Reconnaissance chimique et isotopique des eaux de pluie au Sénégal

L'étude de la composition chimique et isotopique des eaux de pluie au Sénégal, réalisée au cours de la saison des pluies de 1981, montre qu'il existe des sources différentes pour la vapeur génératrice des pluies de mousson et les aérosols porteurs de sels marins. Elle montre également que ces précipitations sont plus riches en sels que les eaux fluviatiles en provenance des hauts bassin du Sénégal et de la Gambi

Twenty years of groundwater evolution in the Triassic sandstone aquifer of Lorraine: Impacts on baseline water quality

International audienceThe Lorraine Triassic Sandstone Aquifer (LTSA), which has already been the subject of a chemical and radioisotopic study (1979), is used to investigate the impacts of 20 a of large scale pumping on baseline water quality. In parallel, new sampling of the aquifer (2001) provides new inorganic geochemical data (including trace elements) that allow improving the knowledge of baseline conditions and hydrochemical functioning of a major sandstone aquifer. The good correlation between 14 C activities, temperature and depth along the main flow line indicate regular downgradient trends and possible water stratification. Unreactive tracers, mainly stable isotope ratios 18 O and 2 H, as well as C isotopes are used to define a timescale for the aquifer, showing two groups of groundwater, namely of modern and Holocene age, and late Pleistocene age, with a mixing zone. Baseline quality is then represented by a wide range of concentrations , mainly the result of time-dependent water-rock interaction, as already observed elsewhere in Tri-assic sandstone aquifers. Some trace elements such as Li, Rb, Cs, which are not limited by solubility constraints, show linear trends. During saturated flow downgradient, the chemistry is also specifically characterised by a regular increase in Na and Cl (and locally SO 4) as a result of evaporite dissolution related to overlying or basement limits. The aquifer is mostly oxidising with a redox boundary marked by U decrease, some 40 km from outcrop. Groundwater abstraction since the 1970s has created a strong lowering (10-150 m) of the water table, especially from 1970 to 1980. Based on nine boreholes, previously sampled in 1979, a decreasing evolution in radiocarbon content of the TDIC, together with significant evolution of 18 O content, indicate that old groundwater has moved upgradient. The major difference in terms of baseline evolution is observed using Cl and Na concentration and, locally, SO 4 , indicating an increasing influence of water circulation involving overlying or basement formations, or of mixing with Permian waters. From the point of view of aquifer management, the perceptible NO 3 increase could provide information on the progress of any contamination under the aerobic conditions. In addition, the few key elements, indicators of disequilib-rium, related to overlying or deep waters, should be included in regular monitoring programmes

Fonctionnement hydrodynamique du bassin tertiaire du Bas-Dauphiné entre la Drôme et la Varèze (Drôme et Isère, Sud-Est de la France) (Etude géochimique et isotopique)

