DANS LES EAUX SOUTERRAINES
OU DÉPOSÉES CHIMiaUEMENT PAR ELLES
1 . Voxygène est un des corps les plus fréquents dans les eaux souterraines; cependant toutes n'en contiennent pas, et cette absence paraît résulter de ce que ce corps comburant, qui existe nécessairement dans les eaux d'infiltration, a disparu dans des combustions intérieures.
2. V hydrogène libre a été d'abord reconnu par Bunsen dans le produit des éruptions des geysers d'Islande. D'après ce savant, le gaz dégagé par la boue toute bouillante qui forme le sol de la solfatare de Krisuvik, renferme 4,30 pour 100 de son poids d'hydrogène libre'. Le même gaz a été retrouvé dans les soffionis de la Toscane par MM. Ch. Sainte- Glaire Deville, Fouqué et Gorceix, ainsi que par M. Bechi '.
3. Vazotey qui parait ne pas manquer dans les eaux minérales, y a été signalé à l'état de pureté, dès 1784, par le docteur Pearson dans la source de Buxton. Depuis lors ce gaz
^ Annaleê de chimie et de physique, 3* série, t. XXXYIIIf p. 2Ù^ 18Ô3. * Tratale^ 1863.
a été également reconnu, sans mélange d'oxygène, dans les sources sulfurées des Pyrénées et dans bien d'autres.
L'ammoniaque a été trouvée dans la plupart des eaux potables et minérales où on Ta recherchée.
Elle se trouve inscrite dans les analyses à l'état de nitrate, de sulfate, de chlorhydrate, de carbonate, de borate, ainsi que de crénate et d'apocrénate.
Voici comme exemple quelques dosages, rapportés à un litre :
LOCALITÉS
Trauenstein
Wiesbaden
Burlscheid
Baden (Baden)
AMllOïlIl'll.
ADTSDR8.
Fresenius.
Ileimberg et Weldenstein .
Heimberg.
Bunsen.
Les soffionis de la Toscane renferment de l'ammoniaque, puisque l'eau des lagonis en contient. Ce corps se trouve aussi dans les vapeurs des étuves de San-Germano, près Naples, non loin de la grotte du Chien.
On la rencontre également dans les émanations humides des volcans, et quelquefois en quantité exploitable. La solfatare dePouzzoles en produit continuellement, comme Breislack l'avait déjà reconnu. A Volcano, dans les llesLipari, on la récolte avec le soufre, l'alunite et l'acide borique. Il a été extrait industriellement à l'Etna en 1669 et en 1832, époque à laquelle ce sel était exhalé encore par la lave deux années après la coulée. A l'Hécla, la lave de 1845 en laissa échapper l'année suivante des masses également exploitables.
De même que l'ammoniaque, des azotates à bases diverses ont été signalés dans les eaux de puits des villes, ainsi que dans bien des sources ordinaires ou thermales. Par exemple,
ÉNUMÉRATION DES SUBSTAISGES DISSOUTES. b
c[*après M. Boussingault, quatre puits de Paris ont donné 0'',0021 à 0«',0026 d'azotate de potasse, et quatre autres de 0«',01 à 0«',022 du même sel.
I/acide azotique a été dosé en le ramenant par le calcul à rétat d'azotate dépotasse (salpêtre); mais on admet que la plus grande partie consiste en azotate de chaux. Le poids d'acide azotique correspondant à la moyenne de 0^,000757 d'azotate de potasse est de 0^,000398, et le poids d'azote, 0^000103 \
4. Le soufre se précipite, à l'état libre ou associé à des matières organiques, dans diverses sources : Barèges, Aix en Savoie, Aix-la-Chapelle, Burtscheid, Bade en Argovie, Baden près Vienne, Abano et Mont Irone dans les monts Euganéens, Sergiewsk en Bussie.
Gomme déposant abondamment du soufre, on peut citer les sources bouillantes dites Steamboat, dans l'état de Nevada, qui jaillissent à la base d'une colline volcanique, à 11 kilomètres au nord-ouest de Virginia-City et des fameuses mines d'argent de Comstock.
