Contexte et objectifs

Mieux connaître les eaux souterraines avec Carismeau

BRGM Orléans– Agence de l’eau Adour-Garonne

Carismeau permet de caractériser les différentes masses d’eau souterraines profondes de l’Éocène d’Adour-Garonne, en termes de connaissance des hétérogénéités et des interconnexions entre les aquifères. Il découle d’un travail mené par le BRGM et l’Agence de l’Eau Adour-Garonne.

Cette approche est incontournable pour la gestion des aquifères telle que la directive cadre sur l’eau (DCE) le prévoit. La masse d’eau cible est celle du système des sables Éocène constituant une série d’aquifères majeurs : Paléocène, sables infra-molassiques Eocène (SIM), Éocène inférieur, Éocène moyen, Éocène supérieur.

L’utilisation de traceurs
Dans le cadre de ce projet, différentes approches ont été appliquées, notamment les outils isotopiques [1] usuels (oxygène et hydrogène, soufre et oxygène des sulfates), novateurs (strontium, uranium/thorium), et potentiels (bore et lithium). Les traceurs isotopiques retenus pour cette étude associent des traceurs d’interaction eau-roche, de mélange, d’origine des eaux, de processus, de datation…, chaque traceur couvrant une ou plusieurs de ces caractéristiques. C’est l’association de ces outils avec leurs propriétés respectives qui permet de répondre à beaucoup de questions sur le fonctionnement des aquifères profonds et donc d’apporter des connaissances supplémentaires aux gestionnaires. C’est ainsi que des questions sur les temps de résidence, les aires d’alimentation, les mélanges et beaucoup d’autres peuvent être abordées suivant le choix des isotopes analysés.

Connaître l’âge des eaux souterraines
L’âge des eaux souterraines profondes peut être déterminé par la mesure des isotopes “uranium” pour les eaux anciennes et des isotopes “carbone 14” pour les eaux plus récentes.
Dans le cas des nappes profondes du bassin Adour-Garonne, les âges mesurés varient entre 10 et 38 000 ans, ce qui traduit un mélange important des eaux dans le temps. Les périodes de recharge de ces aquifères profonds sont décrites grâce aux mesures des isotopes stables de l’oxygène et de l’hydrogène. L’analyse des résultats permet de relier les épisodes de recharge des nappes aux grandes variations climatiques.

Origine et alimentation des eaux souterraines
Certains éléments dissous dans les eaux souterraines peuvent, par l’analyse de leur isotope, révéler une partie de leur milieu d’origine. Ainsi les isotopes du souffre, l’oxygène des sulfates, le strontium, le bore (élément chimique que l’on retrouve naturellement dans l’environnement, combiné à d’autres éléments pour former des borates) peuvent préciser des origines d’évaporites (roches sédimentaires constituées de minéraux), de carbonates de l’Éocène ou Miocène, des sulfures sédimentaires, des environnements argileux ou silicatés.
L’étude du couplage des isotopes du bore, de l’oxygène et de l’hydrogène permet de préciser les principales aires d’alimentation de ces aquifères profonds.

Quelles interconnexions entre aquifères ?
La mesure des isotopes du strontium (alcalino-terreux) a permis de tracer des mélanges d’eau et donc des interconnexions entre niveaux aquifères. C’est le cas, par exemple entre l’Éocène et l’aquifère du Miocène sus-jacent via des phénomènes de drainance (échange vertical de particules fines entre des couches aquifères superposées) induite par la surexploitation de l’aquifère Eocène dans la région bordelaise.
A contrario, le couplage des isotopes du soufre et oxygène des sulfates et du strontium a permis de montrer que l’aquifère de la SIM, dans la zone centrale de son extension, semble déconnecté de l’aquifère de l’Éocène inférieur.

Pour en savoir plus : http://carismeau.brgm.fr