La "Zone minéralisée de l'Entre-deux-Mers" : Caractérisation hydrogéologique, géochimique et isotopique - CARISMEAU 2.

Au nord du Bassin Adour-Garonne, la ressource en eau principalement exploitée pour l'alimentation en eau potable est l'aquifère Eocène (masse d'eau 5071). Le projet de recherche CARISMEAU 2, initié début 2009 s'inscrit étroitement dans le cadre de la Directive Cadre sur l'Eau. Il vise à mieux comprendre les hétérogénéités et les interconnections au sein de la masse d'eau 5071. En effet, cet aquifère présente des teneurs anomaliques en sulfates et fluor qui induisent des difficultés d'exploitation de la ressource. L'origine de ces minéralisations excessives, réparties de façon hétérogène, n'est pas encore connue. Le projet CARISMEAU 2, auquel est associée la thèse " Zone minéralisée de l'Entre-deux-Mers ", met en application une approche couplée hydrogéologique, géochimique et isotopique. Les objectifs sont de mieux connaître l'origine de la salinité et de définir les circulations de ces eaux minéralisées dans l'aquifère Eocène, lui-même compris au sein du système aquifère multicouche du Bassin aquitain. Afin de mieux caractériser cette masse d'eau, une cinquantaine de points ont été suivis fin 2009. Des méthodes de géochimie et de géochimie isotopique classiques sont utilisées, mais aussi des méthodes isotopiques innovantes et/ou expérimentales. Les premiers résultats des analyses géochimiques et multi-isotopiques sont présentés dans l'objectif de mieux comprendre l'origine de ces éléments, leur comportement et leur migration dans les aquifères

Geochemical, multi-isotopic and hydrogeological characterization of mineralized groundwaters, Entre-deux-Mers area, Gironde (SW France).

Groundwater quality sustainability In the south-west of France, the Eocene aquifer is one of the main resources for irrigation, thermo-mineral water, and mainly for drinking water in the Bordeaux region. This aquifer is characterized by the presence of a large mineralized area, centered on the Entre-deux-Mers region, between the Garonne and the Dordogne rivers, where the groundwaters show strong mineralization and anomalous levels of critical elements, such as sulphates and fluoride, leading to difficulties of resource exploitation for drinking water supply. Ongoing analyses of major elements confirm the salinity variation in the system and the multi-isotopes results will be presented at the conference, in order to decipher the origin of this salinity

Analysis of the geological control on the spatial distribution of potentially toxic concentrations of As and F- in groundwater on a Pan-European scale

The distribution of the high concentrations of arsenic (As) and fluoride (F-) in groundwater on a Pan-European scale could be explained by the geological European context (lithology and structural faults). To test this hypothesis, seventeen countries and eighteen geological survey organizations (GSOs) have participated in the dataset. The methodology has used the HydroGeoToxicity (HGT) and the Baseline Concentration (BLC) index. The results prove that most of the waters considered in this study are in good conditions for drinking water consumption, in terms of As and/or F- content. A low proportion of the analysed samples present HGT≥ 1 levels (4% and 7% for As and F-, respectively). The spatial distribution of the highest As and/or F- concentrations (via BLC values) has been analysed using GIS tools. The highest values are identified associated with fissured hard rock outcrops (crystalline rocks) or Cenozoic sedimentary zones, where basement fractures seems to have an obvious control on the distribution of maximum concentrations of these elements in groundwaters.This research was co-funded by the European Union’s Horizon 2020 research and innovation program (GeoERA HOVER project) under grant agreement number 731166. D. Voutchkova, B. Hansen, and J. Schullehner were also supported by Innovation Fund Denmark (funding agreement number 8055- 00073B). N. Rman participation was supported by the Slovenian Research Agency, research program P1-0020 Groundwaters and Geochemistry. A. Felter, J. Cabalska and A. Mikołajczyk participation was supported by the Polish Ministry of Education and Science. E. Giménez-Forcada is grateful for the support received from the CIPROM/2021/032 Project. Valencian Government. University of Valencia (Spain)

Origine de la minéralisation des eaux dans un aquifère multicouche profond : exemple de la "zone minéralisée de l'Entre-Deux-Mers" (Bassin Aquitain, France)

