée par les pluies d‘aérosols.

Dans ce milieu riche en matière organique, acide impropre à la conservation des graines, la fraction minérale a évolué donnant du quartz corrodé, de la kaolinite et de l‘illite désordonnées. La sédimentation évolue en général en fonction des variations d’humi- dité liées aux fluctuations du niveau piézométrique et qu’on note à la fin de l’Holocène inférieur, une nette tendance à l’aridification et au confinement des aires de sédimentation, ce qui a pour consé- quence des transformations minéralogiques dégradantes de type illite -+interstratifiés - vermiculite.

A l’Holocène moyen et supérieur (7 000 - 2 500 ans B.P.), le climat redevient humide, ce qui aura pour conséquences la rkins- tallation de lacs dans les cuvettes interdunaires et une nouvelle phase d’accumulation de sédiments tourbeux. Cette sédimentation organique est accompagnée par un apport de sables très important

-119-

provenant des dunes, et un apport d'argiles tr2.s faibles. La fraction minérale silteuse est essentiellemlent opportée par les aéro- sols tandis que les argiles kaolinite et illite sont essentiellement héritées des couvertures pédologiques des dunes.

Dans ce milieu, comme dans celui décrit précédemment, la richesse en matière organique et l'acidité sont à l'origine d'une dégradation des minéraux donnant du quartz corrodé, de la kaolinite désordonnée mais de meilleure cristallinité que dans le cas précédent, de l'illite désordonnée évoluant en interstratifiés. A la fin de l'Holocène supérieur, une nouvelle tendance à l'aridification se dessine. Le confinement des aires de sédimentation est très marquée, ce qui a pour conséquence de néoformation d'attapulgite et des transformations minéralogiques dégradantes très poussées du type illite +interstratifiés +vermiculite et smectite.

-120-

LISTE DES FIGURES

Fig. 1 - Localisation de l'étude. Fig. 2 - Schéma des circulations atmosphériques sur l'Afrique. Fig. 3 - Pluviométrie à Mboro depuis 1937. Fig. 4 - Pluviométrie à St-Louis.

Fig. 5 - Le Quaternaire au Sénégal.

Fig. 6 - Courbes de variation du niveau marln. Fig. 7 - Carte bathymétrique du plateau continental Fig. 8 - Bancs et affleurements rocheux sur le plateau continen-

tal de 17' à Dakar.

Fig. 8 b - Couvertures sédimentaires du plateau continental nord. Fig. 9 - Isobathes au toit du substratum de la nappe des sables.

Fig. 10 - Systeme aquifère de la zone c e n t r ~ l e des Niayes.

Fig. 11.- Toit de la nappe des sables -Octobre 1976.

Fig. 12 - Carte piézométrique de la nappe des sables en 1982. Fig. 13 - Variations saisonnières de la piézométrie à Oiogo, Fass

boye et Mboro.

Fig. 14 - Carte pédologique du secteur de MBoro. Fig. 15 - Représentation schématique de la végétation d'une Niaye.

Fig. 16 - Localisation des sondages.

Fig. 17 - Organigramme des analyses effectuées sur les sédiments des tourbières.

Fig. 18 - Synoptique du Sédigraph 5000.

Fig. 19 - Diagramme C - M de PASSEGA.

Flg. 20 - Détermination graphique de l'indice global d'évolution

100. NG en fonction de et X

Fig. 21 - Exemples de courbes reconstruites en ordonnées réduites - et calcul de Me, X , Elgm et N.

Fig. 22 - Méthode des indices d'évolution granulométrlques, principaux types de courbes cumulatives semi-logarithmique et interprétations.

fication dynamique des sédiments en fonction de i et N. Fig. 23 - Méthode des indices d'évolution granumétrlque, classi-

Fig. 24 - Sondage de MBoro C. Fig. 25 - Sondage de MBoro O

-121-

Fig. 26 - Sondage de MBoro I. Fig. 27 - Sondage de MBoro K .

Fig. 28 - Sondage de Touba NDiaye. Fig. 29 - Sondage de Fass boye. Fig. 30 - Sondage de Diogo. Fig. 31 - Répartition des lithofaciès. Fig. 32 - Granulométrie des sables dunaires et de la charge

sableuse des sédiments.

Fig. 33 - Courbes microgranulométrlques. Fig. 34 - Courbes granulométrlques totales. Fig. 34 bis - Courbes granylométriques totales. Fig. 35 - Domaines granulométriques des sédlments. Fig. 36 - Diagramme Q Md Q3.

1 Fig. 37 - Diagramme M Z -0. Fig. 38 - Diagramme SK - O. Fig. 39 - Diagramme SK - Mz. Fig. 40 - Diagramme SK - K .

Fig. 41 - Spectre C-M. Fig. 42 - Corrélation Elgm-i. Fig. 43 - Corrélation N-i Flg. 44 - Accumulation d'aérosols au Sénégal entre 1984 et 1986. Fig. 4 5 - Courbes granulométriques de loess de diverses origines. Fig. 46 - Distribution granulométrique de quelques loess péri-

Fig. 47 - Schéma d u processus de

Fig. 48 - Distribution granulométrique de la charge minérale des

Fig. 49 - Morphoscopie des quartz : légende des figures 50. Fig. 50 - Morphoscopie des quartz. Fig. 50 bis - Mosphoscopie des quartz. Fig. 50 ter - Morphoscopie des quartz. Fig. 51 - Etats de cristallinlté de la kaolinite. Fig. 52 - Raies O01 de l'illlte et la vermlcullte.

désertiques et périglaciaires.

fractionnement du sable par le vent.

tourbes.

Fig. 53 - Smectite et interstratifiés illite-smectite.

Fig. 54 - Raies O01 et 002 de la palygorskite. Fig. 55 - Raies à 10'5 A ayant un comportement de palygorskite.

Fig. 56 - Tendance moyenne de l'évolution minéralogique, Fig. 57 - Schéma de l'évolution minéralogique des tourbières.

O

Fig. 58 - Diagramme de répartition des graines dans le sondage de Touba NDiaye.

LISTE DES STABLEAUX

Tableau 1 - Le Quaternaire en Afrique de l'Ouest. Tableau 2 - Caractéristiques des sites étudiés. Tableau 3 - Valeurs de la réflexion basale des minéraux argileux

Tableau 4 - Nature granulométrique et chimique des poussières courants après divers traitements.

éoliennes collectées à Dakar.

Tableau 5 - Minéralogie des aérosols de Ghana, Dakar, Ja1 et

Tableau 6 - Caractéristiques granulométriques de la charge I

Tableau 7 - Quelques

Barbade.

minérale des "tourbes".

valeurs des indices C Q Md Q3 99 % des 1 sondages.

Tableau 8 - Relation entre lithofaciès et minéraux des tourbières. Tableau 9 - Nscformation des minéraux phylliteux en fonction du

milieu.

Tableau 10 - Résultats de l'étude des graines dans le sondage de Touba NDiaye.

LISTE DES PLANCHES

Planche I - Structure microscopique des sédiments des tourbières. Planche II - Exoscopie des quartz des sables dunaires. Planche III - Exoscopie des quartz de la charge sableuse des

I' to urbes 'I .

Planche IV - Microphotographies des graines du sondage de T. NDiaye.

B I B L I O G R A P H I E

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Documents

Environnements sédimentaires quaternaires et actuels des