Les équilibres chimiques et isotopiques du carbone dans les aquifères karstiques : étude en région méditerranéenne de montagne

Carbon and isotope equilibrium and transfer processes in a karstic system : study in a mediterranean mountain environment over the Fontaine de Vaucluse basin

• Auteur / Autrice : Christophe Emblanch
• Direction : Bernard Blavoux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre. Hydrogéologie
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Avignon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aquifères

Résumé

Ce travail est basé sur l'idée que le 13C du carbone minéral total dissous et le carbone organique dissous (cod) peuvent permettre de progresser dans la compréhension des équilibres calco-carboniques car il est bien connu que le cycle du carbone est à la base des processus des karstifications. Cette étude s'est déroulée sur le bassin expérimental de Vaucluse, trois aquifères karstiques ont été suivis durant un cycle hydrologique. Après une étude bibliographique nous avons vérifié la disponibilité des différentes sources de carbone (organique et inorganique) ainsi que leur composition isotopique en 13C (inorganique). Nous avons également suivi les éléments classiques des équilibres calco-carboniques (ph, hco3, ca2+, pco2, t) et lésions majeurs (mg2+, na+, k+, no-3, so2-4). Nous avons montré que le cod peut être utilisé comme un traceur du temps de séjour dans ce type d'aquifère, de plus sa grande sensibilité nous permet de l'utiliser pour tracer les eaux d'infiltrations durant l'étiage même lorsque les autres traceurs ne varient pas significativement. Le 13C et les autres éléments des équilibres calco-carboniques ont permis de montrer que l'épaisse zone non saturée des systèmes étudiés est ouverte sur le co2 biogénique. A partir de ce résultat, nous avons pu procéder à une décomposition de l'hydrogramme qui différencie les eaux de la zone saturée (par définition fermée sur la phase gazeuse) de celle de la zone non saturée. Cette décomposition a permis de montrer le rôle très important de la zone non saturée, dans les systèmes étudiés nous n'arrivons jamais au tarissement. Nous avons également pu montrer l'existence et le rôle d'une double fracturation ainsi que l'existence de zones noyées emboîtées. Une autre partie de ce travail a mis en évidence la complexité des processus régissant les équilibres calcocarboniques. Nous avons mis en évidence certains aspects qui n'étaient pas encore connus sur les systèmes étudiés. Le faible temps de séjour des eaux de la source Millet nous a permis de vérifier les équations théoriques. Le long temps de résidence de la zone saturée d'une partie des eaux de la Fontaine de Vaucluse nous a permis de mettre en évidence l'existence d'une dissolution incongruente. Nous avons également pu montrer de petites venues de co2 profond dans le conduit terminal de la source de Notre-Dame des Anges