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Banque nationale de donnees isotopiques

Etude realisee dans le cadre des actions de Service Public du BRGM 96-D-424

decembre 1996 R39394

(2)

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de l'lndustrie,

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Banque nationale de donnees isotopiques

L. CHERY

Etude realisee dans le cadre des actions de Service Public du BRGM 96-D-424

decembre 1996 R39394

(3)

En bibliographie, ce rapport sera cite de la fa90n suivante :

CHERY L., 1997 - Banque nationale de donnees isotopiques. Rapport BRGM R 39394, 50 p, 1 fig., 5 tabl., 4 annexes.

Mots cles : Banque de donnees, Isotopes, France, Chronique pluviometrique, ONQES.

(4)

Banque nationaie de donnees isotopiques

Synthese

Dans le cadre de son activite de Service Public pour I'annee 1996, le BRGM a ete charge par le ministere de l'Industrie, en concertation avec le ministere de I'environnement, de constituer une banque de donnees isotopiques sur le territoire national (operation 96D424).

L'hydrogeochimie isotopique est un outil qui contribue it caracteriser I'origine et l'evolution du chimisme des eaux des aquiferes. Il etait naturel de completer par une telle banque les infonnations apportees par l'Observatoire national de la qualite des eaux souterraines. Ce demier contient des infonnations cibIees sur la qualite chimique des eaux.

Le rapport R 39394 fait le point sur le travail realise au cours de I'annee 1996. Ces travaux se poursuivent les annees suivantes.

Le travail mene en 1996 a consiste it :

- -

- etendre le referentiel national existant sur les eaux de pluie (station de Thonon les Bains) en y adjoignant deux autres stations faisant l'objet d'un suivi isotopique mensuel et pluriannuel (Orleans._Ia..source -45- et Brest -29-). Ces nouvelles chrouiques s'integrent dans le suivi mondial des rapports isotopiques organise par l'Agence Intemationale pour l'Energie Atomique (AlBA) en cooperation avec l'Organisation Meteorique Mondiale (OMM). Les mesures concement le deuterium, le tritium et l'oxygene-1S,

- collecter les donnees isotopiques mesurees sur l'eau et aisement accessibles dans divers documents. Cela conceme l'oxygene-1S, le deuterium, le tritium, les isotopes du carbone, du soufre et de l'azote. Les mesures collectees sont en relation avec les eaux souterraines ou de surface, les eaux minerales et les precipitations. Ces donnees publiques seront accessibles it tenne sur une banque de donnees georefencees et associee an Reseau National des Donnees sur l'Eau (RNDE),

- structurer la base de donnees devant stocker les infonnations isotopiques et etablir les fiches de saisie des infonnations,

- saisir l'ensemble des mesures effectuees par le laboratoire du BRGM sur les donnees publiques acquises entre 1982 et 1996. La saisie des donnees de 1982 it 1970 sera realisee en

1997.

Le programme des annees it venir sera etendu aux donnees publiques acquises par l'ensemble des laboratoires d'analyses isotopiques en France.

(5)

Banque nationale de donnees isotopiques

Sommaire

INTRODUCTION ... 7

1. OBJECTIFS ... 8

2. INTERETS DE L'UTILISATION DES ISOTOPES DE I'ENVIRONNEMENT POUR LA GESTION DES EAUX SOUTERRAINES ... 10

3. ORGANISATION DE LA BANQUE DE DONNEES ... 16

3.1. Suivi des chroniques pluviometriques ... 16

3.2. Alimentation ... 18

3.3. Donnees prises en compte ... 19

3.4. Gestion et utilisation des donnees ... 23

3.5. Traitement des donnees ... 23

3.6. Regles d'acces actuelles ... 23

4. ETAT ACTUEL ... 24

4.1. Chroniques pluviometriques ... 24

4.1.1. Pluviometre d'Orleans-la-Source ... 24

4.1.2. Pluviometre de Brest. ... 25

4.1.3. Pluviometrie de Thonon-les-Bains ... 25

4.2. Etat de chargement du fichier des donnees isotopiques des points d'eau ... 26

5. CONNEXION A VEC L'ONQES ET LES AUTRES BASES ... 29

CONCLUSION ... : ... 30

BIBLIOGRAPHIE ... 31

(6)

Liste des figures Figure 1 : Carte des stations suivies par le res eau AIEA.

Liste des tableaux

Tableau 1 : Isotopes de l'environnement utilises en hydrologie

Tableau 2 : Usages et conditions d'utilisation des principaux outils isotopiques dans le domaine des eaux souterraines

Tableau 3 : Banque de donnees isotopiques. Fichier caracteristiques du point d'eau.

Tableau 4 : Banque de donnees isotopiques. Fichier analyses isotopiques disponibles sur le point d'eau.

Tableau 5 : Liste des parametres pris en compte pour la saisie des parametres dans le fichier d'analyses du laboratoire.

Liste des annexes

Annexe I : Exemples d'application des techniques isotopiques

Annexe 2 : Demande d'autorisation d'integration des donnees isotopiques sur les eaux minerales dans la banque de donnees.

Annexe 3 : Extrait du cahier des charges decrivant les formats et parametres integres dans I'ONQES.

Annexe 4 : Exemple du fichier de saisie du laboratoire du BRGM.

(7)

Introduction

Dans le cadre de son activite de Service Public, le BRGM a ete charge par le Ministere de l'Industrie, en concertation avec le ministere de I'Environnement, de constituer une ban que de doullt!es isotopiques sur le territoire national.

Cette base de donnees complete les informations de l'Observatoire Natioual de la Qualite des Eaux Souterraines et pourra faire I'objet d'une integration dans l'Observatoire. Cet observatoire, lance des 1983 par le Ministere de I'Environnement, a pour objectif de centralis er, homogeneiser et mettre it disposition d'utilisateurs autorises toutes les informations concernant la qualite chimique des eaux souterraines brutes et de realiser I'exploitation de ces donnees, notamment au niveau de syntheses nationales.

L'exploitation des donnees est orientee principalement vers l'amelioration de la connaissance qualitative des divers aquiferes du territoire national, afin de fournir it terme, un outil de gestion de la qualite de la ressource en eau souterraine.

Cette base complete egalement les bases de donnees gerees par le BRGM, et notaroment la BSS (Banque de Donnees du Sous-Sol), banque publique, et la BDETM, geree conjointement avec la Division Nationale des Eaux Thermo-minerales du Ministere de l'Industrie, banque non publique, dans laquelle sont enregistrees les donnees chirniques et isotopiques sur les eaux minerales du territoire national.

Les ressources en eau, pour etre jugees exploitables, doivent repondre it des criteres de quantite et de qualite. Ceux-ci doivent etre maintenus en leur etat le plus longtemps possible malgre les contraintes d'exploitation. L'utilisation de I'hydrogeochimie isotopique est une aide precieuse pour precis er le niveau de perennite des parametres caracterisant la ressource en eau.

