# VARIATION DE LA MASSE VOLUMIQUE DE L'EAU EN FONCTION DE SA COMPOSITION ISOTOPIQUE

G. GIRARD

Bureau International des Poids et Mesures
Pavillon de Breteuil à Sévres - 92

M. MENACHÉ

Institut Océanographique
195, rue Saint-Jacques à Paris (5e)

Liquide métrologique par excellence, étalon universel de masse volumique, l'eau pure a, néanmoins, une masse volumique insuffisamment connue (MENACHÉ, 1967). Cette lacune constitue une entrave à toute tentative de mesure précise de masse volumique, celle de l'eau de mer tout particulièrement.

## 1 - MASSE VOLUMIQUE DE L'EAU PURE

Dans l'état actuel de nos connaissances, la masse volumique de l'eau dépend de quatre paramètres : la température, la pression, la concentration en gaz atmosphériques dissous et la composition isotopique. Pour connaître la valeur de cette grandeur correspondant à une valeur définie de chacun de ces quatre paramètres, il faut connaître :

1) une valeur absolue correspondant à une valeur choisie pour chacun des paramètres ;

2) ses lois de variation en fonction de chacun de ces paramètres.

Par suite de l'incertitude qui affecte les différents éléments du calcul (valeur absolue déterminée à une époque où l'on ignorait l'influence isotopique, connais-sance insuffisante des lois de variation avec la température, la concentration en gaz dissous, l'isotopie), il est aujourd'hui impossible d'obtenir la valeur de la masse volumique d'un échantillon d'eau dans des conditions physiques données à mieux que $1.10^{-2} \text{kg.m}^{-3}$. Cette précision est insuffisante, les mesures de masse volumique, par référence à l'eau, devant atteindre et même dépasser celle de $1.10^{-3} \text{kg.m}^{-3}$.

## 2 - MASSE VOLUMIQUE DE L'EAU DE MER

La masse volumique de l'eau de mer est fonction des quatre paramètres précédents, et d'un cinquième, la salinité.

Les lois de variation avec la température et la salinité ont été étudiées par KNUDSEN à Copenhague, par référence à l'eau pure de la région et en utilisant la table de dilatation de Thiesen. Elles sont affectées des incertitudes de la table de THIESEN et de la composition isotopique des échantillons de KNUDSEN.

L'influence de la pression sur la masse volumique de l'eau de mer, étudiée par EKMAN, est connue à une précision satisfaisante.
L'étude de l'influence des gaz dissous et de la composition isotopique sur la masse volumique de l'eau de mer n'a jamais été abordée. Une telle étude serait d'ailleurs extrêmement difficile à faire directement sur l'eau de mer.

Or, si l'on considère d'une part l'importance extrêmement faible de l'influence des gaz dissous et, d'autre part la très faible concentration de l'eau (eau pure et eau de mer) en isotopes lourds, on peut admettre que les lois de variation en fonction de ces deux paramètres sont les mêmes pour l'eau pure et pour l'eau de mer.

Il suffit, dans ces conditions, d'en faire l'étude sur l'eau pure, et d'appliquer ensuite à l'eau de mer les résultats obtenus.

## 3 – ETUDE EXPERIMENTALE DE LA RELATION MASSE VOLUMIQUE/ COMPOSITION ISOTOPIQUE

Depuis 1967, les auteurs ont entrepris à l'institut océanographique et au Bureau International des Poids et Mesures (B.I.P.M.), des observations tendant à dégager, pour l'eau pure, une loi de variation de la masse volumique en fonction de la composition isotopique.

Une première série d'observations (1967, 1970) vient d'être achevée (en décembre 1969). Elle a porté sur divers échantillons couvrant un intervalle de masse volumique de $2 \cdot 10^{-2} \text{ kg.m}^{-3}$.

La masse volumique a été déterminée en observant la poussée reçue par un cylindre en Nicral immergé dans l'échantillon d'eau à étudier. Le volume de ce cylindre et son coefficient de dilatation ont été soigneusement étudiés au B.I.P.M.

Les observations ont été faites à $(22 \pm 0,1)°C$, sour la pression atmosphérique du moment, l'échantillon étant au préalable partiellement dégazé, de manière que sa concentration en oxygène atmosphérique dissous, déterminée par la méthode de WINKLER, soit restée très voisine de 30%.

Dans ces conditions, l'influence des gaz dissous, négligeable à 22°C d'après MAREK, est certainement très faible, et pratiquement constante, s'éliminant par différence.

Durant la pesée, l'uniformité de la température du liquide, au voisinage du cylindre, a été assurée que 1 millikelvin.

La masse volumique ainsi obtenue a été ramenée à 22°C et à une atmosphère normale.

La composition isotopique de l'échantillon, au moment de la pesée, a été déterminée par spectrométrie de masse, au Centre d'Etudes Nucléaires de Saclay.

Les résultats de ces premières observations ont permis d'établir la relation empirique suivante, vérifiée pour tous les échantillons dans la limite de précision des mesures $(\pm 3 \cdot 10^{-4} \text{ kg.m}^{-3})$.

$$ \Delta\rho \cdot 10^3/(\text{kg m}^{-3}) = 0,201 \Delta\delta_{18} + 0,019 \Delta\delta_{17} + 0,015 \Delta\delta_D \quad (1) $$

Dans cette formule :

$\delta_{18}$, $\delta_{17}$ et $\delta_D$ représentent les écarts relatifs des valeurs respectives des rapports
$^{18}$O/$^{16}$O, $^{17}$O/$^{16}$O et D/H de l'échantillon étudié par rapport à celles d'un étalon d'isotopie, le S.M.O.W. (Standard Mean Ocean Water), mis au point par CRAIG.

$\Delta\delta_{18}$, $\Delta\delta_{17}$ et $\Delta\delta_D$ représentent les différences entre les valeurs de $\delta_{18}$, $\delta_{17}$ et $\delta_D$ pour deux échantillons d'eau différents.

$\Delta\rho$ représente la différence de masse volumique, en kg.m$^{-3}$, entre ces deux échantillons maintenus à la même température et sous la même pression ;

Les paramètres $\delta_{18}$ et $\delta_D$ sont observés au spectromètre de masse. Quant à $\delta_{17}$, difficile à observer, il est calculé pour les eaux "naturelles" (par opposition aux eaux artificielles formées, ou dont la composition a été gravement altérée), à partir de la relation.

## 4 CONCLUSION

L'équation empirique [1], vérifiée sur un important intervalle de masse volumique, semble devoir suffire aux exigences actuelles de la métrologie et de l'océanographie.

Elle permettra d'entreprendre une nouvelle étude d'ensemble de la masse volumique de l'eau pure, puis de l'eau de mer, tendant à combler les autres lacunes subsistant dans ce domaine.

## BIBLIOGRAPHIE

GIRARD G. et MENACHE M. — Etude de la variation de la masse volumique de l'eau en fonction de sa composition isotopique. C.R. Acad. Sc., Paris, B, 265, 709-712, 1967.

MENACHE M. — Variation de la masse volumique de l'eau en fonction de sa composition isotopique. Cah. Océanogr., XVIII (6), 477-496, 1966.

MENACHE M. — Du problème de la masse volumique de l'eau. Metrologia, III (3), 58-63, 1967.

MENACHE M. et GIRARD G. — Etude de la variation de la masse volumique de l'eau en fonction de sa composition isotopique. C.R. Acad. Sc., Paris, B, 270, 1513-1518, 1970.
# ETUDES THEORIQUES SUR LA DYNAMIQUE DES MERS

## B. SAINT-GUILY

Laboratoire Arago

66 - Banyuls-sur-Mer

La formation et la propagation des ondes et fronts internes dans le Détroit de Gibraltar ont été examinées analytiquement. Un premier modèle basé sur l'hypothèse de Boussinesq et sur celle d'une pression hydrostatique, a mis en évidence l'importance de certains termes non linéaires et celle du frottement sur le fond. Dans une seconde étude, une méthode de perturbation régulière a été utilisée et a permis de s'affranchir des hypothèses précédentes. Les oscillations secondaires formées en aval des fronts sont considérablement amplifiées par les termes non linéaires, lorsque l'interface moyenne est proche de la surface ou du fond.

La réponse d'un océan aux coups de vent a été discutée sur un modèle homogène à une couche, puis sur un modèle à deux couches. Les calculs effectués sur les équations linéarisées à l'aide de transformations de Laplace, ont montré comment un coup de vent donne naissance à un courant d'inertie et à une onde interne de même période dont les amplitudes sont notables. Par contre, les amplitudes du courant et de l'onde interne engendrées par une brusque variation de pression sont négligeables. Un modèle similaire a été établi pour calculer les variations du niveau de la mer sur une côte, en fonction du vent et de la pression atmosphérique.

Des solutions tridimensionnelles représentant des ondes de gravité se propageant au bord d'un bassin tournant, dont le fond est incliné, ont été obtenues. Elles ont révélé l'existence de fréquences limites pour les modes guidés, en particulier pour les modes de seconde classe. L'influence de la composante horizontale de la rotation de la terre sur la propagation des ondes internes en milieu stratifié a été étudiée. La bande de fréquences où leur existence est possible est élargie de façon importante si la stratification est très faible. La fréquence de Väisälä et la fréquence d'inertie sont modifiées. La présence d'un courant uniforme entraîne une déformation du diagramme fréquence nombre d'onde. La théorie prévoit un nouveau mode pour des longueurs d'onde courtes.
BIBLIOGRAPHIE

CAVANIE A. — Sur la genèse et la propagation d'ondes internes dans un milieu à deux couches. *Cah. Océanogr.* XXI, 9, p. 831-843, 1969.

CAVANIE A. (sous presse) — Un modèle non linéaire, non hydrostatique, pour l'étude des fronts dans le Détroit de Gibraltar. *Cah. Océanogr.*, à paraître.

CREPON M. — Hydrodynamique marine en régime impulsionnel. Ière Partie : Formulation des problèmes ; IIᵉ Partie : Etude de quelques solutions particulières dans l'hypothèse des ondes longues avec profondeur constante, Ch. 1 : Océan infini et vent constant dans tout l'espace. *Cah. Océanogr.*, XIX, 8, p. 627-655, sept-oct. 1967.

CREPON M. — Hydrodynamique marine en régime impulsionnel (suite). IIᵉ Partie, Ch. 2 : Océan infini et vent fonction d'une coordonnée horizontale. *Cah. Océanogr.*, XIX, 10, p. 847-880, déc. 1967.

CREPON M. — Hydrodynamique marine en régime impulsionnel (suite). IIIᵉ Partie, Ch. 3 : Vent soufflant sur un canal. *Cah. Océanogr.*, XXI, 4, p. 333-353, avril 1969.

CREPON M. — Hydrodynamique marine en régime impulsionnel (suite). IIIᵉ Partie, Ch. 1 : Formation d'ondes internes de longues périodes dans un océan à deux couches. *Cah. Océanogr.*, 9, p. 863-877, nov. 1969.

SAINT-GUILY B. — Note sur les ondes planétaires et leur analyse bidimensionnelle dans l'approximation des ondes longues. *Bull. Assoc. Franç. Etude Grandes Profondeurs Océan.* N° 5, 1, p. 1-10, 1966.

SAINT-GUILY B. — Ondes de frontière dans un bassin tournant dont le fond est incliné. *C.R. Acad. Sci. Paris*, 266, p. 1291-1293, 1968.

SAINT-GUILY B. — On internal waves. Effects of the horizontal component of the earth's rotation and of a uniform current. *Deut. Hydrogr. Zeit.* 23, 1, p. 16-23, 1970.
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SECTION VI

VOLCANOLOGIE
TABLE DES MATIERES

<table><thead><tr><th></th><th>Pages</th></tr></thead><tbody><tr><td>Géothermie,<br>par J. GOGUEL</td><td>273 3</td></tr><tr><td>Météorites et cratères d'impact,<br>par J. ORCEL et P. PELLAS</td><td>274 4</td></tr><tr><td>Volcanologie régionale,<br>par P. BORDET</td><td>277 7</td></tr><tr><td>Travaux faits en France sur la rhéologie des laves,<br>par H. SAUCIER</td><td>283 13</td></tr><tr><td>Sismo-volcanologie,<br>par C. BLOT</td><td>286 16</td></tr><tr><td>Géochimie des laves,<br>par M. GIROD</td><td>287 17</td></tr><tr><td>Gaz volcaniques,<br>par M. CHAIGNEAU</td><td>290 20</td></tr><tr><td>Recherches paléomagnétiques françaises en relation avec le volcanisme,<br>par A. ROCHE</td><td>292 22</td></tr><tr><td>Magmatologie en rapport avec le manteau supérieur,<br>par R. BROUSSE</td><td>296 26</td></tr><tr><td>Bibliographie</td><td>297 27</td></tr></tbody></table>
# GEOTHERMIE

## J. GOGUEL

Bureau de Recherches Géologiques et Minières
100, rue du Bac - 75 - Paris (7e)

L'étude du flux géothermique normal en France, sous la forme d'une action concertée par le B.R.G.M. (profil thermique dans les sondages) et l'I.P.G. - Paris (conduction des roches), entreprise en 1963, s'est poursuivie jusqu'en 1968, avec des mesures, sur des sondages pétroliers abandonnés en Alsace. Les valeurs élevées (3,3 et 4,3 cal/s. cm²) trouvées à certains de ces sondages paraissent significatives. bien que la précision de la détermination soit limitée, tant par le risque de perturbation par des circulations d'eau, que par le nombre insuffisant d'échantillons disponibles pour la mesure de la conduction thermique. Sur les douze déterminations effectuées, deux seulement sont tout à fait à l'abri de ce genre de critique. Mais elles indiquent, pour le Massif Central, des valeurs nettement supérieures à la moyenne mondiale (2,35 et 2,45 cal/s cm²) ce qui confirme l'ensemble des autres mesures. Ce serait une raison pour poursuivre ces déterminations, mais à condition que l'on puisse disposer de sondages ne prêtant à aucune critique, c'est-à-dire pratiquement, de sondages suffisamment profonds, dans un socle oristallin imperméable, dont on puisse disposer pendant plusieurs mois après leur achèvement.

Si rien n'a été fait en France métropolitaine pour la prospection de l'énergie géothermique, (bien que des zones de réservoirs possibles aient été signalées, VATIN-PERIGNON [322]) les recherches commencées antérieurement à la Guadeloupe (GOGUEL, 1967) [152], ont été poursuivies par la Société Eurafrep, et étendues à la Martinique. Elles ont comporté une étude géochimique systématique des eaux, une campagne de petits sondages de mesure de gradient au Lamentin, près de Fort de France (Martinique) et l'exécution de trois sondages profonds ; les deux sondages exécutés à Bouillante (Guadeloupe), site retenu par les premières prospections, ont trouvé des températures atteignant 240°, et pour l'un au moins, une forte production de vapeur (CORMY, DEMIENS d'ARCHIMBAUD et SUREIN, 1970) [108]. Les essais effectués en octobre-novembre 1970 indiqueront si une exploitation énergétique est rentable. Notons que pour permettre cette prospection, une loi spéciale a été votée, qui assimile l'énergie géothermique aux substances concessibles dans les départements d'Outre-Mer.

Les missions organisées en Dankalie par le C.N.R.S. conjointement avec le C.R.S. italien [295] ont mis en évidence des indices géothermiques importants, qui ont incité l'O.N.U. à subventionner un projet de recherche et de développement pour l'énergie géothermique en Ethiopie. Une prospection de l'énergie géothermique sur le territoire français des Afars et des Issas est envisagée.

On peut signaler également une étude théorique sur l'origine des gisements géothermiques (GOGUEL, 1970) [154].
# METEORITES ET CRATERES D'IMPACT

J. ORCEL et P. PELLAS

Musuem National d'Histoire Naturelle
61, rue de Buffon - 75 - Paris (5e)

Il convient de rappeler, en préambule à ce rapport, que cette catégorie de recherches est une des traditions du Muséum National d'Histoire Naturelle, avec les travaux de DAUBRÉE, STANISLAS MEUNIER, A. LACROIX et ses collaborateurs.

Car le Muséum abrite l'une des plus riches collections de météorites du monde, qui rassemble de nombreux exemplaires appartenant à plus de 750 chutes diverses.

Une grande exposition a été organisée dans la Galerie Botanique du Muséum en 1968, avec le concours de laboratoires français et étrangers, pour montrer au public l'importance des travaux entrepris à divers points de vue sur ces objets.

Actuellement, le laboratoire de Minéralogie du Muséum poursuit ses recherches sur la composition minéralogique et la structure des météorites et des impactites, et sur les cratères d'origine météoritique.

D'autres groupes de recherche appartenant au Centre National de la Recherche Scientifique et aux Facultés des Sciences, se consacrent à divers problèmes concernant la composition chimique et isotopique, et la production des radionuclides.

Voici les résultats obtenus au cours des années récentes :

## METEORITES

La microstructure de la météorite carbonée d'Orgueil examinée en sections polies, et la répartition du carbone dans cette météorite et celle de Cold Bokkeveld ont fait l'objet de deux études réalisées au moyen de la sonde électronique et de la technique du balayage semi-électronique. (Jean ORCEL et Boris ALPERN) [238].

Des études minéralogiques et pétrographiques, avec analyse des phases minérales à la sonde électronique ont été effectuées sur les chondrites carbonées de Lancé et Vigarano (CHRISTOPHE-MICHEL-LEVY) [97, 98].

Des données ont été fournies sur les circonstances de la chute de la météorite de Saint-Séverin (Charente) (27 Juin 1966) sur la composition minéralogique et
chimique, et sur la microstructure de cette météorite pierreuse. (J. ORCEL, B. DAVID, F. KRAUT, D. NORDEMANN, J. TOBAILEM) [239].

