Étude géochimique et isotopique de l'infiltration sous climat tropical contrasté : massif du Piton des neiges, île de la Réunion

Hydrochemistry and environmental isotope study of groundwater recharge under contrasted climatic conditions in a tropical island. Massif of the Piton des Neiges, Reunion Island

• Auteur / Autrice : O. Grunberger
• Direction : J.-C. Fontes
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre
• Date : Soutenance en 1989
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés contrôlés

Indien, Océan

Neiges, Piton des (Réunion ; volcan)

Isotopes

Eau -- Chimie

Eau -- Composition chimique

Eau -- Analyse

Hydrogéologie

Mots clés libres

Hydrogéologie en terrain volcanique

Climat tropical contrasté

Hydrochimie et isotopes du milieu

Infiltration et évaporation dans les sols

Circulations souterraines

Résumé

L'étude chimique et isotopique des éléments dissous des eaux de pluie, de l'eau du sol et des eaux souterraines permet la mise en évidence des caractères principaux du cycle hydrique sur une île volcanique tropicale à climat contrasté comme la Réunion (21°7S, 52°32W). La variation des teneurs chimiques dans les pluies montrent une influence marquée de la présence marine qui diminue avec le relief. La répartition des teneurs isotopiques des précipitations montre une distribution similaire en situation "normale" et fortement perturbée lors de la forte dépression tropicale Clotilda où les teneurs sont très appauvries. Cette variation naturelle des teneurs, due aux pluies à forte ascendance, constitue un signal que l'on s'est efforcé de retrouver dans l'eau des profils de sols et dans les points d'eau. L'examen des teneurs des eaux dans les sols montre, qu'en bas de pente, dans le secteur aride de l'île, se produit une évaporation irréductible alimentée par les nappes libres. Plus haut, sur les versants, il se produit une infiltration que l'on a pu également quantifier. Les analyses chimiques et isotopiques des eaux souterraines montrent que la minéralisation globale est bien représentée, loin de l'océan, par la minéralisation carbonatée essentiellement d'origine biogénique. La composition cationique des eaux reflète les compositions chimiques des roches qu'elles ont lessivées. D'autre part, les circulations souterraines ne suivent pas obligatoirement la pente générale du volcan. Les aquifères côtiers montrent une hydrochimie où l'influence marine est prédominante mais où apparaît un pôle de minéralisation carbonaté et sulfaté. L'analyse des isotopes du carbone et des sulfates a permis de mettre en évidence une influence non négligeable de la culture de la canne à sucre et des temps de transit des aquifères probablement inférieurs à 35 ans. Les aquifères de la côte ouest sont peu protégés de la pollution de bas de versant et toute mise en valeur de cette côte devra tenir compte de la sensibilité des aquifères aux sources de pollution.

Reunion Island is located in the Indian ocean (21° 7 S, 52 °32 W) in the intertropical zone. Chemical and isotopic natural contents in rain waters, soil waters and groundwaters allow to study the water cycle upon the "Piton des Neighs" massif, which is an inactive strato-volcano. Chemical contents in rain show a marine influence pondered by effects of the relief. Isotopic abundances of 180 and 2H have similar distributions which are strongly disturbed during the tropical hurricanes. These natural variations determine an "input" function and can be found in soils and aquifers. The distribution of the abundances of 180 in soil water in the west part of the island allows to quantify the evaporation rate from the groundwater table at a steady state. At higher altitude infiltration occurs and has also been quantified. Groundwaters chemical analysis show that global salinity is related to the carbonate mineralization from biogenic C02. Cation contents can be related to the geochemistry of weathered lavas. Groundwater flow patterns do not necessary follow the general slope of the volcano. Chemical contents of ground water from costal aquifers not only show marine influence but also a carbonated and sulfated source of mineralization. Carbone and sulfate isotopic contents illustrate the influence of cane sugar cultivation. The mean transit times are probably less than 35 years. All developing managements to come should take into account that western costal aquifers are not protected from pollution.