Le cycle de l'eau est marque naturellement par des traceurs d'origine atmospMrique, radioactifs tels le tritium et le carbone-14, et par des traceurs stables, tels le deuterium et l'oxygene-18 de la molecule d'eau. De nombreux sels dissous peuvent etre egalement suivis dans leur cycle par l'examen de leur composition isotopique, exemple de l'azote, du carbone, du soufre. Les techniques isotopiques permettent une etude de chaque phase du cycle de I'eau :

- les precipitations atrnospMriques, qui constituent la compos ante entree du systeme, - I'infiltration (recharge des aquiferes),

-I'origine des eaux souterraines par I'etude du couple oxygene-18 deuterium de la molecule d'eau,

- les melanges d'eaux au sein des aquiferes, - le temps de residence des eaux souterraines,

- la definition des composantes anciennes et modemes dans les aquiferes par la mesure du tritium et du carbone-14,

-I'origine des pollutions (exemple des nitrates).

(8)

Dans le cadre des objectifs majeurs de la mise en place de l'Observatoire, la banque de donnees isotopiques apparait donc comme un outil d' aide it la caracterisation de la qualite des eaux souterraines pour une gestion active des aquiferes.

(9)

1. Objectifs

Le principal objectif de cette banque est la collection systematique de donnees de bases, afin de determiner les variations temporelles et spatiales des isotopes de l'environnement, pour une utilisation des techniques isotopiques pour les investigations hydrogeologiques (inventaire et connaissance de la ressource, planification et gestion).

Dans le cadre de cette action, deux types de collecte de donnees sont prevus :

1)- le suivi isotopique mensuel et pluriannuel des pluies sur deux sites, Orleans-Ia- Source (45) et Brest (29), it l'echelle mensuelle, en compIement de la chronique existante de Thonon-Ies-Bains (74), afin d'avoir un referentiel de la fonction entree des aquiferes plus etendu sur le territoire.

Ce suivi de chroniques pluviometriques s'integre dans le suivi mondial des rapports isotopiques, aux echelles mensuelles et annuelles, de l'oxygene et de l'hydrogene des precipitations atmospheriques initie en 1958 et operationnel des 1961, organise par l'AIEA (Agence Intemationale pour l'Energie Atomique) en cooperation avec l'OMM (Organisation Meteorique Mondiale).

Le principal objectif de ce reseau mondial est la collection systematique des donnees de base sur les rapports isotopiques des pluies sur une echelle glob ale, afin de determiner les variations temporelles et spatiales des isotopes de l'environnement. Ceci a pour consequence fondamentale de foumir des donnees isotopiques de base, pour une utilisation des techniques isotopiques dans les investigations hydrologiques, avec pour principaux objectifs, l'inventaire des ressources en eau, la planification et la gestion de ces ressources. En plus de ces objectifs, ces donnees seront de plus en plus importantes dans le futur pour fournir une validation et une verification des modeles de circulation atmospherique et pour les investigations climatiques (theme de la geoprospective).

2)-la collecte de I'ensemble des donnees isotopiques (isotopes de l'eau : oxygene-18, deuterium, tritium; isotopes du carbone : carbone-13 et carbone-14 du CITD, isotopes du soufre, isotopes de l'azote) acquises sur le territoire national sur les eaux (eaux souterraines, precipitations, eaux de surface, eaux minerales). Ces donnees publiques seront accessibles it terme sur une banque de donnees georeferencee et associee au RNDE (Reseau National des Donnees sur l'Eau).

Le programme 1996 comprend la saisie de l'ensemble des mesures effectuees par le laboratoire du BRGM sur des donnees publiques acquises entre 1982 et 1996, et la preparation de la base de donnees (fiches de saisie et structure de la base). Le programme des annees it venir sera etendu aux donnees publiques acquises par l'ensemble des laboratoires d'analyses isotopiques en France.

(10)

2. Interets de I'utilisation des isotopes de I'environnement pour la gestion des eaux

souterraines

Les techniques isotopiques foumissent des informations essentielles sur les sources, les mouvements et les quantites d'eau dans differents environnements. Elles sont particulierement efficaces pour l'etude des nappes souterraines. L'hydrologie isotopique foumit des informations sur le comportement de ['eau, et contribue ainsi

a

donner des elements de base necessaires

a

une gestion rationnelle et durable de la ressource.

Que sont les isotopes?

Un element chimique se definit par sa charge nucieaire, c'est it dire son nombre de protons (exemple : 1H, 6C, 16S, ... ). Les noyaux atomiques renferment des neutrons, en nombre variable, mais generalement proche du nombre de protons. La somme des neutrons et des protons constitue la masse atomique. Les isotopes d'un element se definissent par un meme nombre de protons, mais par un nombre different de neutrons, donc par une masse atomique distincte.

Ainsi les elements chimiques comprennent des atomes de masse differente appeles isotopes. Les eaux naturelles composees essentiellement d'hydrogene et d'oxygene banals 1H et ¹⁶0 contiennent toujours une infime proportion des autres especes isotopiques de ces elements, en particulier le deuterium, 2H, le tritium 3H et l'oxygene 18, ¹⁸0.

La distribution de chacune des especes dans les differentes parties de l'hydrosphere oMit

a

des mecanismes bien precis dont la connaissance grace

a

la pnkision des techniques de mesures par spectrometrie de masse a permis leur emploi comme traceurs des systemes hydrologiques.

Les isotopes adaptes aux etudes hydrologiques peuvent etre stables ou radioactifs. Ils sont repertories dans le tableau 1.

(11)

Element Masse Hydrogc'me lH

2H (deuterium) 3H (tritium)

Oxygene 16O

170 180

Carbone l2C

l3C 14C

Azote 14N

15N

Soufre 32S

33S 34S 36S

Chlore 35Cl

36CI

37Cl

TABLEAU 1

ISOTOPES DE L'ENVIRONNEMENT UTILISES EN HYDROLOGIE Abondance isotopique Propriete

naturelle (en %)

99.985 stable

0.015 stable

10-18 radioactif

T = 12.43 ans

99.759 stable

0.037 stable

0.203 stable

98.99 stable

1.108 stable

10-12 radioactif

T = 5730 ans

99.635 stable

0.365 stable

95.0 stable

0.76 stable

4.22 stable

0.014 stable

75.53 stable

radioactif T =3.04105

ans

24.47 stable

Formes etudiees eau, hydro gene

hydrocarbures

eau, anIOns oxygenes

CO2 carbonates, CO2

hydrocarbures

azote, nitrates sels ammoniacaux

soufre, sulfates sulfures

chlorures inclusions fluides

(12)

Unite de mesnre

Les concentrations isotopiques sont generalement exprimees en valeur relative ou unite delta (0) par rapport it un etalon , Son expression est:

R, h ']] R 'taJ

delta (0) %0 = ec anti on - e on X 1000 RetaJon

delta (0) %0 ⁼ [(RechantiIlonlRetalorJ - 1] x 1000

ou R est le rapport isotopique, isotope rare et lourd sur isotope abondant et leger.

Dans le cas des eaux, I'etalon, pour le deuterium et l'oxyg€me-18, est le SMOW (Standard Mean Ocean Water) defini par Craig (1961) qui represente la composition isotopique moyenne des eaux oceaniques avec R = 180 /¹⁶0 et R = 2H/IH,

Par simplification, on ecrit 018 0/160:= 018 0, de meme pour 02H.

Principes du tra~age.

