Recharge areas and geochemical evolution of groundwater in an alluvial aquifer system in the Sultanate of Oman

A regional hydrogeochemical model was developed to evaluate the geochemical evolution of different groundwaters in an alluvial aquifer system in the Interior of Oman. In combination with environmental isotopes the model is able to extract qualitative and quantitative information about recharge, groundwater flow paths and hydraulic connections between different aquifers. The main source of water to the alluvial aquifer along the flow paths of Wadi Abyadh and Wadi Muaydin in the piedmont is groundwater from the high-altitude areas of the Jabal Akhdar and local infiltration along the wadi channels. In contrast, the piedmont alluvial aquifer along Wadi Halfayn is primarily replenished by lateral recharge from the ophiolite foothills to the east besides smaller contributions from the Jabal Akhdar and local infiltration. Further down gradient in the Southern Alluvial Plain aquifer a significant source of recharge is direct infiltration of rain and surface runoff, originating from a moisture source that approaches Oman from the south. The model shows that the main geochemical evolution of the alluvial groundwaters occurs along the flow path from the piedmont to the Southern Alluvial Plain, where dedolomitization is responsible for the observed changes in the chemical and carbon isotope composition in these waters.

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Resumen Un modelo hidrogeoquímico regional fue desarrollado, para evaluar la evolución geoquímica de diferentes aguas subterráneas en un sistema acuífero aluvial ubicado en el interior de Omán. El modelo, en combinación con isótopos ambientales, es capaz de obtener información cualitativa y cuantitativa sobre recarga, direcciones de flujo de agua subterránea y sobre las conexiones hidráulicas entre diferentes acuíferos. La fuente principal de agua para el acuífero aluvial en el piedemonte son las aguas subterráneas, a lo largo de las direcciones de flujo del Wadi Abyadh y del Wadi Muaydin, desde las áreas de gran altura de Jabal Akhdar y como infiltración local a lo largo de los canales del wadi. En contraste, el acuífero aluvial del piedemonte a lo largo del Wadi Halfayn, esta alimentado principalmente por recarga lateral desde las partes bajas de las montañas de ofiolitas hacia el Este, además por pequeñas contribuciones desde el Jabal Akhdar e infiltración local. Siguiendo gradiente abajo en el acuífero de la Llanura Aluvial del Sur, allí tanto la infiltración directa de lluvia, como la escorrentía superficial constituyen fuentes significativas de recarga, las cuales se originan en una fuente de humedad que llega a Omán proveniente del Sur. El modelo muestra, que la evolución geoquímica principal de las aguas subterráneas en el aluvión, sucede a lo largo de la dirección de flujo, que va desde el piedemonte hacia la Llanura Aluvial Sur, en donde el proceso de des-dolomitización es el responsable de los cambios observados en la composición química y también del contenido de isótopos de carbono en estas aguas.

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Résumé On a développé un modèle régional hydrogéochimique pour évaluer lévolution géochimique des différentes eaux souterraines dans le système aquifère de lintérieur dOman. Avec la contribution des isotopes denvironnement, le modèle est capable de fournir des informations qualitatives et quantitatives sur la recharge, les directions découlement et sur les connections hydrauliques entre les différents aquifères du système. La source principale pour laquifère situé au long de la direction découlement des oueds de Abdyah et de Muaydin dans le piémont est leau souterraine provenant des zones de haute altitude de Jabal Akhbar ainsi que linfiltration locale au long des canaux de loued. Par contre, à part dune petite contribution provenant des infiltrations locaux et de Jabal Akhbar, l aquifère alluvial de Wadi Halfayan est en principal alimenté par la recharge latérale provenant des ophiolites situées dans la partie est. Les plus importantes sources de recharge dans laval de laquifère de la Plaine Alluviale sont linfiltration directe et le ruissellement provenant dune source dhumidité qui sapproche dOman par le sud. Le modèle montre que la principale évolution géochimique se produise au long de la direction découlement qui part de piémont de la Plaine Alluviale du Sud, où le procès de dédolomisation est responsable pour les changements observés dans la composition géochimique et en carbone des eaux.

     

Über Bau,Alter und Metamorphose des Altkristallins der Schobergruppe,Osttirol

Zusammenfassung Zwei Komplexe sind zu trennen, ein Liegendkomplex aus wechsellagernden Glimmerschiefern und Quarziten mit gegenseitigen Übergängen und ein Hangendkomplex, der durch Einschaltungen von Hornblendegneisen, (Eklogit-)Amphiboliten und spärlich Amphibol-Eklogiten gekennzeichnet ist. Gerade die Amphibol-Eklogite dokumentieren eine polyphase Metamorphosegeschichte. Beide Einheiten sind durch eine horizontale bis sehr flach einfallende tektonische Grenze (Schuppenzone) getrennt, an der als Leitgestein ein Mikroklin-Augengneis von wenigen Metern Mächtigkeit auftritt.Hangend- und Liegendkomplex weisen ein verwickeltes und zum Teil gleichartiges tektonisches Inventar auf. Der Komplex der Eklogitamphibolite ist als eigenständige tektonische Einheit zu betrachten. B₁ ca. senkrecht B₂ zeigt weiträumige Verbiegungen der Gesteine (geringe Amplituden, große Wellenlängen, NE- oder SW-Tauchen). Die stärkste Einengung verläuft NE-SW (isoklinales B₂ mit 10–25° SE-Tauchen). Auch in den Schiefer- und Gneisserien finden sich zwei Faltenachsenrichtungen (B₁=25–35°-Tauchen nach ENE; Anlage von Störungen in 0kl und ac). B₁ und B₁ sind ähnlich. B₃ kann alpidisch sein (Tauchen flach nach E), was aber noch abgesichert werden muß.Das Maximum der Metamorphose liegt bei den Amphibol-Eklogiten zwischen Glaukophanschiefer- und Amphibolitfazies (350–550° C; 4,5–8 kb). In einer weiteren Phase ist die nachträgliche Amphibolitisierung der Eklogite auf eine Temperaturerhöhung unter gleichzeitigem Druckabfall (Symplektitbildung) zurückzuführen. Der H₂O-Druck spielt selektiv eine hervorragende Rolle. Die achsenparallele Lineation der progressiv metamorphen Minerale ist als syntektonische Kristallisation mit der B₂-Faltenphase anzusehen.Von den Augen- und Flasergneisen sind Altersbestimmungen nach der Rb-Sr-Gesamtgesteinsmethode durchgeführt worden. Die gemessenen Proben (8 Proben aus dem Wangenitzseegebiet, dessen nächste Entfernung zum Tauernfenster 10 km beträgt) ergeben eine Isochrone mit einem Alter von 439±20 (2) Mill. Jahren ( _{Rb 87}=1.47 · 10^–11 · a^–1) und einem Sr⁸⁷/Sr⁸⁶-Anfangsverhältnis von 0.7107±0.0016 (2). Das kaledonische Gesamtgesteinsalter stimmt mit der bisher bekannten geodynamischen Geschichte des Gebietes überein.

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Two complexes can be distinguished, an upper and a lower complex. The latter is set up by alternating mica schists and quartzites. Both of these show continuous transitions to each other. The upper complex is characterized by intercalations of hornblende gneisses, (eclogite) amphibolites and rarely amphibole eclogites. Particularly the amphibole eclogites show a polyphase history of metamorphism. Both units are divided by a horizontal to very gently dipping tectonic boundary. A microcline augengneiss of a few metres in thickness occurs parallel to this boundary.The upper and lower complex show a similar but complicated tectonic pattern, the complex of the eclogite amphibolites can be considered as a separate tectonic unit. B₁ ca. perpendicular to B₂, appears in ample flexures and folds (slight amplitudes large wavelengths, plunging to NE or SW). The strongest compression is directed from NE to SW (isoclinal B₂ plunging 10–25° to SE). Also in the series of schists and gneisses two fold axes are found (B₁ plunging 25–35° to ENE; first formation of faults in Okl and ac directions). B₁ and B₁ are similar. B₃ may be of alpidic age (plunging gently to E), but that has yet to be verified.The maximum of metamorphism for the amphibole eclogites is between glaucophane schist facies and amphibolite facies (350–550° C; 4,5–8 kb). In a further phase the later amphibolitization of the eclogites has to be attributed to an elevation of temperature under synchronous decrease of the pressure (formation of symplektite). The H₂O pressure plays a selective but eminent role. The lineation of the progressively metamorphic minerals parallel to the fold axes, represents syntectonic crystallization at the time of the B₂ folding.Age determinations of the augengneisses and flasergneisses have been carried out by the Rb-Sr whole rock method. The measured samples (8 samples from the Wangenitz lake area, at a distance of 10 km south of the margin of the Tauern Window) give an isochron resulting an age of 439±20 (2) m. y. ( _{Rb 87}=1.47 · 10^–11 · a^–1) and an initial Sr⁸⁷/Rb⁸⁶ ratio of 0.7107±0.0016 (2). The caledonian whole rock age is consistent with the presently known regional geodynamic history.

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Résumé On peut distinguer deux complexes: un complexe inférieur composé d'alternances de micaschistes et de quartzites passant les uns aux autres, et un complexe supérieur caractérisé par des intercalations de gneiss à hornblende, d'amphibolites éclogitiques et plus rarement d'éclogites à amphiboles. C'est précisément ces éclogites à amphiboles qui montrent le déroulement métamorphique en plusieurs phases. Les deux unités sont séparées par une limite tectonique horizontale à faiblement inclinée («zone des écailles»). Un augengneiss à microcline d'une épaisseur de quelques mètres sert d'horizon — repère pour les séparer. Ces complexes inférieur et supérieur fournissent un inventaire tectonique compliqué et, en partie, analogue. Il faut considérer le complexe à amphibolites éclogitiques comme une unité tectonique autonome. B₁ à peu près perpendiculaire à B₂, montre des déformations sur de grandes étendues (amplitudes faibles grandes longeurs d'onde, plongements NE ou SW. Le resserrement le plus fort se fait suivant la direction NE-SW (B₂ isoclinal avec plongement SE de 10° à 25°). De même dans les séries des schistes et des gneiss, on trouve deux directions d'axes de plis (B₁ = inclinaison de 25° à 35° vers ENE prédisposition à failles dans Ohl et ac). B₁ et B₁ sont semblables. B₃ peut-être alpin (inclinaison faible vers l'E), ce qui cependant reste encore à démontrer.Le maximum du métamorphisme dans les éclogites à amphiboles se situe entre les faciès des schistes à glaucophane et des amphibolites (350° à 550° C; 4,5 à 8 kb). C'est à une autre phase qu'il faut attribuer l'amphibolisation ultérieure des éclogites, due à une élévation de température et à une diminution de pression simultanée (formation de symplectites). La pression de H₂O joue un rôle sélectif considérable. On doit considérer la linéation, parallèle aux axes de plis, des minéraux du métamorphisme progressif comme une cristallisation syntectonique de la phase des plis B₂.Les augengneiss et des flasergneiss ont fourni les déterminations d'âge d'après la méthode Rb-Sr appliquée aux roches totales. Les échantillons mesurés (8 provenant de la région du lac de Wangenitz, dont la distance la plus courte jusqu'à la fenêtre des Tauern est de 10 km) donnent une isochrone d'un âge estimé à 439±20 (2) millions d'années ( _{Rb 87}=1.47 · 10^–11 · a^–1) et un rapport initial Sr⁸⁷/Sr⁸⁶ de 0,7107±0,0016 (2). L'âge «calédonien» de l'ensemble concorde avec l'histoire géodynamique connue jusqu'à maintenant de ce domaine.