Une chondrite à hypersthène, recueillie dans le désert du Sahara a fait l'objet d'une étude préliminaire (LEFRANC et al.) [196].

La composition isotopique du lithium ($Li^7/Li^6$) a été étudiée dans plusieurs météorites pierreuses au moyen de la sonde ionique, et comparée à celle de certaines roches terrestres (GRADSZTAJN et al.) [157] (BERNAS et al.) [21].

Des variations dans le taux de production de certains radionuclides dans différentes météorites, ont été attribuées au flux de neutrons thermiques d'origine solaire ; certaines chondrites ordinaires pourraient donc avoir une origine cométaire (YOKOYAMA et al.) [333, 334, 335].

Une étude systématique des radionuclides produits par le rayonnement cosmique galactique dans les météorites de St Séverin et de Granès recueillies très peu de temps après leur chute a apporté des résultats nouveaux (TOBAILEM et al.) [305, 306, 307] (BIBRON et al.) [23], (MABUCHI et al.) [206].

Par révélation (aux moyens d'attaques chimiques appropriées) des traces d'ions lourds dans certains minéraux (silicates et phosphates) de la météorite de St Séverin, on a étudié, pour la première fois, le spectre différentiel en énergie, intégré sur le temps d'exposition, dans le cas des ions du groupe de fer du rayonnement cosmique galactique (CANTELAUBE et al.) [76]. Les conséquences de cette étude concernant le flux moyen de ces ions pendant les 12 derniers millions d'années ont été discutées avec le "Tata Institute" de Bombay (LAL et al.) [187].

En couplant les mesures de radioactivités induites et de densités de traces d'ions de fer on peut indiquer que les régions les moins ablatées de la météorite de St Séverin ont reçu un flux appréciable de protons de faible énergie, à l'orbite moyenne de la météorite (AMIN et al.) [8].

La mesure des densités de traces d'ions de fer galactique, à la surface de tous les fragments recueillis a permis d'évaluer à 25-30 % de la masse préatmosphérique, la perte résultant de la traversée de l'atmosphère. (CANTELAUBE et al.) [77, 78].

On a découvert que certains cristaux des parties enrichies en gaz de certaines météorites avaient été irradiées, par un flux de faible énergie, d'ions du groupe du fer. Il existe une bonne corrélation entre la présence de ces cristaux et celle de gaz rares à composition isotopique solaire (PELLAS et al.) [242, 243], (POUPEAU et al.) [248], (LORIN et al.) [204].

## CRATERES METEORITIQUES ET IMPACTITES

Des recherches dans ce domaine sont poursuivies au laboratoire de Minéralogie du Muséum par M.F. KRAUT, en collaboration avec des minéralogistes français et étrangers.

F. KRAUT [176 b] a découvert un vieux cratère (âge probable 200 millions d'années) dans la région de Rochechouart (département de la Charente et de la
Haute-Vienne). On y rencontre sur 140 km² environ un ensemble de brèches fort hétérogènes auxquelles on attribuait autrefois une origine volcanique.

Les minéraux de ces roches ont subi des transformations provoquées par les ondes de choc : quartz souvent clivé (F. KRAUT) [177] ("planar elements"), diminution ou perte totale de la biréfringence des feldspaths ; les produits vitreux ont des indices de réfraction supérieurs à ceux des verres volcaniques.

F. KRAUT [178] a en outre localisé plusieurs sites de "Shatter cones" dans les roches cristallines filoniennes et métamorphiques de la région.

Les Instituts et Laboratoires français, allemands et américains qui participent à ces recherches et organisent des missions pour l'étude de ce cratère et de ses impactites sont : le Laboratoire de Géologie Industrielle de l'Ecole des Mines de Paris, le Département de Géophysique du Bureau de Recherches Géologiques et Minières d'Orléans, le Service de Planétologie de la N.A.S.A., Greenbelt, Maryland, le Laboratoire d'Océanographie Atlantique de Miami, La Smithsonian Institution (Washington), l'Institut Max Planck de Physique Nucléaire à Heidelberg, l'Institut de Minéralogie de l'Université de Tübingen, et l'Institut de Géophysique Appliquée de l'Université de Munich.

D'autre part, F. KRAUT a participé au Colloque "Meteorite Impact and Volcanism" au Lunar Science Institute de Houston, et à la réunion annuelle de la Meteoritical Society au Shenandoach National Park (Virginia).

Enfin, F. KRAUT en collaboration avec Kurt FREDRIKSON [133 b] a étudié l'eucrite de Cachari dont les zones vitreuses sont dues à des effets de choc subis par la météorite avant son entrée dans l'atmosphère. Le verre a en effet la même composition chimique que la météorite et il englobe des sphérules de troïlite. Le feldspath est partiellement transformé en maskelynite.
# VOLCANOLOGIE REGIONALE

P. BORDET

Institut Catholique
Laboratoire de Minéralogie
21, rue d'Assas - 75 - Paris (6e)

## FRANCE

### Nord

L'étude des corrélations stratigraphiques entre les différents bassins houillers du Nord et du NE de la France a été poursuivie en utilisant comme repères, les horizons de tonsteins volcaniques [43]. De nouveaux tonsteins ont été découverts dans le bassin de Lorraine [218]. Les minerais argileux de ces roches ont été étudiés [130].

### Bretagne

Des ensembles paléovolcaniques divers ont été décrits en Bretagne : formations à Spilite-Kératophyre dans le Silurien de Basse-Bretagne [10, 51], dans le Culm de Chateaulin [272], volcanisme acide dans le Dinantien des Côtes du Nord [273, 274], de la région d'Erquy [11], formations ignimbritiques dans le culm du bassin de Laval [52], des Coërons [50, 64] et d'autres régions [53] – enfin, la mise en place de lamprophyres entre deux phases de granitisation a été signalée dans le granite de Trégastel [205].

### Est

Les formations paléovolcaniques du socle ont été également étudiées en Haute-Savoie [118], dans le culm des Vosges méridionales [279,280], et le viséen du territoire de Belfort [133].

### Massif Central

Le Massif Central a été l'objet de nombreux et importants travaux [271].

**Socle ancien** – Des roches microgrenues se trouvent en enclaves dans le granite du Velay [95] tandis que des échantillons de granulites et de charnockites ont été rejetés par les volcans [115]. Des roches volcaniques d'âge carbonifère ont été étudiées dans le Lot [222, 223] et les Cévennes [158].

**Chaîne des Puys** – Les travaux les plus importants ont porté sur la chaîne des Puys et ses différents volcans [270] où ont été datées des éruptions qui s'échelonnent entre – 13 000 et – 6 000 ans [63, 12, 18, 20]. Le Puy de Dôme lui-même a un âge de 3 000 ans. Les tufs et projections de cette chaîne ont été spécialement étudiés [44, 73].
*Mont-Dore* — Le Mont-Dore est un important centre de recherches : celles-ci ont porté sur : ses projections [45, 57], ses roches volcaniques [58], sa géochimie [200, 201, 202], ses déformations tectoniques récentes [143, 144], enfin, sur la palynologie des sédiments qui s'y trouvent inclus [70, 143].

*Cantal* — Le Cantal a été aussi l'objet de travaux : on peut citer des études de roches trachytiques et phonolitiques [58, 151, 318], celles de minéraux isolés [56, 317, 321]. Les mises en place de certains matériaux se sont faites par projections [57] alors que des coulées s'épanchaient dans des lacs [150]. Des mouvements tectoniques récents y ont été signalés [265, 322],. Enfin, deux études régionales ont été publiées : l'une concerne le Nord [319], l'autre, le Centre [193].

*Velay* — Certaines phonolites du Velay présentent une disposition annulaire [217], d'autres ont été étudiées pour leur paléomagnétisme [31], enfin, certaines roches volcaniques ont été datées dans le cadre du Quaternaire européen [48].

Des maares et cones de scories ont été décrits [48]. En Limagne, différentes coulées et roches volcaniques ont été l'objet de recherches géochronologiques [46, 79].

*Aubrac* — L'âge des basaltes de l'Aubrac a été parallélisé avec celui des basaltes du Massif Central [102].

Cette région a fait l'objet d'un travail d'ensemble [103].

*Causses et Languedoc* — Des volcans isolés et avortés ont été décrits dans les Causses septentrionales [20]. Vers Bedarieux, des appareils analogues ont fourni des enclaves de péridotites chromifères [1].

D'autres enclaves et minéraux rares ont été trouvés au N de Montpellier [14, 15, 16].

Le volcan de Rives a fourni des laves et pegmatitoïdes curieux [194]. A St-Bauzile se retrouve l'association classique de formations volcano-lacustres à diatomées [128].

Enfin, la région de Laissac, dans le détroit de Rodez, a fait l'objet d'une description volcanologique [208].

## Alpes

La présence de rhyolites d'origine inconnue a été signalée dans le conglo-mérat miocène de Voreppe [36].

Le paléomagnétisme du permien du Guil a été étudié [263].

## Pyrénées

Les lherzolites des Basses-Pyrénées [259-260] et les opholites de l'Ariège [303-304] ont fait l'objet de descriptions pétrographiques.
### Provence

La mise en place des laves acides de l'Estérel a donné lieu à de nouvelles interprétations [42].

Le volcanisme tertiaire de la région de Toulon [110] a été étudié ainsi que celui de la Seyne [275] et de Beaulieu [104].

Les formations volcaniques les plus anciennes liées au volcanisme tertiaire de Provence orientale ont été décrites dans l'Eocène de la région de Vence.

Enfin, des minéraux d'origine volcanique ont été découverts sur le talus continental entre Marseille et les Iles d'Hyères [139].

### Corse

L'étude de l'aimantation des rhyolites permiennes de Corse a permis de déduire un changement d'orientation de l'île par rapport à la France et à l'Italie [288, 230].

Un lamprophyre hyperalcalin y a été décrit [324].

Enfin, la géochimie du potassium et du rubidium a été étudiée dans les granodiorites [83].

## EUROPE

### Angleterre

L'Ile d'Aïran (Ecosse) a fait l'objet d'une description insistant sur les racines volcaniques qui y sont visibles.

### Espagne

A travers l'Espagne, diverses formations volcaniques ont été étudiées : pillow-lavas dans le Crétacé du Pays-Basque [269], volcanisme de la province de Gérone [309-310], paléovolcanisme dans le Jurassique de l'Aragon [135], volcanosédimentaire à sulfures dans la Sierra morena [161], coulées dans la zone subbétique.

Roches vertes dans la Sierra de Lujar [122].

Roches éruptives à Ibiza (Baléares [18]).

Enfin, le volcanisme de la mer d'Alboran a été mis en rapport avec la structure de celle-ci [138].

### Portugal

Une étude a porté sur la massif rhyolitique de Bicesse Casal do Clerigo [22] ainsi que sur les roches volcaniques de Flores Açores [277, 278].

### Italie

Les recherches ont porté sur le volcanisme de l'Etna [282, 289, 193, 336, 337], les fumerolles volcaniques [90, 336]), la géochimie des volcanites de Toscane et de l'Ile d'Elbe [125 à 127] ; les séries à roches vertes des schistes lustrés des Alpes [137], la géomorphologie des volcans italiens.
Enfin, les formations de l'Astroni (volcan des Champs phlégréens) ont été
datées au C14.

Grèce

Une vue d'ensemble a été présentée sur le volcanisme de la Macédoine et ses rapports avec la structure [216]. Une étude a concerné le Massif de Voras. Les terrains volcaniques de Lesbos ont également été décrits [249].

Chypre

Une série volcano-sédimentaire a été découverte dans le Crétacé supérieur du Sud de l'Ile [184], tandis que le Massif volcanoplutonique de Kellali [184] a été analysé.

Yougoslavie

Etude des roches volcaniques de la région de Lojane Vaksine [266].

AFRIQUE

Maroc

Le Massif ultrabasique des Beni Bouchera (Rif) a été étudié ainsi que les enclaves qu'il contient [176].

Tunisie

Les roches éruptives du salifère de l'extrême Nord tunisien ont été décrites
[113].

Algérie

Le paléomagnétisme du massif de Cavallo a été étudié [30].

Sahara

Des roches volcaniques ont été signalées dans le Trias d'Hassi Messaoud et du Chott el Chergui [188] ; d'autres ont été étudiées dans les Eglab [71]. La "série pourprée" = "Nigritien", attribuée au Cambrien continental s'est révélée riche en matériaux volcaniques [72].

Les basaltes du Hoggar ont fourni de curieuses enclaves à pyroxène et grenat
[139, 140].

Le massif de l'Atakor a donné lieu à deux études fondamentales, l'une pétrographique [139], et l'autre géomorphologique [267, 268].

Le socle précambrien de la région de Silet contient également des roches volcaniques [159].

Enfin, les rapports entre volcanisme et grandes structures ont été analysés au Hoggar, en Aïr, au Nigéria et au Cameroun [27].
### Mauritanie

Les deux grandes structures de Tenoumer [220] et de Temimichat [247] ont fourni des roches volcaniques.

### Soudan

Le volcanisme récent du Darfour a été étudié [112].

### Côte d'Ivoire

Les porphyroïdes de Tamodi ont été décrits [332].

### Cameroun

Les caractères chimiques des trois volcanismes camerounais ont été précisés [225], tandis qu'un exemple (Golda Zuelva) permettrait de définir les rapports entre Calderas et ring structures [327].

### Congo

L'évolution volcanologique du Niragongo a été surveillée au cours des dernières années [291, 294].

### Ethiopie

Le volcanisme d'Ethiopie et spécialement celui de l'Afar ont fait l'objet d'une série de travaux convergents [295] : magmatisme [298], minéralogie [320], géochimie [91, 92], tectonique [100, 296], paléomagnétisme [276].

### Madagascar

On peut citer des études sur les ignimbrites de la Montagne d'Ambre [172], sur la métallogénie et ses liaisons avec le volcanisme [132], sur le paléomagnétisme des roches volcaniques créticées [9], enfin, sur les charnockites [258].

Le volcan actif de la grande Comore a été étudié [17].

### La Réunion

Les basaltes de la Réunion ont fait l'objet de recherches pétrographiques et minéralogiques [313, 314].

## ASIE

### Turquie

Les études ont porté surtout sur les séries ophiolitiques et leurs rapports tectoniques avec l'édifice orogénique turc [156, 192, 246, 330]. Une étude géochronologique a été réalisée [315].

### Iran

Les importantes formations volcaniques du désert de Lout ont fait l'objet d'une première reconnaissance [107].
Afghanistan

Le grand massif volcanique du Dacht-e-Nawar a fait l'objet d'une première étude volcanologique.

Cambodge-Thaïlande

Les basaltes récents y ont été étudiés et datés [79, 80].

Bali

Cette île comporte une importante formation ignimbrite [209].

AMERIQUE

Guadeloupe

La structure de l'île a fait l'objet d'une nouvelle étude [86]. Il s'y poursuit des recherches géothermiques qui ont récemment abouti à des résultats positifs [152].

OCEANIE

Nouvelle-Calédonie

Un flysch à éléments volcaniques y a été décrit [155].

Nouvelles-Hébrides

La structure des îles a été mise en rapport avec des cataclysmes volcaniques récents [136].

Tahiti

Des mesures géochronologiques ont fait apparaître des âges anormalement anciens [179].

Mururoa

Le substratum volcanique de l'atoll a été atteint [89].

TERRES AUSTRALES

Dans le cadre du volcanisme sub-antarctique [141, 19] un important travail de géologie et géomorphologie des îles Kerguelen a été réalisé [234, 231] ; les principaux types d'associations magmatiques ont été analysés [233, 93] ainsi que leurs rapports chronologiques [232]. Les îles Crozet ont fait l'objet d'études pétrologiques et géochimiques détaillées [162, 163].
# TRAVAUX FAITS EN FRANCE SUR LA RHEOLOGIE DES LAVES

## H. SAUCIER

Institut de Minéralogie et de Pétrographie
Faculté des Sciences de Strasbourg
1, rue Blessig - 67 - Strasbourg

J.P. CARRON a continué la série de recherches qu'il avait entreprises précédemment sur la rhéologie des obsidiennes granitiques. Ces recherches avaient déjà été signalées dans le rapport présenté à l'Assemblée Générale de l'U.G.G.I. de 1967. Elles ont fait l'objet d'une partie de la thèse de doctorat ès-Sciences [84] soutenue à Paris en 1968 par J.P. CARRON, ainsi que de plusieurs publications ultérieures [81, 82, 83, 85]. Pour des mesures effectuées à l'air libre entre 750°C et 1000°C, il a employé la méthode de compression uniaxiale mise au point précédemment, et qui est utilisable dans le domaine 10⁷, – 10¹¹ poiseuilles. Pour une obsidienne de Vulcano la série de mesures a pu, grâce à G. URBAIN être continuée vers des températures plus hautes, avec des viscosités de 10² à 10⁴ poiseuilles, à l'aide d'un viscosimètre à cylindres coaxiaux.

Les viscosités, à une même température, de différentes obsidiennes, sont très dispersées ; mais pour une viscosité donnée l'énergie d'activation du phénomène est pratiquement la même pour toutes les roches. Les courbes $η = f(T)$ donnant la viscosité en fonction de la température sont donc superposables par une translation le long de l'axe des températures. Il en résulte que la détermination de la viscosité d'une lave à une seule température, suffit pour prévoir son composition entre 800°C et 1100°C.

J.P. CARRON a fait également quelques mesures de viscosité, à haute température, sous pression de vapeur d'eau. Il détermine la vitesse de chute d'une bille de platine, dans le silicate fondu hydraté. Les expériences ont porté sur un mélange ayant une composition quartzo-feldspathique (orthose-albite – quartz en proportions égales).

