t = 8110 tde COCA
Une quantité d'environ 9: 104 tonnes de CO;Ca se précipite donc annuellement dans le lac de Neuchâtel et ses annexes.
La bonne concordance entre les deux estimations est due À ce que la variation de la dureté temporaire de la Broye et de la Thielle (émissaire) ont lieu dans le même sens. Ainsi pendant l’été la concentration en bicar-
bonates de Pémissaire étant plus petite qu’en hiver, la concentration de Peau fournie par la Broye étant aussi plus faible qu’en hiver, il se produit de ce fait une certaine compensation. Si les débits des rivières étaient constants, on pourrait dire que pour chaque mois la quantité de CO,Ca entrant dans le lac de Neuchâtel est la même. Mais les débits des rivières ne sont pas constants (voir tableau 3, p. 17), et surtout, le bilan mensuel de Peau qui entre et qui sort du lac ne s’équilibre pas. La différence entre le poids de CO;Ca apporté au lac et celui emporté hors du lac, pour le mois d’août, est alors de 3 + 10$ t. Pour le mois d’avril (en estimant égales les duretés des rivières aux mois de mars et d'avril) elle est de 13 : 108 t. La grande différence entre ces deux valeurs provient du fait qu’au mois d’avril, il entre par les rivières plus d’eau qu’il n’en sort par l’émissaire.
e) Estimation de l'épaisseur du dépôt annuel de la vase calcaire sur le fond du lac
Il est facile, connaissant le poids de CO,Ca précipité annuellement, la teneur en carbonate et la densité de la vase calcaire, de calculer le volume de vase formée annuellement. On déduit de cette valeur l’épaisseur du dépôt annuel en carbonates. Pour qu’un tel calcul ait une signification, il faut que cette épaisseur soit la même sur tout le fond du fac.
Discussion de l’homogénéité de la précipitation
Le fond du lac peut être divisé en deux régions. Une région profonde et autre peu profonde, de o à 30 m, sur le fond de laquelle on trouve des galets et du sable. La région profonde est couverte de vase. La surface de la région peu profonde (30 m) est de 52 km? ce qui représente un peu moins d’un quart de la surface totale du lac.
La précipitation n’est en tous cas pas identique dans ces deux régions. D’une façon générale, le sédiment de la région peu profonde est le sédiment le plus calcaire. Les conditions de précipitation sont particulières lorsque la profondeur d’une mer est petite et que l’épilimnion peut entrer en contact avec le fond. Lorsque ces conditions se produisent, le sol est recouvert d’un sédiment calcaire (H. WATTENBERG, 1937, p.252). Les mesures de HUMMEL (1923, p. 43) pour le lac de Constance montrent cette décroissance de la teneur en carbonate des sédiments avec la profondeur de prélèvement. Les analyses de J. ROMIEUX (1930, p.215) concernant des sédiments du lac Léman mettent aussi en évidence la plus faible teneur en CO;Ca des sédiments des zones profondes de ce lac. D’après
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G. LUNDQUIST (1942, p. 13), la teneur en carbonate est élevée près des rivages et diminue avec la profondeur.
La formation rapide d’une croûte calcaire sur les galets du bord du lac et la proportion appréciable de matériel carbonaté (50%), font croire à une précipitation accentuée de CO;Ca dans la zone peu profonde. Il précipiterait dans la région profonde du lac une quantité plus faible que celle calculée en supposant une précipitation homogène dans tout le lac. L’estimation de l’épaisseur du dépôt annuel par cette méthode est donc une estimation maximum.
Il reste encore à prouver que la précipitation est homogène sur toute la surface du fond du lac correspondant aux régions semi-profondes et profondes. La vérification est donnée par 1. chimique des sédiments du lac de Neuchâtel prélevés par RISLER et WALTER (1887, p. 122), F.-A. FOREL (1892, p. 135) et FR. ZENDER (1908, p. 37) et nos prélèvements dans les régions semi-profondes et profondes du lac. Ces analyses permettent d'estimer à 67 + 4%, la concentration en CO;Ca d’un échantillon séché à l’étuve (r10° C).
Calcul de l'épaisseur du dépôt annuel
Poids du carbonate (compté en CO,Ca) . . . 90000 t Carbonateidans 14 aseISéChÉEE RE EE 67,3 + 4% Bawparrapport a la WVASéSÉChÉe 145 + 5% DÉNSITÉITE NAN ASC RER RP EN CT CU 1,4 t/mÿ SUTACedUAC NAT CRE re. 1 21 Km
La valeur de l'épaisseur du dépôt annuel, en supposant un dépôt uniforme sur toute la surface du lac, est de 0,93 mm par an. Un tel calcul n’est valable que si la quantité de matière contenue en suspension dans l’eau des affluents est nettement inférieure au poids de CO,Ca précipité dans le lac.
f) Estimation de la quantité de matières en suspension apportées par les affluents
Quelques dosages de la matière contenue en suspension dans l’eau des affluents, lors de forts débits, ont été effectués pour les rivières suivantes.
