MINISTÈRE DU DÉVELOPPEMENT INDUSTRIEL ET SCIENTIFIQUE
BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES
SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONALB.P. 6009 - 45 Orléans (02) - Tél.: (38) 66.06.60
ÉTUDE HYDROCHIMIQUE DE QUELQUES EAUX MINÉRALES FRANÇAISES
Applications des méthodes de traitement automatique
par
Melle M. LOUVRIER
Département HYDROGÉOLOGIE
B.P. 6009 - 45 Orléans (02) - Tél.: (38) 66.06.60
71 SGN 313 HYD Septembre 1971
RESUME
Lorsque la quantité de données hydrogéochimiques devient trop
importante (supérieure à 50), les moyens classiques de traitement, tels que
calculs de rapports caractéristiques, diagrammes de SCHOELLER-BERKALOFF
ou de PIPER. . . , nécessitent de longues opérations ; aussi les méthodes de
calculs automatiques faisant appel aux ordinateurs présentent-elles un in¬
térêt grandissant. Elles permettent l'exécution plus rapide et plus complète
d'études hydrogéochimiques.
Ces programmes de traitement de résultats d'analyses faites sur le
terrain ou au laboratoire ont été mis au point au département Hydrogéologie
avec le concours du département Informatique : programmes de calculs hydro¬
chimiques, de statistique élémentaire, d'analyse factorielle...
La présente étude, réalisée par le département Hydrogéologie dans
le cadre des études méthodologiques, est une application de quelques-uns de
ces programmes au traitement d'une soixantaine d'analyses d'eaux minérales
françaises. L'utilisation conjointe du diagramme de SCHOELLER-BERKALOFF
souligne par ailleurs l'intérêt de cette méthode dans la classification et la
comparaison des différentes familles d'eaux, et permet de poser le problème
de l'originalité des eaux minérales.
SOMMAIRE
RESUME
INTRODUCTION
I . METHODES D'ETUDES PAR CALCUL AUTOMATIQUE
1.1. Les données
1.2. Les programmes
1.2.1. HYCH : Programme de calculs hydrochimiques élémentaires
1.2.2. GRAD : Programme de graphiques bidimensionnés
1.2.3. AFACl : Analyse factorielle des correspondances
1.2.3.1. Observations à partir d'un traitement ne faisant
intervenir que des paramètres chimiques
1.2.3.2. Observations sur un traitement avec paramètres
chimiques et physiques
1.2.4. PIPER
1.2.5. Conclusions
2. UTILISATION DU DIAGRAMME DE SCHOELLER-BERKALOFF
2.1. Le diagramme SCHOELLER-BERKALOFF comme moyen de comparaison
2.2. Originalité des eaux minérales
2.2.1. Minéralisation des eaux
2.2.2. Ces eaux ont-elles un faciès particulier ?
2.2.3. Où faut-il chercher l'originalité des eaux minérales ?
2.3. Relation entre le chimisme et le rôle thérapeutique des eaux minérales
2.4. Conclusions
3. CONCLUSIONS GENERALES
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
PLANCHES
LISTE DES FIGURES
1 . HYCH : Annexe 1 sort les données telles qu'elles sont entrées en machine
2. HYCH : Annexe 2 imprime les résultats des calculs de meq, balance ionique,
erreur, pourcentages...
3. GRAD : Comparaison de deux sommes globales (C+, A-)
4. GRAD : Comparaison somme globale (C+) - somme partielle (AT = CA + MG)
5. GRAD : Comparaison somme globale (A-) - élément (CO = HCOo)
6. AFACl : Traitements avec :
6.1. Paramètres chimiques seuls
6.2. Paramètres chimiques et physiques (axes 1.2)
6.3. Paramètres chimiques et physiques (axes 1.3)
7. Diagramme SCHOELLER-BERKALOFF : passage du faciès bicarbonaté calcique
au faciès sulfaté calcique
8. Diagramme de PIPER
9. Comparaison eaux minérales - eaux souterraines banales
9.1. Faciès bicarbonaté calcique
9.2. Faciès sulfaté calcique
9.3. Faciès chloruré sodique
9.4. Faciès mixte
* meq = milliéquivalent
Quelques Eaux Minérales Françaises
Laux e.\-\j¿\t.tí danf te. rci*^or{-
3 bis
Hout-Rkin
INTRODUCTION
Beaucoup d'auteurs ont cherché à donner une définition de "l'eau
minérale" : certains faisaient intervenir la température (mais les eaux minérales
ne sont pas toutes chaudes) ; d'autres le taux de minéralisation (mais certaines
d'entre elles sont très peu minéralisées, par exemple Evian) ; d'autres encore le
mode de gisement ou l'origine de l'eau. . .
