Formation des sédiments
Le plancton mort, les particules de CO,Ca et le matériel silico-argileux contenus en suspension dans l’eau, tombent en chute libre au fond du lac. Dans ces conditions, la vitesse de chute dépend principalement de la densité des particules, de leur dimension, de leur forme et de la viscosité de Peau.
Tableau 23
Vitesse de chüte des particules dans de l’eau. (densité des particules 2,65 [quartz]; température de Peau 20° C)
(D'après H. GESSNER, 1936, p. 28)
Diamètre des particules Vitesse de chute 0,02 mm 10 cm/50s 0,006 mm 10 cm/7,5 min 0,002 mm 10cm/1h 0,0005 mm 10 cm/i0 h
Ces valeurs sont valables pour de l’eau ne contenant que peu de matière en suspension, ce qui est le cas pour l’eau du lac. D'ailleurs, les variations de la densité et de la viscosité de l’eau contenant des matières en suspension sont les suivantes:
La formation du sédiment calcaire du lac de Neuchâtel JS)
Tableau 24 Poids spécifique et viscosité de l’eau contenant des matières en suspension = (D'après F. HJuLzsTRÔM, 1935, p. 236)
SE . Poids spécifique Viscosité 9,5 mg/l 0,99854 0,0102 354,8 mg/l 0,99877 0,0104 848,1 mg/l 0,99909 0,0105 17620,0 mg/l 1,00044 0,0113 36679,3 mg/l 1,02524. 001823
Les valeurs de la viscosité et surtout de la densité de l’eau augmentent lentement lorsque la concentration de matière en suspension croît. La concentration variant peu avec la profondeur, la vitesse des particules n’est pratiquement pas modifiée pendant la chute. Il est donc peu probable qu’il se produise à quelques mètres du fond du lac une forte augmentation de la concentration du matériel en suspension.
La vérification expérimentale est toujours délicate, le prélèvement de l’eau devant être précédé d’un sondage, qui peut modifier les conditions du lieu de prélèvement (analyse du 15 septembre 1949, devant le port de Neuchâtel, profondeur du lieu de prélèvement 42 m). La quantité de CO,;Ca en suspension dans le voisinage du fond du lac (0,5 m) est de 2 mg/l.
La présence de courants lacustres dans l’eau voisine du fond du lac peut modifier les conditions du dépôt des matières en suspension.
L'étude dynamique de la formation de dépôt, à partir de matières en suspension, a été faite par HJULSTROM (1935, p. 298). Le tableau 25 donne la grandeur maximum des particules maintenues en suspension pour une vitesse donnée du déplacement de Peau.
Tableau 25
Diamètre maximum des particules maintenues en suspension pour une vitesse donnée de déplacement de Peau
F2 t Vitesse de déplacement de l’eau Diamètre des particules
D cm/s km/h 10 70 279
76 C. Portner :
Les courants lacustres ne jouent pas un rôle important sur la formation des sédiments des régions profondes du lac, puisqu’il est possible de trouver dans ces derniers une quantité appréciable de petites particules d’un diamètre inférieur à 0,002 mm.
Les espaces compris entre les particules sont remplis par le l’eau. L’eau du lac contribue donc dans une large part à la formation du sédiment, puisque ce dernier en contient environ 60%. Pour le lac de Constance, HUMMEL (1923, p. 32) indique que les sédiments en formation contiennent 62%, d’eau. A une certaine profondeur, les sédiments n’en contiennent plus que 54 à 55%.
La quantité d’eau soustraite annuellement au lac de Neuchâtel est de 200000 t (ce qui représente un débit annuel moyen de 0,006 mÿ/s, débit environ cent fois plus faible que celui du ruisseau de St-Blaise). Cette quantité représente le 1/1000 de la quantité d’eau évaporée annuellement et le 1/70000 de l’eau du lac.
Les sédiments semblent se tasser extrêmement lentement sous leur propre poids (J. BOUCART et CL. FRANCIS-BŒUF, 1942, p. 33). Le phénomène du tassement des sédiments du lac de Neuchâtel a été étudié tout d’abord par la mesure de la consistance.
La consistance est définie comme la fonction inverse de la pénétration d’un cône en métal dans un sédiment, après que le cône ait été placé, la pointe à la surface du sédiment. Le cône employé a un angle de 60° C et pèse 60 g (E. L. MERTZ, 1949, p. 45).
