Hydrogeological characterization of an alpine aquifer system in the Canadian Rocky Mountains.

Groundwater storage in alpine regions is essential for maintaining baseflows in mountain streams. Recent studies have shown that common alpine landforms (e.g., talus and moraine) have substantial groundwater storage capacity, but the hydrogeological connectivity between individual landforms has not been understood. This study characterizes the hydrogeology of an alpine cirque basin in the Canadian Rocky Mountains that contains typical alpine landforms (talus, meadow, moraines) and hydrological features (tarn, streams, and springs). Geological, hydrological, and hydrochemical observations were used to understand the overall hydrogeological setting of the study basin, and three different geophysical methods (electrical resistivity tomography, seismic refraction tomography, and ground penetrating radar) were used to characterize the subsurface structure and connectivity, and to develop a hydrogeological conceptual model. Geophysical imaging shows that the talus is typically 20-40 m thick and highly heterogeneous. The meadow sediments are only up to 11 m thick but are part of a 30-40-m-thick accumulation of unconsolidated material that fills a bedrock overdeepening (i.e. a closed, subglacial basin). A minor, shallow groundwater system feeds springs on the talus and streams on the meadow, whereas a deep system in the moraine supplies most of the water to the basin outlet springs, thereby serving as a 'gate keeper' of the basin. Although the hydrologic functions of the talus in this study are substantially different from other locations, primarily due to differences in bedrock lithology and geomorphic processes, the general conceptual framework developed in this study is expected to be applicable to other alpine regions.

Dans les régions alpines, le stockage des eaux souterraines est essentiel au maintien du débit de base des cours d'eau de montagne. De récentes études ont montré que les formes de relief alpin courants (par exemple le talus et la moraine) ont une capacité de stockage des eaux souterraines substantielle, mais la connectivité hydrogéologique entre les formes particulières de relief n'a pas été comprise. La présente étude caractérise l'hydrogéologie d'un bassin d'un cirque alpin des Montagnes Rocheuses Canadiennes qui présente des formes typiques de relief (talus, prairie, moraines) et des caractéristiques hydrogéologiques (petits lacs, cours d'eau et sources). Des observations géologiques, hydrologiques et hydrochimiques ont été utilisées pour comprendre le contexte hydrogéologique général du bassin étudié, et trois méthodes géophysiques différentes (tomographie par résistivité électrique, tomographie par sismique réfraction et géoradar) ont été utilisées pour caractériser la structure et la connectivité du sous-sol et pour développer un modèle conceptuel hydrogéologique. L'imagerie géophysique montre que le talus a généralement une épaisseur de 20­40 m et est fortement hétérogène. Les sédiments de la prairie n'ont que 11 m d'épaisseur mais font partie d'une accumulation épaisse de 30­40 m de matériel non consolidé, qui remplit un surcreusement profond dans le substratum (c-à-d, un bassin fermé sous-glaciaire). Un petit système aquifère phréatique nourrit des sources sur le talus et des cours d'eau sur la prairie, tandis que le système profond de la moraine fournit la plus grande partie de l'eau aux sources sortant du bassin, servant ainsi de « portier ¼ du bassin. Bien que les fonctions hydrologiques du talus soient dans cette étude substantiellement différentes de celles d'autres localisations, surtout en raison des différences de lithologie du socle et des processus géomorphologiques, on escompte que le schéma conceptuel général développé ici est applicable à d'autres régions alpines.

El almacenamiento de aguas subterráneas en las regiones alpinas es esencial para mantener los flujos de base en los cursos de agua de las montañas. Estudios recientes han demostrado que las formas de relieve alpino comunes (por ejemplo, el talud y la morena) tienen una capacidad importante de almacenamiento de aguas subterráneas, pero no se ha comprendido la interrelación hidrogeológica entre las distintas formas de relieve. Este estudio caracteriza la hidrogeología de una cuenca de circo alpino en las Rocky Mountains del Canadá que contiene las típicas formas de relieve alpino (talud, pradera, morenas) y características hidrológicas (lagunas, arroyos y manantiales). Se utilizaron observaciones geológicas, hidrológicas e hidroquímicas para comprender el contexto hidrogeológico general de la cuenca de estudio, y se emplearon tres métodos geofísicos diferentes (tomografía de resistividad eléctrica, tomografía de refracción sísmica y georradar) para caracterizar la estructura y la conectividad en el subsuelo, y para elaborar un modelo conceptual hidrogeológico. Las imágenes geofísicas muestran que el talud suele tener un espesor de 20 a 40 m y es muy heterogéneo. Los sedimentos de la pradera sólo tienen un espesor de hasta 11 m, pero forman parte de una acumulación de material no consolidado de 30­40 m de espesor que rellena un basamento sobreexcavado (es decir, una cuenca subglacial cerrada). Un sistema menor de aguas subterráneas poco profundas alimenta los manantiales en el talud y los arroyos en la pradera, mientras que un sistema profundo en la morena suministra la mayor parte del agua a los manantiales de salida de la cuenca, sirviendo, así como "portadora" de la cuenca. Aunque las funciones hidrológicas del talud en este estudio son sustancialmente diferentes de las de otros lugares, principalmente debido a las diferencias en la litología del basamento y los procesos geomórficos, se espera que el marco conceptual general desarrollado en este estudio sea aplicable a otras regiones alpinas.

O armazenamento de águas subterrâneas em regiões alpinas é essencial para manter os fluxos de base nos córregos das montanhas. Estudos recentes mostraram que formas de relevo alpinas comuns (por exemplo, tálus e morena) têm capacidade substancial de armazenamento de águas subterrâneas, mas a conectividade hidrogeológica entre formas de relevo individuais não foi compreendida. Este estudo caracteriza a hidrogeologia de uma bacia de circo alpino nas Montanhas Rochosas Canadenses que contém formas de relevo alpinas típicas (talus, prados, morenas) e características hidrológicas (tarn, córregos e nascentes). Observações geológicas, hidrológicas e hidroquímicas foram usadas para entender o cenário hidrogeológico geral da bacia em estudo e três métodos geofísicos diferentes (tomografia de resistividade elétrica, tomografia de refração sísmica e radar de penetração no solo) foram usados ​​para caracterizar a estrutura e a conectividade do subsolo, e desenvolver um modelo conceitual hidrogeológico. As imagens geofísicas mostram que o tálus tem tipicamente 20­40 m de espessura e é altamente heterogêneo. Os sedimentos dos prados têm apenas 11 m de espessura, mas fazem parte de um acúmulo de material não consolidado com 30­40 m de espessura que preenche um afundamento no leito de rocha (isto é, uma bacia subglacial fechada). Um sistema menor de águas subterrâneas rasas alimenta fontes no tálus e córregos no prado, enquanto um sistema profundo na morena fornece a maior parte da água às fontes de saída da bacia, servindo assim como um 'guardião' da bacia. Embora as funções hidrológicas do tálus neste estudo sejam substancialmente diferentes de outros locais, principalmente devido a diferenças na litologia dos leitos de rocha e nos processos geomórficos, espera-se que o quadro conceitual geral desenvolvido neste estudo seja aplicável a outras regiões alpinas.