Le fractionnement exprime le partage inegal des especes isotopiques d'un meme element lors d'un changement de phase (condensation, evaporation, passage phase liquide-phase solide, processus biologiques). Entre les phases liquide et vapeur, iI consiste pour la phase Jiquide

a

conserver preferentieIlement les isotopes les plus lourds. C'est le phenomene de base sur lequel repose le principe du tragage par les isotopes stables. Ces fractionnements sont dependants de la temperature et de la pression. Ainsi, selon l'environnement, I'eau acquiert des "empreintes" isotopiques qui aident it I'identifier et en etablir son origine.

Ainsi, la composition isotopique des eaux meteoriques varie en fonction de parametres geographiques et paleogeographiques : latitude, altitude, saison, periode climatique (exemple d'eaux anciennes precipitees sous un climat qui n'a plus cours actuellement). II en resulte un "marquage" naturel des eaux meteoriques. En regie generale, le rapport isotopique des precipitations diminue avec :

- la temperature moyenne saisonniere (sous nos climats temperes maximum en juiIlet et minimum en novembre, decembre),

- I'augmentation de la distance

a

la mer (facteur de continentalite par effet de bilan : les nuages perdent la fraction la plus lourde de leur vapeur au cours des premieres precipitations ),

- I'augmentation de I'altitude (le gradient moyen est de I'ordre de -0.3 %0 par 100 m pour l'oxygene- I 8),

(13)

Ces "fluctuations" isotopiques se retrouvent, plus ou moins amorties, dans les eaux des reservoirs (nappes d'eau souterraine, lacs, .. .). Ces differences sont utilisees pour identifier l'origine et l'alimentation des eaux souterraines, et retracer I'evolution (l'histoire) de l'eau depuis le moment Oll elle s'est infiltree, jusqu'au moment Oll elle sort it l'emergence.

Certains isotopes sont radioactifs, c'est-it-dire qu'ils emettent des rayonnements dont l'intensite diminue avec le temps, avec une periode caracteristique (periode de demi- vie). Par exemple, le tritium et le carbone-I4 existent naturellement en quantites infimes dans l'atmosphere. Par ailleurs, d'importantes quantites ont ete rej etees artificiellement dans l'atmosphere au moment des essais nucleaires aeriens des annees 60. Cette production artificielle permet de differencier les eaux resultant de precipitations sans tritium nucleaire (avant 1952) des eaux de precipitations formees dans une atmosphere contenant du tritium nucleaire (apres 1952).

Ces isotopes atteignent les eaux souterraines par infiltration des eaux de pluie et peuvent etre mesures it I'aide d'instruments specialises tres sensibles. Leur periode radioactive etant connue, il est possible de deduire, it partir de mesures de leur concentration, l'age" (ou temps de sejour) des eaux souterraines, lequel peut apporter des elements de reponse sur le rythme de renouvellement et d'ecoulement au sein du systeme aquifere.

L'emploi du tritium est limite it des cycles hydrologiques relativement courts de l'ordre de la dizaine d'annees (periode de 12, 43 ans), par opposition au carbone-14 dont la periode est de 5730 ans, qui permet une datation jusqu'it 50 000 ans.

La methode de trayage par les isotopes de la mo16cule d'eau, stables ou radioactifs, implique une comparaison entre la fonction entree (etablissement des Iois ou parametres de variation des teneurs en isotopes dans les precipitations atmospheriques) et les sorties (puits, sources, ... ) au sein du systeme etudie.

Le trayage par les isotopes des atomes qui constituent la mo16cule d'eau (oxygene et hydrogene) permet un trayage intime, correspondant reellement it l'objet que l'on veut tracer, dans notre cas l'eau.

Que peuvent-its nous apprendre?

Les techniques isotopiques permettent :

- de deduire l'origine et l'age des differentes eaux;

- de donner une estimation du degre de melange;

- de determiner les zones et les taux de realimentation ; - de connaitre la vitesse d'ecoulement des eaux souterraines.

(14)

Les informations recueillies par ces techniques, integrees aux autres donnees disponibles (hydrodynamique, geologie, geophysique), peuvent permettre l'elaboration d'un modele de gestion des eaux et de definir des strategies pour une exploitation durable.

Dans le tableau 2 sont decrits les usages et conditions d'utilisation des principaux outils isotopiques.

En annexe I, sont presentes des exemples d'application des techniques isotopiques dans le cadre d'etudes de gestion des eaux souterraines.

(15)

TABLEAU 2

USAGES ET CONDITIONS D'UTILlSATION DES PRINCIPAUX OUTILS ISOTOPIQUES DANS LE DOMAINE DES EAUX SOUTERRAINES.

Outil Applications

180 et 2H Nature et origine de l'eau.

de l'eau Temperature d'equilibre isotopique des reservoirs.

Altitude d'aires de recharge.

Quantification de la recharge.

Mise en evidence de melanges.

Localisation des fronts d'evaporation dans la ZNS.

Circuit hydrodynamique.

34S et 180 Nature et origine du soufre.

des sulfates Mise en evidence d'une activite bacterienne.

Dissolution de niveaux evaporitiques

Thermometrie isotopique, couplee avec les isotopes de l'oxygene de l'eau.

Oxydo-reduction du systeme.

13C du CnD* Origine et nature des composes carbones.

Mise en evidence de processus diagenetiques.

11S7SrW'Sr du Caracterisation du gisement mineral.

strontium Origine de la mineralisation.

Origine du strontium.

Traceur de melanges.

15N des nitrates Mise en evidence d'une pollution par les engrais Origine des nitrates

14C du CnD* Datation des eaux jusqu'it 45 000 ans.

Estimation des vitesses de circulation dans un aquifere et de la stratification des eaux.

36CI des chlorures Datation des eaux (en theorie) jusqu'it 3 10⁶ans, origine du chlorure.

3H de l'eau Radiochronologie.

Indicateur de temps de transit.

3H> 1 UT indique un apport post 1952 dans le systeme.

Degre de vulnerabilite d'une nappe.

Estimation des transferts hydriques dans la ZNS.

* CIDT - Carbone Inorgaruque Total DlSSOUS

(16)

Banque nationa/e de donnees isofopiques

3. Organisation de la banque de donnees

3.1. SUIVI DES CHRONIQUES PLUVIOMETRIQUES

Le res eau mondial de suivi des rapports isotopiques des precipitations atmospheriques etait constitue initialement de 386 stations meteorologiques dans plus de 82 pays. Le res eau actuel (fig. 1) est constitue d'environ 140 stations qui foumissent regulierement leurs donnees chaque mois en ¹⁸0, 2H (isotopes stables de la molecule d'eau) et 3H (tritium, isotope radioactif de la molecule d'eau). D'autres stations foumissent des donnees de fa~on occasionnelle. Ces donnees sont diffusees par l'AIEA dans des rapports Mites regulierement (AIEA 1969, 1970, 1971, 1973, 1975, 1979, 1983, 1986, 1990, 1994) avec des rapports determinant les principales statistiques par station (AIEA 1981, 1992).

En France, une seule station est correctement suivie depuis 1963, celle de Thonon-Ies- Bains (74), donnees du Centre de Recherches Geodynamiques, Universite Pierre et Marie Curie.

Pour une meilleure identification du signal entree en France, il apparait necessaire de posseder des stations moins continentales, afin de valider les etudes realisees sur l'ensemble du territoire national. Il existe en effet une distribution geographique du tritium dans les pluies : c'est au coeur des continents, aux hautes latitudes et altitudes, que les teneurs en tritium sont les plus fortes. En general, l'effet de continentalite est important it l'echelle des valeurs moyennes ponderees mensuelles ou annuelles. (Les masses marines qui correspondent it des temps de sejour longs de plusieurs siecles it plusieurs millenaires sont plus appauvries en tritium que les eaux continentales, plus recentes. L'echange avec les eaux oceaniques appauvrit la vapeur atmospherique en tritium, et donc les pluies it proxirnite de l'ocean).