Geochemical and isotopic characterizations of groundwaters in the "mineralized Entre-Deux-Mers area" indicate a common origin of the mineralization, directly linked to the mineralogy of the formations abstracted by drilling.Geochemistry shows that water-rock interactions are mainly influenced by the presence of evaporites, and that but that other interactions involving carbonates, silicates and clays exist. A geochemical model based on the water geochemistry and mineralogy of the Tertiary formations of northern Aquitaine Basin fix waters in equilibrium with evaporitic and carbonated formations. This model reconstitutes perfectly the groundwaters’ chemistry across the study area and explains the mineralization acquisition. Improving the understanding of the lateral and vertical distribution of tertiary formations and their mineralogy requires a sedimentological and paleogeographical approach. This approach allowed to locate the different layers rich in sulphates and/or fluoride and to understand also their origin.Based on hydrogeology, paleogeography, mineralogy and geochemistry, the distribution of the mineralization has been tested at the borehole scale. The results of this coupled hydrodynamic-transport modeling reconstitute the chemistry of the groundwaters in the "mineralized Entre-Deux-Mers area." A model, that considers the sealing of sulphates- and fluorides-rich layers has been tested and its results highlights future research perspectives. This work has allowed understanding the origin of the mineralization of the waters "of the mineralized Entre-Deux-Mers area" and also suggests improvements and prospects for sustainable management of a major drinking water resource in Gironde.La caractérisation géochimique et isotopique des eaux souterraines de la « zone minéralisée de l’Entre-Deux-Mers » indique une origine commune de la minéralisation, directement liée à la minéralogie des formations captées par les forages.La géochimie montre que les interactions eau-roche sont majoritairement influencées par la présence d’évaporites, mais que d’autres interactions mettant en jeu des carbonates, des silicates et des argiles existent. Un modèle géochimique d’acquisition de la minéralisation reconstitue parfaitement la chimie des eaux souterraines à l’échelle de la zone d’étude. Ce modèle, construit en se basant sur la géochimie des eaux et sur la minéralogie des formations tertiaires du nord du Bassin aquitain, met à l’équilibre des eaux avec des formations carbonatées et évaporitiques. Afin de mieux comprendre la distribution latérale et verticale des formations tertiaires et leur minéralogie, une approche paléogéographique et sédimentologique a permis de localiser les différents horizons riches en sulfates et/ou en fluorures, mais aussi de comprendre leur origine de dépôt. En se basant sur l’hydrogéologie, la paléogéographie, la minéralogie et la géochimie, des hypothèses de répartition de la minéralisation à l’échelle du forage ont pu être testées. Les résultats de la modélisation couplée hydrodynamique–transport reconstituent la chimie des eaux prélevées par les forages de la « zone minéralisée de l’Entre-Deux-Mers ». Au vu de ces résultats, un modèle avec obturation des horizons riches en sulfates et en fluorures a été testé et les résultats obtenus ouvrent des perspectives pour des futures recherches. Ce travail a donc permis de comprendre l’origine de la minéralisation des eaux de « la zone minéralisée de l’Entre-Deux-Mers », mais aussi de proposer des améliorations et des perspectives pour une meilleure gestion d’une des principales ressources en eau potable de la Gironde

Origin of groundwaters’ mineralization in a deep multi-layered aquifer : example of the “mineralized Entre-Deux-Mers area” (Aquitaine Basin, France)

La caractérisation géochimique et isotopique des eaux souterraines de la « zone minéralisée de l’Entre-Deux-Mers » indique une origine commune de la minéralisation, directement liée à la minéralogie des formations captées par les forages.La géochimie montre que les interactions eau-roche sont majoritairement influencées par la présence d’évaporites, mais que d’autres interactions mettant en jeu des carbonates, des silicates et des argiles existent. Un modèle géochimique d’acquisition de la minéralisation reconstitue parfaitement la chimie des eaux souterraines à l’échelle de la zone d’étude. Ce modèle, construit en se basant sur la géochimie des eaux et sur la minéralogie des formations tertiaires du nord du Bassin aquitain, met à l’équilibre des eaux avec des formations carbonatées et évaporitiques. Afin de mieux comprendre la distribution latérale et verticale des formations tertiaires et leur minéralogie, une approche paléogéographique et sédimentologique a permis de localiser les différents horizons riches en sulfates et/ou en fluorures, mais aussi de comprendre leur origine de dépôt. En se basant sur l’hydrogéologie, la paléogéographie, la minéralogie et la géochimie, des hypothèses de répartition de la minéralisation à l’échelle du forage ont pu être testées. Les résultats de la modélisation couplée hydrodynamique–transport reconstituent la chimie des eaux prélevées par les forages de la « zone minéralisée de l’Entre-Deux-Mers ». Au vu de ces résultats, un modèle avec obturation des horizons riches en sulfates et en fluorures a été testé et les résultats obtenus ouvrent des perspectives pour des futures recherches. Ce travail a donc permis de comprendre l’origine de la minéralisation des eaux de « la zone minéralisée de l’Entre-Deux-Mers », mais aussi de proposer des améliorations et des perspectives pour une meilleure gestion d’une des principales ressources en eau potable de la Gironde.Geochemical and isotopic characterizations of groundwaters in the "mineralized Entre-Deux-Mers area" indicate a common origin of the mineralization, directly linked to the mineralogy of the formations abstracted by drilling.Geochemistry shows that water-rock interactions are mainly influenced by the presence of evaporites, and that but that other interactions involving carbonates, silicates and clays exist. A geochemical model based on the water geochemistry and mineralogy of the Tertiary formations of northern Aquitaine Basin fix waters in equilibrium with evaporitic and carbonated formations. This model reconstitutes perfectly the groundwaters’ chemistry across the study area and explains the mineralization acquisition. Improving the understanding of the lateral and vertical distribution of tertiary formations and their mineralogy requires a sedimentological and paleogeographical approach. This approach allowed to locate the different layers rich in sulphates and/or fluoride and to understand also their origin.Based on hydrogeology, paleogeography, mineralogy and geochemistry, the distribution of the mineralization has been tested at the borehole scale. The results of this coupled hydrodynamic-transport modeling reconstitute the chemistry of the groundwaters in the "mineralized Entre-Deux-Mers area." A model, that considers the sealing of sulphates- and fluorides-rich layers has been tested and its results highlights future research perspectives. This work has allowed understanding the origin of the mineralization of the waters "of the mineralized Entre-Deux-Mers area" and also suggests improvements and prospects for sustainable management of a major drinking water resource in Gironde

