Hydrogeological assessment of springs in the south-central Great Artesian Basin of Australia

Abstract

Artesian springs support important wetland ecosystems comprising highly specialised, endemic animal and plant species. Understanding the hydrogeological processes that sustain springs is critical to their management and characterisation of the connected groundwater system. This paper focuses on the springs of the Eulo and Bourke supergroups in the south-central part of the Great Artesian Basin in Queensland and New South Wales, Australia. These springs have been heavily impacted by aquifer drawdown, as a result of uncontrolled discharge of artesian water from pastoral bores. This study uses a stratigraphic model of the aquifer and aquitard sediments, a model of the potentiometric surface, existing information on the coverage of basement and surface structures, and a comprehensive field survey of all known springs to identify the association of springs with the edge of the geological basin, basement outcrop, basement highs, surface and deep basement faults, and a thinned aquitard. Many springs in the Eulo Supergroup are associated with basement highs and many springs are associated with deep faults, suggesting that reactivation of these faults may be an important cause of spring discharge. Springs in the Bourke Supergroup previously thought to be outcrop springs (gravity-fed), by virtue of their surface characteristics, are more likely to be artesian springs based on the interpretation of basement geology, surface faults and water chemistry, which align most closely to the Hooray Sandstone, the artesian aquifer underlying the springs.

Résumé

Des sources artésiennes soutiennent d’importants écosystèmes de zones humides comprenant des espèces animales et végétales endémiques hautement spécialisées. Comprendre les processus hydrogéologiques qui soutiennent les sources est essentiel pour leur gestion et la caractérisation du système connexe d’eau souterraine. Le présent article est axé sur les sources des Supergroupes de Eulo et de Bourke, situés dans la partie centre-sud du Grand Bassin Artésien dans le Queensland et en Nouvelles Galles du Sud, Australie. Ces sources ont été fortement impactées par le rabattement dans l’aquifère qui résulte d’une décharge incontrôlée de l’eau artésienne à partir des puits pastoraux. L’étude utilise un modèle stratigraphique des dépôts sédimentaires de l’aquifère et de l’aquitard, un modèle de la surface de la charge hydraulique, l’information existante sur les terrains de couverture du socle et les structures de surface, et un suivi de terrain exhaustif de toutes les sources connues, afin d’identifier leurs liens avec les limites du bassin géologique, avec les affleurements, les pointements, les failles de surface et les failles profondes du socle, et avec un amincissement de l’aquitard. Beaucoup de sources du Supergroupe de Eulo sont associées à des pointements du socle et de nombreuses sont associées à des failles profondes, ce qui suggère que la réactivation de ces failles peut être une cause importante de la diminution du débit de la source. Les sources du Supergroupe de Bourke, considérées précédemment comme des sources d’affleurement (alimentées gravitairement), sur la base de leurs caractéristiques de surface, sont d’après l’interprétation de la géologie du socle, des failles de surface et de la chimie de l’eau, davantage susceptibles d’être des sources artésiennes très étroitement liées aux Grès de Hooray, l’aquifère artésien sous-jacent aux sources.

Resumen

Los manantiales artesianos sustentan importantes ecosistemas de humedales con especies de plantas y animales endémicos altamente especializados. La identificación de los procesos hidrogeológicos que sustentan los manantiales es fundamental para su gestión y la caracterización del sistema de aguas subterráneas asociado. Este artículo se centra en los manantiales de los supergrupos Eulo y Bourke, situados en la parte centro-sur de la Great Artesian Basin de Queensland y Nueva Gales del Sur (Australia). Estos manantiales se han visto fuertemente afectados por la depresión del acuífero, como resultado de la descarga incontrolada de agua artesiana procedente de las perforaciones rurales. Este estudio utiliza un modelo estratigráfico del acuífero y de los sedimentos del acuitardo, un modelo de la superficie potenciométrica, la información existente sobre la cubierta de basamento y de las estructuras superficiales, y un amplio estudio de campo de todos los manantiales conocidos para identificar la asociación de los manantiales con el borde de la cuenca geológica, el afloramiento, los altos, las fallas superficiales y profundas del basamente, y un delgado acuitardo. Muchos manantiales del Supergrupo Eulo están asociados a los altos del basamento y otros están asociados a las fallas profundas, lo que sugiere que la reactivación de estas fallas puede ser una causa importante de la descarga de los manantiales. Los manantiales del Supergrupo Bourke que anteriormente se consideraban manantiales de afloramiento (alimentados por la gravedad), en virtud de sus características superficiales, es más probable que sean manantiales artesianos en base a la interpretación de la geología del subsuelo, las fallas superficiales y la química del agua, que se alinean más estrechamente con la arenisca Hooray, el acuífero artesiano subyacente a los manantiales.

