Les teneurs en isotopes lourds des eaux prélevées (Fig. 2) permettent de mettre en évidence une influence de l'évaporation et/ou d'un mélange avec de l'eau de mer pour quatre échantillons seulement. En effet, les points représentatifs de ces échantillons, relativement riches en isotopes lourds, sont situés nettement sous la droite mondiale des eaux météoriques (DMM, [2]). Les échantillons concernés sont ceux de l'oued Massa (O1 et O2), ainsi que ceux collectés dans les puits P6 et P7, dont les eaux sont peu salées. En revanche, les points représentatifs des eaux les plus salées se situent pratiquement sur la DMM, leur composition isotopique ne témoignant donc, ni d'une participation d'eau de mer, ni d'une évaporation marquée.

L'ensemble des paramètres physico-chimiques analysés sur les eaux montre de très larges variations : les écarts types sont parfois du même ordre de grandeur que la moyenne. La conductivité électrique varie entre 515 et 13 610 μS cm⁻¹, en relation avec les teneurs en sels dissous (entre 357 et 7028 mg l⁻¹).

Le faciès chimique des eaux de puits est, quelle que soit la teneur en sels dissous, de type chloruré sodique. En revanche, ce faciès est de type bicarbonaté sodique et magnésien pour les eaux de source.

Le calcul des indices de saturation par rapport aux espèces minérales non silicatées les plus communes montre que, pour l'ensemble, les eaux sont à saturation par rapport à la calcite et à la dolomite et restent sous-saturées vis-à-vis du gypse et, bien sûr, de la halite.

La Fig. 3 met en relation les teneurs en Na⁺ et en Cl⁻ pour les différents prélèvements d'eau. Sont également reportées sur cette figure les droites représentant la dilution de l'eau de mer (droite 1 : pente 0,86) et la dissolution de la halite (droite 2 : pente 1). Elle montre que les teneurs en chlorure et en sodium sont liées linéairement, mais selon une troisième droite avec une pente très inférieure (0,4) aux deux premières, suggérant l'existence d'une source de chlorure différente.

L'existence de cette source est confirmée par la Fig. 4, qui met en relation le rapport Br⁻/Cl⁻ et la concentration en Cl⁻ des échantillons d'eau et sur laquelle est reportée également la droite représentant le rapport Br⁻/Cl⁻ marin (3,5×10−3 [9]). La quasi-totalité des points dessine une tendance entre (1) un pôle caractérisé par une faible teneur en chlorures et un rapport Br⁻/Cl⁻ ou égal un peu supérieur à celui de l'eau de mer et (2) un pôle chloruré, avec un rapport Br⁻/Cl⁻ significativement plus faible (2,8×10−3 à 2,9×10−3) que celui de l'eau de mer. Le seul échantillon qui ne s'inscrive pas dans cette tendance est l'un des échantillons d'eau de l'oued, qui possède à la fois une teneur en chlorure relativement élevée et un rapport Br⁻/Cl⁻ marin : cet échantillon a été prélevé dans une partie de l'oued influencée par la marée. Le rapport Br⁻/Cl⁻ de type marin du premier pôle (eaux à faible teneur en Cl⁻) peut être lié au lessivage des aérosols et des embruns marins [3]. Celui du second pôle est inférieur au rapport marin, tout en restant largement supérieur au rapport d'une halite marine primaire (5×10−4 [5]), ce qui permet d'exclure une participation significative par intrusion d'eau de mer et par dissolution d'évaporites marines à la minéralisation chlorurée des eaux. Ce pôle étant représenté par les eaux des puits qui atteignent les schistes, il est logique de mettre ses caractéristiques en rapport avec les mesures réalisées sur ces roches.

Les analyses chimiques sur roches montrent que les teneurs en chlorures dans les schistes étudiés sont très élevées, pouvant atteindre 40 000 ppm pour les roches saines (Tableau 2). Avec l'altération, les teneurs en chlorures diminuent rapidement, pour ne plus dépasser 700 ppm pour les roches les plus altérées.

