rapport saucats
DESCRIPTION
Stage du terrain (2 semaines), Prospection géophysique appliquée au génie civil, - Identification et reconnaissance de sous-sol et des réseaux enterrés.TRANSCRIPT
RAPPORT DE GEOPHYSIQUE
Stage de terrain : Réserve géologique de Saucats
2012 - 2013
Debreucq Joceran Diagana Bassyla Moreau Margaux Prevautel Edwige Steinberg Johan Thiebault Déborah
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RESUME
La campagne de reconnaissance, réalisée du 9 Octobre 2012 au 29 Janvier 2013 sur la réserve géologique de Saucats (zone de La Couye et de Bernachon), au moyen de matériel géophysique et complétée par des sondages de reconnaissance à la tarière à main, a permis de mettre en évidence la présence et la géométrie de différents horizons, ainsi qu’un système de failles composée de trois failles parallèles.
Les méthodes utilisées sont principalement des méthodes électromagnétiques, électriques et sismiques. Elles ont permis de déterminer les toits des différentes formations présentes sur la zone d’étude. Ces formations d’origine marine sont principalement des sables et des argiles, plus ou moins riches en tests calcaire.
Ces mesures ont été réalisées en partenariat avec la réserve géologique de Saucats, et participerons à la cartographie et à la protection de l’ensemble de la zone. Elles ont permis de mieux appréhender les modes de dépôts, les mécanismes d’érosion et la tectonique qui auraient pu remanier ces terrains.
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SOMMAIRE
RESUME ................................................................................................................................................. 1
SOMMAIRE ............................................................................................................................................ 2
TABLE DES ILLUSTRATIONS .................................................................................................................... 3
INTRODUCTION GENERALE .................................................................................................................... 4
PARTIE I : ENQUETE PRELIMINAIRE ........................................................................................................ 5
I. DESCRIPTION DU SITE ........................................................................................................................ 6
II. CONTEXTE GEOLOGIQUE ET HYDROGEOLOGIQUE ..................................................................................... 6
A. Histoire géologique locale : ......................................................................................................... 6
B. Données géologiques ................................................................................................................... 7
C. Nappe et réseau hydrique............................................................................................................ 8
PARTIE II : PRESENTATION DES MESURES GEOPHYSIQUES ..................................................................... 9
I. LES METHODES ELECTRIQUES ............................................................................................................ 10
A. Trainé électrique ........................................................................................................................ 10
B. Sondage électrique vertical (SEV) .............................................................................................. 11
C. Tomographie ............................................................................................................................. 12
II. METHODES ELECTROMAGNETIQUES ................................................................................................... 13
A. Em31 .......................................................................................................................................... 13
B. Radar ......................................................................................................................................... 14
III. SISMIQUE ..................................................................................................................................... 14
PARTIE III : SYNTHESE ET INTERPRETATION .......................................................................................... 16
I. INTERPRETATION PAR SECTEUR .......................................................................................................... 17
A. Secteur de Bernachon (Ouest) ................................................................................................... 17
B. Secteur de Bernachon (Est) ........................................................................................................ 20
C. Secteur de La Couye (Centre) ..................................................................................................... 25
D. Secteur de Cassille (Est) ............................................................................................................. 34
INTERPRETATION GENERALE................................................................................................................ 37
Cotation des interfaces ..................................................................................................................... 37
BIBLIOGRAPHIE .................................................................................................................................... 40
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TABLE DES ILLUSTRATIONS
FIGURE 1: LOCALISATION ZONE D'ETUDE (MODIFIEE) (GEOPORTAIL, IGN 2012) ................................................................................. 6
FIGURE 2: EXTRAIT CARTE GEOLOGIQUE PESSAC (MODIFIE) (BRGM) ................................................................................................. 7
FIGURE 3: CARTE DE REPARTITION DES ESSAIS GEOPHYSIQUE ET DES TARIERES (GROUPE 4) ................................................................... 10
FIGURE 4: SCHEMA DU MONTAGE WENNER Α (CHAPELLIER, 2000) ............................................................................................. 11
FIGURE 5 : CONFIGURATION SCHLUMBERGER (CHAPELLIER, 2000) ............................................................................................. 12
FIGURE 6 SCHEMA DU MONTAGE, PROPAGATION DES ONDES DANS LE SOL ET COURBE DES VITESSES EN FONCTION DE LA DISTANCE AU POINT DE
TIR ASSOCIE (GEOSOFT) DOSSIER SUR LA SISMIQUE REFRACTION, CONSULTE LE 8/05/2012] .................................................... 15
FIGURE 7: TR-04-04 ............................................................................................................................................................. 19
FIGURE 8: TR-04-03 ............................................................................................................................................................. 20
FIGURE 9 – PROFIL TRE - 72 ELECTRODES - ESPACEMENT 2,50 METRES (OCTOBRE 2011) .................................................................. 22
FIGURE 10: SYNTHESE GEORADAR ET TARIERES ............................................................................................................................ 24
FIGURE 11: TR1-1 REALISE AU LIEU-DIT « LA COUYE ». ................................................................................................................ 25
FIGURE 12: TRAINE ELECTRIQUE TR1-2 ..................................................................................................................................... 26
FIGURE 13: TOPOGRAPHIE DU TR1-1 ........................................................................................................................................ 29
FIGURE 14: A) R2012-5 B) R2012-4 ....................................................................................................................................... 31
FIGURE 15: TER LA COUYE REALISEE EN OCTOBRE 2008 .............................................................................................................. 32
FIGURE 16: LOCALISATION DES FAILLES .............................................................................................................................. 38
TABLEAU 1: CARACTERISTIQUE DE L'EM31 .................................................................................................................................. 13
TABLEAU 2: MODELE SEV-04-01 ............................................................................................................................................ 18
TABLEAU 3: RESULTAT SEV-03-3 ............................................................................................................................................. 18
TABLEAU 4: RESULTAT SR-03-2 ............................................................................................................................................... 18
TABLEAU 5 - MODELE SEV-1-03 ............................................................................................................................................. 21
TABLEAU 6 - MODELE SEV-1-01 ............................................................................................................................................. 22
TABLEAU 7 - TABLEAU DE SYNTHESE DE LA ZONE N°3 .................................................................................................................... 23
TABLEAU 8: SYNTHESE SEV 2-2 ............................................................................................................................................... 27
TABLEAU 9: SYNTHESE SEV 3-4 ............................................................................................................................................... 28
TABLEAU 10 : RECAPITULATIF DE LA ZONE BASSE ......................................................................................................................... 35
TABLEAU 11 : RESULTATS DU SEV-04-02 .................................................................................................................................. 35
TABLEAU 12 : RECAPITULATIF DES OBSERVATIONS ........................................................................................................................ 36
TABLEAU 13 : TOIT DES FORMATIONS ........................................................................................................................................ 36
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INTRODUCTION GENERALE
Une campagne de reconnaissance géophysique a été menée du 9 Octobre 2012 au 29 Janvier 2013 dans le cadre d’un stage terrain intégré à la formation en Master 3GCE de l’université de Bordeaux 1. Ce rapport géophysique a pour but de présenter les mesures géophysiques réalisées sur la réserve géologique de Saucats ainsi que l’interprétation des résultats. L’enquête préliminaire sommaire réalisée avant le début de la campagne de reconnaissance et portant sur les recherches documentaires sur la géologie du secteur est incluse au début de ce rapport. Cette première étude a permis de définir les moyens de reconnaissance à utiliser ainsi que leur implantation. L’objectif final de ce rapport est de référencer, commenter et interpréter ces mesures géophysiques afin de proposer une description géologique de la zone étudiée. L’objectif de cette étude était avant tout de caractériser précisément les terrains, d’en obtenir des nivellements précis et enfin de comprendre les événements géologiques passés, et notamment de localiser la présence de failles.
Ce rapport se présente sous la forme de trois grandes parties. Une première partie constitue l’enquête préliminaire. Dans un deuxième temps nous présenterons les méthodes de reconnaissances utilisées. Et enfin une dernière partie sera consacrée à la présentation et à l’interprétation de ces essais.
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PARTIE I : ENQUETE PRELIMINAIRE
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I. DESCRIPTION DU SITE
La zone d’étude est localisée sur la commune de Saucats, à environs 30km au sud de Bordeaux. Elle se situe dans la réserve géologique de Saucats – La Brède et est formée de plusieurs parcelles qui bordent le ruisseau « le Saucats ». L’altitude varie autours de 35m NGF. Le site se compose de zone boisée et de prairie. (Figure 1)
FIGURE 1: LOCALISATION ZONE D'ETUDE (MODIFIEE) (GEOPORTAIL, IGN 2012)
II. CONTEXTE GEOLOGIQUE ET HYDROGEOLOGIQUE
A. HISTOIRE GEOLOGIQUE LOCALE :
La zone d’étude, située au sein du bassin sédimentaire Aquitain, montre une importante série de dépôts du Secondaire et du Tertiaire. La géologie locale témoigne de cycles de transgression/régression.
