Cultivated sub-surface alfisols from Western Africa (Mali and Burkina Faso)? : microstructuration and organisation by the fractal approach
Horizons de surface de sols ferrugineux tropicaux cultivés d'Afrique de l'Ouest (Burkina Faso et Mali) : étude des microstructures par l'approche fractale
Résumé
The gefuric, chitonic and porphyric relative distributions were recognized in sub-surface Alfisols microstructures. The gefuric microstudures were correlated with low clay content and subrounded bridges (malian alfisols). On the opposite, the porphyric microstructures were correlated with hight silt, clay and iron content (Burkina faso alfisols). Image analysis and fractal geometry (geometric and geostatistic approaches) were useful tools for characterizing these microstructures in the 0,01-1 mm range. The porosity was closely controled by the fractal dimension Dm of the "mass" (soil particules and microaggregate). It was suggested that this dimension was generated by an Difflusion Limited Aggregation (DLA) Model. Conversely, at a given scale rate, the porosity decreased versus the fractal dimension Dm. The geostatistical and fractal approach gave complementary structural informations: - the sill of the fractal elementary domains (0,1 to 0,3 mm) was positively correlated with the clay fraction; - this spatial short-range structuration was characterized by 3 fractal, by a nested brownian fractal model (three nested fractal domains); - periodic structures observed on the variogramm at long distance, in the weakly spatially structured domain, were interpreted as being repetitions of the elementary fractal domain.
Les horizons de surface des sols ferrugineux tropicaux étudiés se différencient en trois grand types de microstructures : chitonique, géfurique et porphyrique, les deux premiers se développant dans les sols maliens, où les particules semblent juxtaposées les unes à coté des autres et associées par des ponts faibles. A l'opposé, les sols burkinabés, à structure porphyrique, sont riches en limons, argiles et oxyhydroxydes de fer. Leurs particules sont alors plus intimement liées les unes avec les autres. Les techniques d'analyse d'images et la géométrie fractale (approches géométriques et géostatistiques) ont permis de quantifier les modes d'organisation de ces sols dans une gamme d'échelle de 0,01 à 1 mm. Le résuItat essentiel de ce travail est que la porosité est étroitement contrôlée par un invariant d'échelle : la dimension fractale de masse (Dm). Cette dimension serait elle même engendrée par un mécanisme précis d'agrégation : l'agrégation particule-amas limitée par diffusion. Réciproquement, à une échelle d'observation donnée, la porosité diminue en fonction de la dimension fractale Dm. Ces résultats sont confortés et complétés par l'approche géostatistique et fractale (effet "zoom") : - il existe bien, pour chaque sols, un domaine représentatif élémentaire (0,1 à 0,3 mm) qui est étroitement contrôlé par la quantité d'argiles. Les phénomènes de persistance observés sur les variogrammes montre que la variabilité qui existe dans une microzone va se retrouver dans la zone voisine ; - ces structurations spatiales, à courte distance, sont de type gigogne (3 domaines fractals emboîtés) ; - à plus longues distances, dans le domaine à faible structuration spatiale, un certain degré d'ordre et une périodicité sur les variogrammes ont été interprétés comme étant la répétition de ce domaine fractal élémentaire.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
|---|