Une horloge globale à l'hélium pour le temps de résidence des eaux souterraines

L'hélium radiogénique (⁴He) est reconnu depuis longtemps comme un indicateur potentiel du temps de résidence des eaux souterraines, mais son application quantitative est restée largement dépendante du site, car les concentrations d'hélium intègrent la production, les flux crustaux ainsi que les processus de transport et de mélange. En revanche, le krypton-81 (⁸¹Kr) fournit un chronomètre conservateur pour les eaux souterraines anciennes, bien que les ensembles de données appariées ⁴He–⁸¹Kr soient restés extrêmement rares. Nous compilons ici un ensemble de données mondial exceptionnellement élargi d'échantillons d'eaux souterraines associant des concentrations de ⁴He radiogénique dissous et des temps de résidence déterminés indépendamment par le ⁸¹Kr à travers divers systèmes aquifères. Le ⁴He dissous augmente de manière monotone avec l'âge des eaux souterraines sur près de trois ordres de grandeur et suit une loi d'échelle empirique simple pour les eaux âgées de plus de ~ 50 kyr, qui s'avère robuste à l'exclusion de bassins individuels. Plus de 80 % des âges dérivés de l'hélium concordent avec les temps de résidence correspondants obtenus par le ⁸¹Kr à un facteur trois près dans le cadre d'une validation croisée conservatrice entre bassins. Ces résultats démontrent que l'hélium radiogénique, lorsqu'il est étalonné par rapport à un chronomètre absolu, peut servir de proxy de premier ordre transférable pour le temps de résidence des eaux souterraines, offrant ainsi une base pratique pour le criblage global de l'âge des eaux souterraines et l'application ciblée de méthodes de datation de haute précision.