Isotopic tracing for conceptual models of groundwater hydrodynamics in multilayer aquifer systems of central and southern Tunisia

Abstract

New and previously published data sets including stable and radiogenic isotope measurements (¹⁸O, ²H, ³H, ¹³C and ¹⁴C) were used to investigate, conceptualize and compare groundwater hydrodynamics within three major multilayer aquifer systems located in central and southern Tunisia. It has been demonstrated that the investigated aquifer systems contain modern and palaeoclimatic waters. Modern groundwaters, which refer to contemporaneous and post-nuclear recharge waters, are characterized by enriched stable isotope contents, high carbon-14 activities and high to moderate tritium concentration. While palaeoclimatic groundwaters, which refer to Late Pleistocene and Early Holocene recharge waters, are distinguished by their depleted stable isotope contents, low carbon-14 activities and insignificant tritium concentrations. Established conceptual models have elucidated the groundwater hydrodynamics within the studied aquifer systems. They show that groundwater mixing occurs between end-members from the shallow and deep aquifers that migrate by downward and upward leakage towards the intermediate aquifer.

Editor D. Koutsoyiannis; Associate editor S. Faye

Citation Dassi, L. and Tarki, M., 2014. Isotopic tracing for conceptual models of groundwater hydrodynamics in multilayer aquifer systems of central and southern Tunisia. Hydrological Sciences Journal, 59 (6), 1240–1258. http://dx.doi.org/10.1080/02626667.2014.892206

Résumé

Des données nouvelles et d’autres précédemment publiées, comprenant des mesures d’isotopes stables et radiogéniques (¹⁸O, ²H, ³H, ¹³C et ¹⁴C), ont été utilisées pour étudier, conceptualiser et comparer l’hydrodynamisme des eaux souterraines dans trois grands systèmes aquifères multicouches situés dans le centre et le Sud de la Tunisie. Il a été démontré que les systèmes aquifères étudiés contenaient des eaux souterraines modernes et des eaux souterraines anciennes. Les eaux modernes, issues de recharges contemporaines et post-nucléaires, sont caractérisées par des teneurs enrichies en isotopes stables, des activités en carbone-14 élevées et des concentrations moyennes en ³H. Les eaux souterraines anciennes, rechargées pendant l’Holocène précoce et le Pléistocène tardif, se distinguent par leurs teneurs appauvries en isotopes stables, leurs faibles activités en carbone-14 et leurs faibles concentrations en ³H. Les modèles conceptuels établis ont élucidé l’hydrodynamisme des eaux souterraines dans les systèmes aquifères étudiés. Ils ont mis en évidence le mélange de deux pôles d’eaux souterraines qui migrent par drainance verticale à partir des aquifères profonds et superficiels vers le niveau aquifère intermédiaire.

Key words:

• multilayer aquifer systems
• isotope tracing
• conceptual models mixing
• palaeowaters
• modern groundwaters

Mot clés:

• systemes aquiferes multicouches
• traçage isotopique
• modeles conceptuels
• melange
• eaux anciennes
• eaux modernes