Geophysical reconnaissance of the western basin of the Plaine du Nord aquifer, Haiti

• Published in: Hydrogeology journal Vol. 30; no. 5; pp. 1417 - 1432
• Main Authors: Miner, Wm. Javan, Adamson, James K., Hasbrouck, James C., Monforte, Sergio Perez, Vera, María Rodriguez
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: 01-08-2022
• DOI: 10.1007/s10040-022-02490-9
• EISSN: 1435-0157
• ISSN: 1431-2174

Abstract
A geophysical reconnaissance was conducted to support aquifer characterization and evaluate groundwater potential in the western portion of the Plaine du Nord aquifer to provision the growing water demands of the city of Cap-Haitien in the Republic of Haiti. Hybrid-source audio-magnetotelluric (HSAMT) soundings and gravity measurements were collected to support the Government of Haiti in sourcing additional water supplies for the city. The Plaine du Nord aquifer is poorly characterized considering it is one of Haiti’s largest aquifers, few drilling logs are available, and only one borehole has investigated the deeper extents of the aquifer. HSAMT supports depth profiling of subsurface resistivity, which supports interpretations of geological strata and groundwater conditions. Gravity measurements allow for complementary mapping of Earth density anomalies and contrasts, which assist in interpreting aquifer thicknesses or depth to bedrock. Pairing HSAMT and gravity methods permitted both an estimation of aquifer thickness and relative changes in sediment characteristics. Gravity results allowed for the mapping of aquifer thickness across the study area, with interpreted thickness greater than 300 m in the coastal zone. HSAMT results cross correlated with available well records and enabled the delineation of zones with increased groundwater potential. The results of the combined methods indicate groundwater storage potential of freshwater in deeper alluvium and emphasize the importance of strengthening resource characterization, modelling and monitoring to guide sustainable resource development and management.
Résumé
Une reconnaissance géophysique a été menée pour aider à la caractérisation de l’aquifère et évaluer le potentiel des eaux souterraines dans la partie oust de l’aquifère de la Plaine du Nord, afin de satisfaire la demande en eau croissante de la ville de Cap-Haïtien en République d’Haïti. Des sondages audio-magnétotelluriques utilisant une source hybride (HSAMT) et des mesures de gravité ont été réalisés pour aider le gouvernement d’Haïti à rechercher des ressources en eau pour la ville. L’aquifère de la Plaine du Nord est mal connu, considérant qu’il s’agit de l’un des plus grands aquifères d’Haïti: peu de descriptions de forages sont disponibles et un seul forage a reconnu les parties profondes de l’aquifère. La HSAMT réalise le profil en coupe de la résistivité, qui considère les interprétations des strates géologiques et le contexte des eaux souterraines. Les mesures gravimétriques permettent de compléter la représentation cartographique des contrastes et anomalies de densité du sous-sol, qui conduisent à l’interprétation de l’épaisseur d’aquifère ou de la profondeur du socle. Le couplage des méthodes HSAMT et gravimétrique a permis à la fois d’estimer l’épaisseur de l’aquifère et les changements relatifs des caractéristiques des sédiments. Les résultats de gravité ont permis de cartographier l’épaisseur de l’aquifère sur le domaine d’étude, avec une épaisseur interprétée de plus de 300 m dans la zone côtière. Les résultats de la HSAMT sont corrélés avec les données disponibles sur les forages et permettent la définition de zones à potentiel aquifère accru. Les résultats des méthodes combinées indiquent le potentiel de stockage des eaux souterraines douces dans les alluvions plus profondes et soulignent l’importance de renforcer la caractérisation, la modélisation et la surveillance des ressources pour guider leur développement et leur gestion durables.