La station d'Orleans-Ia Source (45), situee sur le site du BRGM, a ete suivie de 1967 it 1979, it l'echelle mensuelle pour les teneurs en tritium, et de 1967 it 1974 pour le rapport oxygene-18. Ces donn·ees collectees it l'echelle mensuelle montrent un effet de continentalite par rapport it la chronique regulierement etablie de Thonon-Ies-Bains (station tres continentale par rapport it l'ensemble du territoire national, qui comporte une fa~ade oceanique non negligeable). On se propose de poursuivre cette chronique.

Dans le cadre de ce programme, deux stations supplementaires vont donc etre suivies : - la station d'Orleans-Ia-Source (45), analyses realisees par le laboratoire des isotopes du

BRGM,

- la station de Brest (29), analyses en isotopes stables realisees par le Laboratoire d'Hydrologie et de Geochimie Isotopique, Universite Paris XI, Centre d'Orsay, et analyse du tritium par le laboratoire des isotopes du BRGM.

(17)

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Figure 1: Distribution geographique des stations rnereorologiques appartenant au reseau IAEAlWMO

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(18)

L'implantation des pluviometres a ete realisee selon les normes en Vlgueur it la Meteorologie Nationale :

Pluviometre du site d'Orleans-la-Source:

N identification BSS Commune

Coordonnees geographiques

P luviometre du site de Brest : N° identification BSS

Commune

Coordonnees Lambert

0398-2X-0556 Orleans

x

= 570.345 (Lambert 2) Y = 314.940 (Lambert 2)

Z= 109m

0274-2X-0049 Plouzane X = 88.09 (Lambert 1) Y = 1096.82 (Lambert 1)

Z=80m

Les precipitations atmospMriques sont recueillies tous les mois dans le seau recepteur des deux pluviometres par le laboratoire des isotopes du BRGM pour le site d'Orleans et par le Service Geologique Regional, antenne de Brest au centre IFREMER de Plouzane, pour le pluviometre du site de Brest.

Les resultats obtenus en 1996 sont reportes §3. Lorsque le suivi sur une annee sera complet, les donnees obtenues seront envoyees it l'AIEA, pour emegistrement dans le res eau de suivi mondial.

3.2. ALlMENTATION

Le chargement de la banque de donnees s'effectue

a

partir des fichiers des laboratoires publics realisant des analyses isotopiques dans le domaine de l'eau, puisque actuellement aucun fichier national n'existe. Les principaux laboratoires nationaux produisant des analyses dans le domaine de l'eau sont les suivants :

- laboratoire des isotopes du Service Minier National du BRGM,

- laboratoire d'hydrologie et de geochimie isotopique, universite Paris Xl, centre d'Orsay,

- laboratoire de l'universite Pierre et Marie Curie, CRG de Thonon-les-Bains, - laboratoire de l'Universite Paris VII.

(19)

Banque nafionale de donnees isofopiques

La realisation de ce programme d'interet general, sur fmancement d'Etat, implique une collaboration a plusieurs niveaux, et notamment entre l'ensemble des laboratoires.

Seules les donnees publiques seront collectees.

Vne demande d'autorisation d'integration des donnees isotopiques sur les eaux minerales (annexe 2) a ete effectuee cette annee aupn~s de l'ensemble des etablissements thermaux ou societes d'embouteillage a I'echelle nationale. Cette demande a ete realisee:

- soit par notification ecrite de leur accord pour integrer dans la banque les donnees deja acquises sur les sources exploitees et qui figuraient dans les fichiers d'analyses du laboratoire du BRGM.

- soit par communication des donnees isotopiques en lenr possession (source analysee, si possible date d'echantillonnage, valeurs mesurees et marge d'incertitude, nom du laboratoire ayant effectue les analyses).

Le BRGM se charge de regrouper I'ensemble de ces donnees, de les homogeneiser et de les integrer au sein de la banque de donnees, afin de les rendre accessibles aux utilisateurs autorises.

3.3. DONNEES PRISES EN COMPTE

Les donnees prises en compte au sein de la banque de donnees concement : - des sources (captages AEP, eaux minerales, ou autres sources non exploitees), - des forages ou piezometres, captant les aquiferes superficiels ou profonds, - des eaux de surface (rivieres, fleuves, ocean ou mer),

- des pluies recueillies au sein d'un pluviometre.

Les donnees qui seront integrees defmitivement a la banque de donnees seront imperativement georeferencees, pour permettre tout transfert possible avec les autres banques nationales. En annexe 3 est reporte le cahier des charges descriptif des formats et parametres integres dans I'Observatoire National de la Qualite des Eaux Souterraines.

Etant donne la variabilite dans l'origine des donnees et le peu de renseignements actuels existant dans les fichiers d'analyses des differents laboratoires, les donnees prises en compte peuvent etre resumees en deux types d'informations :

- caracteristiques du point d'eau,

- analyses isotopiques disponibles sur le point d'eau.

(20)

Banque nationale de donm3es isotopiques

Les tableaux 3 et 4 presentent respectivement la liste des parametres pour chaque fichier :

Tableau 3 : Fichier caracteristiques du point d'eau

Tableau 4 : Fichier analyses isotopiques disponibles sur le point d'eau.

Dans le tableau 3, sont indiques en caractere gras les parametres indispensables pour une integration dans la base de donnees, leur enregistrement et validation, les autres parametres etant souhaitables mais facultatifs.

A partir de certains identifiants obligatoires (indice de c1assement national c'est

a

^{dire N}

BSS), de nombreux parametres facultatifs pourront directement etre integres et retrouves

a

partir des autres banques de donnees nationales (Banques de Service Public duBRGM).

Les formats des differents parametres correspondent

a

ceux utilises pour I'ONQES (cf.

annexe 3).

Dans le tableau 4, sont egalement indiques en caractere gras les parametres indispensables pour valider une analyse. L'origine du laboratoire permet de connaitre la technique analytique utilisee. Pour les mesures du tritium et du carbone-14 sont egalement indispensables les methodes cl'analyses utilisees (symbolisees par un asterisque*) pour apporter un element decisif sur la precision des mesures :

- pour la mesure de l'activite en tritium, deux techniques de comptage existent: avec ou sans enrichissement electrolytique prealable. L'enrichissement est en effet necessaire pour toutes les eaux naturelles qui presentent des teneurs inferieures

a

25 UT (ce qui concerne la majorite des eaux naturelles) ;

- pour la mesure de l'activite en carbone-14, les techniques d'analyses egalement sont importantes pour caracteriser la precision des mesures. Il s'agit de la methode conventionnelle de comptage du rayonnement 13 ou de la methode de spectrometrie de masse par accelerateur de particules (AMS). La seconde methode augmente la precision de la mesure et diminue les risques de contamination par le C02 atmospherique au moment clu prelevement.

