Quantitative and qualitative study of thermal waters of the Algerian Northeast

Au Nord-Est de l’Algérie, les sources thermales se situent dans une région de 53 500 km² de surface, qui s’étend sur une largeur de 473 km d’Ouest en Est, de Bejaia à El-Kala (frontière tunisienne), et sur une distance de 190 km du Nord au Sud. Elle comprend sept principales unités géologiques (nappes Telliennes, Chaine Calcaire, Néritiques, Sud Constantinois, Allochtone Sud-Sétifien, Parautochtone Autochtone, flysch). Cette thèse répond à un besoin de l’office national du tourisme Algérien qui souhaite en premier lieu la création de base de données regroupant plusieurs informations sur les sources, afin de faciliter le choix d’implantation d’infrastructures dédiées au tourisme thermal.Le contexte géologique est marqué par une structure géologique mise en place par des épisodes tectoniques (orogénèse Alpine) d’âge Priabonien à Turtonien. A ces événements, succèdent de grandes failles et des structures compressives. La méthodologie choisie pour déterminer l’origine de la minéralisation de ces eaux thermales s'appuie sur la synthèse des différentes études géophysiques et les recherches antérieures réalisées sur cette zone. Elles qui ont permis de préciser les structures et les caractéristiques géologiques générales des domaines du Nord Est Algérien dont la sismicité actuelle. L'analyse hydro-géo-chimique des eaux thermales constitue l'axe principal afin de déterminer les zones de recharge et les apports de mélange entre les différents types d’eaux chaudes et froides. Elle débouche sur l'utilisation des différents géothermomètres pour déterminer la température du réservoir profond.L’approche hydrochimique engagée repose sur deux campagnes de prélèvements qui ont été réalisées dans le cadre de ce travail ; la première a été effectuée dans la période des basses eaux au mois de septembre à octobre 2014, et l’autre a été réalisée dans la période des hautes eaux au mois de mai 2015. L'étude repose sur les mesures de terrain des paramètres chimiques et physiques non conservatifs (température, pH, conductivité électrique) et sur l'analyse des éléments majeurs, des traces, et de plusieurs isotopes (¹⁸O, ²H, ³H, ¹³C, ¹⁴C).Les diagrammes binaires et les traitements ACP menés sur les sources, dont un pourcentage élevé jalonne les grand accidents (failles), ont permis de distinguer 4 groupes d’eau géochimiquesUn groupe d’eaux (HCO₃⁻-Ca²⁺) très peu minéralisées se caractérise par des eaux ayant circulé dans des réservoirs carbonatés. Un second (HCO₃⁻-Na⁺) montre des phénomènes d’échange de base entre l’eau et les niveaux argileux. Un troisième (Cl⁻-Na⁺) ou (SO₄²⁻-Na⁺) montre un enrichissement en Na et Cl, qui traduit des circulations profondes avec échange chimique avec la matrice rocheuse sédimentaire évaporitique. Le dernier groupe (SO₄²⁻-Ca²⁺) ou (Cl⁻-Ca²⁺) a acquis sa minéralisation dans des formations Triasiques.Pas de résum

Qualitative and Comparative Study of Different Methods of Interpolation for the Mapping of Groundwater Salinity: Case Study of Thermal Waters Used for Irrigation in Northeastern Algeria

International audienceFaced with the scarcity of surface water accentuated by climate change, particularly in many arid and semi-arid countries, the quality of groundwater used for irrigation is a concern to agronomists and hydrogeologists. When these waters are of deep origin, they may have high mineralization and chemical compositions unsuitable for irrigation; in particular, they may alter soils and crops. It is therefore important to optimize the spatial estimation of the salinity of these waters and contribute to better knowledge of their quality, through an adapted and robust statistical and geostatistical approach. In the case of north-eastern Algeria, the objective of this study is to characterize the quality of deep waters and to test two interpolation methods (Inverse distance weight and ordinary Kriging) of their electrical conductivity (EC) as an indicator of their salinity and of the risk of damaging irrigated soils. 51 groundwater samples were taken in this region where there are many thermal springs, the water of which is used for irrigation and often is highly mineralized (EC between 0.6 and 26.6 dS/m). The geology is composed of karstic rocks crossed by large faults that allow deep water to rise. Based on major elements contents, analysis of the hydrochemical facies of these waters shows that the main facies are hyperchlorinated sodium (38%) and sulfated calcium (32%). The RSC (Residual Sodium Carbonate) and SAR (Irrigation water salt) indexes were used to assess the water quality. The results indicate that the majority of the sampled groundwater present a risk for soils irrigated with these waters (almost 1/3 presents a strong risk). The risk for the soils seems to be explained by the positive value of the residual alkalinity, and the high risks of sodization and alkalinization. The geostatistical analysis reveals strong heterogeneity in electrical conductivity (salinity). The maps based on this analysis allow the identification of risk areas. The comparison of Inverse distance weight and ordinary Kriging methods indicates similar results being obtained through both methods. However, ordinary kriging appears to be more accurate, less biased, and seemingly better represents the organization of the groundwater resources, as NE-SW alignments are visible. With the proposed approach, it is possible to calculate the surface areas of the different salinity thresholds and then optimize the use of deep groundwater for irrigatio

Characterization and Origin of karstic thermal waters of the Northeast of Algeria.

International audienceThe northeastern part of Algeria has numerous thermal karstic springs which present an economicalinterest for the national office of the Algerian tourism. This organization considers the setting-up ofinfrastructures dedicated to the thermal tourism. The springs are located in a region of a 535 000 kmCwhich extends from Bejaïa to El-Kala (Tunisian border). The geological context is marked by ageological structure inherited of the alpine tectonic episodes Priabonia n to Tortonian at the origin oflarge faults and thrust systems. An analysis of the hydrochemical char acteristics of these waters, hasbe realised, at the regional scale, mainly to determine the geotectonic factors being the cause of thechemical facies and rising, but also to identify one or several deep geothermal reservoirs. Twosampling campaigns were realized on 52 sites, one during low waters (September, 2014) and theother during high waters (May, 2015). The analysis concerned major and trace elements, and isotopes(O18, H2, H3, Sr87 Sr86). From binary diagrams and from ACP treatments, results allowed todiscriminate 4 geochemical groups of waters. (1) a HCO3-Ca type, slightly mineralized andcharacterizing hypothermal waters with fast circulations, (2) a HCO3-Na type, more mineralized andcharacterizing mesothermal waters with deeper circulations, marked by phenomena of base exchangebetween water and clay levels, (3) a Cl-Na type, characterizing hyperthermal waters with deepcirculations attested by chemical exchanges with sedimentary evaporite levels, finally (4) a SO4-Catype having acquired its mineralization in triassic formations. Furthermore, a high percentage (75%) ofhyper or mesothermal springs, with chloride or sulphate facies, are located along the large regionalfaults identified by geophysical investigation. These results will be clarified by the use of silicium andalkaline geothermometers and temperature estimation using saturation index