# METHODES PALEOVOLCANOLOGIQUES (1963 à 1966)

## L. GLANGEAUD

Professeur à la Faculté des Sciences de Paris

Les méthodes utilisées ces dernières années pour l'étude d'un massif volcanique tel que celui du Mont-Dore ont fait appel à de nombreuses branches spécialisées telles que la géochimie, la géochronologie absolue, la gravimétrie, le magnétisme, les minéraux lourds, la morphotectonique volcanique, le paléomagnétisme, la palynologie et la pétrologie.

Le géodynamicien actuel doit établir des corrélations à l'aide des données fournies par ces méthodes sur des volcans constituant des ensembles cohérents. On passe ainsi de concepts pétrographiques établis à une échelle métrique à des phénomènes volcaniques d'ordre décakilométrique. En utilisant les données géophysiques, notamment le magnétisme et la gravimétrie, le géodynamicien arrive à relier les phénomènes volcaniques locaux aux phénomènes orogéniques plus généraux. Pour cette opération, des méthodes de transfert et de corrélation lui sont indispensables [1].

Nous envisagerons ainsi trois stades :

1/ mesure de phénomènes actuels d'échelles différentes au moyen de la géophysique,

2/ passage des phénomènes actuels aux paléophénomènes, au moyen des paléophysiques (exemple : le paléomagnétisme).

3/ établissement de statistiques groupant les résultats obtenus sur un ensemble volcanique bien défini.

Pour qu'un tel schéma soit applicable, il est évidemment nécessaire qu'il existe une cause commune agissant sur tous les phénomènes étudiés. D'autre part, sur un plan technique, il est indispensable de faire intervenir de nombreuses équipes de travail utilisant des méthodes différentes.

## LES DONNÉES GÉOPHYSIQUES ACTUELLES

1/ **Gravimétrie et volcanotectonique** : les études gravimétriques [2] (Mlle CORON et al.) ont montré que l'emplacement des failles, délimitant la fosse d'effondrement volcano-tectonique du Mont-Dore, était bien celui prévu antérieurement.
2/ **Magnétisme** : la carte aéromagnétique de la France montre trois anomalies magnétiques sur l'"antéclise chaîne des Puys - Mont-Dore" dont l'une est située sur le Mont-Dore. Cette anomalie peut conduire en profondeur l'existence d'injections basaltiques importantes.

## LES PALEOPHYSIQUES

1/ **La chronologie volcanologique** fait appel à des méthodes telles que la stratigraphie volcanologique classique, la paléontologie et la micropaléontologie ; mais elles laissent des lacunes importantes comblées par la géochronologie absolue [3] (Dumesnil).

2/ **Le paléomagnétisme** : les études paléomagnétiques ont mis en évidence un certain nombre de renversements [4] datés par les méthodes précédentes. La polarité magnétique nous permet ensuite d'apporter des précisions sur l'âge des émissions (cf. rapport paléomagnétisme, section magnétisme - aéronomie).

Toutes ces données ont donc permis de faire les corrélations indispensables à l'établissement d'une interprétation cohérente de tous les phénomènes intéressant le massif volcanique du Mont-Dore.

Compte-tenu des résultats de la Géochimie (cf. rapport géochimie, section volcanologie), nous avons pu décrire alors avec précision l'évolution temporo-spatiale des magmas du Mont-Dore, et montrer comment la succession de deux groupes de phénomènes magmatiques indépendants (sous-crustaux et mésocrustaux) aurait donné, le premier la série dite océanique (simique), le second la série sialo-simique hybride [5].

## BIBLIOGRAPHIE

[1] GLANGEAUD L. - Les transferts d'échelle en géologie et en géophysique. Applications à la Méditerranée occidentale et aux chaînes péripacifiques. *Bull. Soc. géol. de France*, [7], IV, p. 912-961, 1962.

