Conceptual model of regional groundwater flow based on hydrogeochemistry (Montérégie Est, Québec, Canada).

Beaudry, Châtelaine; Lefebvre, René ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7938-9930; Rivard, Christine et Cloutier, Vincent (2018). Conceptual model of regional groundwater flow based on hydrogeochemistry (Montérégie Est, Québec, Canada). Canadian Water Resources Journal / Revue canadienne des ressources hydriques , vol. 43 , nº 2. pp. 152-172. DOI: 10.1080/07011784.2018.1461579.

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Résumé

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L’étude hydrogéochimique du système aquifère rocheux fracturé de la Montérégie Est, sud du Québec, Canada, a fait partie d’une évaluation régionale des ressources en eau souterraine. La région d’étude de 9 218 km² couvrait trois bassins versants qui avaient été divisés en cinq contextes hydrogéologiques : les Basses-terres-du-Saint-Laurent nord, les Basses-terres-du-Saint-Laurent sud, le Piémont appalachien, les Hautes-terres des Appalaches, et les Collines montérégiennes. Une partie importante de cette région a été envahie par la Mer de Champlain il y a environ 13 000 à 11 000 ans. L’étude avait comme objectifs d’identifier les mécanismes contrôlant la composition de l’eau souterraine et de supporter la compréhension de l’hydrodynamique de l’aquifère. L’étude est basée sur les analyses chimiques de 206 échantillons d’eau de puits dans l’aquifère rocheux et d’analyses isotopiques sur une sélection d’échantillons (δ2H, δ18O et 3H de l’eau; δ13C et 14C du carbone inorganique dissous). Huit groupes d’eau ont été définis par des méthodes statistiques multivariées. L’étude a permis de circonscrire une zone de 2 200 km² d’eau saumâtre d’origine marine dans le nord-ouest de la région. Cette zone est entourée d’eaux alcalines et sodiques résultant de l’échange ionique Na+-Ca2+. Des eaux jeunes associées aux zones de recharge sont rencontrées dans le sud des Basses-terres, dans le nord du Piémont ainsi dans les Hautes-terres appalachiennes. La recharge est présumée lente dans le sud des Basses-terres où la chimie des eaux est influencée par l’ancienne Mer de Champlain. Une circulation relativement profonde d’eau souterraine est présumée se produire à partir des Hautes-terres jusqu’à des zones de mélange situées surtout à l’ouest des chevauchements du front appalachien ainsi qu’autour des montérégiennes. L’interprétation géochimique a donné des indications clés sur les zones de recharge et d’émergence de l’eau souterraine et sur le système d’écoulement régional qui n’auraient pas pu être obtenues autrement.

Abstract

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The groundwater geochemistry of the fractured rock aquifer system in the Montérégie Est region, southern Quebec, Canada, was studied as part of a regional groundwater resources assessment. The 9218 km² study area included three major watersheds that were divided into five hydrogeological contexts: Northern St. Lawrence Lowlands, Southern St. Lawrence Lowlands, Appalachian Uplands, Appalachian Piedmont and Monteregian Hills. A large part of this study area was invaded by the Champlain Sea from 13,000 to 11,000 years ago. Study objectives were to identify the mechanisms controlling groundwater composition and to support the understanding of the aquifer hydrodynamics. Groundwater from 206 wells drilled into the rock aquifer was sampled and analyzed for conventional parameters and isotopic analyses were also done on selected samples (δ2H, δ18O and 3H of water; δ13C and 14C of dissolved inorganic carbon). The interpretation of geochemical results was based on a multivariate statistical analysis, which led to the definition of eight water groups. The study allowed the delineation of a 2200-km² zone containing brackish groundwater of marine origin in the northwestern part of the study area. This zone is surrounded by sodic and alkaline groundwater originating from Na+-Ca2+ ionic exchange. Young groundwater and therefore recharge zones were only encountered in the southern part of the Lowlands, in the northern part of the Piedmont and in the Appalachian Uplands. In the southern part of Lowlands, recharge is presumed to be slow and water composition shows the influence of the former presence of the Champlain Sea. Relatively deep groundwater circulation was also inferred to occur from the Appalachian Uplands toward mixing zones mainly located to the west at the Appalachian frontal thrust faults and around the Monteregian Hills. The geochemical interpretation provided indications on regional recharge and discharge zones as well as groundwater flow, which could not have been determined otherwise.

Type de document:	Article
Informations complémentaires:	Les données complémentaires de cet article sont disponibles avec le mémoire de Châtelaine Beaudry à http://espace.inrs.ca/1363/ Supplemental data for this article are available with Châtelaine Beaudry's MSc thesis at http://espace.inrs.ca/1363/
Mots-clés libres:	hydrogeochemistry; aquifer system; regional flow; conceptual model; marine invasion
Centre:	Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt:	10 mai 2018 20:04
Dernière modification:	11 févr. 2022 14:19
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/7134

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