Datation des eaux souterraines

Soumis par Virginie Vergnaud le mer 15/06/2022 - 10:46

Analyse CFC-SF6

L'estimation des temps de résidence dans un aquifère permettent :

  • de définir le taux de renouvellement du réservoir
  • d'estimer sa vulnérabilité
  • d'estimer le taux de recharge
  • d'estimer les vitesses de circulation
  • de calibrer les modèles hydrogéologique
  • d'estimer des proportions de mélange

La datation par analyse des CFCs (chlorofluorocarbones) et du SF6 (hexafluorure de soufre) dès les années 1970 dans un premiers temps pour des études en milieu marin puis dans les études hydrogéologiques. La publication en 1992 du protocole d'analyse et d'un exemple concret par l'USGS (Busemberg et Plummer, 1992) a marqué un tournant dans l'utilisation de cette méthode dans les études hydrogéologiques. Elle prend le relai de la méthode de datation par l'analyse du tritium.

 

La datation des eaux par les CFC et le SF6 a été rendue possible :

  • par le suivi des concentrations atmosphériques sur les 50 dernières années (et les reconstitutions historiques) valables à l'échelle de toute l'hémisphère nord
  • leurs caractéristiques chimiques et en particulier leur solubilité dans l’eau
  • l’existence de techniques analytiques permettant la détection et la quantification de ces gaz dans l’eau à de très faibles concentrations (picomole à la femtomole/litre)
  • leur stabilité dans les conditions physico-chimiques normales rencontrées dans l’atmosphère et le milieu souterrain (à l’exception des milieux extrêmement réducteurs)

 

Les eaux souterraines enregistrent la signature atmosphérique  lors de leur recharge et la conservent au cours de leur circulation. L'analyse des traces de CFC et SF6 contenus dans ces eaux permet donc d'estimer une date de recharge, un temps de résidence voire une distribution des temps de résidence.

Les âges apparents CFC et le SF6 permettent non seulement de dater les eaux de manière qualitative (l’eau s’est-elle rechargée avant 1950 ou après) mais aussi quantitative sur les 50 dernières années. Néanmoins des études plus poussées et multi-traceurs sont souvent nécessaires pour déterminer la distribution des temps de transferts l'eau s'écoulant rarement de manière uniforme dans le milieu souterrain.

Les analyses sont effectuées en GC-ECD et permettent d'atteindre une limite de détection de la picomole par litre à la femtomole par litre.

 

© Florian Freundt - GDAT 2012

 

Isotopes stables de l'eau

La plateforme est équipée d'un analyseur isotopique PICARRO permettant la détermination des teneurs en 2H et 18O dans la molécule d'eau.

Ces analyses permettent de mieux caractériser les réservoirs, leurs origines et leur relations.