Le soufre est déposé par les vapeurs aqueuses, à proximité des volcans, particulièrement dans les solfatares, telles que celles de Pouzzoles, de Milo, de la Guadeloupe, de Bourbon, ainsi qu'à Yolcano; on l'exploite dans la plupart de ces localités.
L'acide sulfhydrique libre se dégage de très nombreuses sources. Lors du percement du Saint-Gothard, la plupart des eaux qui suintaient dans la partie méridionale du tunnel, répandaient, d'après M. Stapff *, l'odeur d'hydrogène sulfuré, particulièrement entre les profils 3427 et 4390 ;du profil 6254
* On a cité récemment & Hendreyille, commune de Hesnils-sur-rEstréc (Eure), près de Nonancourt, une eau nitratée et alcaline qui est expédiée depuis quelque temps en bouteilles. La source alimente un puits percé dans un terrain de craie.
* Profil du Saint-Gothard, p. 47. — Voir plus haut, 1. 1, p. 10.
G ËNUHËRiTION DES SUBSTANCES DISSOUTES.
au profil 6400, les gouttes d'eau tombant en poussière sur les tuyaux y déposaient des pellicules de soufre pulvérulent, qui au microscope se résolvaient en cristaux ôrthorhombiques très élégants.
Les volcans, lorsque l'activité diminue, et particulièrement les solfatares, exhalent, comme on sait, de l'hydrogène sul^ furé.
Il n'y a dans les eaux qualifiées de sulfureuses généralement qu'une faible quantité de sulfures, par rapport aux autres substances fixes. Yoici la teneur en sulfure de sodium, par litre, de quelques sources des Pyrénées ' :
Bagnères-de-Luchon; source Bayen 0,074
Barègcs; Grande Douche 0,045
Saint-Sauveur; Douches 0,023
Eaux Chaudes ; Chat 0,012
L'acide sulfureux et l'acide hyposulfureux ont été signalés, mais à l'état de combinaison alcaline, dans diverses sources thermales (Nossa, près Vinça, Âx).
Depuis longtemps l'acide sulfurique libre est connu dans l'eau de certains torrents qui prennent naissance à proximité des Cordillères*. Ainsi le rio Vinagre, qui descend du volcan dePuracé, prèsdePopayan (altitude 5100 mètres), a un débit de 34 285 mètres cubes en 24 heures, et dans le même temps il entraîne 46 873 kilogrammes d'acide sulfurique monohydraté, soit 17 millions de kilogrammes par an. A l'altitude de 3800 mètres, à la base du Parano de Ruiz, une source thermale extrêmement abondante renferme cinq fois autant d'acide sulfurique que le rio Yinagre. Des faits analogues ont été signalés dans les républiques de Guatemala et de San Salvador, où plusieurs volcans émettent des boues
* D'après M. Fontan et M. Garrigoa.
9 Boussingault, Annale* de chimie et de physique , 5* série, t. Il, 1874.
chaudes et riches en acide sulfurique. Il en est de même au Popocatepetl (Mexique), d'après l'analyse de M. Lefort*. Déjà Yauquelin avait trouvé le même acide dans l'eau puisée par Lechenaut au sommet de l'Idgeng, l'un des volcans de Java, dans un cratère-lac rappelant tout à fait celui de Tuquères, situé à 35 kilomètres à l'ouest de Pasto (Colombie) où l'acide sulfurique a été également reconnu.
Ce même acide a été trouvé aussi dans la grotte de Zaccolino en Toscane, à la solfatare de Pouzzoles, à Yolcano, à l'Etna, à Milo en Islande, dans le rio Madeira au Brésil, ainsi que dans plusieurs sources du Japon analysées par FilhoP. Le 31 juillet 1856, 100 centimètres cubes d'eau condensée à cette solfatare renfermaient 0*^,350 d'acide sulfurique.
Il est bien des sources froides où l'acide sulfurique libre a été signalé, même en forte proportion, par exemple en Irlande par M. Kane, et au Canada par M. Sterry Hunt.
A l'état de sels qui seront énumérés aux articles relatifs à leurs bases, soude, chaux, magnésie, alumine, etc., l'acide sulfurique existe dans une multitude de sources.
