Hydrogeology of complex volcanic systems in continental rifted zone : integrated geochimical, geophysical and hydrodynamic approach : Middle Awash basin, Main Ethiopian Rift, Ethiopia

par Wakgari Furi Konchi

Thèse de doctorat en Hydrogéologie

Sous la direction de Moumtaz Razack et de Dagnachew Legesse Belachew.

Soutenue en 2010

à Poitiers .

mots clés

• Tomographie
• Fluorures
• Eaux souterraines -- Awash, Vallée de l' (Éthiopie)
• Rifts -- Éthiopie
• Awash, Vallée de l' (Éthiopie)

Titre traduit

= Hydrogéologie des systèmes volcaniques complexes en zone de rift continental : approche couplée géochimique, géophysique et hydrodynamique : Bassin central d'Awash, Rift éthiopien, Ethiopie

Résumé

Middle Awash basin, located in the complex volcanic centre of the Ethiopian Rift valley, is one of the drought prone areas marked by considerable water supply problems. Due to lack of surface waters, groundwater remains the sole resource supplying water for domestic and livestock. However, its effective use has been hampered due to the complex aquifer system of this basin. In this study, multidisciplinary method has been applied to characterize the hydrogeological system of this complex volcanic basin. The combined results from datasets show two distinct aquifer systems linked to geology and physiographic location. The Ca-alkaline rocks like basalt, ignimbrite, and trachybasalt form aquifers in the mountain regions whereas the Na-alkalne rocks which include scoria, pumice, tuff, and volcanoclastics are main aquifers in rift floor. Ground waters circulating in the highland areas are slightly mineralized and are Ca-Na-HCO3 type. On the other hand, ground waters in the rift floor are Na-HCO3-Cl types and are highly mineralized as well as contain high load of fluoride much higher than the permitted standard. Rivers hydrograph, hydrochemistry, environmental isotope, and 2D tomography are in good agreement showing fast percolation of rainfall and strong interaction between surface waters and ground waters. Result from numerical groundwater flow modeling further indicates the strong interaction between groundwater and surface waters in the form of losing and gaining.

Résumé

Le bassin central d'Awash, situé dans le centre volcanique complexe de la Vallée du Rift éthiopien, est un des secteurs les plus touchés par la sécheresse et par des problèmes considérables d'approvisionnement en eau. En raison du manque d'eau de surface, l'eau souterraine reste la ressource unique fournissant l'eau potable. Cependant, l'exploitation effective de l'eau souterraine s'est heurtée à la méconnaissance du système hydrogéologique complexe de ce bassin. Dans cette étude, une approche pluridisciplinaire a été mise en oeuvre pour caractériser l'hydrogéologie de ce bassin volcanique complexe. Les résultats couplés de l'ensemble des données montrent deux systèmes aquifères distincts liés à la géologie et à la localisation physiographique. Les roches Ca-alcalines comme le basalte, l'ignimbrite et le trachybasalte forment des aquifères dans les régions de montagne tandis que les roches Na-alcalines qui incluent les scories, la pierre ponce, les tufs et les volcanoclastiques constituent les principaux aquifères au niveau du plancher du rift. Les eaux souterraines circulant dans les secteurs montagneux sont légèrement minéralisées et sont de type Ca-Na-HCO3. Par contre, les eaux souterraines du plancher du rift sont de type Na-HCO3-Cl, sont fortement minéralisées et contiennent une charge en fluorure beaucoup plus élevée que les normes permises. Les résultats de diverses approches (hydrogrammes des fleuves, hydrochimie, isotopes environnementaux et tomographie 2D) sont concordants et montrent une percolation rapide des eaux de pluie et une forte interaction entre les eaux de surface et les eaux souterraines. Les résultats de modélisation numérique confirment la forte interaction eau souterraine - eaux de surface.