Electrical resistivity tomography to characterize a karstic Vauclusian spring: Fontaine d’Orbe (Pyrénées, France)

Abstract

The study site lies on a karst system in the Pyrénées (France) that crosses the Urgonian limestones. Organic matter was dumped on the west bank of the River Vert d’Arette, which polluted a spring (the Fontaine d’Orbe) situated on the east bank. Electrical resistivity tomography was utilised in order to understand the geometry of this karst outlet. After tests with the pole-pole array, the ideal electrode spacing was found to be less than 3 m. A conduit, a little less than 10 m wide, was discovered, which proved to be the terminal conduit of the karst system. It was established that the conduit traverses both banks of the River Vert d’Arette, thus presenting a hydraulic link between the two sides. Moreover, this conduit, which is totally submerged, passes under the riverbed and goes upwards to the spring. In addition to the geophysical measurements, hydrogeological measurements and observations were made. Based on the characterisation of the geometry of the karst network’s terminal conduit, and the fact that is completely full of water and inclined, it is concluded that the Fontaine d’Orbe spring is of the Vauclusian variety.

Résumé

Le site d’étude traverse les calcaires urgoniens karstiques, dans les Pyrénées (France). Un épandage de purin sur la rive ouest de la rivière du Vert d’Arette a créé une pollution de la source captée (la Fontaine d’Orbe) localisée sur la rive est. Afin de comprendre la géométrie de l’exutoire du système karstique, des mesures de tomographie de résistivité électrique ont été mises en œuvre. Le dispositif électrique utilisé est de type pôle-pôle. L’espacement idéal inter-électrode retenu doit être inférieur à 3 m. Un conduit d’un peu moins de 10 m de large a ainsi été déterminé. Ce conduit s’est avéré être le conduit terminal du système karstique. Sa localisation a pu être établie sur chacune des deux rives de la rivière du Vert d’Arette montrant la liaison hydraulique entre les deux rives de la vallée. De plus, l’exploitation des images de tomographie a permis de démontrer que ce conduit, complètement noyé, passe sous le lit de la rivière et remonte jusqu’à la source. En plus des mesures géophysique, des données hydrogéologiques ont aussi été réalisées et ont permis une analyse du site. La détermination de la géométrie du conduit terminal du réseau karstique, son caractère noyé et remontant, le tout associé aux données hydrogéologiques obtenues par ailleurs permettent de conclure que la source de la Fontaine d’Orbe est de type Vauclusien.

Resumen

El sitio de estudio yace en un sistema kárstico en los Pirineos (Francia) que atraviesa las calizas Urgonianas. La materia orgánica descargada en la margen oeste del río Vert d’Arette, contaminó un manantial (la Fontaine d’Orbe) ubicado sobre la margen este. Se utilizó una tomografía de resistividad eléctrica con el objeto de entender la geometría de esta salida kárstica. Después de pruebas con una dispositivo polo–polo, se encontró que el espaciamiento ideal entre electrodos era menor que 3 m. Se descubrió un conducto de un poco menos que 10 m de ancho, que probó ser el conducto terminal del sistema kárstico. Se estableció que el conducto atraviesa ambas márgenes del río Vert d’Arette, presentando así una conexión hidráulica entre los dos lados. Más aún, este conducto, que está totalmente sumergido, pasa debajo del lecho del río y asciende hacia el manantial. Además, se realizaron medidas geofísicas, mediciones y observaciones hidrogeológicas. Basado en la caracterización de las geometría del conducto terminal de la red de kárstica, y el hecho que está completamente lleno de agua e inclinado, se concluyó que el manantial Fontaine d’Orbe es de la variedad Vauclusiana.

摘要

研究地点位于(法国)Pyrénées一个贯穿Urgonian石灰岩层的岩溶系统。有机物堆放在Vert d’Arette河西岸,污染了位于东岸的Fontaine d’Orbe泉。采用电阻系数断层摄影术就是为了了解这个岩溶出口的几何结构。用电极-电极排列试验后,发现理想的电极间隔为3米以下。发现了一个宽度稍少于10米的通道,证明是岩溶系统的末端通道。确定通道贯穿Vert d’Arette河两岸,因此表明两边有水力联系。另外,这个通道完全潜入水中,在河床下通过,向上抵达到泉。除了地球物理测量,还进行了水文地质测量和观测。基于岩溶网络末端通道几何结构的描述和通道完全充满水和倾斜的事实,认为Fontaine d’Orbe泉是一个多样化的地下河源泉。

Resumo

O local do estudo situa-se num sistema cársico dos Pirinéus (França) que atravessa os calcários do Urgoniano. Foi despejada matéria orgânica na margem ocidental do rio Vert d’Arette que poluiu uma nascente (a Fontaine d’Orbe) situada na margem oriental. Foi utilizada tomografia de resistividade elétrica com o objetivo de se perceber a geometria desta saída cársica. Após testes com o dispositivo pólo-pólo, reconheceu-se que o afastamento ideal dos elétrodos era de menos de 3 m. Foi descoberta uma conduta com um pouco menos de 10 m de diâmetro que ficou provado seria a conduta terminal do sistema cársico. Foi estabelecido que a conduta atravessava ambas as margens do rio Vert d’Arette, havendo assim uma conexão hidráulica entre os dois lados. Além disso, esta conduta, que está totalmente submersa, passa sob o leito do rio subindo na direção da nascente. Para além das medidas geofísicas, foram feitas medidas e observações hidrogeológicas. Com base na caracterização da geometria da conduta terminal da rede cársica e no facto de estar completamente cheia de água e inclinada, concluiu-se que a nascente Fontaine d’Orbe pertence à variedade Vauclusiana.