Recherches géochimiques sur les eaux thermales de la bordure ouest de la Limagne

Résumé En Fr

Twenty-two springs located on the west border of the French Limagne are studied ; we proceed to chemical measurements at the sampling sites (pH, t, SiO2 Rb), and to chemical and isotopical measurements in laboratory on the waters and on the free gases (δ34SSO4, δH, δD, δ18O, δ13CHCO3 δ13CCO2, δ13CCH4). Our conclusions are as follows : The thermal waters are of meteoritic origin and are heated in depth ; on the base of the isotopic data, the carbon dioxide and the argon of the free gases associated to these waters, could have a deep supply. The important chemical heterogeneity of the waters, noticeable for major as for trace elements, could be related with local geological features at the sampling sites and with the possible rock nature in depth. The determination of the temperature reached by the waters are done using the classical SiO2, Na-K, Na-K-Ca geothermometers. The comparison of the results : — confirms a mixing model for certain waters, between hot deep mineralised waters and cold non-mineralised superficial waters ; — shows that, for some waters, the silica content is controlled by the precipitation of a silica solid phase ; — leads to hypothesis on the nature of plagioclase in depth. The use of the δ13C compositions for CO2 and CH4 lead to their equilibration temperature : these temperatures are systematically higher than those coming from the chemical thermometers. The whole results are compared with the data on the thermal gradient of this area.

Vingt-deux-sources s'étendant sur la bordure ouest de Limagne de Montpensier au nord à Saint-Diery au sud sont étudiées ; des mesures chimiques aux émergences (pH, teneurs en SiO2, réserve alcaline), ainsi que des analyses en laboratoire sur la composition chimique et isotopique (δ34SSO4, 3H, δD, δ18O, δ13CHCO3-) des eaux et des gaz libres (δ13CCO2, δ13CCH4, δ18OCO2) permettent d'en tirer les conclusions suivantes : Les eaux thermales sont des eaux météoriques réchauffées au cours de leur trajet en profondeur ; le gaz carbonique de ces eaux carbogazeuses provient partiellement du dégazage de la croûte ; il en est de même pour l'argon comme l'attestent les données isotopiques δ13C du CO2,g et les valeurs 40Ar/36Ar. La grande hétérogénéité observée dans les familles chimiques tant pour les éléments majeurs que les éléments en traces peut être mise en relation avec les données géologiques locales des émergences, et la nature probable des réservoirs en profondeur. La détermination des températures atteintes par les eaux en profondeur est faite par les méthodes classiques : SiO2, Na-K, Na-K-Ca ; la comparaison des résultats obtenus par ces différents géothermomètres permet : — de confirmer les phénomènes de mélange entre certaines eaux profondes chaudes et des eaux superficielles peu minéralisées et froides ; — d'indiquer que la teneur en silice pour certaines des émergences (Châtelguyon, Royat) pourrait être réglée par le dépôt de silice amorphe à une température légèrement supérieure à celle de l'émergence ; — de déterminer, sur les eaux où les conditions d'emploi du thermomètre Na-K-Ca semblent être réalisées, la nature des plagioclases en profondeur, en réalisant alors l'accord entre les deux thermomètres Na-K et Na-K-Ca. L'utilisation des données isotopiques du carbone pour les gaz CO2 et CH4 permet de déterminer la température de leur équilibre ; cette température est systématiquement plus élevée que celle déterminée par les géothermomètres chimiques. L'ensemble de ces résultats est confronté aux données du flux géothermique et du gradient de température dans cette zone.