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CHAPITRE I. GENERALITE SUR LE PP ET LE LAC KIVU

  • GENERALITE SUR LE PP

1.2. GENERALITE SUR LE LAC KIVU

  1. Genèse du Lac Kivu

La première apparition du lac Kivu sur une carte date de la mission de l’illustre Henry Morton Stanley (1878), qui avait été envoyé par le rédacteur en chef du New York Herald Tribune, avec pour mission de retrouver David Livingstone, parti, lui, à la recherche de la source du Nil et porté disparu.  Il lui faudra de longs mois pour découvrir le célèbre explorateur. Il y parviendra le 10 novembre 1871, sur les rives du lac Tanganyika, à Ujiji, prêt de Kigoma (Tanzanie).

Le Roi Léopold II de Belgique avait également chargé Stanley d’explorer la région et d’établir une série de comptoirs commerciaux le long du Congo. Cependant, le premier Européen qui a visité le lac Kivu et qui en a réalisé une cartographie détaillée, fut le Comte Adolf Von Götzen, un officier allemand qui, en 1894, entra au Rwanda à la tête d'une troupe de 620 soldats. Il fut également le premier européen à traverser le Rwanda. 

Figure ????. Première cartographie du lac Kivu par le Comte Adolf Von Götzen (1897).

Le Professeur  Damas constate dans les eaux profondes du lac Kivu la présence du gaz une année après certaines études. Les eaux profondes du lac Kivu sont non seulement putrides mais aussi gazeuses : ramenées à la surface, elles pétillent  comme du SODA, déclare cet homme  de science.  En 1947, après un essai de combustibilité fait sommairement sur place, Kufferath un chimiste et Capart zoologiste, spécialiste  en océanographie conclurent qu’il y a la présence du méthane. Une analyse plus poussée effectuée cinq ans plus tard devait non seulement confirmer la découverte mais préciser aussi la proportion de méthane (CH4) dans les gaz recueillis (source).

  1. Caractéristiques du Lac Kivu
  • Caractéristiques physiques

Le lac Kivu peut se décrire simplement comme une grande marmite bouillante dont le couvercle qui est la couche d’eau superficielle, empêche les gaz chauds de se disperser aux alentours (Iragi , 2009).

 Les caractéristiques physiques du lac (Muvundja et al. 2009) sont les suivantes :

  • Volume total : ± 580 km3
  • Périmètre côtier : 1 196 km
  • Précipitation : 3,3 km3 par an,
  • Evaporation de surface du lac 3,4 km3 par an
  • Quantité d’eau entrant : 6500 km3/an
  • Quantité d’eau sortant : 3,2 km3/ an
  • Limite d’oxygénation : 50m
  • Température en surface : 23,1oC – 24,5o C
  • Son bassin hydrographique couvre près de 5340 km3

La rivière Ruzizi est l’exutoire du Lac Kivu, qui se jette au Nord du Lac Tanganyika entre Uvira en République Démocratique du Congo et Bujumbura au Burundi.

  • Etude physico chimique du lac

De nombreuses études ont été faites sur le physico chimique du lac Kivu en général, en particulier celle du  Tietze dans les années 1975-1977, rendant compte de ce phénomène. L’explication précise de ce phénomène de stratification est complexe. Les différentes couches du lac vont se séparer en couches homogènes où le mixage par conversion se fait facilement, séparer par des couches à haut gradient de densité qui jouent le rôle de barrière au processus de mélange.

La structure physico-chimique du lac présente une allure en escalier comme présenter  par les figures ?????????? .

Figure ???. Profil vertical des mesures en situation simultanées de densité, conductivité, température et pression, moyenne sur 23 profils (Tietze 1974-1975 cité par Pilot station project /Data Environnement, 2003).

La figure ci-dessous  présente les mesures de février 2002 comparées à la figure précédente

Figure ??????.Profondeur en fonction de la densité (Tietze 1974-1975 cité par Pilot station project /Data Environnement, 2003).

L’analyse des profils des teneurs en gaz du lac Kivu indique que le gisement de gaz se trouve confiné à l’intérieur de l’isobathe -270m et qu’une couche favorable au captage des eaux du lac Kivu se situe à une profondeur d’environs 350m. L’analyse de l’eau prélevée à cette profondeur monte qu’elle contient une proportion de gaz dissout de l’ordre de 2,5 Lgaz/Leau.

