Éditeur(s) : GFP : Groupe Français des Pesticides
Extrait de : "Protection des cultures et santé environnementale : héritages et conceptions nouvelles" : congrès, le 26 mai 2014. Université des Antilles et de la Guyane
Description : La présente étude, qui s'appuie sur l'exploitation des données de suivi bancarisées dans la base de données ADES (Administration des Données sur les Eaux Souterraines) a pour objectif principal de caractériser l'évolution de la qualité des eaux souterraines vis-à-vis de certains pesticides et métabolites en relation avec les changements majeurs de pratiques agricoles induits par l'évolution des retraits et autorisations de mise sur le marché des produits phytosanitaires. Il s'agit ainsi d'essayer d'établir une relation entre l'évolution de la pression et de l'impact sur la qualité des eaux souterraines. Un lien entre les tendances d'évolution et notamment le contexte hydrogéologique (type lithologique et fonctionnement karstique ou non), climatique (recharge des aquifères illustrée par les pluies efficaces) et l'évolution des autorisations de mises sur le marché des substances est recherché.
Siècle(s) traité(s) : 21
Droits : CC-BY-NC-ND - Attribution - Pas d'utilisation commerciale - Pas de modification
Permalien : http://www.manioc.org/fichiers/V14169
V14169

Éditeur(s) : GFP : Groupe Français des Pesticides
Extrait de : "Protection des cultures et santé environnementale : héritages et conceptions nouvelles" : congrès, le 26 mai 2014. Université des Antilles et de la Guyane
Description : La zone non saturée des aquifères est supposée jouer un rôle important dans le transfert de pesticides vers les eaux souterraines mais les mécanismes de ce transfert sont actuellement mal connus. L'étude se propose de répondre à cette problématique en travaillant sur un secteur du bassin Rhône-Méditerranée-Corse dans lequel les nombreux aquifères sédimentaires, fortement sollicités, présentent pour une grande partie d'entre eux des problèmes de qualité provenant de pollutions d'origine agricole, industrielle ou urbaine.
Siècle(s) traité(s) : 21
Droits : CC-BY-NC-ND - Attribution - Pas d'utilisation commerciale - Pas de modification
Permalien : http://www.manioc.org/fichiers/V14178
V14178

Résumé : 1900-1920
CHC5017
Havana (Cuba : Province)

Droits : http://merrick.library.miami.edu/digitalprojects/copyright.html
chc50170005760001001
1335

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : 1 p.
For groundwater issues (potential leakages in waste repository, aquifer management ...), the development of modeling techniques is far ahead of the actual knowledge of aquifers. This raises two fundamental issues: 1) which and how much data are necessary to make predictions accurate enough for aquifer management issues; 2) which models remain relevant to describe the heterogeneity and complexity of geological systems. The French observatory H+ was created in 2002 with the twofold motivation of acquiring a large database for validating models of heterogeneous aquifers, and of surveying groundwater quality evolution in the context of environmental changes. H+ is a network of 4 sites (Ploemeur, Brittany, France; HES Poitiers, France; Cadarache, France; Campos, Mallorca, Spain) with different geological, climatic, and economic contexts. All of them are characterized by a highly heterogeneous structure (fractured crystalline basement for Ploemeur, karstified and fractured limestone for Poitiers, Cadarache and Mallorca), which is far to be taken into account by basic models. Ploemeur is exploited as a tap-water plant for a medium-size coastal city (15,000 inhabitants) for 20 years. Each site is developed for long term investigation and monitoring. They involves a dense network of boreholes, detailed geological and geophysical surveys, periodic campaigns and/or permanent measurements of groundwater flow, water chemistry, geophysical signals (including ground motions), climatic parameter, etc. Several large-scale flow experiments are scheduled per year to investigate the aquifer structure with combined geophysical, hydrogeological, and geochemical instruments. All this information is recorded in a database that has been developed to improve the sustainability and quality of data, and to be used as a collaborative tool for both site researchers and modelers. This project lasts now for 5 years. It is a short time to collect the amount of information necessary to apprehend the complexity of aquifers; but it is already enough to obtain a few important scientific results about the very nature of the flow heterogeneity, the origin and residence time of water elements, the kinetic of geochemical processes, etc. We have also developed new methods to investigate aquifers (in-situ flow measurements, flow experiment designs, groundwater dating, versatile in-situ probes, etc.). This experience aiming at building up long term knowledge appears extremely useful to address critical issues related to groundwater aquifers: the structure and occurrence of productive aquifer in crystalline basement, the assessment of aquifer protection area in the context of highly heterogeneous flow, the biochemical reactivity processes, the long term evolution of both water quantity and quality in the context of significant environmental changes, for instance.
AGU, Fall Meeting 2008
San Francisco, United States

insu-00375980
https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-00375980

Éditeur(s) : HAL CCSD American Geophysical Union
Résumé : International audience
This paper presents a multicontinuum approach to model fractal temporal scaling of catchment response in hydrological systems. The temporal scaling of discharge is quantified in frequency domain by the transfer function HðxÞ, which is defined as the ratio between the spectra of catchment response and recharge time series. The transfer function may scale with frequency x as HðxÞ x2b. While the classical linear and Dupuit models predict exponents of b52 and b51, observations indicate scalings with noninteger exponents b. Such behaviors have been described by multifractal models, which, however, often lack a relation to the medium characteristics. We revisit and extend the classical linear Dupuit aquifer models and discuss their physical meanings in the light of the resulting aquifer dynamics. On the basis of these classical models, we derive a multicontinuum approach that provides physical recharge models which are able to explain fractal behaviors with exponents 1=2 < b < 2. Furthermore, this approach allows to link the fractal dynamics of the discharge process to the physical aquifer characteristics as reflected in the distribution of storage time scales. We systematically analyze the catchment responses in the proposed multicontinuum models, and identify and quantify the time scales which characterize the dynamics of the catchment response to recharge.
ISSN: 0043-1397

insu-00952537
https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-00952537
https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-00952537/document
https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-00952537/file/russian.pdf
DOI : 10.1002/2013WR014255