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: () , , ( -) -. - . (« »), . , , . - , . B_{1 2} : — , , - , - . - : ₂ 10–25° -. : B₁=25 35° ENE, Ok1 . b_{1 2} , — . . - (350–550° ; 4,5–8 ). , . . , ₂. Rb/Sr. — 8 , 10 , — 439±20 . (_Rb87=1.47·10^–11·^–1), Sr⁸⁷/Sr⁸⁶ 0,7107±0,0016. « » .

     

Hydrogeological and hydrochemical character of the regolith aquifer, northern Obudu Plateau, southern Nigeria

Photogeological, geoelectrical, and drill-hole data were used to determine the hydrogeological conditions of the regolith layer mantling the Precambrian rocks in the northern Obudu plateau of southern Nigeria. The regolith thickness is 3.8–89.5 m (mean 38 m). Water for domestic purposes is extracted by dug wells <15 m deep and shallow boreholes <50 m. The mean value for permeability of the saturated regolith is 7.5×10^–1 m/d and for transmissivity, 3.8×10^–1 m²/d. The regolith wells have a high specific capacity, 40–270 m³/d/m and a high yield, 700–4,050 m³/d. Using statistical analysis, well yields and specific capacities can be estimated if the saturated thickness and apparent resistivity of regolith layers are known from drill-hole data and vertical electrical sounding. Chemical data show that the major groundwater types are calcium-bicarbonate (Ca-HCO₃) and sodium+potassium bicarbonate [(Na+K)-HCO₃] and the water quality meets national and international standards for drinking, domestic and agricultural purposes. However, for future proper management of water resources in the area, care should be taken, that waste-disposal sites for both solid and human waste should not be located near waste sources.

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Resumen Se utilizaron datos fotogeológicos, geoeléctricas y de barrenación para determinar las condiciones hidrogeológicas de la capa de regolito que cubre rocas precámbricas en la meseta obudu septentrional del sur de Nigeria. El regolito tiene un espesor de 3.8–89.5 m (promedio38m). El agua para uso doméstico se extrae medio de pozos excavados hasta profundidades de 15 metros y por barrenos no muy profundos de 50 metros. La permeabilidad promedio del regolito saturado es 7.5×10^–1 m/d, con transmisibilidad de 3.8×10^–1 m²/d. Los pozos dentro del regolito tienen alta capacidad específica de 40–270 mm²/d/m y un alto rendimiento de 700–4,050 mm³/d. Se puede estimar el rendimiento de los pozos y capacidades específicas usando análisis estadístico si el espesor saturado y la resistividad aparente de las capas de regolito se conocen a partir de los datos de barrenación y sondeo geoeléctrico. Los datos químicos muestran que los tipos de aguas subterráneas son principalmente de bicarbonato de calcio (Ca-HCO₃) y bicarbonato de sodio y potasio [(Na+K)-HCO₃] y el agua cumple las estándares de calidad nacional y internacional para agua potable y para uso doméstico y agrícola. Sin embargo para el futuro manejo apropriado del recurso de agua en el área es importante que se tenga cuidado de que los sitios de desechos de basura solida y humana no sean ubicados cerca de los fuentes de agua.

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Résumé Des données photogéologiques, géoélectriques et de forage ont été utilisées afin de déterminer les conditions hydrogéologiques de laquifère régolithique qui recouvre les roches précambriennes dans le plateau nord dObudu au sud du Nigeria. Lépaisseur de régolithe varie entre 3.8 et 89.5 m avec une moyenne de 38 m. Leau destinée aux usages domestiques est extraite de puits de surface (< 15 m de profondeur) et de puits artésiens (< 50 m). La valeur moyenne de perméabilité du régolithe saturé est de 7.5×10^–1 m/j et la transmissivité moyenne de 3.8×10^–1 m²/j. Les puits qui exploitent laquifère de régolithe ont une capacité spécifique variant entre 40 et 270 m²/j/m et un rendement élevé de 700 à 4 500 m³/j. Avec laide dune analyse statistique, le rendement et la capacité spécifique des puits peuvent être estimés si lépaisseur saturée et la résistivité apparente des couches de régolithe sont déterminées avec des forages et des relevés électriques verticaux. Des données sur la composition chimique de leau montrent que les types deau majeurs sont bicarbonaté-calcique et bicarbonaté sodique + potassique et que la qualité de leau rencontre les standards nationaux et internationaux pour leau potable, lutilisation domestique et à fins dagriculture. Malgré tout, dans loptique dune gestion appropriée des ressources en eau dans la région, une attention particulière doit être portée aux sites denfouissement des déchets solides et humains qui ne devraient pas être localisés près des sources deau.

     

A new technique to estimate net groundwater use across large irrigated areas by combining remote sensing and water balance approaches, Rechna Doab, Pakistan

Over-exploitation of groundwater resources threatens the future of irrigated agriculture, especially in the arid and semi-arid regions of the world. In order to reverse this trend, and to ensure future food security, the achievement of sustainable groundwater use is ranking high on the agenda of water policy makers. Spatio-temporally distributed information on net groundwater use—i.e. the difference between tubewell withdrawals for irrigation and net recharge—is often unknown at the river basin scale. Conventionally, groundwater use is estimated from tubewell inventories or phreatic surface fluctuations. There are shortcomings related to the application of these approaches. An alternative methodology for computing the various water balance components of the unsaturated zone by using geo-information techniques is provided in this paper. With this approach, groundwater recharge will not be quantified explicitly, but is part of net groundwater use, and the spatial variation can be quantitatively described. Records of routine climatic data, canal discharges at major offtakes, phreatic surface depth fluctuations, and simplified information on soil textural properties are required as input data into this new Geographic Information System and Remote Sensing tool. The Rechna Doab region (approximately 2.97 million ha), located in the Indus basin irrigation system of Pakistan, has been used as a case study. On an annual basis, an areal average net groundwater use of 82 mm year^–1 was estimated. The current result deviates 65% from the specific yield method. The deviation from estimates using tubewell withdrawal related data is even higher.

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Resumen La sobre-explotación de recursos de agua subterránea amenaza el futuro de la agricultura de riego, especialmente en las regiones áridas y semi-áridas del mundo. Para revertir esta tendencia, y para garantizar seguridad alimentaria futura, la meta del uso sostenible del agua subterránea se encuentra alto en la agenda de los políticos. Información espacial y temporal en cuanto al uso neto de agua subterránea- i.e. la diferencia entre las extracciones de agua de pozos entubados para riego y recarga neta- se desconoce frecuentemente a la escala de cuenca hidrográfica. Generalmente, el uso de agua subterránea se estima a partir de inventarios de pozos o fluctuaciones de superficies freáticas. Existen deficiencias en relación con las aplicaciones de estos enfoques. En este artículo se aporta una metodología alternativa para calcular los diferentes componentes del balance hídrico de la zona no saturada utilizando técnicas geoinformativas. Aunque con este enfoque no se cuantifica de manera explícita la recarga de agua subterránea, la cual es parte del uso neto de agua subterránea, puede describirse cuantitativamente la variación espacial. Para esta nueva herramienta de Sistemas de Información Geográfica y Sensores Remotos se requieren datos de entrada como registros rutinarios de datos climáticos, descargas de canales en salidas principales, fluctuaciones de profundidades de superficies freáticas, e información simplificada de las propiedades texturales de los suelos. Se ha utilizado como estudio de caso la región Rechna Doab (aproximadamente 2.97 millones ha), localizada en el sistema de riego de la cuenca Indus de Pakistán. Se ha estimado un uso promedio areal anual de agua subterránea de 82 mm año^–1. El resultado obtenido difiere en un 65% del método de productividad específica. La diferencia en relación a estimados provenientes de extracciones en pozos entubados es aún mucho más alta.

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Résumé La surexploitation des ressources en eau souterraine menace le futur de lagriculture irrigué, spécialement dans les zones arides et semi-arides du monde. De manière à renverser la tendance, et dassurer la sécurité alimentaire, lutilisation durable des eaux souterraines est devenue une priorité dans lagenda des politiques de leau. La distribution spatio-temporelle de lusage net de leau souterraine (la différence entre l ‹eau pompée et la recharge nette) est rarement connue à léchelle dun bassin versant. Conventionnellement, lutilisation des eaux souterraines est estimée à partir des données de rabattement ou les données de fluctuation du niveau de la nappe phréatique. Il y a des défauts dans ces approches. Une méthodologie alternative pour calculer les différents composants de la balance hydrologique est présentée dans cet article. Avec cette approche, la recharge des eaux souterraines ne sera pas quantifiée de manière explicite, mais sera considérée comme une part de lutilisation nette en eau souterraine, et la variation spatiale peut être décrite quantitativement. Les chroniques des données climatiques, les débits du réseau hydrographique majeur, les fluctuations de la surface de la nappe phréatique, et des données basiques sur la texture du sol sont nécessaires et sont rentrées dans un nouveau Système dInformation Géographique et outil de télédétection. La région de Rechna Doab au Pakistan, environ 2.97 millions dhectare, localisée dans le bassin irrigué de lIndus, a été utilisé comme cas détude. Sur base annuelle, lutilisation nette de leau souterraine est estimée à 82 mm. en moyenne. Le résultat obtenu diffère de 65% du résultat de la méthode du débit spécifique. La différence avec le résultat obtenu en observant le rabattement des puits est encore plus élevée.

     

Analysis of base flow trends in urban streams, northeastern Illinois, USA

Statistical analysis shows that mean annual base flows in three unregulated urban streams in northeastern Illinois do not display significant trends during periods of substantial watershed urbanization. However, statistically-significant upward trends in median annual base flow (probably emblematic of overall changes in the time-distribution of the base flow), characterized by increases in lower base flow rates, affected the flows in all three streams. The analysis reveals no trends in annual and monthly precipitation during these periods. These results are in contrast to results from studies of other urban streams that have shown decreases in base flow, but these results may be partially explained by the low permeability of the near-surface materials in the watersheds investigated. This study employs formal hypothesis-testing of Kendall tau-a trend statistics computed for monthly and annual base flow and precipitation rates to assess the impact of urban development on base flow rates.