[2] CORON S., GLANGEAUD L., LETOLLE R., OLIVE Ph., et CHEMINÉE J.L. - Six profils gravimétriques dans le massif du Mont-Dore. *C.R. Acad. Sci.*, t. 259, p. 4769, 1964.

[3] DUMESNIL P. - Datation par l'argon des roches en utilisant l'activation neutronique. *Thèse Orsay*, 1966.

[4] BOBIER C. et LEPVRIER C. - Quelques résultats d'une étude paléomagnétique détaillée du Sancy. *C.R. 88e Congr. Soc. Sav. Paris et Départements*, p. 165-177, 1963.

GLANGEAUD L. et BOBIER C. - Corrélation entre le paléomagnétisme et les phases orogéniques pendant le Tertiaire. *C.R. somm. S.G.F.*, p. 7-11, 1963.
GLANGEAUD L., DUMESNIL P. et VIGNERON M. - Paléomagnétisme et âge absolu des séries volcaniques villafranchiennes du Mont-Dore (France). *C.R. Acad. Sci.*, t. 261, p. 5168-5171, 1965.

ROCHE A. - Elaboration d'une stratigraphie paléomagnétique des formations volcaniques. *B.S.G.F.*, [7], p. 182-187, 1963.

THELLIER E. - Manteau supérieur et paléomagnétisme. *I.C.S.U.*, rev. 6, p. 121-130, 1964.

[5] GLANGEAUD L. et LETOLLE R. - La théorie des deux magmas fondamentaux dans le volcanisme intracontinental et l'évolution géochimique des laves du Mont-Dore. *Geologischen Rundschau*, Bd 55, p. 316-329, 1965.

GLANGEAUD L., BOBIER C., DUMESNIL P., LETOLLE R., LEPVRIER C1., et VIGNERON M. - Géochronologie et évolution paléomagnétique, géochimique, pétrologique et tectonophysique du massif volcanique du Mont-Dore (France). *Bull. Soc. géol. de France*, [7], VII, p. 1010-1025, 1965.
TRAVAUX SUR LA RHEOLOGIE DES LAVES

H. SAUCIER

Professeur à la Faculté des Sciences de Strasbourg

Dans le domaine et la période considérés ce sont principalement les travaux de J.P. CARRON qui sont à signaler. Poursuivis à l'Ecole Normale supérieure et au Laboratoire de Minéralogie du C.N.R.S. ils constituent la prolongation et la systématisation des recherches expérimentales entreprises par H. SAUCIER [5] et surtout par G. SABATIER [4].

Le dispositif qu'il utilise [1] permet d'étudier la déformation en compression d'éprouvettes prismatiques sous des contraintes de 0,5 à 15 Kg/cm², à des températures allant de 600 à 1200°C. En ce qui concerne les roches entièrement vitreuses de nouvelles données ont été apportées sur les obsidiennes des îles Lipari, du Yellowstone Park et d'Islande ; en fonction de la température absolue la viscosité obéit dans un large domaine à une loi exponentielle.

$$ \eta = \eta_0 e^{\frac{q}{RT}} $$

L'énergie d'activation Q est toujours voisine de 80 000 cal/mole. Pour comparer entre elles les différentes obsidiennes il suffit alors de déterminer leur viscosité à une température fixe, par exemple 800°. Les variations observées en fonction de la composition chimique, malgré le nombre important de constituants, peuvent s'interpréter à l'aide du modèle structural valable pour les matériaux synthétiques plus simples [6]. Ce qui intervient c'est le nombre des liaisons rompues dans la charpente tridimensionnelle formée par les tétraèdres SiO₄ où le silicium peut être remplacé par Al⁺³, P⁺⁵, ou Fe⁺³. J.P. CARRON calcule le pourcentage de tétraèdres ayant un oxygène actif, qu'il désigne par :

$$ R = 100 \frac{(Na + K + 2 Ca + 2 Mg + \dots) - (Al + Fe^{III} + P)}{Si + Al + Fe^{III} P} $$

Il retrouve entre la viscosité η et le paramètre R une relation de la forme $log \eta = a - b \log R$.

