Geochemical approach for characterization of surface water and groundwater connections in a Karst system: the Cèze River canyon area (Gard, France)

Description

The karst-river exchanges of the Ceze river canyon area were partly constrained by geochemical approach. This study was carried out on river and springs waters for moderate (june 2015) and low (july 2015) river flow periods. The chemical (major element concentrations) and isotopic (&#948₃₄S_SO4) properties highlight the major control of water chemistry by rock weathering processes. The chemistry of waters from the upstream part of the Ceze basin is controlled by silicate and gypsum dissolution. Karst water chemistry is mainly controlled by Ceze water and by atmospheric contribution. During transition from moderate river flow period to low river flow period, the contribution of the karst to river flow increases in the canyon area. Chemical and isotopic data implies the low contribution of a third end-member probably influenced by pyrite weathering. Mixing percentage changes from spring to spring and from season to season, suggest different pathways within the geological formations of the karstic area.

Abstract (French)

Les échanges karst-rivière au niveau du canyon de la Cèze ont pu être en partie contraints par l'approche géochimique menée sur les eaux de la rivière Cèze et des sources karstiques. Deux campagnes d'échantillonnage ont été réalisées, une à moyennes eaux (juin 2015) et une à basses eaux (juillet 2015). Les propriétés chimiques (concentrations en éléments majeurs) et isotopiques (&#948₃₄S_SO4) ont mis en évidence le contrôle majeur de la chimie des eaux par les processus d'altération des roches. Deux masses d'eau principales contribuent à l'alimentation de la rivière et du karst au niveau du canyon : les eaux de la rivière en provenance de la partie amont du bassin versant et les eaux météoriques infiltrées au niveau du domaine karstique et ayant interagi avec les calcaires. Lors du passage de la période de moyennes eaux à la période de basses eaux, les proportions de mélange entre ces masses d'eau évoluent en faveur des eaux karstiques. Au sein de ce réseau karstique, une troisième masse d'eau intervient avec des propriétés chimiques et isotopiques laissant envisager la contribution d'un réservoir plus profond. Les eaux suivent donc différents circuits au sein des formations géologiques du secteur karstique.

Abstract

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