Ce gaz est constitué pour 4/5 par du dioxyde de carbone (2,1 Lco2/Leau), et 1,5 de méthane (0,425 LCH4/Leau).

  • Structure des eaux

Le lac Kivu est l’un des trois lacs méromictiques du continent Africain. Les eaux du lac présentent une structure stratifiée particulièrement évidente au vu des variations de ses paramètres physico-chimiques avec la profondeur.

Il diffère des autres grands lacs Africain par sa stratification permanente, caractérisé en outre par un chemocline principale s’étendant de 255 à 262m. Sources subaquatiques entrent dans l’eau profonde de façon permanente stratifiée à différentes profondeurs, avec un apport total d’environ 1,3 Km3 par an (Schmid et al., 2005).

A cause de la stratification stable due à la densité élevée des eaux profondes, les eaux du lac sont faiblement mélangées de la surface au fond, ce qui implique la rareté des nutriments dans l’eau de la surface.

Comme résultat, une grande quantité de nutriments se dépose par sédimentation au fond du lac. Seulement pendant les périodes de mixage de l’eau généralement en saison sèche, la couche superficielle de l’eau se mélange complément et produit une zone oxic relativement importante engendrant un bloom phytoplanktonic.

Dans le lac Kivu, si ces eaux ne se mélangent pas, c’est principalement pour deux raisons : la profondeur et  faiblement  son exposition aux vents : le lac se situe à 1463m d’altitude, coincé au milieu d’une chaine volcanique dont les sommets dépassent les 400m et bloquent donc partiellement les vents.

La température et la salinité du Lac Kivu augmentent avec la profondeur à deux origines (http://reflexion.ulg.ac.be/les secrets du lac Kivu.  2017 )

La sédimentation, cet apport est dit biogénique, c'est-à-dire qu’il résulte de la sédimentation de matières biologiques, qui meurt et plonge dans les eaux profondes, un deuxième apport en sel est géogénique, d’origine terrestre. Le lac Kivu est alimenté par de l’eau de source chaude provenant des failles du sol d’origine volcanique, cette eau est fortement chargée en sel, sa densité est donc plus  forte et elle  plonge également au milieu de remonter en surface.

  • Vie acquatique du lac Kivu

Faune aquatique

Entre 1958 et 1960, des grandes quantités de larves des poissons supposés de Limnothrissa miodon et de Stolohtrissa anganyika connues comme sardine du lac Tanganyika, ont été introduites du lac Tanganyika au lac Kivu suite à la pauvreté du lac en espèce pélagique. Seul le Limnothrissa miodon a réussi à se développer malgré son régime alimentaire opportuniste.

Et d’ailleurs, il est dit et prouvé par les études expérimentales effectuées quelques années plus tard que le Limnothrissa miodon a colonisé l’ensemble du lac Kivu, bien que d’autres espèces piscicoles existent sur ledit lac.

De ce qui précède, il apparait clairement que la pêcherie du lac Kivu repose principalement sur l’exploitation du Limnothrissa miodon et de quatre espèces d’Haplochromis, et une part secondaire est supportée par les Cichlides, Tilapia et Clarias.

Figure ?????. Quelques espèces des poisons lac Kivu ( Cikuru Recherche personnelle)

Flore aquatique

A l’instar de la faune aquatique, les plantes aquatiques offrent également un intérêt particulier à l’homme. Par  plante aquatique, il faudrait entendre ‘’ les plantes qui fleurissent notamment dans l’eau même si seule leur base est inondée’’. L’intérêt susdit de ladite végétation aquatique est multiforme, notamment : 

  • Au point de vue écologique :
  • Les plantes aquatiques fournissent la nourriture qui assure, directement ou non, la vie dans l’eau et forment ainsi la base des chaines trophiques (alimentaires)
  • Elles oxygènent l’eau par le biais de la photosynthèse,
  • Elles purifient le milieu par la possibilité qu’elles ont d’aborder et de fixer les éléments dissous, etc
  • Au point de vue économique :
  • Les plants aquatiques contribuent largement à l’alimentation humaine, et à la nutrition des animaux domestiques (bétail) dont l’homme tire profit.
  • Elle fournit des pailles, des engrains, divers remèdes, sans oublier les ressources forestières (en particulier le bois des mangroves)

En dehors des dites plantes, il existe d’autres végétaux aquatiques, à savoir :

  • Les algues, elles peuvent former de masse flottant librement ou s’accrocher sur toute surface dure et submergée, notamment sur les tiges et feuilles d’autres plantes, jusqu’à une profondeur où pénètre encore suffisamment la lumière.
  • Les phytoplanctons par contre, sont des organismes végétaux de tr ès petite taille, des microphytes aquatiques qui vivent en suspension dans l’eau sans jamais s’attacher à aucun substrat. 