Éditeur(s) : HAL CCSD Oxford University Press (OUP)
Résumé : International audience
Advances in groundwater storage monitoring are crucial for water resource management and hydrological processes understanding. The evaluation of water storage changes (WSC) often involve point measurements (observation wells, moisture probes, etc.), which may be inappropriate in heterogeneous media. Over the past few years, there has been an increasing interest in the use of gravimetry for hydrological studies. In the framework of the GHYRAF (Gravity and Hydrology inAfrica) project, 3 yr of repeated absolute gravity measurements using a FG5-type gravimeter have been undertaken at Nalohou, a Sudanian site in northern Benin. Hydrological data are collected within the long-term observing system AMMA-Catch. Once corrected for solid earth tides, ocean loading, air pressure effects, polar motion contribution and non-local hydrology, seasonal gravity variations reach up to 11 μGal, equivalent to a WSC of 260-mm thick infinite layer of water. Absolute temporal gravity data are compared to WSC deduced from neutron probe and water-table variations through a direct modelling approach. First, we use neutronic measurements available for the whole vertical profile where WSC occur (the vadose zone and a shallow unconfined aquifer). The RMSD between observed and modelled gravity variations is 1.61 μGal, which falls within the error bars of the absolute gravity data. Second, to acknowledge for the spatial variability of aquifer properties, we use a 2-D model for specific yield (Sy) derived from resistivity mapping and Magnetic Resonance Soundings (MRS). The latter provides a water content (θMRS) known to be higher than the specific yield. Hence, we scaled the 2-D model of θMRS with a single factor (α). WSC are calculated from water-table monitoring in the aquifer layer and neutronic measurements in the vadose layer. The value of α is obtained with aMonte-Carlo sampling approach, minimizing the RMSD between modelled and observed gravity variations. This leads to α = Sy/θMRS = 0.63 ± 0.15, close to what is found in the literature on the basis of pumping tests experiments, with a RMSD value of 0.94 μGal. This hydrogeophysical experiment is a first step towards the use of time-lapse gravity data as an integrative tool to monitor interannual WSC even in complicated subsurface distribution.
ISSN: 0956-540X

hal-00821181
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00821181
DOI : 10.1093/gji/ggt146

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The present study addresses the question of increasing need in water supply. One line of research consists in investigating karst aquifers that represent significant water supplies for the areas around the Mediterranean. This work aims at developing a methodology of predictive evaluation of karst distribution and karst thickness within the carbonate massifs. It is based on the study of the Tethysian carbonate platform from the area of Montpellier, South of France. This area underwent a polyphased, complex, tectonic evolution, involving successive karst forming events. The approach is based on the relationships between eustacy and geodynamics, on one hand, and base-level variation recorded within palaeokarsts, on the other hand. Sedimentary fill of palaeokarsts allows to identify distinct karstification phases and sometimes to date them. It is a marker of base-level variations, which we attempt to quantify, that is responsible for karst formation and karst filling and sealing. For three palaeokarsts of regional extent, we analyze : karst sedimentary-fill, the distribution along upstream-downstream profile, the vertical extension of palaeokarsts, indicative of the base-level lowering. - The " Bauxite palaeokarst " results from the two-stage evolution of the " Isthme Durancien " : i) Bauxitic weathering of the Neocomian cover over the southern Massif Central , related to an inversion during Barremian ; ii) ≥1600 m uplift and exhumation during Aptian-Albian, inducing erosion of alterites, upstream, and deposition of detrital bauxites, downstream. - The " Early Paleocene palaeokarsts with marine sedimentary-fill " indicate base level variations of more than 350m in the upstream area. It is suggested here that such base-level variations, exceeding eustacy and recorded in tabular undeformed series, result from desiccation-flooding events in an endoreic silled basin. - The " Miocene palaeokarst with Cevennes-sourced sediment-fill " records a Serravalian-Tortonian base-level drop, depicted by canyon incision in the hinterland of the Gulf of Lion Margin. Uplift values of ≥ 400m upstream, about 250m in an intermediate area and 10's of m downstream, are measured. The present 3D geometry and distribution of carbonate massifs (exposed and covered) are modeled in the study area, from the Cevennes to the Mediterranean. The 3D geological model integrates seismic reflection, borehole and gravimetric data. Tectonic restoration of a N-S section, extracted from the 3D model, allows to reconstruct paleo-base-levels with respect with the carbonate massifs, at different stages of deformation and successive phases of karstification. The 3D paleo-flows through carbonates across the study area, are thus constrained, especially during the Messinian desiccation stage. Application of the results to hydrogeology leads to the following : - Uplift of upstream hinterland (Cretaceous, Miocene) produces large amplitude karsts, but they do not make significant reservoirs. - Karstification responsible for the development of important and deep karst reservoirs is related to desiccation of endoreic basins (early Paleocene and Messinian). - Theses two events have produced two main deep karst reservoirs, with a gravimetric signature : (1) Upstream of Montpellier Thrust, between Pic St Loup, Les Matelles Fault and Hérault Basin, a deep karsts developed over 900m thickness in the Malm limestone, during Paleocene. (2) Downstream (south) of Montpellier Thrust, the coastal karsts extend offshore over more than 10km, they are sealed by a thick Miocene to Quaternary cover, and they result from the Messinian event.
Cette étude s'inscrit dans un contexte de demande croissante en ressources en eau, conduisant à mieux contraindre et estimer la distribution des aquifères karstifiés qui représentent une ressource importante, notamment sur le pourtour méditerranéen. Le but de ce travail est d'élaborer une méthode prédictive de la distribution de la karstification et de l'épaisseur de massifs carbonatés karstifiés, notamment pour les karsts profonds. La méthodologie est développée à partir de l'étude des karsts de la plateforme carbonatée téthysienne du Languedoc montpelliérain; région qui a subi une histoire tectonique complexe et polyphasée, entrainant des phases de karstification successives. Elle est basée sur la compréhension des relations entre eustatisme, géodynamique et niveau de base, enregistrées par les paléokarsts de la région. Le remplissage sédimentaire des paléokarsts permet d'identifier les épisodes de karstification et de les dater ; c'est un marqueur des variations -que l'on cherche à quantifier- du niveau de base local responsable de la formation et du comblement des karsts. On analyse 3 paléokarsts d'extension régionale dont on peut étudier : le remplissage karstique, la distribution le long de profils amont-aval et l'extension verticale indicatrice de l'amplitude de l'abaissement du niveau de base dont il est issu. On en déduit les causes géodynamiques à l'origine de leur formation: - Le " paléokarst des bauxites " à remplissage caractéristique, résulte de l'évolution en 2 phases de " l'Isthme Durancien " : altération bauxitique de la couverture néocomienne sur le sud du Massif Central, liée à une inversion au Barrémien, suivi d'une surrection ≥ 1600m à l'Aptien-Albien, causant l'érosion des altérites en amont et le dépôt des bauxites détritiques en aval. - Le " paléokarst à remplissage marin paléocène inférieur " indique des variations du niveau de base local ≥350m dans la zone amont sud-cévenole. On propose que ces variations de niveau de base d'amplitude très supérieures aux variations eustatiques et dans une zone faiblement déformée, résultent d'assèchements et d'ennoiements d'un bassin endoréique à seuil. - Le " paléokarst à remplissage détritique d'origine cévenole ", enregistre la chute du niveau de base au Serravalien-Tortonien, qui se traduit par l'incision de canyons dans l'arrière-pays de la marge du Golfe du Lion. On détermine une surrection de plus de 400 mètres à l'amont, près de 250m dans les blocs faillés intermédiaires et quelques dizaines de mètres dans la zone avale. En parallèle, on établit la géométrie et la distribution actuelles des massifs carbonatés dans la zone d'étude (y compris sous couverture), en construisant un modèle géologique 3D, des Cévennes à la Méditerranée. On intègre les données de sismique réflexion, de forages et les données gravimétriques. La restauration tectonique séquentielle d'une coupe Nord-Sud extraite du modèle géologique permet d'appréhender la position des paléo-niveaux de base par rapport aux massifs carbonatés, pour chaque époque de karstification. On déduit l'organisation 3D des paléo-écoulements à travers la géométrie complexe des massifs carbonatés languedociens, notamment pendant l'évènement messinien. En terme d'évaluation de la ressource en eau, on déduit que: - Les surrections de l'arrière-pays (Crétacé " moyen ", Miocène) produisent des karsts de grande amplitude, mais ne constituent pas de réservoirs significatifs. - La karstification à l'origine de réservoirs exploitables importants et profonds est créée par l'assèchement de bassins endoréiques, qui ont affecté la région au Paléocène inférieur et au Messinien . - Ces deux évènements sont à l'origine de deux principaux réservoirs karstiques profonds qui ont une signature gravimétrique : (1) En amont du chevauchement de Montpellier, entre le Pic Saint Loup, la faille des Matelles et le bassin de l'Hérault, le karst profond se développe sur une épaisseur atteignant 900m, et est attribuée à l'événement du Paléocène. (2) Au Sud du chevauchement de Montpellier les karsts côtiers s'étendent jusqu'à plus de 10 km au large, scellés par une épaisse couverture Miocène et Plio-Quaternaire, et résultent de l'événement Messinien.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00936257

