Caractérisation des eaux de l'aquifère du complexe terminal : approche multi-isotopiques (234U / 238U, 36CI,14C, δ18O, δ2H)

Characterization of the complexe terminal groundwater : multi- isotope approach (234U / 238U, 36Cl, 14C, δ18O, δ2H)

• Auteur / Autrice : Friha Hadj Ammar
• Direction : Bruno Hamelin, Kamel Zouari
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géociences de l'environnement. Génie géologique
• Date : Soutenance le 12/01/2016
• Etablissement(s) : Aix-Marseille en cotutelle avec Université de Sfax (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-en-Provence ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Européen de Recherche et d’Enseignement des Géosciences de l’Environnement (Aix-en-Provence ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Ecole : École nationale d'ingénieurs de Sfax (Tunisie)
• Jury : Président / Présidente : Samir Bouaziz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Deschamps, Najiba Chkir
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nejib Kallel, Jean-Luc Seidel

Mots clés

Mots clés contrôlés

sud tunisien

Eaux souterraines

Géochimie isotopique

Aquifères

Hydrogéologie

Mots clés libres

Aquifères du CT

18o/2h

Dissolution

Évaporation

14c/13c

Paléorecharge

Uranium

Chlore-36

CT aquifer

18o/2h

Dissolution

Evaporation

14c/13c

Paleorecharge

Uranium

Chlorine-36

Résumé

La caractérisation géochimique et isotopique des aquifères du Complexe Terminal (CT) du sud tunisien a été effectuée sur la base d'une approche multi isotopique. Cette étude a mis en évidence la continuité hydrogéologique des aquifères du CT en dépit de la variabilité lithologique latérale des formations aquifères et à travers les grands accidents tectoniques. La minéralisation des eaux est acquise par les processus d’interactions eau / roche, la dissolution des évaporites associés à la précipitation de la calcite. Les teneurs en δ18O et δ2H, montrent un fort contraste entre les eaux du CT. La signature isotopique traduit l’effet de l’évaporation manifesté par un enrichissement en δ18O et δ2H. Le marquage isotopique atteste aussi d’un effet de paléorecharge. En outre, les teneurs en 14C couplées aux teneurs en δ13C, ont soutenu la recharge de la nappe au cours de l’Holocène. Le déséquilibre 234U / 238U a été aussi utilisé. Les eaux du CT ont enregistré des teneurs qui varient de 1.5 à 19.5 ppb et des rapports 234U / 238U qui varient de 1.1 à 3.2. La mise en solution de l’uranium est contrôlée par la dissolution de la matrice aquifère. Cette étude a mis en évidence aussi des conditions oxydantes régnant au sein des aquifères du CT. Ces conditions sont propices au lessivage préférentiel de l’234U et dont l’effet marquant les rapports 234U / 238U qui sont >1. L’étude des teneurs en 36Cl et du rapport 36Cl / Cl montre que leur variation est liée aux processus d’évaporation et de dissolution. Les taux d’évaporation et de dissolution calculés sont > 50% traduisant l’effet marquant de ces deux processus sur la variation des teneurs en chlore des eaux du CT.

The geochemical and isotopic characterization of CT aquifers of southern Tunisia was conducted on the basis of a multi isotopic approach. This study highlighted the hydrogeological continuity of the CT aquifers despite the lateral lithological variability of aquifers and through major tectonic accidents. Groundwater mineralization is controlled by water rock interaction and the dissolution of evaporate minerals associated with the calcite precipitation. The δ18O and δ2H composition, show a strong contrast. The isotopic signature reflects the evaporation effect shown by stable isotope enrichment. Isotopic composition also demonstrates a paleorecharge effect. In addition, the 14C content coupled with the contents δ 13C, supported the groundwater recharge in the Holocene period. 234U / 238U disequilibrium was also used. Results indicate a range in 238U concentration and 234U/238U activity ratios of 1.5 to 19 ppb and 1.1 to 3.2 respectively. Our results show that groundwater geochemistry is ultimately a result of lithologic variations associated with water / rock interaction. Results elucidate also the mixing relationships between the different aquifer horizons.In this study, we used also chlorine-36 (36Cl) as a groundwater tracer. The variation in 36Cl content and 36Cl / Cl ratio is essentially related to both evaporation and dissolution processes. Evaporation and dissolution rates recorded values that exceed 50 % showing the major effect of these processes on the change of chloride contents in CT groundwater.