Caractérisation de la géochimie des eaux souterraines et des facteurs la contrôlant dans les régions de Charlevoix et de la Haute-Côte-Nord

摘要

La caractérisation hydrogéochimique d’un système aquifère implique la caractérisation géochimique et isotopique de l’eau souterraine, ainsi que des différents facteurs inhérents à son cheminement qui peuvent influencer sa composition. La chimie des eaux souterraines des régions de Charlevoix et de la Haute-Côte-Nord a été étudiée dans le cadre du projet PACES-CHCN. Les résultats d’analyse chimique de 105 échantillons d’eau souterraine ont été soumis à deux méthodes d’analyse statistique multivariée, soit l’analyse hiérarchique en grappes (AHG) et l’analyse factorielle en mode R (AFR), combinées à plusieurs méthodes d’analyse graphique. Cela a permis de déterminer quatre grappes d’eau représentatives de différents stades d’évolution des eaux souterraines dans ces régions. Les eaux souterraines de type Ca-HCO3 et faiblement minéralisées de la grappe 1 correspondent à des eaux récemment infiltrées provenant d’aquifères granulaires en zone de recharge. A l’inverse, les eaux souterraines de type Na-(HCO3-Cl) de la grappe 4 sont les plus salines et correspondent à des eaux plus évoluées provenant possiblement d’aquifères rocheux confinés en zone de décharge. Les grappes 2 et 3 sont respectivement constituées d’eaux souterraines de type (Ca-Na)-HCO3 et Ca-HCO3 plus minéralisées que les eaux de la grappe 1, correspondant à des eaux intermédiaires entre les grappes 1 et 4, et provenant d’aquifères granulaires et rocheux probablement interconnectés. Cinq principaux facteurs influençant la géochimie des eaux souterraines ont été identifiés, soit i) la recharge par des eaux de précipitations récentes, ii) les interactions géochimiques eau-roche, iii) les échanges ioniques, iv) la présence d’aquitards d’argile marine ou d’intrusions d’eau salée, et v) les connexions hydrauliques entre le socle rocheux et les dépôts granulaires surfaciques. À partir d’un modèle numérique et des analyses chimiques, une relation entre l’âge de l’eau, sa géochimie, et son parcours a été mise en évidence pour un bassin versant particulier. L’âge de l’eau augmente de façon exponentielle avec la profondeur, suggérant que la composante horizontale de l’écoulement de l’eau souterraine prédomine sur la composante verticale. La concentration en Cu2+, Pb2+ et Zn2+ est plus importante pour des eaux provenant de zones peu profondes tandis que la concentration en Mo2+ et Se2+ est plus importante pour des eaux provenant de zones plus profondes dans le socle rocheux. Des concentrations plus importantes en Pb2+ et Zn2+ pour des eaux provenant d’aquifères rocheux fracturés seraient alors indicatrices de connexions hydrauliques entre le socle rocheux et les dépôts granulaires, tandis que des concentrations plus importantes en Mo2+ et Se2+ pourraient être indicatrices d‘une évolution vers des eaux souterraines plus matures. Bien que la fiabilité des résultats obtenus soit contestable, cela confirme qu’une modélisation numérique de l’écoulement de l’eau souterraine permettrait de mieux comprendre la géochimie de l’eau en relation avec le contexte hydrogéologique et l’évolution spatio-temporelle dans le système hydrodynamique souterrain.