Étude biogéochimique d'un lac méromictique : le lac Pavin, France / Biogeochemical study of a meromictic lake: Pavin lake, France

Abstract Following a volcanic eruption which killed almost 2000 people in Cameroon in 1986, the Délégation aux Risques Majeurs, a French Government Agency, requested a report evaluating the risks of a similar eruption of CO2 in Auvergne: this volcanic province of the French "Massif Central" has structures comparable with those which were at the location of the Cameroon eruption. The lake Pavin, 90 m deep, located in a volcanic crater, is of meromictic type: the annual circulation of water is incomplete with the deep layer, (60-90 m), remains stagnant year to year. This property was confirmed by ten profiles of the content of 3H of the water column. A weak inflow of water (about 0.1m3.m2.yr') at the bottom of the lake plays an important role in the geochemistry of the system. Application of the ofFick's laws estimates the influence of advection and diffusion in particular for conservative components such as I8O, Na*. Carbon isotopes measurements on total dissolved inorganic carbon and on dissolved gases (CO2 and CH4) showed that the deep carbon contribution comprising about 20 % due to fermentation of organic matter, 10% dissolved inorganic carbon in the advective water inflow and 70% by CO2 ofmagmatic origin. This contribution of mantle fluids was confirmed by 3He/4He measurement. If quantity of CO 2 dissolved at -90 m does not exceed 1 LCO2.LH2ó' whereas its solubility is, with 5 °C, of 1.5 LCO2.LH2O'.bar', it would be interesting to follow thepH deep water, not only of Pavin but also of the other deep lakes from Auvergne (Godivelle, Issarlès, Tazenat, Chau- vet) likely to transform into carbon dioxide tank.Résumé À la suite d'une éruption volcanique qui provoqua la mort de près de 2000 personnes au Cameroun en 1986, 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 90 m, situé dans un cratère volcanique est de type méromictique car la circulation annuelle des eaux est incomplète et la couche profonde, de -60 à -90 m, reste stagnante d'une année sur l'autre. 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"'), 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 Lcqj.Ljko"1 alors que sa solubilité est, à 5 °C, de 1,5 LCO2.LH2O1.bar1, il serait intéressant de suivre le pH des eaux profondes, non seulement du lac Pavin mais aussi des autres lacs profonds d'Auvergne (Godivelle, Issarlès, Tazenat, Chau- vet) car ils sont susceptibles de se transformer en réservoir de gaz carbonique.Olive Philippe, Boulègue Jacques. Étude biogéochimique d'un lac méromictique : le lac Pavin, France / Biogeochemical study of a meromictic lake: Pavin lake, France. In: Géomorphologie : relief, processus, environnement, Octobre-décembre, vol. 10, n°4. pp. 305-316