L'interprétation des résultats donnés par les différents auteurs qui ont publié des mesures de viscosité portant sur des roches silicatées, soit à sec, soit sous pression de vapeur d'eau, fait intervenir l'enchaînement des tétraèdres $SiO_4$ ($Si^{+4}$ pouvant être remplacé par $Al^{+3}$ ou $Fe^{+3}$. Dans la silice pure chaque tétraèdre est lié à quatre voisins ce qui donne une charpente tridimensionnelle où seules des ruptures thermiques de liaisons permettent l'écoulement. La viscosité est très grande.

L'introduction d'oxydes, $M_2O$ par exemple, amène l'apparition d'ions oxygène en excès. Il existe des ions $O^{2-}$ liés à un seul tétraèdre ; ce sont les oxygènes actifs. La viscosité du système sera fonction du nombre des liaisons rompues, et par conséquent du nombre d'oxygènes actifs. D'où résulte l'importance du rapport $R = O_A/T$, $O_A$ nombre d'oxygènes actifs, T nombre d'ions tétraédriques ($Si^{+4}$,
$Al^{+4}$, $Fe^{+3}$). Pour les systèmes simples on trouve (5) que $\eta = K/R^m$ où l'exposant $m = 2,45$ quand $R < 1$. Pour les laves volcaniques cette formule est encore vraie en première approximation.

D'autre part, dans les magmas hydratés on peut admettre que la molécule $H_2O$ s'incorpore au réseau de tétraèdres en provoquant des ruptures. La liaison Si-O-Si devenant Si-O HO-Si. Les OH fixés sur les Si se comportent pratiquement comme les oxygènes actifs ; c'est pourquoi J.P. CARRON les fait intervenir dans le calcul du rapport $R = Q_A/T$. Adoptant alors le type de diagramme proposé par H. SAUCIER, il porte en abcisse log R et en ordonnée log $\eta$ (Figure 1). Le diagramme obtenu est très intéressant par sa généralité. Il permet de déterminer à toute température comprise entre 800°C et 1400°C la viscosité d'un magma dont on connaît la composition et la teneur en eau. Bien entendu, la valeur obtenue n'est qu'approximative ; si la teneur du bain en cristaux devient importante, la méthode cesse d'être applicable.

<figure><img src="image_24.png" /><figcaption>Figure 1 – Diagramme donnant, pour des températures comprises entre 800° et 1400°C la viscosité d'un magma silicaté en fonction de la proportion d'oxygènes actifs. En abscisse $R = Q_A/100/T$ (J.P. CARRON).</figcaption></figure>

J. SERUGUETTI et A. SIAT [278] étudiant à Strasbourg la pétrographie de roches volcaniques de l'Ile de Flores (Açores) ont fait une série de mesures sur la déformation à haute température d'échantillons soumis à une pression uniaxiale, suivant la méthode utilisée par G. SABATIER et J.P. CARRON. En opérant sur un basalte holocristallin, ils ont constaté que, à 1135°C, la mise en charge ne
produit d'abord qu'une déformation très faible,; un effondrement rapide intervient ensuite. La période d'incubation paraît correspondre au temps nécessaire pour amener la fusion de 30 à 40 % de la masse. Pour une charge plus élevée, la période d'incubation est plus courte, mais la fraction fondue reste la même. Ces observations illustrent la dissymétrie qui existe entre les phénomènes observables lors du refroidissement d'un magma et ceux correspondant à l'échauffement d'une roche cristallisée.
# SISMO - VOLCANOLOGIE

## C. BLOT

O.R.S.T.O.M.

24, rue Bayard - 75 - Paris (8e)

En 1967 et 1968 la Section de Volcanologie Française et l'O.R.S.T.O.M. ont contribué et participé à la création de l'Osservatorio Géofisico di Lipari en Sicile annexe du Laboratorio Internazionale per le Ricerche Vulcanologiche (Catane).

Cet observatoire a pour rôle l'étude et la surveillance des volcans de cette région, en particulier Vulcano. Dans ce but un réseau de stations sismologiques avait été installé sur différentes îles : Lipari, Vulcano, Stromboli et en Sicile (Osservatorio Géofisico di Gibilmanna). L'appareillage utilisé, prototype prêté par le Professeur P.L. VILLMORE, était un système d'enregistrement sur bande magnétique (analogique) des impulsions de sismographes transmises par câble et par radio.

Les phénomènes sismologiques observés au voisinage de Vulcano ont été classés en 3 groupes suivant la fréquence des ondes enregistrées correspondant aux manifestations gazeuses superficielles et volcano-tectoniques plus profondes.

La fréquence mensuelle variable de ces phénomènes, de magnitude relative-ment faible, montre que l'activité interne de Vulcano se poursuit avec des périodes de recrudescence et que le sommeil de ce volcan n'est qu'apparent [28].

Les recherches sur les corrélations éruptions des volcans et séismes du manteau supérieur ont été poursuivies. Ces corrélations sont de plus en plus confirmées par les évènements survenus durant ces dernières années et, en particulier, dans la région des Nouvelles-Hébrides où des prévisions d'éruptions ont été faites avec succès plusieurs mois avant celles-ci.

Les séquences des séismes profonds ($h = 600 \text{ km}^{\pm}$) et intermédiaires ($h = 200 \text{ km}^{\pm}$) suggèrent un processus de fracturations à ces niveaux qui favorisaient l'ascension des gaz et magma sous pression vers la surface.

Les rapports distance épicentres à délais de temps (D/dt) entre séismes profonds et intermédiaires sont de l'ordre de 1,8 kilomètre/jour, entre épicentres intermédiaires et volcans en éruption de 0,9 km/jour entre séismes profonds et volcans de 1,3 km/jour. Ces rapports varient légèrement suivant les positions des foyers sismiques (profondeur, axes tectoniques ..., l'énergie des séismes et éruptions volcaniques et le type de ces éruptions.

Ces résultats sont en accord avec les récentes découvertes sur les variations de la composition des magmas éjectés par les volcans en fonction de leur situation au-dessus de la zone sismique de Benioff, c'est-à-dire de la profondeur des foyers des séismes sous les volcans [29].
# GEOCHIMIE DES LAVES

## M. GIROD

Faculté des Sciences de Lyon
86, rue Pasteur - 69 - Lyon

Les recherches sur la géochimie des laves, en particulier la géochimie isotopique, se sont considérablement développées au cours des quatre dernières années. Dans cette mise au point, il ne sera pas possible de citer les nombreux travaux de pétrologie dans lesquels sont abordées des questions géochimiques ; seules seront retenues les études de géochimie pure ; certaines d'entre elles traitent de problèmes d'intérêt général, d'autres de problèmes régionaux.

JAVOY, HAMET et ALLEGRE [171] ont discuté la genèse des magmas rhyolitiques en utilisant les rapports ¹⁸O/¹⁶O et ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr. Considérant successivement les rhyolites d'extension régionale d'âge hercynien et les rhyolites associées à des roches basiques, les auteurs ont montré que dans la plupart des cas les valeurs ¹⁸O et ⁸⁷Sr sont en accord avec une origine par fusion crustale.

Les obsidiennes de composition granitique ont, par ailleurs, fait l'objet d'une étude détaillée en ce qui concerne le mécanisme et l'importance de la diffusion des ions alcalins [81, 84]. A la suite d'une étude théorique et expérimentale du phénomène, il apparaît que la diffusion de Na est limitée dans les magmas naturels à des distances de l'ordre du décimètre.

Les problèmes concernant l'évolution chimique du manteau supérieur et la genèse des magmas volcaniques ont été abordés à l'aide des analyses isotopiques du Sr et du Pb [169, 221]. Utilisant l'ensemble des données ¹⁸O/¹⁶O, ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr, ²⁰⁶Pb / ²⁰⁴Pb, ²⁰⁷Pb/ ²⁰⁴Pb, ²⁰⁸Pb/ ²⁰⁴Pb, ALLEGRE propose un modèle qui fait dériver les basaltes alcalins d'un domaine du manteau fonctionnant en système ouvert, et les tholéites d'un autre domaine du manteau fonctionnant en milieu presque fermé et situé entre l'asténosphère et la discontinuité de Mohorovicic.

En ce qui concerne les travaux régionaux ayant trait à la géochimie des laves, les plus importants semblent être les suivants :

## FRANCE

Le massif volcanique du Mont-Dore, a fait l'objet de plusieurs études. LETOLLE [199] et LETOLLE et KULBICKI [200, 201, 202] ont étudié la répartition des éléments majeurs et des éléments-traces (Ba, Sr, Ga, Mo, V, Zn, Cu, Pb, Cr, Ni, Co, B, Li) dans les différentes laves et en ont tiré les conclusions suivantes : les termes les plus siliceux sont vraisemblablement dus à la palingenèse du socle granitognessique, les trachyandésites ne sont pas les produits d'une
différenciation d'un magma basaltique, les termes les plus alcalins (téphrites, trachyphonolites) sont dus à des phénomènes secondaires de différenciation magmatique. ALLEGRE et JAVOY [7], de leur côté, ont mis en évidence une relation systématique entre les rapports ¹⁸O/¹⁶O (5,5 à 9,5) et ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr (0,702 à 0,720) et interprètent les résultats de leur étude en considérant deux séries de mélange entre la croûte granitique et le magma basaltique.

Dans la chaîne des Puys, CAMUS et VIALETTE [75] ont effectué une étude préliminaire sur la géochimie de K, Rb, Sr. K/Rb varie de 290 à 310, ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr varie de 0,702 à 0,706 et Rb/Sr de 0,063 à 0,438. Des résultats similaires obtenus par JAVOY et ALLEGRE [7] sont interprétés en invoquant un phénomène de contamination crustale synchrone d'une différenciation.

Une étude très détaillée a été effectuée sur le comportement géochimique de l'Uranium et du Thorium dans les laves anciennes du Culm des Vosges méridio-nales [270, 280]. U et Th se concentreraient préférentiellement dans les termes les plus différenciés de l'association préorogénique (albitophyres, orthophyres) et dans des zircons et des thorites appartenant à un stade tardif pneumatolytique.

Signalons enfin le travail de VELDE [323] qui, partant d'une analyse statistique effectuée sur ordinateur, a montré que tous les basaltes tertiaires et quaternaires de France appartiennent sans ambiguïté au groupe des basaltes alcalins et non à celui des basaltes tholéitiques.

### ITALIE

DUPUY [226] a étudié les fractionnements géochimiques des alcalins, des alcalinoterreux et du gallium dans les roches intrusives et effusives (principalement ignimbrites) de Toscane et de Latium septentrional. L'hypothèse d'une fusion partielle de matériel gneissique est retenue pour la genèse des ignimbrites. C'est à la même conclusion que sont parvenus DUPUY et ALLEGRE [227] en considérant le rapport K/Rb. Diverses conséquences quant au comportement du rapport K/Rb au cours de phénomènes anatectiques sont déduites de cet exemple italien.

### AFRIQUE

Dans le cadre d'une étude régionale du Dankalie (Ethiopie), CHEMINEE [91, 92] a étudié la distribution de U, Th et K dans les différentes laves. Les teneurs des basaltes en U et Th sont supérieures (U : 0,1 à 0,7 ; Th : 0,2 à 3) à celles qui caractèrisent les grandes zones océaniques ou continentales ; dans les rhyolites sodiques $U = 4,1$ et $Th = 15,2$ ; les valeurs des rapports Th/K et U/K sont anormalement élevées. Des processus tels que les transferts gazeux auraient joué un rôle important dans l'évolution magmatique.

### AMERIQUE

Les andésites et basaltes du Costa-Rica ont fait l'objet d'une étude géochimique [221] à l'aide de traceurs isotopiques ¹⁸O/¹⁶O et ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr. Les valeurs
¹⁸O sont très élevées pour les andésites et faibles pour les basaltes ; par contre les valeurs ⁸⁷Sr sont constantes et relativement faibles. Ces résultats, selon les auteurs de ce travail, indiquent que les andésites doivent leur origine à la contamination du magma basaltique par une croûte très jeune.

ANTARCTIQUE

Le comportement géochimique de l'uranium, du thorium et du potassium a été étudié sur les laves de l'archipel des Kerguelen [93]. On montre que les basaltes alcalins ont des concentrations analogues à ceux des îles des dorsales médio-océaniques. Par contre les valeurs des rapports Th/U, Th/K et U/K sont anormalement élevées et se rapprochent des valeurs caractéristiques des basaltes continentaux. Les auteurs tirent argument de ces résultats pour suggérer l'hypothèse d'une contamination. Signalons enfin l'étude de GUNN, WATKINS, COY-ILL et NOUGIER [162, 163] sur la géochimie d'éléments traces (Cr, Ni, Rb, Sr, Ba, Pb, Th) dans les océanites, ankaramites et basaltes à olivine de l'île de l'Est (Archipel des Crozet).
GAZ VOLCANIQUES

M. CHAIGNEAU

Laboratoire des Gaz du C.N.R.S.

4, avenue de l'Observatoire - 75 - Paris (6e)

Une étude isotopique a été entreprise par J.L. CHEMINEE, R. LETOLLE et Ph. OLIVE [90] sur des fumerolles de volcans italiens. Les mesures relatives à $^{13}$C ont donné, pour la Solfatare et Vulcano, des valeurs de δ qui permettraient d'attribuer à l'anhydride carbonique une origine liée à la décomposition de carbonates sédimentaires, soit à une température minimale de 600°K, soit par les eaux acides jusqu'à 400°K mais selon un phénomène plus superficiel. A partir de l'eau retenue sur du chlorure de calcium, les valeurs de $^{18}$O n'ont pas pu conduire à des conclusions satisfaisantes en raison des échanges isotopiques susceptibles de se produire aussi bien avec les carbonates qu'avec les silicates. Par contre, les teneurs en deutérium sont en accord avec une contribution d'eaux météoriques. Cette conclusion est confirmée, à Vulcano, par les teneurs en tritium, sans qu'il ait été possible de préciser si la fraction non météorique est d'origine juvénile ou marine.

La contribution des eaux météoriques a été ultérieurement évoquée à propos des fumerolles de la partie centrale du cratère de Vulcano en comparant leur teneur en eau (voisine de 99,5%) à celle des émanations marginales. Les analyses de M. CHAIGNEAU et Mlle K. CONRAD [88] ont permis d'établir la variation de la composition centésimale de ces gaz selon la situation des évents ($SO_2$, $H_2S$, $CO_2$, $CO H_2$, $CH_4$, $C_2H_6$, $C_2H_4$, $C_3H_8$, $C_3H_6$, $C_4H_{10}$ et $C_4H_8$). Il s'est révélé que la fumerolle dont la température est la plus élevée (190°C), donc la plus riche en oxyde de carbone, est la seule qui renferme du fluorure de thionyle. De plus, la dispersion de l'émission d'hydrogène est sans relation avec la température des gaz. La présence de cet élément semble normal si l'on considère les résultats obtenus pour l'Etna et le Stromboli.

Quelques perfectionnements aux méthodes d'extraction et d'analyse des gaz occlus ont été décrits par M. CHAIGNEAU [87] à propos des laves émises par le Piton de la Fournaise (Ile de la Réunion) lors des éruptions de 1943, 1952, 1959 et 1960. L'examen des échantillons prélevés dans la partie terminale ou supérieure des coulées a conduit à plusieurs observations. Le volume de gaz occlus varie selon les éruptions bien que la composition qualitative soit constante, à l'exclusion de l'acide chlorhydrique qui n'est dosable que pour 1943 et 1952. L'absence d'hydrogène sulfuré est un indice favorable à une occlusion ayant lieu à température élevée. Un rapport $CO_2/CO$ sensiblement constant, faisant supposer que le potentiel d'oxydo-réduction du magma est lui-même constant pour l'intervalle de temps considéré. Une teneur en hydrogène variable, mais toujours élevée (jusqu'à 14,8%), qui pourrait être en faveur de l'origine de cet élément, en tenant compte d'expériences précédemment décrites.
L'analyse des gaz volcaniques a fait l'objet d'investigations nouvelles par I. ELSKENS, H. TAZIEFF et F. TONANI [95] en vue de connaître l'évolution des phases éruptives dans le temps. D'une part, des tubes échantillonneurs ont été conçus pour les prélèvements et les analyses en laboratoire. D'autre part, un dosimètre continu a été réalisé pour amorcer l'étude des variations rapides en relation avec celles de la teneur en anhydride carbonique et en vapeur d'eau. A l'Etna, les auteurs ont observé la présence de la cassitérite dans les sublimés et discuté le mode de formation de cet oxyde à partir de composés halogénés de l'étain.

En procédant à des mesures continues et enregistrées de la température T et du flux de chaleur Φ dans la phase gazeuse de l'Etna en activité éruptive, les auteurs [293] ont constaté des variations de T entre 320 et 1100°C et de Φ entre 2 et 30 W/cm³. Une similitude est remarquable entre les courbes représentant l'évolution de ces deux variables en fonction du temps. Il en est de même avec les fluctuations de la vitesse du courant gazeux, de son aspect ainsi que la fréquence et l'intensité sonores qui l'accompagnent. Ces premiers résultats ont été complétés par H. TAZIEFF et M. JATTEAU [297] en utilisant une caméra de télévision infrarouge et un détecteur de rayonnement sensible jusqu'à 5,5 µ pour déterminer la température des gaz éruptifs et l'évolution de leur volume en expansion dans l'atmosphère. Des mesures en surface ont permis d'établir une carte d'isothermes pour une aire de l'Etna comprenant une bouche éruptive en activité.