Tableau 10
Teneur en matière en suspension pour de forts débits des affluents du lac de Neuchâtel
Matière ve : Soluble Débits Date Riv en s :
: de Le E A dans HCI en m/s AA VAIMOS OR Areuse 28 50% 2169 15 novembre 1950 . Areuse 34 85% 70 1678 15 novembre 1950 . seyon 24 90% — 15 novembre 1950 . Orbe (Yverdon) 10 87% 61,0
La formation du sédiment calcaire du lac de Neuchâtel DS
Si le débit des rivières est normal ou plus faible que la normale, l’eau ne charrie pas une quantité appréciable de matériel en suspension, sauf parfois un peu de CO;Ca précipité chimiquement à partir des sels dissous (Broye et Orbe).
L’eau de PAreuse ne se trouble que lorsque le débit devient important. Fixons arbitrairement à 15 m/s le débit à partir duquel PAreuse charrie du matériel en suspension. Pour l’année 1949, d’après les données de Annuaire hydrographique suisse, on peut se rendre compte que pendant 43 jours le débit fut supérieur à 15 m/s. L’eau trouble ainsi reçue par le lac représente environ les deux cinquièmes du volume d’eau fourni par PAreuse au lact).'On peut estimer la quantité de matière en suspension apportée par l’Areuse comme étant égale au produit du volume d’eau trouble multiplié par la concentration moyenne de la matière en suspension, estimée à 30 mg/l. (Débit total annuel pour 1949 = 2,23 : 10$ m5.)
Le poids de la matière en suspension apportée au lac par lAreuse est approximativement de 2,5 : 10 t. Comme le montre le tableau 10, POrbe contient beaucoup moins de matière en suspension que PAreuse; le Seyon aussi en contient moins. On peut donc grossièrement supposer que la quantité normale de matière en suspension apportée annuellement au lac est de l’ordre de 5000 à 10000 t. Pour des années exceptionnelles (comme 1918 et 1950) la quantité de matière en suspension est peut-être de 4 à 5 fois plus importante.
En résumé, il est normal de penser que le matériel en suspension apporté par les affluents au lac de Neuchâtel ne constitue qu’un apport secondaire lors de la formation des sédiments.
4. Estimation de l’épaisseur du dépôt annuel basé sur la décalcification de l’épilimnion pendant l'été
Cette méthode est basée sur une constatation faite par FR. NIPKOW (1920, p. 144) pour le lac de Zurich: dès le printemps, il se produit dans Peau de surface une décalcification pouvant atteindre le 25°, du contenu primitif en carbonates.
Ce phénomène a été étudié depuis pour différents lacs: Pour le lac Wigry par M. STANGENBERG (1935); pour le lac de Morat par O. RIVIER (1937, p. 145); pour le lac Léman par P. BALAVOINE (1939, p. 36).
En estimant, premièrement, que chaque litre d’eau, jusqu’à une profondeur de 25 m, perd approximativement en moyenne 10 mg de CO,Ca du
1) Pour l’année 1947, le rapport est de trois quarts; il est d’un demi pour l’année 1948.
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mois de mars au mois de septembre, en connaissant, deuxièmement, la surface du lac de Genève qui est de 582 km?, BALAVOINE mine la quantité de CO, Ca ainsi insolubilisé à 145 - 108 t.
Il nous à paru utile de discuter la valeur d’une telle estimation.
La méthode de BALAVOINE est tout à fait justifiable, si l’on s’occupe d’un lac qui ne possède ni affluents ni émissaire et dont les seuls échanges avec l'extérieur sont d'ordre calorifique. Or ce cas idéal n’est ni celui du lac Léman, ni celui du lac de Neuchîtel.
Comme nous l'avons établi précédemment, le lac reçoit d’une façon continue une certaine quantité de carbonates (différence entre la quantité de carbonates apportée par les afluents et celle emmenée par l’émissaire). En plus du poids p, de CO,Ca estimé par BALAVOINE, il précipite encore le CO;Ca ammené d’une façon continue, du mois de mars au mois de septembre (poids P2). Le poids total de CO,Ca précipité entre ces deux dates est égal à:
P=Pi tp (5)
Il faut noter l’interdépendance complète entre ces deux valeurs p, et ?2. Le poids p, dépend de conditions climatiques et p, des précipitations et du bassin d’alimentation. Connaissant la valeur de p,, il n’est pas possible, a priori, d'estimer P, donc la valeur du poids total de CO;Ca précipité.
a) Calcul de p., le poids de carbonate de calcium précipité en considérant uniquement les concentrations en carbonates de l’eau du lac au mois de mars et au mois de septembre
Comme c’est le cas pour l’eau du Léman, l’eau du lac de Neuchâtel a une teneur en carbonates dissous maximum au mois de mars et minimum au mois de septembre. On connaît la valeur de la dureté temporaire en fonction de la profondeur, le poids de carbonate de calcium dissous est égal au produit du volume d’eau par la dureté de l’eau. Ce calcul est effectué dans le tableau 11.