L’orogénèse pyrénéenne se manifeste à la base de l’Eocène moyen. Le sédiment est essentiellement détritique et deltaïque, ils forment les Sables inférieurs du Bordelais. L'Éocène moyen non déposé, ou érodé, est caractérisé par une lacune importante. Le passage de l’Oligocène au Miocène est marqué par un retrait de la mer. Au Miocène moyen et supérieur, la mer abandonne la zone orientale de l’Aquitaine. La géologie de Saucats témoigne de l’extrême avancée de la mer.
Le Miocène inférieur est marqué par deux ingressions marines (Aquitanien et Burdigalien). Ces transgressions ont déposé des faluns et des grès renfermant une riche faune littorale de Mollusques. (BRGM)
L’aquitanien est composé de différents dépôts (argiles faiblement sableuse gris-bleu, marnes, sables calcaire jaunâtre, faluns) qui témoignent d’une sédimentation peu profonde, avec d’importante influences lagunaires. Vers la fin de l’Aquitanien, une régression permet aux formations continentales (lacustres) de se développer. (B. Cahuzac, 2007).
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Les dépôts du Burdigalien indiquent des conditions marines franches (B. Cahuzac, 2007). Les principaux affleurements sont constitués de sables calcareux et siliceux, très fossilifères et sont localisés à l'Est de Saucats et au Sud-Ouest de Léognan. (BRGM)
B. DONNEES GEOLOGIQUES
A l’examen de la carte géologique de Pessac au 1/50 000éme, le secteur d’étude devrait se trouver à l’aplomb des formations suivantes (Figure 2) :
• Formations de versant. Sables argileux à graviers épars colluvionnés : épaisseur supérieure à 1m
• Système de la Garonne : sables argileux et graviers • Miocène inférieur. Burdigalien : calcaire gréseux, Faluns de Léognan • Miocène inférieur. Aquitanien : Faluns de Labrède et Saucats • Oligocène supérieur : Chattien (auct.). Argiles à nodules calcaires, calcaires lacustres
FIGURE 2: EXTRAIT CARTE GEOLOGIQUE PESSAC (MODIFIE) (BRGM)
Au niveau de Bernachon et de l’Ariey, des vitrines montrant les différentes couches du sous-sol sont présentes (Annexe 2).
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C. NAPPE ET RESEAU HYDRIQUE
La partie Nord de la zone d’étude est délimitée par un ruisseau, « le Saucats ».
D’un point de vue hydrogéologique, plusieurs systèmes aquifères sont identifiés au droit de la zone d’étude et de ses environs :
• Nappe superficielles - Les alluvions du Quaternaire ancien (Pléistocène inférieur) constituent un
aquifère aux caractéristiques médiocres dont l'épaisseur reste inférieure à 20 m.
- Nappe des graviers sous-flandriens. Le mur de cet aquifère est constitué de formations de l’Oligocène. La profondeur maximale du substratum reste inférieure à 20m.
• Nappe semi-profondes - Nappe du Miocène, représentée essentiellement par des calcaires sableux
fossilifère, son épaisseur peut atteindre jusqu’à 50m. - Nappe des calcaires Oligocènes, d’une épaisseur maximale d’environ 30m
• Nappe profonde - Nappe du Crétacé supérieur terminal et des sables infra-éocènes. Les
formations aquifères, des sables infra éocènes et des calcaires du Crétacé supérieur, constituent un aquifère captif.
- Nappe du Cénomanien-Turonien dans des formations calcaires au-dessous des formations sénoniennes.
Le système aquifère multicouche de l'agglomération bordelaise présente une épaisseur supérieure à 1 000 m. Il comporte de nombreuses nappes élémentaires dans les différentes formations poreuses perméables du Quaternaire, du Tertiaire (Miocène, Oligocène, Éocène, Infra-Éocène) et du Secondaire (Crétacé supérieur et Jurassique terminal) (BRGM).
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PARTIE II : PRESENTATION DES MESURES GEOPHYSIQUES
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Plusieurs mesures géophysiques ont été réalisées à l’aide de différentes méthodes afin d’étudier au mieux le secteur (Figure 3 et Annexe 5). Ces essais ont été complétés par des tarières sont les résultats sont présentés en Annexe 11.
FIGURE 3: CARTE DE REPARTITION DES ESSAIS GEOPHYSIQUE ET DES TARIERES (GROUPE 4)
I. LES METHODES ELECTRIQUES
A. TRAINE ELECTRIQUE
Le traîné électrique est une méthode de prospection géophysique qui permet de caractériser le sous-sol par le biais d’une interprétation de la résistivité apparente du terrain. Les mesures sont réalisées en faisant une différence de potentiel (ΔV) et une intensité (I). La profondeur d’investigation est d’autant plus grande que l’espacement entre électrodes est grand. La relation entre profondeur d’investigation et espacement des électrodes est approchée par la relation théorique suivante : profondeur d’investigation = AB/8 où AB est la distance entre les électrodes d’injection.
Les variations latérales de résistivités que l'on enregistre, mettent en évidence les changements structuraux ou de facies notamment, il est donc possible de localiser les interfaces entre deux horizons géologiques présentant des propriétés électriques différentes.
Sur le terrain on installe quatre électrodes, implantées dans le sol. Celles-ci sont reliées à un appareil qui mesure la résistance électrique. Pour notre dispositif, on utilise un dispositif Wenner-Alpha (espace inter-électrodes 5m). (Figure 4)
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FIGURE 4: SCHEMA DU MONTAGE WENNER Α (CHAPELLIER, 2000)
La résistivité apparente est obtenue avec la formule suivante :
.∆
Avec : I =intensité du courant injecté (en mA)
K : coefficient géométrique du dispositif (en m)
Ici K= 2a (a espace inter-électrodes)
∆ : Différance de potentiel (en mV)
On sait que : U=R.I
On peut donc avoir la résistivité électrique à partir de la résistance du sol :
ρapp=K*R (en ohm.m)
B. SONDAGE ELECTRIQUE VERTICAL (SEV)
Un sondage électrique est une coupe verticale des résistivités des couches du sous-sol par une résistivité vraie. Pour ce faire, on utilise un dispositif de deux électrodes d’injection de terrain et deux électrodes de mesures que l’on écarte pour atteindre des couches plus profondes. Les deux électrodes permettant l'injection du courant sont placées sur l’extérieur du dispositif. Plus celle-ci seront éloignées l'une de l'autre, plus la prospection sera profonde. Lorsque les électrodes de mesure et d'injection sont trop éloignées les unes des autres on remarque que l'intensité du courant devient trop basse et la précision de la mesure devient discutable. Dans ce cas, on réalise un embrayage, c'est à dire que les électrodes de mesure sont écartées (et donc rapprochées des électrodes d'injection).
La différence de potentiel dépend de l’intensité du courant injecté, de la disposition des électrodes et de la résistivité électrique du matériau constituant l’objet étudié. Il est alors possible de déduire une répartition de la résistivité dans la structure. Dans le cas d’un milieu théoriquement homogène et isotrope, la résistivité mesurée correspond à la résistivité vraie du matériau, ce qui n’est pas le cas pour des milieux hétérogènes. Nous faisons appel, dans le
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cas d’un milieu hétérogène, au concept de résistivité apparente dont la définition est la suivante:
Avec : ∆V : la différence de potentiel mesurée (mV)
I : le courant injecté (mA).
K : facteur géométrique (en mètres) il dépend du montage.
Pour un dispositif symétrique par rapport à O, milieu d’AB, le facteur géométrique K vaut :
∗ ²
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Le dispositif utilisé lors de nos manipulations est la configuration Schlumberger (Figure 5). Ce dispositif est plus précis pour déterminer des formations horizontales contrairement au dispositif Wenner, plus précis sur les variations verticales.
FIGURE 5 : CONFIGURATION SCHLUMBERGER (CHAPELLIER, 2000)
La profondeur de prospection correspond environ à un cinquième de la longueur totale du dispositif.
La coupe de résistivité apparente est interprétée au moyen d’un logiciel spécifique : WinSev
C. TOMOGRAPHIE
La tomographie électrique, ou imagerie électrique permet de mesurer la résistivité électrique du sous-sol selon un profil linéaire composé d’électrodes d’injections et de mesure. Le résultat ainsi obtenu est une coupe verticale de la géologie du sous-sol au droit du profil.
La réalisation des profils électrique consiste, ici, à installer 72 électrodes espacées d’un mètre et reliées entre elles par un câble.
Une fois l’acquisition terminée, les données sont traitées à l’aide du logiciel RES2DINV. Les données de résistivité apparente sont inversées pour obtenir une coupe de la répartition
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des résistivités calculées sous le dispositif d'électrodes. Le domaine d'application de la tomographie électrique dépend des limites de la méthode qui sont principalement liées aux résistivités et aux contrastes de résistivité des formations en présence, à la qualité du contact électrode-sol et au procédé d'inversion. On obtient alors une image de résistivités vraies, interprétable géologiquement. Cependant la résistivité électrique est fonction d‘un grand nombre de paramètres. Elle dépend essentiellement de la teneur en eau, de la minéralisation et de la teneur en argile.