Tableau 26
Variation de la consistance des sédiments du lac de Neuchâtel
: RE st La «Motte» Port d’Auvernier cm de la «Motte»
6 ASE 21m 1/11,9 mm-—1 20 1/20,8 mm! dns 1/10,8 x m1 40 1/18,0 mm-t1 1)21/0tmme - 60 1/16,3 mm! 1/19,0 mm —
La pénétration diminue avec la profondeur ; donc la consistance augmente. Cette augmentation correspond à une diminution de la teneur en eau du sédiment.
La formation du sédiment calcaire du lac de Neuchâtel VAT.
Tableau 27 Teneur relative en eau selon la profondeur du sédiment
(Prélèvement sur une carotte de sondage)
Profondeur Sommet RTS Auvernier Port cm de la «Motte» grand fond d’Auvernier 2 1,00 1,00 1,00 1,00 10 1,02 1,00 0,94 0,98 20 0,90 0,96 0,92 0,95 30 ? 0,85 0,99 0,88 0,91 50 0,82 0,82 — = 70 0,78 — — ES 80 — 0,85 = =
Par tassement, sous son propre poids et selon la verticale, le sédiment perd une certaine quantité de son eau. Il en résulte que les propriétés mécaniques des sédiments ne sont pas les mêmes dans toutes les directions. Ils sont considérés pour cette raison par TH. BRENNER (1931, p. 80) comme des corps anisotropes.
Les sédiments des régions profondes du lac ne subissent pratiquement pas d’érosion due au déplacement de l’eau, ce phénomène ne commançant que pour des vitesses de déplacement de l’eau supérieure à 20 cm/s (0,7 km/h) (HJULSTRÔM, 1935, p. 298).
2. Analyses des sédiments de la région semi-profonde (25 à 60 m) et profonde (60 à 150 m) du lac de Neuchâtel et particulièrement de la «Motte »
Les sédiments du lac de Neuchîtel sont formés d’un matériel homogène dans lequel il n’est pas possible de distinguer des couches annuelles. Les sédiments prélevés à une grande profondeur sont clairs dans une zone d'environ 10 cm depuis la surface. Ils sont gris-noir pour la zone plus profonde. Ce changement de couleur est dû à la formation de sulfure par les bactéries, la quantité d’oxygène contenue dans les sédiments n'étant pas assez importante pour les oxyder. La coloration grise disparaît rapidement au contact de Pair. Bien que le lac de Neuchâtel soit considéré comme un lac oligotrophe, il se produit tout de même, pour de grandes profondeurs, les premiers signes d’un manque en oxygène.
78 C. Portner
a) Analyses chimiques
D’après les analyses de F.-A. FOREL (cité par MONARD, 1919, p. 6), les sédiments du lac de Neuchîtel contiennent 68% de substances solubles dans l’'HCI, et 29%, de silicates. Des analyses plus détaillées ont été faites par ZENDER (1908, p. 37) et par RISLER et WALTER (1877, p. 122).
Tableau 28 Analyse des sédiments du lac de Neuchâtel
ZENDER RiISLER et WALTER
POP rE Cr oe 7,54 Fa a SO a EP a rl 2,18 : 0,68 SOS br en Em 20,03
SION AISIECATES SE Re — 29,17 Matière organique + eau liée 305 3 7 SOMMES LA. CRE NE NE 32,80 35,15 CN RON 30,58 29,46 CACHE EAU 35,50 34,28 MÉOPPPT TIRE ERENAT EN, L 182 iles SOMME NME LEE . 67,20 64,87
Les sédiments des régions profonde et semi-profonde du lac de Neuchâtel ont une composition chimique à peu près constante, quel que soit le lieu de prélèvement (carte figure 13).
Areuse
Figure 13
7 A à . . 5 Lac de Neuchâtel et la région environnante avec les endroits de prélèvements
Les sédiments de la « Motte» bien qu’étant des sédiments formés à une faible profondeur (9 à 20 m) ne peuvent être assimilés à des sédiments de la zone littorale. Contrairement aux affirmations de MONARD (1919, p. 131), ils ne sont pas formés d’un «sable molassique grossier», mais de. craie lacustre (voir tableaux 29 et 30).
Les analyses du tableau 29 démontrent entre autre une certaine homogénéité des sédiments des régions profondes du lac de Neuchîtel.
Tableau 29 Analyses des sédiments du lac de Neuchâtel prélevés à différents endroits
(voir carte figure 13)
Ha > & o 8 à 58 151 5 |Si sf SE se).