L aquifère molassique du Bas-Dauphiné est situé le long de la vallée du Rhône, dans le Sud-Est de la France. Cet aquifère d une superficie proche de3000 km , et d une épaisseur moyenne de 400m renferme une eau d excellente qualité, utilisée par de nombreuses collectivités pour l alimentation en eau potable. Cependant certains secteurs montrent une forte vulnérabilité de la nappe aux activités agricoles. L utilisation d outils géochimiques etisotopiques a permis de préciser le fonctionnement hydrodynamique de l aquifère. Dans un premier temps, nous avons montré que la stratification des écoulements décrite par De La Vaissière (2006) sur la partie drômoise de l aquifère s étend au secteur isérois. Les eaux les plus profondes ont des vitesses de circulation de l ordre du mètre par an alors que les flux superficiels ont des vitesses de circulations d une centaine de mètres par an. D autre part, le marquage des nappes superficielles et des rivières par des teneurs faibles en tritium (de 3 à 4 UT) et forte en magnésium (jusqu à 18 mg/L)indique un apport d eaux anciennes, issues de l aquifère molassique vers ces eaux superficielles. La définition de deux pôles d eaux et l application d une équation de mélange couplés à la réalisation de bilans hydrogéologique a permis d appréhender les volumes échangés. Il apparaît finalement que les réservoirs d eaux superficiels constituent l exutoire principal de l aquifère molassique. L utilisation des éléments traces a mis en avant le rôleessentiel du temps de séjour des eaux dans l aquifère ainsi que des conditions d oxydo-réduction dans l acquisition de la minéralisation. L évaluation de la qualité naturelle des eaux de la nappe a montré l impact des activités agricoles sur l aquifère, avec prés de 80% des échantillons ayant une teneur en nitrates supérieure à la concentration naturelle supposée. L étude des teneurs en pesticides conforte ce constat. De plus l étude de l évolution des concentrations en polluants montre une dégradation de la ressource.The molassic basin of Bas-Dauphiné is located in south-eastern France, in the Rhône valley. With an averagethickness of about 400 m, and a surface area of about 2900 km , this aquifer is an important groundwaterresource for freshwater supply and agriculture. However, this resource is also vulnerable and is impacted byhuman activities. The use of geochemical and isotopic analyses made it possible to understand the hydrodynamicsurvey of the aquifer. Firstly, we showed the stratification of the groundwater previously described in thesouthern part of the molassic aquifer could be extended to the north. The groundwater flow velocity is about onemeter / year for the deepest flow and around 100-200 meter /year for the shallowest flow. Secondly, superficialaquifers and rivers are marked by low tritium activities (3 to 4 UT) and high magnesium concentrations (until 18mg/L), which indicate ancient molassic water contribution. The definition of two water types and the applicationof a mixing equation combined with hydrogeological balances lead to an estimation of the contribution of thedeep aquifer to the shallow aquifer. It is finally established that surface water (aquifers and rivers) constitute themain outlet of the molassic aquifer. The use of trace elements shows the importance of the groundwaterresidence time and of redox conditions in the water mineralization. The assessment of baseline quality shows theimpact of agricultural activities upon the aquifer, with nearly 80 % of samples showing higher nitrateconcentration than the maximal natural concentration. This is confirmed by the study of pesticidesconcentrations. Furthermore, the evolution of pollutants concentrations points out a deterioration of the resource.AVIGNON-Bib. numérique (840079901) / SudocSudocFranceF

Comparing carbonate and organic AMS- (super 14) C ages in Lake Abiyata sediments (Ethiopia); hydrochemistry and paleoenvironmental implications.

Le Laboratoire de Géologie de la Matière Organique est intégré dans l'Institut des Sciences de la Terre d'Orléans - ISTO - CNRS Université d'OrléansWe studied a 12.6-m-long sequence from Lake Abiyata (Central Ethiopia) to establish a reliable and accurate chronology for use in global paleoclimatic reconstructions. The 26 accelerator mass spectrometry radiocarbon (AMS 14C) ages, performed on carbonates and organic matter, define 2 parallel chronologies, representing the complete Holocene period. However, these chronologies show a significant discrepancy from 500 to 900 BP in depth; ages obtained on carbonates were always older than those on organic matter. The hydrogeological and geochemical behavior of the Lake Abiyata basin has shed light on this discrepancy. We found that the carbonate crystallization is due mainly to the mixing of lake waters with groundwaters from the multi-layered aquifer contained in the 600-m-thick basement of the lake. The 14C activity of total dissolved inorganic carbon (TDIC) measured by AMS from bottom and surface lake waters (111.4 and 111.8 pMC, respectively) confirms that the mixing occurs at the water-sediment interface. This evidence of groundwater participation in the carbonate crystallization calls into question the current paleoclimatic reconstructions based on inorganic carbonates in lakes. Specific attention should thus be given to the respective proportions of each end-member in the mixing for the quantitative estimation of the groundwater input. This will help to validate the paleoenvironmental reconstructions and to highlight an eventual diagenetical evolution of inorganic carbonates during burial, via the study of pore waters

Hydrogéologie et hydrochimie des aquifères du Sénégal. Hydrogéochimie du fluor dans les eaux souterraines

HYDRO GEOLOGY AND HYDROCHEMISTRY OF SENEGALESE AQUIFERS. HYDRO GEO CHEMISTRY OF FLUORINE IN GROUNDWATERS The three principal aquifer systems in Senegalese basin (Maastrichtian, Paleocene-Eocene, Oligo-Miocene) contain waters riches in fluorine ; although in lithology hydrodynamism and hydrochemistry as well paleo-hydrology they are characterised by great variations. In this context, the study of the hydrochemistry and isotope composition of the groundwaters have been undertaken with two objectives : -to describe and interpret the hydrodynamic and hydrochemical mechanisms ; -to map out the fluoride groundwaters and to understand the origin and the conditions for migration of fluorine in water. The methodology include the determination of dominant ions, trace elements, stable and radioactive isotopes (180, 2H, 3H, 14C, 36C1) and the use of the computer program EQUIL(t) to calculate thermodynamic equilibria. Also, some measurements on the geochemistry of the paleocene-eocene reservoir as well as on the noble gases of the solutions were carried out. The groundwater chemistry and isotope composition retains interpretable traces related to recent climatic events : for example, the rise of the sea level can be correlated with alternate exchange of water between maastrichtian and paleocene aquifer, and equally with brackish waters infiltrated in the neighbourhood of the existing deltas. In the sedimentary basins, the fluorapatite mineral contained in phosphatic rocks represent the principal origin of fluorine ; in cristalline rocks the origin is fluorite and fluorine adsorbed in phyllite minerals and microfissures. The measurements carried out in Senegal and Tunisia, in addition to reinterpreted data collected from littérature show, in almost all cases, the fundamental role of fluorine water saturation. When water are undersaturated the reservoir and the groundwater flow are the most important factors. When they are saturated all the modifications of calcium activity and the formation of calcic and fluorine complexes control the change in fluoride concentration. The computer calculations give the details of the mechanisms involved and a quantification of their relative influence.Des eaux riches en fluor ainsi que des conditions lithologiques, hydrodynamiques, hydrogéochimiques et paléohydrologiques très variées caractérisent les trois systèmes aquifères principaux du bassin du Sénégal (maastrichtien, paléocène-éocène, oligo-miocène). Dans ce contexte, l'étude hydrogéochimique et isotopique des nappes a été engagée avec un double objectif : -décrire et interpréter le fonctionnement hydrodynamique et hydrochimique ; -cartographier les eaux souterraines fluorurées ; comprendre l'origine et les conditions de migration du fluor dans les eaux. Cette démarche s'appuie sur l'analyse des éléments majeurs, des éléments en trace, des isotopes stables et radioactifs (180, 2H, 3H, 14C, 36C1) et sur l'utilisation du programme de calcul des équilibres thermodyna¬ miques EQUIl(t). En outre, quelques mesures ont été réalisées sur la géochimie du réservoir paléocène-éocène et sur les gaz nobles en solution. Ces nappes conservent une trace chimique et isotopique interprétable des épisodes climatiques récents ; ainsi, par exemple, la remontée du niveau océanique est mise en relation avec l'inversion des flux de drainance entre les nappes "maestrichtienne" et paléocène, et l'infiltration d'eaux saumâtres au voisinage des estuaires actuels. Dans les bassins sédimentaires, la fluor-apatite, minéral des roches phosphatées, représente la principale source de fluor : dans les régions de socle cristallin, ce rôle est joué par la fluorine et le fluor adsorbé dans les minéraux phylliteux et les microfissures. Les mesures réalisées au Sénégal et en Tunisie, et les données bibliographiques réinterprétées montrent, dans presque tous les cas, le rôle fondamental de la saturation en fluorine des eaux. Quand celles-ci sont sous-saturées, le réservoir et l'hydrodynamisme sont prépondérants. Quand elles sont saturées, les réactions qui modifient l'activité du calcium et la formation de complexes calciques ou fluorés déterminent l'évolution des concentrations en fluor. Les calculs d'équilibres thermodynamiques détaillent ces mécanismes et permettent de quantifier leur influence respective.Travi Yves. Hydrogéologie et hydrochimie des aquifères du Sénégal. Hydrogéochimie du fluor dans les eaux souterraines. Strasbourg : Institut de Géologie – Université Louis-Pasteur, 1993. 176 p. (Sciences Géologiques. Mémoire, 95

Hydrogéologie et hydrochimie des aquifères du Sénégal. Hydrogéochimie du fluor dans les eaux souterraines

HYDRO GEOLOGY AND HYDROCHEMISTRY OF SENEGALESE AQUIFERS. HYDRO GEO CHEMISTRY OF FLUORINE IN GROUNDWATERS The three principal aquifer systems in Senegalese basin (Maastrichtian, Paleocene-Eocene, Oligo-Miocene) contain waters riches in fluorine ; although in lithology hydrodynamism and hydrochemistry as well paleo-hydrology they are characterised by great variations. In this context, the study of the hydrochemistry and isotope composition of the groundwaters have been undertaken with two objectives : -to describe and interpret the hydrodynamic and hydrochemical mechanisms ; -to map out the fluoride groundwaters and to understand the origin and the conditions for migration of fluorine in water. The methodology include the determination of dominant ions, trace elements, stable and radioactive isotopes (180, 2H, 3H, 14C, 36C1) and the use of the computer program EQUIL(t) to calculate thermodynamic equilibria. Also, some measurements on the geochemistry of the paleocene-eocene reservoir as well as on the noble gases of the solutions were carried out. The groundwater chemistry and isotope composition retains interpretable traces related to recent climatic events : for example, the rise of the sea level can be correlated with alternate exchange of water between maastrichtian and paleocene aquifer, and equally with brackish waters infiltrated in the neighbourhood of the existing deltas. In the sedimentary basins, the fluorapatite mineral contained in phosphatic rocks represent the principal origin of fluorine ; in cristalline rocks the origin is fluorite and fluorine adsorbed in phyllite minerals and microfissures. The measurements carried out in Senegal and Tunisia, in addition to reinterpreted data collected from littérature show, in almost all cases, the fundamental role of fluorine water saturation. When water are undersaturated the reservoir and the groundwater flow are the most important factors. When they are saturated all the modifications of calcium activity and the formation of calcic and fluorine complexes control the change in fluoride concentration. The computer calculations give the details of the mechanisms involved and a quantification of their relative influence.Des eaux riches en fluor ainsi que des conditions lithologiques, hydrodynamiques, hydrogéochimiques et paléohydrologiques très variées caractérisent les trois systèmes aquifères principaux du bassin du Sénégal (maastrichtien, paléocène-éocène, oligo-miocène). Dans ce contexte, l'étude hydrogéochimique et isotopique des nappes a été engagée avec un double objectif : -décrire et interpréter le fonctionnement hydrodynamique et hydrochimique ; -cartographier les eaux souterraines fluorurées ; comprendre l'origine et les conditions de migration du fluor dans les eaux. Cette démarche s'appuie sur l'analyse des éléments majeurs, des éléments en trace, des isotopes stables et radioactifs (180, 2H, 3H, 14C, 36C1) et sur l'utilisation du programme de calcul des équilibres thermodyna¬ miques EQUIl(t). En outre, quelques mesures ont été réalisées sur la géochimie du réservoir paléocène-éocène et sur les gaz nobles en solution. Ces nappes conservent une trace chimique et isotopique interprétable des épisodes climatiques récents ; ainsi, par exemple, la remontée du niveau océanique est mise en relation avec l'inversion des flux de drainance entre les nappes "maestrichtienne" et paléocène, et l'infiltration d'eaux saumâtres au voisinage des estuaires actuels. Dans les bassins sédimentaires, la fluor-apatite, minéral des roches phosphatées, représente la principale source de fluor : dans les régions de socle cristallin, ce rôle est joué par la fluorine et le fluor adsorbé dans les minéraux phylliteux et les microfissures. Les mesures réalisées au Sénégal et en Tunisie, et les données bibliographiques réinterprétées montrent, dans presque tous les cas, le rôle fondamental de la saturation en fluorine des eaux. Quand celles-ci sont sous-saturées, le réservoir et l'hydrodynamisme sont prépondérants. Quand elles sont saturées, les réactions qui modifient l'activité du calcium et la formation de complexes calciques ou fluorés déterminent l'évolution des concentrations en fluor. Les calculs d'équilibres thermodynamiques détaillent ces mécanismes et permettent de quantifier leur influence respective.Travi Yves. Hydrogéologie et hydrochimie des aquifères du Sénégal. Hydrogéochimie du fluor dans les eaux souterraines. Strasbourg : Institut de Géologie – Université Louis-Pasteur, 1993. 176 p. (Sciences Géologiques. Mémoire, 95

L'hydrogéologie de la partie occidentale de la dépression permienne bordant à l'Ouest le Massif des Maures (Bassin de Cuers)