Il est difficile de trouver une définition physico-chimique des eaux
dites minérales rigoureusement acceptable ; la seule admise actuellement est
une définition administrative qui résulte du décret du 12 janvier 1922, modifié
le 24 mai 1957, pris en application de la législation sur la répression des frau¬
des, qui stipule :
Article 1^"^ ...
"Les dénominations "eau minérale", "eau minérale naturelle", ou
toute autre contenant ces mots sont réservées aux eaux douées de propriétés
thérapeutiques provenant d'une source dont l'exploitation a été autorisée par
décision ministérielle, dans les conditions prévues par les lois et règlements
en vigueur. La deferrisation et le mélange entre eux d'eaux et de gaz de sources
d'eaux minérales autorisées ne peuvent avoir lieu que dans les conditions fixées
par le décret n° 57-404 du 28.3.57 sur la police et la surveillance des eaux
minérales" .
Donc, contrairement à celles proposées par les géologues, cette
définition met essentiellement l'accent sur les propriétés thérapeutiques de ces
eaux.
Ne pouvant traiter toutes les eaux minérales françaises, il a fallu
faire un choix : d'où cette étude basée sur les eaux les plus connues et les plus
embouteillées :
Vichy
Saint-Yorre
Badoit
Vais les Bains
Vittel
Contrexeville
Perrier
Evian
89 millions de cols en 1969
205
55
26
519
407
332
548
auxquelles ont été comparées les eaux minérales :
d'Enghien (Seine-et-Oise)
des Pyrénées
du Massif Armoricain (Sassay : 16 millions de cols en 1969)
du Haut-Rhin
1 . METHODES D'ETUDES PAR CALCUL AUTOMATIQUE
1.1. Les données
Cette étude repose sur des résultats d'analyses de la composition
chimique d'eaux minérales, analyses de type classique, c'est-à-dire com¬
prenant le dosage des éléments majeurs principaux :
- Cations : Ca2+ , Mg2+ , Na"^ , K"*"
- Anions : Cl' , SO^~ , HCO ~
Aux concentrations des majeurs s'ajoutent :
- quelques renseignements qualitatifs sur l'existence d'éléments en traces
dans l'eau ou de gaz dissous
- des renseignements relatifs au lieu de prélèvement de l'échantillon et
quelques paramètres physiques de l'eau.
Ces analyses sont issues des "statistiques de l'industrie minérale"
de 1961. Parmi celles-ci, beaucoup sont anciennes : pour un certain nombre
de sources, les données sont le résultat de longues recherches dans d'an¬
ciens périodiques et de recalculs pour transformer en mg/l d'anions et cations,
des compositions chimiques parfois exprimées en composition hypothétique
(Dr. B. NINARD).
Du fait de l'origine très variée de ces analyses, il faut dès mainte¬
nant faire des réserves quant aux conclusions qu'on pourra tirer des traitements
ultérieurs.
1 .2 .Les programmes de traitement
Des programmes de traitement automatique, certains conçus spécia¬
lement pour l'hydrochimie (ex. HYCH), d'autres d'intérêt plus général mais
adaptables aux problèmes hydrochimiques (ex. traitements statistiques) per¬
mettent la réalisation rapide des calculs et représentations graphiques néces¬
saires à une étude :
1.2.1. HYC^H transforme en meq/l les résultats des analyses chimiques exprimés
en mg/l et permet ainsi la comparaison des eaux entre elles. Il calcule
également la balance ionique et les pourcentages des différents ions. Il
peut calculer, à la demande, un certain nombre de rapports d'éléments
(fig. 1 et 2).
