Le jury sera composé de :

• Luc Aquilina (Professeur - Université de Rennes - Rapporteur)
• Bartolomé Andréo Navarro (Professeur – Université de Malaga – Rapporteur)
• Frédéric Huneau (Professeur – Université de Corté – Examinateur)
• Jean-Luc Michelot (Professeur – Université de Paris Saclay – Examinateur)
• Sarah Tweed (G-eau) et Christelle Batiot (directrices de thèse)
• Véronique de Montety et Bernard Ladouche (BRGM) (encadrants de thèse)
• Vincent Bailly-Comte (invité – BRGM).

Résumé :

L’objectif de ces travaux de thèse est de s’appuyer sur les gaz dissous pour développer de nouveaux traceurs, informant sur les conditions de recharge et de circulation des eaux souterraines dans les aquifères karstiques. Néanmoins, les caractéristiques structurales des aquifères karstiques telles que la possible présence d’un aquifère épikarstique, d’une épaisse zone non saturée, de cavités remplies d’air en profondeur et de mises en charge rapides et importantes posent des verrous scientifiques quant à l’utilisation de traceurs gazeux en contexte karstique. Ces verrous soulèvent des questions fondamentales relatives aux processus d'équilibre air-eau lors du transfert d’eau le long de la zone non saturée et de formation d’excès d’air (EA). Pour répondre à ces questions, deux sites d’étude ont été utilisés : le bassin d’alimentation du Durzon (Causse du Larzac) développé dans une lithologie à dominante dolomitique et le bassin d’alimentation du Lez (Nord de Montpellier) développé dans une lithologie à dominante calcaire et soumis à une pression anthropique (pompage pour l’alimentation en eau potable). Ces sites pilotes font partie d’observatoires nationaux (SNO H+ et SNO Karst respectivement) intégrant l’organisation d’OZCAR (Observatoires de la Zone Critique – Applications et Recherche). Ce travail de thèse s’est appuyé sur des mesures faites à différentes échelles de temps et d’espace : i) des mesures ponctuelles au cours du cycle hydrologique VS des mesures continues au cours d’une crue ; ii) des mesures à la source intégrant l’information de l’ensemble du bassin d’alimentation VS des mesures plus locales dans un forage ou dans des cavités karstiques intégrant l’information à l’échelle du drain ou de la matrice. Les signatures de gaz dissous suggèrent que l’air des conduits de la zone vadose du Durzon possède une composition similaire à l’air atmosphérique et ceci jusqu’à 120 m de profondeur. De plus, la mise en solution des gaz semble se faire dans un horizon proche de la surface (soit l’épikarst capacitif).  Le suivi du signal d’EA et sa modélisation à la source du Durzon permet de suggérer que le processus de piégeage de bulles d’air est principalement à mettre en lien avec des variations de pressions qui se produisent au sein de la zone noyée du karst. D’autre part, le suivi continu réalisé à la source du Lez en partenariat avec Géosciences Rennes et la plate-forme d’analyse CondatEau à l’aide du CF-MIMS (Continuous Flow Membrane Inlet Mass Spectrometer) a permis d’amorcer une approche de datation d’un flux profond à partir de données d’⁴He calibrées par des données de CFC. Le suivi du signal d’EA à la source du Lez suggère quant à lui que la gestion active du karst du Lez peut avoir un impact sur l’évolution complexe de ce signal.