L'importance de l'étude précise des gaz volcaniques a été soulignée par H. TAZIEFF [196, 199] en tenant compte des résultats obtenus au Nyiragongo et à l'Etna.
# RECHERCHES PALEOMAGNETIQUES FRANCAISES EN RELATION AVEC LE VOLCANISME

## A. ROCHE

Laboratoire de Paléomagnétisme
Faculté des Sciences de Strasbourg
5, rue René Descartes - 67 - Strasbourg

Au cours de la période 1967-1970 comme durant les périodes précédentes de nombreux travaux paléomagnétiques de chercheurs français ont été exécutés à partir de matériaux volcaniques. On ne saurait s'en étonner puisque ces matériaux constituent des outils de choix pour la fossilisation du champ magnétique terrestre et que, la multiplication des datations par les méthodes radiochronologiques venant suppléer aux lacunes de la stratigraphie classique, il est maintenant possible de mieux situer dans l'échelle du temps les aimantations observées.

Nous ferons état non seulement des recherches où le Paléomagnétisme a été appliqué à la solution de problèmes volcanologiques, mais aussi des recherches utilisant le paléomagnétisme des matériaux volcaniques quel que soit le but poursuivi.

Les recherches seront classées d'après leur objet principal :

a) mécanismes d'acquisition et d'évolution de l'aimantation,

b) caractère et évolution du champ terrestre,

c) problèmes propres au volcanisme et en particulier à la stratigraphie des formations étudiées,

d) contribution à la détermination des dérives continentales.

a) En France le premier type de recherches est plus spécialement le domaine du Laboratoire du Parc St Maur qui assure, sous la direction du Professeur E. THELLIER un rôle mondial dans l'étude de l'aimantation des roches.

Les travaux entrepris par D. BIQUAND [24, 25, 26], L. DALY [114], C. PLESSARD, J.P. POZZI, M. PREVOT [251 à 254], J.C. TANGUY [281 à 289] ont été poursuivis. Plusieurs de ces travaux sont relatifs à la conception d'appareils, à la mise en oeuvre de nouvelles méthodes d'analyse et de mesure des aimantations, d'autres à l'étude des roches sédimentaires ou métamorphiques.

Nous citerons particulièrement, parce que plus directement en relation avec les roches volcaniques, le travail de M. PREVOT et D. BIQUAND sur la résistance de l'aimantation rémanente des roches au traitement par des champs magnétiques alternatifs.

C. ZELLER [336, 337] travaillant au Laboratoire de Minéralogie et Cristallographie de Nancy a donné dans sa thèse une étude très approfondie sur certains minéraux responsables du ferrimagnétisme des roches volcaniques.
b) L'évolution du champ terrestre a été l'objet de diverses études exécutées au Laboratoire de Saint Maur et à celui de Strasbourg.

On doit tout d'abord rappeler, bien qu'ils n'aient pas été effectués à partir de matériaux volcaniques, les travaux du Professeur E. THELLIER et de Mme O. THELLIER [299 à 302] poursuivis en archéomagnétisme, les résultats obtenus ayant eu une influence considérable sur l'interprétation des résultats obtenus en paléomagnétisme.

J.C. TANGUY, poursuivant ses recherches sur l'Etna, a étudié de façon très précise l'évolution de l'orientation du champ terrestre en Sicile au cours des derniers siècles.

L'inversion du champ terrestre mise en évidence dans la Chaine des Puys par N. BONHOMMET [38, 40] a pu être datée avec une bonne approximation grâce aux mesures de J. ZAHRINGER [40]. L'âge de l'inversion ne saurait être supérieur à 20 000 ans. Il s'agirait donc du changement de polarité le plus récent parmi ceux qui ont affecté le champ terrestre. N. BONHOMMET a retrouvé la présence de l'inversion dans les matériaux émis par plusieurs volcans. Parmi les directions observées, les unes sont assez peu différentes de la normale (mais de sens inversé), les autres sont franchement aberrantes et représentent peut-être, mais non certainement, des stades de passage intermédiaires du champ terrestre au moment de l'inversion.

Le problème des directions intermédiaires a également retenu l'attention des chercheurs du laboratoire du Parc St Maur. M. PREVOT a mis en evidence de telles directions dans une série volcanique du Vivarais. Il a d'autre part, en collaboration avec N.D. WATKINS [253], effectué un essai de détermination de l'intensité du champ magnétique terrestre au cours d'un renversement de polarité.

Les résultats, obtenus à partir d'une analyse très fine des phénomènes observés, montrent les difficultés considérables auxquelles se heurte toute évaluation de l'intensité du champ.

M. PREVOT a de plus, observé le sens des aimantations dans une série villafranchienne déposée dans un ancien lac-cratère et renfermant des matériaux volcaniques.

Un résultat intéressant l'histoire générale du champ terrestre semble avoir été obtenu à la suite des recherches exécutées par R. ANDRIAMIRADO (centre ORSTOM de Tananarive) et A. ROCHE [9] sur l'aimantation des basaltes crétacés de Madagascar et les datations par K/A corrélatives obtenues par le BRGM sous les auspices de l'ORSTOM (J. GOGUEL). Les datations semblent montrer que les éruptions ayant provoqué la mise en place des basaltes n'ont pas été confinées au Crétacé Supérieur comme on le croyait jusqu'ici, mais que certaines d'entre elles sont intervenues au Crétacé Inférieur. Or tous les basaltes, sans exception, ont une aimantation normale.

Il se pourrait donc que le Crétacé en entier soit caractérisé par une très large prédominance de la polarité normale du champ terrestre, la polarité inversée n'intervenant qu'au cours d'épisodes assez peu nombreux et de faible durée.

En ce qui concerne la démonstration expérimentale du caractère dipolaire du champ terrestre moyenné sur un grand intervalle de temps, les travaux exécutés
par H. SAUCIER, J. SERUGHETTI [277, 278], A. ROCHE [261 à 264], R. ANDRIAMIRADO [9], J.P. KARCHE [172] R. SCHAEFFER [276], P. POUCHAN, H. LACOMBE sur les formations volcaniques de plusieurs régions volcaniques: Flores (Açores), Fernando de Noronha, Montagne d'Ambre, Itasy (Madagascar) Territoire des Afars et Issas, Rattanakiri (Cambodge) confirment que, comme cela a été observé en d'autres régions par différents chercheurs étrangers, la direction moyenne de l'aimantation correspond approximativement à celle qui résulterait de l'action d'un dipôle géocentrique axial. Cependant de légères différences apparaissent, qui pourraient être significatives, et dont l'interprétation reste pour l'instant douteuse.

c) Parmi les recherches consacrées aux questions stratigraphiques à partir de matériels volcaniques, nous citerons l'important travail accompli par C. BOBIER [34] travail basé sur des mesures faites dans les massifs volcaniques du Mézenc-Meygal, du Velay (Devès), du Mont-Dore (Sancy, Banna d'Ordanche).

Utilisant ses propres mesures paléomagnétiques et les mesures exécutées par d'autres chercheurs (J.C. LEPVRIER, M. MACLE [210], L. GLANGEAUD, M. VIGNERON, P. DUMESNIL, R. LETOLLE), C. BOBIER établit des corrélations entre des formations séparées de plusieurs kilomètres, parfois de plusieurs dizaines ou centaines de kilomètres, en se basant sur des analogies de polarités ou de directions.

On doit noter que dans l'interprétation, les résultats paléomagnétiques sont toujours appuyés par une connaissance approfondie de la structure géologique de la région étudiée et par des repères empruntés soit aux méthodes de la stratigraphie classique soit aux études de radiochronologie.

R. BROUSSE étudie avec les chercheurs de son laboratoire la stratigraphie paléomagnétique du Massif du Cantal. Des résultats intéressants ont déjà été obtenus, en particulier dans la région du Suc de Rond.

J.C. TANGUY [286], au laboratoire du Parc Saint Maur, s'est attaché au problème de l'aimantation des pillow-lavas dans la région d'Aci-Castello (Sicile) et a interprété les directions trouvées.

A Strasbourg, J.P. LAUER [189 à 191] et G. TAKTAK ont poursuivi leurs recherches sur le volcanisme tertiaire du Fossé Rhénan et le volcanisme primaire des Vosges. On doit noter la fréquence de directions d'aimantation aberrantes dans les volcans et la faiblesse de l'aimantation rémanente dans les formations primaires (à l'exception des formations permiennes).

Mme N. MORRE-BIOT a poursuivi, en collaboration avec A. ROCHE [224], l'étude paléomagnétique des formations volcaniques primaires rencontrées dans les sondages de Sarton et Orville. L'interprétation des directions trouvées conduit, avec les réserves nécessaires, à l'attribution des formations au Carbonifère Supérieur.

d) Les recherches dans lesquelles les matériaux volcaniques ont été utilisés pour apporter une contribution au problème des déformations horizontales de l'Ecorce Terrestre et plus particulièrement aux dérives continentales ont été
nombreuses. Cela est assez facile à comprendre compte tenu de l'impulsion décisive apportée à ce sujet par la théorie de l'expansion des fonds océaniques appuyée sur l'interprétation des anomalies observées de part et d'autre des dorsales.

Ces recherches ont été surtout développées au Laboratoire de Strasbourg et au Laboratoire de Géologie Dynamique de Paris. On peut citer à ce sujet :

— le travail exécuté en collaboration par M. WESTPHAL et A.E.M. NAIRN [230] sur les matériaux volcaniques permiens de Corse : les résultats sont en faveur d'une rotation relative de 25° de l'île et de la partie stable du continent eurasiatique depuis le Permien.

— Le travail de A. GUILLAUME [160] sur l'aimantation des rhyolites du Besimanda et du Marguareis qui présente une discussion intéressante relative à la nature des aimantations observées et une interprétation tectonique.

— le travail de A. ROCHE et M. WESTPHAL [263] sur les rhyodacites permiennes de la vallée du Guil. Les directions trouvées s'apparentent à celles observées dans les Alpes du Sud par les chercheurs hollandais et présentent un écart systématique de 30 à 50° avec les directions de l'Europe Stable.

— M. WESTPHAL, dans le cadre de la préparation de sa thèse de Doctorat d'Etat, a commencé l'étude d'autres gisements des Alpes, de gisements de la Péninsule Ibérique et de gisements du Maroc pour tenter d'apporter, à l'aide du paléomagnétisme, une contribution à la connaissance de l'évolution tectonique de cette zone de la Méditerranée Occidentale.

— Plus à l'Est, C. BOBIER utilise les mesures qu'il a exécutées en Sardaigne d'une part avec la collaboration de C. COULON [35] et en Algérie d'autre part avec C. ROBIN [39] régions du Cap de Fer, de la Kabylie de Collo, du Massif de Cavallo) pour étudier l'évolution géotectonique de cette partie du bassin de la Méditerranée.

— le travail de R. ANDRIAMIRADO, déjà cité au paragraphe précédent, a permis d'établir toute une série de pôles virtuels correspondant aux différentes phases du Crétacé de Madagascar. Ces pôles s'échelonnent depuis le voisinage de la baie d'Hudson (position du pôle virtuel obtenu pour le continent africain) à l'extrême Ouest de l'Alaska (zone des pôles virtuels obtenus pour le continent nord-américain). La dérive de Madagascar au cours du Crétacé apparaît dès maintenant comme assez complexe.
MAGMATOLOGIE EN RAPPORT AVEC LE MANTEAU SUPERIEUR

R. BROUSSE

Laboratoire de Pétrographie
Faculté des Sciences d'Orsay
91 - Orsay

En France et jusqu'à ces dernières années, les problèmes de l'origine des magmas n'ont pas été reliés à ceux qui ont strictement pour but la connaissance du Manteau.

Aussi, parce que le thème de ce rapport figure pour la première fois dans la rubrique des travaux exécutés, nous avons jugé nécessaire de rappeler les études antérieures à 1966.

C'est, tout d'abord, l'inventaire des *types d'enclaves grenues* qui a été fait, et où ont été distingués : les *nodules de péridotites*, les *péridotites plagifères*, les *pyroxénolites* et *péridotites à grenat*, les *norites charnockitiques*, et les *pyroclastes*.

En ce qui concerne les *nodules de péridotites*, la somme des connaissances relatives à leur pétrographie et à leur minéralogie a été présentée au congrès de la "Géologische Rundschau", à Mayence, en 1967 [59].

Trente analyses de roches globales et 18 analyses de minéraux (3 olivines + 2 bronzites + 7 diopsides chromifères + 6 spinelles) y ont été discutées, certaines étant inédites et les autres étant prises dans des travaux antérieurs (rapport National Français, Assemblée générale de l'U.G.G.I., Zurich, 1967).

En outre, les traits de *structure* de ces roches avec possibilité de litage et de distribution chondritique, les qualités des *spinelles*, celles des *olivines* et, enfin, le contenu en CO₂ mais sans H₂O des *inclusions fluides* des minéraux [94], ont été plus particulièrement précisés. Une couronne réactionnelle en *leucite* entre l'enclave péridotique et le basalte porteur a aussi été mise en évidence [207]. Ajoutons que l'étude des nodules de péridotite a été assurée, non seulement en France [59, 166], mais aussi à *La Réunion*, aux *Kerguelen* [34] dans *l'Atakor* [139] à *Gérone* en Espagne [309, 310].

En second lieu, ont été découvertes et décrites des enclaves grenues, soit de plus hautes pressions que les précédentes et à *grenat*, soit de moindres profondeurs et à *plagioclases*. Les enclaves grenatifères sont des péridotites [1] ou des pyroxénolites [14] dans le volcanisme de la province des Causses et du Bas Languedoc, et ce sont encore des pyroxénolites à grenat qui accidentent les basaltes du Hoggar [140].

Quant aux *péridotites plagifères* ou *plagioclase-pyrrolite*, reconnues dans les Causses [55], elles paraissent soit en enclaves isolées, soit en bancs lités en alternance avec les péridotites banales.
Un tout autre type d'enclaves grenues a été signalé dans les basaltes en France. Il s'agit de *roches à hypersthène*, oscillant depuis un pôle granulitique [167] jusqu'aux norites. Découvertes dès 1962 dans les pipes des Causses [2, 23] leur présence a été généralisée, dans le Cantal [211], dans le Velay, [115], et dans les volcans du maar d'explosion de Beaunit. Leur analyse exhaustive [68], tant pétrographique (30 analyses) que minéralogique (47 analyses ; 9 grenats + 3 sillimanites +11 plagioclases + 5 ilménites +10 orthopyroxènes +5 clinopyroxènes +2 Amphiboles +2 biotites + 1 spinelle) permet d'envisager leur formation à environ 8 kb et 800°C soit au-dessus du Manteau et à la partie la plus inférieure de l'écorce, alors que les péridotites plagifères, les péridotites, et les pyroxénolites à grenat, précédemment signalées, se placeraient respectivement à la hauteur de la discontinuité (environ 10 kb et 1000°C), puis dans le Manteau, et à sa partie haute (environ 12 kb et 1400°C), puis dans une zone plus profonde (environ 20 kb et 1400°C).

Une autre approche des relations du volcanisme avec le Manteau est celle de l'étude des *pipes* où le cortège minéralogique des pyroclastes révèle des paragenèses de haute pression. De ces pipes, signalées dès 1961 dans les Causses, puis étudiées en détail [2, 20, 167, 211], ont plus particulièrement été analysés, les pyroxènes et les amphiboles [211]. Les données minéralogiques s'ajoutent à celles relatives aux pyroxènes [16, 195] et aux spinelles ou minéraux opaques [15, 105, 106, 250].

Enfin, la genèse ultra-profonde et dans le Manteau des magmas riches en K-Mg a été montrée lors des études des *lamproïtes d'Espagne et des U.S.A.* [310, 326], ainsi que pour celle des *lherzolites* pyrénéennes [99] et des péridotites-pyroxénolites (36 analyses) des Beni Bouchera (Maroc) [168].

De plus, les lherzolites et ariégites ont été choisies comme matériel d'expérimentation [219, 237], ce qui a permis de fixer le domaine de leur cristallisation vers 18 kb, entre 1000 et 1100°C.

Reste l'aspect géochimique du problème pour lequel nous retiendrons les analyses du rapport Rb/Sr des nodules de péridotite et des laves [5, 75] de ¹⁸O/¹⁶O de quelques éclogites [168] et, aussi, l'analyse du système U-Th-Pb [6].

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[311] TRICHET J., SELLA C. — Etude de la structure des verres volcaniques. Relation avec leur mode de formation et d'altération. C.R. Acad. Sci., Paris, D, t. 267, p. 1084-1086, 1968.

[312] TRICHET J., SUORONOS D.R. — Etude des premiers stades d'altération d'un verre volcanique. C.R. Acad. Sci., Paris, D, T. 266, p. 1207-1209, 1968.

[313] UPTON B.G.J., WADSWORTH W.J. — A complex basalt-mugearite sill in Piton des Neiges volcano-Reunion. American Mineral., t. 52, p. 1475-1492, 1967.

[314] UPTON B.G.J., WADSWORTH W.J. — The basalts of Reunion Island, Indian Ocean. Bull. Vol. t. 29, p. 7-24, 1966.

[315] VACHETTE M., BLANC P., DUBERTRET L. — Détermination de l'âge d'une granodiorite d'Orhaneli, au Sud de Bussa (Anatolie) : sa signification régionale, C.R. Acad. Sci., D, t. 267, p. 927-930, 1968.

[316] VACHETTE M., RAZAFINIPARANY A., ROQUES M. — Ages au Sr de 2 700 M.A. et de 1 000 M.A. pour deux massifs charnockitiques de Madagascar. C.R. Acad. Sci., D, t. 269, p. 1471-1475, 1969.

[317] VARET J. — Cristaux d'andradite développés sur les plans de fracture du dôme trachytique de Menoyre (Cantal). Bull. Soc. fr. Min. Crist. t. 90, p. 102-106, 1967.