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Resumen El análisis estadístico muestra que el flujo base anual medio en tres arroyos urbanos no regulados en el noreste de Illinois no ostenta tendencias significativas durante los periodos de urbanización sustancial de la cuenca. Sin embargo, el flujo en los tres arroyos fue afectado por tendencias al incremento en el flujo base annual medio. Esto es probablemente emblemático en cambios globales en el tiempo-distribución del flujo base caracterizado por incrementos en las tasas de flujo base bajo y afecta a los tres arroyos. El análisis no revela ninguna tendencia en la precipitación annual y mensual durante estos periodos. Estos resultados contrastan con los resultados de estudios de otros arroyos urbanos que muestran un decrecimiento en el fujo base. Sin embargo, estos resultados pueden explicarse parcialmente por la baja permeabilidad de los materiales cercanos a la superficie en las cuencas investigadas. Este estudio emplea las estadísticas de tendencia tau-a de la hipótesis de prueba formal de Kendall - calculadas según los flujos base mensuales y anuales y las tasas de precipitación. El objetivo es evaluar los impactos del desarrollo urbano sobre las tasas de flujo base.

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Résumé Une analyse statistique démontre que la moyenne annuelle de lécoulement de base dans trois rivières urbaines non réglementées du nord est de lIllinois ne montre pas de tendance significative lors de périodes durbanisation massive du bassin versant. Par contre, une tendance statistiquement significative à la hausse de lécoulement de base médian, probablement représentatif de lensemble des changements dans la distribution temporelle de lécoulement de base caractérisé par une augmentation des faibles taux découlement de base, affecte lécoulement dans les trois rivières. Lanalyse ne révèle pas de tendance dans les précipitations annuelles et mensuelles lors de ces périodes. Ces résultats contrastent avec les résultats dautres études de rivières en milieu urbain qui ont montré une diminution de lécoulement de base. Les résultats obtenus lors de cette étude peuvent partiellement être expliqués par la faible perméabilité des dépôts de surface dans le bassin versant étudié. Cette étude utilise le test dhypothèse tau de Kandall, une tendance statistique calculée pour lécoulement de base annuel et mensuel et des taux de précipitation dans le but de déterminer limpact du développement urbain sur les taux découlement de base.

     

Tholeiite derivative dyke swarms near Erkowit,Red Sea Hills,Sudan

Extensive dyke swarms have been identified in basement rocks inland from Suakin with NW, N-S, and E-W trends. Petrographic examination and the results of ten XRF analyses of dykes near Erkowit indicate that they belong to a tholeiitic hornblende microgabbro-microdiorite suite. Eight whole rock K-Ar isotopic analyses suggest two possible periods of emplacement at 616±18 Ma. and 660±19 Ma. ago. These are the first geochemical-geochronological data for Sudanese dykes, and suggest an association with the N.E. African igneous ring-complex province.

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Zusammenfassung Ausgedehnte Ansammlungen von Gängen in nordwestlichen, nord-südlichen und ostwestlichen Richtungen wurden im Grundgebirge landeinwärts von Suakin festgestellt. Eine petrographische Überprüfung und die Ergebnisse von zehn XRF-Analysen von Gängen in der Nähe von Erkowit deuten auf eine tholeiitische Homblende-Mikrogabbro-Mikrodiorit-Gruppe hin. Acht K/Ar-Isotopenanalysen legen zwei mögliche Entstehungsperioden um 616±18 Millionen Jahre und 660±19 Millionen Jahre nahe. Dies sind die ersten geochemisch-geochronologischen Daten für sudanesische Gänge; sie weisen auf eine Verbindung mit der nordostafrikanischen plutonischen Ringkomplex Region hin.

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Résumé On a compilé de grands ensembles de dykes dans le socle de l'intérieur de Suakin. Ils sont orientés N.O.-S.E., N-S et E-O. Les examens pétrographiques et les résultats de dix analyses par fluorescence X, des dykes dans la région d'Erkowit indiquent leur apparartenance à une suite tholéiitique de microgabbro ou microdiorite à hornblende. Huit analyses isotropiques de la roche totale par la méthode K-Ar suggérent deux possibilités de la période d'emplacement, 616±18 Ma et 660±19 Ma. Ces premiers éléments d'information géochimiques et géochronologiques concernant les dykes soudanais suggérent une association avec la province du ring-complex du N.E. Africain.

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-, - - Suakin'a. Erkowit'a . - : 616±18 660±19 . ; .

     

Geochemical evolution of groundwater in the Maneadero coastal aquifer during a dry year in Baja California, Mexico

Water pumped from 25 shallow wells (<31 m) in the Maneadero unconfined coastal aquifer was studied geochemically in order to determine the short-term compositional variability of the aquifer due to seawater intrusion during a drier than normal year (Fall 2001 to Fall 2002). The groundwater was commonly found to be mixed with seawater, with TDS concentrations in November 2002 ranging from 0.99 to 9.46 g l^–1, having an intermediate Na⁺Cl^– to Ca²⁺Cl^– water-type. Rapid recharge events of short duration, after low and short rainfall events during the study period, are suggested from short-term fluctuations in water quality. Seawater intrusion is progressing faster in the central and southern coastal sections of the aquifer and has recently affected the quality of the sites pumping water to the nearby city of Ensenada. Only one of the wells used for the Ensenada water supply had a TDS concentration lower than the 1.0 g l^–1 official limit. Low flow rates and high residence times of water are inferred to be the cause for high alkalinity in the east-central section of the aquifer. High NO₃ in the east-central aquifer indicates that any NO₃ infiltration due to fertilizer use was only slightly dispersed. After a short rainfall season during winter 2001, a significant decrease was seen for the previously most enriched site. However, concentrations above the 10 mg l^–1 official limit persisted in 2002, affecting one well for urban supply (15.9 mg l^–1). The water from this well is nevertheless mixed with better-quality water from other wells before being distributed through the citys piping system.

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Resumen Se estudió la geoquímica de aguas bombeadas por medio de 25 pozos no muy profundos (<31 m) en el acuifero costero no confinado de Maneadero con el objetivo de determinar la variación de la composición en el corto plazo en el acuifero por la intrusión de agua de mar durante un año más seco de lo normal (otoño 2001 a otoño 2002). Se observó que comúnmente las aguas subterráneas estaban mezcladas con agua de mar, con concentraciones de sólidos totales disveltos (STD) de entre 0.99--9.46 g l^–1 y un tipo de agua intermedia Na⁺Cl^– to Ca²⁺Cl^–. A partir de las fluctuaciones en la calidad del agua en el corto plazo se puede inferir que se dan eventos de recarga rápida de poca duración después de eventos de poca lluvia de poca duración y poco volumen durante el periodo de estudio. La intrusión de agua de mar está progresando más rápido en el centro y sur del acuifero costero y ha afectado recientemente la calidad de los sitios de bombeo de agua para la ciudad de Ensenada. Solamente uno de los pozos usados para el abastamiento de Ensenada tiene un STD por debajo del límite oficial de 1.0 g l^–1. Se presume que las razones lentas de flujo y los tiempos de residencia largos del agua son la causa de la alta alcalinidad en el centro-este del acuifero. Una concentración alta de NO₃ en el este-centro del acuifero indica que cualquier infiltración de NO₃ por aplicación de fertilizantes ha sido poco dispersad. Después de poca lluvia en el invierno de 2001, se observó una disminución importante en la zona previamente más enriquecida. Sin embargo, concentraciones sobre el límite oficial de 10 mg l^–1 continuaron en 2002, afectando a un pozo para suministro de agua urbana (15.9 mg l^–1). El agua extraída de este pozo es mezclada con agua de mejor calidad y se distribuye por el sistema urbano de suministro de agua.

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Résumé Leau de pompage de 25 puits peu profonds (<31 m) situés dans laquifère côtier non-confiné de Maneadero a été étudiée dans le but de déterminer la variation géochimique à court terme qui résulte de lintrusion deau de mer lors dune année plus sèche quà lhabitude (automne 2001 à automne 2002). Leau souterraine est souvent retrouvée mélangée avec de leau de mer, avec des concentrations en résidus solides dissous (RSD) qui sétalent entre 0.99 et 9.46 g l^–1 pour novembre 2002, avec un type intermédiaire en Na⁺Cl^– jusquà Ca²⁺Cl^–. Les processus suggérés pour les fluctuations rapides de la qualité de leau sont des événements de recharge de courte duré suite à de faibles et brèves périodes de précipitations. Lintrusion deau de mer progresse plus rapidement dans les parties centrales et sud de laquifère côtier où la qualité de leau pompée vers la ville de Ensenada a récemment été affectée. Un seul des puits utilisés par la ville de Ensenada pour lapprovisionnement en eau potable a une concentration en RSD sous la limite officielle permise de 1.0 g l^–1. Le temps de résidence élevé et le faible taux découlement de leau souterraine sont présumés être la cause de lalcalinité élevée dans la partie centrale-est de laquifère. La concentration élevée en NO₃ dans cette partie de laquifère indique que la totalité de linfiltration de NO₃ dû à lutilisation de fertilisants ne sest que très peu dispersée. Suite à une courte saison des pluies à lhiver 2001, une diminution substantielle a été notée au site qui était le plus enrichi avant la saison des pluies. Malgré tout, des concentrations dépassant la limite officielle permise de 10 mg l^–1 ont persisté, affectant un puits utilisé pour lapprovisionnement urbain (15.9 mg l^–1). Leau provenant de ce puits est toutefois mélangée avec de leau de meilleure qualité provenant dautres puits avant dêtre distribuée par laqueduc municipal.

     

Identifying sources of groundwater in the lower Colorado River valley, USA, with δ18O, δD, and 3H: implications for river water accounting

Isotope measurements (¹⁸O, D, ³H) indicate groundwater origin in the Lower Colorado River Valley (LCRV) and provide an alternative, or supplement, to the US Bureau of Reclamations proposed accounting surface method. The accounting surface method uses a hydraulic criterion to identify certain wells away from the flood plain that will eventually yield mainstream Colorado River water. New isotope data for 5 surface-water and 18 groundwater sites around Topock Marsh, Arizona, are compared with river-water data (1974–2002) from 11 sites between Utah and Mexico and with groundwater data from previous LCRV studies. Three groundwater sources are repeatedly identified in the LCRV: (1) local recharge derived from precipitation, usually winter rain, plots slightly below the global meteoric water line (GMWL) and has D values that are 20 greater than those of recent river water; (2) older (pre-1950) upper basin river-water plots on or near the GMWL, distinct from local rainfall and recent river water; and (3) recent (post-1950) Colorado River water, including Topock Marsh samples, plots below the GMWL along an evaporation trend. Large floods, as in 1983, complicate interpretation by routing less evaporated upper basin water into the LCRV; however, tritium content can indicate the age of a water. River-water tritium has declined steadily from its peak of 716 TU in 1967 to about 11 TU in 2002. Mixtures of all three groundwater sources are common.