1.2.2. GRAD : programme de statistique élémentaire permettant de comparer les
éléments deux à deux (en milliéquivalents) ; les analyses peuvent être
représentées :
par une croix indiquant leur position par rapport aux éléments représentés sur
les deux axes orthogonaux (ou par un astérisque si plusieurs échantillons
ont même position) ;
par le numéro du groupe dans lequel on a rangé l'analyse a priori ;
par le numéro repérant l'échantillon au cours de tout le traitement ;
a) La comparaison des deux sommes globales A" (somme totale des anions)et C+
(somme totale des cations) permet de repérer les échantillons (encadrés sur la
figure 3) qui s'écartent trop de la bissectrice où A~ = C+ et d'éliminer ainsi
ceux qui présentent un trop grand pourcentage d'erreur sur la balance ionique ;
(l'erreur maximum admise étant fixée à 5 % depuis longtemps ; ce pourcentage
moyen est basé sur la fiabilité des appareils de dosage, les erreurs d'estima¬
tion de l'expérimentateur... ; les méthodes de dosage, l'appareillage s'amé-
liorant de plus en plus, les résultats sont de plus en plus précis ; aussi,
actuellement, serait-il peut-être possible de diminuer la valeur du pourcentage
d'erreur admis. Mais un certain nombre des analyses utilisées pour cette étude
étant anciennes, les prélèvements et les dosages ayant été effectués dans des
conditions dont on ne connait pas le détail, il est préférable de conserver la
marge d'erreur de 5 % ; celle-ci permet d'avoir une bonne estimation de la com¬
position chimique des eaux et élimine tout de même les analyses à balance
ionique mal équilibrée telles que certaines eaux pour lesquelles l'erreur dépas¬
sait 20 % (bicarbonates et gaz carbonique sans doute dosés ensemble)).
La figure 3 montre un exemple de graphiques où les échantillons sont
repérés par leur numéro.
Au cours des interprétations ultérieures, il faudra éviter de tirer des
conclusions trop hâtives quant à la position des échantillons dont la balance
ionique est mal équilibrée ;
b) Sur la figure 4 où les échantillons sont repérés par leur numéro de groupe (et il
en sera ainsi sur les figures suivantes), le rapport de la somme partielle CA +
MG des alcalinoterreux AT à la somme totale des cations C"*" fait déjà appa¬
raître plusieurs groupements ; on distingue (les chiffres entre parenthèses sont
les numéros de groupe) :
- les eaux de Contrexeville (2) + Vittel Hépar (2) + les eaux du Gard (5) ainsi
que Vittel (2) + Perrier (5) + les eaux d'Enghien (6) dont 90 à 100 % des cations
sont des alcalinoterreux.
- Badoit (3) un peu moins riche en alcalinoterreux.
- Les eaux du Haut-Rhin (7) qui ont à peu près autant d'alcalins que d'alcalino-
terreux.
- Les deux groupes d'eaux de Vichy (1) et Vais (4) nettement plus alcalines.
Quelques remarques s'imposent :
- Les eaux des Pyrénées prises en exemple (8) n'ont pas beaucoup d'unité
(elles viennent de bassins hydrologiques différents).
- Certaines eaux du bassin de Vichy (1) semblent avoir une composition chimi¬
que assez semblable à celle des eaux de Vais ; de telles similitudes de rap¬
ports ou de valeurs se retrouveront sur d'autres graphiques (ex. fig. 5).
- Une analyse du groupe des eaux de Vais s'individualise : c'est une eau dont
la balance ionique est mal équilibrée : plus de 7 % d'erreur (^i)).
c) Rapport somme globale à élément (fig. 5) : l'étude des bicarbonates (CO) en
fonction de la somme des anions (A-) montre une prépondérance des faciès
bicarbonatés, la majeure partie des eaux ayant entre 75 et 1 00 % des anions
représentés par HCO3 , Il se dégage tout de même quelques analyses où les
bicarbonates sont moins importants :
- eaux d'Enghien avec (HCOr) ^ (SO|) + (Cl~) ;
- eaux de Contrexeville, certaines de Vittel, quelques eaux du Haut Rhin et
des Pyrénées où la somme des concentrations en SO4 et Cl" est très supé¬
rieure à celle en HCOÔ.
d) Dans le cas présent, l'étude a pu être complétée par des comparaisons élément
à élément : par exemple le rapport Ca/Mg distingue, parmi les eaux alcalino-
terreuses, celles qui sont plus (ou aussi) magnésiennes (ex : Vais) que calci¬
ques ; et la comparaison K - Na montre que les eaux d'Enghien ont un rapport
K/Na double ou triple de l'ensemble des autres eaux traitées.
Ainsi, à l'aide du programme GRAD peut-on déterminer le faciès d'une
eau, mais cette méthode nécessite la réalisation d'un grand nombre de graphi¬
ques si on veut connaître les faciès avec suffisamment de précision (GRAD peut
être d'un autre intérêt : dans le cas du traitement de données relatives à un
ensemble homogène, ce programme permet de rechercher ou de vérifier s'il
existe une corrélation entre divers éléments).