Les dispositifs qui ont été réalisés sont le pôle-dipôle et le gradient. Le pôle-dipôle est un dispositif asymétrique, en effet une électrode d’injection de courant est située à l’infinie. Lorsque cela est possible pour éliminer l’effet de l’asymétrie, les mesures sont répétées avec les électrodes arrangées de manière inverse. Ce dispositif présente l’avantage d’avoir une force de signal importante et un faible couplage électromagnétique, il permet une prospection relativement profonde. (CHAPELLIER, 2000)
Le dispositif gradient est bien adapté à une acquisition multi-récepteurs permettant d’augmenter significativement la vitesse d’acquisition des données, et d’obtenir en même temps une haute densité de données. La configuration gradient apporte un bon compromis entre résolution verticale et résolution horizontale. Comparé à l’acquisition pôle-dipôle le dispositif gradient apporte un meilleur rapport signal bruit, mais la profondeur d’investigation est un peu plus réduite. (O.Sanchez, 2007)
II. METHODES ELECTROMAGNETIQUES
A. EM31
La méthode géophysique électromagnétique basse fréquence en champ proche, type EM31, permet l'acquisition, sans contact avec le sol, de données de conductivité électrique dont les variations traduisent les hétérogénéités et les variations de faciès du proche sous-sol.
La profondeur d'investigation dépend de la distance entre bobines, de l'orientation des bobines (qui peuvent être positionnées suivant un axe vertical ou un axe horizontal) et de la fréquence du champ primaire (Tableau 1). Les profondeurs théoriques d'investigation, c'est à dire de sensibilité à une anomalie conductrice du sous-sol, avec le conductimètre EM31 de GEONICS utilisé sur ce projet sont les suivantes :
MÉTHODE AXE BOBINE FRÉQUENCE (HERTZ)
DISTANCE ENTRE BOBINE (M)
PROFONDEUR INVESTIGATION (M)
EM31 Horizontal 9800 3.66 3.7 EM31 Vertical 9800 3.66 5.5
TABLEAU 1: CARACTERISTIQUE DE L'EM31
Dans tous les cas, la profondeur d'investigation dépend de la conductivité du terrain. Plus celle-ci est élevée et plus la profondeur d'investigation réelle est faible par rapport aux profondeurs théoriques.
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Les mesures EM ne sont pas possibles à proximité de lignes électriques aériennes, de clôtures métalliques ou au-dessus de conduites métalliques enterrées. On veillera donc à éviter d'implanter les mesures EM à proximité de ces installations.
B. RADAR
Le géoradar (en anglais GPR pour Ground Penetrating Radar) est une technique de prospection géophysique non destructive fondée sur l'analyse des phénomènes de propagation (réfraction, réflexion et diffraction) des ondes électromagnétiques hautes fréquences (ici 200 MHz) dans le sous-sol. L’appareil est composé d’un émetteur et d’un récepteur (bobines) équidistants du point de mesure (la distance entre ces deux unités reste constante), et d’une interface avec un PC pour l’acquisition des mesures.
Toutes les réflexions sont enregistrées par un récepteur monte sur l'antenne. Le temps de parcours des ondes est de 150 nanosecondes, c'est pourquoi il est possible de bouger relativement vite durant un enregistrement. Il est cependant d'une importance majeure de garantir un bon contact avec la surface pour une bonne pénétration des ondes transmises. Les informations à propos de la profondeur et du caractère des anomalies sont obtenues à partir du temps de trajet et de l'amplitude des signaux.
La profondeur de pénétration et la résolution des mesures radar sont dépendantes de la longueur d'onde et de la fréquence des ondes électromagnétiques. Les ondes ont une trajectoire et une vitesse influencées par la permittivité diélectrique relative (on rappelle : ), la conductivité et leur perméabilité magnétique (dont les variations ont peu d’effet sur nos mesures). La présence d’argile rend les terrains trop conducteurs pour laisser passer les ondes. En effet, l’onde serait presque totalement réfléchies et empêcherait d’obtenir des informations sur ce qui se trouve en dessous ; de la même manière qu’une plaque de métal (élément très conducteur) enfouie dans le sol réfléchirait parfaitement les ondes. Il est également nécessaire de faire une topographie du profil pour pouvoir interpréter correctement le profil obtenu en fonction de la profondeur.
III. SISMIQUE
La sismique réfraction est une méthode qui permet de différencier les différentes formations en place en fonction de plusieurs paramètres: la dureté, le degré de consolidation et la saturation. Grâce à cette méthode, il est possible de voir si la roche est altérée ou non, si la formation est compact ou meuble et de déterminer la présence d'une nappe phréatique. La sismique étudie les variations de la vitesse des ondes dans le sol. La propagation de celles-ci dépend des propriétés élastiques du sol et chaque formation possède une vitesse qui lui est propre.
On peut distinguer 6 grands groupes de roches (CHAPELLIER, 2000) :
• Roche compactes, porosités inférieures à 3%, pas de fracturation, pas d'altération. (Granites, Dolomites et calcaires massifs) Vitesses de 4000 à 6000 m/s.
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• Ces mêmes roches mais fracturées, porosité totale entre 3 et 10%, avec peu ou pas d'altération. Vitesses de 3000 à 4000 m/s.
• Roches poreuses, porosité supérieure à 5% pas de fracturation, pas d’altération. (Calcaires, Craies, Grès) Vitesses 2500 à 4000 m/s.
• Ces mêmes roches mais fracturées, porosités supérieures à 8%, peu ou pas d'altération. Vitesses comprises entre 2000 et 3500 m/s.
• Formations meubles. Graviers, sables, argiles/molasses. Vitesses comprises entre 300 et 2500 m/s.
Hypothèses d'utilisation de la méthode :
• Les différents milieux sont homogènes et isotropes (vitesse uniforme) • Les interfaces entre les différentes formations doivent être nettes et elles doivent être
parallèles et semi infinies au plan formé par la ligne de géophone. • Les formations doivent être assez épaisses pour être visualisables.
La méthode (Figure 6) consiste à placer une ligne de douze géophones qui enregistreront les différents temps d'arrivée des ondes P (premières ondes qui apparaissent). Ces douze géophones sont reliés à une station d’acquisition ainsi que le marteau servant à produire ces ondes. Plusieurs tirs sont réalisés. Dans un premier temps, un tir direct, un tir milieu puis un tir inverse permettent de visualiser les premières formations en place, sachant que le tir milieu permet principalement d'obtenir la vitesse de propagation des ondes dans la première formation en place (V1). Pour une prospection plus profonde, des tirs offset, plus loin de la ligne de géophones, peuvent aussi être mis en place.
Les différents temps d'arrivée des ondes en fonction de la distance au point de tir sont représentés sur un graphique appelé hodochrone. Chaque rupture de pente représente une interface et les pentes représentent respectivement l'inverse de la vitesse dans chaque formation.
Les intercepts permettent d'obtenir les épaisseurs des formations. Les formules associées seront détaillées plus loin dans ce rapport. La figure qui suit représente le schéma du montage et l'hodochrone du tir direct.
FIGURE 6 SCHEMA DU MONTAGE, PROPAGATION DES ONDES DANS LE SOL ET COURBE DES VITESSES EN FONCTION DE LA DISTANCE AU POINT DE TIR ASSOCIE (GEOSOFT) DOSSIER SUR LA SISMIQUE REFRACTION,
CONSULTE LE 8/05/2012]
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PARTIE III : SYNTHESE ET INTERPRETATION
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I. INTERPRETATION PAR SECTEUR
La zone d’étude a été sectorisée afin de traiter, dans un premier temps, des mesures réalisées dans des zones géographiques plus restreintes. L’ensemble des données seront ensuite corrélées afin d’obtenir une interprétation de la zone d’étude la plus précise possible. Quatre grands secteurs ont été déterminés et sont localisés sur une carte fournie en Annexe 5.
A. SECTEUR DE BERNACHON (OUEST)
Ce secteur de Bernachon se situe à l’extrême Ouest de la zone d’étude, il est délimité au Nord par la rivière « Le Saucats ». Cette zone est principalement boisée, mis à part au niveau de la ligne haute tension à l’Est où elle est caractérisée par une prairie. Les moyens de prospections réalisés à cet endroit sont principalement regroupés autour du moulin de Bernachon et du hameau de l’Ariey. On y retrouve :
- 3 trainé électrique - 2 SEV - 1 EM31 - 1 sismique réfraction - 2 tomographies de résistivité électrique.
Une série de sondages géologiques à la tarière manuelle sont venus compléter les profils géophysique. Il est possible de regrouper les essais en fonction des informations données.