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Resumen Mediciones isotópicas (¹⁸O, D, ³H) indican cual es el origen del agua subterránea en el Valle Bajo del Río Colorado (LCRV) y aportan una alternativa, o complemento, para el método superficie de conteo propuesto por el Buró de Reclamación de Estados Unidos. El método superficie de conteo utiliza un criterio hidráulico para identificar ciertos pozos alejados de la planicie de inundación que eventualmente producirán agua a partir de la corriente principal del Río Colorado. Los nuevos datos isotópicos para 18 sitios de agua subterránea y 5 sitios de agua superficial cerca de los Pantanos Topock, Arizona, se comparan con datos de agua de río (1974–2002) provenientes de 11 sitios localizados entre Utah y México, y con datos de aguas subterráneas de estudios previos realizados en el LCRV. Se identifican reiteradamente tres fuentes de aguas subterráneas en el LCRV: (1) recarga local derivada de precipitación, generalmente lluvia de invierno, cuya composición cae ligeramente por debajo de la línea de agua meteórica global (GMWL) y tiene valores D que son 20 mayores que los reportados para agua de río reciente; (2) el agua de río más vieja (pre-1950) de la cuenca alta cuya composición cae sobre o cerca de la GMWL, diferente de la lluvia local y del agua de río reciente; (3) agua reciente (post-1950) del Río Colorado, incluyendo muestras de los Pantanos Topock, con composición por debajo de la GMWL a lo largo de una tendencia a la evaporación. Inundaciones grandes, como en 1983, complican la interpretación al transmitir menos agua evaporada de la cuenca alta hacia el LCRV; sin embargo, el contenido de tritio puede indicar la edad del agua. El contenido de tritio en agua de río ha disminuido constantemente desde la concentración pico de 716 TU en 1967 a cerca de 11 TU en 2002. Es común que exista mezclas de las tres fuentes de agua subterránea.

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Résumé Les mesures isotopiques (d18O, dD, 3H) indiquent les origine de leaux souterraines dans la Vallée de la Rivière du Bas Colorado (LCRV) et sont une alternative, ou un supplément, à la méthode des bilans hydrologiques proposée par du «US Bureau of Reclamation». Cette méthode de bilan hydrologique utilise un critère hydraulique permettant didentifier certains puits hors de la plaine dinondation qui pomperaient une part non négligeable de leur eau dans la rivière Colorado. De nouvelles données isotopiques provenant de 5 sites deau de surface et 18 deaux souterraines autour de Topock Marsh en Arizona, sont comparées avec les données (1974–2000) de 11 sites localisés entre Utah et Mexico, ainsi que des données dautres études sur la LCRV. Ces sources deaux souterraines sont identifiées à plusieurs reprises dans la LCRV: (1) la recharge locale dérivant des précipitations, généralement les pluies hivernales, se retrouvent légèrement sous la ligne deau météoritique globale (GMWL) et possède des valeurs de dD 20% supérieures aux valeurs des eaux récentes de la rivière; (2) les eaux vieilles (pre-1950) du bassin supérieur de la rivière possèdent une valeurs très proches de la GMWL, distinctes des valeurs de la pluie locale et des eaux récentes de la rivière; et (3) les eaux récentes (post-1950) de la Rivière Colorado, incluant les échantillons de Topock Marsh, se positionnent à côté de la GMWL sur une droite dévaporation. Les grandes inondations, par exemple celle de 1983, compliquent linterprétation en reprenant dans la LCRV moins deaux marquées comme évaporées et provenant du bassin supérieur; par ailleurs le pic de tritium est descendu de 716 TU en 1967 à 11 TU en 2002. Les mélanges de ces trois sources sont assez fréquentes.

     

Assessing selected natural and anthropogenic impacts on freshwater lens morphology on small barrier Islands: Dog Island and St. George Island, Florida, USA

Abstract The freshwater lens morphologies of the barrier islands Dog Island and St. George Island on the panhandle coast of Florida (FL), USA, are controlled to varying degrees by both natural and anthropogenic factors. Variable-density groundwater flow models confirm that spatial variability of recharge values can account for the observed lens asymmetry on these islands. The depth to the base of the lens does not vary significantly seasonally. Human development has altered recharge patterns in some areas, locally thinning the freshwater lens. Aqueduct water supply to St. George Island represents 7–25% of natural recharge; higher recharge rates are required to simulate the lens on St. George Island than on Dog Island. On both islands, coastal erosion rates are sufficiently rapid that the freshwater lens may not be in equilibrium with current boundary conditions.

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Resumen Las morfologías de los lentes de agua dulce en las islas de barrera: Islas Dog y St. George, en la costa alargada y estrecha de Florida, EUA, están controladas en diferentes grados por factores antropogénicos y naturales. Los modelos de flujo con densidad variable del agua subterránea, confirman que la variabilidad espacial de los valores de recarga, pueden ser la causa de la asimetría observada en los lentes de estas islas. La profundidad hasta la base de los lentes no varía significativamente con las estaciones climáticas. El desarrollo humano ha alterado las tendencias de recarga en algunas áreas, causando adelgazamiento local de los lentes de agua dulce. El abastecimiento de agua del acueducto en la Isla St. George, representa entre 7% y 25% de la recarga natural; por otro lado se necesitan cantidades mayores de recarga para simular los lentes en la Isla St. George que en la Isla Dog. En ambas islas, las tasas de erosión costera son tan rápidas, que las lentes de agua dulce podrían no estar en equilibrio con las condiciones actuales de frontera.

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Résumé La morphologie des lentilles deau douce des îles de Dog et de St. George, situés dans le district côtier de Florida-Etats Unis est contrôlé dans une mesure variable par des facteurs naturelles et humaines. Les modèles découlement à densité variable des eaux souterraines confirment que la variation spatiale de la recharge peut expliquer les asymétries observées des lentilles des cettes îles. La profondeur des lentilles ne présente pas des variations saisonnières importantes. Les activités humaines ont modifié la recharge dans certaines zones en amincissant localement les lentilles deau douce. Lalimentation en eaux de lîle de St. George représente 7–25% de la recharge naturelle; pour simuler les lentilles de lîle de Dog il a été nécessaire dintroduire des valeurs plus élevées de la recharge par rapport aux ceux utilisés pour lîle de St. George. Pour les deux îles lérosion côtière est assez rapide ainsi que les lentilles de eau douce ne sont pas en équilibre avec les conditions à la frontière.

     

Groundwater recharge and sustainability in the High Plains aquifer in Kansas, USA

Sustainable use of groundwater must ensure not only that the future resource is not threatened by overuse, but also that natural environments that depend on the resource, such as stream baseflows, riparian vegetation, aquatic ecosystems, and wetlands are protected. To properly manage groundwater resources, accurate information about the inputs (recharge) and outputs (pumpage and natural discharge) within each groundwater basin is needed so that the long-term behavior of the aquifer and its sustainable yield can be estimated or reassessed. As a first step towards this effort, this work highlights some key groundwater recharge studies in the Kansas High Plains at different scales, such as regional soil-water budget and groundwater modeling studies, county-scale groundwater recharge studies, as well as field-experimental local studies, including some original new findings, with an emphasis on assumptions and limitations as well as on environmental factors affecting recharge processes. The general impact of irrigation and cultivation on recharge is to appreciably increase the amount of recharge, and in many cases to exceed precipitation as the predominant source of recharge. The imbalance between the water input (recharge) to the High Plains aquifer and the output (pumpage and stream baseflows primarily) is shown to be severe, and responses to stabilize the system by reducing water use, increasing irrigation efficiency, adopting water-saving land-use practices, and other measures are outlined. Finally, the basic steps necessary to move towards sustainable use of groundwater in the High Plains are delineated, such as improving the knowledge base, reporting and providing access to information, furthering public education, as well as promoting better understanding of the publics attitudinal motivations; adopting the ecosystem and adaptive management approaches to managing groundwater; further improving water efficiency; exploiting the full potential of dryland and biosaline agriculture; and adopting a goal of long-term sustainable use.

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Resumen El uso sostenible de aguas subterráneas debe garantizar tanto que el recurso futuro no esté amenazado por sobreutilización como que los ambientes naturales dependientes del recurso sean protegidos (ie el flujo base de los arroyos, la vegetación ripariana, los ecosistemas acuáticos y los pantanos). El manejo adecuado de los recursos de aguas subterráneas requiere información precisa con respecto a los influjos (recarga) y descargas (bombeo y descarga natural) en cada cuenca de aguas subterráneas de tal manera que se pueda estimar o reevaluar el comportamiento de largo plazo del acuífero y su tasa de sotenibilidad. En un primer paso hacia esta meta, este trabajo destaca algunos estudios claves de recarga de aguas subterráneas en las llanuras altas de Kansas. Dichos estudios se concentran en diferentes escalas: estudios regionales del presupuesto para aguas del suelo y modelos de aguas subterráneas, estudios de recarga de aguas subterráneas a nivel provincial y estudios locales experimentales de terrenos que incluyen algunos interesantes descubrimientos nuevos. Estas investigaciones comparten el énfasis en los presupuestos de partida y las limitaciones así como en los factores ambientales que afectan los procesos de recarga. El impacto general de las irrigaciones y cultivos sobre la recarga es un obvio incremento en el monto de recarga y en muchos casos excede a la precipitación como la fuente principal de recarga. Se puede observar que el desequilibrio entre el influjo de agua (recarga) del acuífero de las llanuras altas y la descarga (bombeo y flujos base de los arroyos principalmente) es severo. Asimismo, se describen las respuestas para estabilizar el sistema a través de la reducción del uso de agua por medio del incremento de la eficiencia de las irrigaciones y de la adopción de las prácticas de ahorro de agua y del uso de tierras así como otras medidas adicionales. Finalmente se describen los pasos básicos necesarios para evolucionar hacia el uso sostenible de las aguas subterráneas en las llanuras altas de Kansas. Estos pasos están constituidos por una mejora del conocimiento base, comunicar y proporcionar fácil acceso a la información, mejorar el conocimiento público general así como promover un mejor entendimiento de las motivaciones para las actitudes de la comunidad, adoptar los enfoques administrativos de ecosistemas y administración adaptable en el manejo de las aguas subterráneas, continuar las mejoras del uso eficiente del agua, explotar el potencial de la agricultura de terrenos áridos y biosalina y adoptar como meta el uso sostenible a largo plazo.

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Résumé Lutilisation durable de leau souterraine doit permettre non seulement que la pérennité de leau ne soit pas menacée, mais aussi que les environnements naturels qui dépendent de cette ressource, tels que la végétation riveraine, les écosystemes aquatiques et les milieux humides, soient protégés. Afin dassurer une gestion appropriée des ressources en eau souterraine, une information précise concernant les entrées (recharge) et les sorties (décharge naturelle et pompage) deau dans chacun des bassins est nécessaire afin que le comportement à long terme de laquifère et le taux de pompage durable puissent être estimés. En guise dinitiative, ce travail illustre certaines études clé concernant la recharge de leau souterraine à plusieurs échelles dans les hautes plaines du Kansas. Ces études comprennent le bilan sol-eau et la modélisation numérique à léchelle régionale, létude de la recharge des nappes souterraines à léchelle du comté, des études expérimentales à petite échelle et certaines découvertes originales. Lors de la présentation de ces études, lemphase est portée sur les hypothèses et limitations ainsi que sur les facteurs environmentaux qui affectent les processus de recharge. En général, les effets de lirrigation et de lagriculture sur la recharge sont daugmenter considérablement le taux de recharge, et dans plusieurs cas, dexcéder les précipitations comme principale source de recharge. Le déséquilibre entre les intrants deau (recharge) et entrants (pompage et écoulement de base dans les rivières) dans laquifère des hautes plaines est très important. Les résultats des efforts de stabilisation du système aquifère en diminuant lutilisation deau, en améliorant lefficacité des techniques dirrigation, en adoptant des pratiques dutilisation du territoire qui réduisent lutilisation deau et en adoptant certaines autres mesures sont présentés. Enfin, les étapes de base nécessaires afin datteindre une utilisation durable de leau souterraine dans les hautes plaines sontexposées. Elles comprennent lamélioration des connaissance de base, lapromotion dune meilleure compréhension de la motivation et de lattitudedu public, ladoption dune approche de gestion de leau souterraineadaptable et basée sur les écosystèmes, lamélioration de lefficacitédutilisation de leau, lexploitation du plein potentiel de lagriculturebiosaline et en milieu aride, et ladoption dun objectif pourlutilisation durable à long terme.