,2.3. AFACl : Analyse factorielle des correspondances (dont la méthode a été mise
âû'point par BENZECRI J.P. (197 0)) :
Soit une population de n individus (échantillons représentés par leur
analyse chimique) et m variables (les m éléments dosés par analyse ). AFACl
représente simultanément les n individus dans l'espace à m dimensions défini
par les m variables et inversement, les m éléments dans un espace à n
dimensions défini par les n individus.
En sortie, on obtient un graphique représentant le nuage des échan¬
tillons et les différents pôles-éléments. On peut demander la représentation du
nuage selon plusieurs directions au choix, les graphes selon les axes 1-2 ou
1-3 (axes d'inertie principaux du nuage de points) rendant compte en général
de 80 à 90 % de la variance totale de la population.
L'examen des graphes appelle quelques observations
1.2.3.1. Traitement ne cori_sj.dérant que le s paramètre s_ chimique s (fig . 6.1)
- les pôles :
a) l'intersection des axes 1 et 3 correspond au centre de gravité du nuage ;
b) les pôles-éléments sont répartis dans tout l'espace ;
c) les pôles "sommes d'éléments" tels que AC (= Na"^ + K"*"), AT (= Ca2+ + Mg^^)et CS (= Cl + SO4 ) sont les barycentres des pôles dont ils représentent
la somme ; ainsi, AC est aligné entre NA et K, et presque confondu avec
NA ; les alcalins sont donc presque exclusivement représentés par le
sodium pour l'ensemble de la population considérée ; AT, entre CA et MG,
est tel que le rapport MG. AT/AT. CA est environ de 2,5 ; ceci signifie que
pour la population entière, il y a statistiquement environ 2 fois et demi
plus de Ca2+ que de Mg2+ dissous dans les eaux (ceci est guère signifi¬
catif puisque la population n'est pas homogène).
- le nuage d'échantillons :
a) il montre un regroupement des eaux selon les différents faciès chimiques :
. Vichy bicarbonaté sodique
. Vais bicarbonaté sodique (plus potassique et magnésien)
. Badoit bicarbonaté plus alcalino-terreux
. Evian bicarbonaté calcique
. Perrier bicarbonaté calcique (plus riche en sulfates)
. Vittel bicarbonaté calcique (+ SO^) à sulfaté calcique
. Contrexeville sulfaté calcique
b) ces graphiques permettent également de suivre l'évolution d'un faciès
chimique net à un autre ; (ce genre d'observation peut être particulièrement
intéressant dans l'étude d'un même aquifère : évolution du chimisme de
l'eau d'une nappe avec l'éloignement de la zone d'alimentation par exem¬
ple. . .).
Exemple :
Pôle SO4 - Ca
Pôle HCO - Ca
Pyrénées (Capvern)
Contrexeville
Vittel Hépar
Vittel Grande Source
Vittel Alpha
Perrier
Evian
dont on peut suivre le passage SO4 > HCO3 sur les diagrammes de
SCHOELLER-BERKALOFF (fig. 7).
Mêmes observations avec la suite :
Pôle HCO3 - Na . Vichy
Haut Rhin
Pôle HCO3 - Ca
Badoit
Evian
c) de même qu'il fait ressortir les affinités, AFACl permet de distinguer les
échantillons particuliers :
Exemple : Source Sassay à Planco'ôt (Côtes du Nord) à faciès mixte bicar¬
bonaté calcique sulfaté sodique. (point S sur la fig. 6.1)
d) Si on ne fait intervenir que des éléments ou des sommes d'éléments chimi¬
ques, AFACl n'apporte pas beaucoup plus de renseignements qu'un diagram¬
me de PIPER, mais l'intérêt de ce programme d'analyse factorielle réside
dans le fait qu'on peut choisir n'importe quel pôle ; ainsi a-t-on la possi¬
bilité de faire intervenir d'autres paramètres tels que pH, température,
concentration, résistivité.. . et de tenter d'établir des corrélations et
d'interpréter les phénomènes.
1.2.3.2. Ipjtrpdiictipn _de par^ipètre^ E^Y.^i'^i^? 1 i^ 1^PP5'^.?14£^ ^^^9 ^ ^ ^
- les pôles :
On étudie la même série de données que précédemment. Tous les
pôles chimiques sont maintenant regroupés dans la partie supérieure de
l'espace, déterminant grossièrement un plan, alors que le pôle "température
T" est nettement isolé dans l'hémisphère inférieur ; cette disposition montre
qu'il y a un rapport entre les différents pôles chimiques mais que le facteur
température est indépendant de tous les autres pour la population considérée,
- les échantillons :
On retrouve à peu près la même répartition des individus que dans
le premier traitement, mais il y a distorsion du nuage et attirance vers le
pôle T pour les eaux ayant une forte température à l'émergence. La position
des points est ici fonction de la composition chimique et_de la température.
