Etude chimique et isotopique de la règlementation artificielle de nappe (champ captant de Flins (Aubergenville, 78))

Dans les zones tempérées, les aquifères alluviaux jouent un rôle capital pour la ressource en eau. Afin de limiter leur vulnérabilité liée au développement continu des zones urbanisées sur les plaines alluviales, quelques sites de captage en eau potable sont dotés d'installations de réalimentation artificielle de nappe. Le champ captant de Flins-Aubergenville (78) exploite un aquifère correspondant à ce schéma: localisé dans la plaine alluviale de la Seine, il est soumis à de nombreuses contraintes anthropiques et est le site d'une réalimentation par bassins d'infiltration. Aussi est-il l'objet d'une étude, initiée par le Laboratoire d'Hydrologie et de Géochimie Isotopique de l'Université d'Orsay (91) et le Centre Régional des Yvelines de Lyonnaise des Eaux et soutenue par l'Agence de l'Eau Seine-Normandie. Les objectifs de cette étude se placent à deux échelles. Tout d'abord, à l'échelle de l'aquifère, l'approfondissement des connaissances de son fonctionnement a permis d'identifier les flux entrant, d'établir une classification des forages basée sur les signatures chimiques et isotopiques des eaux captées, émanant de processus géochimiques locaux ou non, et de localiser les zones vulnérables pour la qualité de la nappe. La seconde échelle de travail correspond au site de réalimentation. L'étude de l'évolution de l'eau de réalimentation depuis la Seine, dont elle provient, jusqu'à la nappe, en passant par la station de traitement et les bassins d'infiltration, a mis en évidence différents processus, dont certains pourraient être mis en valeur dans le but d'accroître la qualité de l'eau de réalimentation.In temperate are as, alluvial aquifers play a major role in fresh-water resource. In order to limit their vulnerability due to the continuous development of urban areas on alluvial plains, specific pumping sites for drinking water are now submitted to an artificial recharge. The collecting field of Flins-Aubergenville (78) takes place in such a scheme : located in the alluvial plain of the Seine River, this site is subjected to many anthropic constraints and, therefore, has been designated as a key-site for artificial recharge by infiltration basins. The present study, initiated by Laboratoire d'Hydrologie et Géochimie Isotopique of the University Orsay (91) and Lyonnaise des Eaux and supported by Agence de l'Eau Seine-Normandie, focuses on this site, with two main objectives: at the aquifer scale, the now well known aquifer functioning allows for the identification of entering flows and the classification of drillings based on the chemical and isotopic signatures of collected waters, regardless of whether they emanated from local or not geochemical processes and the location of vulnerable zones for the water quality. The second objective is tackled at the artificial recharge scale: the study of the evolution of artificial recharge water, from the Seine River to the aquifer highlighted various bio-geochemical changes while passing the pre-treatment station and the infiltration basins themselves. Some of these changes involved in artificial recharge processes could be emphasized in order to increase the quality of the recharge water.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF

Apports de l'hydrodynamique et de la géochimie à la caractérisation des nappes de l'Oligocène et de l'Eocène et à la reconnaissance de leurs relations actuelles et passées (origine de la dégradation de la nappe de l'Oligocène (sud-ouest du bassin parisien))

