Bilans hydrologiques et étude de la recharge de 3 systèmes lac-acquifère du bassin du lac Tchad par une approche géochimique multi-traceurs (18O,2H, 36Cl, 14C)

Hydrological budgets and study of the groundwater recharge of 3 lake-aquifer system within the lake Chad basin using a multi-tracers approach (18O, 2H,36Cl,14C)

• Auteur / Autrice : Chloé Poulin
• Direction : Bruno Hamelin, Pierre Deschamps
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences de l'environnement
• Date : Soutenance le 25/01/2019
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• 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-....)
• Jury : Président / Présidente : Christelle Marlin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Peter Gordon Cook, Jean-Luc Michelot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Luc Aquilina, David Williamson

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tchad, Bassin du lac

Aquifères

Bilan hydrologique

Hydrologie

Hydrologie fluviale

Géochimie de l'environnement

Mots clés libres

Bilan hydrologique et isotopique

Recharge

Aquifères

Bassin du Lac Tchad

36Cl

14c

Water and isotopic budget

Recharge

Aquifers

Lake Chad Basin

36Cl

14c

Résumé

Les ressources en eau du Sahel et du Sahara sont menacées par divers facteurs : sur-exploitation, augmentation démographique et changement climatique. Le bassin du lac Tchad situé au coeur de la zone sahélienne n'échappe pas à ces problématiques. L’objectif de ce travail est de comprendre le fonctionnement hydrologique de 3 grands systèmes lacustres de ce bassin ainsi que le fonctionnement des aquifères associés. Pour cela une approche géochimique a été mise en place en couplant l’analyse des isotopes stables de la molécule d’eau, du 36Cl et du 14C. L’étude des isotopes stables couplée à de l’imagerie spatiale a permis dans un premier temps d’établir un premier bilan hydrologique des lacs Iro et Fitri. Nous calculons des flux d’entrée et de sortie et montrons leur caractère « ouvert » avec un exutoire en surface ou souterrain. La recharge de leurs aquifères respectifs est plutôt récente : présence de 36Cl thermonucléaire dans les eaux souterraines. Les lacs Ounianga situés en milieu saharien forment des oasis alimentés uniquement par le système aquifère des grès de Nubie. Divisés en deux systèmes de lacs : Ounianga Kebir et Ounianga Serir, ils présentent des fonctionnements hydrologiques différents. Le système Serir fonctionne en chaîne de lacs avec une augmentation progressive de la salinité vers le lac central, alors que les lacs du système Kebir, fonctionnent plus ou moins indépendamment les uns des autres. Les données 36Cl n’indiquent pas de 36Cl thermonucléaire, ni de décroissance radioactive comme observé dans la partie égyptienne de l’aquifère des grès de Nubie. En revanche les données 14C ont permis de dater une recharge du système aquifère il y a 10 000 ans

Surface water and groundwater are threatened all over the Sahel and the Sahara, because of ove- rexploitation, population growth and climate change that are limiting groundwater sustainable access. Lake Chad Basin, located in the middle of the Sahel zone, cannot avoid these problems.The aim of this work is to understand the hydrological functioning of three lake systems within the basin and the hydrogeological functioning of the associated aquifers with particular emphasis on the modern and past recharge. We have coupled information obtained from the stable isotopes of water, 36Cl and 14C.A first water budget has been calculated for the lakes Iro by coupling stables isotopes data with satellite imagery. We have calculated the influx and outflux and shown that these lakes are « open » i.e. with a surface or an underground outflux. The aquifer recharge is modern, since we observed thermonuclear 36Cl in the groundwater.The Ounianga Lakes are located in the Saharan part of the Lake Chad basin, where they form oasis systems fed by the Nubian Sandstone Aquifer. They are split into two distinct systems : Ounianga Kebir and Ounianga Serir with two different hydrologic functioning. The Serir part is a chain of lakes with an increasing salinity towards the central lake, while the lakes of the Kebir system are independent from each other. By contrast with Iro and Fitri, we did not observe thermonuclear 36Cl in these lakes and groundwaters. On the other hand, these samples do not show any evidence of radioactive decay of 36Cl as observed by previous studies in the Egyptian part of the aquifer. 14C data enabled us to estimate an age of recharge around 10 000 years ago