Characterization by electrical and electromagnetic geophysical methods of the shallow hydrogeological system at Hebron (West Bank, Palestine) in a semi-arid zone

Multi-electrode geo-electrical and transient electromagnetic surveys were carried out to characterize the nature of the subsurface infiltration zones (5 to 20 m) related to a series of groundwater outlets, and to reveal the geometry of the different aquifers at Bani-Naim, in the south-eastern foothills of the Hebron area, West Bank, Palestine. The purpose of the surveys was to understand the link between water storage/transfer and the characteristics of the geological formations. The strata in this semi-arid region are composed of alternate layers of chalky limestone, hard limestone, marl and chalk. A total of 30 ERT and 15 TDEM were conducted at Bani Naim-Jahir and Bani Naim-Birein. A correlation between the results indicates various infiltration pathways: fractures, feature heterogeneities, and porous chalk. The local heterogeneity on the eastern side were the major pathways for the water infiltration, whereas the thick marl layer underneath acts as a natural impermeable barrier preventing water from infiltrating deeper. A combination of the different geophysical results identified conductive features that correspond to the infiltration zones supplying the dug wells with water. Furthermore, it was established that the fractured chalk and porous chalky limestone act as an aquifer. A three-dimensional visualization of the resistivity allowed a useful reconstruction of the shallow hydrogeological system. Consequently, these studies contribute to regional sustainable development projects in this semi-arid region.

RésuméDes campagnes géophysiques électriques multi-électrodes et électromagnétiques en transitoire ont été effectuées aux piedmonts sud-est du plateau d’Hébron (Cisjordanie, Palestine), pour caractériser la nature des zones d’infiltration superficielles (5 à 20 m) alimentant une série de sources, ainsi que la géométrie des différents aquifères dans la région de Bani Naim. Le but de ces campagnes était de comprendre le lien entre le stockage et le transfert de l’eau et les caractéristiques des formations géologiques. Celles-ci sont composées, dans cette région semi-aride, d’alternances de calcaires crayeux, de calcaires compacts, de marnes et de craie. Une série de 30 profils tomographiques de résistivité et de 15 sondages électromagnétiques transitoires a été réalisée à Bani Naim-Jahir et Bani Naim-Birein. La bonne corrélation entre les résultats obtenus montre qu’il existe plusieurs chemins d’infiltration : des fractures, des hétérogénéités des formations, et la craie poreuse. L’hétérogénéité locale sur le côté est de la zone étudiée joue le rôle principal pour imposer les chemins d’infiltration, tandis que la couche épaisse de marnes sous-jacente joue le rôle de barrière empêchant l’infiltration de l’eau à plus grande profondeur. La synthèse des résultats géophysiques permet de façon efficace de localiser les structures conductrices par où s’infiltrent les eaux qui alimentent les puits traditionnels. Il a, de plus, été établi que la craie fracturée et les calcaires crayeux poreux constituent des aquifères. Une visualisation en 3-D du champ de résistivité fournit une reconstruction utile du système hydrogéologique superficiel. Ce type d’études contribue donc grandement au succès des projets de développement durable dans cette région semi-aride.