Origine de la salinité des eaux du bassin Chougafiya (Tunisie) Origin of the groundwater mineralization in the Chougafiya basin

Résumé

L’exploitation intensive des ressources en eaux souterraines du bassin Chougafiya a largement influencé le fonctionnement hydrodynamique de la nappe phréatique. Elle a provoqué une inversion du gradient hydraulique et une invasion des eaux minéralisées en provenance de la nappe du Sabkhas El Batten. Afin de mettre en évidence l’effet de cette intrusion salée sur l’hydrodynamisme de la nappe phréatique, une étude multidisciplinaire basée sur les méthodes de l’hydrogéologie et la géochimie a été menée.

L’étude hydrochimique a montré que le faciès des eaux évolue entre un pôle chloruré sulfaté calcique et chloruré sodique. Les principaux phénomènes géochimiques intervenant dans l’acquisition de la charge saline sont liés à l'interaction eau-roche (dissolution des minéraux évaporitiques) et à l'échange cationique. Cependant, la composition chimique des eaux minéralisées situées dans les parties centrale et méridionale du bassin d'étude est nettement influencée par un processus de mélange avec l'eau de la nappe du Sabkhas.

Le traçage naturel des eaux au moyen des isotopes stables (¹⁸O, ²H) a permis d’identifier des eaux d’origine météorique et à caractère non évaporé, tandis que les eaux à caractère évaporé s’alignent selon une droite de mélange avec l’eau souterraine de la Sabkhas. L’évolution des teneurs en ³H et ¹⁴C témoigne d’une forte contribution des eaux récentes à la recharge de la nappe phréatique dans les secteurs nord et ouest, alors que les faibles activités enregistrées au centre et à l’est de la plaine reflètent la présence d’une lithologie peu perméable. L’étude des isotopes du carbone a permis de comprendre le schéma du fonctionnement de la nappe étudiée et d’estimer le temps de séjour des eaux. D’ailleurs, les âges calculés varient de l’actuel jusqu’à 7 814 ans BP. L’enrichissement isotopique en carbone-13 qui apparaît au fil de l’écoulement est révélateur de phénomènes d’échanges isotopiques avec la matrice carbonatée de l’aquifère.

Mots-clés :

• Bassin Chougafiya,
• nappe phréatique,
• Sabkhas,
• dissolution,
• mélange,
• isotopie,
• salinisation,
• recharge

Abstract

Intensive pumping of groundwater resources in the Chougafiya basin in Tunisia has largely influenced the hydrodynamic function of the shallow aquifer. It has resulted in a low hydraulic head and salt water intrusion from Sabkhas el Batten. In order to highlight the influence of salinization on the groundwater quality of the shallow aquifer, a multidisciplinary study based on hydrogeology and geochemistry methods was carried out.

The hydrochemical study showed two chemical facies. The Cl-SO₄-Ca water type characterizes groundwaters located in the western part of the study area whereas the Cl-Na water type is found in other parts. The principal geochemical processes contributing to groundwater mineralization are related to the water-rock interaction (dissolution of halite and sulfate minerals) and cation exchange reactions. However, the chemical composition of the brackish groundwaters located in the central and southern parts of the basin is clearly influenced by mixing process with Sabkhas salt water.

Stable isotope studies (¹⁸O, ²H) indicated a large contribution from recent precipitation to the recharge of the shallow aquifer, whereas enriched values measured in groundwater from the southern and central parts are related to the mixing process with the Sabkhas salt intrusion. Data on the radiogenic (³H, ¹⁴C) isotopes provided insight into the presence of significant contemporaneous recharge in the western and northern areas, whereas low activities were recorded in the central, southern and eastern parts of the basin, reflecting the presence of low transmissivity in these zones. The study of the carbon isotopes made it possible to estimate the water residence time. The mean ages confirmed a modern recharge from upstream with ages of less than 2 ka BP, and indicated the presence of relatively old waters in the other parts of the aquifer (up to 5 ka BP). The carbon-13 enrichment revealed isotopic exchange processes with the carbonate matrix of the aquifer.

Keywords:

• Chougafiya basin,
• shallow aquifer,
• Sabkhas,
• chemistry,
• mixing,
• isotopes,
• salinization,
• recharge