Abstract The semi-arid Villa de Reyes basin of fractured rhyolite volcanics and volcaniclastic sediments hosts considerable groundwater resources exploited by competing water demands for irrigation and for a thermal-electric generating station. Groundwater levels currently drop at a rate exceeding 1 m/yr, placing resource sustainability as a top priority. In this study, we use environmental isotopes to examine the age and sources of recharge to the deep groundwaters, to elucidate the relationship between deep and shallow groundwaters, and to find evidence for interbasinal flow. Piezometric data show that gradients for both deep (to 400 m) and shallow ( 50 m) groundwaters in this semi-to unconfined aquifer are strongly controlled by the high topography of the surrounding volcanic highlands. Shallow groundwaters have highly variable stable isotope contents and are tritiated, indicating modern recharge by local infiltration. The deep groundwaters are well mixed and tritium-free, indicating long flow paths. Radiocarbon ages of the deep groundwaters are calculated with a process-oriented model calibrated with 14C data from modern groundwaters. Results suggest that deep groundwaters were recharged during the late Pleistocence to mid-Holocence epochs. Nonetheless, they are isotopically similar to the shallow groundwaters, implying similar recharge conditions. The long subsurface residence times for deep groundwaters, together with the piezometric evidence, do not preclude the possibility for interbasinal flow, particularly under a hydraulic regime modified by pumping.
Rsum: Le bassin semi-aride de Villa de Reyes, dans une rhyolite fracture et dans des sdiments volcanoclastiques, possde une ressource en eau souterraine considrable, exploite en concurrence pour lirrigation et pour une centrale thermique. Les niveaux de la nappe sont en gnral descendus de plus dun mtre par an, ce qui contraint considrer le soutien de cette ressource comme une priorit essentielle. Dans cette tude, les isotopes de lenvironnement ont t utiliss pour dterminer lge et lorigine de la recharge des aquifres profonds, ainsi que les relations entre aquifres profonds et superficiels et lcoulement entre les bassins. Les donnes pizomtriques montrent que les gradients dans les eaux souterraines profondes (jusqu 400 m) et superficielles (50m) dans cet aquifre libre semi-captif sont surtout fixs par la topographie leve des massifs volcaniques environnants. Les eaux souterraines superficielles prsentent des teneurs en isotopes stables trs variables et possdent du tritium, qui indique une recharge moderne par une infiltration locale. Les eaux souterraines profondes sont trs bien mlanges et sans tritium, ce qui tmoigne dcoulements longs. Les ges radio-carbone des eaux souterraines profonds ont t calculs au moyen dun modle sappuyant sur les processus, calibr partir des donnes de carbone-14 deaux souterraines modernes. Les rsultats indiquent que les eaux souterraines profondes proviennent dune recharge au cours du Plistocne et de lHolocne moyen. Toutefois, elles sont isotopiquement semblables aux eaux souterraines superficielles, ce qui implique des conditions de recharge semblables. Le long temps de sjour des eaux souterraines profondes proximit de la surface, confirm par les donnes pizomtriques, nexclure pas la possibilit dcoulements entre les bassins, en particulier sous un rgime modifi par pompage.