     

Hydrochemical tracers in the middle Rio Grande Basin,USA: 1. Conceptualization of groundwater flow

Chemical and isotopic data for groundwater from throughout the Middle Rio Grande Basin, central New Mexico, USA, were used to identify and map groundwater flow from 12 sources of water to the basin, evaluate radiocarbon ages, and refine the conceptual model of the Santa Fe Group aquifer system.Hydrochemical zones, representing groundwater flow over thousands to tens of thousands of years, can be traced over large distances through the primarily siliciclastic aquifer system. The locations of the hydrochemical zones mostly reflect the modern predevelopment hydraulic-head distribution, but are inconsistent with a trough in predevelopment water levels in the west-central part of the basin, indicating that this trough is a transient rather than a long-term feature of the aquifer system. Radiocarbon ages adjusted for geochemical reactions, mixing, and evapotranspiration/dilution processes in the aquifer system were nearly identical to the unadjusted radiocarbon ages, and ranged from modern to more than 30 ka. Age gradients from piezometer nests ranged from 0.1 to 2 year cm^–1 and indicate a recharge rate of about 3 cm year^–1 for recharge along the eastern mountain front and infiltration from the Rio Grande near Albuquerque. There has been appreciably less recharge along the eastern mountain front north and south of Albuquerque.

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Resumen Se utilizaron datos químicos e isotópicos de agua subterránea a lo largo de la cuenca central del río Grande, Nuevo México, EEUU, para identificar y mapear el flujo de agua subterránea de 12 fuentes de agua a la cuenca para evaluar edades por medio de radio carbon y para refinar el modelo conceptual del sistema acuífero del Grupo Santa Fé. Se puede establecer zonas hidrotérmicas que representan el flujo de agua subterránea a lo largo de miles a miles de decenas de años en grandes distancias a través del sistema acuífero principalmente siliclástico. Las ubicaciones de las zonas hidroquímicas mayormente reflejan la distribucion de la cabeza hidráulica pre-desarollo moderna pero son inconsistentes con una depresión en los niveles de agua pre-desarollo en la zona central oeste de la cuenca. Esto indica que esta depresión es un rasgo transitorio y no un rasgo de largo plazo del sistema acuífero. Las edades de radio carbon ajustadas para los procesos de reaciones geoquímicas, de mezclado y de evapotranspiración-dilución son casi idénticas a los edades de radio carbon no ajustadas oscilan en un rango desde la modernidad a 30 mil años. Las gradientes de edad de nidos de piezometros van de 0.1 a 2 años cm^–1 e indican un sitio de recarga de aproximadamente 3 cm/yr para la recarga a lo largo del frente montañoso oriental e infiltración del río Grande cerca de Albuquerque. Se aprecia una recarga menor a lo largo del frente oriental de montañas al norte y al sur de Albuquerque.

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Résumé Des données sur les éléments chimiques et les isotopes présents dans leau souterraine prélevée à divers endroits dans le bassin moyen du Rio Grande, au centre du Nouveau-Mexique (É-U), ont permis de déterminer lexistence et létendue de douze sources deau régionales dans le bassin, dévaluer les âges radiocarbones et de raffiner le modèle conceptuel du système aquifère du groupe de Santa Fe. Des zones hydro-chimiques qui représentent lécoulement de leau souterraine depuis des dizaines de milliers dannées peuvent être suivies sur de longues distances à travers laquifère principalement siliclastique. La position des zones hydro-chimiques reflète principalement la distribution moderne des charges hydrauliques mais est incohérente avec une dépression dans le niveau deau dans la partie centre-ouest du bassin, ce qui indique que cette dépression est un élément transitoire du système aquifère plutôt quun élément à long terme. Les âges radiocarbones ajustés aux réactions géochimiques et aux processus de mélange et dévapotranspiration/dilution qui ont lieu dans laquifère sont presque identiques aux âges non ajustés et varient de la période moderne jusquà 30 ka. Les gradients dâge établis à partir des nids de piézomètres sétendent de 0.1 à 2 a cm^–1 et suggèrent un taux de recharge denviron 3 cm a^–1 le long du front des montagnes à lest et pour linfiltration provenant du Rio Grande près dAlbuquerque. Il y a eu substantiellement moins de recharge le long du front des montagnes à lest, au nord et au sud dAlbuquerque.

     

About three sets of kink bands near Herbeumont (Belgian Ardennes)

In the area studied, three differently oriented sets of kink bands occur. The geometry of these structures is described. One particular set with mean kink angles of about 70 shows statistically that the interlimb angles are bisected by the kink band boundary planes. In the author's opinion it reflects the mechanism of formation.

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Zusammenfassung Im Untersuchungsgebiet gibt es drei verschieden orientierte Gruppen von KnickbÄndern. Die Geometrie dieser Strukturen wird beschrieben. Eine der Gruppen mit Knickwinkeln von etwa 70 zeigt nach statistischer Prüfung, da\ die Winkel zwischen den Flanken der Strukturen von den KnickbandbegrenzungsflÄchen geteilt werden. Diese Daten spiegeln nach Meinung des Autors die Bildungsweise dieser Strukturen wider.

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Résumé Dans la région étudiée, il y a trois systèmes de «kink bands» distingués par leurs orientations. La géométrie de ces structures est décrite. Un des systèmes avec un angle de kink de 70 environ, indique que l'angle entre les flancs des structures est partagé par le milieu par les plans limites des kinks. Il est supposé que ces données reflètent la génèse des structures.

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. , , 70, . , , .

     

Matrix permeability of the confined Floridan Aquifer,Florida, USA

The Upper Floridan Aquifer of peninsular Florida retains most of its depositional porosity and, as a result, is a multi-porosity aquifer: double porosity (fractured porous aquifer) downdip where the aquifer is confined, and triple porosity (karstic, fractured porous aquifer) in the updip, unconfined region. Matrix permeability in the confined region varies in the range <10^–14.4–10^–11.1 m², as determined by 12,000 minipermeameter measurements on 1,210 m of slabbed core. Limestones divide into 13 textural classes and dolomites into two. Depositional facies (textural class) strongly correlates with matrix permeability. As a result, the facies architecture of the Eocene and Oligocene carbonates that compose the confined portion of the aquifer controls the lateral and vertical distribution of its matrix transmissivity. The most-permeable facies are grainstones (median k, 10^–12.4 m²) and sucrosic dolomites (median k, 10^–12.0 m²). Together, they are responsible for ~73% of the matrix transmissivity of the logged cores, although they constitute only ~24% of the thickness. Examination of the flow equations of fractured porous aquifers suggests that the permeability of these two facies is large enough that matrix permeability cannot be discounted in modeling the hydraulics of the double-porosity system. This conclusion likely applies to most, if not all, Cenozoic double-porosity carbonate aquifers, as average matrix and fracture permeabilities in the Floridan Aquifer are similar to other Cenozoic carbonates from around the world.

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Resumen El Acuífero Superior de Florida conserva gran parte de su porosidad deposicional y, como resultado, se comporta como un acuífero multi-poroso: de doble porosidad (acuífero poroso fracturado) a favor del buzamiento, donde se halla confinado, y de triple porosidad (acuífero poroso fracturado y kárstico) en sentido opuesto, en la zona en que se comporta como libre. La permeabilidad de la matriz en la región confinada está comprendida entre menos de 10^–14,4 y 10^–11,1 m², según determinaciones hechas a partir de 12.000 medidas de mini-permeámetro en 1.210 rodajas de testigos. Se ha distinguido quince clases texturales de calcita (n=2.298) y dos de dolomita (n=983), y las facies ejercen un gran control en la permeabilidad de la matriz. Como consecuencia, la arquitectura de las facies de los carbonatos Eocenos y Oligocenos que forman la zona confinada del acuífero controla la distribución lateral y vertical de la transmisividad de la matriz. Las facies más permeables son grainstones o grano-soportadas sin matriz (mediana de permeabilidad de 10^–12,4 m²) y dolomitas sacaroideas (10^–12,0 m²). Ambas son responsables de aproximadamente el 73% de la transmisividad de los testigos ensayados, aunque sólo constituyen el 24% de su espesor. El examen de las ecuaciones de flujo en acuíferos porosos fracturados sugiere que la permeabilidad de estas facies más permeables es lo suficientemente elevada como para no poder despreciar la permeabilidad de la matriz en la modelación hidráulica de dichos sistemas de doble porosidad. La proyección de la estratigrafía regional y de las tendencias de las facies en la parte del acuífero ubicado en sentido contrario al buzamiento, que tiene carácter de libre y está más karstificado, predice que las permeabilidades mayores son debidas al incremento de los porcentajes de grainstones y dolomitas sacaroideas. Por tanto, es probable que la transmisividad de la matriz deba ser tenida en cuenta en el sistema de triple porosidad de la región.

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Résumé Laquifère floridien supérieur de la péninsule de Floride contient plus que sa porosité de dépôt et, par conséquent, est un aquifère à porosité multiple: double porosité (aquifère fracturé poreux) en aval-pendage, là où laquifère est captif, et triple porosité (aquifère karstique et fracturé poreux) en amont-pendage, dans la région où il est libre. La perméabilité de matrice dans la région captive est comprise entre moins de 10^–14,4 et 10^–11,1 m² daprès 12.000 mesures par miniperméamètre sur 1.200 m de carottes. Quinze classes texturales de calcaires (n=2.298) et deux classes de dolomies (n=983) ont été reconnues; il existe un fort contrôle du faciès sur la perméabilité. En effet, larchitecture des carbonates de lEocène et de lOligocène qui constituent la partie captive de laquifère contrôle la distribution latérale et verticale de la transmissivité de la matrice. Les faciès les plus perméables sont les grainstones (k médian, 10^–12,4 m²) et les dolomies saccharoïdes (10^–12,0 m²). Ces deux faciès rendent compte de 73% environ de la transmissivité dans les carottes étudiées, bien quils ne contribuent quà 24% environ de lépaisseur. Lexamen des équations découlement en aquifères fracturés poreux suggère que la perméabilité de ces faciès les plus perméables est assez importante pour que la perméabilité de matrice ne puisse pas être écartée dans la modélisation de lhydraulique de ces systèmes à double porosité. Si lon projette ces tendances de la stratigraphie régionale et des faciès à lamont-pendage, la partie non captive et karstifiée de laquifère laisse prévoir de fortes perméabilités dues à des pourcentages croissants de grainstones et de dolomies saccharoïdes. Il est donc très probable quil sera nécessaire de prendre en compte la transmissivité de matrice dans un système à triple porosité dans cette région.