(21)

TABLEAU 3

BANQUE DE DONNEES ISOTOPIQUES FICHIER CARACTERISTIQUES DU POINT D'EAU

Liste des parametres pris en compte pour identifier un point de prelevement

Type d'information Rubriques Comph!ment d'information sur les rubriques Codes d'identification Indice de cIassement national N°BSS

Designation

Indice DDASS it defaut du numero BSS

Autre indice

Localisation Numero du departement Numero INSEE de la commune de situation du point d'eau Nom de la commune de situation du point d'eau Zone Lambert

Coordonnee Lambert X Coordonnee Lambert Y Precision des coordonnees AltitudeZ

Precision de l'altitude

Nom Denomination

Lieu-dit

Nature Nature du point d'eau source, forage, puits, riviere, pluviometre

Nombre de points Aquifere capte Code Margat

Code nappe 1 Code nappe 2 Codenappe 3 autre

Caracteristiques Etat de I'ouvrage pour forage, puits, prise d'eau techniques

Profondeur de l'ouvrage

Profondeur du haut des crepines Profondeur du bas des crepines Date d'execution de l'ouvrage

Protection Date de l'expertise perimetres de protection

Protection du point d'eau

Utilisation Utilisation AEP, industrie,

thermalisme ....

Nom de l'utilisateur proprietaire

Gestion Gestionnaire

Nom du gestionnaire exploitant

Autres autres donnees

Dossier Date de creation du dossier

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TABLEAU 4

BANQUE DE DONNEES ISOTOPIQUES FICHIER ANALYSES ISOTOPIQUES DISPONIBLES SUR LE POINT D'EAU

Liste des parametres pris en compte pour les analyses isotopiques sur un point de preJevement

Type Parametre LibelIe Unite Ref. SANDRE

d'information

Echantillon date de pn!levement heure de prelevement type de traitement Analyse date d'analyse

laboratoire d'analyse ref. analyse laboratoire analyse chimique associee

Mesures oxygene-I8 de I'eau ^J~O delta %0 vs SMOW WI072,

precision analytique

deuterium de l'eau LH delta %0 vs SMOW WI07I,

tritium 'H Unite Tritium (UT) WI078, 1028-17-8

precision anaIytique methode d'analyse*

azote-I5 des nitrates DN(N°3) delta %0 vs air N°I070, precision analytique

soufre-34 des sulfates '''S(S04) delta %0 vs CDT WI073, precision analytique

soufre-34 des sulfures '''S(sulfures) delta %0 vs CDT precision analytique

oxygene-18 des sulfates "0(S04) delta %0 vs SMOW precision analytique

carbone-13 du CnD 13C(CITD) delta %0 vs PDB WI069, precision analytique

carbone- I3 du CO£ 13C(C02) delta %0 vs PDB precision analytique

carbone-I4 du CITD 14C(CITD) % carbone modeme N° 1077, precision analytique

methode d' analyse*

strontium dans l'eau ~-/Sr/~bSr

(23)

3.4. GESTION ET UTILISATION DES DONNEES

Les donnees ainsi integrees dans la banque de donnees serant gerees sous le systeme ORACLE, qui est actuellement un des principaux standards dans ce domaine, standard identique it celui de la banque de l'ONQES et de la banque du sous-sol BSS, identifiant les differents points d'eau du territoire national.

La banque de donnees sera it terme geree sous une conception seIVeur et les donnees accessibles par interrogation it distance via Transpac. Les donnees seront egalement accessibles en effectuant it la demande des utilisateurs, une extraction au niveau du site central puis une transmission sur support papier ou informatique, au format souhaite par l'utilisateur (exemple ACCESS sous Windows, EXCEL, ... ).

3.S. TRAITEMENT DES DONNEES

Le traitement des donnees georeferencees de la banque de donnees isotopiques allie l'information thematique mais egalement I'information geographique. Ceci permettra d'etablir, outre les traitements classiques sur les donnees, des documents de synthese au niveau national mais aussi au niveau d'une region, d'un bassin versant, d'un aquifere, ...

et de realiser des documents cartographiques.

3.6. REGLES D'ACCES ACTUELLES

La banque de donnees isotopiques it l'heure actuelle n'est pas encore accessible. Les regles d'acces serant vraisemblablement les memes que celles qui regissent I'acces it I'ObseIVatoire National de la Qualite des Eaux Souterraines (extrait du cahier des charges disponible aupres de la cellule de coordination de l'ObseIVatoire, ministere de l'Envirannement, Direction de l'Eau).

En se referant aux conditions actuelles d'acces it I'ObseIVatoire, la foumiture de la donnee brute et l'emploi de traitements mis it la disposition des utilisateurs seront gratuits, sous reseIVe que ceux-ci possedent un systeme informatique leur permettant de realiser les operations de connexion it la banque, de visualisation, de transfert de donnees.

Les frais de connexion via un reseau informatique sont it la charge de l'utilisateur. Les frais lies aux envois de donnees (coilt du support, frais d'envoi, ... ) pourront etre factures selon un bordereau de prix preetabli.

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4. Etat actuel

4.1. CHRONIQUES PLUVIOMETRIQUES 4.1.1. PluviomiHre d'Orh~ans-la-Source.

Le pluviometre d'Orleans a ete insta1le le 1er mars 1996.

Les resultats obtenus it ce jour sont les suivants :

Parametres Mars Avril Mai Juin Juil. Aont

1996 Ref. echo 1abo ^96E503 96E504 96E505 96E506 96E507 96E508

Hauteur d'eau en mm 7.5 6 68 30 34 55

~Hen UT 20±3 1l±2 7±2 12±2 6±2 15±2 1) 100 0/00 vs SMOW -5.2 -6.2 -7.2 -3.2 -4.8 -6.6

1)"H ^0/00vs SMOW -34.2 -47.2 -49.3 -19.9 -31.2 -44.2 Parametres Janv. Fevr. Mars Avri1 Mai Juin

1997 Ref. echo 1abo ^97E200 ^97E201 ^97E202 97E203 97E204 97E205

Hauteur d'eau en mm 10 82 5 16 65 130

~Hen UT 15±2 12±2 ND 6±2

1)¹⁰0 ⁰^/00vs SMOW -10.6 -4.3 -4.0 -5,5 -7,9 -8,7

1)LH 0/00 vs SMOW -76.6 -25.8 -22.0 -38.3 -54,0 -56,1

*

resultats communiques en 1997

ND : non determine (volume insuffisant)

Sept. Oct. Nov. Dec

96E578 96E579 96E580 96E581

65 38 125 55

13±2 10±2 5±2 12±2 -9.6 -7.4 -9,0 -8,9 -66.1 -48.0 60.8 -63.5

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Banque nationale de donnees isofopiques

4.1.2. Pluviometre de Brest.

Le pluviometre de Brest a ete instalIe le ler avri11996.

Les resultats obtenus it ce jour sont les suivants :

Parametres Avri! Mai Juin Juil. Aoot 1996 Ref. echo labo 96E464 96E465 96E466 96E467

Hauteur d'eau en mm 69 133 31 69

jHen UT 4±l 9±2 5±2 6±2

Ol~O ^0/00vs SMOW

* ^* ^* * *

o"H 0/00 vs SMOW

* * * * *

Sept.

66

*

Oet. Nov. Dee

96E584

46 150

*

4±l

* *

* * *

Rq : en raison de problemes techniques, les pluies de juin et juillet ant ete regroupees en un seul echantillon.

