Analyses of environmental isotopes (¹⁸O, ²H, and ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr) are applied to groundwater studies with emphasis on saline groundwater in aquifers in the Keta Basin, Ghana. The ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios of groundwater and surface water of the Keta Basin primarily reflect the geology and the mineralogical composition of the formations in the catchments and recharge areas. The isotopic compositions of ¹⁸O and ²H of deep groundwater have small variations and plot close to the global meteoric water line. Shallow groundwater and surface water have considerably larger variations in isotopic compositions, which reflect evaporation and preservation of seasonal fluctuations. A significant excess of chloride in shallow groundwater in comparison to the calculated evaporation loss is the result of a combination of evaporation and marine sources. Groundwaters from deep wells and dug wells in near-coastal aquifers are characterized by relatively high chloride contents, and the significance of marine influence is evidenced by well-defined mixing lines for strontium isotopes, and hydrogen and oxygen stable isotopes, with isotopic compositions of seawater as one end member. The results derived from environmental isotopes in this study demonstrate that a multi-isotope approach is a useful tool to identify the origin and sources of saline groundwater.

Se ha aplicado el análisis de los isótopos ambientales (¹⁸O, ²H y ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr) al estudio de las aguas subterráneas en la Cuenca de Keta (Ghana), haciendo énfasis en acuíferos salinizados. Las proporciones de ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr en las aguas subterráneas y superficiales de la Cuenca de Keta reflejan, fundamentalmente, la geología y la composición mineralógica de las formaciones dominantes en las zonas de captación y de recarga. La composición isotópica de las aguas subterráneas profundas presenta variaciones pequeñas en ¹⁸O y ²H y se acerca a la línea meteórica mundial. Las aguas subterráneas someras y las superficiales presentan variaciones considerablemente mayores en la composición isotópica, hecho que refleja la evaporación y las fluctuaciones estacionales. Como resultado de la combinación entre evaporación e influencia marina, se observa un exceso significativo de cloruros en las aguas subterráneas someras en comparación con las pérdidas por evaporación. Las aguas subterráneas de pozos profundos y de pozos excavados en acuíferos cercanos a la costa se caracterizan por sus contenidos relativamente altos de cloruros. La influencia marina se evidencia por las líneas de mezcla bien definidas por los isótopos del estroncio y los isótopos estables del hidrógeno y oxígeno, mientras que la composición isotópica del agua marina se comporta como punto extremo de dichas líneas. Los resultados obtenidos en este trabajo a partir de los isótopos ambientales demuestran que el enfoque multi-isotópico es una herramienta útil para identificar el origen y las fuentes de aguas subterráneas salinas.

L'analyse des isotopes du milieu (¹⁸O, ²H, et ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr) a été mise en œuvre pour des études hydrogéologiques portant sur des eaux souterraines salées des aquifères du bassin de Keta (Ghana). Les rapports isotopiques ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr de l'eau souterraine et de l'eau de surface du bassin de Keta reflètent principalement la géologie et la composition minéralogique des formations des bassins d'alimentation et des zones de recharge. Les compositions isotopiques en ¹⁸O et en ²H des eaux souterraines profondes présentent de faibles variations et se placent près de la droite des eaux météoriques mondiales. Les eaux des nappes peu profondes et les eaux de surface subissent des variations beaucoup plus fortes de leurs compositions isotopiques, dues à l'évaporation et aux fluctuations saisonnières. Un excès significatif en chlorures dans les eaux souterraines peu profondes, compte tenu de l'évaporation calculée, résulte à la fois de l'évaporation et d'apports marins. Les eaux souterraines de forages profonds et de puits dans les aquifères proches de la côte sont caractérisées par des concentrations relativement élevées en chlorure; une influence marine significative est mise en évidence par des droites de mélange bien définies pour les isotopes du strontium et les isotopes stables de l'oxygène et de l'hydrogène, avec les compositions de l'eau de mer pour l'un des termes du mélange. Les résultats fournis par les isotopes du milieu dans cette étude montrent qu'une approche multi-isotopique est un outil pertinent pour identifier l'origine et les sources d'eaux souterraines salées.