     

Über das Altpaläozoikum der südlichen Ostalpen (Karawanken - Klagenfurter Becken - Saualpenkristallin)

Zusammenfassung An Hand von 6 Profilsäulen werden Aufbau und Möglichkeiten biostratigraphischer Datierung erörtert. Teile des fossilleeren epizonalen Kristallins in Klagenfurter Becken und südlicher Saualpe lassen sich mit dem Conodonten führenden Altpaläozoikum in Karawanken und Krappfeld parallelisieren. Eine wesentliche Rolle spielt dabei ein basischer geosynklinaler und ein saurer-intermediärer Magmatismus, beide im Silur. Die altpaläozoischen Serien verschiedenen Metamorphosegrades liegen weithin übereinander, daher ist mit variszischem Deckenbau zu rechnen.

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Summary By means of six geologic sections through the basin of Klagenfurt the similarities of the rock sequences and the possibilities of biostratigraphic dating are discussed. In spite of the lack of fossils parts of the epizonal metamorphic rocks of the Klagenfurter Becken and the southern Saualpe can be correlated with non-metamorphic early-paleozoic rocks of the Karawanken and Krappfeld dated by conodonts. In this regard a basic (geosynclinal) and acidic to intermediate magmatism of silurian age are important. Since early-paleozoic series of a different stage of metamorphism follow one upon another, a variscean (hercynian) folding and overthrusting has to be assumed.

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Résumé A l'aide de 6 profiles nous allons discuter la succession et la biostratigraphie du paléozoique inférieur. Il est possible de faire une corrélation entre le cristallin épizonal du bassin de Klagenfurt et de celui de la Saualpe avec le paléozoique inférieur des Karawanken et de celui du Krappfeld dont l'âge est déterminé par des conodonts. Dans cette corrélation le magmatisme basique (géosynclinal) et acide-intermédiaire du Silurien joue aussi un rôle important. Quant à la tectonique il faut compter avec des nappes de charriage d'âge hercynien (varisque).

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Mineralogy of sedimentary formations in the western North Atlantic Ocean: Preliminary results

Six sedimentary formations, and two separate members recently were described byJansa, et al. (1979) from the western North Atlantic Ocean basin. We have investigated the mineralogical composition of these lithostratigraphic units by qualitative X-ray diffraction analyses of about five hundred samples from DSDP Sites 105, 106, 386, 387, and 391. The sedimentary section studied, from bottom to top, consists of: argillaceous limestones (Cat Gap Formation); limestones (Blake-Bahama Formation); claystones and shales (Hatteras Formation); zeolitic claystones (Plantagenet Formation); nannofossil marls (Crescent Peaks Member); siliceous oozes, clays, and cherts (Bermuda Rise Formation), and hemipelagic muds (Blake Ridge Formation) that locally contain redeposited shallow-water carbonates (Great Abaco Member). The section ranges in age from Oxfordian at the base to Quaternary at the sea-floor.Most of the formations and members described byJansa, et al. (1979) have a characteristic mineralogical composition. Thus it is possible to recognize boundaries between formations and members by changes in mineral components, although these changes range from sharp to transitional. Within the same formation local differences in mineral spectra between sites can be explained by changing distance from terrigenous sources, lateral changes in surface paleoproductivity, and varying diagenetic conditions.

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Zusammenfassung Sechs sedimentäre Formations und zwei dazugehörige Members wurden vor kurzem durchJansa, et al. (1979) aus dem Ozeanboden des westlichen Nordatlantik beschrieben. Wir haben die Mineralzusammensetzung dieser lithostratigraphischen Einheiten anhand von etwa 500 qualitativen röntgenographischen Analysen untersucht; die Proben dazu entstammen den DSDP-Bohrungen 105, 106, 386, 387 und 391. Vom Liegenden zum Hangenden lassen sich folgende Einheiten unterscheiden: Tonige Kalksteine (Cat Gap Formation); Kalksteine (Blake-Bahama Formation); Tonsteine und shales (Hatteras Formation); Zeolithische Tonsteine (Plantagenet Formation); Nannofossil-Mergel (Crescent Peaks Member); Kieselige Schlamme, Tone und Hornsteine (Bermuda Rise Formation) und Hemipelagische Schlamme (Blake Ridge Formation), die lokal umgelagerte Flachwasser-Karbonate (Great Abaco Member) enthalten. Das Gesamtprofil reicht altersmäßig von Oxfordium an der Basis bis zum Quartär.Die meisten der vonJansa, et al. (1979) beschriebenen Formations und Members haben eine charakteristische Mineralzusammensetzung; es ist daher möglich, Grenzen sowohl zwischen Formations als auch zwischen Formations und Members anhand ihrer Mineralkomponenten zu erkennen; der entsprechende Wechsel kann scharf sein oder fließende Übergänge aufweisen. Lokale Unterschiede in den Mineralspektren einer Formation zwischen einzelnen Bohrpunkten lassen sich auf wechselnde Entfernungen vom Liefergebiet bzw. unterschiedliche Liefergebiete selbst, auf laterale Wechsel in der oberflächennahen Paläo-Produktivität und/oder auf unterschiedliche diagenetische Bedingungen zurückführen.

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Résumé Six »formations« sédimentaires ainsi que deux »members« séparés ont été ré cemment décrits parJansa, et al. (1979) dans la partie nordouest du bassin de l'océan Atlantique. Nous avons étudié, d'un point de vue qualitatif, la composition minéralogique de ces unités lithostratigraphiques à partir de l'analyse diffractométrique d'environ 500 échantillons provenant des sites DSDP 105, 106, 386, 387 et 391. Les sections sédimentaires examinées comprennent de bas en haut: Des calcaires argileux (Cat Gap Formation); des calcaires (Blake-Bahama Formation); des argilites et des argiles schisteuses (Hatteras Formation); des argilites zéolitiques (Plantagenet Formation); de la marne aux nannofossiles (Crescent Peaks Member); des boues silicieuses, des argiles et du silex (Bermuda Rise Formation), ainsi que des boues hémipélagiques (Blake Ridge Formation) qui contiennent par endroits des carbonates resédimentaires provenant d'un milieu peu profond (Great Abaco Member). Leur âge s'échelonne de l'Oxfordien à la base jusqu'au Quaternaire au fond océanique.La plupart des »formations« et des »members« décrits parJansa, et al. (1979) ont une composition minéralogique caractéristique. Il est donc possible de reconnaître les limites entre des »formations« et des »members« à partir des changements de la composition minéralogique, bien que ces changements varient du net au transitoire. Dans une même formation on peut expliquer les différences locales des spectres minéraux entre les sites, par la variation de distance des sources terrigènes, des changements latéraux de la paléoproductivité de surface et des conditions diagénétiques variables.

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Jansa . (1979) 6 2 . 500 . 105, 106, 386, 387, 391. : — Cat Gap —, — Blake-Bahama —, — Hatteras'a —, — Plantagenet —, - — Crescent Peaks —, , — Bermuda Rise — — Blake Ridge —, — Great Abaco. . Jansa ; , , , . , ., , / .

     

Storm pulse chemographs of saturation index and carbon dioxide pressure: implications for shifting recharge sources during storm events in the karst aquifer at Fort Campbell,Kentucky/Tennessee,USA

Continuous records of discharge, specific conductance, and temperature were collected through a series of storm pulses on two limestone springs at Fort Campbell, western Kentucky/Tennessee, USA. Water samples, collected at short time intervals across the same storm pulses, were analyzed for calcium, magnesium, bicarbonate, total organic carbon, and pH. Chemographs of calcium, calcite saturation index, and carbon dioxide partial pressure were superimposed on the storm hydrographs. Calcium concentration and specific conductance track together and dip to a minimum either coincident with the peak of the hydrograph or lag slightly behind it. The CO₂ pressure continues to rise on the recession limb of the hydrograph and, as a result, the saturation index decreases on the recession limb of the hydrograph. These results are interpreted as being due to dispersed infiltration through CO₂-rich soils lagging the arrival of quickflow from sinkhole recharge in the transport of storm flow to the springs. Karst spring hydrographs reflect not only the changing mix of base flow and storm flow but also a shift in source of recharge water over the course of the storm.

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Resumen Se ha registrado en continuo la descarga, conductancia específica y temperatura de una serie de episodios de tormenta en dos manantiales en calizas ubicados en Fort Campbell, en el oeste de Kentucky/Tennessee (Estados Unidos de América). Se ha analizado muestras de agua recogidas en breves intervalos de tiempo durante los episodios de tormenta, determinando el calcio, magnesio, bicarbonato, carbono orgánico total y pH. Se ha superpuesto quimiogramas de calcio, índice de saturación en calcita y presión parcial de dióxido de carbono en los hidrogramas de las tormentas. La concentración de calcio y la conductancia específica se comportan de forma similar y presentan un mínimo que coincide también con un pico del hidrograma o que se retrasa ligeramente con respecto a él. La presión de dióxido de carbono sigue aumentando en la rama de recesión del hidrograma y, como consecuencia, disminuye el índice de saturación de la rama de recesión del hidrograma. Se interpreta que estos resultados son debidos a la infiltración dispersa a través de suelos enriquecidos en dióxido de carbono que retrasan el flujo rápido desde la recarga en los sumideros hasta su afloramiento en los manantiales. Los hidrogramas en manantiales kársticos reflejan no sólo la mezcla cambiante del flujo de base y el de tormenta, sino también el cambio en el origen del agua de recarga durante el curso de la tormenta.

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Résumé Lenregistrement en continu du débit, de la conductivité et de la température de leau a été réalisé au cours dune série de crues à deux sources émergeant de calcaires, à Fort Campbell (Kentucky occidental, Tennessee, États-Unis). Des échantillons deau, prélevés à de courts pas de temps lors de ces crues, ont été analysés pour le calcium, le magnésium, les bicarbonates, le carbone organique total et le pH. Les chimiogrammes de calcium, dindice de saturation de la calcite et de la pression partielle en CO₂ ont été superposés aux hydrogrammes de crue. La concentration en calcium et la conductivité de leau se suivent bien et passent par un minimum correspondant au pic de lhydrogramme ou légèrement retardé. La pression partielle en CO₂ continue de croître au cours de la récession de lhydrogramme de même que lindice de saturation de la calcite décroît. Ces résultats sont interprétés comme étant dus à linfiltration dispersée au travers de sols riches en CO₂, décalée par rapport à larrivée de lécoulement rapide provenant de la recharge, à partir dune perte, de lécoulement de crue vers les sources. Les hydrogrammes de sources karstiques ne reflètent pas seulement le mélange variable de lécoulement de base et de lécoulement de crue, mais également un changement dorigine de leau de la recharge au cours de lépisode de crue.