*

resultats communiques en 1997

4.1.3. Pluviometre de Thonon-Ies-Bains.

N identification BSS Commune

Coordonnees geographiques

Thonon-les-Bains X = (Lambert 2)

Y = (Lambert 2) Z=385 m latitude: 46.22 N longitude: 6.28 E

Cette chronique est geree par le CRG, Univ. Pierre et Marie Curie.

Les resultats obtenus it ce jour concement les mesures en ¹⁸0 et tritium it l'echelle mensuelle depuis 1963 jusqu'it aujourd'hui. L'ensemble des resultats est fourni it I'AlEA, ces donnees seront integrees dans la base.

(26)

4.2. ETAT DE CHARGEMENT DU FICHIER DES DONNEES ISOTOPIQUES DES POINTS D'EAU

La saisie des donnees s'est effectuee au niveau du fichier des analyses isotopiques du laboratoire des isotopes du BRGM. Les analyses sont saisies sous Excel-Windows, pour transfert sur une base de donnees ACCESS, et dans un dernier temps sur le systeme ORACLE.

Le probleme le plus crucial actuellement est I'absence de georeferencement de ces donnees dans le fichier du laboratoire.

La seconde etape qui va suivre la saisie des donnees brutes va etre l'identification des coordonnees geographiques pour chacune des donnees.

Le tableau 5 presente les parametres pris en compte au niveau de la saisie des donnees du fichier d'analyses.

En annexe 4, est presente un exemple du fichier de saisie du laboratoire.

Etat de chargement actuel du fichier sous Excel:

Rubriques Nombre

Nombre d'echantillons 2234

Identification BSS 499

Georeferencement complet 0

analyses l~O 3027

analyses 2H 2890

analyses oH 3587

analyses 15N 349

analyses 14C 459

analyses i3C (CITD) 370

analyses DC (CO2) 8

analyses 34S(S04) 813

analyses o4S(sulfu) 215

analyses I~O (SO 4) 358

analyses ~/Sr/~6Sr 0

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Banque nalionale de donnees isolopiques

TABLEAU 5

LlSTE DES PARAMETRES PRIS EN COMPTE POUR LA SAISIE DES PARAMETRES

DANS LE FICHIER D'ANALYSES DU LABORATOIRE BRGM.

Rubriques Comph:ment d'information sur les rubriques Denomination nom de I'echantillon transmis au laboratoire

Indice de classement WBSS

national

Nature source, puits, pluie, forage

Region it decaut du numero BSS

Departement it decaut du numero BSS

Commune le plus souvent non connue de fayon precise Lieu-dit

Zone Lambert

Coordonnee Lambert X Coordonnee Lambert Y Altitude Z

nom du demandeur de pour permettre d'identifier le point d'eau dans la seconde

l'analyse etape d'identification

proprietaire, gestionnaire parametres jamais renseignes dans le fichier utilisation ouvrage parametre jamais renseigne dans le fichier aquifere parametre jamais renseigne dans le fichier date de preievement

mode de prelevement date d'analyse

laboratoire d'analyse

ref. interne laboratoire reference de l'echantillon au sein du laboratoire code d'acces donnee appartenant au domaine public ou prive 180 %0 vs SMOW

incertitude mesure

validation controle qualite sur la validite du resultat et sa coherence 2H%ovs SMOW

incertitude mesure validation

3Hen UT

methode d'analyse 15N (N03) vs air incertitude mesure validation

A14C % pmc incertitude mesure validation

methode d'analyse

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8anque nationale de donnees isotopiques

TABLEAU 5 (suite)

Rubriques (suite) Complement d'information sur les rubriques (suite) l3C(CITD) %0 vs PDB

l3C (C0₂₎%0 VS PDB incertitude mesure validation

34S (S04) %0 vs CDT incertitude mesure validation

34S (sulfure) %0 vs CDT incertitude mesure validation

180(S04) %0 vs SMOW incertitude mesure validation

87Sr/86Sr

analyses chimiques lorsqu'une analyse chimique a ete effectuee simultanement

ref. rapport associe . reference du rapport ou de la publication associee

(29)

5. Connexion avec I 'ONQES et les autres bases

Le travail realise cette annee a permis de mettre en evidence l'absence de georeferencement de l'ensemble des donnees isotopiques existantes sur le territoire national. En effet, l'absence de georeferencement est egalement presente pour les autres laboratoires nationaux.

Pour les analyses qui concement les eaux minerales, il sera aise d'identifier les points d'eau en utilisant l'inventaire des sources d'eaux minerales en France. L'informatisation des donnees publiques de cet inventaire, souhaitee par le ministere de l'Industrie et de la Recherche, a demarre des 1985, avec l'etablissement du logiciel BDETM (Base de Donnees sur les Eaux Thermo-Minerales), des 1989, logiciel gere par le BRGM et la DRIRE Rh6ne-Alpes, Division des eaux thermo-minerales.

Pour les autres points, il faudra,

a

partir des rapports ou publications associes, retrouver les points d'eau, les identifier et/ou les enregistrer sous un indice de classement national.

La derniere etape sera de codifier ces points d'eau, pour les eaux souterraines, par rapport

a

la codification des systemes aquiferes et des domaines hydrogeologiques du territoire national, codification basee sur celle elaboree par Margat (1976).

Une fois que l'ensemble des analyses sera codifiee dans les differents systemes, la connexion avec I'ONQES pourra s'effectuer.

(30)

Banque nationa/e de donnees isotopiques

Conclusion

Le projet demarre cette annee a pour objectif la constitution d'une banque nationale des donnees isotopiques dans le domaine de l'eau.

Cette banque de donnees isotopiques regroupe d'une part un suivi pluriannuel de chroniques meteoriques sur le territoire national, d'autre part la saisie des donnees de base, afin de pouvoir utiliser les techniques isotopiques pour les investigations hydrogeologiques, ceci afm de permettre une meilleure connaissance de la ressource en eau souterraine.

Ce programme national necessite une collaboration impliquant l'ensemble des laboratoires nationaux realisant des analyses isotopiques. Le programme 1996 concemait la mise en place des chroniques meteoriques complementaires sur le territoire et le demarrage de la saisie des donnees du laboratoire du BRGM. Ceci a permis egalement la constitution des parametres d'entree necessaires

a

I'elaboration de la structure de la base de donnees.

Le suivi des chroniques meteoriques du territoire constitue une etape primordiale dans la connaissance de la fonction entree, et un referentiel national dans le cadre du programme de suivi international mene par l'AIEA, et l'OMM.

La saisie des donnees isotopiques sur les points d'eau (sources, forages, pluies ponctuelles, eaux de surface), dans chaque laboratoire, dans le domaine public, constitue une seconde etape qui necessite I'integration de ces donnees dans un systeme de georeferencement et de codification nationaux.

A terme, cette banque accessible aux utilisateurs par un systeme de base de donnees informatisee constituera un outil essentiel dans le cadre des investigations hydrogeologiques, pour une meilleure connaissance des aquiferes et une gestion active de la ressource en eau.

(31)

BibJiographie

AIEA (1969) - Environmental Isotope Data N°1 : World Survey of Isotope Concentration in Precipitation (1953-1963). Technical Reports Series n096.

AIEA (1970) - Environmental Isotope Data N°2 : World Survey of Isotope Concentration in Precipitation (1964-1965). Technical Reports Series nOl17.