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Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : Karstic aquifers represent the most important fresh water reservoirs in many regions of the world like the Mediterranean Basin. However, because of complex processes of karstification, those aquifers are highly heterogeneous at all spatial scales and vulnerable to contamination. In this dissertation, we studied the potential of gravimetry and ambient seismic noise for hydrological modeling in karstic areas.The dolomitic area surrounding the “GEK” observatory in the Durzon catchment on the Larzac plateau, in France, is the preferred site for these studies. Inside the observatory, a superconducting gravimeter dedicated to hydrology has continuously measured gravity changes since 2011 with high precision, undertaken for the first time on a karst. From this gravity monitoring, we made conceptual hydrological models which laid the foundation of 1-D flow physical models. Indeed, gravimetry is an integrative hydro-geophysical method which allows 1) to consider the epikarst, locally heterogeneous as an equivalent tabular medium and 2) to define the types of transfer (fast & slow) occurring at the site. Especially, the lack of fast transfer through the GEK epikarst was precisely quantified for the first time at the field scale (~100m). Gravity-driven water mass balance with local meteorological data (evapotranspiration from a flux tower and precipitation) allowed setting the bottom outlet of the model to 1 mm.day-1. This flow has proved to be representative of the low-flow discharge at the only spring which represents all groundwater outflows from the catchment. This result supposes the homogeneity of the dolomitic epikarst almost at the basin scale. Model parameters were next calibrated using one year of ambient seismic noise monitored at two stations. Phase velocity changes obtained by cross-correlating the noise between 6 and 8 Hz were used as a ”timer” to follow the water infiltration between a depth of 30 and 60 meters. Thus, monitoring seismic velocity changes using ambient seismic noise demonstrates great potential for the study of deep and complex critical zones and could fill the instrumental gap currently existing in hydrology.Time-lapse gravity measurements with a spring-based portable gravimeter have also demonstrated the different behavior of two epikarsts and their variability at the scale of a few hundred meters. Monthly measurements around the observatory revealed the spatial homogeneity of this dolomitic epikarst: all the stations showed the same water storage changes. On the contrary, seasonal surface to depth gravity measurements along the underground passage of the Saint-Ferréol sinkhole, in limestone, have shown fast transfer and strong spatial variability of water storage. Lithology is then expected to play a part in the epikarst capacity to retain water. The precision needed to measure the weak hydrological induced signals during those surveys required robust methodology and an ambient temperature effect on measurements with spring-based gravimeter was observed in the field and quantified in the laboratory.
Les aquifères karstiques représentent des ressources en eau essentielles dans de nombreuses régions du monde comme le bassin Méditerranéen. Cependant, de par les processus complexes de karstification, ces aquifères sont hétérogènes à de nombreuses échelles et vulnérables. Dans cette thèse, nous étudions le potentiel de la gravimétrie et du bruit sismique ambiant pour la modélisation hydrologique en milieu karstique.Le site dolomitique de l’observatoire « GEK », sur le bassin du Durzon dans le Larzac, est le site d’étude privilégié de ces travaux. Dans l’observatoire, un gravimètre supraconducteur dédié à l’hydrologie mesure depuis 2011 les variations de gravité en continu et à une très haute précision, pour la première fois sur un karst. Des modèles hydrologiques conceptuels ont été réalisés à partir de cette surveillance gravimétrique et ont permis de poser les bases de modèles physiques d’écoulements 1-D. En effet la gravimétrie, intégratrice, permet 1) de considérer l’épikarst localement hétérogène comme un milieu tabulaire équivalent et 2) de définir les types de transfert à l’œuvre sur le site. En particulier, l’absence de transfert rapide dans l’épikarst a été quantifiée avec précision pour la première fois à l’échelle du terrain (~100m). A l’aide de données météorologiques locales, un bilan de masse précis a permis de définir le flux en limite inférieure du modèle à 1 mm.jour-1. Ce flux s’est montré représentatif du débit de basses-eaux de la source drainant l’ensemble du bassin. Ce résultat suppose une homogénéité de l’épikarst dolomitique quasiment à l’échelle du bassin. Les paramètres des modèles physiques ont ensuite pu être calibrés à l’aide d’un an d’intercorrélation du bruit sismique ambiant entre deux stations. Les variations de vitesses de phase obtenues entre 6 et 8Hz nous ont servi de « chronomètre » pour suivre l’infiltration entre 30 et 60m de profondeur. La surveillance passive des variations de vitesses sismiques par intercorrélation du bruit sismique ambiant montre ainsi un fort potentiel pour l’étude des zones critiques profondes et complexes à l’échelle du terrain et peut combler la lacune instrumentale qui existe actuellement en hydrologie.Des campagnes répétées de mesures avec un gravimètre portable à ressort ont également mis en évidence le fonctionnement différent de deux épikarsts et leur variabilité à l’échelle de la centaine de mètres. Des mesures mensuelles autour de l’observatoire ont mis en évidence l’homogénéité spatiale de cet épikarst dolomitique : toutes les stations ont les mêmes variations temporelles de stock d’eau. Au contraire, des mesures saisonnières en surface et en profondeur le long de la galerie souterraine calcaire de l’abîme de Saint-Ferréol ont montré une variabilité spatiale forte du stockage ainsi que du transfert rapide. La lithologie de l’épikarst est donc suspectée de jouer un rôle dans sa capacité de stockage. Lors de ces campagnes, la faiblesse du signal recherché a nécessité une méthodologie précautionneuse et un effet de température sur les mesures des gravimètres relatifs à ressort a été observé sur le terrain et quantifié en laboratoire.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01649606

