Compréhension des processus de mélange des eaux au sein de la zone critique à l'aide des éléments traces et des isotopes Sr-Nd-Pb-U (ISEAUSOL)

Water mixing processes in the critical zone : evidence from trace elements and Sr-Nd-Pb-U isotopes

• Auteur / Autrice : Cristina Moragues Quiroga
• Direction : Peter Stille
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géochimie
• Date : Soutenance le 29/03/2018
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences de la Terre et Environnement (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'hydrologie et de géochimie de Strasbourg (1997-2020)
• Jury : Président / Présidente : Anne-Désirée Schmitt
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Peter Stille, Arnaud Legout, Christophe Hissler
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Aline Dia, Gilles Pinay

Mots clés

Mots clés contrôlés

Marqueurs géologiques

Hydrologie isotopique

Eau -- Composition chimique

Géochimie de l'environnement

Mots clés libres

Zone critique

Régolithe

Éléments traces

Isotopes O-H-Sr-Nd-Pb-U

Stockage d'eau

Écoulement d'eau

Source d'eau

Interactions eau-roche

Critical zone

Regolith

Trace elements

O-H-Sr-Nd-Pb-U isotopes

Water storage

Water flowpaths

Water sources

Water-rock interactions

Résumé

Les fonctions hydrologiques de captage, stockage et rejet d’eau ont des signatures géochimiques dans les cours d'eau reflétant énormément celles trouvées dans les compartiments de la zone critique. Ces signatures sont fortement contrôlées par des processus bio-géophysico-chimiques produits dans l'interface régolite-plante. Jusqu'à présent, les recherches sur régolithes et processus hydrologiques sont restées largement découplées - conduisant à une utilisation généralisée de traceurs non conservateurs d'origines multiples, bloquant ainsi notre capacité à identifier les sources et les voies d'écoulement d’eau. Nous étudions ici le mélange d'eau dans la subsurface à travers un portefeuille unique de traceurs (éléments traces et isotopes O-H-Sr-Nd-Pb-U) permettant d'étudier les processus d'évolution du régolithe et le transport des solutés dans la zone critique. Nous signalons l'intérêt de cette approche pour renforcer la caractérisation des sources et voies d'écoulement d’eau.

Catchment hydrological functions of water collection, storage and release have geochemical signatures in stream water largely mirroring those found in critical zone compartments. These signatures are strongly controlled by the different bio-geo-physico-chemical processes that occur within the regolith-plant interface. Until now, investigations into the critical zone’s regolith and hydrological processes research have largely remained uncoupled –leading to a widespread use of non-conservative tracers with multiple origins and thereby stymieing our capability for identifying water pools and flow paths. Here we study the mixing of water in the subsurface through a unique portfolio of complementary groups of tracers (trace elements O-Hand Sr-Nd-Pb-U isotopes) which enables investigating regolith evolution processes and solutes transport within the critical zone. We report the interest of this approach to strengthen water flowpaths and end-members characterization.