LA PLONGÉE SOUS-MARINE AU LAC PAVIN

Une éruption volcanique, au lac de Nyos au Cameroun, provoqua la mort de près de 1700 personnes en 1986 par la brusque libération d'environ un kilomètre cube de dioxyde de carbone.

A la suite de cette catastrophe la Délégation aux Risques Majeurs demanda un rapport sur l'évaluation des risques d'une éruption de CO2 en Auvergne dans la mesure où cette province volcanique du Massif Central français présente des appareils et des lacs comparables à ceux qui furent à l'origine de la catastrophe de Nyos.

Le Lac Pavin, profond de 93 m, présente une caractéristique unique en France : ce lac de cratère volcanique est de type méromictique car la circulation annuelle des eaux est incomplète et la couche profonde, de -60 à -93 m, reste stagnante d'une année sur l'autre.

Le mélange des eaux, annuel ou bisannuel, ne s'effectue que sur les 60 premiers mètres.

Les eaux du fond du lac sont ainsi confinées et se sont chargées en espèces dissoutes, spécialement en gaz tels que le dioxyde de carbone, le méthane et l'hydrogène sulfuré qui leur confère une odeur nauséabonde ; la teneur en gaz fait l'objet d'une surveillance car une augmentation pourrait entraîner des risques d'éruption gazeuse.

Le dioxyde de carbone CO² est produit lors de tous les processus de combustion. 

Étude biogéochimique d'un lac méromictique : le Lac Pavin

Cette méromicticité a été confirmée par une dizaine de profils de la teneur en 3H de la colonne d'eau.

L'étude de ces profils de 3H a permis de mettre en évidence un flux d'eau profonde à la base du monimolimnion qui, s'il est faible (0,1 m3.m2.an-1), joue un rôle important dans la géochimie du système par l'apport d'éléments en solution.

L'application des lois de FICK permet d'estimer les effets d'advection et de diffusion notamment pour les éléments ayant un comportement chimique conservatif (18O, Na+, etc.)

La mesure des isotopes du carbone sur le carbone minéral total dissous et sur les gaz (CO2 et CH4) a permis de montrer que l'apport profond de carbone comprend trois sources: 20 % dus à la fermentation méthanique de la matière organique, 10 % de carbone minéral total dissous dans le flux d'eau advectif du fond et 70 % de CO2 d'origine magmatique.

Cet apport de fluides mantelliques est confirmé par la mesure du rapport isotopique 3He/4He.

Si la quantité de CO2 dissous à -90 m ne dépasse pas 1 LCO2-LH2O-1 alors que sa solubilité est, à 5 °C, de 1,5 LCO2.LH2O-1.bar-1, il serait intéressant de suivre le pH des eaux profondes, non seulement du Lac PAVIN mais aussi des autres lacs profonds d'Auvergne (Godivelle, Issarles, Tazenat, Chauvet) car ils sont susceptibles de se transformer en réservoir de gaz carbonique.

Le lac Pavin, lac volcanique d'explosion ou d'effondrement, vieux de 6 500 ans, situé dans le massif du Mont-Dore sert d'exemple pour l'étude d'un lac oligotrophe. 

- Présentation de différentes techniques d'analyse physico-chimique du milieu et de quelques méthodes de prélèvement et de comptage des organismes.

- Intégration des résultats.

- Aperçu des phytoplanctons, du zooplancton, des faunes littorale et benthique.

- Evaluation de la productivité primaire par dosage de la chlorophylle a et par le carbone 14.

- Zonation du lac de types dimictique et méromictique.

- Réseau alimentaire.

- Evolution au cours de l'année.

La masse volumique de l'eau augmente lorsque sa température baisse jusqu'à 4°C puis elle diminue.

Sa valeur maximale est de 0,999 g/cm3 à 4°C et non à 0° comme on pourrait s'y attendre.

Ainsi, l'eau gèle à partir de -4°C depuis la surface et non depuis le fond où s'accumule, par phénomène de stratification, l'eau la plus dense.

La glace étant de masse volumique 0,982 g/cm³ est plus légère que l'eau.

      Toutefois   à partir de 65 m de profondeur la qualité de l'eau change considérablement, le pH diminue, la conductivité augmente et l'oxygénation est nulle. Cette zone profonde (Monimolimnion) ne connaît aucun brassage et la température de l'eau remonte et se stabilise vers 6°C