NNT : 2016MONTT128
tel-01649606
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Éditeur(s) : HAL CCSD Elsevier
Résumé : International audience
The Roussillon sedimentary Basin (South France) is a complex multi-layered aquifer, close to the Mediterranean Sea facing seasonally increases of water abstraction and salinization issues. We report geochemical and isotopic vertical variability in this aquifer using groundwater sampled with a Westbay System® at two coastal monitoring sites: Barcarès and Canet. The Westbay sampling allows pointing out and explaining the variation of water quality along vertical profiles, both in productive layers and in the less permeable ones where most of the chemical processes are susceptible to take place.The aquifer layers are not equally impacted by salinization, with electrical conductivity ranging from 460 to 43,000 μS·cm− 1. The δ2H–δ18O signatures show mixing between seawater and freshwater components with long water residence time as evidenced by the lack of contribution from modern water using 3H, 14C and CFCs/SF6. S(SO4) isotopes also evidence seawater contribution but some signatures can be related to oxidation of pyrite and/or organically bounded S. In the upper layers 87Sr/86Sr ratios are close to that of seawater and then increase with depth, reflecting water–rock interaction with argillaceous formations while punctual low values reflect interaction with carbonate. Boron isotopes highlight secondary processes such as adsorption/desorption onto clays in addition to mixings. At the Barcarès site (120 m deep), the high salinity in some layers appear to be related neither to present day seawater intrusion, nor to Salses-Leucate lagoonwater intrusion. Groundwater chemical composition thus highlights binary mixing between fresh groundwater and inherited salty water together with cation exchange processes, water–rock interactions and, locally, sedimentary organic matter mineralisation probably enhanced by pyrite oxidation.Finally, combining the results of this study and those of Caballero and Ladouche (2015), we discuss the possible future evolution of this aquifer system under global change, as well as the potential management strategies needed to preserve quantitatively and qualitatively this water resource.
ISSN: 0048-9697

hal-01685219
https://hal-brgm.archives-ouvertes.fr/hal-01685219
DOI : 10.1016/j.scitotenv.2016.05.016