     

Beiträge zur Kenntnis der miozänen Salzlagerstätten Rumäniens

Zusammenfassung Das miozäne Steinsalz tritt in Rumänien in 2 großen tektonischen Einheiten auf: im Transylvanischen Becken und in der Außenzone des Karpatenzuges (zum Transylvanischen Becken gehörte im Miozän auch das Gebiet des Maramures-Beckens). Im Inneren des Karpatenbogens, wo eine große Lagune vorhanden war, zeichnen sich die Salzablagerungen durch folgende Merkmale aus: spärliches Auftreten der Dolomitschiefer, geringe Mengen reinen Gipses, Vorhandensein des Steinsalzes in Form einer fortlaufenden, durchschnittlich Hunderte von Metern mächtigen Schicht, die sich ungefähr 15 000 km² weit erstreckt, Mangel an Kalisalzen. Die Außenzonen der Karpaten bildeten einen kleinen, Zehner von Kilometer weiten Zwischenlagunen-Komplex und sind durch folgende Eigenschaften gekennzeichnet: große Mengen an Dolomitschiefern, sehr viel durch Ton verunreinigter Gips, einzelne Steinsalzstöcke und geringe Kalisalzmengen. Die Verteilung des Salzes beweist, daß die Verbindung des Weltmeeres mit der Transylvanischen Lagune im Bereich des Ostkarpaten-Bogens stattfand und nicht durch den Mure-Graben, wie früher angenommen wurde. Die mittlere Donausenke, die ein Festland darstellte, enthält infolgedessen keine Salze. Im Inneren des Transylvanischen Beckens gab es eine kreisförmige Wasserströmung: das Meerwasser kam durch den Ostkarpaten-Bogen, wo die schwerlöslichen Salze abgelagert wurden, ins Innere des Beckens. Hier bildeten sich die NaCl-Lagerstätten. Das Wasser strömte dann — mit den K- und Mg-Salzen-durch den Olt-Engpaß wieder aus dem Becken ins Weltmeer zurück. Die geologischen Kochsalzreserven im Transylvanischen Becken sind mindestens 150mal so groß wie in den Außenzonen der Karpaten. Die alte These, daß wenigstens einige der Salzstöcke der Außenkarpatenzone aquitanisches Alter hätten, kann nicht mehr gestützt werden, da jener Zeitabschnitt durch einen Feuchtigkeitsüberschuß gekennzeichnet wird, der die Bildung der Kohlen im Petroeni- und Almacs-Becken bewirkte. Das ganze miozäne Salz Rumäniens ist somit tortonischen Alters und gehört einem einzigen Horizont an.

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The Miocene rock-salt is to be found in Rumania in two big tectonic unities: in the Transylvanic Basin and in the outer zone of the Carpathians (during the Miocene the region of the Maramures-Basin belonged to the Transylvanic Basin as well). In the interior of the Carpathian bend which contained a large lagoon, the salt sediments are characterized by the following qualities: scarce occurrence of dolomitic schists, small amount of pure gypsum, presence of rock-salt in the form of a continuous stratum with an average thickness of hundreds of metres which extends over 15.000 km²; lack of potassium salt. The outer zones of the Carpathians formed a small intermediary lagoon some tens of km large, and they are characterized by the following qualities: large amount of dolomitic schists, very much gypsum mixed with clay, isolated stocks of rock-salt and small quantities of potassium salt. The distribution of the salt proves that the joining of the Ocean and the Transylvanic Lagoon took place in the region of the Eastern Carpathians and not through the Mures-Graben as was formerly supposed. Therefore the middle Donau sinking which once was a continent does not contain any salts. In the interior of the Transylvanic Basin there was a circular current: the Ocean water came along the Eastern Carpathians where the difficultly soluble salts were deposited, into the interior basin. Here the NaCl deposits were formed. The water then streamed with the K- and Mg-salts through the Olt-Strait out of the basin back into the Ocean. The geological salt reserves in the Transylvanic Basin are at least 150 times as big as in the outer zones of the Carpathians. The ancient thesis that at least some of the salt stocks of the outer Carpathian zone are of aquitanian age cannot be maintained any longer, that period being characterized by a surplus of humidity which brought about the coal (carbonaceous rocks) in the Petroseni- and Almas-Basin. The entire Miocene salt of Rumania is therefore of tortonic age and belongs to one horizon.

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Résumé En Roumanie le sel miocène apparaît dans deux grandes unités tectoniques: le Bassin de Transylvanie et la zone externe de la chaîne carpatique. La première région, qui représentait une unité de sédimentation, comprenait le bassin du Maramure aussi. La grande pénurie des schistes dolomitiques, la quantité très réduite de gypse, pur pourtant, la présence du sel sous la forme d'une couche continue à épaisseur moyenne de centaines de mètres sur une surface de 15.000 Km² environ, le manque des sels de potassium — ce sont là des caractéristiques des dépôts salins à l'intérieur de l'arc carpatique où il y avait une énorme lagune. Les zones extérieures des Carpates représentaient un complexe de petites lagunes intermédiaires dont la largeur atteignait à des dizaines de Km. Celles-ci se caractérisent par l'abondance des schistes dolomitiques, par l'énorme quantité de gypse que la présence de l'argile rend impur, par les massifs de sel isolés et par de petites quantités de sels de potassium. C'était la région de courbure des Carpates Orientales qui reliait les deux grandes unités de sédimentation et l'Océan planétaire. L'estimation des réserves géologiques relèvent dans le bassin de Transylvanie des quantités de sel d'au moins 150 fois supérieures à celles de l'extérieur des Carpates. L'opinion qui attribuait, au moins à certains massifs de sel de la zone extérieure des Carpates, un âge aquitanien n'est plus soutenable, cette époque se caractérisant par ce même excès d'humidité qui avait déterminé la formation des charbons dans les bassins de Petroeni et Alma. Il est donc évident que tout le sel miocène de Roumanie a un âge tortonien et appartient à un seul horizon.

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Vorkommen von Gips sind auch im Eozän des nördlichen Transsylvanischen Beckens bekannt, und Anhydrit wurde in den Bohrungen gefunden, welche die Untertrias im Grundgebirge der Unteren Donauebene erreichten.     

A local-scale groundwater flow model for groundwater resources management in Dakhla Oasis,SW Egypt

Dakhla Oasis is located in the Western Desert of Egypt. Groundwater exploited from the Nubian Sandstone aquifer is the only available water resource in this area. This resource has been heavily exploited since 1960, which has led to a substantial decline in the potentiometric surface of the aquifer. A regional numerical groundwater flow model, calibrated under unsteady-state conditions, has been developed and used to investigate the hydrodynamic impacts of different groundwater management options on the potentiometry of the aquifer. To account for local details and to allow a precise analysis of pumping and the resulting drawdown in Dakhla Oasis, a local-scale model was developed by refining the grid cells in the calibrated regional model. The local-scale model gave a detailed picture about the expected drawdown due to the different groundwater management options in the next 100 years. The simulated results indicated that the planned increase in groundwater extraction will have a major impact on groundwater flow patterns in the whole area located southwest of Dakhla Oasis.

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Resumen El oasis Dakhla está situado en el gran desierto occidental de Egipto. El agua subterránea que se extrae del acuífero de roca arenosa nubia es la única fuente de agua disponible en esta área. Este recurso ha sido explotado en medida considerable desde 1960. Este hecho he causado una disminución sustancial en la superficie potenciométrica del acuífero. Se ha desarollado un modelo de flujo de agua subterránea numérico regional calibrado bajo condiciones de estado variable. Este modelo se ha utilizado para investigar el impacto hidrodinámico que diferentes opciones de manejo de aguas subterráneas tienen sobre la potenciometría del acuífero. Se desarolló un modelo de escala local mediante el refinamiento de las células de malla en el modelo regional calibrado con el objecto de involucrar los detalles locales y de permitir un análisis preciso del bombeo y disminución del nivel de aqua resultante en el oasis Dakhla. El modelo de escala local proporcionó un imagen detallada de la disminución de nivel esperada según las diferentes opciones de manejo de agua subterranea en los próximos 100 años. Los resultados simulados indican que el incremento de extración planificado en la agua subterránea tendrá un gran impacto en el patrón de flujo de agua subterranea en toda el area ubicada al suroeste del oasis de Dakhla.

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Résumé Loasis de Dakhla est située dans la partie occidentale du désert dÉgypte. La seule source deau disponible dans la région provient de lexploitation de laquifère gréseux de Nubian. Cette ressource a largement été exploitée depuis 1960, résultant en la diminution significative de la surface piézométrique de laquifère. Un modèle numérique découlement régional de leau souterraine, calibré en régime transitoire, a été développé et utilisé afin détudier les impacts hydrodynamiques de différents scénarios de gestion de laquifère sur la surface piézométrique. Afin dinclure les particularités locales et de réaliser une analyse précise du pompage et du rabattement qui y est associé dans lOasis de Dakhla, un modèle local découlement a été développé en raffinant le maillage dans le modèle régional préalablement calibré. Le modèle local découlement fournit une image détaillée du rabattement prévu pour les cent prochaines années selon les différents scénarios de gestion de laquifère. Les résultats obtenus par simulation numérique indiquent que laugmentation prévue dans lexploitation de leau souterraine aura un impact majeur sur les patrons découlement de leau souterraine dans toute la région située au sud-ouest de loasis de Dakhla.

     

Radial epidote glomeroblasts formed under conditions of synkinematic metamorph ism — A new mechanism of collective crystalloblastesis

Crossite schists and actinolitic greenschists of the basalt-derived Shuksan Greenschist of the northwestern Cascade Mountains in Washington contain small epidote glomeroblasts. Most of these are subspherical though some are elongate. The glomeroblasts occur individually in the very fine-grained schists, as well as in less fine-grained epidote-rich segregation bands and lenticles. The glomeroblasts grew under synkinematic conditions, crystallizing simultaneously with the surrounding schistose fabric.Some of the glomeroblasts display remarkable radial growth patterns. Three successive stages of crystallization are recognized. Stage 1 is characterized by fibrous radial growth. The aggregates thus formed resemble spherulites in appearance. During stage 2, the fibrous aggregates are replaced by well individualized tapering crystals in radial arrangement. During stage 3, the glomeroblasts recrystallize as granoblastic mosaics of lumpy grains lacking radial arrangement, and the number of crystals constituting a given glomeroblast is successively reduced (convergence toward simple porphyroblasts).Some radial glomeroblasts show a tiny core of foreign mineral matter at their growth center. Possibly, this feature is general but is seen only where the center happens to have been intersected.In addition to glomeroblasts consisting of a single radial group, there are complex glomeroblasts containing a number of radial groups that have coalesced into one aggregate. In some of these multiple-radial glomeroblasts, the growth centers of the individual radial groups are in the interior of the glomeroblast, but in others, the growth centers are at the outer margin (inward growth).More common than radial glomeroblasts are likeweise subspherical glomeroblasts the internal patterns of which resemble those of stage 3 (above). Some of these epidote balls can be shown to have formed from earlier radial growths. Locally, epidote balls are hollow, containing a large core composed of other minerals.The various types of glomeroblasts, including the epidote balls, have cleared themselves, as a rule, of very finely divided opaque impurities trapped in them. The impurities have been pushed out toward the margins of the glomeroblasts. Commonly, a sharply defined clearing front has developed there; directly outside of it impurities are heavily concentrated. During clearing, each glomeroblast functioned as a unit, as clearing proceeded independently of internal grain fabric, whether it is simple-radial, multiple-radial, granoblastic, or any combination thereof.

