Les formations quaternaires

Surmontant les molasses, les formations quaternaires sont constituées des alluvions de la Garonne et de ses affluents. La faible résistance des molasses à l’érosion a permis le creusement d’importantes vallées, dont l’évolution s’est produite surtout par migrations latérales vers l’Est pour les cours d’eau issus du versant Nord des Pyrénées et vers le Nord pour ceux issus de l’Ouest du Massif Central. De nombreux auteurs (Hubschman 1975 a; Hubschman 1975 b; Icole 1980; Icole 1982 a; Icole 1982 b) ont décrit l’étagement de ces différents dépôts fluviatils et ont distingué cinq terrasses dans le paysage. La chronologie relative donnée ici est dérivée d’observation de terrain, de datation paléontologique (Capdeville 1997; Chalard 1997 a; Chalard 1997 b) et anthropologique (figure I-12) et quelques rares datations au C14 pour l’Holocène (Hubschman 1975 b).

34 Figure I-12: Eléments de datation des terrasses de la Garonne obtenus à partir de l’activité humaine

Paléolithique (modifié d’après Chalard et al., 1997b)

Lorsque la série des formations fluviatiles est complète, on constate les successions des alluvions suivantes (figure I-13) :

- Hauts niveaux (T5), Ils se rattacheraient aux phases glaciaires du Donau; les lambeaux culminants (il s’agit des dépôts Ft de la carte géologique de la région) qui dominent la Garonne ainsi que les autres terrasses et sont situés à 150 m au dessus du lit actuel. Les principaux points d’affleurement sont localisés à Puyjaudran et dans la forêt de Bouconne.

- Hautes Terrasses (T4), Elles seraient contemporaines de la fin de la glaciation du Günz et se présentent en plusieurs paliers d’altitude relative. En moyenne elles se situent à une altitude de 90 m par rapport au niveau d’étiage du fleuve ; elles affleurent sur le plateau de Rieumes et dans une partie de la forêt de Bouconne

- Moyennes Terrasses (T3), Elles sont datées de la fin du Mindel et du Riss et possèdent une remarquable unité géomorphologique, clairement visible au sein du système des terrasses. C’est sur ce type de dépôt alluvial que se situe la plupart des industries acheuléennes (Paléolithique inférieur) du bassin de la Garonne.

- Basses Terrasses (T2), toujours en plusieurs paliers polygéniques qui sont datés du Würmien, elles sont également bien marquées dans le paysage et surplombent la vallée d’une vingtaine de mètres ; - Basses Plaines (T1), s’abaissant d’une quinzaine de mètres jusqu’au niveau de l’étiage actuel. Elles sont post-Würmiennes et proviendraient de la débâcle glaciaire « Wurmienne » (Younger Dryas,

35 environs 10000 ans). Ces alluvions récentes sont des matériaux détritiques en provenance des massifs pyrénéens. C’est un mélange très grossier, hétérogène, de sables, graviers, galets et blocs provenant des massifs rocheux anciens (Massif Central et Pyrénées). Elles peuvent être suivies de manière quasi continue sur l’ensemble de la région.

Figure I-13: Carte géologique et coupe des terrasses (entre Carbonne et Rieumes) (Maire E. (soumis)).

Les sols observés dans notre zone d’étude sont fortement hétérogènes est sont généralement décrits en grands ensembles morpho-pédologiques illustrés par la figure I-14 réalisée d’après les données de la chambre d’agriculture Midi-Pyrénées. On distingue rapidement :

- Les basses plaines qui sont en général constituées de sols de compositions hétérogènes à dominante de sols limoneux et à composante caillouteuses d’autant plus marquée que l’on se rapproche du piémont pyrénéen ; cela n’exclut pas la présence de bancs plus argileux notamment dans les anciens méandres. - Les terrasses alluviales qui forment de vastes surfaces planes constituées par des sols localement appelés Boulbène. Ce sol se caractérise par un horizon de surface limoneux, battant, à très faible stabilité structurale, recouvrant des horizons d’accumulation d’argiles. Plusieurs types de boulbènes sont distingués, selon la profondeur des couches argileuses et selon la profondeur du cailloutis.