AIEA (1973) - Environmental Isotope Data N°4 : World Survey of Isotope Concentration in Precipitation (1968-1969). Technical Reports Series nO 147.

AIEA (1981) - Statistical Treatment of Environmental Isotope Data in Precipitation.

Technical Reports Series n0206.

AIEA (1983) - Environmental Isotope Data N°7 : World Survey of Isotope Concentration in Precipitation (1976-1979. Technical Reports Series n0226.

AIEA (1992) - Statistical Treatment of Environmental Isotope Data in Precipitation.

Technical Reports Series n0331.

AIEA (1994) - Environmental Isotope Data N°lO : World Survey of Isotope Concentration in Precipitation (1988-1991). Technical Reports Series n0371.

(32)

Chery L., Dusseau P., Sourisseau B. (1994) - Diagnostic de l'accroissement de la salinite des nappes profondes de l'Eocime moyen en Gironde. Programmes de la Communaute urbaine de Bordeaux (CUB) et du Fonds national de Developpement de l'Assainissement de l'eau (FNDAE). Rapport BRGM R37998 56 p.

Chiesi F., Landreau A., Rambaud D. (1992) - Evolution des teneurs en nitrate, 1991, ancien captage de Cloyes-sur-Marne, Marne. Rapport BRGM R 34941,71 p.

Chiesi F. (1993) - Transfert et epuration dans la zone non saturee de la craie en Champagne: etude de quelques cas concemant les nitrates et l'atrazine. These Univ.

Reims, 200 p.

Daum J.R., Bakalowicz M., Chery L. et Longin G. (1996) - Methodes et moyens de contr6le des biseaux sales dans les aquiferes littoraux. Rapport BRGM R38847, 77p.

Margat, 1976 - Carte et catalogue des principaux systemes aquiferes du territoire franyais. Rapport BRGM 76 SGN 531 AME.

(33)

Banque nafionaie de donnees isofopiques

1. Estimation des vitesses de transfert dans la zone non saturee.

Contexte : etude realisee par le Conseil Regional Champagne-Ardenne relaye par l'Agence Regionale recherche-developpement (ARRD) et allocation MR.T (these realisee au BRGM, SGR Champagne-Ardennes). Ref. : Chiesi, Landreau et Rarnbaud (1992) ; Chiesi (1993).

Nature de I'etude : Etude du transfert et de l'epuration dans la zone non saturee (ZNS) de la craie en Champagne de deux polluants (nitrates et atrazine).

Nature des outils isotopiques utilises:

- 3H, tritium, pour permettre de calculer une vitesse moyenne de transfert dans la zone non saturee crayeuse,

15N des nitrates, pour origine des nitrates et egalement estimation indirecte des vitesses de transfert.

Conception et dimensionnement de I'etude :

Douze sondages echantillonnes ont ete realises dans la ZNS et I'eau contenue dans la matrice des echantillons crayeux a ete analysee (N03, o15N, Cl, S04, tritium, atrazine). La comparaison de profils successifs espaces dans le temps d'une dizaine d'annees environ (entre 1982 et 1992), a permis de suivre I'evolution de fronts de nitrates en transferts vers la nappe. En utilisant un modeJe de type piston, en calculant les pluies efficaces avec un bilan de type Thornwaite et une ETP de Turc, il est alors possible d'estimer l'importance de ces transferts. Les stocks nitriques presents dans la ZNS au-dela de la zone radiculaire, ne semblent pas diminuer au cours de leur transfert vers la nappe.

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Banque nafionale de donnees isofopiques

Principaux resultats et conclusions:

Depuis 1982, les profils nitrates et chlorures montrent la presence d'un pic unique vers 3-4 m de profondeur. L'origine de ce pic (N03 = 216 mg/I et Cl = 251 mg/I) semble liee it la fertilisation agricole (engrais organiques et mineraux). Le profil tritium realise sur une parcelle en octobre 1991 jusqu'it 20 m de profondeur montre 2 pics it 6 m (105 UT) et it 13 m (60 UT). Ces deux pics ne peuvent etre mis en relation avec les teneurs actuelles en tritium des eaux de pluie qui sont de l'ordre de 30 UT au maximum. L'origine du pic obtenu it 13 m de profondeur ne fait pas de doute : maximum (1963) lie aux essais thermonuc\eaires aeriens. Le pic situe it 6 m peut s'expliquer, en comparant avec les teneurs en tritium des precipitations en Brie entre 1968 et 1978, ou un maximum de teneur a ete obtenu en 1973 (origine probablement industrielle). Le pic tritium de 1963 permet de caIculer une vitesse moyenne de transfert dans la ZNS crayeuse de 0.46 m/an (periode 1963 -1991) et le pic de 1973 une vitesse moyenne de 0.33 m/an (periode 1973-1991). Dans la craie, les vitesses de transfert du tritium et de l'ion nitrate sont tres proches du fait de la nature essentiellement calcaire du substrat (ce ne serait pas le cas en milieu argileux) ; ainsi, on peut situer dans le profil nitrates, la date du defrichage de la parcelle en 1972. Ces valeurs coincident avec celIes obtenues par les modeles hydrodynamiques, de 0.3 it 0.75 m/an.

2. Utilisation des isotopes pour la mise en evidence de biseau sale

Les techniques isotopiques peuvent etre utilisees dans le cas de problematique de biseaux sales dans les aquiferes littoraux (Methodes et moyens de controle des biseaux sales dans les aquiferes littoraux, rapport BRGM 38847, nov.1996, rapport realise pour le Ministere de l'Environnement, rapport Service Public realise pour le Ministere de I'Environnement).

Les exemples presentes sont pris dans la nappe de la Crau, I'aquifere plioquaternaire du Roussillon.

3. Utilisation des isotopes pour origine de la salinite des eaux.

Origine de la salinite dans la nappe de I'Eocene moyen en Gironde.

Contexte programme de recherche service public sur la salinite verticale de la nappe de I'Eocene moyen en Gironde (Agence de I'eau Adour Garonne, DRIRE Aquitaine, DDAF Gironde, Communaute Urbaine de Bordeaux), maitrise d'oeuvre : BRGM Aquitaine Ref. rapport BRGM R3 7998, 1994.

(35)

Banque nationaie de donnees isofopiques

Nature de I'etude : Dans le cadre des programmes de la Communaute Urbaine de Bordeaux (CUB) et du Fonds National de developpement de l'Assainissement et de l'Eau (FNDAE), un diagnostic de l'accroissement de la salinite des nappes profondes de l'Eocene moyen en Gironde etait demande. L'objectif etait de precis er les origines des teneurs elevees en ions sulfates et fluor dissous dans l'eau, au sein du domaine mineralise, identifie le long de la Garonne, depuis le Nord de Bordeaux jusqu'it Marmande (Cl de 50 it 200 mg/l, S04 de 250 it 680 mg/l, F de 1.5 it 3 mg/l).

Nature des outiIs isotopiques utilises:

- 14C pour estimer l' "age" des eaux du domaine mineralise,

- 34S des sulfates pour permettre de definir l'origine des sulfates dissous.

et chimie des eaux (rapports Br/Cl).