5. Le séléniumj si voisin du soufre, a été indiqué dans quelques sources et même dans les eaux potables (Eug. Marchand).
Il est bien connu en association avec le soufre, parmi les produits volcaniques, notamment à Yulcano. À Lipari, le chlorhydrate d'ammoniaque contient jusqu'à 0,005 de sélénium qu'on suppose à l'état de séléniate d'ammoniaque.
6. Le chlore libre n'a pas été signalé dans les eaux souterraines.
Quant à l'acide chlorhydrique libre, il contribue avec l'acide sulfurique à l'acidité de l'eau de certains torrents prenant naissance à proximité des volcans des Cordillères.
^ Comptée rendus, t. LYI, 1803, p. 009.
* Mémoires de C Académie de Toulouse, t. ID, 1878.
g NUMÉRATION DES SUBSTANCES DISSOUTES.
Le rie Vinagre, dont il vient d'être question, contient* sur 100 parties d'eau 1,211 d'acide chlorhydriquc, ce qui pour un débit de 34 785 mètres cubes pour 24 heures correspond à 42150 kilogrammes ou, par an, à 15 millions de kilogrammes d'acide chlorhydriquc. L'acide chlorhydriquc libre se trouve également dans l'eau du cratère-lac de Tuquères (Colombie), ainsi que dans la source thermale très abondante qui sort de la base du volcan de Ruiz à l'altitude de 3800 mètres. Le même acide avait déjà été reconnu dans Teau puisée par Leschenaut au sommet de l'Idgeng, à Java, avec l'acide sulfurique libre, qui a été mentionné plus haut. Il accompagne également l'acide sulfurique dans les sources du Japon, d'après les analyses de Filhol*.
On sait que l'acide chlorhydriquc accompagne la vapeur d'eau exhalée par beaucoup de volcans. De l'eau condensée à la solfatare de Pouzzoles renfermait, le 31 juillet 1856, 0«%279 d'acide chlorhydriquc pour 100 centimètres cubes.
Le chlore, à l'état de chlorure, est extrêmement fréquent dans les eaux souterraines, ainsi qu'on le verra à l'occasion des métaux auxquels il est combiné.
7. Le brome^ à l'état de bromure, existe dans ^un grand nombre de sources minérales, où il est ordinairement associé aux iodures : Vichy, Bourbon - l'Archambaul t , Nauheim (0^,005 à 0^,010 de bromure de magnésium par litre; Adelheid, à Oberheilbronn, en Bavière 0*^,03 de bromure de sodium par litre).
8. Viode reconnu par Angelini dans l'eau de Voghera a été trouvé depuis lors dans de nombreuses sources : d'après M. Ghatin, le fait serait même général. Dans la boue salée d'Âdelheid en Bavière, on a indiqué 0«',02 d'iodure de sodium par litre.
* Boussingault. AnnaUê de chimie et de physique^ 5* série, t. II, 1874,
• Mémoire précité.
9. Depuis que Berzélius a reconnu le fluor dans les dépôts de la source minérale de Carlsbad, ce corps particulièrement intéressant a été trouvé dans de nombreuses sources et spécialement, par Nicklès, dans celles de Plombières, de Contrexéville, de Vichy, de Châtenois (Alsace) et d'Antogast (Bade). M. Lefort la signalé à Néris. A Bourbon- TArchambault, M. de Gouvenain a trouvé par litre 0«',00268 de Ouor et 0«%0076 dans l'eau de la Grande-Grille de Vichy *.
Les traces de fluor qui ont été observées au Vésuve, particulièrement dans les produits des éruptions de 1850 et 1855, par M. Scacchi, avaient peut-être été apportées en même temps que la vapeur d'eau. On sait d'ailleurs que la plupart des vapeurs volcaniques corrodent le verre, par suite de la présence du fluor (Deville et Fouqué). On doit rattacher à ce dégagement la production du fluosilicate de potasse (hiératite) signalé par M. Cossa à Vulcano.
10. C'est encore à Berzélius que Ton doit la preuve de la présence du phosphore dans les eaux minérales. On sait aujourd'hui qu'il y est extrêmement répandu, ainsi que dans les sources ordinaires, mais habituellement en petite quantité. On admet qu'il s'y trouve à l'état de phosphate de soude, de chaux, d'alumine, quelquefois aussi à l'état de phosphate ammoniaco-magnésien, sans doute dissous à la faveur de l'acide carbonique.