[318] VARET J. — Les phonolites agpaïtiques et miaskitiques du Cantal septentrional. Symposium Assoc. Inter. de Volcanologie, Canaries. Bull. Volc. t. 33, p. 621-658, 1969.

[319] VARET J. — Les trachytes et les phonolites du Cantal septentrional. Thèse Doct. 3e cycle, Fac. Sc. Orsay, 1967.

[320] VARET J. — New discovery of fumerolitic garnets (Fant Ale Ethiopie). Contrib. Mineral. Petrol. (à paraître).

[321] VARET J. — Les pyroxènes des phonolites du Cantal. Neues Jahrb. Mineral. (à paraître).

[322] VATIN-PERIGNON N., MICHEL R. — Présence d'une fosse d'effondrement volcano-tectonique dans la partie centrale du massif du Cantal. Bull. Soc. géol. fr., (7), VIII, n° 2, p. 308-310, 1966.

[323] VELDE D. — Sur le caractère alcalin des basaltes tertiaires et quaternaires de France. C.R. Acad. Sci., t. 264, série D, n° 9, p. 1141, 1967.

[324] VELDE D. — Sur un lamprophyre hyperalcalin potassique : la minette de Sisco (Ile de Corse). Bull. Soc. Fr. Min. Crist., t. 90, p. 214-223, 1967.

[325] VELDE D. — A new occurrence of priderite. Mineral. Mag. t. 36, p. 867, 1968.
[326] VELDE D. — Les micas des lamprophyres : kersantites, minettes, et lamproïtes. *Bull. Soc. Fr. Minér. Crist.* 92, p. 203-223, 1969.

[327] VINCENT P. — Le problème des relations entre calderas et ring-structures ; l'ensemble du Caldron de Golda-Zuelva (Cameroun). Symposium d'Oxford (sous-presse) 1969.

[328] VINCENT P.M. — Mécanisme de la mise en place d'un trapp composite Le Tarso Ourart, Tibesti (Sahara du Tchad). *Proc. Geol. Soc. London*, n° 1644, p. 259-263.

[329] VITRAC A., ALLEGRE C. — Age de mise en place, origine et histoire par la méthode Rb 87/Sr 87. *C.R. Acad. Sci.*, D, t. 269, p. 2174-2177, 1969.

[330] VUAGNAT M., COGULU E. — Quelques réflexions sur le massif basique-ultrabasique du Kizili Dagn, Hatay, Turquie. *C.R. Soc. Phys. Hist. Nat. Genève*, 2, n° 3, p. 210-216, 1968.

[331] WESTPHAL M. — Etude Paléomagnétique de certaines formations du Paléozoïque supérieur. *Colloque sur les Méthodes et les tendances de la Stratigraphie*, Orsay, Oct. 1970.

[332] YACE I. — Les porphyroïdes de Toumodi en Côte d'Ivoire. *Ann. Univ. Abidjan*, Sci. n° 3, p. 77-87, 1968.

[333] YOKOYAMA Y., MABUCHI H. — Origine des météorites. *C.R. Acad. Sci.*, 264, n° 6, 494-495, 1967.

[334] YOKOYAMA Y., MABUCHI H. — Les nuclides radioactifs induits par le rayonnement cosmique solaire dans les chondrites. *C.R. Acad. Sci.*, 264 n° 8, 655-657, 1967.

[335] YOKOYAMA Y., MABUCHI H., LABEYRIE J. — *Origin and Distribution of the Elements*, L.H. Ahrens Editor, Pergamon Press, p. 445, 1967.

[336] ZELLER C., BOLFA J. — Sur la nature minéralogique des Spinelles des laves de l'Etna (Sicile). *Bull. Acad. Soc. Lorr. Sc.*, t. 8, p. 139, 1968.

[337] ZELLER C. — Contribution à l'étude des phases à structure spinelle responsables du ferrimagnétisme des roches volcaniques. Application aux laves de l'Etna. *Thèse*, Nancy, 1968.
# SECTION VII

## HYDROLOGIE SCIENTIFIQUE
TABLE DES MATIERES

<table><thead><tr><th></th><th>Pages</th></tr></thead><tbody><tr><td>Modèles mathématiques en hydrologie – Eaux souterraines, par G. BONNET et G. CASTANY</td><td>319 3</td></tr><tr><td>Circulation des eaux radioactives dans le sol et décontamination, par J. BOURRIER</td><td>322 6</td></tr><tr><td>Progrès réalisés dans les méthodes de jaugeage : traceurs radioactifs méthodes chimiques, par H. ANDRE et G. DOUILLET</td><td>325 9</td></tr><tr><td>Méthodologie d'étude de l'évapotranspiration, par M. HALLAIRE</td><td>328 12</td></tr><tr><td>Neige, par A. POGGI</td><td>332 16</td></tr><tr><td>Glaciologie – Régions tempérées, par L. LLIBOUTRY</td><td>334 18</td></tr><tr><td>Glaciologie – Régions polaires, par C. LORIUS</td><td>339 23</td></tr></tbody></table>
MODELES MATHEMATIQUES EN HYDROLOGIE –
EAUX SOUTERRAINES

G. BONNET et G. CASTANY

Bureau de Recherches Géologiques et Minières
74, rue de la Fédération - 75 - Paris (15e)

Au cours des quatre dernières années l'activité en France dans le domaine de "modèles mathématiques d'hydrodynamique souterraine" s'est déroulée dans le cadre, d'une part de contrats dits d'actions concertées financés par les fonds de la Délégation générale à la Recherche scientifique et technique et, d'autre part des programmes propres de recherches de divers organismes et sociétés publics ou privés.

1. – TRAVAUX EFFECTUES SUR CONTRATS DE LA DELEGATION GENE-
RALE A LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE ET TECHNIQUE.

Ces contrats ont permis des travaux, exécutés souvent par des équipes
pluridisciplinaires de divers organismes ou sociétés, portant tant sur l'amélioration
des techniques de simulation mathématique que sur la méthologie d'emploi
rationnel de ces techniques pour l'étude des aquifères.

Nous pensons que le compte-rendu du déroulement des travaux, effectués
dans le cadre de ces contrats et la présentation des résultats obtenus, donneront
l'essentiel des activités françaises dans ce domaine.

- Emploi de simulateurs d'écoulement pour l'étude des nappes souterraines
(Bureau de recherches géologiques et minières et société Géohydraulique).

Au cours de cette étude, divers types de simulateurs ont été utilisés et en
particulier au stade ultérieur, un modèle mathématique en régime transitoire d'un
millier de mailles environ. Ce modèle écrit en FORTRAN pour ordinateur C D C
6 600, a été élaboré à partir de programmes de simulation des réservoirs de
gisements de pétrole. Il s'est révélé immédiatement très efficace et nettement
compétitif avec les réseaux analogiques bidimensionnels auxquels il a été comparé.
En conclusion de cette étude, les auteurs ont proposé des règles méthodologiques
d'emploi des simulateurs d'écoulement (mathématiques et analogiques) pour les
études d'hydrogéologie.

- Etude des aquifères multicouches par modèle (Centre d'hydrogéologie de l'Université de Bordeaux, B.R.G.M., Centre d'informatique géologique de l'Ecole des mines de Paris, société Géohydraulique).

Au cours de cette étude un modèle mathématique capable de représenter les
écoulements en systèmes multicouches, tant en régime permanent qu'en régime
transitoire, a été mis au point. Le modèle a été programmé en FORTRAN pour
IBM 360-40.
Nous rappelons qu’un système hydrologique multicouche est constitué par la superposition d’aquifères, plus ou moins isolés par des aquicludes ou des aquitards, dans un bassin hydrologique (Ex : Tertiaire du Bassin d’Aquitaine ou du Bassin de Paris).

Ce modèle est opérationnel et pourra être utilisé pour la gestion rationnelle des eaux souterraines du grand système aquifère multicouche du Bassin d'Aquitaine.

- Exécution d'un programme de perfectionnement des méthodes d'analyse des séries hydrométéorologiques (utilisation pour le bilan des aquifères) (Electricité de France).

Cette étude a eu pour objet la mise au point d'une série de modèles permettant de calculer la meilleure relation entre des phénomènes observables et dépendants. En particulier, en ce qui concerne les eaux souterraines, un programme de simulation de nappe a été mis au point à partir de travaux effectués par le centre de calcul de l'Electricité de France pour ses études de thermique. Ce programme utilise une variante de la méthode des éléments finis. Il est programmé en FORTRAN pour le système C D C ou IBM 360.

- Recherche sur les écoulements dans les sols non saturés et Etude en laboratoire de certains types d'écoulement dans les sols non saturés. Intégration numérique des équations de l'écoulement (laboratoire de mécanique des fluides de l'Université de Grenoble).

A l'occasion de ces deux études, les bases d'une résolution numérique des équations de l'écoulement en milieu non saturé ont été élaborées. Des modèles mathématiques ont été écrits pour diverses configurations d'écoulement (FORTRAN pour C D C 6 600).

## 2. TRAVAUX EFFECTUÉS PAR LES ORGANISMES ET SOCIÉTES SUR LEUR BUDGET.

Outre ces travaux de recherche appliquée, financés sur fonds publics, il faut également souligner l'activité de certains organismes ou sociétés de services effectués dans le cadre de leur programme propre. Citons en particulier les travaux suivants :

- Direction du service géologique national du B.R.G.M. :

- mise au point de programmes généraux de simulation de nappes et d'études de divers phénomènes de transferts hydrodynamique ;

- recherches sur la simulation des écoulements diphasiques avec dispersion.

- Centre d'informatique hydrogéologique de l'Ecole des mines de Paris :

- étude du problème inverse. Application des techniques de déconvolution à l'hydrodynamique des aquifères.
— Société Franlab :

— interprétation automatique des pompages en régime transitoire ;

— mise au point de modèles opérationnels bi- ou tridimensionnels pour
ordinateur de grandes capacité (C D C 6 600) ;

— étude de programme de simulation des écoulements en milieu non
saturé et des écoulements à surface libre ;

— mise au point de programme de simulation des nappes d'eaux souter-
raines en contact avec l'eau salée (modèles de front salé et modèles avec
dispersion).

BIBLIOGRAPHIE

BONNET M., CLOUET M., D'ORVAL et RAVANT D. – Emploi des simulateurs d'écoulement pour l'étude des nappes souterraines. *Rapports Géoh.* 156, géoh. 163, géoh. 252, géoh. 262. Action concertée* D.G.R.S.T. 67 00 685 III/12.

SAUCEROTTE M. - La nappe alluviale de l'Allier. Résultats des modèles mathématiques. Rapport EDF HYD 28/69 - Action concertée D.G.R.S.T. 69 01 665 II/7.

EMSELLEM Y. et de MARSILY G. - Présentation d'une méthode nouvelle de résolution du "problème inverse". Publication du Centre d'informatique géologique de l'E.N.S. des mines de Paris.

LAGARDE A., DANIEL J., BLANC G., COMBE M., GENETIER B. – Synthèse hydrogéologique du système aquifère de la plaine du SAIS et étude dynamique de son exploitation sur modèles. Congrès national H. SCHOELLER. *Mémoire B.R.G.M.* n 76, 1969.

Sté FRANLAB - Etude de l'exploitation de la nappe des grès d'ACU, bassin du POTIGUAR (Brésil). Rapport FRANLAB.

<footnote>(*) ces rapports peuvent être obtenus auprès de la D.G.R.S.T.</footnote>
# CIRCULATION DES EAUX RADIOACTIVES DANS LE SOL ET DECONTAMINATION

Jean BOURRIER

Ing. Ch. Du Génie Rural et des Eaux et Forêts
20, avenue du Panorama
92 - Bourg-La-Reine

## A - CIRCULATION DES EAUX RADIOACTIVES DANS LE SOL

1. Etudes du C.E.A. (Département de la Protection Sanitaire - Service de la Radioécologie continentale - C.E.N. Cadarache) [1].

- Rôle de l'humus de la matière organique sur la rétention des radioéléments dans le sol.

- Effet chélatant sur l'évolution de la répartition des produits de fission dans le sol.

- Etude du transfert, à partir du sol, de certains radioéléments dans la plante (vigne).

2. Etudes du C.E.A. (Service de Sûreté radiologique - C.E.N. Cadarache) [2]

- Réalisation d'un appareillage pratique pour explorer après un incident la pollution en profondeur de l'eau dans le sol.

- Etude d'un stockage expérimental à faible profondeur dans le sol de résidus radioactifs solides,

- Etude de l'évolution de l'humidité d'un sol non saturé dans ses rapports avec une contamination éventuelle de la nappe.

- Mécanisme de contamination radioactive de certaines roches consolidées.

3. Etudes du Laboratoire de radiogéologie des sols de la Faculté des Sciences de Bordeaux (avec collaboration de chercheurs d'autres organismes) [3]

- Etude de la teneur en tritium d'échantillons d'eaux de provenances diverses.

- Etude de la teneur en uranium de sédiments en rapport avec leurs caractères stratigraphiques.

- Détermination de la teneur en carbone 14 de certaines nappes superficielles et profondes.

- Etude de stockage de radioéléments par injection à haute pression dans certaines couches géologiques.
## B - DECONTAMINATION DES EAUX.

1 - Etudes du C.E.A. (Service de radiologie continentale. - C.E.N. Cadarache) [4]

- Réalisation d'un appareil portatif de décontamination des eaux radioactives.

- Contribution à l'étude du comportement du ruthénium 106 dans les eaux résiduaires provenant du traitement des combustibles irradiés.

2 - Etudes du C.E.A. (Service de la Société radiologique - C.E.N. Cadarache) [5]

- Elimination de césium 137 des eaux radioactives par l'emploi de zéolithe.

3 - Direction technique de l'armement terrestre [6]

- Travaux engagés depuis 1965 en vue de mettre au point un appareillage mobile d'épuration des eaux de grande capacité et effectués au Laboratoire Central de l'Armement (L.C.A.) sur l'iode 131, le strontium et yttrium 90, le cesium 137, le ruthénium 103, le cérium 144, l'étain 123, le zinc et niobium 95 et le lanthane 140, en utilisant les procédés de flocculation, de filtration, et d'échange d'ions.

- Mise au point d'une variante simplifiée utilisant essentiellement la flocculation en continu.

- Etude de nouveaux procédés mettant en jeu les techniques membranaires (osmose inverse et électrolyse).

4 - Centre National d'Etudes Techniques et de Recherches Technologiques pour l'Agriculture, les Forêts et l'Equipement Rural. (C.E.R.A.F.E.R.) [7]

- Mise au point d'une installation destinée à étudier et calculer les différents paramètres intéressant la décontamination des eaux,

- étude de procédés de décontamination (particulièrement par la bentonite)

- étude générale du problème de la décontamination des eaux en milieu rural.

## BIBLIOGRAPHIE SOMMAIRE.

En raison du manque de place nous avons, à notre grand regret, été obligés de nous restreindre à un petit nombre d'études pris dans une abondante et très intéressante documentation.

[1] BOVARD P., BENARD P., DELMAS J. et GRAUBY A. - Transfert à partir du sol du radiostrontium et du radiocésium dans la vigne et le vin, Congrès S.F.R.P. Toulouse 1937.

BOVARD P., GRAUBY A., et SAAS A. - Effet chélatant de la matière organique et son influence dans la migration des produits de fission dans les sols A.I.E.A. Vienne 1968.

[2] GAILLEDREAU C. et BELIN C. - Stockage expérimental à faible profondeur de résidus radioactifs solides, A.I.E.A. Vienne 1967.
RANCON D. — Evolution de l'humidité dans les sols non saturés après rejets sur une surface limitée, Rapport C.E.A., R., 3635 (1), 1969.

[3] CAPITANT B., GRISON G. et LEVEQUE P. — Etude expérimentale de l'injection à haute pression d'effluents radioactifs dans des couches géologiques diaclasées. A.I.E.A. Vienne 1967,

LEVEAUX P. et VIGNEAUX M. — Radioactivité naturelle des sédiments : critère stratigraphique. Académie des Sciences 21.7.69.

[4] BOVARD P., GRAUBY A. et SAAS A. — Appareil pour la décontamination radioactive des eaux de boisson, département de la protection sanitaire — Section de radioécologie — C.E.N.F.A.R.,

[5] SATYA BRAT et GAILLEDREAU C. — Sorption du césium par une zéolithe à partir d'eaux usées radioactives, Cadarache 1967.

[6] Rapports (une dizaine à l'heure actuelle) rédigés par différents auteurs et édités par le Laboratoire Central de l'Armement.

[7] BOURRIER J. — Le problème de l'eau de boisson en milieu rural dans le cas de fortes retombées radioactives, Académie Agriculture 30.10.68.

LION Ph. — La décontamination physico-chimique des eaux radioactives *Bulletin Technique du Génie Rural* n° 101-1970.
# PROGRES REALISES DANS LES METHODES DE JAUGEAGE :
TRACEURS RADIOACTIFS METHODES CHIMIQUES

H. ANDRÉ et G. DOUILLET

Electricité de France
37, rue Diderot - 38 - Grenoble

## UTILISATION DE LA METHODE DE DILUTION PAR LA MESURE DES DEBITS —

On note une extension importante du nombre d'organismes qui utilisent régulièrement la méthode de dilution pour les mesures de débit en rivière.

Parmi les organismes français les plus importants on peut citer : les Circoncriptions électriques, Agences Financières de bassin, Génie Rural, Electricité de France (Production Hydraulique, Equipement Hydraulique, Etudes & Recherches), Faculté des Sciences de Montpellier, Société pour la mise en valeur de la Corse, Compagnie Nationale du Rhône, Centre d'Etudes Nucléaires de Grenoble, Centre de Recherches Géodynamiques de Thonon, Faculté des Sciences de Toulouse, Société d'Aménagement des Côteaux de Gascogne.

