La chimie des eaux souterraines est affectée par les interactions eau-roches. Les éléments majeurs peuvent renseigner sur le type de roches principal constituant l'aquifère, mais cela nécessite d'importants contrastes lithologiques. Les roches carbonatées varient en fonction de leurs conditions de dépôt et de la diagenèse, ce qui peut impliquer une variation des écoulements d'eau souterraine. Il est établi que les éléments en trace contenus dans les roches carbonatées dépendent de l'environnement de dépôts et de la diagenèse (Gholami Zadeh et al., 2019; Hood et al., 2018; Li et al., 2020). Dans les eaux des aquifères karstiques, des variations des concentrations en éléments en trace peuvent être observées à différentes échelles spatiales et temporelles (Dematteis, 1995; Morgantini et al., 2010; Schürch et al., 2004). Bien qu'une partie de cette variabilité puisse provenir des caractéristiques de la recharge, en l'absence de contamination anthropique, le processus majeur impactant les concentrations en éléments en trace est l’interaction eau-roche. De ce fait, les éléments en trace semblent avoir le potentiel d'un traceur naturel des types de calcaires traversés par l'eau. Ce travail a pour objectif de développer un traceur naturel capable de distinguer les signatures des différents sub-réservoirs des aquifères carbonatés. Pour cela, nous nous sommes intéressés au système karstique de Fontaine de Vaucluse (au sud de la France). Ce système présente une importante aire de recharge (~ 1160km²; Ollivier, 2020) composée de calcaires du Barrémien supérieur déposés dans différents environnements : plateformes interne, externe, pente et bassin (Masse and Fenerci-Masse, 2011; Léonide et al., 2012). Les éléments majeurs et traces de 107 échantillons de roches représentatifs de la lithologie, des faciès et des propriétés pétrophysiques du système ont été analysés. Un suivi d'un an a également été réalisé, comprenant 17 points d'écoulements : 12 de la zone non saturée situés dans les galeries du LSBB (lsbb.cnrs.fr), 3 sources, une pertes, et l'exutoire principale du système. En plus des éléments traces, les éléments majeurs, les isotopes stables, le TOC et la fluorescence de la matières organiques ont également été suivis. Un clustering hiérarchique a été réalisé à partir des teneurs en éléments traces des échantillons de roches. Il a conduit à la séparation des données en 4 groupes correspondants aux faciès décrits (plateformes interne/externe, pente, bassin). Dans l'eau, les premiers résultats montrent une variations temporelle et spatiales des éléments en trace au niveau du systèmes Fontaine de Vaucluse. Ces résultats prometteurs indiquent que les éléments traces semblent être des traceurs naturels pertinents du chemin emprunté par l'eau au travers de différents calcaires.