• Sondage en profondeur :
Un SEV (sondage électrique vertical) a été réalisé au niveau de la ligne haute tension, à l’extrémité Ouest de la zone, en contact avec le secteur de Bernachon (Est) ; ainsi qu’une tarière (T-04-03) à proximité pour faciliter l’interprétation des résultats. L’interprétation du SEV-04-01 met en évidence une première couche de résistivité de 1700 Ω.m et d’épaisseur 0,30 m, celle-ci est confirmée par la tarière qui montre une première couche de 0,30 m composé de sable et de terre végétale. Le tableau présenté en Annexe 3 montre que la résistivité d’un sable varie entre 80 et 1000 Ω.m. Une deuxième couche de résistivité de l’ordre de 5500 Ω.m. est décrite par le modèle obtenu à une altitude comprise entre 37,1 et 33,5m NGF. Une telle résistivité peu correspondre à des sables. La tarière T-04-03 décrit une succession de sable du quaternaire et de l’Aquitanien. De plus le log stratigraphique du moulin de Bernachon (Annexe 2) met en évidence près de 5 m de strates sableuses et de faluns, compte tenue de la similitude des paramètres électriques du sol, le modèle considère une seule couche d’une épaisseur de 3,6 m. La différence d’épaisseur entre le log stratigraphique de Bernachon et le résultat du modèle présenté peut s’expliquer par les principes de suppression et le principe de complémentarité. Cependant, nous ne sommes pas parvenus à établir un modèle répondant aux critères cité ci-dessus. Enfin le modèle ainsi présenté montre une troisième couche de résistivité de 10 Ω.m à la cote 33,5mNGF, cette résistivité faible est caractéristique d’argiles, ceux-ci sont présenté sur le log de Bernachon à la cote topographique de 31m. Les résultats sont présentés dans un tableau récapitulatif (Tableau 2: Modèle SEV-04-01)
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TABLEAU 2: MODELE SEV-04-01
Une tarière ainsi qu’un deuxième SEV ont été réalisé sur le chemin menant de l’Ariey vers Bernachon. Le traitement des données à l’aide du logiciel Winsev6 ont permis de dégager un modèle quatre couches. La première couche d’une épaisseur de 0,70m présente une résistivité électrique de 1800 Ω.m caractéristique de la couche de surface composée de sable et de terre végétale. Une deuxième couche localisée à 35m NGF, présente une résistivité électrique proche de 400 Ω.m, cette résistivité est associée à des sables argileux humides. Cette strate d’une puissance de 1,4 m englobe les argiles bariolée à nodule calcaire, le falun jaunâtre à Perma Aquitanica et les sables calcaires beige trouvés à la tarière à la même cote NGF. Une troisième couche de résistivité de 152 Ω.m est associée aux sables calcaire jaunâtre indurés, cette résistivité est acceptable si l’on considère que cette formation est humide. De plus la formation de calcaire induré surplombe une couche argileuse imperméable. En effet sur la coupe de Bernachon on note des argiles à partir de 31m NGF. Sur les résultats du SEV-03-03 la dernière couche de résistivité 38 Ω.m est associée à des argiles. On notera, malgré tout, que le modèle décrit surestime l’épaisseur des sables calcaires indurés.
Les données brutes des SEV sont donnés en Annexe 9.
Une sismique réfraction a été réalisée au niveau de la route de l’Ariey (SR-03-2).
Formation Vitesse (m/s)
Epaisseur (m)
Altitude NGF
Géologie associée
1 331 2,03 39 Sables des Landes
2 1215 13,18 36,9
3 4213 23,7
TABLEAU 4: RESULTAT SR-03-2
Résistivité épaisseur géologie Cote NGF
1800 0,72 Sable et terre végétale 35,7
390 1,4 Sables argileux humide 35
152 7,8 Sable calcaire humide 33,6
38 Argile 25,8
TABLEAU 3: RESULTAT SEV-03-3
Résistivité épaisseur géologie Cote NGF
1700 0,3 Sable et terre végétale 37,4
5678 3,6 sables 37,1
10 argiles 33,5
19
La première couche identifiée présente une vitesse avoisinant les 300 m/s, d’après le tableau de vitesse des ondes sismique présenté en Annexe 4, cette couche serait composée de sables sec. La deuxième couche présente une vitesse de propagation des ondes sismiques de 1200 m/s, celle-ci pourrai correspondre à plusieurs formations telles que des sables humides. Compte tenu de l’épaisseur de la formation et de la géologie locale (cf log Bernachon Annexe 2) on considérera que cette couche englobe une grande partie des formations locales. Enfin une dernière couche située à 23,7m NGF présente une vitesse de propagation des ondes de 4200m/s, cette vitesse correspondrait à des calcaires, mais nous ne possédons pas d’autres informations permettant de confirmer cette hypothèse.
Les données brutes des sismiques réfractions sont données en Annexe 8.
• Prospection linéaire :
Sur la zone d’étude trois trainés électriques ont été réalisé (TE-04-03 et TE-04-04 sont présentés en Annexe 9). Le TE-02-01 n’étant pas exploitable l’interprétation portera sur les deux autres essais.
Le TR-04-04 (Figure 7), présente de faibles variations de résistivité, autour des 100 Ω.m. Cette prospection ne révèle pas d’interface géologique le long du profil. Pour rappel, un trainé 5m prospecte à une profondeur constante d’environs 2m de profondeur.
FIGURE 7: TR-04-04
Le TR-04-03, a été réalisé avec un espacement inter électrode de 5m, la prospection se fait donc à une profondeur d’environ 2m. Le profil ainsi obtenu présente un changement d’horizon à 90m du début du profil. En effet de 7 à 90m la résistivité varie entre 40 et 200Ω.m, celle-ci correspond à une formation de sables argileux. A partir de 90m jusqu’à la fin du profil la résistivité oscille autour de 1000Ω.m, cette résistivité correspond à celles des sables des Landes. Ainsi l’interface entre les sables des Landes et les sables argileux de l’Aquitanien est localisée à l’altitude 35,5m NGF.
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7.5 17.5 27.5 37.5 47.5 57.5 67.5
TR-04-04nivelleme…
distance cumulés (m)
Ré
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é
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FIGURE 8: TR-04-03
Une tarière est associée à ce trainé, elle est localisée à la fin du profil (122,5m), elle décrit les horizons suivants : une première couche, composée de sable et de terre végétale qui surplombe le sable des Landes, et enfin des sables calcaires jaunâtre de l’Aquitanien. L’interface entre le Quaternaire et l’Aquitanien est située à la côte de 34,7m NGF.
Synthèses :
Les essais et les affleurements du secteur du moulin de Bernachon (Ouest) ont permis de préciser les formations présentes aux droits de ce secteur. On obtient une première couche composée de sables des Landes. Le mur de cette première formation varie entre les côtes 34,7 et 37m NGF. Une deuxième couche est composée d’horizons sableux, de marnes et de faluns, ceux-ci sont décrits dans la coupe de Bernachon présentée en Annexe 2. Cette couche surplombe un horizon argileux, dont on localise le toit à environ 32m NGF. Enfin un dernier essai a permis de localiser un horizon de calcaire massif. Le toit de cette formation serait situé à 24m NGF, cependant aucun autre essai ne permet de confirmer cette information.
B. SECTEUR DE BERNACHON (EST)
Cette sous zone d’étude est comprise entre la ligne à haute tension EDF à l’Ouest et le carrefour du lieu-dit « La Couye » à l’Est et la rivière « Le Saucats » au Nord. A l’Ouest de la zone celle-ci est boisée, une grande partie du secteur Est et centre a été défriché entre 2010 et 2011, laissant une parcelle totalement dégagé.
Sur ce secteur d’étude ont été réalisé les essais suivants :
• Deux profils au géoradar (antenne 200MHz) • Un profil EM31-MK2 • Trois sondages électrique vertical (SEV) • Une tomographie de résistivité électrique pôle-dipôle
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TR-04-03
distance cumulés (m)
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Une série de sondages géologiques à la tarière manuelle sont venus compléter les profils géophysique (présentés en Annexe 11).
En limite Est, au niveau de la ligne aérienne haute tension, nous avons réalisé un sondage électrique vertical (SEV-4-01 présenté en Annexe 10)), ainsi qu’une tarière (T-4-03) au niveau du centre du dispositif à la cote 37,40m/NGF. A partir du logiciel WinSEV®, nous tirons un modèle en trois couches que nous avons corrélé avec les différentes lithologies relevées lors du sondage à la tarière.
Un profil réalisé avec l’EM31-MK2 (EM-3-02) a été fait de la route vers le Saucats soit une orientation Sud-Nord. Le long de ce profil, trois tarières ont été faites pour permettre de corréler les informations obtenues avec l’EM31. Les résultats, présentés en Annexe7, montrent que les valeurs de résistivité sont très faibles sur les premiers 150 mètres puis augmentent très légèrement jusqu’à atteindre des valeurs d’une soixantaine d’ohm.mètres à la fin du profil au niveau du Saucats. Dans les mêmes variations, la topographie reste plutôt plane sur 150 mètres (36,00 à 34,20m NGF), puis diminue jusqu’au Saucats à 25,00m/NGF. Les valeurs de faible résistivité correspondent à un faciès argileux, celui de l’Aquitanien. La tarière T-3-08 réalisée sur la partie Nord du profil et proche du Saucats met en évidence des argiles bleu-vert à altération blanche dès 30 centimètres de profondeur, soit, à une cote de 25,20 m/NGF et jusqu’à 24,60 m/NGF. Sur la partie plus au Sud ces argiles sont recouvertes par des sables quaternaire. L’augmentation des résistivités vers le nord du profil est probablement due à la présence d’une formation calcaire très altérée au contact des argiles et que l’on retrouve à l’affleurement au niveau du lit de la rivière
Un sondage électrique vertical (SEV-1-03 présenté en Annexe 10) est venu compléter les investigations dans cette zone. Il nous permet de trouver un modèle en trois couches (Tableau 5 - Modèle SEV-1-03). Ce modèle met en évidence une formation de faible résistivité (≈30 Ω.m) apparaissant à la cote de 32,80 m/NGF, il s’agirait des argiles de l’Aquitanien retrouvées plus au Nord, au niveau du Saucats. On retrouve, recouvrant ces argiles, une formation de résistivité plus élevée, de l’ordre de 2000 Ω.m correspondant à des sables. Cette information est confirmée par le sondage à la tarière T-2-12, on trouve des sables de 35,50 jusqu’à l’arrêt du sondage à 33,40 m/NGF.