10
Cette influence de la température est nette au niveau d'un groupe¬
ment bien individualisé, par exemple celui des eaux du bassin hydrominéral
de Vichy qui est caractérisé par un faciès homogène bicarbonaté sodique (fig,
6.1) ; sur la figure 6.2, le nuage de points correspondant aux eaux de ce bas¬
sin s'étale vers le pôle T, faisant apparaître celles dont la température est
plus élevée. On trouve ainsi dans l'ordre :
( Eaux de St. Yorre )
1 . ( Eaux de St. Priest Bramefant ) T de 12 à 14°C
( et St. Priest Pragoulin )
(2. Vichy Cèle stins T = 17,3°C)
3. Vichy Hôpital T = 34,4'=C
4. Source Boussange (Bellerive) T = 41,5°C
5. Vichy Grande Grille T = 42,5°C
Ainsi, dans les conditions d'observations, il semblerait du point de
vue statistique, que la température n'ait pas d'influence sur les rapports d'élé¬
ments des eaux du bassin de Vichy puisqu'on observe des rapports assez sem¬
blables pour toutes ces eaux, quelle que soit leur température à l'émergence.
On n'en concluera pas que la température n'a aucune influence sur la
composition chimique des eaux, ce qui serait contraire aux lois de la chimie.
Cependant, la variation du TDS {- Total Dissolved Solids calculé à partir des
données des Annales des Mines) en fonction de la température à la source n'est
pas significative pour confirmer la dépendance '"Ifempérature-Chimie" des eaux
de la région de Vichy-St. Yorre.
Le même faciès chimique, selon AFACl ou PIPER, des eaux du Bassin
hydrominéral de Vichy peut faire supposer que toutes ces eaux ont un réservoir
profond commun, et que varient leur vitesse de remontée vers la surface ou leur
débit ou les deux à la fois. . . : les eaux "froides" pourraient résulter d'une re¬
montée relativement lente de façon diffuse jusqu'à la surface, d'où un refroi¬
di -^sèment progressif à travers les terrains de température plus faible. En ce
qui concerne les eaux "chaudes" : remontée rapide par des chenaux mieux indi¬
vidualisés, de telle manière que la température de ces eaux est moins influen¬
cée par celle des terrains traversés et les eaux arrivent encore chaudes à
l'émergence. D'autres hypothèses pourraient être avancées : eaux dont les tem¬
pératures correspondent à la température géothermique de deux aquifères de
même lithologie, mais à des profondeurs différentes ? ou eaux juvéniles à
vitesses de remontée variables ? ? . . .
Une étude très détaillée des conditions d'émergence des sources,
de la géologie et de la géochimie locales apporterait des éléments supplé¬
mentaires pour la connaissance de la genèse de ces eaux minérales.
11
1.2.4. PIPER (fig. 8)
Quand on ne veut faire intervenir que les 7 cations et anions majeurs
(Ca2+, Mg2+, Na+, K"^ , Cl", SO^ , HCO3), on peut utiliser un programmede tracé automatique de diagramme de PIPER. Le diagramme tracé à l'impri¬
mante est déformé (pour des raisons de commodité de programmation avec
l'ordinateur IBM 113 0-8K) mais l'interprétation reste inchangée.
Diagramme non déformé Diagramme déformé
On constate que la répartition des échantillons et les groupements
sur le diagramme de PIPER sont bien les mêmes que sur le premier traite¬
ment AFACl (fig. 6.1) qui ne considérait que les paramètres chimiques.
(Pour les mêmes résultats avec les éléments majeurs, PIPER à l'imprimante
met 10 fois moins de temps machine).
1.2.5. Conclusions:
Cette courte étude sur les eaux minérales françaises a donc été fa¬
cilitée par l'utilisation des programmes de calcul automatique disponibles
actuellement au département Hydrogéologie ; ces programmes de calcul et
de statistique ne sont que des "outils rapides" pour l'élaboration des docu¬
ments nécessaires à toute étude ; ils sont d'un maniement simple et toute
étude hydrochimique portant sur un nombre d'analyses dépassant 50 devrait
maintenant toujours commencer par l'utilisation de HYCH et PIPER, GRAD
et AFACl n'étant utilisés qu'ensuite de façon réfléchie pour rechercher ou
montrer l'existence de corrélations et interpréter. . .