Conception et dimensionnement de I'etude :

Le domaine mineralise est situe entre les deux axes de drainage de la Dordogne et de la Garonne. Plusieurs hypotheses objectives sur cette zone mineralisee pouvaient etre avancees:

I. invasion marine actuelle ou ancienne ;

2. zone de confinement (ancienne ligne de rivage, eaux residuaires marines) ; 3. transfert par drainance de niveaux plus mineralises;

4. apport de flux de matieres minerales dissoutes ;

5. stratification verticale au sein de l'Eocene moyen de la qualite des eaux.

Une vingtaine de points d'eau ont ete analyses, au sein du domaine mineralise.

Principaux resultats et conclusions:

Les ages obtenus, par la datation par le carbone-14, calcules it partir des modeles de correction de l'activite initiale, vont de 6 000 ans pour un forage situe proche des aires de recharge, de 20 000 it 30 000 ans pour les forages un peu plus eloignes des zones d'affleurement, et vers l'aval, plus de 30 000 ans. Les eaux prt!levees dans la nap pe de l'Eocime captive

a

I'interieur du domaine mineralise semblent avoir des temps de residence tres longs dans I' aquifere. La mineralisation des eaux de l'Eocene moyen est totalement independante de leur age. Il n'existe aucune relation entre l'age des eaux, l'enrichissement en carbone-13, et la profondeur du forage, l'epaisseur crepinee, le facies geologique.

Les resultats obtenus it partir des teneurs isotopiques des sulfates dissous montrent que la composition isotopique mesuree dans le sulfate dissous de l'eau des forages les plus mineralises peut etre obtenue par le lessivage de depots d'age triasique. Les teneurs isotopiques ne correspondent pas it celles des sulfates marins actuels. L'hypothese I peut etre exclue.

(36)

Les rapports Br/Cl ont ete utilises pour determiner l'origine de la salinite. La mineralisation obtenue dans les eaux des forages etudies dans le domaine mineralise peut etre expliquee par une dilution par des eaux meteoriques d'une saumure mixte. Les conditions de sedimentation au cours de l'Eocime moyen ont permis l'envahissement des depots par une saumure originelle probablement d'origine triasique.

Depuis, des lessivages et des dilutions par des eaux meteoriques se poursuivent. Ces phenomi'mes, encore actuels, sont d'autant plus rapides que les zones d'affleurement, les gradients de nappe et les axes de drainage en milieu "ouvert" sont proches. Ils sont beaucoup plus lents au centre du bassin, en milieu confme, eloigne des affleurements et des axes principaux de drainage, c'est-a-dire dans le domaine mineralise. Cette dynamique preexistante est localement perturhee par de multiples variations des structures, des facies geologiques, d'echanges lateraux et verticaux d'origines et de compositions diverses.

Dne aide a pu ainsi etre proposee pour ameliorer la qualite des eaux par la conjonction de deux actions: surpomper le domaine mineralise pour extraire les eaux de mauvaise qualite chimique, diminuer lateralement les pomp ages pour activer les arrivees d'eau de dilution.

(37)

(38)

Banque nationa/e de donnees isotopiques

BRGM

L'ENTR(PRISE AU SERVICE Df. LA TERRE

SGNfUPE Groupe Hydrosystemes NIR6f : HYDRIL/96/132

Madame, Monsieur,

Orleans, le 10 mai 1996

Dans le cadre de son activite de Service Public, le BRGM a ete charge par le Ministere de I'Industrie de constituer

1. Un fichier des donnees de teneurs en tritium des eaux minerales du territoire franyais.

2. Une banque de donnees isotopiques sur le territoire national.

11.

Fichier des teneurs en tritium des eaux minerales Objectifs:

Les teneurs en tritium clans les eaux meteoriques sont en train de decroltre regulierement, depuis la fin des essais thermonucleaires aeriens. Or le dosage du tritium permet d'acceder it deux types d'informations importantes dans le cadre des eaux minerales :

- l'age (au moins approche de l'eau minerale),

- la caracterisation des melanges eventuels clans le sous-sol.

Ces deux informations sont importantes pour permettre de valider les risques de vulnerabilite de la ressource, et estimer le temps de residence et le cheminement au sein de l'aquiIere.

Dans quelques annees, au rythme de decroissance actuel (vidange progressive du reservoir stratospherique du tritium artificiel rejete lors des essais), on retrouvera dans les precipitations atrnospheriques les valeurs du bruit de fond d'avant 1953, et celte methodologie deviendra inutilisable.

Il importait donc de lancer, sur l'ensemble des eaux minerales en France, une campagne d'acquisition de nouvelles donnees, en complement du recueil de donnees acquises lors de precedentes campagnes

(39)

8anque nafionaie de donnees isofopiques ^>

Deroulement du programme:

Ce progranune qui porte sur trois ans et qui a deDute en 1995 avec la collecte des donnees de la region Auvergne (63 analyses ont ere effecruees sur les sources de cette region), doit permettre la constitution d'un fichier exhaustif sur i'ensemble des eaux minerales du territoire national.

II se deroule en plusieurs etapes : - compilation des donnees existaotes,

- identification des sites ou des sources pour lesquels une analyse complementaire peut etre opportune, - echantillonnage et analyse de ces sources.

12.

Une ban que de donnees isotopiques sur le territoire national

Objectif :

Le principal objectif de cette banque est la collection systernatique de donnees de bases, afin de determiner les variations temporelles et spatiales des isotopes de i'environnement, pour une utilisation des techuiques isotopiques pour les investigations hydrogeologiques (inventaire et connaissance de la ressource, planification et gestion).

Deroulement du programme:

Dans le cadre de cette action, deux types de collecte de donnees sont prevus :

- Le suivi isotopique des pluies sur deux sites, Orleans-la-Source (45) et Brest (29), it i'echelle mensuelle, en complement de la chrouique existante de Thonon-Ies-Bains (74), afin d'avoir un referentiel de la fonction entree des aquiferes plus etendu sur le territoire.

- La collecte de i'ensemble des donnees isotopiques (isotopes de i'eau : oxygene-18, deuterium, tritium ; isotopes du carbone : carbone-13 et carbone-14 du C1TD, isotopes du soufre, isotopes de i'azote) acquises sur le territoire national sur les eaux (eaux souterraines, precipitations, eaux de surface, eaux minerales). Ces donnees publiques seront accessibles it terme sur une banqne de donnees georeferencee et associee au RNDE (Reseau National des Donnees sur i'Eau).

Le progranune 1996 comprend la saisie de I'ensemble des mesures effectuees par le laboratoire du BRGM sur des donnees pubUques acquises entre 1970 et 1996, et la preparation de la base de donnees (fiches de saisie et structure de la base). Le programme des annees it veuir sera etendu aux donnees publiques acquises par l'ensemble des laboratoires d'analyses isotopiques en France.

La realisation de ces programmes d'interet general, sur fin an cement d'Etat, implique votre collaboration it plusieurs niveaux :

• Notification ecrite de votre accord pour integrer dans ces fichiers les donnees deja acquises sur les sources que vous exploitez et qui figurent dans les documents d'archive du BRGM (et d'ANTEA depuis 1994). Par simplification, sans reponse de votre part dans un delai de 2 mois it reception de ce present courrier, no us considererons que notre requete re~oit

votre accord .

• Communication par vos soins des donnees isotopiques en votre possession (source analysee, SI possible date d'echantilkinnage, valeurs mesurees et marge d'incertitude, nom du