Résistivité épaisseur profondeur Lithologie Cote NGF
600 1,00 TN Sableux 36,00 2000 2,20 1,00 Sable Quaternaire 35,00
28 3,20 Argile Bleu-vert 32,80 TABLEAU 5 - MODELE SEV-1-03
Sur la route menant à l’Ariey au départ du carrefour de la Couye, un ensemble d’essais a été réalisé :
• 1 profil Géoradar, • 1 tomographie de Résistivité Electrique, • 1 sondage électrique vertical (SEV) • 6 sondages à la tarière.
22
Le profil de tomographie de Résistivité Electrique réalisé en pole-dipôle de 72 électrodes avec un espacement de 2,50 mètres entre les électrodes (Figure 9). Le modèle obtenu avec Res2Dinv est donné par la Figure 9, il met en évidence une formation de résistivité faible (15-30 Ω.m) que l’on trouve à une profondeur de 8 mètres, soit à la cote 29m/NGF sur une épaisseur de 13-15 mètres. En dessous des argiles, nous trouvons une formation avec des résistivités de l’ordre de 40-50 Ω.m à une altitude de 13m/NGF, il pourrait s’agir d’argile qui redevient sableuse.
Nous obtenons des résistivités plus élevées pour les formations superficielles, grâce aux tarières réalisées au niveau de ce profil. Nous avons pu identifier ces formations comme des sables des Landes datant du Quaternaire et présentant donc des résistivités d’un ordre de grandeur de 300 à 600 Ω.m.
FIGURE 9 – PROFIL TRE - 72 ELECTRODES - ESPACEMENT 2,50 METRES (OCTOBRE 2011)
Un sondage électrique vertical (SEV-1-01) est venu compléter les investigations dans cette zone. Il nous permet de trouver un modèle en quatre couches (Tableau 6 - Modèle SEV-1-01). On trouve, en dessous de 35 cm de terrain naturel sableux, les sables des Landes du Quaternaire sur une épaisseur de 2,50 mètres présentant des résistivités de l’ordre de 1000 Ω.m. Sous ces sables, nous trouvons une formation de faible résistivité correspondant à des terrains argileux, très certainement, les argiles bleu-vert de l’Aquitanien, à une cote de 32,39m/NGF, avec le modèle nous trouvons une épaisseur de 21 mètres qui parait très importante, d’après le principe d’équivalence nous pourrions multiplier la résistivité de cette couche par 2 et donc nous permettre de diviser son épaisseur de 2, la ramenant ainsi à 10 mètres. Dans ce cas la côte du mur des argiles bleu-vert se situerait à 21,39m/NGF, ce qui parait plus cohérant. En dessous la résistivité des terrains augmente à 89 Ω.m, s’agissant peut être des calcaires altérés que l’on retrouve au niveau du lit du Saucats.
Résistivité épaisseur profondeur Lithologie Cote NGF
273 0,35 TN Sableux 35,24 1054 2,50 0,35 Sable Quaternaire 34,89
19 21,00 2,85 Argile Bleu-vert 32,39 89 23,85 Calcaire altéré 11,39
TABLEAU 6 - MODELE SEV-1-01
23
Un profil géoradar a été réalisé au même endroit que le profil de tomographie de Résistivité Electrique. Il permet d’imager la tranche de sol d’une dizaine de mètre et de compléter par six tarières le long du profil, synthétisé dans la Figure 10. Ce profil géoradar met en évidence, en particulier, une interface que l’on retrouve à une profondeur variant de 35,50 à 34,00 m/NGF. Les tarières permettent d’identifier cette interface comme celle entre les sables du Quaternaire et les sables carbonaté du Miocène que l’on retrouve sur les logs des tarières T-1-05 et T-1-06 à partir de 34,43 et 35,12 m/NGF. Au niveau de la tarière T-1-02, faite à 140 mètres du début du profil, nous trouvons des marnes datant certainement du miocène à une altitude de 33,14m mais nous ne les retrouvons pas dans les autres logs de tarières, il se pourrait qu’il ne s’agisse que d’une lentille marneuse.
Synthèse
En règle générale sur cette zone du terrain, nous avons des argiles bleu-vert de l’Aquitanien à une cote altimétrique d’Ouest en Est de 33,50 à 32,39m/NGF. Ces formations, surmontées par des sables carbonatés du Miocène à stratification oblique et alluvionnaire, se retrouvent illustrées dans la vitrine de la réserve au moulin de Bernachon, nous les avons observées plus particulièrement sur le secteur proche de La Couye à des cotes de 34,43 à 35,12m/NGF. Puis nous retrouvons des sables quaternaire, recouvrant ces formations du Miocène, d’épaisseurs très variables. Certains de nos essais nous ont permis de mettre en évidence une formation calcaire très altérée que l’on retrouve à l’affleurement sur les berges du Saucats.
Lithologie Essais
Cote toit (m/NGF)
Sable Carbonaté Miocène
T-1-05 34,43
T-1-06 35,12
Argile Bleu-Vert Miocène
SEV-4-01 33,50
SEV-1-03 32,80
SEV-1-01 32,39
Calcaire altéré SEV-1-01 11,39
TRE3-2011 13,00 TABLEAU 7 - TABLEAU DE SYNTHESE DE LA ZONE N°3
24
FIGURE 10: SYNTHESE GEORADAR ET TARIERES
25
C. SECTEUR DE LA COUYE (CENTRE)
La zone 2, située au niveau du lieu-dit de La Couye présente plusieurs affleurements notamment calcaire (au niveau du Saucats) ainsi qu’argileux et sableux. L’ensemble des données brutes relatives aux essais réalisés dans cette zone ainsi que leur localisation sont disponibles en Annexe.
Afin d’interpréter précisément les différents essais réalisés, il est possible de rassembler certaines mesures en fonction de leur localisation proche.
• TR1-3, EM2-1, SR1-1
L’essai EM2-1 (Annexe 7) laisse apparaitre des formations aux résistivités plutôt faibles. Une légère augmentation de la résistivité pourrait mettre en évidence une petite discontinuité dans les argiles lorsqu’on se rapproche du Saucats, On peut émettre l’hypothèse d’une couche plus résistante qui influencerait la mesure. Cette couche pourrait correspondre à des calcaires (la présence de calcaires altérés au niveau du Saucats à une altitude de 27m NGF a été relevée).
Un pic, qui correspond à une forte diminution de la résistivité, est observable au début de l’essai. Ce dernier pourrait correspondre à une canalisation car il y a des habitations à proximité et il coïncide avec la traversée d’un chemin routier.
Le trainé électrique TR1-3 (présenté dans la figure ci-après), d’un espacement de 5 m et réalisé au même niveau que l’EM2-1 (partie centrale), permet d’observer une variation de la résistivité. En effet, le début de l’essai montre une résistivité supérieure à 400 Ω.m puis une brusque diminution avant une stabilisation à environ 50 Ω.m.
FIGURE 11: TR1-1 REALISE AU LIEU-DIT « LA COUYE ».
Nous pouvons donc émettre l’hypothèse qu’une couverture sableuse recouvre une couche d’argile que l’on retrouve sur les rives du Saucats. La profondeur d’investigation de l’EM31 étant supérieure à celle du trainé, il ne permet pas de déceler le sable qui a une épaisseur plutôt faible, comme le confirme la tarière T2-13 qui montre une couche de sable d’environ 1,30 m. La tarière T2-14 permet de confirmer la présence d’argile à proximité de la surface.
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(Ω
.m)
Distance parcourue (m)
5 m
Sud-ouestNord-Est
Mode
de mesure
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La topographie décroît de 35 m NGF à 27 m NGF en se rapprochant du Saucats. D’après le trainé, la côte du toit des argiles serait à environ 31 m NGF ce qui correspondrait aux argiles bleu-vert de l’Aquitanien.
Un essai de sismique réfraction a été réalisé au même endroit : SR 1-1 dont les données sont présentées en Annexe 8. Celui-ci fait apparaître 3 couches. La première couche montre une vitesse de 304 m/s et une épaisseur d’environ 1,65 m, ce qui pourrait donc correspondre au sable du quaternaire. La couche intermédiaire présente une vitesse de 894 m/s ce qui correspondrait à la couche d’argile bleu-vert d’environ 3,65 m. Cette sismique permet d’atteindre une couche ayant une vitesse plus élevée, de l’ordre de 1870 m/s. Celle-ci pourrait correspondre à des calcaires très altérés que l’on peut notamment voir affleurer sur les rives du Saucats. Le tableau qui suit reprend ces résultats :
Vitesse (m/s) Epaisseur (m) Profondeur (m) Altitude NGF Formation
supposée
304 1.65 0 32.2 TV
894 3.65 1.65 30.65 Argile bleu-vert
1870 5.30 26.7 Calcaire altéré
TABLEAU 8: SR-01-01
• EM 1-1 et TR1-1
La figure qui suit présente les résultats du trainé électrique TR1-2. Les résultats des EM2-1 et EM4-1 sont fournis en Annexe 7 et permettront de conforter l’interprétation du trainé électrique.
FIGURE 12: TRAINE ELECTRIQUE TR1-2
Le trainé TR1-2 (Annexe 9) réalisé dans la partie basse de la zone, proche du cours d’eau, ne met en évidence que des argiles dont le mur se situe à 27 m NGF ce qui correspond aux argiles bleu-vert de l’Aquitanien. La fin du profil de l’EM2-1 (entre 150 m et 250 m du début du profil) correspond à cette interprétation. On note la présence de valeurs particulièrement conductrices, pouvant correspondre au niveau piézométrique
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Rh
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(o
hm
.m)
x (m)
TR1-2
Altitude NGF
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de la nappe superficielle où à une densité d’argile plus importante. L’EM4-1 réalisé au bord du Saucats n’a pas été nivelé, ainsi aucune altitude ne peut en être extraite. Néanmoins, on constate la présence d’argiles conductrices sur l’ensemble du profil.
• SEV 2-2
Cet essai a été réalisé à une altitude de 35.7. Il correspond à la tarière T2-5 qui a permis de mettre en évidence une couverture sableuse importante (supérieure à 3m). Nous observons sur cet essai, une première formation d’environ 4m, particulièrement résistante (résistivités comprises entre 4200 et 7705 Ω.m), correspondant à des sables jaunes réagissant à l’acide chloridrique. Il s’agit des sables calcaire de l’Aquitanien. Ces sables sont partiellement indurés ce qui justifie la présence de résistivités très élevées Une formation très conductrice est mise en évidence à une altitude de 31,5m NGF, elle pourrait correspondre au toit des faluns bleutés (formation de très faible épaisseur). Cependant, selon le principe de suppression, il est possible que la formation remarquée, dont la résistivité est de 39 Ω.m, soit les argiles bleu-vert. De plus, nous pouvons supposer la présence d’une nappe superficielle circulant à l’interface entre ces argiles et le sable. Cette nappe est représentée par une formation de 0,15m à l’altitude NGF de 31,7 m.
Le tableau qui suit récapitule les résultats de cet essai qui ont été obtenu à partir du logiciel de traitement des données WinSev:
Résistivité apparente (Ω.m)
Epaisseur (m) Profondeur (m) Altitude (m NGF)
Formation supposée
4200 0.3 0 35.7 Sable et terre végétale
7705 3.7 0.3 35.4 Sable calcaire partiellement induré (Aquitanien)
640 0.15 4 31.7 Nappe libre 39 4.2 31.5 Argiles bleu-vert
(Aquitanien) TABLEAU 9: SYNTHESE SEV 2-2
• SR3-4
Cet essai a été réalisé dans le champ bordant les habitations du lieu-dit « La Couye ». Il met en évidence trois formations distinctes aux vitesses croissantes : 198m/s, 1255m/s et 2365 m/s. Ces vitesses représentent respectivement : la couverture de terre végétale et de sable, une formation argileuse et une formation pouvant correspondre à des calcaires altérés ou des sables très indurés. Les tarières réalisées dans cette zone, notamment les tarières T1-7 et T2-10, mettent en évidence une couverture sableuse de plus de 1m. Cet élément est confirmé par cette mesure.
On retrouve donc les argiles bleu-vert, d’une puissance d’environ 3m avec un toit situé à 30,5 m NGF puis on retrouve le toit des calcaires altérés observés en contre bas dans le cours d’eau, à une altitude de 27,5m NGF. Le tableau qui suit reprend ces informations.
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Vitesse (m/s) Epaisseur (m) Profondeur (m) Altitude NGF Formation
supposée
198 1.27 0 31,7 TV + Sable
1255 2.95 1.27 30.5 Argile bleu-vert
2365 4.22 27,4 Calcaire
TABLEAU 10: SR-03-04
• SEV 3-4
Cet essai, associé à la tarière T3-5 met en évidence une formation sableuse correspondant aux sables partiellement indurés de l’Aquitanien ainsi qu’à la couverture végétale. La tarière permet de fixer la puissance de cette formation à 0,85m, épaisseur se corrélant avec les résultats du SEV (épaisseur de couverture végétale : 0,6m). Le sondage vertical laisse ensuite apparaitre une formation de 3,4m de résistivité 107Ω.m que l’on attribuera à plusieurs formations. La tarière permet de différencier les argiles sableuses de l’Aquitanien, présentes sur environ 1m, des argiles bleu-vert. De plus, on peut observer un niveau piézométrique à 1,9m de profondeur (soit 34,2m NGF) traduisant la présence d’une nappe dans ces sables. Le sondage vertical ne permet pas de visualiser l’interface entre cette nappe et les sables argileux. Néanmoins on note l’altitude du toit des argiles bleu-vert à 32,5m NGF.
Résistivité apparente (Ω.m)
Epaisseur (m) Profondeur (m) Altitude (m NGF)
Formation supposée
696 0.6 0 36.5 Sable et terre végétale 107 3.4 0.6 35.9 Falun bleuté
Argiles sableuse Nappe superficielle
26 4 32.5 Argiles bleu-vert (Aquitanien)
TABLEAU 11: SYNTHESE SEV 3-4
Les données brutes de ces SEV sont présentées en Annexe 10.
Interprétation des profils radar • R2012-3
Le profil qui suit, réalisé à l’aide du radar géologique et datant d’Octobre 2012, n’a pas été entièrement nivelé. Néanmoins nous pouvons placer le début de cet essai à 35,7m NGF car il correspond au SEV2-2 et la fin suit le tracé du TR1-1 donc les variations d’altitude sont fournis ci-après. Ce profil a donc été réalisé sur une pente d’un dénivelé d’environ 10 m. La localisation de cet essai est disponible en Annexe 6.
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Les 100 derniers mètres du profil correspondent au tracé du TR1-1 (présenté en Annexe 9) dont les variations d’altitudes sont fournies dans la figure qui suit.
FIGURE 13: TOPOGRAPHIE DU TR1-1
Dans un premier temps il est possible de constater la présence d’une couverture de terre végétale d’épaisseur constante à 1m de profondeur sur l’ensemble du profil. Cette épaisseur correspond aux tarières T3-5 et T2-5 réalisées aux alentours du début du profil (Annexe 11).
Il est possible de constater, dans un second temps, la présence d’une interface qui apparait inclinée sur ce profil à une profondeur variant de 5m à 3m. Notons qu’à ce niveau du profil le terrain est en pente. Il est possible d’attribuer la formation, située entre cette interface et la surface, aux sables calcaire partiellements indurés présents sur les tarières et dont l’épaisseur correspond à celle déterminée avec l’essai SEV 2-2 (Annexe 10). A 100m de la fin du profil, le pied de cette formation se situe à 3m de
25.00
26.00
27.00
28.00
29.00
30.00
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33.00
34.00
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00
Altitude
30
profondeur et l’altitude NGF correspond au début du nivellement. On peut donc placer cette interface à une altitude de 30,5m NGF ce qui correspond aux résultats obtenus avec les méthodes précédentes.
Quelques variations sont visibles entre 8 et 9m de profondeur, ce qui correspond à un niveau NGF d’environ 26m. Ce niveau correspond à l’altitude du cours d’eau « Le Saucats » présent en contrebas. Il est donc possible d’attribuer ces variations à la nappe superficielle présente dans les sables. Notons que ces essais ont été réalisés en Octobre soit en période de basses eaux.
La formation présente entre ces deux interfaces correspondrait à des argile-sableuse. Il est possible d’émettre l’hypothèse que la proportion d’argile à cet endroit est faible puisque le signal radar est très peu réfléchi.
Enfin, sur les 60 derniers mètres du profil, il est possible d’observer une très forte absorption des ondes par le terrain. Ce phénomène traduit la présence d’argile. Cette partie du profil se situe à une altitude comprise entre 31 et 27m NGF ce qui correspond aux cotes des argiles bleu-vert. Ce phénomène n’étant pas présent sur l’ensemble du profil, des discontinuités au niveau de cette formation sont mises en évidence.
• R2012-4 et R2012-5
De la même manière que les essais précédents, la localisation de ces mesures est disponible en Annexe 6. Cependant ils n’ont pas été nivelés et aucune côte NGF ne pourra être déterminée.
Notons que ces profils ont été réalisés suivant un parcours similaire au profil précédent mais de direction inversée.
Les profils qui suivent présentent les résultats obtenus.
31
FIGURE 14: A) R2012-5 B) R2012-4
Notons dans un premier temps, l’absorption des ondes électromagnétique sur le début de R2012-4 et sur la fin du profil R2012-5. Précisons que le début de ce profil correspond à la fin du profil R2012-4. On peut donc noter la présence d’argiles à des altitudes d’environs 35,7m NGF (la fin de R2012-5 correspond la mesure SEV2-2). Cette côte ne correspond pas aux altitudes relevées par les autres mesures. Cependant rien n’indique que l’absorption des ondes se fait en surface. On peut donc supposer la présence de ces argiles à environ 31m NGF.
Le tracé de ces profils étant similaire au profil interprété précédemment, on peut attribuer les différentes interfaces aux mêmes formations. Il est donc supposable que la première interface située à environ 1m de profondeur soit le toit des sables calcaires. La seconde interface correspondrait au pied de cette formation et au toit des argiles-sableuse dans lesquelles circule une nappe superficielle que l’on visualise par une troisième interface.
Interprétation TER La Couye
La figure qui suit présente les résultats obtenus à l’aide de la méthode de tomographie de résistivité électrique. Cet essai, localisé dans le même champ où ont été réalisés les radars précédemment interprétés (R2012-3/4/5) (Annexe 6), n’a pas été nivelé. Il permet néanmoins de donner des informations qualitatives permettant de vérifier les hypothèses précédemment posées. Notons que le début du profil se situe en bas du champ soit à une altitude d’environ 27m NGF.
32
FIGURE 15: TER LA COUYE REALISEE EN OCTOBRE 2008
Dans un premier temps, il est important de noter que l’erreur affichée pour ce panneau est de 15%. Cette valeur est relativement élevée néanmoins nous pouvons supposer que les profondeurs des formations sont représentatives des terrains en place.
Il est donc possible de constater ici une formation en surface d’épaisseur constante sur l’ensemble du profil de résistivité d’environ 3000Ω.m. Cette formation correspond aux sables et à la terre végétale présente en couverture (présente sur les essais radar). A 48m du début du profil, on peut voir une zone légèrement moins résistante. Dans le champ, il est possible de voir un replat où ruisselle de l’eau. On peut donc attribuer cette baisse des résistivités à la présence d’eau.
Sous cette formation on peut voir une alternance de zone très résistante et de zone plus conductrice. Les tarières réalisées proche de cet essai ainsi que les autres essais ont mis en évidence la présence d’argile-sableuse de manière discontinue. On peut supposer ici la présence d’alternance de zones plus sableuse issue des sables calcaires et des zones plus argileuse (argile sableuse voire lentilles d’argile bleu-vert).
33
• Synthèse
Les essais réalisés sur cette zone mettent principalement en évidence la présence d’argile. Le tableau qui suit récapitule les différentes altitudes obtenues.
Essais Altitude NGF toit
Argile bleu-vert
Altitude NGF mur
Argile Bleu-vert
(Interface calcaire)
EM1-1 / TR1-1 31 28
TR1-3 / EM2-1 / SR1-1 31
EM4-1 / EM2-1 / TR1-
2
30,45 27/26,8
SEV2-2 31,5
SEV3-4 32,5
SR3-4 30,5 27,5
R2012-3 30,5 26/27
TABLEAU 12: SYNTHESE DES ALTITUDES (LA COUYE)
L’ensemble de ces résultats sont discutables, notamment au niveau des altitudes car il existe un grand nombre d’incertitudes. De plus, les interfaces entre les sables calcaires, les argiles sableuses et les argiles bleu-vert ne sont pas très marquées.
Cependant, l’ensemble des données se corrèlent pour placer le toit de l’argile bleu-vert à une altitude comprise entre 31,5 et 30,5 m NGF. Notons que la valeur de 32,5 m NGF obtenue avec le SEV3-4 parait trop élevée. La variation de 1m peut être expliquée par les discontinuités de cette formation. En effet, il a été mis en évidence, notamment avec le TER La Couye, que l’interface entre les sables calcaires et les argiles sableuse est particulièrement discontinue ce qui peut engendrer une telle variation.
Dans un second temps, il est possible de situer le mur de ces argiles à une altitude de 27m NGF, ce qui correspond à l’altitude des calcaires altérés observés dans le lit du cours d’eau.
Une analyse hydrogéologique n’est pas réalisable ici bien que certains essais laissent apparaitre un niveau piézométrique car la campagne de mesure s’est étalée sur une durée de 6 mois allant de Septembre à Janvier.
Enfin, l’altitude de 32,5m NGF obtenue avec le SEV3-4 pour le toit des argiles bleu-vert peut s’expliquer par la présence d’une faille dans ce secteur. En effet, cette mesure a été réalisée à l’extrême Ouest de la zone 2 alors que l’ensemble des autres essais se regroupent plus à l’Ouest.
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D. SECTEUR DE CASSILLE (EST)
Cette zone se situe à l’extrême Est de la zone d’étude, dans la partie haute du terrain quelques parcelles ont été fraichement défrichées et déboisées et l’on note quelques cours d’eau. Les moyens de prospection réalisés à cet endroit suivent principalement les chemins en terre présents, on retrouve notamment :
- Quatre sondages de sismique réfraction, - Six sondages électrique vertical, - Deux profils de trainé électrique, - Un profil à l’EM 31, - Et enfin quatorze tarières qui viennent compléter les essais géophysiques.
Les essais et tarières ont été globalement regroupés et réalisés dans deux zones principales : une zone « haute » (de 40 à 43 m NGF) et une zone « basse » (de 32 à 36 m NGF).
ZONE « BASSE »
Un premier parcours de la zone basse a permis de constater la présence de tranchées en limite Est de la zone (côte 32m NGF), dans celles-ci on note la présence du sable des Landes du Quaternaire reposant sur une argile bleu-vert.
Sur les résultats des deux essais de sismique réfraction (SR-02-01 et SR-03-03), présentés en Annexe 8, on retrouve le même modèle avec des vitesses comprises entre 200-300 m/s qui correspondent à notre sable et des vitesses de l’ordre de 2000 m/s qui correspondent au faciès argileux. Ces deux essais donnent une estimation de l’épaisseur du recouvrement sableux d’environ 1,70 m. Les résultats du sondage électrique vertical SEV-01-02 (Annexe 10) sont difficilement exploitables, mais on retrouve le même modèle sur les résultats du sondage électrique vertical SEV-03-01 (Annexe 10) grâce auxquels on retrouve le faciès sableux (730 Ω.m) sur une épaisseur de 1,2 m et le faciès argileux (15 à 30 Ω.m), cependant aucun faciès inférieur à l’argile n’a pu être mis en évidence.
Les deux profils de trainé électrique (TE-04-01 et TE-04-02) (Annexe 9) ainsi que la fin du profil de l’EM31 (EM-02-02) (Annexe 7) permettent de confirmer la présence de cet argile sous le faible recouvrement sableux sur une grande partie de la zone basse avec des résistivités de l’ordre de 20 Ω.m.
Enfin les différentes tarières de la zone confirment aussi ce modèle en atteignant le faciès argileux bleu-vert après une épaisseur de sable des Landes de 1 à 1,5 mètres. Elles confirment également la présence de ces argiles jusqu’à, au moins, une altitude de 34 m NGF (T-03-05) (Annexe 11).
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Ainsi la reconnaissance des caractéristiques géophysiques de l’Argile bleu-vert, facilement atteinte sur cette zone, va nous permettre de les comparer et les relier aux résultats de prospection effectués à une côte plus élevé et ainsi faciliter l’interprétation, le tableau ci-dessous récapitule ces caractéristiques.
Formation Résistivités associées Vitesses associées Épaisseur Sable des Landes (Quaternaire) 730 Ω.m ≈ 250 m/s 1 à 1.5 m
Argile bleu-vert (Aquitanien) 10 à 30 Ω.m ≈ 2000 m/s - TABLEAU 13 : RECAPITULATIF DE LA ZONE BASSE
ZONE « HAUTE »
Les résultats du SEV-04-02 (Annexe 10), réalisé à une côte de 43,2 m NGF et dont les mesures ont été poussées jusqu’à un écartement AB/2 de 70m, permettent de distinguer trois couches dont les caractéristiques sont les suivantes :
Formation Résistivité (Ω.m)
Épaisseur (m)
Profondeur (m)
Toit des formations (m)
Sable des Landes (Quaternaire)
2072 2 - 43.2
Faciès 2 60 7.6 2 41.2 Argile bleu-vert
(Aquitanien) 30 - 9.6 33.6
TABLEAU 14 : RESULTATS DU SEV-04-02
La première formation, en surface, est caractérisée par une résistivité élevée correspondant au Sable des Landes. Le faciès 2 est caractérisé par une épaisseur particulièrement importante, ses caractéristiques de résistivité laissent penser à la présence d’une argile, cependant les coupes géologiques ne laissent pas entrevoir la possibilité de la présence d’une couche argileuse si importante sur les Argiles bleu-vert de l’Aquitanien. Sous ce faciès non déterminé on retrouve peut être l’Argile bleu-vert avec une résistivité de 30 Ω.m correspondante aux valeurs trouvées précédemment (cf. tableau 1) et avec une côte concordante.
