Origines et variations saisonnières des flux dissous transportés par les rivières boréales: exemple de la Nizhnyaya Tunguska et de la Kochechum (Sibérie Centrale)

Abstract

Les régions boréales présentent un fonctionnement hydrologique atypique, influencé par la présence du permafrost qui contraint fortement les échanges entre eaux profondes et eaux de surface. Les variations hydrologiques sont très marquées et l’année est ponctuée par une crue majeure liée à la débâcle de printemps. Ce travail se propose de déterminer l'impact du permafrost et des variations hydrologiques sur les transferts d'éléments chimiques dans les eaux ; pour cela, les concentrations en éléments majeurs et en traces ainsi que les rapports isotopiques de l'U et du Sr, ont été mesurés dans la phase dissoute de deux rivières Sibériennes, la Nizhnyaya Tunguska et la Kochechum, régulièrement échantillonnées durant deux cycles hydrologiques (2005-2007). Lors de la débâcle, l'augmentation significative des concentrations en aluminium et fer est liée à la présence de colloïdes qui mobilisent les éléments insolubles. L'étude des terres rares colloïdales révèle l'existence de deux flux colloïdaux successifs au cours du temps: les colloïdes de printemps proviennent principalement de la partie la plus superficielle et la plus riche en matière organique des sols, alors que les colloïdes d'été sont majoritairement issus du lessivage d'horizons de sol plus profonds. De plus, les rapports isotopiques de l'uranium et du strontium couplés aux variations des éléments solubles implique l'existence et la prédominance successive de trois flux distincts au cours de l'année: (a) un flux de surface provenant du lessivage des horizons de sol superficiels prédominant lors de la débâcle et comprenant une part colloidale significative, (b) un flux de subsurface prédominant durant l'été et majoritairement contrôlé par des interactions eau-roche dans les horizons profonds des sols (écoulement suprapergélisol) et (c) un flux d'eaux profondes (sub-pergélisol) prédominant pendant l'hiver et qui atteint la rivière par des chenaux de sol non gelé (taliks) présents sous les grandes rivières