Cette richesse des schistes en chlorures peut être à l'origine des teneurs élevées des eaux captées dans cette formation. Cette hypothèse est renforcée par la bonne corrélation entre les teneurs en chlorures des eaux et celles des roches prélevées aux mêmes endroits (Fig. 5). Elle est confirmée par les valeurs du rapport Br⁻/Cl⁻ déterminées sur les schistes, entre 2,7×10−3 et 2,9×10−3. Cette gamme, reportée sur la Fig. 4, correspond bien aux rapports Br⁻/Cl⁻ des eaux les plus chlorurées.

Tous ces faits convergent donc pour montrer que le chlorure et le bromure en solution dans les eaux souterraines captées dans les forages qui atteignent les schistes ont pour origine les schistes eux-mêmes, ce qui conduit à de nouvelles questions : sous quelle(s) forme(s) les chlorures peuvent-ils être présents dans ces schistes et quelles sont les modalités de leur transfert vers les eaux souterraines ?

Une première hypothèse, la plus simple, repose sur l'hydrolyse de minéraux potentiellement riches en chlorure [10,11], notamment l'altération de la biotite, dont les groupements hydroxyles peuvent être substitués, peu ou prou, par des ions chlorure [4,6]. Cette altération s'accompagnerait de la libération d'autres ions, en particulier du potassium. La très bonne corrélation entre les teneurs en chlorure et les teneurs en potassium des schistes étudiés (Fig. 6) est en faveur de cette hypothèse. Ceci est par ailleurs confirmé par l'examen pétrographique sur lames minces. En effet, les coupes réalisées montrent que les roches schisteuses étudiées se divisent en deux types, tous deux de texture granolépidoblastique, avec un passage progressif de l'un à l'autre : schistes sains et schistes altérés. Les compositions minéralogiques de ces deux types de schistes sont très proches, mais la présence de l'altération est manifeste. (1) La chlorite est la phase minérale la plus abondante, surtout au niveau des roches altérées. Elle se présente sous forme de paillettes fortement développées et souligne parfois la phase minérale ancienne. Il s'agit de chlorite faiblement colorée, avec un pléochroïsme vert clair/vert foncé. (2) La biotite se présente en paillettes de tailles variées, sans orientation préférentielle. En lumière naturelle, ces biotites montrent un centre brun et une bordure verte, avec un pléochroïsme intense et des inclusions ferrugineuses opaques disposées le long des clivages. Il s'agit bien de biotites en voie de chloritisation.

La chloritisation peut donc être à l'origine d'une partie du chlorure libérée par les schistes. Toutefois, il n'y a pas assez de chlore dans la biotite pour rendre compte d'une teneur de 40 000 ppm de Cl⁻ dans les schistes. Même si l'on considère une biotite particulièrement riche en chlore, comme par exemple la chloranite (KFe₃AlSi₃O₁₀Cl₂), une teneur en Cl de 40 000 ppm impliquerait que les schistes soient constitués pour plus du quart (270 g par kg de roche) de biotite, ce qui n'est pas le cas.

Le chlorure pourrait également se trouver sous forme dissoute dans la porosité de la roche. Cependant, cette porosité est faible, variant généralement entre 1 (schistes sains) et 10 % (schistes altérés), ce qui correspond à une teneur en eau de 0,005 à 0,05 l par kg de roche. Ce volume d'eau est insuffisant pour contenir 40 g de Cl⁻, compte tenu de la solubilité des sels chlorurés. Le même type d'objection s'oppose à l'hypothèse qui situerait le chlorure sous forme dissoute dans des inclusions fluides piégées dans les minéraux des schistes.

Par élimination, il est donc vraisemblable qu'une grande partie du chlorure soit présente dans la roche sous forme solide, dans des minéraux évaporitiques chlorurés de type (Na, K, Ca, Mg) Cl et qui ont été préservés de la dissolution par la forte imperméabilité de la roche.