Circulation des eaux souterraines au sein du bloc montagneux : Combinaison de modèles d'écoulement et de transport avec des observations magnéto-tellurique pour démêler sa nature imbriquée

Résumé Les montagnes sont des sources d'eau vitales pour les humains et les écosystèmes, reconstituant continuellement les aquifères des plaines par le ruissellement de surface et la recharge de montagne. Quantifier ces flux et leur importance relative est essentiel pour une gestion durable des ressources en eau. Cependant, notre compréhension mécaniste des processus d'écoulement et de transport déterminant la connexion entre le bloc montagneux et l'aquifère du bassin reste limitée. Les conceptualisations traditionnelles supposent que la circulation des eaux souterraines au sein du bloc montagneux est principalement peu profonde. Cette vue néglige le rôle des chemins d'écoulement d'eaux souterraines profondes qui contribuent de manière significative aux bilans d'eau, de solutés et d'énergie. Surmonter ces limitations nécessite une caractérisation holistique de la nature multiscalaire de l'écoulement de l'eau souterraine le long du continuum montagne‐vallée. En tant que preuve de concept, nous utilisons un modèle couplé d'écoulement et de transport d'eaux souterraines pour concevoir une série d'expériences numériques qui explorent le rôle de la géologie, de la topographie et des taux d'altération dans la circulation des eaux souterraines et leurs motifs de résistivité résultants. Nos résultats montrent que l'accumulation de solutés près des zones de stagnation crée des motifs de résistivité électrique contrastés qui séparent les cellules d'écoulement local, intermédiaire et régional, présentant une cible pour les observations magnéto-telluriques. Pour démontrer la sensibilité des données magnéto-telluriques aux caractéristiques de nos modèles de résistivité, nous utilisons le code de modélisation électromagnétique MARE2DEM pour effectuer des simulations directes et inverses. Cette étude souligne le potentiel des levés magnéto-telluriques pour imager la structure de résistivité résultant de la circulation multiscalaire des eaux souterraines à travers des roches de socle cristallin relativement imperméables dans les terrains montagneux. Cette capacité pourrait changer notre compréhension de la zone critique, offrant une perspective holistique qui inclut la circulation des eaux souterraines profondes et son rôle dans le transport des solutés et de l'énergie.