Plusieurs missions ont abouti à l'extension de la zone d'utilisation à de nombreux pays étrangers : Canada, Chili, Australie, Afrique du Sud, Madagascar, Antilles, Brésil, Hongrie, Italie.

Sur le plan de la normalisation les travaux ont abouti à la publication de la Recommandation ISO R 555 sur l'emploi du procédé d'injection à débit constant dans l'utilisation de la méthode de dilution pour la mesure de débit au régime permanent dans les chenaux. (Un projet de Recommandation sur l'emploi du procédé par "intégration" a été préparé).

## TRACEURS SALINS —

1. Le bichromate de sodium — Reste le traceur le plus utilisé —

Le procédé de mise en œuvre par "intégration" conduisant à des gains importants en poids de traceur et de matériel et en temps d'exécution, est de plus en plus utilisé.

Dans le domaine de l'analyse la méthode colorimétrique a vu son domaine d'application étendu par utilisation de la *reconcentration* (jusqu'à un facteur 100) ce qui élargit considérablement la gamme des débits pour lesquels l'emploi du bichromate de soude est économiquement utilisable (un débit de plus de 2 000 m³/s a été jaugé dans de bonnes conditions et l'on peut penser que des débits plus élevés pourront l'être) et de la *filtration sous vide* autorisant les mesures en eaux très chargées en matériaux en suspension (E.D.F. — D.T.G.)
La spectrophotométrie d'absorption atomique est maintenant également utilisée avec comme principaux avantages une excellente sensibilité et une totale indépendance des résultats aux phénomènes de réduction accidentelle du bichromate de soude (SOMIVAC)[3].

### 2 - Chlorure de lithium.

Des mesures en eaux très polluées ont pu être menées à bien au moyen de ce traceur dont les conditions de mise en œuvre sont assez semblables à celles du bichromate de sodium. Son analyse est effectuée dans de bonnes conditions par spectrophotométrie de flamme en émission atomique (S.P.E.P.E. & E.D.F. - D.T.G.) -

Ce traceur est d'une très grande stabilité même en eau agressives.

### 3 - Iodure de sodium -

Il est principalement utilisé pour des études d'hydrologie souterraine mais les faibles teneurs observées dans les milieux naturels, les possibilités d'analyse à des concentrations très réduites ($10^{-10}$) offertes par les méthodes d'activation laissent espérer une utilisation possible en hydrométrie.

Quelques études ont été effectuées sur les conditions de mesure par fluorimétrie de la dilution de la rhodamine B et de la sulforhodamine (en particulier sur l'absorption par les matières plastiques des conduits de fluorimètre).

L'étude de la comparaison du comportement en tant que traceur de la rhodamine B et du Brome 82, faite sur la Seine ainsi que celle des résultats de son utilisation au cours de mesures de la distribution de temps de séjour sur des biefs de la Loire, ont permis de préciser les conditions dans lesquelles elle pourrait éventuellement être utilisée pour certaines mesures de débit par dilution (dilution de moins de 6 % de la qualité injectée après des parcours de plusieurs dizaines de kilomètres). (C.E.A. Centre de Grenoble - E.D.F. Etudes & Recherches).

### 4 - Traceurs radioactifs -

Les radioisotopes Brome 82 et Iode 131 ont été utilisés dans certains cas pour des mesures par dilution de débits d'eau polluée ou pour observation "in situ" de l'évolution dans le temps du débit fluctuant d'un bief.

Une étude expérimentale du C.E.A (Centre Etudes Nucléaires de Grenoble) effectuée en laboratoire a permis de préciser certaines caractéristiques des lois de variation de concentration d'un traceur radioactif injecté dans un débit variant suivant une loi donnée. [5].

La réduction de l'activité à injecter pour une mesure par utilisation de la reconcentration au moyen de résines échangeuses d'ions a fait l'objet d'essais du même Centre.

La mise au point de générateurs autonomes de radioéléments pouvant produire sur place un élément "fils" de période courte à partir d'un élément "père" de période longue permet de réaliser des mesures de débit en s'affranchissant des servitudes d'acheminement des traceurs. Les deux couples utilisés
jusqu'à ce jour sont : l'Etain – (6 mois) – Indium (90 sec.) et le Césium (30 ans) – Baryum (180 sec.) (E.D.F. – Etudes & Recherches et D.T.G.).

Les premières applications industrielles ont concerné des mesures de débit en conduites industrielles [8] et dans des égouts, par méthode d'Allan. Cette dernière application est particulièrement importante pour les mesures en relation avec les études d'hydrologie urbaine.

Des essais sont en cours pour utiliser les générateurs de radioéléments comme appareil de mesures continues du débit de rivière par dilution : injection à intervalle régulier d'une activité constante (baryum ou indium) et enregistrement des indications d'une sonde de comptage immergée en un point où il y a bon mélange (E.D.F. : Etudes & Recherches et Production Hydraulique).

La mesure des différentes dilutions du tritium naturel dans l'eau de pluie, l'eau de ruissellement et les eaux souterraines, est à la base d'une méthode de détermination de la contribution des eaux de ruissellement dans une crue [4].

BIBLIOGRAPHIE

[1] ANDRE H. – Méthode par traceurs utilisée en 1969 pour la mesure des débits des liquides – *La Houille Blanche* N° 5, 1969.

[2] ANDRE H., DOUILLET G. et RICHER C. – Les Jaugeages par la méthode de dilution en 1970 – Communication au Colloque International sur l'Hydrométrie – Co-blence – Septembre 1970.

[3] BURELLI F.P. et ECREMENT F. – La détermination du chrome dans les eaux par spectrophotométrie d'absorption atomique – Application aux mesures des débits des cours d'eau. *Chimie Analytique* – Vol. 51, n 11, 1969.

[4] CROUZET E., HUBERT P., OLIVE P., SIWERTZ E. et MARCE A. – Le tritium dans les mesures d’hydrologie de surface – Détermination expérimentale du coefficient de ruissellement.

[5] GUIZERIX J., MARGERITAT R., MOLINARI J., GAILLARD P., CALMELS P. et COROMPT P. – Contribution à la mesure de débit en régime variable par une méthode de dilution. *Compte-rendu du colloque sur l'utilisation des radioisotopes en hydrologie*. A.I.E.A. – Vienne, Mars 1970.

[6] MOLINARI J. – Les traceurs isotopiques en hydrologie – *Annales des Mines*, Octobre 1969.

[7] MOLINARI J. – Contribution des traceurs radioactifs à la mesure des débits des cours d'eau et des affluents pollués – *Technique et Sciences Municipales*, Avril 1968.

[8] SILBERSTEIN J.P. – Etat actuel des méthodes de dilution pour la mesure des débits dans les conduites en charge, *La Houille Blanche* n 5 – 1969.

[9] Anonymes – Recommandation ISO R 555 – Mesure de débit des liquides dans les chenaux – Méthode de dilution pour la mesure de débit en régime permanent – Première partie : méthode d'injection à débit constant.
# METHODOLOGIE D'ETUDE DE L'EVAPOTRANSPIRATION

## M. HALLAIRE

Station Centrale de Bioclimatologie
Route de Saint-Cyr 78 - Versailles

La détermination de l'évapotranspiration, terme important du bilan hydrologique, peut être réalisée par voie directe en vraie grandeur, par voie directe sur modèle réduit (soufflerie) et par voie indirecte.

La méthode de détermination directe en vraie grandeur consiste à suivre la variation de poids d'un lysimètre portant la même végétation que la parcelle où elle se trouve placée.

La station de Bioclimatologie de Versailles a poursuivi l'étude des cuves pesables à capteurs dynamométriques, précédemment mis au point. Elle recherche en outre à réaliser un nouveau type d'évapotranspiromètre à capteur piezométrique plus rustique. On signalera de même la réalisation d'un système de mesure purement mécanique [1,2,3].

La mesure ainsi effectuée n'est représentative que de la parcelle : de la végétation du sol et du microclimat qui la caractérisent. Son intérêt essentiel est de constituer une référence permettant de tester les méthodes indirectes souvent mieux adaptées aux échelles de travail de l'hydrologue.

La mesure directe de l'évaporation sur modèle réduit a été étudiée du double point de vue fondamental et technique, en particulier à l'Institut de Mécanique statistique de la turbulence à Marseille [4,5,6].

Les méthodes de détermination indirectes consistent :

- à déduire l'évapotranspiration des variations d'humidité du sol ; c'est la méthode classique du bilan hydrique. Pratiquement elle n'est applicable qu'aux périodes où il n'y a ni drainage en profondeur, ni ruissellement.

La technique de la détermination de l'humidité par ralentissement des neutrons rapides a continué d'être étudiée au C.E.A. de Cadarache [7].

- à évaluer la densité de flux de vapeur selon la direction verticale au-dessus de la zone étudiée.

Trois méthodes sont utilisées, chacune nécessitant la mesure simultanée d'un certain nombre de grandeurs :

- la méthode aérodynamique

- la méthode du bilan d'énergie

- la méthode des fluctuations.

Les méthodologies ainsi proposées ont été réexaminées d'un point de vue fondamental dans des recherches visant notamment à préciser les limites de validité des hypothèses introduites. En particulier, on s'est attaché à préciser,
compte tenu du gradient de température, dans quelle mesure le coefficient K relatif au transfert de quantité de mouvement était applicable au transfert de vapeur [8,9].

Mais on doit également souligner les mises au point plus techniques concernant les mesures des grandeurs physiques nécessitées par ces méthodes :

- Détermination du coefficient de transfert K à partir

- de l'équation du bilan énergétique

- du profil de vitesse de vent

- du profil de concentration du thoron [10]

- Détermination directe de certains termes du bilan d'énergie : le rayonnement net et le flux de chaleur dans le sol [11].

- Détermination précise des gradients de température et de tension de vapeur d'eau dans l'air. [12,13,14].

- Détermination des fluctuations instantanées à un niveau donné des composantes de la vitesse du vent et de la tension de vapeur d'eau [15,16,17].

Les applications de ces diverses méthodes à des problèmes d'agronomie ou d'hydrologie ont fait l'objet d'un assez grand nombre d'études qui, pour la plupart, sont étrangères au problème envisagé ici, de la méthodologie d'étude de l'évapotranspiration.

Il apparaît cependant utile de mentionner les quelques études suivantes qui illustrent les possibilités ou les limites des différentes méthodes d'investigation indiquées ou permettant de les comparer entre elles.

La mesure de l'humidité du sol en vue de la détermination de l'évapotranspiration a été mise en œuvre notamment par PERRIER et PUECH [19,21].

Les trois méthodes suivantes : méthode directe par cuve pesable, bilan énergétique et méthode aérodynamique, ont été appliquées simultanément par PERRIER, au Domaine INRA de la Minière près de Paris, et les données acquises ont pu être comparées [20].

En outre, simultanément et sur le même domaine, DRUILHET a appliqué la méthode du Thoron à la détermination du coefficient de transfert [10].

C. MAZAUD a procédé à l'étude théorique et expérimentale pour estimer le bilan énergétique d'un lac et en déduire les termes du bilan hydrique (évaporation et infiltration) [18].

RIOU a étudié, sur des bases théorique et expérimentale, comment exprimer en fonction des données sous abri, l'évaporation en bac et l'évapotranspiration potentielle [22].

On signalera enfin une étude de B. SEGUIN relative à l'influence des surfaces naturelles à forte rugosité (réseau de brise-vent, forêt, bâtiment, etc.) sur l'évapotranspiration à l'échelle régionale. Une méthodologie particulière a été utilisée : l'ensemble des paramètres externes, étant supposé constant, l'influence d'une modification du paramètre de rugosité sur les divers paramètres caractéristiques de la couche limite interne concernée a été établie. Les conséquences de l'implantation d'un réseau de brise-vent sur les composantes microclimatiques et sur l'ETP sont déduites de ce modèle théorique ; elles dépendent à la fois des
conditions climatologiques locales et des caractéristiques géométriques du réseau
de rideaux d'arbres.

BIBLIOGRAPHIE

Mesure directe de l'Evapotranspiration par Lysimètre pesable, (Rapport D.G.R.S.T.).

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[2] ELDIN M. – Evapotranspiromètre à bascule mécanique enregistreuse. Techniques d'étude des facteurs physiques de la biosphère, INRA, édit. 1970.

[3] SAMIE B. et de VILLELE O. – Méthodes et techniques de mesure de l'évaporation et de l'évapotranspiration. Techniques d'étude des facteurs physiques de la biosphère. INRA, édit., 1970.

Mesure directe de l'Evapotranspiromètre sur modèle,

[4] COANTIC M., BONMARIN P., POUCHAIN B., FAVRE A. – Etude d’une soufflerie pour recherches sur les échanges d’énergie atmosphère-océans. Communication au meeting AGARD sur l’Aérodynamique des Ecoulements Atmosphériques cisaillés. Munch, septembre 1969.

[5] COANTIC M. et FAVRE A. – Air-sea interactions : research program and facilities at I.M.S.T. Comm. 8 th Symposium an aval Hydrodynamics, Caltech, Pasadena, Août 1970.

[6] FAVRE A., COANTIC M., BONMARIN P. – Problèmes posés par l'étude au laboratoire des mécanismes à petite échelle de l'interaction mer-atmosphère. Juillet 1967.

Mesure de l'Humidité du Sol,

[7] DAUDET F.A. – Méthodes et techniques d'étude de l'état de liaison et de la teneur en eau dans le sol et la plante. Techniques d'étude des facteurs physiques de la biosphère. INRA, édit. 1970.

Mesures indirectes de l'évapotranspiration – Généralités,

[8] COANTIC M. – Les interactions atmosphère-océans : Les processus physiques et les équations qui les gouvernent. Février 1968, publié dans les Cahiers Océanographiques, XXIᵉ année, 17-46, 71-97, 105-143, 1969.

[9] PERRIER A. et SEGUIN B. – Méthodes et techniques de détermination des coefficients de transfert et des flux dans l'air. Techniques d'étude des facteurs physiques de la biosphère. INRA, édit. 1970.

Détermination du coefficient de transfert.

[10] DRUILHET A. – Détermination de la diffusivité turbulente dans les premiers mètres au-dessus du sol à partir de la diffusion du Thoron. Techniques d'étude des facteurs physiques de la biosphère, INRA, édit. 1970.

Détermination du rayonnement net,

[11] MERMIER M. et METHY M. – Mesure du rayonnement net. Techniques d'étude des facteurs physiques de la biosphère, INRA, édit. 1970.
Détermination des gradients de température et de tension de vapeur dans l'air,

[12] DURAND R. - Utilisation des thermocouples. Techniques d'étude des facteurs physiques de la biosphère. INRA, édit. 1970.

[13] PERRIER A. - Méthodes et techniques de mesure des températures. Techniques d'étude des facteurs physiques de la biosphère. INRA, édit. 1970.

[14] SECK M. et PERRIER A. - Description d'un psychronomètre à thermocouples. Son application à la mesure des gradients d'humidité. Techniques d'étude des facteurs physiques de la biosphère. INRA, édit. 1970.

Détermination des fluctuations,

[15] CHIAPALE J.P. - Emploi de l'anémomètre à fil chaud dans les mesures micro-climatiques. Techniques d'étude des facteurs physiques de la biosphère. INRA, édit. 1970.

[16] COANTIC M. et LEDUCQ D. - Les fluctuations turbulentes d'humidité et leur mesure. Communication au Colloque IUCRM sur les Spectres Météorologiques, Stockholm, juin 1969.

[17] LEDUCQ D. - Recherches sur un hygromètre adapté à la mesure des fluctuations turbulentes. Thèse Dr. ing. Marseille, juin 1970.

Applications et Recherches de Synthèse,

[18] MAZAUD C. - Etude hydrologique d'un lac de cratère. Thèse de la Faculté de Montpellier, 1969.

[19] PERRIER A. - Bilan hydrique de l'assolement blé-jachère et évaporation d'un sol nu, en région semi-aride. Symposium d'Uppsala. Colloque sur la réponse des plantes aux facteurs climatiques. 1970.

[20] PERRIER A. - Absorption de l'énergie radiative par un couvert végétal ; influence de celui-ci sur l'intensité des flux en présence. Application au calcul de l'évapotranspiration. Oct. 70, Cahiers de l'AFEDES - sous presse), 1970.

[21] PUECH J., MAERTENS C., MARTY J.R. - Modalités du dessèchement du sol dans des cultures plantées en lignes espacées. Ann. Agron. 20 (6) 597-607, 1969.

[22] RIOU Ch. - Evaporation en bac et evapotranspiration potentielle. Expression de l'évaporation d'une petite nappe d'eau en fonction des données sous abri. A paraître dans les Cahiers de l'ORSTOM.

[23] SEGUIN B. - Etude théorique des conséquences de la modification de la rugosité à l'échelle régionale sur le microclimat : applications particulières à l'effet des rideaux d'arbres sur l'évapotranspiration potentielle et la diffusion des polluants atmosphériques. Note interne - Décembre 1970.
# NEIGE

## A. POGGI

Docteur-Ingénieur Laboratoire de Glaciologie Alpine du C.N.R.S.
2, rue Très-Cloîtres - 38 - Grenoble

Les divers organismes intéressés par la connaissance de la neige que ce soit sous l'aspect fondamental ou appliqué ont poursuivi leurs travaux et apporté des améliorations à leurs moyens d'investigation.

Le service hydrométéorologique de la Division Technique Générale d'Electri-cité de France qui dispose d'un important réseau climatologique collecte des mesures traditionnelles de précipitations tout en ayant recours à des techniques avancées telles que le nivomètre horizontal à Caesium 137 doté d'un système de télétransmission. Cet appareil (GUILLOT et VUILLOT) est maintenant opéra-tionnel et commercialisé en France.