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : This work focus on the characterization of the source and dynamic of compactional fluids during sedimentary burial, through two complementary examples of late orogenic oil‐field half‐grabens: The exhumed Lodève Permian Basin and a deep buried Jurassic basin in the North Viking Graben (North Sea).Constituting the main part of the thesis, a multi‐disciplinary approach was conducted in the Lodève Basin where Ba‐F‐Cu‐Pb polymetallic mineralized systems are trapped into synrift faults and paleokarsts in the carbonate basement at the hinge point of the rollover. The source, timing and P/T conditions of fluid migration were deduced from the analysis of the microfabric, the fluid inclusions microthermometry, and the isotopic (Sr, S, O, H) and Rare Earth Element (REE) signature. Results are then crossed with a structural and thermal modeling that consolidates the sequence and dynamics of fluid during burial.A similar approach was conducted in the North Viking Graben where fluid markers are restricted to 3D seismic and well core data. Comparable Ba‐Pb‐Zn veins are reported in basin margin, plugging one of the most important siliciclastic hydrocarbon reservoir in the substratum. This analysis provides additional constraints on basinal fluid behavior and allows us to propose a global dynamic model for various compositions of fluids and reservoirs.We conclude to a polyphase fluid sequence history including:(a) In the carbonate basement of the Lodève Basin, karstic paleocanyon incisions and associated cavities coupled to synrift fault, act as major drain for fluids. These structures are early affected by hypogen‐sulfuric karstification in response to the interaction between bacterial oxidation of sulfides entrapped within Lower Permian blackshales and the basement oxidizing aquifer.(b) Disequilibrium compaction initiates overpressure‐driven basinal fluid migration towards basin margins, characterized by temperatures around 150‐180°C and salinities between 9 et 18wt%eq.NaCl. Isotopic (Sr, S, O) and REE analyses reveal that Ba‐M+‐rich mineralizing fluids derived mainly from buried blackshales diagenesis. External fluids coming from the lower crust are also identified that play a key role in fluorite precipitation by the leaching of late hercynian granites (mean temperature of 250°C and salinity > 20wt%eq.NaCl).(c) During the synrift period, fluid overpressure is responsible for the periodic reactivation of fault plane according to seismic‐valve process, bedded‐control shearing and hydraulic brecciation at the basement‐seal interface. These mechanisms induce cyclic polymetallic mineralization by the mixing between in‐situ formation water and deep ascending basinal fluids.(d) Thermogenic fluids expulsion starts with last basinal fluids during late burial stage. Hydrocarbons thus migrate along the same regional pathways up to the rollover crest, where they are partly rerouted by the previous mineralized baffle.(e) In the Lodève basin, post‐rift exhumation of the margins led to the remobilization of synrift deposits by subaerial biochemical processes at the sulfate‐methane transition. The latter results from the interaction between the still active hydrocarbon dysmigration with a playa lake sulfate‐rich aquifer. Secondary low‐temperature barite fronts precipitate then within basement meteoric karsts.In addition to the « source to sink » model of basinal fluids, this work provides new insights on the early plugging of hydrocarbon reservoirs and for the metallogenesis of Mississippi Valley‐Type deposits.
Ce travail porte sur la caractérisation de la source et de la dynamique des fluides de bassin au cours de leur chargement à travers deux exemples complémentaires de demi‐grabens tardi‐orogéniques pétroliers : Le Bassin Permien de Lodève, aujourd’hui à l’affleurement et un bassin jurassique enfouis dans le North Viking Graben (Mer du Nord).Le coeur de la thèse concerne le Bassin de Lodève où, à partir d’une approche pluridisciplinaire intégrée, nous avons caractérisé l’architecture des minéralisations (Ba, F, Cu, Pb) piégées dans un réseau paléokarstique alimenté par les failles syn‐rift, dans le substratum carbonaté à l’apex du roll‐over. La source, le calendrier et les conditions de migration des fluides ont été approchés à partir de l’analyse de la micro‐fabrique, la microthermométrie sur inclusions fluides, les analyses isotopiques (Sr, S, O, H) et de Terres Rares. Les résultats analytiques ont été enfin croisés avec un modèle thermique et structural du bassin qui conforte la séquence et la dynamique du système fluide en cours d’enfouissement.Une démarche similaire, mais plus limitée, a été conduite dans le bassin du North Viking Graben où l’accès aux marqueurs fluides est restreint aux données de sismique 3D et de carottes. Comme à Lodève, les minéralisations Ba‐Pb‐Zn colmatent un réservoir dans le substratum à l’apex du roll‐over. Elles se présentent sous forme de ciments dans des grès ou des fractures. Cette analyse apporte des contraintes complémentaires et permet de proposer un modèle dynamique général avec des variantes en fonction de la nature des fluides et des réservoirs.On retiendra donc la séquence fluide suivante :(a) Dans le cas du bassin de Lodève sur substratum carbonaté, les chemins préférentiels de drainage se développent dans des paléocanyons N‐S couplés à un réseau de fractures et d’endokarsts météoriques. Ces derniers sont élargis en début de rifting par la dissolution hypogène sulfurique produite par l’oxydation bactérienne des sulfates et des pyrites des blackshales, au contact de l’aquifère oxydant du Cambrien.(b) Le déséquilibre de compaction initie la migration des fluides interstitiels en surpression vers les marges avec des températures autour de 150‐180°C et des salinités entre 9 et 18wt%eq.NaCl. Les analyses isotopiques (Sr, S, O) révèlent que la majorité des fluides provient de l’altération diagénétique des blackshales riches en métaux. Des interactions sont également mises en évidence avec des fluides profonds (entre 240°C et 260°C ; salinités > à 20wt%eq.NaCl), qui lessivent les granites tardi‐hercyniens.(c) Pendant le syn‐rift, les conditions de surpression de fluide permettent la réactivation cyclique des failles, les décollements stratigraphiques et la formation de brèches hydrauliques, favorisant la mise en connexion avec les réservoirs superficiels à l’apex du rollover. Le modèle de Sibson ajusté aux fluides de bassins est alors le moteur de la migration verticale.(d) Les fluides thermogéniques commencent à être expulsés avec les derniers fluides de compaction au cours d’un stade plus évolué de l’enfouissement en empruntant les mêmes chemins jusqu’à l’apex du roll over. Ils sont alors partiellement freinés et déviés par les colmatages minéralisés antérieurs.(e) A Lodève, la continentalisation des minéralisations antérieures au cours de l’exhumation post‐rift conduit à leur remaniement partiel au niveau de la transition sulfate‐méthane induite par l’interaction entre une playa évaporitique et la dysmigration des hydrocarbures. Des barytines secondaires de basse température, déprimées en Sr sont alors précipitées de manière synsédimentaire dans des karsts météoriques du socle.Outre l’illustration d’un modèle complet (source to sink) de dynamique des fluides dans un bassin, ce travail apporte de nouvelles contraintes dans l’approche du colmatage des réservoirs à hydrocarbures sur les têtes de blocs basculés et sur la genèse des gîtes miniers de type Mississippi Valley‐Type.
https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01457583

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https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01457583/file/th%C3%A8seLaurent2015V2.pdf

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The presence of biological matter (biofilms) in deep geological sites for storage of, for instance, toxic elements or groundwater in aquifers was clearly proved. That biomass triggers physical and chemical processes which greatly modify the durability and the sustainability of the sites. These processes, mainly from oxidative/reductive reactions, are poorly understood. This is mainly due to the fact that former studies were done at the macroscopic level far away from the micrometric scale where relevant processes induced by bacteria take place. Investigations at microscopic level are needed. Thus, we developed an experimental set-up based on the combined use of optical microscopy (transmission), atomic force microscopy (AFM) and electrical and electro-chemical AFM microscopy (EC_AFM) in order to get simultaneous information on topographic and electro-chemical processes. The first highly sensitive step was to use AFM with biological samples in liquid environment: wepresent here a study about AFM imaging of living, moving or self-immobilized bacteria, in their genuine physiological liquid medium and in true in vivo conditions. No external immobilization protocol, neither chemical nor mechanical was needed. For the first time, the native gliding movements of Gram negative Nostoc cyanobacteria upon the surface were studied by AFM. AFM height and mechanical stiffness data were simultaneously acquired. From these, mechanical parameters, inner turgor pressure and Young modulus, were derived for different bacterial species (Anabaenopsis circularis, Rhodococcus wratislaviensis). Our study revealed that AFM imaging is thus possible on moving living species. These results open a large window on new studies of both dynamical phenomena of practical and fundamental interests such as the formation of biofilms and dynamic properties of bacteria in real physiological conditions. The second delicate step was to combine AFM and optical measurements with electrical ones. We mounted a new experimental set-up coupling real-time (i) monitoring of optical properties as the optical density (OD) evolution related to bulk bacterial growth in liquid or as the counting of number of bacteria adhering on the surface of the sample as well and (ii) electrical and electrochemical measurements. Furthermore, these results will shortly be applied to the optimized monitoring of the in-situ activity of bacteria consuming oil pollutants, following this way, in real-time, the bioremediation of an oilcontaminated soil (ANR ECOTECH_BIOPHY program).
La présence de matière biologique (biofilms) dans les sites de stockage géologique profond, d'éléments toxiques ou encore de l'eau potable des aquifères est maintenant clairement démontrée. Cette biomasse est à l'origine de processus physiques et chimiques qui modifient considérablement la durabilité et la pérennité des sites concernés. Ces processus, principalement de type oxydo-réductif, sont encore mal compris. Ceci est principalement dû aux méthodes d'investigation, principalement macroscopiques, loin de l'échelle micrométrique caractéristique des bactéries. Seules des études, basées sur des méthodes d'investigation locale, peuvent apporter les informations requises. Ainsi, nous avons développé un dispositif expérimental basé sur l'utilisation combinée de la microscopie optique (en transmission), la microscopie à force atomique (AFM) et la microscopie AFM en mode électrique et électrochimique (EC_AFM) afin d'obtenir des informations simultanées sur la topographie de l'échantillon et sur les processus électrochimiques à l'échelle des bactéries. La première étape sensible consistait à utiliser l'AFM sur des échantillons biologiques en milieu liquide: nous présentons ici les résultats de l'imagerie AFM en milieu liquide de plusieurs types de bactéries dans leurs conditions physiologiques naturelles (conditions in vivo). Aucun protocole d'immobilisation, ni chimique ni mécanique, n'a été nécessaire; et pour la première fois, les mouvements de reptation de cyanobactéries Nostoc ont été étudiés par l'AFM. Les études AFM ont permis d'acquérir des données topographiques mais aussi mécaniques : nous avons pu ainsi mesurer le module d'Young, la pression de turgescence de différentes souches bactériennes (Anabaenopsis circularis, Rhodococcus wratislaviensis). Cette étude complète, a révélé que l'imagerie AFM est donc possible sur des espèces vivantes en mouvement. Ces résultats ouvrent une grande fenêtre sur de nouvelles études d'intérêts tels que la formation de biofilms et les propriétés dynamiques de bactéries dans des conditions physiologiques réelles. La deuxième étape délicate était de combiner l'AFM aux mesures optiques et électriques. Nous avons développé un nouveau dispositif expérimental permettant (i) le suivi de l'évolution de la croissance bactérienne par la mesure des propriétés optiques comme la densité optique DO (pour le développement bactérien en volume - milieu planctonique) , ou l'analyse de l'image du substrat par comptage du nombre de bactéries sur la surface de l'échantillon (biofilm), et (ii) les mesures électriques et électrochimiques. L'ensemble de ces résultats sera prochainement appliqué au développement de nouveaux outils de surveillance d'une biodépollution de terrain contaminé par les hydrocarbures, par le suivi in situ et en temps réel de l'activité de bactéries dépolluantes (ECOTECH_BIOPHY ANR).
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01044714

