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