Ce qu’il y a de commun entre ces deux autres genres de végétaux, est qu’ils rentrent dans la chaine trophique. Autrement dit, ils constituent d’importantes sources de nourriture pour les poissons et invertébrés aquatiques.  

  1. Contenance et composition moyenne du gaz

Les campagnes de mesure physique et chimique faites en 1974 et le relevé bathymétrique effectué en 1998 par le consortium LAHMEYER international/OSAE ont conduit aux résultats suivants :

  • Dioxyde de carbone : 73,50% du volume (soit 300.109Nm3),
  • Le gaz méthane : 24,90% du volume (soit 66.109Nm3),
  • Hydrogène sulfuré : 0,05% du volume,
  • Azote : 5.109Nm3
  • Gaz inertes : 1,55% du volume,
  • Autres éléments : sous forme des traces (éthane, propane, etc)

Ce gisement se renouvellerait à un rythme de 250-350 millions de Nm3 par an.

  1. Hypothèses sur la formation des gaz CH4 et CO2

Gaz méthane (CH4)

La seule hypothèse pour expliquer le processus de formation du méthane a été montrée par des chercheurs (Schurtz, Kuffert, Tietze et all). Ils ne conclurent que le CH4 du lac Kivu est produit par deux procédés, par réduction du CO2 magmatique et par l’oxydation de matière organique par activités bactériennes.

Le premier contribue au 2/3 et le second au 1/3 de la quantité totale de méthane formé dans le lac et sont respectivement écrit sous la formule :

  • CO2+4CH4— 4H4 +H2O (1)
  • CH3COOH — CO2 + CH4         (2)

Le CH4 est biogénique c'est-à-dire d’origine biologique. L’hypothèse la plus vraisemblable serait que ce méthane viendrait de la décomposition anaérobie de la matière organique.

Figure ??????. Modèle  Tietze (Iragi, 2009)

Dioxyde de carbone

Des recherches ont montré que le CO2 est produit dans le lac par activité volcanique, donc ils proviennent des sources hydrothermales qui sont les catalyseurs des réactions chimiques avec les eaux de pluies acides infiltrées dans le sol. La composition chimique de ces gaz est exactement la même que celle provenant de la chambre  magmatique et qui s’échappent en surface par la cheminée. 

Figure ??????. Modèle  Tietze (Iragi,2009)

En dehors de l’activité magmatique, le CO2 est produit par :

  • L’oxydation du méthane : CH4 + O2 — CO2 +H2
  • La décomposition des matériaux organiques
  1. Danger des gaz dissous du lac Kivu

Le Lac Kivu contient d’énormes quantités des gaz dissous. Mais une telle quantité de gaz dissoute par la pression de l’eau profonde, ajoutée à celle encore plus importante du CO2 constitue également une véritable bombe à retardement et peut être dévastatrice.

Deux lacs camerounais contiennent également de grandes quantités de CO2 dissous, en bien moindre quantité toutefois que le lac Kivu (environ 1000 fois). Le lac Monoum a connu une éruption gazeuse en 1984, et le lac Nyos, dont l’éruption date de 1986, à tuer près de 2000 personnes. 

Une éruption limnique peut être provoquée de multiples manières : la première serait une accumulation et donc une concentration trop grande de gaz, qui ne pourrait plus se dissoudre dans une eau déjà saturée, et qui remonterait dès lors en grandes quantités à la surface, sous forme de bulles. Une autre remontée éruptive de gaz pourrait également être causée par un déclencheur (comme une éruption volcanique, un glissement de terrain ou un tremblement de terre).

Rappelons que le lac contient plusieurs petits cratères volcaniques constituant ainsi sa surface  du fond, qui créerait des vagues d’eau  internes contenant des gaz dissous, les eaux qui remonteraient à des pressions inférieures et libérerait ainsi soudainement les gaz en sursaturation, à mesure que la pression hydrostatique baisserait.

Figure ????.Topographie de la surface du fond du lac Kivu

Iragi , 2009. Geoconsulting sprl,   Lac Kivu : caractéristique physiques, potentialités énergétiques, risques naturels, modalités d’exploitation gazière, existant du pétrole, KINSHASA , pp. 9 .

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