Dans le cas - très important - où l'on opère en présence d'eau sous pression, il suffit de considérer les molécules H₂O dissoutes dans le magma comme des oxydes métalliques analogues aux autres : on peut ainsi expliquer et même calculer l'abaissement de la viscosité ; une
application a été faite aux résultats de SHAW [8] ; l'accord est très satisfaisant.

Dans une toute autre optique J.P. CARRON, R. BROUSSE et G. SABATIER [3] ont utilisé le même appareillage pour enregistrer la déformation de roches d'épanchement lorsque la température augmente régulièrement. Les courbes obtenues constituent de véritables diagrammes d'analyse thermique de leur comportement rhéologique.

Les nombreux essais qui ont été effectués en particulier sur des roches de la région du Mont-Dore mettent en évidence trois types de comportement :

1/ Certaines roches présentent un "point de fusion". Ce sont surtout des basaltes ou des andésites. Vers 1100° l'affaissement des éprouvettes se produit brusquement dans un intervalle de température de quelques dizaines de degrés.

2/ Pour d'autres roches, à comportement intermédiaire, l'affaissement commence aussi à des températures voisines de 1100°, mais la diminution de la viscosité est plus progressive.

3/ Les obsidiennes acides et les rhyolites commencent à se déformer dès 850°, mais la viscosité décroît progressivement dans un intervalle de température qui peut atteindre plusieurs centaines de degrés.

J.P. CARRON, R. BROUSSE et G. SABATIER ont remarqué que la mise en parallélisme des microlites qui caractérise la structure fluidale ne se rencontre en général que dans les laves appartenant au type 3. Pour que ces microlites s'orientent il faut en effet que l'écoulement de la masse se poursuive un certain temps après leur apparition. Ceci a peu de chance de se produire dans un basalte qui se fige brusquement. Cette observation sur la fluidalité a également été faite par H. SAUCIER dans son travail sur la pétrographie de l'Ile Graciosa aux Açores [7]. Le basalte qu'il a étudié a fait l'objet de mesures rhéologiques effectuées par A. SAPLEVITCH. Celui-ci a enregistré en fonction du temps la flexion d'un barreau horizontal, chauffé à température constante et soumis en son milieu à une charge constante. On peut en déduire la viscosité apparente de la roche, dont l'affaissement se produit entre 1160° et 1200°. Les coulées formées par l'émission d'une telle lave ont nécessairement une température élevée, d'où un rayonnement calorifique intense de la surface ; celle-ci se refroidit rapidement, tandis que le cœur de la coulée à faible viscosité est animé d'une grande vitesse qui assure un renouvellement rapide de la lave et maintient sa température élevée. Une véritable discontinuité ne tarde pas à se produire entre la croûte superficielle et la lave fluide formant la masse. Si celle-ci trouve une issue elle peut laisser un vide axial. C'est ce qui explique l'abondance extraordinaire des tunnels dans les coulées de Graciosa et d'autres îles des Açores, comme l'île de Pico par exemple.

Dans une note à caractère plus théorique [2], J.P. CARRON fait intervenir dans la distinction des magmas circum-pacifiques et des magmas océaniques, l'importance de leur charpente tétraédrique exprimée par le nombre d'atomes Si + Al contenus dans une masse donnée de
roche. La séparation des deux ensembles est frappante et correspond à des propriétés rhéologiques distinctes, voire même opposées.

Signalons en terminant une note du même auteur (2bis) dans un domaine différent mais voisin, relative à la conductivité électrique des obsidiennes entre 400 et 950°C. Il arrive à cette conclusion que les porteurs de charge sont les ions alcalins intersticiels se déplaçant dans une charpente tétraédrique rigide.

Là encore, comme en rhéologie, on retrouve l'importance dans les verres de l'enchaînement des tétraèdres SiO₄ ou AlO₄.