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Zusammenfassung Crossitschiefer und aktinolithische Grünschiefer des metabasaltischen Shuksan Greenschist der nordwestlichen Cascade Mountains in Washington enthalten kleine Epidotglomeroblasten. Die meisten sind annähernd kugelig, manche auch länglich. Die Glomeroblasten finden sich in den sehr feinkörnigen Schiefern und auch in weniger feinkörnigen epidotreichen Bändern und Linsen. Die Glomeroblasten wuchsen unter synkinematischen Bedingungen, und zwar zugleich mit der Kristallisation des umgebenden schiefrigen Gefüges.Manche Glomeroblasten besitzen bemerkenswerte radiale Gefüge. Drei Stadien der Kristallisation sind zu erkennen. Das Stadium 1 ist durch faseriges radiales Wachstum gekennzeichnet. Die so entstandenen Aggregate sehen wie Sphärolithe aus. Während des Stadiums 2 werden die faserigen Aggregate durch wohlgeformte separate keilförmige Kristalle in radialer Anordnung ersetzt. Während des Stadiums 3 rekristallisieren die Glomeroblasten als granoblastisches Mosaik frei von Radialgefüge, und die Anzahl der Kristalle in einem gegebenen Granoblasten vermindert sich stetig (Konvergenz zu einfachen Porphyroblasten).Manche radialen Glomeroblasten haben einen winzigen Kern fremder Mineralsubstanz in ihrem Wachstumszentrum. Möglicherweise gilt das allgemein, jedoch sind die Kerne nur dann sichtbar, wenn das Zentrum angeschnitten ist.Außer den Glomeroblasten, die aus einer einzigen radialen Gruppe bestehen, gibt es auch komplexe Glomeroblasten, die eine Anzahl radialer Gruppen enthalten, welche in ein Aggregat zusammengewachsen sind. In manchen dieser vielfach-radialen Glomeroblasten liegen die Wachstumszentren der einzelnen radialen Gruppen im Innern des Glomeroblasten und in anderen am Rande (Wachstum nach innen).Häufiger als radialgebaute Glomeroblasten sind ebenfalls mehr oder weniger kugelige Glomeroblasten, deren Innenbau dem des Stadiums 3 (s. o.) gleicht. Manche dieser Epidotkugeln lassen sich auf ein frühes Stadium radialen Wachstums zurückführen. Gelegentlich sind Epidotkugeln hohl, indem sie einen Kern von anderen Mineralen umschließen.Die verschiedenen Arten von Glomeroblasten, einschließlich der Epidotkugeln, haben sich meist von eingeschlossenen staubförmigen opaken Verunreinigungen geklärt, indem diese Verunreinigungen in den randlichen Teil der Glomeroblasten hinausgeschoben worden sind. Hier findet sich häufig eine wohldefinierte Klärungsfront. Unmittelbar außerhalb dieser Front sind die Verunreinigungen konzentriert. Während des Klärens hat jeder Glomeroblast als eine Einheit funktioniert, denn die Klärung vollzog sich unabhängig vom Innenbau, ob er radial, vielfach-radial, granoblastisch oder irgendeine Kombination davon ist.

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Résumé Des schistes à crossite et des schistes verts actinolitiques appartenant à la série des greenschist métabasaltiques de Shuksan, dans la partie nord-ouest des Cascade Mountains (Washington), contiennent de petits gloméroblastes d'épidote. La plupart de ces derniers ont une forme plus ou moins sphérique, tandis que d'autres ont une forme allongée. Les gloméroblastes se trouvent dans des schistes à grain très fin, ainsi que dans des rubans et lentilles riches en épidote à granularité moins fine. Les gloméroblastes se sont développés dans des conditions syncinématiques au cours même de la cristallisation de la texture schisteuse associée.Quelques gloméroblastes possèdent une structure radiaire remarquable. On peut distinguer trois stades de cristallisation. Le premier stade est caractérisé par la croissance radiaire et fibreuse. Les agrégats ainsi formés ressemblent à des sphérolithes. Pendant le deuxième stade les agrégats fibreux sont remplacés par des cristaux cunéiformes, bien séparés et bien formés, ayant une disposition radiaire. Pendant le troisième stade les gloméroblastes recristallisent suivant une mosaïque granoblastique exempte de toute structure radiaire, en même temps que le nombre des cristaux dans un granoblaste donné diminue constamment (convergence vers des porphyroblastes simples).Quelques gloméroblastes à structure radiaire ont au centre un petit noyau de substance minérale étrangère. Il se peut que ce soit le cas général; cependant ces noyaux ne sont visibles que lorsque le centre est recoupé.En plus des gloméroblastes qui consistent en un seul groupement radiaire, il existe aussi des gloméroblastes complexes contenant un ensemble de groupes radiaires qui ont crû sous la forme d'un agrégat. Dans certains de ces gloméroblastes pluriradiaires les centres d'accroissement des différents groupes radiaires se trouvent à l'intérieur du gloméroblaste; dans d'autres ils se trouvent à sa périphérie (sens de croissance vers l'intérieur).Les gloméroblastes à forme plus ou moins sphérique, dont la structure interne ressemble à celle du troisième stade (voir plus haut), sont plus fréquents que ceux à structure radiaire. Certaines de ces «baules épidotiques» se laissent ramener à un des premiers stades de la croissance radiaire. Occasionnellement les «boules épidotiques» sont creuses, entourant un noyau d'autres minéraux.Les différents types de gloméroblastes, y compris «les boules épidotiques», se sont le plus souvent purifiés des fines impuretés opaques qui y sont incluses en les repoussant vers l'extérieur à la périphérie des gloméroblastes. Dans ce cas on trouve souvent un front de purification bien marqué. Les impuretés sont concentrées immédiatement à l'extérieur de ce front. Au cours de cette purification, chaque gloméroblaste a fonctionné comme une unité, puisqu'elle s'est effectuée indépendamment de la structure interne, que celle-ci soit à structure radiaire, pluriradiaire, granoblastique ou une combinaison de ces formes.

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Herrn Prof. Dr. Dr. h. c.Erich Bederke zum 70. Geburtstag gewidmet.     

Numerical investigation of seawater intrusion at Gooburrum,Bundaberg, Queensland,Australia

Seawater intrusion in coastal agricultural areas due to groundwater abstraction is a major environmental problem along the northeastern coast of Australia. Management options are being explored using numerical modelling, however, questions remain concerning the appropriate level of sophistication in models, choice of seaward boundary conditions, and how to accommodate heterogeneity and data uncertainty. The choice of seaward boundary condition is important since it affects the amount of salt transported into the aquifers and forms the focus of the present study. The impact of this boundary condition is illustrated for the seawater-intrusion problem in the Gooburrum aquifers, which occur within Tertiary sedimentary strata. A two-dimensional variable-density groundwater and solute-transport model was constructed using the computer code 2DFEMFAT (Cheng et al. 1998). The code was tested against an experiment for a steady-state freshwater-saltwater interface and against the Elder (Elder 1967) free-convection problem. Numerical simulations show that the imposition of the commonly-used equivalent hydrostatic freshwater heads, combined with a constant salt concentration at the seaward boundary, results in overestimated seawater intrusion in the lower Gooburrum aquifer. Since the imposition of this boundary condition allows water flow across the boundary, which subsequently takes salt into the aquifer, a careful check is essential to estimate whether too much mass of salt is introduced.

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Resumen La intrusión de agua salada en áreas agrícolas costeras a causa de la abstracción de aguas subterráneas es un problema medioambiental mayor a lo largo de la costa noreste de Australia. Se están explorando opciones de manejo mediante el uso de modelos numéricos, sin embargo, quedan pendientes cuestionamientos con respecto al nivel apropiado de sofisticación de los modelos, la elección de condiciones de límites hacia el mar y cómo acomodar la heterogeneidad y la incertidumbre de los datos. La elección de límites hacia el mar es importante ya que afecta la cantidad de sal transportada a los acuíferos y forma el centro de interés del presente estudio. Se ilustra el impacto de esta condición de límites para el problema de la intrusión de agua de mar en los acuíferos de Gooburrum, Queensland, Australia. Se construyó un modelo de transporte de solutos y de densidad variable de aguas subterráneas de dos dimensiones mediante el uso del código de computación 2DFEMFAT. El código se probó contra un experimento para una interfase de agua salada-agua dulce de estado constante y contra el problema de Elder de convexión libre. Las simulaciónes numéricas muestran que las cimas de agua dulce hidrostáticas equivalentes utlizadas comúnmente combinadas con una concentración de sal constante en el límite hacia el mar resultan en una sobreestimación de la intrusión de agua de mar en el acuífero bajo de Gooburrum. Puesto que la imposición de esta condición de límites permite flujo de agua a través de los límites, el cual subsecuentemente transporta sal al acuífero, una verificación cuidadosa es esencial para estimar si se introduce demasiada masa de sal.

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Résumé Investigations numériques de lintrusion deau de mer à Gooburrum, Bundaberg, Queensland. Lintrusion deau salée due au captage deau souterraine dans les régions agricoles situées le long de la côte Nord-Est de lAustralie est un grave problème environnemental. Des solutions à ce problème sont présentement étudiées à laide de la modélisation numérique. Cependant des questions subsistent concernant le niveau de sophistication du modèle, le choix des limites le long de lintrusion salée et la manière daccommoder lhétérogénéité et lincertitude des données. Le choix de la limite le long de lintrusion deau salée est important puisque cette limite détermine la quantité de sel transporté dans laquifère et constitue le sujet de la présente étude. Leffet du choix de cette limite est bien illustré par le problème dintrusion deau salée dans les aquifères de Gooburrum, Queensland, Australie. Un modèle bidimensionnel découlement à densité variable et de transport de solutés a été conçu en utilisant le code 2DFEMFAT. Ce code a été testé avec une expérimentation ayant pour objet lécoulement en régime permanent dune interface eau salée/eau douce. Il a aussi été mis à lépreuve par le problème de convection libre de Elder. Les simulations numériques révèlent que limposition de la limite communément utilisée, quon appelle la «charge hydrostatique équivalente deau douce», conduit, dans le cas o lon a une concentration constante en sels le long de lintrusion deau salée, à une surestimation de lintrusion deau salée dans laquifère inférieur de Gooburrum. Puisque que cest limposition de cette limite qui permet lécoulement de leau au-delà de la frontière de laquifère, ce qui introduit subséquemment du sel dans laquifère, une vérification minutieuse doit tre effectuée afin de contrôler la quantité de sel introduit.