摘要

自流泉支撑着重要的湿地生态系统, 其中包括极其特别的地方性动植物物种。了解维系泉水的水文地质过程对于与之相关的地下水系统的管理和特征化至关重要。本文重点介绍了澳大利亚昆士兰州和新南威尔士州大自流盆地中南部的Eulo和Bourke超群泉水。由于从牧民井的自流泉自然排泄, 这些泉水主要受到含水层降深的影响。本研究使用了含水层和隔水层沉积物的地层模型, 测压管液面模型, 有关洞室和表面结构覆盖的现有信息, 以及所有已知泉的综合野外调查, 以期识别泉水与地质盆地边缘、地下露头、洞室高度、表层和深层地下断层以及变薄的隔水层的关系。Eulo超群中的许多泉水与基底高度有关, 而且许多泉水与深部的断层有关, 这表明这些断层的重新激活可能是释放泉水的重要原因。Bourke超群中的泉水以前认为是由于地表特征的出露型泉水(重力控制), 现在更可能是由于基底地质、地表断层和水化学解释的自流泉, 其与泉水下伏的Hooray砂岩的自流含水层相近。

Resumo

Fontes artesianas sustentam importantes ecossistemas de áreas úmidas que compreendem espécies animais e vegetais endêmicas altamente especializadas. Compreender os processos hidrogeológicos que sustentam as nascentes é fundamental para a sua gestão e caracterização do sistema de água subterrânea conectado. Este artigo enfoca as nascentes dos Supergrupos Eulo e Bourke na parte centro-sul da Grande Bacia Artesiana em Queensland e Nova Gales do Sul, Austrália. Essas nascentes foram fortemente impactadas pelo rebaixamento do aquífero, como resultado da descarga descontrolada de água artesiana de poços pastorais. Este estudo usa um modelo estratigráfico do aquífero e sedimentos de aquitardo, um modelo da superfície potenciométrica, informações existentes sobre a cobertura de estruturas de embasamento e superfície e um levantamento de campo abrangente de todas as nascentes conhecidas para identificar a associação de nascentes com a borda da bacia geológica, afloramento do embasamento, alturas do embasamento, falhas superficiais e profundas do embasamento e um aquitardo desbastado. Muitas nascentes no Supergrupo Eulo estão associadas a elevações do embasamento e muitas nascentes estão associadas a falhas profundas, sugerindo que a reativação dessas falhas pode ser uma causa importante de descarga das nascentes. As nascentes do Supergrupo Bourke, anteriormente consideradas afloramentos (alimentadas pela gravidade), em virtude de suas características de superfície, são mais prováveis de serem nascentes artesianas com base na interpretação da geologia do embasamento, falhas de superfície e química da água, que se alinham mais intimamente com o Arenito Hooray, o aquífero artesiano subjacente às nascentes.

Appendix

Table 1 Spring complexes according to Supergroup as identified in Fig. 1 (ID), italicized flow rates identify those determined from recent assessment (post 2000) as opposed to historical evidence (1911–1912), the number of active and inactive vents and the number of vents associated with the six hydrogeological settings are as identified in Fig. 4. E edge of basin; O outcropping basement; B basement high; S surface fault; D deep fault; T thinned aquitard