BIBLIOGRAPHIE

[1] CARRON J.P. - Composition chimique et viscosité des verres volcaniques ; essais de corrélation. C.R. somm. Soc. géol. France, 7, p. 246, 1964.

[2] CARRON J.P. - Géochimie du volcanisme et rhéologie des magmas. C.R. Acad. Sci., t. 261, p. 1713-1716, 1965.

[2 bis] CARRON J.P. - Conductivité électrique des obsidiennes entre 400° et 950°C. C.R. Acad. Sci., séance du 21 novembre 1966.

[3] CARRON J.P., BROUSSE R. et SABATIER G. - Fusion pâteuse et fusion franche de quelques roches volcaniques. C.R. Acad. Sci., t. 260, p. 5593-5596, 1965.

[4] SABATIER G. - Recherches sur la déformation sous charge à haute température de quelques roches éruptives. Bull. Soc. Fr. Minéral. Crist., t. 82, p. 3 à 11, 1959.

[5] SAUCIER H. - Quelques expériences sur la viscosité à haute température de verres ayant la composition d'un granite. Influence de la vapeur d'eau sous pression. Bull. Soc. Franc. Min. Cristal., t. 75, p. 1-45 et 246-294, 1952.

[6] SAUCIER H. - Rhéologie des verres minéraux. *Introduction à l'étude de la rhéologie* par B. PERSOZ (DUNOD Editeur), p. 131 à 144, 1960.

[7] SAUCIER H. - A propos du problème des caldeiras. Observations dans l'île de Graciosa (Açores). *Comunicações dos Serviços Geológicos de Portugal*, t. 48, p. 213-247, Lisboa 1964-1965.

[8] SHAW H. - Obsidian-H₂O Viscosities at 1000 and 2000 Bars in the Temperature Range 700° to 900°C. *Journal of Geophysical Research*, Vol. 68, n° 23, p. 6337-6343, 1963.
SISMO-VOLCANOLOGIE (OU GEOPHYSIQUE DES VOLCANS)

C. BLOT

Institut français d'Océanie

L'étude détaillée de la sismicité de la région des Nouvelles-Hébrides a conduit l'auteur à l'hypothèse d'une corrélation temporelle entre les foyers sismiques profonds et intermédiaires, les séismes superficiels et les éruptions volcaniques de cette région. Les délais entre les séismes profonds puis intermédiaires et les phénomènes superficiels (tremblements de terre ou volcaniques de l'ordre de plusieurs mois) sont fonctions :

- de la profondeur des séismes précurseurs,

- de leur magnitude,

- de leur distance aux volcans [1].

Ces corrélations ont été retrouvées dans diverses régions du Pacifique et en particulier au Japon [2].

A l'occasion de l'éruption du volcan du Lopévi aux Nouvelles-Hébrides du 7 juillet 1963, PRIAM a souligné dans son étude l'analogie sismique avec les éruptions précédentes de 1939 et 1960 qui avaient été précédées chacune, plusieurs mois auparavant, par un séisme de profondeur intermédiaire (150-250 km) et de magnitude supérieure ou égale à 6 [3].

Ces études ne présentent sans doute pas encore un caractère statistique suffisant pour aboutir à une loi. Mais qui dit statistique dit utilisation d'un très grand nombre de données. Or, si depuis ces quelques dernières années les déterminations des séismes, en particulier les profonds et intérmédiaires, sont plus complètes et surtout plus précises, il n'en est pas de même pour les années antérieures.

En attendant la possibilité de réunir de nombreuses données exactes (redétermination des épicentres), les corrélations trouvées ont été exploitées, depuis 1963, pour tenter les prévisions d'éruptions volcaniques dans les archipels de la Mélanésie : Nouvelles-Hébrides, Santa-Cruz et Salomon. Ces prévisions faites plusieurs mois avant les phénomènes en surface à partir des séismes profonds puis intermédiaires se sont vérifiées (des alertes avaient été officiellement données). [4].
BIBLIOGRAPHIE

[1] BLOT C. (1964) - Origine profonde des séismes superficiels et des éruptions volcaniques. *Publ. Bur. Centr. Séismo. Intern. S.A.*, fasc. 23, p. 103-121.