Compte tenu de la dispersion des sources, de l'éloignement et de la
grande variété des gites géologiques et géochimiques des eaux considérées,
on ne peut avec l'aide des documents établis automatiquement, que faire une
description typologique de ces eaux ; une étude plus approfondie en vue de
déterminer l'origine des eaux et de leur chimisme, nécessiterait la prise en
considération de la géologie, de la géochimie et de la climatologie locales...
mais là n'est pas le but de cette étude.
12
2. UTILISATION DU DIAGRAMME SCHOELLER ET BERKALOFF
2.1. Le diagramme comme moyen de comparaison
Il a déjà été question de quelques procédés automatiques de compa¬
raison d'analyses chimiques.Il est intéressant de faire, d'une façon systé¬
matique et automatique, un certain nombre de calculs de bases, ou de
représenter toutes les analyses par un point dans le diagramme de PIPER. . .
Mais il est possible également de visualiser la composition chimique
d'une eau en utilisant le diagramme de SCHOELLER-BERKALOFF : celui-ci
représente chaque analyse par une ligne brisée,profil caractéristique de la
concentration de chaque ion majeur en solution dans l'eau, les six échel¬
les logarithmiques à égale distance les unes des autres, étant décalées
de façon à aligner les valeurs unitaires des milliéquivalents des différents
anions et cations.
Ces profils permettent de mettre en évidence la parenté des eaux
entre elles ; c'est dans ce but que les diagrammes vont être utilisés par
la suite ; ils peuvent aussi montrer le passage d'un faciès chimique à un
autre comme l'illustre la figure n° 7 .
2.2. Originalité des eaux minérales
2.2.1. La jnmérali station de_s_p_ajj.x
Dans la nature, toutes les eaux, quelles qu'elles soient, sont
plus ou moins minéralisées. Au cours de leur trajet souterrain ou super¬
ficiel, les eaux dissolvent en quantités variables, en fonction de certains
paramètres (pH, Eh, température, pression, produits de solubilité...)
les sels des terrains traversés ; les quantités relatives des différents
sels en solution confèrent à l'eau son faciès prédominant.
Le fait d'être minéralisées,n'est donc pas caractéristique des
eaux minérales.
2.2.2, Ces eaux ont-elles un faciès P5£ti5_}^ii.^r ?
On peut trouver, en France comme à l'étranger (ex : Afrique
du Nord), des eaux ayant une composition chimique semblable à celle
de certaines eaux dites minérales.
Prenons quelques exemples :
a) faciès bicarbonaté calcique (fig. 9.1)
On peut rapprocher la composition de l'eau "minérale" de la
source Montfras à Chambón la Forêt dans le Loiret, issue des cal¬
caires de Beauce aquitaniens (RS = 345,5 mg/l), de celle d'eau
prélevée au Cap d'Ambès dans la nappe des sables lutétiens (RS =
23 0 mg/l) ou de celle d'une eau du N du Bassin Parisien (RS =35 0
mg/l) .
13
b) faciès sulfaté calcique (fig. 9.2)
Les eaux de la nappe phréatique dans l'infracénomanien (grès,
argiles, gypse, anhydrite) du plateau des phosphates au Maroc (eau
concentrée par dissolution des sels des terrains encaissants : RS = 267 0
mg/l) et celle s de la nappe phréatique profonde du bassin de la Moulouya
dans le Néogène continental (RS =255 0 mg/l) au Maroc également, ont
beaucoup de similitude avec les eaux minérales sulfatées calciques de
Vittel (RS = 2715 mg/l) et Contrexeville (RS =1935 mg/l).
c) faciès chloruré sodique (fig. 9.3)
On peut de la même façon trouver des ressemblances entre des
eaux de la nappe captive du Plioquaternaire (alluvions fluviolacustres et
croûtes salines) de la plaine du Rharb au Maroc et les eaux minérales de
Balaruc-les-Bains dans l'Hérault.
d) faciès mixte : bicarbonaté calcique - chloruré sodique (fig. 9.4)
Un parallèle existe aussi entre une eau émergeant d'un cal¬
caire gréseux marocain ou de l'Albien en Normandie, et la source minéra¬
le de Sassay à Plancoët dans les Côtes du Nord (granulite, émergence' au
contact d'une couche de kaolin).
