III.8. ETUDES ELECTROCHIMIQUES DES EAUX
La molécule de l'eau est un dipôle
électrique. Sa force d'attraction vis-à-vis d'un cation
dépend de son potentiel ionique défini par le rapport entre la
charge et le rayon. Lorsqu'un minéral est brisé, les cations
associés aux tétraèdres de Si et/ou de l'Al deviennent
des récepteurs d'électrons. Le pole s'oriente alors vers les
cations qui, en fonction de leur potentiel ionique, entrent en solution ou
précipitent sous une forme minérale (KAPAJIKA,
Pétrographie op cit p35).
Selon GOLDSCH MIDT (1936), les cations Ca, Na ayant un rayon
ionique plus petit seront plus mobiles que le potassium et par là
sensibles à l'altération. Classées dans l'ordre du nombre
des constatations effectuées, on trouve les cas les plus
fréquents suivants:
Les précipités formés par les
composés ferreux ou manganeux ;
Les obstructions par la boue engendrée les
bactéries ou autres micro-organismes vivants ;
Le colmatage construit par les métaux fins et solides du
terrain, argiles et limons, qui s'agglutinent dans les voies d'eau de la
crépine et de la formation ;
Pour le cas du bassin versant de la Kimemi; les ions que nous
avons pu analyser sont, partant de leurs potentiels ioniques :
Mg2+ : z /r = 2 : 0,66= 3,030
N : z /r = 3 : 0,15= 20 C4+ :
z /r =4 : 0,15= 26,66
Ca2+ : z /r = 2 : 0,99= 2,020
Cl- : z /r = 1 : 1,81= 0,55
S4+ : z /r =4 : 0,35= 11,42
La composition des eaux est la cause principale des
incrustations. Ainsi, il importe de ne pas cesser les examens s'ils
s'avèrent utiles.
En effet, la composition des eaux souterraines peut varier en
fonction du temps par suite du cheminement de cette eau dans des formations
souvent éloignées du site de
prélèvement.Ces modifications ne peuvent être
détectées qu'à la faveur des examens périodiques
qui décaleront les mesures destinées à assurer la
pérennité des ouvrages.
Les incrustations peuvent être causées par les
carbonates et la magnésie. Néanmoins, les silicates d'alumine et
les composés ferreux peuvent se trouver mêlés à ces
dépôts qui agglomèrent et cimentent les grains et de sable
au voisinage des crépines.
Les incrustations remplissent les vides et la
perméabilité de la formation s'en trouve fortement réduite
et le flux d'eau baisse progressivement. Comme explication, les carbonates de
chaux sont solubles dans les eaux en fonction du gaz carbonique qu'elles
contiennent. On peut penser qu'il en est de même pour les
dépôts chimiques de fer et de manganèse, l'oxyde ferreux
hydrate [FeO(OH)] est une boue noire insoluble alors que l'oxyde de fer est
brun comme rouille courante. L'oxyde de manganèse, insoluble, se
présente également sous forme d'une substance sous forme d'une
boue noire brun foncé.
Dans les parties asséchées d'une formation
aquifère en cours de pompage, à l'intérieur du cône
de rabattement, l'air pénètre dans les pores du terrain et oxyde
le fer contenu dans les pellicules d'eau qui enveloppe encore chaque grain de
sable ou du gravier. Il en résulte une réduction du volume de
stockage de l'eau gravifique, ainsi que de la perméabilité du
terrain et de capacité spécifique des ouvrages.
Les bactéries prolifèrent dans l'eau contenant une
certaine quantité de Fer dissout et on suppose qu'elles se nourrissent
des composés carbonés.
La corrosion chimique est causée par des eaux de pH<
à7, l'oxygène dissout quelque soit la quantité surtout
à profondeur, hydrogène sulfuré, gaz carbonique, chlorure,
les argiles riche en sulfate de calcium CaSO4.2H2O
extrêmement corrosive
Elle émane aussi de plusieurs autres processus :
Si un tube d'acier au carbone se trouve placé dans un
terrain salé, les ions fer s'associent avec les ions chlore et donnent
du chlorure de fer, les électrons pouvant provoquer un dégagement
d'hydrogène, ainsi des particules du métal seront
détachées et passeront dans le milieu corrosif. L'action aura
lieu, alors qu'il y a un seul métal en présence.
Si deux métaux de composition différentes sont
plongés dans un milieu conducteur de courant, un électrolyte,
l'eau salée, et s'ils sont liés par un conducteur
électrique, isolé, on obtient une pile génératrice
de courant électrique. Si un pôle est constitué d'une
plaque d'acier doux et l'autre par un alliage de cuivreux, le courant va de
l'acier, pole négatif (anode) vers l'alliage, le pole positif (cathode).
L'action de ce courant se traduit par une altération de la surface de
la plaque d'acier qui sera rongée et perdra de sa substance. Elle se
couvrira de rouille produite par l'oxygène libéré par la
dissociation de l'eau.
Si par exemple, l'équipement d'un tubage de forage est
constitué d'un métal ; acier au carbone par exemple, la
corrosion électrique peut cependant se manifester si le métal
est hétérogène, s'il comporte, en certains points des
impuretés, des zones de structures différentes. Tout se fait
comme si c'était deux métaux distincts. Des couples galvaniques
peuvent encore se produire sur un seul métal, même très
homogène, lorsque, par exemple, un élément tubulaire
transverse des différentes couches de terrains de natures très
différentes. C'est la pile géologique.
Ainsi, un tubage traversant un terrain calcaire superficiel bien
aéré puis une couche d'argile peut donner naissance à une
pile géologique provoquant une corrosion. L'argile constitue l'anode et
le calcaire la cathode.
Pour éviter la corrosion par pile galvanique, il faut
tenir compte des instruments de tubage et le terrain à user. Ainsi, nous
avons évoqué que le courant allait du fer ou du zinc vers le
cuivre et non à sens inverse. Car le fer a tendance à se corroder
plus vite que le cuivre. Voir l'échelle galvanique (le forage des eaux,
guides pratiques).
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