Les aquifères du Bassin de Paris constituent une ressource importante, largement exploitée pour l'alimentation en eau, et en particulier la nappe libre des Sables de Fontainebleau. L'objectif est d'identifier les sources et les processus à l'origine de la dégradation de la qualité de cette nappe au cours des dernières décennies, et nécessite une approche pluridisciplinaire utilisant à la fois l'hydrogéologie, l'hydrodynamique, l'hydrogéochimie et la géochimie isotopique, dans un système où plusieurs aquifères interagissent.La région est dominée par les zones urbaines et agricoles. La signature géochimique de la nappe relève des interactions eau-roche et les teneurs en sulfates sont parfois très importantes : elles constituent le trait majeur de la dégradation de la nappe. Trois sources de contamination ont été identifiées : (1) les activités agricoles ; (2) un transfert ascendant d'eau et/ou de solutés depuis la nappe sulfatée de l'Éocène ; (3) les interactions eau-roche avec le faciès sombre des Sables de Fontainebleau, dans lequel ont été mises en évidence pyrite (FeS2) et célestite (SrSO4).La faisabilité de chaque processus est discutée, en particulier à partir de l'utilisation des isotopes stables des sulfates (18O, 34S). Il s'avère que la célestite ne peut être formée qu'à partir des sulfates éocènes, apportés par drainance ascendante lors du creusement des vallées (i.e. à partir de 800 ka). La dégradation récente de la qualité de la nappe de l'Oligocène proviendrait de l'augmentation des volumes prélevés, provoquant un forçage du renouvellement des eaux, et favorisant la remobilisation d'un stock de sulfates présent à la base de l'aquifère, dans le faciès sombre.Groundwater of the Paris basin gathers a huge water resource, largely exploited for water supply, mainly from the shallow unconfined aquifer of the Fontainebleau Sands. The objective of this work is to identify sources and processes involved in the degradation of the quality of the Fontainebleau Sands aquifer since the last decades. This requires a multidisciplinary approach using both hydrogeology, hydrodynamics and isotope hydrochemistry in a complex system where several waterbody may interact.The study area is dominated by urban and agricultural activities. Water-rock interactions are responsible for the groundwater geochemical feature, and concentrations in sulphate are rather high, that constitutes the main aspect of the degradation of the groundwater body. Three sources of contamination are identified: (1) agricultural activities; (2) an upward leakage of water and/or solutes from the Eocene sulphated groundwater body; (3) water-rock interactions with the Fontainebleau sands dark feature, in which pyrite (FeS2) and celestite (SrSO4) have been evidenced.Each geochemical-hydrogeological process is discussed, mainly through the use of sulphates stable isotopes (18O, 34S). It turns out that celestite could only originate from Eocene sulphates, brought by the upward leakage during valleys formation (i.e. from 800 ka). The recent quality degradation of the Oligocene groundwater body originates from the increase of water volumes pumped, inducing a forced renewal of the waters, and favouring the remobilization of a sulphate stock existing at the aquifer basis, in the dark feature.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF

Dynamique d'une nappe perchée temporaire sur plateau d'argile à meulières du bassin parisien (relation avec l'organisation pédologique et le fonctionnement hydrodynamique de la couverture de sol limoneux hydromorphe)

La stratification des matériaux géologiques du plateau des Alluets-Le-Roi (Yvelines) est classique des plateaux de la région parisienne: un placage de limons d'une épaisseur de deux mètres repose sur une formation d'argile à meulières, couronnant les sables et grès de Fontainebleau. La formation d'argile à meulières constitue un imperméable discontinu sur lequel peu se former une nappe perchée temporaire. L'objectif de ce travail est de déterminer le mode de recharge de la nappe des sables de Fontainebleau, en zone de plateau, par une étude réalisée in situ à grande échelle de l'infiltration des précipitations au sein d'une parcelle cultivée ou se forme une nappe perchée temporaire sur le substratum argileux. La détermination de l'organisation pédologique de la parcelle et le suivi d'une nappe perchée temporaire nous a permis de comprendre le fonctionnement hydrodynamique du système sol/sous-sol. Au droit des dômes topographique, nous sommes en présence d'un sol limoneux lessivé dans lequel l'hydromorphie temporaire laisse des témoins d'activité rédox sous forme de taches et concrétions ferro-manganiques. Par contre, au niveau des dépressions topographiques, l'évolution pédogénétique est telle que l'on rencontre un sol lessivé dégradé plus ou moins glossique. A l'échelle de 40 m, nous observons une différence latérale des sols en relation avec les zones d'écoulement préférentiel de l'eau au sein de la couverture pédologique. Une partie importante des précipitations ruisselle et se concentre pour s'infiltrer préférentiellement dans les dépressions topographiques. Au droit de celles-ci se forment les dômes piezométriques de la nappe perchée. Celle-ci s'écoule latéralement vers des exutoires constitués par des chenaux ou fenêtres drainantes au sein de l'argile à meulières, pour aller recharger la nappe sous-jacente des sables de Fontainebleau. L'extension locale de la nappe temporaire est faible: on compte 40 m de distance entre la zone de recharge et l'exutoire.The geological stratification of the plateau of Alluets-le-Roi is typical of the Parisian Basin. A 2-m layer of loam covers a buhrstone clay bed called "Argile à Meulières" that crowns the sands and sandstones of the "Sables de Fontainebleau" formation. The clay bed constitutes a discontinuous aquitard on which a temporary perched water table may be formed. In order to define the refill modality of the main water table taking place in the "Sables de Fontainebleau" formation, the purpose of the study was to characterise the hydrodynamic behaviour of this vadose zone and its linkage to the pedological evolution of the original carbonated loam in a cropped field. At the localisation of the topographic domes, LUVISOLS can be observed in which temporary saturation leaves redox reddish-brown mottles and iron-manganic concretions. Under the topographic depressions, pedogenetic evolution is more intense with LUVISOLS - REDOXISOLS DEGRADE glossic, drained, albic. On a 40 m transect, the lateral differentiation of the soil cover could be related to preferential infiltration zones. The dynamics of the temporary perched water table was monitored by 16 piezometers spread on a 80-m long, 10-m large, 2-m deep soi1 volume. Piezometric domes appear straight under local topographic depressions (about 40 cm variation in altitude) identified by a detailed DEM of the area. Field observations showed runoff concentration and preferential infiltration in these depressions (Figure 2). The temporary perched water table flows out laterally to draining windows or channels located within the clay bed (Figure 9), and recharges the underlying sand aquifer. The lateral extension between the refill and discharge zones is around 40 m.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF

Reconnaissance de la signature géochimique des eaux microporales de l'aquifère de la Craie (Bassin de Paris) (origine(s) et évolution(s))

L'eau microporale de cet aquifère est difficilement extractible, et, par voie de conséquence, ses origine et caractéristiques chimiques demeurent très peu étudiées. Toutefois, l'eau microporale est extrêmement importante car elle correspond à 98 % de la teneur en eau de l'aquifère. Ce travail consiste en une étude géochimique de l'eau microporale contenue dans 600 m de Craie. Elle a permis de définir l'eau microporale comme étant la résultante d'un mélange entre 3 eaux : (i) le premier pôle consiste en une eau météorique, (ii) le second pôle qui représenterait au maximum 2 % de l'eau microporale actuelle, serait une eau marine, et (iii) le troisième pôle serait l'eau adsorbée sur la phase solide présentant une composition très enrichie (60 à 70 % plus enrichie que le reste de l'eau interstitielle). La proportion de ce troisième pôle augmente avec la profondeur, et permet d'expliquer la composition isotopique très enrichie de l'eau interstitielle. Une modélisation de l'évolution de l'eau microporale d'une eau marine à l'eau actuelle a permis de déterminer que la circulation de l'eau se faisait essentiellement par diffusion dans la microporosité. Toutefois l'eau microporale en profondeur semble également être influencée par l'eau circulant dans les fractures. Au vu de ces hypothèses, la mise en place du système actuel nécessiterait de 50 à 65 millions d'années. L'étude chimique, quant à elle, a permis de déterminer également une interaction de l'eau avec la roche encaissante. L'étude de la phase solide a permis de déterminer (i) la composition des principales phases de recristallisations et (ii) l'origine diagénétique précoce pour la formation du niveau dolomitique caractéristique du forage étudié. L'étude du rapport 234U/238U a mis en évidence des interaction eau-roche récentes entre l'eau microporale et la roche, interactions qui n'avaient pas pu être tracées par les isotopes stables des carbonates.The Chalk, which is an important groundwater source for water supply in NW Europe, has been extensively studied, mainly for the description of the macroporosity water. Previous studies describing the interstitial water are rare because this water is not easily extractible. However, it represents 98 % of the total water content of the aquifer. This paper deals with a geochemical approach of the interstitial water features. This interstitial water is a mixing between three different waters : the first one is a meteoric water, the second one a seawater which consists of 2 % of the water content and the third one is the adsorbed water on the solid phase which presents a delta-value enrichment of 60-70 % in delta18O and delta2H. The proportion of this latter end-member in the mixing increases downward due to the reduction of pore diameter and can explain the interstitial water enrichment with depth. A model of the evolution of the water from a seawater to the modem water determines a diffusion in the microporosity and an influence downward of the macroporosity water. The time required to reach the modern concentration of the interstitial water is 50 to 65 millions years. The chemical study permits to determine rock-water interaction processes. The geochemical features of the solid phase allow for the determination of the composition of the major secondary precipitation phases, and mainly for the definition of an early diagenetic origin of the dolomitic level. The study of 234U/238U highlights water-rock interaction relatively recent (< to 1 million year), this interaction having not been shown by stable isotopes.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF

Approches hydrodynamique et chimique des écoulements de nappe (le bassin du Dragon)

Résumé françaisRésumé anglaisORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF

Conditions d'alimentation et âges des eaux souterraines dans la plaine de la Bekaa (Liban) (études hydrogéologiques et hydrochimiques (isotopes))

La plaine de la Bekaa s'étend parallèlement à la côte libanaise, elle est limitée des deux côtés Est et Ouest par deux hauts massifs montagneux de direction NE-SW (Anti-Liban et Mont-Liban respectivement), cette morphologie est due à l'existence de plusieurs failles. Les deux massifs sont dominés par des affleurements cénomaniens au Nord et des formations jurassiques au Sud ; dans la plaine de Ia Bekaa ces formations sont surmontées par des couches plus récentes qui apparaissent sous forme d'Éocène au Sud et de Néogène au centre et au Nord. Les 4 aquifères qui existent sont : Jurassique, Cénomanien (ces deux sont captifs, et avec un karst profond évolué), Éocène (karst non profond) et Néogène (aquifère superficiel non karstifié). Une interconnexion entre les aquifères existé par drainage ascendant et descendant surtout au niveau des failles. Le faciès géochimique des aquifères est calco-magnésien, bicarbonaté ; les eaux sont à saturation et/ou sursaturation vis-à-vis de la calcite et de la dolomite. L'étude des teneurs isotopiques en ơ18O et ơ2H (% vs VSMOW) confirment l'absence d'une évaporation des eaux de recharge durant leur infiltration rapide, l'altitude de recharge des aquifères est de basse (Éocène et Néogène) à haute altitude (Cénomanien et Jurassique). La dissolution des sulfates (Gypse du Cénomanien) est à l'origine du SO42- dissous dans l'eau; l'oxydation de marcasite existant au niveau du Jurassique supérieur est aussi à l'origine des sulfates dissous. L'âge des eaux peut aller de 50 ans (eaux des aquifères superficielles (Éocène et Néogène) et des sources) jusqu'à 15 000 ans (eaux des aquifères profonds (Jurassique et Cénomanien)).The plain of the Bekaa is parallel to the lebanese coast, it is limited on the two sides East and West by two high mountains directed NE-SW (Anti-Lebanon and Mount-Lebanon respectively), is caused by the existence of several faults. The two mountains are dominated by cenomanian outcrops in the North and Jurassic ones in the South; in the Bekaa's plain these formations are overcome by more recent layers which appear with the form of Eocen in the South and of Neogen in the center and the North. The 4 existant aquifers are: Jurassic Cenomanian (the two ones are confined, with a deep advanced karst), Eocen (not deep karst) and Neogen (shallow aquifer not karstified). An interconnection between the aquifers exists by ascending drainage and downward one near the faults. The geochemical facies of the aquifers is calco-magnesian, bicarbonated; the water is saturated and can also be supersaturated on calcite and on dolomite. The study of the isotopic contents of ơ18O and ơ2H (% vs VSMOW) confirm the absence of recharging water evaporation during their fast infiltration; the altitude of the aquifers' recharge is from low (Eocen and Neogen) to high altitude (Cenomanian and Jurassic). The dissolution of the sulphates (Gypsum of Cenomanian) is at the origin of the dissolved SO42- in the water; the existing marcasite's oxidation of in the superior Jurassic is also at the origin of the dissolved sulphates. The Water age goes from 50 years (water of the shallow aquifers (Eocen and Neogen) and those of the springs) to 15000 years (water of the deep aquifers (Jurassic and Cenomanian)).ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF

Hydrochemical and isotopic characterisation of the Bathonian and Bajocian coastal aquifer of the Caen area (northern France)

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Identification et caractérisation d'un biseau salin dans l'aquifère côtier du Bajocien-Bathonien de la région de Caen (France)

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