Au même endroit que le SEV-04-02, un essai SEV-03-02 a été réalisé. Cet essai permet d’identifier trois formations, il décrit avec plus de précisions les caractéristiques du Faciès 2 indéterminé (cf. SEV ci-dessus) et permet d’en retrouver les composantes :
Formation Résistivité (Ω.m)
Épaisseur (m)
Profondeur (m)
Toit des formations (m)
Sable des Landes (Quaternaire)
3229 2 - 43.2
Argile sableuse 24 1 2 41.2 Sable calcaire jaunâtre 59 - 3 33.6
TABLEAU 3 : RESULTAT DU SEV-03-02
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La première formation en surface est caractérisée par une résistivité de 3229 Ω.m, elle correspond au Sable des Landes. Les deux couches suivantes correspondent au Faciès 2 du premier SEV : au regard de sa résistivité (24 Ω.m) il est possible que la couche sous-jacente corresponde à la formation de l’argile sableuse d’épaisseur faible (≈ 1 m). Tandis que l’augmentation de la résistivité sous l’argile sableuse témoigne de la présence probable de sable calcaire et de falun.
Les tarières permettent d’affiner les suppositions faites sur la nature du faciès 2 (Annexe 11). Sur les tarières T-02-02, 03, 04, 06 et 07 (entre 40 et 43 m NGF) on retrouve le recouvrement du Sable des Landes sur une épaisseur de 1 à 2 mètres, puis les observations des logs sont plus dispersées. Toutefois on peut remarquer la présence d’une faible couche (1 à 1.5 m) très hétérogène de marne ou d’argile sableuse sous laquelle on observe du sable calcaire (40.5 à 41.5 m NGF) (tarières T-02-04 et T-02-06). Cette argile sableuse et ce sable calcaire feraient donc partis de notre faciès 2. Ainsi on prend pour hypothèse que le sable calcaire retrouvé à ce niveau correspondrait au sable calcaire jaunâtre retrouvé sur les coupes géologiques, la couche de marne correspondrait, elle, aux différentes couches d’argiles d’une épaisseur globale de 1m présente sur ces sables.
Les tableaux suivants récapitulent les résultats et les hypothèses tirés des observations et mesures effectuées sur cette zone :
Formation Résistivités associées
Vitesses associées
Épaisseur Profondeur
Sable des Landes 730 à 2000 Ω.m
≈ 250 m/s 1 à 2 m -
Argile sableuse 24 Ω.m - ≈ 1 m 1 à 2 m
Sable calcaire jaunâtre > 59 Ω.m - ≈ 6 m 2 à 3 m Argile bleu-vert ≈ 20 Ω.m ≈ 2000 m/s - ≈ 8 m
TABLEAU 15 : RECAPITULATIF DES OBSERVATIONS
Ère Étage Formation Toit des formations (NGF)
Quaternaire Sable des Landes Recouvrement
Miocène inférieur
Aquitanien supérieur
Argile sableuse 41 - 42 m
Sable calcaire jaunâtre 40 - 41 m Argile bleu-vert 34 - 35 m
TABLEAU 16 : TOIT DES FORMATIONS
Les toits des formations d’argile sableuse et de sable calcaire jaunâtre sont, ici, particulièrement délicats à définir, étant donné, notamment, la faible épaisseur d’argile sableuse qui tend à rendre les essais géophysiques plus difficiles à interpréter et les observations des logs des tarières plus hétérogènes.
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INTERPRETATION GENERALE
Les sondages de reconnaissance à la tarière nous ont permis à la fois de placer de manière optimale les essais géophysiques réalisés mais aussi d’accompagner l’interprétation de ces essais. Les essais de trainés électriques et électromagnétiques auront permis de vérifier la présence des faciès directement sous le recouvrement sableux et/ou terreux et de délimiter leur emprise. Enfin les essais de sismique réfraction, les sondages électriques verticaux, les tomographies et les profils de géoradar auront permis de sonder en profondeur et de coter les interfaces. L’interprétation générale de la géologie sur la zone d’étude s’appuie donc sur l’ensemble des interprétations présentées dans le chapitre précédent mais aussi sur la lecture du paysage (affleurements notamment).
COTATION DES INTERFACES
Le tableau ci-dessous récapitule l’altitude du toit des formations retrouvées et/ou extrapolées sur les différentes parties de la zone d’étude, la côte NGF maximale du terrain naturel est aussi rappelée à titre d’information. La dénomination des formations est basée sur les logs stratigraphiques des vitrines de Bernachon et de l’Ariey, disponibles en Annexe 2 (B.Cahuzac, 2007). Cependant la précision de ces logs n’est pas reproductible ici, certaines formations ont donc été regroupées sous une seule dénomination (ex : Argile sableuse bleutée, Argile bleu-vert et Argile bleu-vert à
altérations blanches regroupées sous le terme Argile bleu-vert).
Toit des formations (NGF)
Bernachon (Ouest) Bernachon (Est) La Couye Cassille
Côte T.N max sur la zone 39 m 37 m 37 m 43 m
Aq
uit
an
ien
Argile à nodules calcaires 42 m
Sable calcaire jaunâtre 35 m 35 m 40 m
Argile bleu-vert 32 m 33 m 31 m 35 m
Calcaire altéré 24 m 12 m 27 m
TABLEAU 17: COTATION DES INTERFACES SUR CHAQUE ZONES
Les données finales sont plutôt cohérentes entre les zones, à l’exception de la zone à l’Est de Cassille qui présente des altitudes d’interface globalement plus élevées. Cette différence n’est probablement pas due à des erreurs de mesures étant donné le caractère uniforme de celle-ci, plusieurs situations géologiques peuvent cependant expliquer le phénomène de façon logique.
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Les variations d’altitudes observées entre logs de tarières et résultats d’essais géophysiques aux abords de la limite entre la zone de la Couye et celle de Cassille laissent penser à un phénomène très localisé, la présence d’une faille à cet endroit devient alors une hypothèse forte. En effet on observe un décalage d’environ 5m, avec une remontée des terrains situés à proximité de Casseville. Cependant le manque de d’information ne nous permet pas de conclure sur la nature de la faille. Nous ne sommes pas en mesure d’indiquer s’il s’agit d’une faille normale ou inverse. De même la direction de celle-ci est difficilement déterminable. Cependant la géomorphologie du Saucats laisse supposer le passage de la faille au niveau d’un des méandres de la rivière avec un angle caractéristique de 90°. Selon les bases de la géomorphologie le passage d’une faille influence fortement la direction des cours d’eau. La figure qui suit localise cette faille sous le nom F1.
Les essais réalisés au sein du secteur de la Couye montrent un décalage constant au niveau des toits des formations. De plus on constate, là encore, un méandre formant un angle à 90°, traduisant le passage d’une seconde faille, nommé F2.
Suivant cette logique, il est possible de supposer le passage d’une troisième faille (F3) dans le secteur de Bernachon, plus à l’Ouest. Le cours d’eau forme une fois de plus un méandre caractéristique. Néanmoins, aucune variation d’altitude n’est à noter. Cependant la présence de cette faille pourrait être confirmée par une nouvelle campagne de mesures.
FIGURE 16: LOCALISATION DES FAILLES
L’enquête préliminaire a permis d’identifier le mode de dépôt des formations présentent sur le secteur. Ainsi ces dépôts d’origine marine, compte tenu de leur âge et de leur localisation, n’ont pas subi de déformation d’origine tectonique ou autre. Les
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formations seront donc considérées comme tabulaires sur le secteur. Cependant on constate que les formations ne sont pas continues sur l’ensemble du secteur. Cette discontinuité est explicable par une érosion préférentielle et par le passage de paléochenaux.
Il est à noter, enfin, que la géologie de la zone d’étude est particulièrement hétérogène et complexe, on prendra donc soin de rappeler que l’analyse globale donnée dans ce chapitre, fondée sur les résultats de la campagne de mesure, se base sur des simplifications fortes. Ainsi les altitudes des interfaces de formations, notamment, servent à l’interprétation de la géologie du terrain mais sont trop hétérogènes pour être utilisées comme tel.
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BIBLIOGRAPHIE
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BRGM Carte géologique de Pessac a 1/50 000 (827).
CHAPELLIER D. Cours de géophysique [En ligne]. - 2000. - 08 mai 2012.
Géoportail [En ligne] // géoportail. - IGN 2012. - 05 février 2013. - http://www.geoportail.gouv.fr/accueil.
O.Sanchez J.C. Gourry, A. Bitri, G. Grandjean Imagerie géophysique d’un glissement de terrain alpin. [Conférence] // 6émé colloque GEOFCAN. - Bondy, France : [s.n.], 2007.