Vous avez peut-être eu la chance d’apprécier la magnifique couleur vive turquoise du lac Léman en fin de semaine dernière. Le lac n’arbore cependant pas toujours cette couleur caribéenne. En effet, elle témoigne d’un phénomène bien particulier lié à la formation de microcristaux de calcite.
Petit point sur l’origine de la couleur de l’eau
Lorsque la lumière du soleil arrive sur une masse d’eau, une partie de celle-ci est réfléchie (env. 15%) et l’autre est réfractée, c’est-à-dire que la lumière pénètre dans l’eau. C’est la lumière réfléchie qui permet parfois au lac de prendre la couleur du ciel (par temps gris, au couché du soleil…) ou d’être brillant. La partie de la lumière qui pénètre dans l’eau va interagir avec les molécules qui la composent. Ces molécules sont l’eau elles-mêmes ainsi que d’autres types de molécules qui peuvent être sous formes dissoutes ou particulaires, de nature minérales ou organiques. Ce sont les algues, les sédiments minéraux, les matières organiques mortes… Les transferts d’énergie engendrés par les interactions lumière/molécules se nomment absorption. Cependant, les différentes longueurs d’onde composant la lumière ne sont pas toutes absorbées de la même manière dans la masse d’eau. Les ondes à basses fréquences (infra-rouge et couleurs allant vers le rouge dans le spectre visible) sont rapidement absorbées comparé à celles à hautes fréquences (ultra-violet et couleurs allant vers le bleu dans le spectre visible). Ces dernières pénètrent donc plus profondément dans la masse d’eau (jusqu’à 100 m). Ce sont elles qui donnent la couleur bleue à l’océan, aux mers et aux lacs [1].
La calcite et le turquoise de l’eau
La semaine passée, le lac Léman avait une couleur turquoise vive. Cette couleur était liée à la précipitation de microcristaux de calcite. C’est un minéral de couleur blanche composé de calcium et de carbonates (CaCO3). Ce sont eux qui ont “modifié” la couleur du lac. Il est intéressant de constater que la couleur s’atténuait au fil des jours. Ceci indique que la formation de calcite est impulsive et éphémère, puisque le lac prend rapidement une couleur vive qui s’atténue les jours suivants. Que se passe-t-il alors? Un groupe de chercheurs de l’université de Lausanne a tenté de comprendre les mécanismes qui déclenchaient ce phénomène [2].
Photos prises depuis Clarens en direction des Grangettes le dimanche 29 mai 2022. Le lac arborait de belles couleurs turquoises (N. Diaz).
D’abord, il faut savoir que pour optimiser la formation de la calcite, il faut que ses composés calcium et carbonates soient présents dans l’eau en trop grande quantité (sursaturation), que l’eau soit basique (pH > 7) et chaude, et que des particules faisant office de points de cristallisation (soit, points “d’accroche”) soient disponibles en grande quantité. La présence nécessaire de calcium et de carbonates dans l’eau explique pourquoi le phénomène se produit lorsque la géologie du bassin versant est composée en une certaine proportion de calcaire (roche sédimentaire riche en calcite notamment). Les eaux qui érodent ce type de géologie vont être non seulement riches en calcium et carbonates, mais aussi basiques (pH > 7), un second facteur favorable à la formation de la calcite. Le lac Léman se trouve justement dans cette situation géochimique optimale.
Pourtant cela ne suffit pas puisque le phénomène de formation de la calcite est impulsif et éphémère. Il faut donc d’autres déclencheurs. Il est constaté que ce phénomène se produit plutôt à la fin du printemps lorsque les températures augmentent. Cela engendre deux points importants:
- Un réchauffement des eaux de la surface du lac.
- Une augmentation de la proportion des eaux de fontes d’origine nivo-glaciaires dans le Rhône, qui est le principal affluent du lac. L’augmentation de cette proportion s’accompagne d’une charge sédimentaire (turbidité) plus importante.
Ainsi, les eaux turbides du Rhône vont arriver dans des eaux riches en calcium et carbonates, basiques et chaudes du lac Léman. C’est à ce point de rencontre et de mélange que les conditions semblent optimales pour enclencher la formation de microcristaux de calcite qui trouvent alors leur point “d’accroche” sur les sédiments amenés en grande quantité par le Rhône. La formation de calcite s’arrête lorsque le calcium et les carbonates ne se trouvent plus en trop grande quantité dans l’eau, soit que l’eau ne soit plus sursaturée. Dès lors, les microcristaux de calcite fluant dans le lac vont soit sédimenter, et donc couler au fond du lac, soit être emmenés par les courants du Rhône à travers le lac sur un certain périmètre. L’image satellite ci-dessous illustre la dispersion des eaux turquoises (depuis la droite du lac) dans les eaux généralement bleues du lac (vers la gauche).
Photo satellite prise le 29 mai 2022 par le satellite sentinelle 2. Il est possible de voir sur cette image la couleur turquoise que prend le lac depuis l’embouchure du Rhône à droite du lac. Les eaux turquoises se dispersent ensuite vers la gauche jusqu’à s’atténuer complétement (photos disponibles gratuitement ici: Home Page – CREODIAS).
Références
1: Frigerio J.-M., 2015. L’eau à découvert. Chapitre 14: Propriétés optiques de l’eau. CNRS Editions, p. 74-75.
2: Escoffier, N., et al., 2022. Whiting events in a large peri-alpine lake: Evidence of a catchment-scale process. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 127, 1-21.
Bonjour. Cela fait bientôt une semaine que le lac de Neuchâtel arbore une teinte turquoise. Est-ce que vous auriez plus d’information à ce sujet que le contenu de cet article? Le lac de Bienne (à ce qu’on m’a dit) n’a pas changé de couleur, toutefois.