[2] BLOT C. (1965) - Relations entre les séismes profonds et les éruptions volcanologiques au Japon. *Bull. Volc. t*. 28, p. 25-64.

[3] PRIAM R. (1964) - Une nouvelle éruption du volcan de Lopévi (Nouvelles-Hébrides) et son analogie sismique avec les éruptions précédentes. *Bull. Volc. t*. 27, p. 341.

[4] BLOT C. et GROVER J.C. - Recent predictions of volcanic eruptions in the South-West Pacific. *Pacific Sciences Congress*. Tokyo. (1966).
# GEOCHIMIE DES LAVES

J.-L. CHEMINEE

Laboratoire de Géographie physique et Géologie dynamique
à la Faculté des Sciences de Paris

Au cours de ces quatre dernières années, les recherches géochimiques concernant la Volcanologie ont porté principalement sur du matériel provenant du Massif central et de volcans italiens (Vésuve - Stromboli - Etna - Lipari). Elles ont consisté surtout en l'étude des éléments en traces des laves : Li, Sc, Cr, Co, Cu, Ga, Sn, Pb, Ra, Rn, Ta, Th, U, V, Mo. Les auteurs se sont attachés plus particulièrement à mettre en évidence des corrélations entre ces éléments et des constituants majeurs ; Na₂O, K₂O, MgO, SiO₂, FeO, Fe₂O₃ ; ils en ont déduit des conclusions d'ordre magmatologique.

Parmi ceux-ci, R. LETOLLE [7, 8, 9, 10] a déterminé le lithium et l'isotope 41 du potassium dans les roches volcaniques d'Auvergne. Il a étudié les variations du lithium en fonction de constituants principaux : il existe une relation semi-logarithmique entre Li et MgO. L'auteur montre également la différence de dispersion des résultats concernant les rhyolites et les sancyites et la dissociation entre les phonolites et les ordanchites ; il conclut à l'impossibilité pour ces groupes de roches de dériver l'un de l'autre.

C. DUPUY [5], M. JONIN [6] et B. SIMON [12] ont étudié partie ou totalité des huit éléments suivants : Cr, V, Ni, Cu, Ga, Sn, Mo, Pb. Les auteurs ont montré des corrélations assez nettes entre les sept premiers et la silice, le plomb étant indépendant. Les éléments Cr, V, Ni, Cu correspondant aux deux groupes : sidérophile et chalcophile de GOLDSCHMIDT varient fortement en fonction de l'acidité des laves (figure 1). Des corrélations existent également avec K₂O. Dans les roches analysées par C. DUPUY, le cuivre a un comportement inhabituel. Les valeurs des teneurs en Ga, Sn, Mo ne semblent pas soumises, de façon particulièrement nette, à des variations en fonction de l'acidité des roches.

R. COULOMB et M. GOLDSTEIN [4], dans le cadre des essais d'application de la méthode de dosage des éléments en traces par activation neutronique, ont déterminé, en particulier, le tantale, le cobalt et le scandium. De leur étude, il résulte que :

- le tantale n'a pas de localisation préférentielle,

- les groupes Co-SiO₂, Sc-SiO₂, Sc-FeO + Fe₂O₃, Sc - Fe, Co - Sc ont des coefficients de corrélation élevés (0,92 < τ < 0,96) (figures 2 et 3).
<figure><img src="image_30.png" /><figcaption>Figure 1</figcaption></figure>

x La Comte d'Auvergne

● Chaîne des Puys.

Variation de vanadium en fonction de la silice.

J. L. CHEMINