The use of bromide anion contents is an essential complement to chloride measurements
in order to... more The use of bromide anion contents is an essential complement to chloride measurements in order to explain the salinity anomalies in groundwaters. Thanks to the relationship Br =JCl> and to the molar ratio B&l, it allows marine influence areas (the Ocean, precipitation, aerosols, sedimentary paleosalinity) to be distinguished from evaporitic or anthropogenic influence areas, which are impoverished in Br as opposed to the oceanic domain. Applied to the Souss alluvial plain, and thanks to this methodology, we can interpret phenomena which are responsible for conductivity anomalies in groundwaters: present salt encroachment, sedimentary paleosalinity or wastewaters downstream; evaporites, recycling of irrigation waters in the mean Souss.
ABSTRACT L’eau joue un rôle majeur dans la déstructuration des versants instables. Il est donc né... more ABSTRACT L’eau joue un rôle majeur dans la déstructuration des versants instables. Il est donc nécessaire d’appréhender les circulations d’eau au sein de ces massifs. Par contre, la diversité des contextes lithologiques (milieu rocheux fracturé pour Séchilienne et La Clapière ; milieu argileux peu consolidé pour Super-Sauze et Avignonet) et hydrogéologiques (écoulements en fracture, écoulements en matrice, zone non saturée d’épaisseur variable, milieux multi-couches) impose des stratégies d’observations différentes pour chaque site. Les méthodes hydrogéologiques classiques ne permettent pas toujours d’appréhender la circulation des fluides dans les massifs fissurés ou peu consolidés (problème de métrologie, durée de vie des appareils de mesures, écoulements lents). C’est pourquoi des méthodes indirectes ont été développées notamment l’hydrogéochimie qui donne des informations globales sur les circulations d’eau à l’échelle de l’aquifère. L’hydrogéochimie, utilisée avec succès aussi bien dans les massifs rocheux que peu consolidés, permet de définir des familles d’eaux et d’identifier la participation des différents réservoirs à l’écoulement dans les versants en mouvement. Le suivi de la chimie des sources permet de renseigner sur la recharge - mécanismes d’écoulement, temps de transit, inertie du système ou l’étiage (origine et chemin de l’eau souterraine) du ou des aquifères. D’autre part, le suivi de traceurs naturels peut également mettre en évidence l’existence de variations lithologiques ou de structures géologiques qui ne sont pas visibles à partir d’investigations géologiques classiques. Enfin, le suivi de traceurs naturels, couplé à des suivis synchrones de la pluviométrie et des vitesses de déplacement, apporte une meilleure compréhension du comportement hydromécanique et potentiellement l’identification de précurseurs de la rupture ou d’accélération importante du massif. Au-delà du rôle de traceur des sources d’eau, les caractéristiques hydrogéochimiques au sein d’un versant instable sont susceptibles de jouer un rôle sur l’altérabilité des matériaux et donc sur leur fragilisation mécanique. En effet, l’érosion chimique engendrée par les interactions eau-roche implique une perte de substance qui peut modifier les caractéristiques hydrodynamiques et rhéologiques des roches. Un autre exemple est la relation observée par certains auteurs entre la chimie de l’eau interstitielle et la stabilité physicochimique des minéraux argileux (par exemple, le rôle dispersif du sodium qui mène à une dégradation de la structure des sols argileux). Tous ces éléments montrent que la chimie de l’eau est un paramètre pertinent pour l’étude des interactions entre l’eau et la matrice de sol dans les versants instables (processus d’écoulement et altérations). A l’image des variables plus classiquement étudiées dans ces milieux (hydrologie, déplacement, séismicité), elle a vocation à intégrer les réseaux de suivi à long terme mis en place dans le cadre des observatoires.
ABSTRACT The Diass horst aquifer system located 50 km east of Dakar (Senegal) is exploited in two... more ABSTRACT The Diass horst aquifer system located 50 km east of Dakar (Senegal) is exploited in two main aquifers covered by a sandy superficial aquifer: the confined/unconfined Palaeocene karstic limestone and the confined Maastrichtian sandstone aquifer underneath. This system has experienced intensive groundwater abstraction during the last 50 years to supply increasing water demand, agricultural and industrial needs. The high abstraction rate from 1989 to 2009 (about 109,000 m3/d) has caused a continuous groundwater level decline (up to 30 m), a modification of the groundwater flow and salinization in parts of the aquifers. The objective of the study is to improve our understanding of the system functioning with regards to high pumping, identify the geochemical reactions that take place in the system, infer origin and timing of recharge by using mainly stable (δ18O, δ2H, 13C) and radioactive (3H and 14C) isotopes. Water types defined in the Piper diagram vary in order of abundance from Ca–HCO3 (65%), Ca/Na–Cl (20%), Na–HCO3 (3%) and Na–Cl (12%). Values of δ18O and δ2H for the superficial aquifer range between −5.8 and −4.2‰ and between −42 and −31‰, respectively. For the Palaeocene aquifer they range from −5.8 to −5.0‰ and from −38 to −31‰, respectively; values in the Maastrichtian aquifer are between −5.9 and −4.3‰ for δ18O and −38 to −26‰ for δ2H. Plotted against the conventional δ18O vs δ2H diagram, data from the upper aquifer exhibit a dispersed distribution with respect to isotopic fractionation while those of the Palaeocene and Maastrichtian aquifers are aligned parallel and slightly below/or on the Global Meteoric Water Line (GMWL) evidencing ancient waters which had evaporated during infiltration. The low tritium (generally <0.7 TU) and 14C (0.7–57.2 pmc) contents indicate predominance of older water being recharged during the Pleistocene and Holocene periods. However, few boreholes which exhibit high tritium (1.2–4.3 TU) and 14C (65.7–70.8 pmc) values indicate some mixture with recent water likely through faulting and vertical drainage from the upper to deeper aquifers as well as lateral flow along flow paths to the piezometric depressions created by pumping.
Abstract In carbonate massifs, flow patterns are condi-tioned by karstification processes which d... more Abstract In carbonate massifs, flow patterns are condi-tioned by karstification processes which develop a conduit network and preserve low permeability microfractured blocks. The Sierra de las Nieves karst massif (southern Spain) is subjected to a given climatic and geological ...
Due to the high input of organic soil substances in infiltrated water, dissolved organic carbon (... more Due to the high input of organic soil substances in infiltrated water, dissolved organic carbon (DOC) is an interesting tracer to determine water origin in hydrosystems. The aim of this study was to use continuous measurements of DOC natural fluorescence in spring water to characterize infiltration in a karst system at the event time scale. Hydrological data were recorded at the outlet of a small perennial spring within a cliff at Fertans in the French Jura mountains since July 2009. Results showed that the response of the system was fast (response time of 3 hours) and was produced by two combined flow types. First, discharge and turbidity peaks, and electrical conductivity troughs were produced by a piston-type flow enabling an unclogging of the fractures. Second, this fast infiltration process was followed by a slower one enriched in DOC, produced by a more diffuse-type flow through the matrix compartment.
The use of bromide anion contents is an essential complement to chloride measurements
in order to... more The use of bromide anion contents is an essential complement to chloride measurements in order to explain the salinity anomalies in groundwaters. Thanks to the relationship Br =JCl> and to the molar ratio B&l, it allows marine influence areas (the Ocean, precipitation, aerosols, sedimentary paleosalinity) to be distinguished from evaporitic or anthropogenic influence areas, which are impoverished in Br as opposed to the oceanic domain. Applied to the Souss alluvial plain, and thanks to this methodology, we can interpret phenomena which are responsible for conductivity anomalies in groundwaters: present salt encroachment, sedimentary paleosalinity or wastewaters downstream; evaporites, recycling of irrigation waters in the mean Souss.
ABSTRACT L’eau joue un rôle majeur dans la déstructuration des versants instables. Il est donc né... more ABSTRACT L’eau joue un rôle majeur dans la déstructuration des versants instables. Il est donc nécessaire d’appréhender les circulations d’eau au sein de ces massifs. Par contre, la diversité des contextes lithologiques (milieu rocheux fracturé pour Séchilienne et La Clapière ; milieu argileux peu consolidé pour Super-Sauze et Avignonet) et hydrogéologiques (écoulements en fracture, écoulements en matrice, zone non saturée d’épaisseur variable, milieux multi-couches) impose des stratégies d’observations différentes pour chaque site. Les méthodes hydrogéologiques classiques ne permettent pas toujours d’appréhender la circulation des fluides dans les massifs fissurés ou peu consolidés (problème de métrologie, durée de vie des appareils de mesures, écoulements lents). C’est pourquoi des méthodes indirectes ont été développées notamment l’hydrogéochimie qui donne des informations globales sur les circulations d’eau à l’échelle de l’aquifère. L’hydrogéochimie, utilisée avec succès aussi bien dans les massifs rocheux que peu consolidés, permet de définir des familles d’eaux et d’identifier la participation des différents réservoirs à l’écoulement dans les versants en mouvement. Le suivi de la chimie des sources permet de renseigner sur la recharge - mécanismes d’écoulement, temps de transit, inertie du système ou l’étiage (origine et chemin de l’eau souterraine) du ou des aquifères. D’autre part, le suivi de traceurs naturels peut également mettre en évidence l’existence de variations lithologiques ou de structures géologiques qui ne sont pas visibles à partir d’investigations géologiques classiques. Enfin, le suivi de traceurs naturels, couplé à des suivis synchrones de la pluviométrie et des vitesses de déplacement, apporte une meilleure compréhension du comportement hydromécanique et potentiellement l’identification de précurseurs de la rupture ou d’accélération importante du massif. Au-delà du rôle de traceur des sources d’eau, les caractéristiques hydrogéochimiques au sein d’un versant instable sont susceptibles de jouer un rôle sur l’altérabilité des matériaux et donc sur leur fragilisation mécanique. En effet, l’érosion chimique engendrée par les interactions eau-roche implique une perte de substance qui peut modifier les caractéristiques hydrodynamiques et rhéologiques des roches. Un autre exemple est la relation observée par certains auteurs entre la chimie de l’eau interstitielle et la stabilité physicochimique des minéraux argileux (par exemple, le rôle dispersif du sodium qui mène à une dégradation de la structure des sols argileux). Tous ces éléments montrent que la chimie de l’eau est un paramètre pertinent pour l’étude des interactions entre l’eau et la matrice de sol dans les versants instables (processus d’écoulement et altérations). A l’image des variables plus classiquement étudiées dans ces milieux (hydrologie, déplacement, séismicité), elle a vocation à intégrer les réseaux de suivi à long terme mis en place dans le cadre des observatoires.
ABSTRACT The Diass horst aquifer system located 50 km east of Dakar (Senegal) is exploited in two... more ABSTRACT The Diass horst aquifer system located 50 km east of Dakar (Senegal) is exploited in two main aquifers covered by a sandy superficial aquifer: the confined/unconfined Palaeocene karstic limestone and the confined Maastrichtian sandstone aquifer underneath. This system has experienced intensive groundwater abstraction during the last 50 years to supply increasing water demand, agricultural and industrial needs. The high abstraction rate from 1989 to 2009 (about 109,000 m3/d) has caused a continuous groundwater level decline (up to 30 m), a modification of the groundwater flow and salinization in parts of the aquifers. The objective of the study is to improve our understanding of the system functioning with regards to high pumping, identify the geochemical reactions that take place in the system, infer origin and timing of recharge by using mainly stable (δ18O, δ2H, 13C) and radioactive (3H and 14C) isotopes. Water types defined in the Piper diagram vary in order of abundance from Ca–HCO3 (65%), Ca/Na–Cl (20%), Na–HCO3 (3%) and Na–Cl (12%). Values of δ18O and δ2H for the superficial aquifer range between −5.8 and −4.2‰ and between −42 and −31‰, respectively. For the Palaeocene aquifer they range from −5.8 to −5.0‰ and from −38 to −31‰, respectively; values in the Maastrichtian aquifer are between −5.9 and −4.3‰ for δ18O and −38 to −26‰ for δ2H. Plotted against the conventional δ18O vs δ2H diagram, data from the upper aquifer exhibit a dispersed distribution with respect to isotopic fractionation while those of the Palaeocene and Maastrichtian aquifers are aligned parallel and slightly below/or on the Global Meteoric Water Line (GMWL) evidencing ancient waters which had evaporated during infiltration. The low tritium (generally <0.7 TU) and 14C (0.7–57.2 pmc) contents indicate predominance of older water being recharged during the Pleistocene and Holocene periods. However, few boreholes which exhibit high tritium (1.2–4.3 TU) and 14C (65.7–70.8 pmc) values indicate some mixture with recent water likely through faulting and vertical drainage from the upper to deeper aquifers as well as lateral flow along flow paths to the piezometric depressions created by pumping.
Abstract In carbonate massifs, flow patterns are condi-tioned by karstification processes which d... more Abstract In carbonate massifs, flow patterns are condi-tioned by karstification processes which develop a conduit network and preserve low permeability microfractured blocks. The Sierra de las Nieves karst massif (southern Spain) is subjected to a given climatic and geological ...
Due to the high input of organic soil substances in infiltrated water, dissolved organic carbon (... more Due to the high input of organic soil substances in infiltrated water, dissolved organic carbon (DOC) is an interesting tracer to determine water origin in hydrosystems. The aim of this study was to use continuous measurements of DOC natural fluorescence in spring water to characterize infiltration in a karst system at the event time scale. Hydrological data were recorded at the outlet of a small perennial spring within a cliff at Fertans in the French Jura mountains since July 2009. Results showed that the response of the system was fast (response time of 3 hours) and was produced by two combined flow types. First, discharge and turbidity peaks, and electrical conductivity troughs were produced by a piston-type flow enabling an unclogging of the fractures. Second, this fast infiltration process was followed by a slower one enriched in DOC, produced by a more diffuse-type flow through the matrix compartment.
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in order to explain the salinity anomalies in groundwaters. Thanks to the relationship
Br =JCl> and to the molar ratio B&l, it allows marine influence areas (the Ocean, precipitation,
aerosols, sedimentary paleosalinity) to be distinguished from evaporitic or anthropogenic influence
areas, which are impoverished in Br as opposed to the oceanic domain. Applied to the Souss alluvial
plain, and thanks to this methodology, we can interpret phenomena which are responsible for
conductivity anomalies in groundwaters: present salt encroachment, sedimentary paleosalinity or
wastewaters downstream; evaporites, recycling of irrigation waters in the mean Souss.
in order to explain the salinity anomalies in groundwaters. Thanks to the relationship
Br =JCl> and to the molar ratio B&l, it allows marine influence areas (the Ocean, precipitation,
aerosols, sedimentary paleosalinity) to be distinguished from evaporitic or anthropogenic influence
areas, which are impoverished in Br as opposed to the oceanic domain. Applied to the Souss alluvial
plain, and thanks to this methodology, we can interpret phenomena which are responsible for
conductivity anomalies in groundwaters: present salt encroachment, sedimentary paleosalinity or
wastewaters downstream; evaporites, recycling of irrigation waters in the mean Souss.