Resumen
Se realizó un reconocimiento geofísico para apoyar la caracterización del acuífero y evaluar el potencial de las aguas subterráneas en la parte occidental del acuífero Plaine du Nord para abastecer la creciente demanda de agua de la ciudad de Cap-Haitien en la República de Haití. Se realizaron sondeos audio-magnetotelúricos de fuente híbrida (HSAMT) y mediciones gravimétricas para apoyar al Gobierno de Haití en la obtención de suministros adicionales de agua para la ciudad. El acuífero de Plaine du Nord está mal caracterizado, ya que es uno de los mayores acuíferos de Haití, se dispone de pocos registros de perforación y sólo un pozo ha investigado las capas más profundas del acuífero. El HSAMT permite elaborar perfiles de profundidad de la resistividad del subsuelo, lo que ayuda a interpretar los estratos geológicos y las condiciones de las aguas subterráneas. Las mediciones gravimétricas posibilitan una cartografía complementaria de las anomalías y contrastes de la densidad de la roca, que ayudan a interpretar el espesor del acuífero o la profundidad hasta el manto rocoso. La combinación de los métodos HSAMT y de gravedad permitió estimar el espesor del acuífero y los cambios relativos en las características de los sedimentos. Los resultados de la gravedad permitieron cartografiar el espesor del acuífero en toda la zona de estudio, con un espesor interpretado superior a 300 m en la zona costera. Los resultados de la HSAMT se correlacionaron con los registros de los pozos disponibles y permitieron delinear las zonas con mayor potencial de agua subterránea. Los resultados de los métodos combinados indican un potencial de almacenamiento de agua dulce en los aluviones más profundos y destacan la importancia de reforzar la caracterización, la modelización y el seguimiento de los recursos para orientar su desarrollo y gestión sostenibles.
摘要
开展地球物理勘察以支撑Plaine du Nord含水层西部的含水层特征和评估地下水潜力, 从而满足海地共和国海地角市不断增长的用水需求。收集了混合源音频-大地电磁(HSAMT) 探测和重力测量结果, 支撑海地政府为该市寻找其他供水源。考虑到Plaine du Nord 含水层是海地最大的含水层之一, 其特征研究不多, 可用的钻井记录很少, 而且只有一眼钻孔揭露更深层的含水层。 HSAMT 支持了地下电阻率的深度剖面分析, 也与地层和地下水条件的解释一致。重力测量允许对地球密度异常和对比进行补充映射, 这有助于解释含水层厚度或基岩深度。联合 HSAMT 和重力方法允许估计含水层厚度和沉积物特征的相对变化。重力结果允许绘制整个研究区域的含水层厚度, 在沿海地区解释的厚度大于 300 m。HSAMT 结果与可用的钻井记录相互关联, 并能够划定地下水潜力增加的区域。组合方法的结果表明更深冲积层中淡水的地下水储存潜力, 并强调了加强资源表征、建模和监测以指导可持续资源开发和管理的重要性。
Resumo
Um reconhecimento geofísico foi conduzido para auxiliar a caracterização aquífera e avaliar o potencial das águas subterrâneas da porção ocidental do aquífero Plaine du Nord para suprir o crescimento da demanda de água da cidade de Cap-Haitien na República do Haiti. Auscutações de fontes híbridas áudio-magnetotelúricas (FHAMT) e medições de gravidade foram coletados para auxiliar o Governo do Haiti no levantamento de fontes adicional de suprimento de água para a cidade. O aquífero Plaine du Nord é mal caracterizado considerando que é um dos maiores aquíferos do Haiti, poucos registros de perfurações estão disponíveis, e apenas um furo investigou as extensões mais profundas do aquífero. FHAMT conduz o perfil de profundidade da resistividade da subsuperfície, o qual auxilia a interpretação do estrato geológico e das condições das águas subterrâneas. Medições de gravidade permitiram o mapeamento complementar das anomalias e contrastes da densidade da terra, que auxiliam na interpretação da espessura do aquífero ou da profundidade do leito rochoso. O emparelhamento FHAMT e os métodos gravimétricos permitiram uma estimação da espessura do aquífero e de mudanças relativas nas características sedimentares. Resultados gravimétricos permitiram o mapeamento da espessura do aquífero em toda área de estudo, sendo interpretado uma espessura superior a 300 m nas zonas costeiras. Resultados de FHAMT se correlacionaram com registros de poços disponíveis e possibilitaram o delineamento de zonas com grande potencial de águas subterrâneas. Os resultados dos métodos combinados indicam que o potencial de armazenamento de água doce das água subterrânea em alúvios profundos e enfatizam a importância do fortalecimento da caracterização, modelagem e monitoramento da reserva para orientar o desenvolvimento e gestão de reservas sustentáveis.