tel-01044714
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https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01044714/file/theseDhahri2013.pdf

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : International audience
Characterizing the hydraulic properties of heterogeneous and complex aquifers often requires field scale investigations at multiple space and time scales to better constrain hydraulic property estimates. Here, we present and discuss results from the site of Ploemeur (Brittany, France) where complementary hydrological and geophysical approaches have been combined to characterize the hydrogeological functioning of this highly fractured crystalline rock aquifer. In particular, we show how cross-borehole flowmeter tests, pumping tests and frequency domain analysis of groundwater levels allow quantifying the hydraulic properties of the aquifer at different scales. In complement, we used groundwater temperature as an excellent tracer for characterizing groundwater flow. At the site scale, measurements of ground surface deformation through long-base tiltmeters provide robust estimates of aquifer storage and allow identifying the active structures where groundwater pressure changes occur, including those acting during recharge process. Finally, a numerical model of the site that combines hydraulic data and groundwater ages confirms the geometry of this complex aquifer and the consistency of the different datasets. The Ploemeur site, which has been used for water supply at a rate of about 106 m3 per year since 1991, belongs to the French network of hydrogeological sites H+ and is currently used for monitoring groundwater changes and testing innovative field methods.
AGU Fall Meeting 2014
San Francisco, United States

insu-01088596
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Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : Karst systems are the most important groundwater reservoirs in Mediterranean areas. Their structure and functioning are complex and not well known because of the high heterogeneity created and organised by groundwater flow. Water storage entities and water storage changes within remain difficult to assess by direct measurement and modelling. Geodetic monitoring is here used to constrain and bring original insights on karst system functioning. The Durzon karst system (Larzac plateau, Southern France) is monitored by several geodetic techniques: - Monthly absolute gravity measurements at three sites - Time-lapse surface to depth gravity measurements - Time-lapse microgravity surveying - Continuous long base hydrostatic tiltmeter monitoring at two sites Absolute gravity monitoring complemented with relative gravity surveys allows quantification of water storage changes on the studied karst system. Interannual water storage changes as detected by gravity are ~400 mm in amplitude. These storage changes are shown to occur in the epikarst and infiltration zone in certain areas. Water storage variations spatial heterogeneity is also demonstrated on the karst system. Tilt measurements monitor fast and slow infiltration processes within the karst fractured media. Karst system geodetic monitoring brings both quantitative and integrated hydrologic knowledge. Such methods could be applied to other karst aquifer studies.
Les aquifères karstiques constituent l'essentiel des ressources en eau souterraine sur le pourtour de la Méditerranée. Leur structure et leur fonctionnement sont complexes et mal connus à cause du processus de karstification qui hiérarchise la circulation hydrodynamique en leur sein. La localisation du stockage de l'eau et de ses variations au sein de tels aquifères est difficile à mesurer et à modéliser. Nous utilisons les outils de la géodésie pour apporter de nouvelles contraintes sur le fonctionnement hydrologique et les variations de stock d'eau en milieu karstique. Ainsi, le système karstique du Durzon, (Causse du Larzac, France) fait l'objet d'un suivi par plusieurs méthodes géodésiques incluant: - Des mesures de gravimétrie absolue en trois sites répétées de manière mensuelle ; - Des mesures répétées de gravimétrie relative entre la surface et la profondeur du karst ; - Des mesures répétées de microgravimétrie ; - Des mesures inclinométriques longue base en deux sites. Nous démontrons que le couplage entre la gravimétrie absolue et relative permet d'appréhender les variations de stock d'eau sur le bassin d'alimentation étudié. Les variations inter-anuelles observées sont de l'ordre de 400 mm, et nous montrons que celles-ci s'opèrent dans certaines zones au sein des horizons supérieurs du karst : épikarst et zone d'infiltration. Une forte hétérogénéité spatiale des variations de stockage est aussi mise en évidence à l'échelle du bassin d'alimentation. Les mesures inclinométriques permettent de suivre les phénomènes d'infiltration rapide et lente dans la masse karstique fracturée. Le suivi géodésique de ce système karstique permet d'apprécier quantitativement et de façon intégrée son fonctionnement hydrologique et pourra être transposé pour l'étude d'autres aquifère karstiques.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00404851