Les eaux artésiennes de Londres, qui sortent des fissures de la craie, renferment, d'après Graham, des quantités dosables de phosphate de chaux et de phosphate de fer, 0,54 et 0,43 pour 100 parties de résidu fixe, représentant O»',?? par litre d'eau.
C'est dans les dépôts insolubles, fréquemment produits par les sources que se concentre le phosphore.
* Ânnalu de$ minées 7* série, t. HI, p. 39, 1873.
1 1 . V arsenic se rencontre souvent dans les sources ; d'après Walchner, il existe même dans tous les dépôts ferrugineux fournis par beaucoup d'entre elles.
A la Bourboule, où Thenard a signalé une forte proportion d'arsenic*, M. Riche a trouvé, dans la source Perrière, 0^,0068 et dans la source Choussy 0«',0064 de ce corps.
L'eau volcanique qui s'exhale à l'état de vapeur dépose quelquefois l'arsenic à l'état de réalgar, que sa couleur rouge signale à l'attention. Tel est le cas à Yulcano et à la sol* fa tare de Pouzzoles.
12. Comme représentant du bore qui est insoluble à l'état isolé, l'acide borique est déposé en abondance par les soffionis de la Toscane, qui suffîsent presque seuls à la consommation de l'Europe. Il se trouve aussi dans les vapeurs du cratère du Yulcano où il se dépose avec le soufre.
L'acide borique est surtout fréquent, à l'état de borates, dans des sources très nombreuses, thermales ou non.
A ce titre on peut citer particulièrement les eaux Albules près Tivoli, non loin de Rome, où l'on a indiqué par litre 0^,270 de borate de soude, et qui, pour un débit de 271 063 litres par jour ne représenterait pas moins de 39 kilogrammes d'acide borique, soit 14235 kilogrammes par an'.
C'est ainsi qu'il parait avoir été apporté dans les lacs de borax de Californie et du Nevada.
13. Le silicium à l'état d'acide silicique est maintenant reconnu dans la plupart des eaux : il n'y est peut-être pas toujours engagé dans des compositions salines. Sa proportion dans de nombreuses sources est, d'après Rischof, de 0,000014 à 0,0001, et elle est souvent supérieure à ce chiffre. A Rade par exemple, à Amélie et au Vernet, on a
* Comptes rendus t 1851.
* Jenris : Acque. minérale (Tltalia,
ÉNUMfiRÀTION DES SUBSTANCES DISSOUTES. il
indiqué une proportion dje 0,0001 de silicate de soude. Comme chiffres particulièrement élevés, il convient de mentionner ceux de la source de Laugarnes en Islande et du grand Geyser, qui contiennent, d'après M. Damour 0*',135 et 0«',5i9 d'acide silicique par litre. Une source de la Nouvelle- Zélande a donné 0«',21 par litre. Au Mont-Dore, Berthier a trouvé dans l'eau de la source César par litre 0«',210 de silice, et plus tard M. Lefort en a indiqué O'^jlSS. Cela correspondrait à une proportion de silice de 12 kilogrammes par jour dans le premier cas et de 9 dans le second : il y aurait donc une diminution de 27 pour 100 dans l'espace de 40 ans ^ La silice hydratée ou opale a été signalée par M. Bonis
^ Les chiffres suiyants soDt empruntés au travail approfondi de N. le professeur Cari Schmidt, de Dorpat, sur les sources du Kamtchatka *.
Silice par litre.
Geyser de Te Tarata (NouTelle-Zélande) 0,60
Grand Geyser d'Islande 0,51
Badhstofa (Islande) 0,24
Skribla (Islande) 0,17
Jafina, source A (Kamtchatka) 0,205
Id. source B 0,185
Bauna (Kamtchatka) 0,174
Saint-Nectaire 0,13
GhAtel Guyon 0,11
La Bourboule 0,10
Royat 0,10
Burtscheid 0,07
Carlsbad, Sprudel 0,07
Hammam-Makoutine 0,07
îichy, puits carré 0,07
Aix-la-Chapelle, Kaiserquelle 0,07
Plombières 0,06
Wiesbaden, Kochhninnen 0,06
Bagnéres-de-Luchon 0,06
Wildbad, Gastein 0,05
Rachmanow Altaï 0,05
Aix-le»-Bains 0,05
Ems, nouvelle source 0,05
Reykjawid, solfatare 0i04
Schlangenhad, source du puits 0,03
* Mémoire de V Académie de Saint-Pétershourg, 7« série, t. XXXII, 1885.