On pourrait citer encore de nombreux cas de ressemblance entre
des eaux de nappes quelconques et des eaux dites "minérales" mais ces
quelques exemples suffisent à prouver que le faciès chimique de ces der¬
nières n'est pas "extraordinaire".
2.2.3,. Où faut-il alors chercher l'originalité des eaux minérales ?
a) leur température : certaines eaux ont attiré l'attention par leur haute
température à la source (ex : Vichy Grande Grille 42,5°C. .). Mais ce
n'est pas une généralité, et la plupart des eaux minérales ont une tem¬
pérature voisine de celle des eaux de nappes banales (ex : Sassay à
Plancoët (Côtes du Nord) 11,9°C; Vittel 11°C).
b) la radioactivité et les éléments traces : il est très difficile d'affirmer quoi
que ce soit quant à ces paramètres car la très grande majorité des ren¬
seignements chimiques relatifs aux nappes ne sont en général que les
analyses chimiques classiques, c'est-à-dire comportant seulement le
dosage des anions et cations majeurs : Cl, SO^, HCO3, (NO3), Ca, Mg,
Na, K. Certaines eaux minérales sont radioactives, d'autres ne le sont
pas. Il est probable que des eaux qui ont circulé dans des roches telles
que des granites peuvent être aussi radioactives. Quant aux éléments
traces, toutes les eaux, quelle que soit leur provenance, doivent en
contenir, mais il est difficile d'en donner des preuves irréfutables car
ceux-ci sont très rarement dosés.
14
2.3. Relation entre le chimisme et le rôle thérapeutique des eaux minérales
Les eaux minérales s'apparentent souvent à des eaux de nappes
banales, et si on ne considère que les éléments majeurs, elles ne devraient
pas avoir d'influence particulière sur la santé de l'homme.
2.3.1. La radioactivité
La valeur thérapeutique de la radioactivité dans les eaux donne lieu
à de nombreuses discussions entre médecins hydrothérapeutes et le trop
petit nombre de données dont ils disposent, ne leur permet pas de tirer
de conclusions .
2.3.2. La_température fip_]^'_pau
Elle n'a pas un rôle thérapeutique en elle-même, mais il est possible
qu'une température élevée accélère l'action bienfaisante de certains com¬
posés de l'eau sur les fonctions biologiques déficientes du malade. Ainsi,
les eaux de Vichy et de Vais peuvent traiter les mêmes maladies (maladies
de la nutrition et de ses organes principaux : foie, estomac, diabète. . .)
mais les indications de Vais sont moins nettes car ces eaux sont froides
(A. ROBIN, 1923) ; de même l'action diurétique d'une eau est accélérée
si celle-ci esta 20 ou 3G°C au lieu d'être froide (P.L. VIOLLE, 1923).
2.3.3. Les _é_lé_me^rit_s_ tra£e_s
Exemple : soient deux sources de Vichy :
- Grande Grille parmi les plus connues des sources de Vichy, très em¬
bouteillée, utilisée presque exclusivement en boisson
- Source Chomel, distante de 50 m de Grande Grille, très peu embouteil¬
lée, très utilisée pour les soins externes.
Ces eaux ont la même composition chimique au niveau des majeurs et
des gaz ; cependant, elles ont un rôle thérapeutique différent ; ces eaux
contiennent les éléments traces suivants :
Grande Grille Chomel
Al - Fe - Mn Al - Fe - Mn
Ll - Li -
Ba - Sr Ba - Sr
As - Br - F - I - P
Peut-être les traces supplémentaires As - Br - F - I et P confèrent-
elles à Chomel les qualités que ne possède pas Grande Grille ?
Donc un même faciès hydrochimique majeur peut soigner des maladies
différentes.
15
Inversement, des eaux de faciès hydrochimiques majeurs diffé¬
rents peuvent traiter à peu près les mêmes maladies.
Exemple :
- Vittel Grande Source - Contrexeville
faciès : sulfaté et bicarbonaté
calcique
nettement sulfaté calcique
traces : Cu - Fe - Mn - Pb -
Ba - Sr - B
Al - Fe - Mn
B - Sr
-H 0,61 m^dCi de radioactivité
traitement : goutte, lithiase rénale goutte, infections et anomalies
rénales et hépatobiliaires
2 . 4. Conclusions
Les eaux dites minérales ne semblent donc pas avoir un chimisme
très particulier. Néanmoins, elles sont utilisées en thérapeutique. Il semble
cependant difficile de dire sur quels critères il faut se baser pour définir la
spécialisation d'une eau.