OBLED étudie les échanges d'énergie entre la neige et l'atmosphère sur un modèle mathématique appliqué aux mesures du terrain d'essais du Col de Porte. Il propose deux modèles ponctuels simples d'évolution du manteau neigeux, et un modèle plus complexe intégrant les différents termes de l'équation de la con-servation de l'énergie.

Dans le domaine des avalanches, OBLED, disposant de dix années d'observa-tions, cherche à chiffrer la probabilité du risque d'avalanches, en fonction des divers paramètres : température, vent, précipitations. Ses premiers résultats sem-blent confirmer ce que POGGI avait avancé, il y a une dizaine d'années : les précipitations récentes sont à l'origine de 80 % des avalanches observées.

Le laboratoire de Glaciologie du C.N.R.S. a poursuivi l'étude expérimentale du bilan thermique à l'interface neige-atmosphère : POGGI au Clos de l'Ours (Chamonix) 1000 m, et au Plan de l'Aiguille (2300 m), de la CASINIERE dans la Vallée Blanche (3600 m), et dans la Sierra de Guadarrama (Espagne) MARTIN sur le glacier de St Sorlin (2500 m).

Les profils de vent et de température présentent une anomalie au voisinage de la surface probablement causée par l'existence de courants de densité.

Au Plan de l'Aiguille, POGGI a utilisé "un matelas à neige" et un nivototalisateur pourvu d'un manomètre pour mesurer les précipitations neigeuses.

La Météorologie Nationale (Centre d'Etudes de la Neige : MEYER) tout en poursuivant les travaux entrepris depuis une dizaine d'années, a commencé l'étude d'un petit bassin versant enneigé, à moyenne altitude, englobant le terrain du Col de Porte (DAVID). Le Laboratoire du Col de Porte a été équipé d'un centralisateur de mesures à sorties numériques, et un laboratoire pourvu d'un équipement analogue construit à Chamrousse doit fonctionner à partir d'octobre 1970.

Les Eaux et Forêts et le Génie Rural (CERAFER : de CRECY) s'intéressent à la localisation sur le terrain du risque d'avalanches. En collaboration avec l'IGN
a été mise au point une technique qui permet une localisation probable des couloirs d'avalanges par examen des photographies aériennes verticales d'été. Une cartographie des avalanches est en cours de réalisation.

La Direction Départementale de l'Agriculture (GARAVEL) a réalisé des ouvrages antiavalanches dans diverses communes, tandis qu'elle confiait au Service des applications spéciales de la physique du CENG (PERROUD) la mise au point d'une technique de déclenchements artificiels des avalanches à l'aide d'explosifs

BIBLIOGRAPHIE

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GUILLOT, P. et M. VUILLOT, — Le telénivomètre à faisceau horizontal, Bulletin de l'AIHS XIII 14 p. (10 f) décembre 1968.

DE CRECY, L. — La forêt et la rétention nivale en hiver. Les Mélanges Maurice Pardé, Edition Ophrys., 1968.

JAIL, M. — Note sur l'hiver remarquable 1969-1970 dans les Alpes Française, RGA, LVII-3 — 9 p. (2 f), 1970.

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MEYER, L. et al, Bilan des mesures au Laboratoire du Col de Porte, hiver 1967-68, *Notes de l'EERM* n 263, Météorologie Nationale, 35 p. (19 f), avril 1969.

PAHAUT E. — Estimation de la fonte nivale. *Notes de l'EERM* n° 270, Météorologie Nationale, 14 p. (7f). décembre 1969.

POGGI A., A. CHAILLOU et L. PHILIPPE, Anémographe à téléindication digitale. 9 Intern. Tagung für Alpine Meteorologie (Publ. Inst. Suisse de Météo. n° 4) 266-271, 1967.

POGGI A. — Les Avalanches, *Encyclopaedia Universalis*, Paris, 9 p., 1968.
# GLACIOLOGIE
I — REGIONS TEMPEREES

L. LLIBOUTRY

Directeur du Laboratoire de Glaciologie du C.N.R.S.
2, rue Très-Cloîtres - 38 - Grenoble

Mis à part l'Institut Géographique National, qui effectue des couvertures aériennes périodiques des glaciers français (VIVIAN, 1968) et établit des cartes de zones avalancheuses par photo interprétation, mis à part les Expéditions Polaires Françaises et les Terres Australes et Antarctiques Françaises (T.A.A.F.) qui assurent tous les ans la logistique des expéditions en Terre Adélie et à Kerguelen, toutes les institutions s'occupant de glaciologie ont leur siège à Grenoble. C'est le cas pour les recherches concernant la neige ou les bilans thermiques et celles relatives aux calottes polaires, qui font l'objet de rapports distincts.

A l'Institut de Géographie Alpine, l'équipe de VIVIAN fait paraître dans la Revue de Géographie Alpine de précieuses "fiches des glaciers français" et étudie le glacier d'Argentières (Massif du Mont Blanc) ; mettant à profit des galeries dans le rocher qui aboutissent sous le glacier (VIVIAN, 1970).

La majorité des glaciologues français est depuis peu regroupée au sein du Laboratoire de Glaciologie du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) qui comprend actuellement 23 chercheurs (dont 5 docteurs d'Etat et 5 ingénieurs), 17 techniciens et administratifs. Les recherches signalées à la suite sont toutes des réalisations de ce laboratoire.

PETROGRAPHIE DU NEVE ET DE LA GLACE

Un carottage de 65 m a été effectué dans la zone d'alimentation de la Mer de Glace (Massif du Mont Blanc), à 3 500 m d'altitude (VALLON, 1967 b). Vers 35 m la glace imperméable et compacte se substitue très brusquement au névé. L'été il se forme à ce niveau une nappe aquifère, ce qui explique la disparition de la texture du névé (axes optiques verticaux). Dans la glace tempérée, où une fluctuation saisonnière de la teneur en eau liquide a été observée, le mouvement provoque une nouvelle texture (axes optiques se groupant selon 3 à 6 maximums). Cette texture se retrouve vers le front. Elle est liée aux contraintes locales et non à la foliation apparue dans une zone intermédiaire. Cette texture à plusieurs maximums a été obtenue artificiellement en laboratoire.

Dans le Glacier de St Sorlin, carotté sur toute son épaisseur (60 m) la même texture s'observe, ainsi que des variations de la teneur en eau liquide et des fluctuations de la résistivité. Ces dernières peuvent se corréler d'un forage à l'autre. On a ainsi trouvé que la dilatation verticale décroissait de la surface vers la base, contrairement à l'hypothèse de Nye (DUPUY, 1970).
Dans les zones stagnantes, la glace a une texture post-cinématique différente. Pour éclaircir ce phénomène des expériences en laboratoire de recristallisation en présence d'un gradient de température sont en cours.

Signalons ici que l'évolution des vagues annuelles sur la Mer de Glace (les fameux chevrons de Forbes) est en cours d'étude. Ces chevrons sont liés à des pétrographies de la glace différentes, et pas seulement au processus indiqué par Nye (VALLON, 1967 a).

Pour les carottages nécessaires, le laboratoire de Glaciologie a mis au point un carottier électrique, à filament nu alimenté en basse tension.

## MESURE DU BILAN ANNUEL ET VITESSES SUPERFICIELLES DES GLACIERS

Cette étude s'effectue en immergeant des balises d'ablation à 10 ou 20 m avec une sondeuse à jet de vapeur mise au point par le laboratoire.

4 zones ont été étudiées : la zone d'ablation du glacier de St-Sorlin (Massif des Grandes Rousses) (LLIBOUTRY, 1968 b), la zone d'ablation de la Mer de Glace, la langue du glacier Blanc (Massif des Ecrins), le glacier recouvert d'Arsine (Massif des Ecrins). Le nombre de balises a été porte d'une douzaine en 1967 en 1967 à 25 en 1969.

Au chaos de séracs du Géant (Mer de Glace) et dans la partie basse du glacier des Bossons (Massif du Mont-Blanc) les vitesses ont été mesurées par photogrammétrie terrestre.

Sur les trois glaciers actifs étudiés, on a noté un gonflement de la surface. Les dépouillements de toutes ces mesures sont en cours.

## PROSPECTION GEOPHYSIQUE

Les qualités sportives de certains membres du laboratoire de Glaciologie (qui ont à leur palmarès les faces Nord des Droites, de l'Eiger, du Cervin, etc.) ont permis des exploitations géophysiques avec des équipes très réduites.

Le lit rocheux a été déterminé :

- sous la Mer de Glace par sismique-réfraction (GLUCK, 1967).

- sous le glacier de St Sorlin, par sismique en 1962 et gravimétrie en 1968.

- sous la partie haute du glacier Blanc par sismique (GLUCK, 1968) et par gravimétrie en 1969.

- sous le glacier d'Arsine par gravimétrie en 1969. A cette occasion de nouvelles abaques pour correction topographique très proche ont été calculées, et un programme pour la correction due aux masses montagneuses voisines établi (ECHEVIN 1970).
## CONDITIONS SOUS-GLACIAIRES

Une théorie du glissement des glaciers tempérés sur leur lit, qui conduit à une loi de frottement de type solide (alors que la théorie classique de Weertman, conduit à une loi du type visqueux) a été établie (LLIBOUTRY 1968a, 1969b). Elle semble confirmée pour les glaciers glissant rapidement sur un lit rocheux (LLIBOUTRY, 1969a).

Un viscosimètre à glace géant, du type Couette, où l'on déforme 20 kg de glace sous des pressions et à des vitesses analogues à celles régnant à la base des glaciers, avait été construit vers 1964, et les expériences prévues avec sont à peu près terminées. Mais le développement des techniques de forage a permis aussi d'insérer directement piézomètres et mesureurs de glissement à la base même du glacier de St-Sorlin. Par ailleurs, pour guider dans le choix d'un modèle géométrique de lit rocheux approprié, des mesures ont été faites sur des portions de lit rocheux récemment découverts par le retrait du glacier de St-Sorlin : carte à très grande échelle et détermination expérimentale de la fonction d'ombre (fraction de surface éclairée en fonction de l'angle d'incidence d'un faisceau de rayon lumineux).

## MISSIONS DE RECONNAISSANCE LOINTAINES

Avec deux ingénieurs français et un glaciologue péruvien, j'ai étudié en 1967 deux lacs dangereux de la Cordillera Blanca (Pérou) (COYNE-BELLIER et GEOCONSEIL, 1967, 1969a, 1969b; SCHNEIDER et MORALES, 1969). Le premier, la Laguna Paron, est retenu par une épaisse langue morainique sur laquelle est perchée un étroit glacier recouvert. Son étude a montré qu'il glissait en bloc, selon une loi de Weertman, (avec $n = 4,2$ dans la loi de Glen de déformation de la glace). Le deuxième, Safuna Alta, s'est formé dans la langue d'un glacier du versant nord du Pucahirca, et s'étend jusqu'à la moraine frontale. L'étude des bilans et de la dynamique du glacier, et de la genèse de ce lac (sous lequel il y a de la glace) a été faite. Ce lac s'est vidé par formation de renards, mais sans catastrophe, à la suite du séisme du mai 1970.

Sitôt après le séisme, l'UNESCO m'a envoyé sur les lieux à la demande du gouvernement péruvien pour étudier les avalanches de rochers et de glace du Huascuaran, origine de la lave qui a rasé Yungay (LLIBOUTRY, 1970b).

D'août à octobre, une mission de Programme des Nations Unies pour le Développement (UNPD) comprenant 3 français, un tchèque, a examiné les dangers que les glaciers suspendus ou des lacs pourraient faire courir à divers sites proposés pour la reconstruction de nouvelles villes dans cette vallée sinistrée à 90%.

En février et mars 1970, trois membres du laboratoire de Glaciologie ont effectué de premiers travaux glaciologiques sur la calotte Cook (Ile Kerguelen). Ce programme se poursuivra pendant les années à venir dans le cadre de la Décennie Hydrologique. Ils ont assisté à la vidange (sans doute non annuelle) d'un lac marginal, qui a recouvert la plaine en aval du glacier Ampère de 2 m d'eau.
ENSEIGNEMENT

La glaciologie avec diveres disciplines connexes qu'on peut regrouper sous le
vocable de "géophysique de l'environnement", fait l'objet d'un enseignement de
3ᵉ cycle à l'Université de Grenoble depuis octobre 1968. Divers textes didactiques
ont été écrits pour résumer ou compléter mon Traité de Glaciologie de 1965
(LLIBOUTRY, 1970a, 1970c, 1970d ; LLIBOUTRY et LORIUS, 1970).

BIBLIOGRAPHIE

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COYNE ET BELLIER - Laguna Parón : informe sobre los reconocimientos. Corp. Per. del Santa (Rapport interne).Géoconseil, 1969.

COYNE et BELLIER - Laguna Safuna : informe sobre los reconocimientos. Corp. Per del Santa (Rapport interne). Géoconseil, 1969.

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VALLON M. - Contribution à l'étude de la Mer de Glace. 2 - Pétrographie du névé et de la glace, structure du glacier. *Thèse Dr. Etat Fac. Sci. Grenoble*, 72 p., 1967.

VIVIAN R. - La cartographie des glaciers. *Rev. Géog. Alpine*, 57, 593-601, 1968.

VIVIAN R. - Hydrologie et érosion sous-glaciaires. *Rev. Géog. Alpine* 57, 593-601, 1970.

VIVIAN R. - Hydrologie et érosion sous-glaciaires, *Rev. Géog. Alpine*, 58, 241-264, 1970.
GLACIOLOGIE
II - REGIONS POLAIRES

C. LORIUS

Maître de Recherches au C.N.R.S.
Laboratoire de Glaciologie
2, rue Très-Cloîtres - 38 - Grenoble

Au cours des années 1967 à 1970, les travaux poursuivis dans les régions polaires ont été principalement axés sur l'étude de la dynamique et du bilan de masse (y compris sa variation actuelle) des calottes glaciaires ainsi que sur l'étude de l'environnement terrestre à partir des informations stockées dans la glace.

1 - TRAVAUX THEORIQUES

Une théorie sur la dynamique des calottes de glace froide a été développée (LLIBOUTRY L., 1968, 1970a et b). Dans le cas général d'absence de glissement, cette théorie est basée sur l'hypothèse de l'existence de deux couches de glace superposées. On distingue ainsi à la base une couche relativement mince dans laquelle les vitesses sont parallèles et le cisaillement pratiquement égal à celui existant au contact du socle rocheux ; la couche supérieure, beaucoup plus importante, est soumise à une extension faible. A partir de considérations thermodynamiques et des lois de déformation de la glace, les profils de vitesse et de température sont alors calculés.

Dans ces travaux, l'analyse des différentes théories existantes montre les lacunes des solutions proposées. C'est ainsi que les lois de déformation de la glace généralement admises ne tiennent pas compte des caractéristiques pétrographiques réelles de la glace ; les approximations parfois introduites dans les calculs peuvent conduire à des divergences, lorsqu'il s'agit par exemple de l'âge des couches profondes de glace des calottes polaires. Il en ressort la nécessité de réviser les théories actuelles sur les glaciers, sur la base de travaux en laboratoire et de déterminations d'âge de la glace.

2 - CAMPAGNES ET TRAVAUX SUR LE TERRAIN

2.1 - Différents groupes ont participé au programme de l'Expédition Glaciologique Internationale au Groenland (secrétaire général : A. BAUER). Au cours des années 1967 et 1968 un ensemble de travaux géodésiques continus (en particulier polygonation et nivellement géométrique), des prélèvements d'échantillons accompagnés d'observations stratigraphiques et des sondages radioélectriques de la glace ont été réalisés le long d'un axe est-ouest traversant le Groenland.
2.2 - Dans l'Antarctique, un groupe franco-russe a réalisé la seconde partie du programme démarré en 1964 le long d'un axe d'environ 1600 km reliant les stations Mirny et Vostok. Au cours de la XIV Expédition Antarctique Soviétique (campagne d'été 1968-69) ont été ainsi effectués des mesures de déformation de pentagones, des sondages radioélectriques et des prélèvements d'échantillons.

En Terre Adélie, des prélèvements qui ont nécessité la fusion de quantités importantes de glace en vue de la datation (Si 32 et C 14) de la glace côtière ont été, réalisés au cours de la campagne d'été 1968-69.

## 3 - RESULTATS

### 3.1 - Groenland

L'exploitation de mesures réalisées au Groenland a permis de déterminer la vitesse de 20 glaciers émissaires sur la côte ouest (A. BAUER, 1968 ; M. CARBONNELL et al., 1968) en particulier grâce à l'utilisation de la photogrammétrie aérienne. Les vitesses vont en s'accélérant jusqu'au front des glaciers où elles atteignent des valeurs comprises entre 0,9 et 19,1 m par jour. Des études détaillées du mouvement et de la variation d'altitude le long d'un profil situé dans la zone d'ablation (A. BAUER, 1968a) ainsi que les variations du front du glacier de l'EQE (A. BAUER, 1968b) ont été faites. Ces mesures ont en particulier été utilisées pour l'estimation du bilan de masse de la calotte (A. BAUER, 1967).

L'étude de la composition isotopique (D et 0 18) d'échantillons de neige et glace a été reliée aux températures moyennes annuelles, confirmant ainsi que cette composition peut être utilisée comme traceur climatique (dans A. RENAUD, 1969, J. VERGNAUD et al., 1970).

La mesure de la teneur en tritium artificiel a permis de déterminer le taux d'accumulation de la neige en 6 stations réparties d'ouest en est sur le Groenland, par utilisation de l'horizon repère de faible activité formé en 1960 et par l'existence d'un cycle annuel des teneurs dans les couches déposées. Les teneurs moyennes sur une période de 8 ans sont en particulier liées à l'altitude des stations (J.P. VERGNAUD et al., 1970).