dans les dépôts formés sur les parois des fentes d'où jaillissent lés sources chaudes d'Ôlelte (Pyrénées-Orientales). Aux
bàiris du Mont-Dore, on a reconnu que les conduit^ souter-
rainsdes substrucUons romaines présentent des concrétions siliceuses ; les sources ont encore Impropriété de srlicifier le bois ; car Lecoq y a trouvé une baguette rabotée, entièrement transformée en silice.
Cette geyseri te constitue des dépôts importants autour de
certains geysers et sources chaudes d'Islande, des Açores, des États-Unis, particulièrement dans le Yellowstone (Steamboat, Old-Faithful, et Bée-Hive), des Philippines (Luçon), de la Nouvelle-Zélande et du Kamtchatka. Comme exemples récemment signalés, nous citerons les dépôts représentés figure 1 et figure 2. Diverses sources du Kamtchatka prodiîisent dés dépôts siliceux, contenant, d'après M. Karl Schmidt, 77 à 83 pour 100 d'acide silicique, auquel est mélangé du carbonate et du sulfate de chaux et de la limonite.
Dans les maçonneries romaines de Plombières, outre l'opale mamelonnée ayant l'aspect de Thyalite, j'ai reconnu, dans les pores mêmes des briques, des globules fibreux et rayonnes, agissant fortement sur la lumière polarisée et donnant une croix noire fixe, lorsqu'on tourne là lame entre les niçois croisés; en un mot présentant les caractères optiques du quartz calcédoine ou silice anhydre. Quelquefois ces globules se sont appliqués sur les parois des cavités et
forment ude série de demi-sphères cohtigûës entre elles, dont la dimension est de 0'"",2 *.
En présence dé l'abondance extrême du quartz qui a été déposé par les eaux dans les anciens terrains, on peut s'étonner que le fait dont il s'agit ait été le premier exemple
1 ùmpUi rendus, t. 46, p. 226, 1858.
* Géologie expérimentale, voir les figures des pages 187 à 193.
fiNlIHÉRATlON DES SnSSTiRCES DISSOUTES.
de produclion contemporaine de la silice à l'état anhydre. It importe de mentionner encore les dépôts de silice observés à nie Saiut-Paul par M. Velain, Dans l'un des groupes
ËNDIlfiRATION DES SOBSTAHGES DISSOUTES.
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de sources thermales du cratère, désignés sous le nom d'Espaces chauds, il existe des dégagements d'acide carbonique. Les parois intérieures des canaux se recouvrent de silice
gélatineuse. On y trouve toutes les variétés d*opale ; quelquefois aussi de la tridymite et de la caltédoine *.
14. Carbone. L'hydfogèhe carboné, qui s'exhale souvent des combustibles charbonneux, peut être amené au jour par des sources ascendantes. Outré les salses d'Italie, de Cri-^ mée, du Caucase, de la mer Caspienne et d'autres contrées, qui depuis longtemps ont attiré l'attention, comme exhalant du gaz inflammable, on peut signaler, d'après Lièbig el Pyranie Morin, les eaiix d'Aix-la-Chapelle et dé Coëze en Savoie. Le gaz que dégagent les premières renferme près de 3 pour 400 de son volume de gaz des marais; pour les secondes cette proportion s'élève à plus de 30 pour 100. Dans les gaz exhalés d'un soffioni à Travale, en Toscane, M. Bechi a trouvé l'hydrogène carboné dans la proportioh de 2 p. 100.