ET ET PIRE PIEPIEE "x + 2% T £ SIMS SES dei ro à eofeg eat | SES lens NE PE ones [ee Leoleé | & ETS x SF |S 3 | ER ÈS A 19 D 5) Su | X | I | A | B | DÉS PARUNRE | F | G | H CO,;Ca + CO;Mg (comptés en GO:Ca)r ee 86,3 | 90,9 | 64,0! 63,9] — 71,6 | 70,8 | 69,4] 63,9 | 91,6 ALO; + Fe,O; (soluble dans HCI dilué). — — 0,9! — 2,0 1,6 15 22 — Résidu insoluble dans HCI dilué. | 11,7 | 9,51 28,7 28,2 — 22,0 | 23,4| 24,4] 30,6 8,2 Phosphates (comptés en P). — — — |0,034]|0,034 — |0,036|0,038 | 0,036 [0,004 Carbone contenu dans la matière organique . = — — OSSI AN 0 5 — e Matière organique | 0,8| 0,5 1,0 0,9 — 1e 15 102 1,6 — Somme carbonates oxydes et matières organiques . = — — 95,01 1595;011895711195 22100677 . Eau liée — — — 7,0! — 4,4 4,2| 4,7 3,3 — Densités SSI — — — 13018125 1627) is let
Par Pétude au microscope de la matière organique contenue dans les sédiments, il a été possible de mettre en évidence la présence d’une quantité importante de cellulose (MoLiIsCH, 1913, p. 16), de traces de lignine (réactif à la phloroglucine) et de gros grains de pollen de conifères.
Il existe une correspondance entre la valeur de la teneur en matériel silico-argileux et celle de la teneur en eau liée d’un échantillon. Pour une
répartition granulométrique semblable, l'échantillon le plus riche en matériel silico-argileux est aussi le plus riche en eau liée.
b) Analyses granulométriques
L'analyse chimique a permis de déceler une certaine homogénéité de composition des sédiments des régions profondes et semi-profondes du lac. L'analyse granulométrique montre que les particules dont le diamètre est compris entre 0,02 et 0,002 mm forment à elles seules plus des 63% du poids de ces sédiments (échantillons B, E, 3”, F).
Tableau 30 Analyse granulométrique des sédiments du lac de Neuchâtel (Carte des stations, page 78)
nn med SE de la nier 65 m RSSE bn ue, ee Fraction de la | «Motte» | de pro- A RSS PTE chure de | Motte» | Bougin | le-Bart |,, «Motte» fondeur l’Areuse J1 IH B E 3’ pi G il 54,7 90,9 8,4 1275 10,8 2,8 34,3 2 207 4,7 40,5 23,8 31,8 30,0 38,5 8 167 25 250) 39,9 42,1 47,1 21,0 4 10,9 1,9 26,1 23,8 1553 20,1 6,2 Fraction 10,5%. 210;/02#tmm Fraction: 2 0,02 à 0,006 mm Fraction 3: 0,006 à 0,002 mm Fraction: 4 0,002 à 0,0005 mm 80 — courbe B l/ Drmax = Diametre MaxIMUM Ds 1 des particules d lune Fraction.
BE dues courbe :
7. OO TES ‘f a : Di) <Diametre minimum D 60 —-— courbe 3! 7 Fe & #1 Dax * Din —-— courbe F Dem er Ê 2 SA40 = 4 L 109 D log 2 ps | | TI ; L Diametre moyen des 5 10
particules des 3 Fractions Figure 14
Courbes cumulatives (Analyses granulométriques)
La teneur en CO,Ca dans les différentes fractions de l'échantillon prélevé devant Auvernier est relativement constante, la teneur en CO,Ca pour l'échantillon prélevé sur la « Motte» diminue lorsque la grandeur des particules diminue.
Tableau 31
Dosage des carbonates dans différentes fractions de deux échantillons
Pour-cent de carbonates dans les fractions
Fraction Sud-ouest Auvernier, 65 m : de la «Motte» (1) de profondeur (B) il 91 65 2 87 60 5 80 65 4 76 65
Pour-cent de carbonates dans l'échantillon primitif 86,3
La comparaison de la répartition du CO,Ca dans les différentes fractions permet de se rendre compte que la précipitation du CO, Ca sur la « Motte» est due à une augmentation du nombre des germes de cristallisation et surtout à une forte croissance des grains. Il en résulte que les fractions les plus grossières contiennent le plus fort pourcentage de CO, Ca.
