Fonctionnement hydrologique, géochimique et isotopique des lacs volcaniques de l'Adamaoua (Nord-Cameroun)

La ligne volcanique du Cameroun (LVC) abrite de nombreux lacs volcaniques dont les processus internes et le fonctionnement restent pour la plupart peu documentés. Cette thèse se propose alors de caractériser le fonctionnement hydrologique de 5 de ces lacs (Mbalang, Tabere, Tizon, Gegouba et Baledjam), localisés au Nord de la LVC sur le plateau volcanique de l’Adamaoua en couplant l’hydrologie classique aux approches géochimiques et isotopiques. Cette investigation est en effet essentielle à la calibration des proxys paléo-environnementaux et aussi à l’étude de ces lacs comme sentinelles de la variabilité climatique. Le suivi horaire du niveau du lac Mbalang initié depuis décembre 2017 et les mesures de précipitations et de l’évaporation d’avril à octobre 2021 ont permis d’établir un bilan hydrologique préliminaire mensuel. En dépit de ses larges incertitudes, ce bilan met en évidence l’existence des pertes d’eau autres que l’évaporation et le débordement en saison des pluies. Très variable d’un mois à l’autre, la moyenne annuelle de ce flux est de l’ordre de 44% des précipitations. Préalablement à un calcul de bilan hydrologique des lacs par une approche chimique ou isotopique, la caractérisation des colonnes d’eau des lacs investigués révèle une structure thermique typique de celle des lacs monomictiques à l’exception du moins profond (Baledjam) qui se révèle polymictique. Bien que soumis aux mêmes conditions climatiques, ces lacs présentent des signatures chimique et isotopique différentes traduisant des fonctionnements hydrologiques différents.A partir des différences de compositions en isotopes stables de l’eau (18O) et en chlorures (Cl-), le couplage des traceurs isotopique et chimique a été réexaminé. Il a en effet été testé si les deux traceurs qui dans une première approche donnent des résultats différents peuvent conduire aux mêmes estimations du bilan hydrologique. Y parvenir requiert alors dans un modèle à une boîte la considération de valeurs inhabituelles des paramètres du modèle classique de Craig et Gordon tel que le paramètre n.θ dans l’estimation de la composition du flux évaporatoire. Alternativement, les apports d’eau au lac à partir du bassin versant doivent être pris en compte dans le bilan. De cette combinaison de différents traceurs, il ressort que l’évaporation représentant entre 50% et 90% des apports d’eau constitue le principal terme de pertes d’eau des lacs de l’Adamaoua. L’analyse de la composition en 36Cl des lacs de l’Adamaoua met en évidence une signature thermonucléaire du 36Cl des eaux des lacs ayant permis de tester une approche isotopique d’estimation du temps de résidence des eaux dans les lacs. A partir de la composition isotopique mesurée et du modèle de l’historique des flux de 36Cl pour la région de l’Adamaoua établi par d’autres auteurs, un modèle de l’évolution temporelle du pic thermonucléaire dans les lacs a été établi. Alors que la concentration en chlorure est déduite du bilan évaporatoire, l’expression du rapport 36Cl/Cl, fonction du temps de renouvellement de l’eau permet par essai-erreur d’évaluer ce dernier. Les temps de résidence de l’eau obtenus par cette méthode (1.5 an à 6.5ans) sont toutefois inférieurs à ceux déduits des flux d’eau à travers les lacs (4.5 ans à 21.6 ans). Une hypothèse pouvant expliquer le désaccord entre les deux méthodes serait un comportement non conservatif du chlore qui entraine un découplage entre le Cl et le 36Cl