GEOCHEMISTRY AND ISOTOPE HYDROLOGY OF
AN URBAN AQUIFER, SUBTROPICAL AFRICA,
CENTRAL AFRICAN REPUBLIC*

HUSSEIN, M.F. ⁽¹⁾, ISLAM, A.⁽²⁾, GAMAL, S.⁽²⁾,
GAETAN, M.⁽³⁾ and DJEBEBE, C.⁽³⁾

(1) Water and Soil Dept., Faculty of Agriculture, Cairo University, Cairo, Egypt, (2) Nuclear Safety Centre, Atomic Energy Authority, Cairo, Egypt and (3) Geology Dept., Faculty of Science, Bangui University, Central African Republic.

Key words: Isotope hydrology, Geochemistry, Urban aquifer.

جيوكيمياء وهيدرولوجيا نظائر خزان جوفى بمنطقة عمرانية بأفريقيا تحت الاستوائية، جمهورية أفريقيا الوسطى

محمد فهمى حسين و على إسلام و سوسن جمال و مولوتو جاتان و شانتال جيبيبى

خلاصـة

تتمتع أفريقيا فى جنوب الصحراء الكبرى بموارد مائية وفيرة لكن العديد من خزاناتها الجوفية لم يدرس أو أنها تدار بطريقة بدائية. يقدم هذا البحث أول دراسة لاستخدام الجيوكيمياء والهيدرولوجيا النظائرية على الخزان الجوفى لمدينة بانجى عاصمة جمهورية أفريقيا الوسطى الواقعة شمال الكونجو.

أظهرت المكونات الذائبة الكبرى بالمياه الجوفية محل الدراسة دور الأطوار الصلبة والتبادل الكاتيونى وغاز ثانى أكسيد الكربون حيوى النشأة فى تعيين ملامح هيدروكيمياء تلك المياه. أوضح الاستخدام المتضافر للبيانات الكيميائية والنظائرية أن تجوية السيليكات أولاً ثم ذوبان الصخور الكربوناتية (المتشققة والمسامية) ثانياً هما العمليتان السائدتان فى ترسيم حدود مناطق تواجد المياه الجوفية المخففة والمياه غنية التركيز نسبياً.

أشارت بيانات النظائر أن البخر لا يسهم بأى قدر ملموس فى فقد مياه من الخزان الجوفى على حين أن النتح (وهو يتم بدون تجزئ نظائرى) سائد ويشمل إعادة تدوير لجزء من بخاره. ولقد فسرنا التأثير القارى المعكوس للتركيب النظائرى لمياه الهطول على أساس فوارق درجات الحرارة وكميات الأمطار والارتفاع عن سطح البحر بدلا من تفسير قدمه باحثون آخرون سابقاً على أساس انعكاس حركة الكتل الهوائية الرطبة غرباً نحو المحيط بدءا من وسط أفريقيا.

ساعدت البيانات التحليلية فى تمييز الطبقات العميقة المتشققة ذات الدينامية الملحوظة عن تكوينات النظام المسامى قليل الدينامية بالخزان الجوفى، كما بينت النتائج أن الأطوار الصلبة تخلو من الأملاح التبخرية وأن صخور الكربونات بالخزان الجوفى هى كالسيت أو كالسيت مغنيسى ولكنها ليست دولوميت، كما أوضحت النتائج وجود بعض التلوث بالمياه الجوفية بالنترات بالمنطقة العمرانية محل الدراسة لكن ذلك التلوث لم ينتشر بعد بكافة أرجاء العاصمة.

ABSTRACT

Africa south of the Great Sahara has abundant water resources, however, its aquifers are seldom studied and/or inadequately managed. This study presents a geochemical and isotope hydrology study on the aquifer of Bangui city, the capital of the Central African Republic (RCA), on the northern borders of Congo with RCA.

The obtained chemical data demonstrated the role of biogenic CO₂ gas, solid phases and cation exchange in the hydrochemistry of the studied groundwater. The conjunctive use of the major dissolved constituents and the isotope contents (¹⁸O and ²H) showed that the alteration of primary silicates and the dissolution of carbonates are the predominant processes that locally define the zones of dilute and relatively charged groundwater, respectively.

The isotope data illustrated that evaporation is non-significantly contributing to the water loss from the aquifer, while transpiration (process that goes almost without isotopic fractionation) is prevailing in the water balance of the local drainage basin, with a significant fraction of the transpired vapour being recycled. An isotopic "inverse continental effect" (eastward from Cameron to RCA) is explained through differences in air temperatures, amount and altitude of precipitation rather than by inverse movement of humid air masses westward in Central Africa.

The results helped to distinguish deep dynamic sections (fractured formations) and less dynamic ones (porous system) of the aquifer and showed that it is void of evaporites while its carbonate rocks are mostly made-up of calcite and magnesian calcite, not dolomite. Groundwater pollution, namely by nitrate, is a growing up process but not yet spread all over the studied urban zone.