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Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The heterogeneous nature and sometimes karstified carbonate environments has a direct impact on many environmental issues, such as coastal aquifers affected by saltwater intrusion. At the south of the island of Mallorca (Spain), the Llucmajor carbonate platform offers a privileged site for the study of such intrusions including the experimental site of Campos who meets the intrusion at shallow depth. The characterization of heterogeneous properties passes through a preliminary description of the properties of carbonate reservoirs, including those of the porosity. According to the wide range of sizes of heterogeneities from micrometer to hundreds of meters, the use of multiscale methods is required. This thesis focused on the determination of multiscale porosities from the microporosity to karstic porosity, and of relationships between observation scale changes of these properties. At the micron scale, high-resolution X-ray microtomography allows to extract the microporosity and the microporous network connectivity. At lower resolution (mm), X-ray tomography is also used to study the micro- and macro-porous network at the core scale which is already allocated to number of observations and measurements, including petrophysical. At the borehole scale, the wall images are used to identify the dissolved zones from centimeter macropores to plurimetric karstic cavities. At the larger scale, surface geophysics study the lateral extension of the karsts and heterogeneities. Finally, the porous structure of the studied site is integrated with its wide range of scales into the regional geology of the Llucmajor platform. Thus, the hydrogeophysical observatory set up on the site of Campos to monitor the spreading of salt water in the aquifer is integrated in its geological and petrophysical context, in order to refine the interpretation of its variations of salinity measurements during the time.
La nature hétérogène et parfois karstifiée des milieux carbonatés a un impact direct sur nombre de problématiques environnementales, comme celle des aquifères côtiers affectés par une intrusion d'eau salée. Au sud de l'ile de Majorque (Baléares, Espagne), la plate-forme carbonatée de Llucmajor offre un site privilégié pour l'étude de telles intrusions notamment avec le site expérimental de Campos, qui rencontre l'intrusion à faible profondeur. La caractérisation des propriétés hétérogènes du réservoir passe par une description préalable des propriétés des réservoirs carbonatés et notamment celle de la porosité. Au regard de la large gamme d'échelles d'hétérogénéités allant du micromètre à la centaine de mètre, l'utilisation de méthodes multi-échelles est nécessaire. Ce travail de thèse a porté sur la caractérisation multi-échelle de la porosité, allant de la microporosité à la porosité karstique, et l'établissement de relations entre les changements d'échelles d'observation de ces propriétés. A très petite échelle, la microtomographie haute-résolution à rayons X extrait à l'échelle du micron la microporosité et la connectivité des réseaux microporeux. A plus basse fréquence (celle du mm), la tomographie est également utilisée afin d'étudier le réseau micro- et macroporeux à l'échelle des carottes, à laquelle sont réalisées nombre d'observations et de mesures, notamment pétrophysiques. A l'échelle du puits, les images de paroi permettent d'identifier les zones de dissolution allant des macropores centimétriques aux cavités karstiques plurimétriques. A plus grande échelle, la géophysique de surface permet d'étudier l'extension latérale de ces karsts et hétérogénéités. Enfin, la structure poreuse du site étudié sur cette vaste gamme d'échelles est intégrée à la géologie régionale de la plate-forme de Llucmajor. Ainsi, l'observatoire installé sur le site pour surveiller la propagation de l'eau salée dans l'aquifère a pu être replacé dans son contexte géologique et pétrophysique, afin d'affiner l'interprétation de ses mesures de variations de salinité au cours du temps.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00633488

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Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : This work aims at studying the sedimentary record of the Gulf of Lion margin during the post-rift evolution. Methodology is based on the exploitation of a disparate database (the BRGM Banque du Sous-Sol, industrial seismic reflection, exploration boreholes, onshore outcrops), which -through high-resolution onshore-ofshore correlations- leads to interpretations of the post-rift evolution of distinct segments of the margin. The part played by the Messinian salinity crisis in the margin evolution is underlined. The processes of the subsequent restoration of the margin during the Plio-Quaternary are analysed. The distinct evolutions observed on different segments o the margin are related to local forçings (structural heritage and /or variable sediment flux). The results are used to improve the knowledge of littoral aquifers reservoirs.
L'objectif de ce travail est l'étude de l'enregistrement sédimentaire de la marge du Golfe du Lion pendant son évolution post-rift. On met au point une méthodologie basée sur l'exploitation et de données disparates (Banque du Sous-Sol du BRGM, sismique réflexion industrielle, forages pétroliers profonds, affleurements de terrain), conduisant à des corrélations terre-mer haute-résolution et aboutissant à des interprétations de l'évolution post-rift de plusieurs segments de la marge. On met en évidence le rôle de la crise de salinité messinienne dans l'évolution de la marge et les modalités de la reconstruction de celle-ci, pendant le Plio-Quaternaire. Les évolutions variables selon les segments sont analysées, et mises en relation avec les contrôles locaux (héritages et /ou flux sédimentaires différents). Ces résultats sont appliqués à des problématiques de réservoirs aquifères littoraux.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00438146

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https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00438146/file/theseduvail.pdf

Éditeur(s) : HAL CCSD Elsevier
Résumé : International audience
Saline aquifers in deep sedimentary formations are considered the primary candidates for geological storage of CO2, due to their large volumetric capacity that would be sufficient to meet the needs for CCS storage space in a global scale. In comparison to depleted oil and gas reservoirs the deep saline aquifers are, however, less investigated as there has previously been little economic interest in them. Effective methods for characterizing the storage aquifers are crucial for a successful implementation of any CCS project and therefore being developed and transferred from other applications in a various CCS projects.The objective of EU FP7 funded project MUSTANG project (A multiple space and time scale approach for the quantification of deep saline formations for CO2 storage, www.co2mustang.eu) has been to develop methods for characterizing saline aquifers and for understanding their properties. An essential part of this was establishment of a CO2 injection site at Heletz, Israel, where small-scale scientifically motivated injection experiments are planned to be carried out in presently ongoing continuation projects TRUST (http://trust-co2.org/) and CO2QUEST (www.co2quest.eu).While a large number of publications has been already produced based on the work in the MUSTANG project and its successors, and published in different journals, including this one, the objective of this Special Edition has been to gather some of the concluding work in the same journal issue. The focus has in particular been in summarizing the site characterization work carried out at the Heletz site, thereby providing readers an easy overview of the findings and characteristics of the site. In addition, some related work from some of the other sites investigated in MUSTANG project is also included, namely work from the sites Hontomin, Maguelone and a natural analog site in the North Sea. The results are intended to add to our understanding on relevant properties of geological formations as candidates for CO2 geological storage.
ISSN: 1750-5836

hal-01356326
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01356326
DOI : 10.1016/j.ijggc.2016.02.007