Cela ne peut se faire uniquement sur la composition chimique ma¬
jeure, car température, radioéléments, et traces semblent jouer un rôle dans
les indications et contre-indications de traitement de la maladie. En effet,
des eaux de faciès hydrochimiques majeurs identiques semblent pouvoir
traiter des maux différents et inversement.
D'autre part, une même eau peut avoir des effets antagonistes
selon son mode d'emploi ; aussi le médecin doit-il très bien connaître l'action
de l'eau sur l'organisme en fonction de son mode d'emploi, de la réaction du
malade, et de l'évolution de la maladie.
16
3. CONCLUSIONS GENERALES
3.1. Les méthodes de travail
Les programmes de calcul ou de représentation automatiques per¬
mettent maintenant à l'hydrogéologue d'approfondir davantage l'interpréta¬
tion : une partie seulement du temps passé autrefois en seuls calculs, est
utilisée aujourd'hui par la calculatrice à faire tout le travail préparatoire
long et fastidieux : calculs, graphiques, diagrammes, histogrammes... et
sans risque d'erreur.
Mais il ne faut pas abandonner pour autant certaines méthodes non
encore automatisées : ainsi a-t-on vu l'intérêt des diagrammes de SCHOELLER
BERKALOFF pour les comparaisons et visualisations de faciès chimiques, et
montrer la parenté de certaines eaux entre elles.
3.2. Les eaux minérales
Un nombre assez important d'analyses chimiques d'eaux minérales
a permis de montrer l'intérêt des programmes de traitement automatique déjà
disponibles au département Hydrogéologie.
Du fait de l'hétérogénéité des données, de la grande diversité des
sources et de leurs gites géologiques et géographiques, cette série de
données, en plus de l'expérimentation des programmes informatiques, n'a
pu donner lieu qu'à un traitement descriptif des eaux. Ainsi est-on parvenu
à établir une typologie de certaines eaux minérales françaises.
De la considération de la température à l'émergence avec la compo¬
sition chimique des eaux, dans les conditions d'observation et pour l'échan¬
tillon considéré, il semble ressortir que les quantités relatives d'ions dissous
dans les eaux restent à peu près inchangées avec les grandes variations de
température à la source.
Mais les eaux, ont en profondeur, un équilibre physico-chimique
(fonction de la température, pression, pH, Eh...) différent de celui qu'elles
ont en surface. Vu les origines variées et parfois anciennes des analyses,
et ne connaissant pas les conditions dans lesquelles elles ont été effectuées
(l'analyse des eaux minérales thermales en laboratoire, peut-être un certain
temps après leur prélèvement, ne reflétant pas l'exacte composition chimi¬
que de l'eau à sa source et encore moins en profondeur) on ne peut que cons¬
tater les rapprochements et regroupements que nous montrent les méthodes
statistiques.
On a vu qu'il est difficile de définir ce qui fait l'originalité des eaux
"minérales" (eaux qui ne semblent pas différer des eaux souterraines bana¬
les en ce qui concerne la composition chimique), et ce qui leur confère un
17
rôle thérapeutique si important. (Ici également, la même restriction quant
à la véritable composition chimique des eaux minérales est à retenir).
Seuls ont été considérés, dans cette étude, le chimisme, la tem¬
pérature, les éléments traces et la radioactivité des eaux, mais peut-être
faut-il chercher ailleurs la raison de l'action bienfaisante des traitements
par les eaux minérales ou thermominérales : dans le calme et le climat de
la station par exemple ? En fait, il est probable que tous ces facteurs chi¬
miques, climatiques et sédatifs soient liés. C'est au médecin hydrothéra¬
peute qu'il appartient en définitive, en conjuguant données hydrochimiques
et connaissances médicales, d'expliquer et de fournir un avis sur le côté
curatif des eaux minérales.
18
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Mémento médical des stations thermales françaises.
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Statistiques de l'industrie minérale.
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20
Symboles utilisés pour les diagrammes AFACl
Symboles Eaux Groupe
Bassin hydrominéral de Vichy- 1
St. Yorre
o Bassin de Contrexéville-Vittel 2
A Badoit et sa réserve 3
© Eaux de Vais (Ardèche) 4
9 Eaux de Perrier (Vergèze), Evian, 5
Chambón la Forêt, Sassay
Eaux d'Enghien 6
O Eaux du Haut Rhin 7
+ Eaux des Pyrénées 8
© Pôles
Remarques : Pour lire les graphiques, mettre tous les axes 1 dans la même
direction (tous horizontaux de préférence).
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