Le bitume est apporté à la surface par diverses eaUx. C'est par suite de la présence du pétrole dans une source, que
l'on a découvert le gîte bitumineux de Bechelbronn ou Pechelbrdnh, ^n Alsace* ^
Le Puy de la Poix, près Clermont-Ferrand, est particulière* meïit connu  cet égard. La source d'Euzet ou Jeuzet (Gard) renferme assez (le bitume pour qu-il soit reconnaissable à son odeur et à sa savêtfr. Une matière bitumineuse existé également à Vichy, comme l'a montré M. Bouquet',
n n'est pas ïiots de propos de mentionner aussi, comme appendice, des composés organiques souvent déposés par les eaux et dont quelques-uns jettent de la lumière, comme on le verra plus loin, sur l'origine des eaux sulfureuses.
L^acidé carbonique est un des éléments les plus constants des eaux souterraines; il n'y en a guère qui n'en renferme» Par sa forte proportion il caractérise de nombreuses sources,
* Miêêion de Saiiit-PatU^ p. 300.
* Hais c'est & tort que d'aociennes analfses ont mentionDé Texistence du bitume dons beaucoup de sources»
i6 ËNUMËRATION DES SUBSTANCES DISSOUTES.
désignées vulgairement sous les noms d'eaux acidulés^ de bicarbonatées [Saùer linge).
15. Potassium. Ce n'est qu'après la découverte de la potasse dans l'eau de la mer par Wollaston et Mallet qu'on rechercha et qu'on trouva cet alcali dans les eaux minérales.
Diverses combinaisons définies de potasse ont été reconnues avec certitude dans les dépôts des exhalaisons volcaniques, notamment le chlorure, le sulfate et le carbonate potassique ; ce dernier a même été trouvé à l'état cristallisé par M. Scacchi*.
Les eaux qui accompagnaient les cendres volcaniques tombées le 4 janvier 1881 à la Réunion renfermaient jusqu'à 4 grammes par litre de chlorure de potassium \
16. Le sodium figure a peu près dans toutes les sources, à quelque classe qu'elles appartiennent, et s'il manque dans certaines analyses, c'est peut être parce qu'il n'a pas été convenablement recherché. Dans certains cas, l'état de combinaison paraît certain,.comme lorsqu'il existe à l'état de chlorure dans les sources salées, de sulfure dans les eaux sulfurées sodiques, de sulfate, de carbonate ou de borate. D'autres fois, comme il arrive pour la potasse et bien d'autres bases, on est réduit à faire des hypothèses, quant à son groupement, et c'est ainsi que certaines analyses mentionnent le bromure, l'iodure, le fluorure de sodium et le silicate de soude. Un hydrosulfate de sulfure de sodium a été signalé dans les sources des Pyrénées, ainsi que des sulfites et des hyposulfites.
17. Lithium. Dès 1824, Berzélius découvrait la lithine dans l'eau de Carlsbad; depuis lors cette base a été reconnue dans un grand nombre de sources minérales, mais toujours en proportion très faible. Elle se trouve, d'après M. Truchot,
^ Annales des mines^ 4* scrie, t. XYII, p. 325.
' D'après lanalyse faite au bureau d'essais de l'École des Mines. . .
très fréquemment en Auvergne. A la Bourboule, M. Riche a trouvé 0«',014 de chlorure de lithium dans le puits Perrière et O^fOn dans le puits Choussy, La proportion de lithine a été trouvée de 0«',035 pour les sources Sainte- Eugénie et de Saint-Mart à Royat, O^'^OSS pour la source de Châteauneuf, 0»',0I5 à 0«',020 pour la source de Yichy, 0^,030 pour la Murquelle de Bade.
Ce corps a été reconnu par M. Raimondi, en fortes proportions, dans beaucoup de sources du Pérou.
18. Le rubidium^ depuis qu'il a été découvert à Creutznach par MM. Bunsen et Kirchhoff, a été rencontré généralement par traces dans diverses eaux minérales, Bourbonne, Vichy, Burtscheid, Carlsbad. Parfois sa proportion a permis de le doser; c'est ainsi que M. Bunsen a trouvé 0^',013 de chlorure de rubidium dans l'eau de Baden-Baden et 0*',0021 dans l'eau salée de Durckheim.
19. Le cœsium accompagne généralement le rubidium, mais en proportion encore moindre : d'après M. Bunsen 0^0005 de chlorure à Baden-Baden et 0«',0017 à Durckheim. Il a été reconnu à Vichy.
20. Le thallium a été signalé par M. Gossa dans les émana* tions de Vulcano (hiératite).