### 3 - Antarctique

Les travaux publiés portent essentiellement sur l'étude géochimique d'échantillons de neige et glace. L'utilisation de méthodes récentes de datation a en particulier permis de déterminer le taux d'accumulation en différentes stations réparties entre la côte et le plateau central Antarctique ; dans cette dernière zone, les valeurs trouvées (de l'ordre de 2,5 g/cm²/an) sont très inférieures à celles communément admises (C. LORIUS et al., 1970). Les méthodes utilisées sont en particulier basées sur la masure de la radioactivité artificielle (G. LAMBERT et al., 1967) et sur les teneurs en isotopes stables, plomb 210 et tritium (J. RAVOIRE et al., 1970). Pour ces deux derniers éléments, les fluctuations de concentration semblent liées à l'activité solaire. On a par ailleurs étudié la distribution des retombées de Sr 90 sur l'Antarctique qui est fonction de la circulation atmosphérique et qui montre l'existence d'une zone protégée au coeur de l'Antarctique (G. LAMBERT et al., 1970).
Les teneurs en éléments traces et l'origine de ces éléments (C. LORIUS et al., 1969a) ainsi que les gaz occlus dans la glace (C. LORIUS, et al., 1968, D. RAYNAUD et al., 1970) ont été étudiés.

Les teneurs moyennes en deutérium, liées aux températures (C. LORIUS et al., 1969), servent de traceurs dans l'étude des variations climatiques (C. LORIUS et al, 1968 a) et de l'écoulement de la glace (L. MERLIVAT et al., 1967). Dans ce dernier cas, une synthèse des informations géochimiques et structurographique (C. LORIUS et al., 1967) a été faite (C. LORIUS, 1968, J. NOUGIER et al., 1969).

## 4 - INSTRUMENTATION ET METHODES

En plus de la mise en oeuvre de techniques modernes déjà citées il faut signaler l'utilisation de filtres optiques pour l'étude sur clichés de structures qui peuvent être masquées (A. BAUER et al., 1967a).

Des mesures fines de densité in situ ont aussi été faites à l'aide d'une sonde à neutrons.

## 5 - COOPERATION INTERNATIONALE

La plupart des travaux sur les calottes glaciaires ont été réalisés dans le cadre d'opérations internationales. Cette coopération est appelée à se développer au cours des prochaines années, en particulier dans le cadre du Programme International de Glaciologie Antarctique.

## BIBLIOGRAPHIE

- BAUER A. - Nouvelle estimation du bilan de masse de l'Inlandsis du Groenland. *Deep Sea Research and Oceanographic Abstracts*, 14, 13-17, 1967.

- BAUER A. - Application du filtre optique à lumière cohérente à l'étude de photographies aériennes des glaciers du Groenland. *Journal of Glaciology*, 6, (48), 781-793, 1967.

- BAUER A. - Missions aériennes de reconnaissance au Groenland 1957-1958. Observations aériennes et terrestres. Exploitation des photographies aériennes. Détermination des vitesses des glaciers vêlant dans les baies de Disko et de Umanak. *Medd. o. Grnland* 173, (3), 1-116, 1968.

- BAUER A. - Mouvement et variations d'altitude de la zone d'ablation ouest (latitude moyenne 69 40' N) et de l'Inlandsis du Groenland entre 1948 et 1959. *Medd. o. Grnland*, (1), 1-79, 1968.

- BAUER A. - Le Glacier de l'Eqe (Eqip Sermia). Mouvement et variations du front. *Medd. o. Grnland*, 174, (2), 1-21, 1959.

- CARBONNELL M. et BAUER A. - Exploitation des couvertures photographiques aériennes répétées du front des glaciers vêlant dans les Baies de Disko et de Umanak, juin-juillet 1964. *Medd. o. Grnland*, 173 (5), 1-78, 1968.
LAMBERT G., LORIUS C. et ARDOUIN B. — Datation d'une carotte de néve de la bordure de l'Antarctique par la mesure de la radioactivité naturelle et artificielle, *Earth and Plan. Sc. Let.*, 3, 429-433, 1967.

LAMBERT G., ARDOUIN B., BRICHET E. et LORIUS C. — Bilan du strontium 90 sur l'Antarctique : Existence d'une zone protégée, soumis à *Earth and Plan. Sc. Let.* 1970.

LLIBOUTRY L. — Steady-state temperatures at the bottom of ice sheets and computation of the bottom ice flow law from the surface profile. *Journal of Glaciology*, 7 (51), 363-376, 1960.

LLIBOUTRY L. — Ice flow law from ice sheet dynamics. *Proc. Int. Symp. Antarctic Glac. Exp.*, AIHS, 86, 216-230, 1970.

LLIBOUTRY L. — Glacier theory. *Advances in Hydroscience*, sous presse, 1970.

LORIUS C. et VALLON M. — Etude structurographique d'un glacier Antarctique, C.R. Ac. Sc., D, 265, 315-318, 1967.

LORIUS C. — A physical and chemical study of the coastal ice sampled from a core drilling in Antarctica, *Ass. Int. Hyd. Sci., Neiges et glaces*, 79, 141-148, 1968.

LORIUS C., RAYNAUD D. et DOLLE L. — Densité de la glace et étude des gaz en profondeur dans un glacier Antarctique, *Tellus*, 20, (3), 449-460, 1968.

LORIUS C., HAGEMANN R., NIEF G. et ROTH E. — Teneurs en deutérium le long d'un profil de 106 m dans le névé Antarctique. Application à l'étude des variations climatiques. *Earth and Plan. Sc. Let.*, 4, 237-244, 1968.

LORIUS C., MERLIVAT L. et HAGEMANN R. — Variation in the mean deuterium content of precipitations in Antarctica. *J. Geophys. Res.*, 74 (28), 7027-7031, 1969.

LORIUS C., BAUDIN C., CITTANOVA J. et PLATZER R. — Impuretés solubles contenus dans la glace de l'Antarctique, *Tellus*, 21 (1) 136-148, 1969.

LORIUS C., LAMBERT G., HAGEMANN R., MERLIVAT L. et RAVOIRE J. — Dating of firn layers in Antarctica, *Proc. Symp. Antarctique*, AIHS, 86, 3-16, 1970.

MERLIVAT L., LORIUS C., MAJZOUB M., NIEF G. et ROTH E. — Etudes isotopiques en profondeur d'un glacier en Antarctique. *Isotopes in Hydrology*; AIEA, 671-681, 1967.

NOUGIER J. et LORIUS C. — Etude géologique et physico-chimique de carottes profondes de glace, Terre Adelie, *Revue de Géographie Physique et de Géologie Dynamique*, 11, (2), 165-170, 1969.

RAVOIRE J., LORIUS C., ROBERT J. et ROTH E. — Tritium content in a firn core from Antarctica, *Atmospheric Chemistry and radioactivity*, Heidelberg, *J. Geophys. Res.*, 75 (12), 2331-2339, 1970.

RAYNAUD D., LORIUS C., DUCHEYLARD G. et BOTTER R. — Cases entrapped in ice. *Proc. Symp. Antarctique*, Ass. Int. Hyd. Sc., 86, 91-92, 1970.

RAVOIRE J., LORIUS C., ROBERT J. et ROTH E. — Tritium content in a firn core from Antarctica. *J. Geophys. Res.*, 75 (12), 2331-2339, 1970.

RENAUD A. — Etudes physiques et chimiques sur la glace de l'inlandsis du Groenland : Stable isotropic content of the samples (D and O 18), DANSGAARD W., MERLIVAT L. and ROTH E. *Med. o. Grnland*, 177 (2), 62-75, 1969.

VERGNAUD P.J., BOTTER R., LORIUS C., MERLIVAT L., RAVOIRE J. et ROTH E. — Tritium and deuterium content of snow in Greenland, *Int. Symp. Hydrochemistry and Biochemistry*, 1970.
IMPRIMERIE LOUIS-JEAN

Publications scientifiques et littéraires

TYPO - OFFSET

05 - GAP - Téléphone 14-23/14-24

Dépôt légal 212 - 1971
UN NOUVEL ACCES A L'INFORMATION
EN GEODESIE ET GEOPHYSIQUE
LE SYSTEME P.A.S.C.A.L.

M. BETHERY

J.M. BUHR

Centre de Documentation du C.N.R.S. Section Géophysique
15, Quai Anatole-France - Paris 7e

Le bulletin signalétique du CNRS, premier produit du système P.A.S.C.A.L., analyse en langue française les documents contenus dans plus de 8 500 périodiques scientifiques de toute provenance ainsi que dans les thèses de doctorat, livres, brevets et rapports techniques officiels reçus et disponibles (soit sur place, soit par reproduction) à la Bibliothèque du Centre de Documentation du CNRS. Il est subdivisé en un certain nombre de sections correspondant aux différentes Sciences et Techniques. Les analyses des documents qui intéressent la Géodésie et la Géophysique (structure interne du Globe ; géomagnétisme, aéronomie ; physique de l'atmosphère neutre, météorologie ; océanographie ; glaciologie) sont publiées dans la section mensuelle 120 : Astronomie-Physique spatiale-Géophysique.

# I - LE TRAITEMENT DES DOCUMENTS DE GEODESIE ET DE GEOPHYSIQUE

## 1 - Sources documentaires

Les documents sur la Géodésie et la Géophysique proviennent :

- de 150 périodiques entièrement consacrés à ces disciplines.

- de 150 périodiques consacrés aux résultats d'observations.

- de périodiques de toutes disciplines qui augmentent d'environ 20 % le nombre de documents pertinents.

- de toutes les thèses de doctorat soutenues dans les Universités françaises.

- d'un certain nombre de rapports des organismes et laboratoires de recherche français, en particulier et systématiquement les rapports officiels de la DGRST.

- des comptes rendus de congrès nationaux et internationaux.

- des traités et monographies en français et russe.
## 2 – Analyse des documents

Ils sont signalés par une courte analyse et leurs références bibliographiques complètes (auteurs, adresses, nom des périodiques, pagination, etc...) et sont classés suivant un plan détaillé.

Trois index alphabétiques permettent la recherche rapide d'un document par nom d'auteur, par sujet ou par localisation géographique. Enfin, un groupe de mots clés tirés d'un vocabulaire contrôlé (thésaurus) sert à caractériser chaque document.

## 3 – Transfert des analyses sur bandes magnétiques

Toutes les données précédentes sont stockées sur bandes magnétiques utilisées

1. pour l'impression du bulletin mensuel par photocomposition à l'aide d'une Digiset-Siemens 4004/35

2. pour le traitement ultérieur sur ordinateur IRIS 50

# II – LES PRODUITS DOCUMENTAIRES FOURNIS. SYSTEME P.A.S.C.A.L.

L'organigramme de la figure 1 présente l'ensemble des produits décrits ci-dessous.

## 1 – Bandes magnétiques

Les bandes constituant le fichier documentaire sont disponibles pour tout utilisateur dans un format autorisant directement tout type de recherche (descripteurs ou langage naturel).

## 2 – Impression rapide du Bulletin signalétique avec ses index

Les délais entre l'analyse d'un document et sa parution sont compris entre 6 et 10 semaines, soit un gain de 6 semaines en moyenne par rapport à l'utilisation de l'imprimerie classique.

De plus, les index thématiques sont générés automatiquement à partir des mots clés caractérisant le document analysé.

## 3 – Diffusion sélective sur profils

Sélection périodique des documents analysés et leur diffusion sous forme imprimée (imprimante ordinateur) aux demandeurs. Une simulation est présentée figures 2 et 3.

Ces profils peuvent être effectués sur :

- une question scientifique donnée

- une partie du plan de classement

- les noms d'auteurs

- les périodiques

- une combinaison de ces divers critères

Un tri secondaire peut être effectué sur la langue de l'article original.
<figure><img src="image_25.png" /><figcaption>Figure 1 : Organigramme des produits documentaires.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_26.png" /></figure>

SISMOLOGIE, ACCELEROGRAMME, TRAITEMENT DON-
NEE, FILTRAGE MATHEMATIQUE, FILTRE RECURSIF.

31-120-16328. KARDEVÁN (P.) [Országos Földrengésvizsgáló Int., Budapest, Magyar]. En hongrois. (Calcul des fonctions de transfert des systèmes de filtres électromécaniques par l'analyse de réseaux électriques). Geofiz. Kőzl., Magyar. (1970), 19, n° 1-2, 41-7, bibl. (6 réf.), rés. russe, angl. — Etude sur système analogique électrique Application des systèmes électromécaniques au filtrage des microséismes.

SISMOLOGIE, FILTRAGE (ELECTROMECANIQUE), FONC-
TION TRANSFERT, METHODE CALCUL, MODELE ANA-
LOGIQUE.

31-120-19171. MESKÓ (A.), ŐZULYOVSZKY (I.), VÉGES (I.), ZELEI (A.). En hongrois. (La détermination des paramètres fantômes). Magyar Geofiz., Magyar. (1970), 11, n° 3, 99-108, bibl. (5 réf.), rés. russe, allem. — Détermination des réflexions parasites en prospection sismique et les méthodes d'élimination par filtrage mathématique.

PROSPECTION SISMIQUE, REFLEXION MULTIV
FILTRAGE MATHEMATIQUE.

<caption>Figure 2 : Simulation d'une recherche : "Le filtrage en sismique".</caption>

<footnote n="24">24. BEAUDET (P. R.), WOLFSON (S. J.)
Fundamental Research Corp., Alexandria, Va, U. S. A.]. Digital filters for response spectra. Bull. seismol. Soc. Amer., U. S. A. (1970), 60, n° 3, 1001-13, bibl. 1/2 p.). — Méthode numérique optimale pour le calcul des spectres de réponse des v pseudorelatives pour des accélérogrammes numériques.</footnote>
C-13851. Mesures en mer. Bur. gravim. internation.,
Jutl. Inform., Fr. (1970), n° 22, t.6-1-43, I carte h. t., bibl.
(12 réf.). — Cartes A et n° 3-4, et 7 des levés gravimétriques
récents en mer. Bibliographie des travaux relatifs aux mesures en
mer.

LEVE GRAVIMETRIQUE, LEVE EN MER, CARTE GRAVI-
METRIQUE, BIBLIOGRAPHIE.

31-120-13852. ARX (W. S. VOX) [Woods Hole oceanogr. Inst., Mass., U. S. A.]. A technique for finding gravity vertical at sea. Deep. Sea Res., G. B. (1969), 16, suppl., 325-30, 2 pl. h. t., bibl. (4 réf.). — On présente un appareil pour trouver la direction de la gravité en mer. Il s'agit d'un miroir à liquide visqueux qui fournit une surface parallèle au géoïde.

GEOIDE, OCEAN, INSTRUMENTATION, MIROIR, MILIEU
VISQUEUX.

31-120-18819. SEGAWA (J.) [Ocean Res. Inst., Univ. Tokyo, Jap.]. Gravity measurements at sea by use of the T. S. S. G. I. Data processing method of the T. S. S. G. J. Phys. Earth, Jap. (1970), 18, n° 1, 19-49, bibl. (15 réf.). — Méthode de traitement digital des données du gravimètre à corde vibrante T. S. S. G., pour tenir compte de la correction de 2ème ordre due à l'intervalle d'échantillonnage et à l'effet de l'élasticité.

GRAVIMETRE CORDE VIBRANTE (T. S. S. G.), LEVE EN MER, TRAITEMENT DIGITAL.

31-120-18820. ISMATKHODZHAEV (S. K.). En russe. (Méthode des théories des fonctions aléatoires dans les observations gravimétriques en mer). Publ. sous la direct. de JU. D. BULANZHE. Moskva, Izdat. [Nauka, 1970 21,5 × 13,5, 191 p., bibl. (97 réf.), 96 k. — Généralités sur les processus aléatoires Application aux mesures avec les gravimètres GAL et SZ.

LEVE GRAVIMETRIQUE, LEVE EN MER, PROCES-
ALEATOIRE, GRAVIMETRE, FILTRAGE MATHEM

Figure 3 : Simulation d'une recherche : "Mesures de pesanteur en mer".

4 – Recherches bibliographiques rétrospectives

Dans le stock documentaire sur bande constitué à partir de janvier 1971,
elles pourront être faites suivant les mêmes méthodes que les diffusions
sélectives. Les recherches sur les documents antérieurs sont et seront faites selon
les méthodes traditionnelles.

5 – *Edition de thésaurus*

Sous-produit du système, elle fournit une liste alphabétique du vocabulaire d'indexation des documents avec toutes les relations entre les mots clés. Elle peut aider le demandeur à formuler une question au Centre de Documentation. Voir figure 4.

6 – *Communication des documents originaux*

Elle peut se faire par consultation directe à la Bibliothèque, par reproduc-
tion (photocopies, microfilms, microfiches) par traduction orale ou écrite.

Paris, le 27 avril 1971
## Filtrage mathématique

TG Traitement données

TS Filtrage inverse

TS Filtre passe bande

TS Filtre passe bas

TS Filtre passe haut

TS Filtre récursif

TS Filtre transverse

TS Filtre Wiener

EP Filtrage spatial

<figure><img src="image_27.png" /></figure>

## Prospection sismique

TG Prospection géophysique

TS Couverture multiple

TS Sondage sismique profond

TS Sismique continue

TS Sismique marine

TS Sismique reflexion

TS Sismique réfraction

EP Méthode sismique

EP Sondage sismique

VA Holographie sismique

VA Onde sismique

VA Sismologie

<figure><img src="image_28.png" /></figure>

## Sismologie

TG Géophysique interne

VA Onde sismique

VA Prospection sismique

VA Sismicité

Figure 4 : Fragment du thésaurus se rapportant à la question "Le filtrage en sismique".
<figure><img src="image_29.png" /></figure>