- Les vallées secondaires qui entaillent les terrains molassiques du tertiaire (Gascogne et Lauraguais) sont formées par des sols argileux plus au moins calcaires avec peu ou pas de cailloutis.

36 - Les coteaux molassiques tertiaires caractérisés majoritairement par le « terrefort » qui est un sol argileux, calcaire ou calcique, dont la composition varie suivant le relief et la lithologie et par des molasses sableuses à argileuses.

La spécificité de ces grands ensembles, dont la lithologie implique de nombreuses variations de faciès, souligne la problématique de notre étude. Ainsi, des variations d’ensemble des molasses peuvent être saisies à l’échelle régionale. Cependant, les formations molassiques et les formations superficielles montrent une forte hétérogénéité à grande échelle et apparaissent comme un matériau difficile à appréhender dans le détail. Les investigations ponctuelles (sondage, prélèvement, essais géotechniques…) réduisent les possibilités d’erreur mais ne peuvent pas les supprimer. De plus, si l’on réduit la maille, les mesures deviennent rapidement onéreuses. Ainsi, la localisation des zones sujettes au retrait-gonflement des argiles se heurte à des problèmes causés par les variations rapides de faciès. Pour être complète, la reconnaissance doit se faire à deux niveaux d’étude : un niveau ponctuel (continuité des faciès sous fondation…) et un niveau général (plan de prévention sur une commune…).

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Figure I-14 : Grand ensemble morpho-pédologiques du Bassin central aquitain (source : Chambre Régionale d’Agriculture de Midi-Pyrénées). Système de coordonnées utilisé : coordonnées géographique du système de

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I.4. D

Ce manuscrit comporte quatre principaux chapitres. Il débute par la présentation du contexte d'étude et de la méthodologie suivie (chapitre 1). Le chapitre 2 apporte des éléments de compréhension de spectroscopie infrarouge et fait le point sur les différentes méthodes et échelles d’analyses utilisées. Il présente également la base de données réalisée pour cette étude. Elle est constituée d'une collection de données spectrales de minéraux de référence et de mélanges synthétiques et d'une collection de sols prélevés dans la région Midi-Pyrénées. Ces collections ont été enregistrées par différents spectromètres aux différentes échelles de notre étude. La composition des échantillons qui constituent ces collections ont été validés par des analyses par diffraction des rayons X et des analyses géochimiques des éléments majeurs.

Le chapitre 3 constitue une étude comparative des possibilités d'estimation de la composition minérale des sols à partir de deux méthodes classiquement utilisées pour l’analyse des propriétés des sols à partir de données spectrométriques. Dans un premier temps, nous présentons les capacités et les limites des méthodes statistiques telles que l’Analyse en Composantes Principales (ACP) et la Régression par Moindres Carrées Partiels (en anglais, PLSR). Ces méthodes ont été appliquées sur les spectres enregistrés dans le proche et le moyen infrarouge des échantillons des différentes collections. Dans un deuxième temps, nous détaillons le potentiel de la méthode du « continuum removal » et de l’analyse de la surface des figures d'absorption caractéristiques des phyllosilicates dans le cadre d'une utilisation des résultats par les bureaux d'étude.

L'analyse quantitative est fondamentale pour la localisation des zones riches en smectites. Le chapitre 4 propose une utilisation originale de l'analyse en ondelettes couplée à la corrélation croisée appliquée aux données de spectrométrie infrarouge. Il montre que l’on est capable de réaliser une validation quantitative de la composition argileuse des sols indépendante des méthodes de validation utilisées dans le précédent chapitre (DRX, géochimie).

Le chapitre 5 est une conclusion du travail réalisé dans la thèse et propose des perspectives pour l’utilisation de la méthode basée sur l’analyse en ondelettes ainsi que pour l’utilisation des principaux résultats de cette étude pour l'analyse des données multispectrales.

CHAPITRE 2.

La spectrométrie infrarouge :