Izrazoslovje in značilnosti naravnih mineralnih in termalnih voda v izbranih evropskih državah

This study discusses 1) the national legislative frameworks, terminologies, and criteria for the recognition of natural mineral waters and thermal waters in selected European countries (Austria, Bosnia and Herzegovina, Denmark, France, Hungary, Iceland, Italy, Lithuania, Poland, Portugal, Romania, Serbia, Slovenia, and Spain), and 2) it provides a first extensive multi-national overview of hydrogeological and hydrogeochemical characteristics of numerous water sources from those regions.Študija razpravlja o: 1) nacionalnih zakonodajnih okvirjih, izrazoslovju in kriterijih za priznavanje naravnih mineralnih in termalnih voda v izbranih evropskih državah (Avstrija, Bosna in Hercegovina, Danska, Francija, Madžarska, Islandija, Italija, Litva, Poljska, Portugalska, Romunija, Srbija, Slovenia in Španija), ter 2) predstavlja prvi pregledni več-nacionalni pregled hidrogeoloških in hidrogeokemijskih značilnostih številnih vodnih virov v teh regijah

Analysis of the geological control on the spatial distribution of potentially toxic concentrations of As and F- in groundwater on a Pan-European scale

The distribution of the high concentrations of arsenic (As) and fluoride (F-) in groundwater on a Pan-European scale could be explained by the geological European context (lithology and structural faults). To test this hypothesis, seventeen countries and eighteen geological survey organizations (GSOs) have participated in the dataset. The methodology has used the HydroGeoToxicity (HGT) and the Baseline Concentration (BLC) index. The results prove that most of the waters considered in this study are in good conditions for drinking water consumption, in terms of As and/or F- content. A low proportion of the analysed samples present HGT≥ 1 levels (4% and 7% for As and F-, respectively). The spatial distribution of the highest As and/or F- concentrations (via BLC values) has been analysed using GIS tools. The highest values are identified associated with fissured hard rock outcrops (crystalline rocks) or Cenozoic sedimentary zones, where basement fractures seems to have an obvious control on the distribution of maximum concentrations of these elements in groundwaters

A Broad-Scale Method for Estimating Natural Background Levels of Dissolved Components in Groundwater Based on Lithology and Anthropogenic Pressure

The Water Framework Directive (WFD) requires EU member states to assess the chemical status of groundwater bodies, a status defined according to threshold values for harmful elements and based on/the natural background level (NBL). The NBL is defined as the expected value of the concentration of elements naturally present in the environment. The aim of this study is to propose a methodology that will be broadly applicable to a wide range of conditions at the regional and national scale. Using a statistical approach, the methodology seeks to determine NBLs for SO4, As, Cd, Cr, Cu, Ni, Zn, and F based on the lithology of aquifers from which groundwater monitoring data were collected. The methodology was applied in six EU countries to demonstrate validity for a wide range of European regions. An average concentration was calculated for each parameter and chosen water point and linked to a lithology. Based on the dataset created, significant differences between lithologies and pressure categories (urban, agricultural, industrial, and mining) were tested using a nonparametric test. For each parameter, 90th percentiles were calculated to provide an estimation of the maximum natural concentrations possible for each lithology