After a briefly summing up the lithostratigraphy, tectonic and geomorphology of the Cuers depression and its borders, we try to bring out the main outlines of the local hydrogeology. The various aquifers have been characterized, and the hydrogeological mecanisms, ruling the different communications wich can exist between the reservoirs, have been specified. It therefore appears, as a main point, that the Permian can play an interesting part and that the numerous communications are due to a great lithological variety, the tectonic and the existence of a fairly wide quaternary layer. We have specified the origin of some anomalies, previously noticed in the chemical composition of the waters (strong local concentrations of sulphates) and we have connected them with the accidents of the area. Finally, we have struck an approximate balance wich brings out the existence of a shortage of an outflow, probably linked with leaks occuring in the deep strata of the aquifers of the inferior Permian.Après un bref rappel de la lithostratigraphie, de la tectonique et de la géomorphologie de la dépression de Cuers et de ses bordures, on essaye de dégager les grands traits de l'hydrogéologie régionale. On caractérise les différents aquifères et on précise les mécanismes hydrogéologiques régissant les communications variées qui peuvent exister entre les réservoirs. Il apparaît ainsi, essentiellement, que le Permien peut jouer un rôle intéressant et que les nombreuses communications sont dues à une grande variété lithologique, à la tectonique et à la présence d'un recouvrement quaternaire relativement étendu. L'origine de certaines anomalies constatées antérieurement dans le chimisme des eaux (fortes concentrations locales en sulfates) a pu être précisée et mise en relation avec les accidents du secteur concerné. Enfin, un bilan approximatif a été établi, qui fait ressortir l'existence d'un déficit d'écoulement très probablement lié à des fuites se produisant en profondeur au niveau des aquifères du Permien inférieur.Travi Yves. L'hydrogéologie de la partie occidentale de la dépression permienne bordant à l'Ouest le Massif des Maures (Bassin de Cuers). In: Géologie Méditerranéenne. Tome 9, numéro 2, 1982. pp. 129-138

Rapport III.15. FLUORISK : un système expert pour évaluer le «risque fluorotique» lié aux eaux souterraines dans les pays en voie de développement

L'action nocive d'un excès de fluor sur les systèmes osseux et dentaire est bien connue. La découverte de nombreux foyers de fluorose explique l'intérêt porté depuis une cinquantaine d'années à la présence de cet élément dans les eaux naturelles. L'origine de cette affection peut être diverse, mais les eaux souterraines jouent un rôle prépondérant. Or, si ce problème est relativement bien géré par les pays dits "Développés", il n'en va pas de même des Pays en Voie de Développement sous équipés en réseaux de distribution d'eaux potables. Fluorisk est un système expert destiné à un non spécialiste pour l'aider à évaluer les "risques fluorotiques" relatifs à un aquifère ou un ensemble d'aquifères à l'échelle d'une région ou d'un pays. Il s'appuie sur les connaissances actuelles concernant l'origine et les conditions de transport (contrôles hydrodynamiques et hydrochimiques) du fluor dans les eaux souterraines (TRAVI-1988). Exploité sur un micro-ordinateur de type PC (MSDOS), il utilise le langage OURSE défini à partir de PROLOG ce qui permet l’écriture de règles concises facilement assimilables par l'utilisateur. Une première étape consiste à détecter la présence éventuelle de fluor et à la localiser. On utilise pour cela les données bibliographiques existantes, analyses ou enquêtes épidémiologiques, et la géologie des réservoirs potentiels. Des zones à risques peuvent ainsi être définies. Dans un deuxième temps, on tente de quantifier les teneurs en fluor que l'on risque de rencontrer. Cette démarche s'appuie sur une approche probabiliste lorsque les données chimiques sont absentes, et sur les calculs thermodynamiques lorsqu'elles existent (conductivité, dureté, alcalinité et pH, au minimum). Enfin, le risque définitif est évalué en tenant compte des autres sources possibles de fluor, des habitudes alimentaires des populations et du climat qui conditionne la consommation d'eau de boisson.Travi Yves, Kergall Y. Rapport III.15. FLUORISK : un système expert pour évaluer le «risque fluorotique» lié aux eaux souterraines dans les pays en voie de développement. In: Les eaux souterraines et la gestion des eaux. Progrès - qualité - quantité. Vingt et unièmes journées de l'hydraulique. Sophia-Antipolis, 29-31 janvier1991. Tome 3, 1991