Éditeur(s) : HAL CCSD Geological Society of America
Résumé : International audience
On the New Jersey shelf (offshore North America), the presence of pore water fresher than seawater is known from a series of boreholes completed during the 1970s and 1980s. To account for this fresh water, a fi rst hypothesis involves possible present-day active dynamic connections with onshore aquifers, while a second involves meteoritic and/or sub- ice-sheet waters during periods of lowered sea level. Expedition 313 drilled three boreholes on the middle shelf, offering a unique opportunity for the internal structure of the siliciclastic system to be accessed, at scales ranging from the depositional matrix to the continental margin. This enables the stratigraphic architecture to be correlated with the spatial distribution and salinity of saturating fl uids. Expedition 313 revealed both very low salinities (<3 g/L) at depths exceeding 400 m below the seafl oor and evidence for a multilayered reservoir organization, with freshand/ or brackish-water intervals alternating vertically with salty intervals. In this study we present a revised distribution of the salinity beneath the middle shelf. Our observations suggest that the processes controlling salinity are strongly infl uenced by lithology, porosity, and permeability. Saltier pore waters generally occur in coarse-grained intervals and fresher pore waters occur in fi ne-grained intervals. The transition from fresher to saltier intervals is often marked by cemented horizons that probably act as permeability barriers. In the lowermost parts of two holes, the salinity varies independently of lithology, suggesting different mechanisms and/or sources of salinity. We present an interpretation of the sedimentary facies distribution, derived from core, logs, and seismic profi le analyses, that is used to discuss the marginscale two-dimensional reservoir geometry and permeability distribution. These proposed geometries are of primary importance when considering the possible pathways and emplacement mechanisms for the fresh and salty water below the New Jersey shelf.
EISSN: 1553-040X

insu-00858241
https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-00858241
DOI : 10.1130/GES00855.1

Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : International audience
Understand the dynamics of the fresh-salt water interface in aquifers is a key issue to comprehend mixing processand to quantity the discharge of nutrients in to coastal areas. In order to go beyond the current knowledge inthis issue an experimental site has been set up at the alluvial aquifer Riera Argentona (Barcelona – Spain). Thesite comprises 16 shallow piezometers installed between 30 and 90 m from the seashore, with depths rangingbetween 15 and 25 meters. The seawater interface is being monitored using several techniques, the combinationof which will help us to understand the spatial and temporal behaviour of the mixing zone and the geochemicalprocesses occurring there. Specially the deepest piezometers are equipped with electrodes in order to performcross-hole electrical resistivity tomography (CHERT). In addition, all piezometers are also equipped with FiberOptic cable to perform distributed temperature measurements. Two single steel armoured fibre optic cable lines ofaround 600m length were installed in all boreholes. The objective is to use the cable both as passive and activetemperature sensor. The first is being done for the continuous monitoring of temperature whereas; the secondprovides a higher temperature resolution used to monitor field experiments.Periodic CHERT measurements are carried out between the piezometer equipped with electrodes, resultingin parallel and perpendicular vertical cross sections of the site resistivity. The position of the fresh-salt waterinterface can be identified due to the resistivity contrast between the saline and fresh water. Preliminary resultsof periodic distributed temperature measurements will be also be used to monitor the position of the mixing zonethanks to the contrast and seasonal temperature changes. Periodic down-hole EC profiles will be used to validatethe method.AcknowledgementsThis work was funded by the projects CGL2013-48869-C2-1 y CGL2013-48869-C2-2-R of the Spanish Government.We would like to thank SIMMAR (Serveis Integrals de Manteniment del Maresme) and the ConsellComarcal del Maresme in the construction of the research site
European Geosciences Union General Assembly 2016
Vienne, Austria

insu-01308757
https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-01308757

Éditeur(s) : HAL CCSD Elsevier
Résumé : International audience
We present in this study the first data on Ra isotopes, 222Rn, and 210Pb in waters from the Lez karst system, one of the main ground-water resources in the South of France. The low Ra isotope activities of the Lez system waters (from 0.35 to 3.45 mBq/L of 226Ra) were measured by gamma spectrometry using the method developed in our previous work. Our data reveal the coherent behavior of 226Ra in Lez spring waters, well correlated to other major and trace elements, like Cl, Na, K, Mg, Li, Rb and Ba. The (228Ra/226Ra) ratios are distinct between the Lez spring (0.60 to 0.72) and two neighboring springs (0.52 to 0.65), showing the spatial variability in karst systems. In spite of their small variations in the Lez spring, it was possible to trace different water components and mixing processes from Lower-Cretaceous, Upper-Jurassic and Middle Jurassic end-members, in agreement with previous studies based on major and trace elements. Data obtained on waters derived from the Upper-Jurassic karst reveal that their (228Ra/226Ra) ratios are not related to the Th/U ratio of the Jurassic limestone, but are rather influenced by the soil and alterite cover of the recharge area.222Rn activities in the Lez spring are relatively low (0.5 to 3.7 Bq/L) compared to other karst regions. The highest 222Rn activities are found in diluted waters following heavy rainfall episodes, suggesting a subsurface origin of Rn. Soil and alterite samples that have much higher 226Ra activities (from 51 to 130 Bq/kg), compared to those from the main aquifer rocks (from 2.9 to 16 Bq/kg), are probably the main source of Rn, rather than the rocks of the karst itself. The study of several flood episodes reveals the correlation between Rn peak-values or total activity discharged at the spring with cumulative rainfall. Finally, 222Rn dissolved in water decays to 210Pb, and our data show that constraints on transfer times of underground waters can potentially be obtained from their coupled measurement.
ISSN: 0009-2541

hal-01622749
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DOI : 10.1016/j.chemgeo.2017.06.022

Éditeur(s) : HAL CCSD American Geophysical Union
Résumé : International audience
Time-lapse microgravity surveying combined with absolute gravity measurements is used to investigate water storage changes in a karst aquifer of similar to 100 km(2) area. The survey consists of 40 gravity stations measured with a relative gravimeter; absolute gravity is measured at three stations for each survey. In total, four gravity surveys are performed over a 2 year time period during consecutive wet and dry periods. Survey precisions range between 2.4 and 5 mu Gal, enabling statistically significant detection of 10 mu Gal change, i.e., similar to 0.25 m equivalent water level change. Observed gravity changes are coherent between consecutive survey periods, i.e., net water withdrawal and net water recharge is observed, reaching changes as high as 22 mu Gal. Observed gravity changes allow refining evapotranspiration estimates, which may serve to improve the water budget of the aquifer. High-and low-gravity amplitude zones characterize the karst system, demonstrating spatially variable storage behavior. Geomorphologic considerations are invoked to explain the location of preferential zones of water storage, and a conceptual model of water storage is discussed for the studied karst.
ISSN: 0148-0227

hal-00496400
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00496400
DOI : 10.1029/2009JB006616