Caractérisation des facteurs de contrôle de la recharge et des écoulements souterrains à différentes échelles de temps en zone de piedmont aride et hyper-aride : exemple de l'aquifère de la Pampa del Tamarugal (Nord Chili)

Dans les zones arides, la grande variabilite des eaux de surface a conduit les Hommes a exploiter les eaux souterraines. Cependant, afin de preserver durablement cette ressource, une bonne connaissance des processus de recharge est necessaire. Ces travaux de these ont pour objectifs de caracteriser les facteurs de controle de la recharge et des ecoulements souterrains en zone de piedmont aride et hyper-aride. Dans le Nord du Chili, l’activite miniere et les villes nouvelles associees aux deplacements de populations depuis quelques dizaine d’annees ont engendre une surexploitation des ressources en eaux souterraines contenues dans l’Aquifere de la Pampa del Tamarugal. Cet aquifere regional est l’une des principales ressources en eau de l’ensemble du Nord du Chili, ce qui en fait une ressource strategique. Le contexte hyper-aride de cette zone de piedmont (extension nord du Desert d’Atacama) semble suggerer que la recharge actuelle de l’aquifere ne permet pas de soutenir son bilan hydrologique.Afin d’identifier et de caracteriser les facteurs de controle de la recharge et des ecoulements souterrains de l’Aquifere de la Pampa del Tamarugal, une approche multidisciplinaire a ete utilisee. Cette approche est basee dans un premier temps sur la caracterisation geologique et geomorphologique de la Depression Centrale et notamment du Piedmont Andin entre 19,5°S et 20°S. Celle-ci a permis d’identifier le role du substratum pre-Oligocene sur l’organisation de la couverture fin-Cenozoique (i.e. axes de drainages, barrieres sedimentaires & paleovallees) et sur les circulations souterraines au niveau du piedmont. Dans un second temps, une approche hydrogeophysique et hydro(geo)logique a ete utilisee afin de caracteriser et d’identifier les conditions aux limites ainsi que l’evolution spatiale de la piezometrie au sein de la plaine de la Pampa del Tamarugal et du piedmont. De nombreux sondages de resistivite, realise par TDEM, ont permis d’identifier un contraste bien defini et correle avec le niveau piezometrique de la nappe libre. Des releves hydro(geo)logiques ont permis de valider les echanges riviere-nappe (zones de recharge) qui ont ete deduits a partir de l’etude geophysique. Dans un troisieme temps, la caracterisation geochimique et isotopique des eaux souterraines de la zone d’etude a permis d’identifier les origines, les circulations ainsi que les processus de recharge de l’aquifere. La distribution des âges de l’eau de la zone saturee a permis d’identifier les grandes phases de recharge paleoclimatiques de l’Holocene. Dans un quatrieme temps, une approche exploratoire par la modelisation des ecoulements au sein de la zone non saturee, basee sur un modele a base physique (Hydrus-1D) et completee par des releves de terrain, ont permis d’evaluer la recharge induite par une crue au niveau des cones alluviaux. L’analyse des chroniques piezometriques a apporte de nombreuses informations sur la quantification de la recharge.Sur la base des resultats de cette etude multidisciplinaire, ces travaux de recherche ont permis de definir, au niveau de l’Aquifere de la Pampa del Tamarugal (Nord Chili), les facteurs de controle de la recharge et des ecoulements souterrains en zone de piedmont aride et hyper-aride.