Tableau 11 Estimation du CO;Ca dissous dans les couches supérieures du lac aux deux dates suivantes 8 septembre 1949 15 mars 1950 Profondeur Volume # E à oi Dureté en Poids de Dureté en Poids de 103 t/kmÿ CO CAMIO AE 103 t/kmÿ CO;Ca 10% t 0 à 10 1,80 11917 202 187 246 10 à 20 1,60 128 205 197 219 20 à 30 1855 135 207 137 209 BOSS — 157 — 1 — Total 614 674
En faisant la différence entre la quantité de bicarbonates dissous dans les couches supérieures du lac aux deux dates indiquées ci-dessus, on constate que le lac contient 60 : 105 t de CO, Ca dissous de moins en été qu’en hiver. Il n’est pas impossible que la valeur de cette estimation soit trop forte. Comme nous le verrons ultérieurement (p. so), il se produit toujours dans un lac une certaine répartition des substances dissoutes qui fait qu’une diminution de la concentration en surface entraîne presque toujours une augmentation en profondeur.
D) Détermination de p:, le poids de carbonate de calcium apporté au lac du mois de
mars au mois de septembre moins le poids de carbonates emportés par l’émissaire
Comme il la été démontré précédemment, l’apport de CO,Ca au lac dépend en première approximation du débit des rivières et de l’émissaire. Entre le 15 mars et le 8 septembre, la quantité de carbonates qui entre dans le lac de Neuchâtel et qui en ressort est représentée par le 40% de la quantité précipitée annuellement.
Pa — 90 000 t : 0,4 = 36 000 t.
La quantité totale de CO,Ca précipitée p est alors: p = 60 000 + 36 000 — 96 000 t de CO;Ca.
Le poids de CO, Ca précipité dans le lac de Neuchâtel estimé par Pétude de la décalcification de l’épilimnion est de 96: 108 t.
La concordance entre la valeur obtenue par cette méthode et celle donnée par la méthode du bilan est bonne. La différence entre les deux résultats peut provenir des conditions particulières de l'été 1949, qui s’est révélé particulièrement chaud. Il s’est produit cette année-là une décalcification plus accentuée qu’à Pordinaire de Peau de surface. La valeur de p, est donc trop forte.
D’après le calcul précédent, on remarque que la quantité de CO,Ca esti-
mée par la méthode de BALAVOINE correspond, pour le lac de Neuchâtel, aux 62%, de la quantité totale.
L’épaisseur du dépôt annuel calculée d après les valeurs obtenues ci-dessus est de 1 mm par an. (Calcul analogue à celui effectué à la page 24.)
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5. Comparaison des résultats obtenus lors de la détermination du poids de carbonate de calcium précipité annuellement et de l'épaisseur du dépôt annuel
La quantité de CO,Ca qui est précipité en moyenne, annuellement, dans le lac de Neuchîtel est de 90000 t. La bonne concordance entre les valeurs obtenues par la méthode du bilan et celle correspondant à la décalcification de Pépilimnion permet d’estimer l’erreur à environ $ à 10%.
Les valeurs de l’épaisseur du dépôt annuel estimé par les méthodes suivantes sont résumées dans le tableau 12.
Tableau 12
Epaisseur des dépôts annuels de vase dans le lac de Neuchâtel
Méthode | ! Epaisseur du dépôt annuel pour la région semi-profonde et profonde du lac
1° Par observation directe . 0,4 mm 2° Par la précipitation activée 2,3 mm sédiments à grains grossiers
sur la «Motte» . . ; 0,6 mm sédiments à grains fins 3° Par la méthode du Has : 0,9 mm 4° Par la décalcification de
RÉPITANIONESE RES 1 mm
Les estimations données par les méthodes 3 et 4 sont des estimations maxima. En prenant la moyenne entre les chiffres minima 0,4 mm par an et maxima I mm par an, on peut estimer à environ O,7 + 0,3 mm par an l'épaisseur moyenne du dépôt annuel.
Il faut encore spécifier que la valeur de épaisseur du dépôt annuel ainsi déterminée est celle qui correspond à l’époque actuelle du lac. Comme Pa montré MINDER (1925) pour le lac de Zurich, la vitesse de sédimentation varie avec le temps. Il n’est guère possible de prédire avec certitude quelle sera à l’avenir l’épaisseur du dépôt annuel de la vase dans le lac de Neuchâtel. On peut seulement prévoir une augmentation progressive de la teneur en matière organique, Papport en phosphate favorisant le développement du plancton, ce qui provoquera une précipitation accentuée de CO,Ca. Il ne faut pas oublier qu’un jour cette précipitation calcaire prendra fin puisqu'elle ne correspond qu’à une époque de la vie d’un lac (G. LUND- QUIST, 1925, p. 114). L'arrêt de la précipitation carbonatée est produit par la présence dans un lac d’une très grande quantité de matière organique et la production de substances humiques (I. HESSLAND, 1949, p. 103).
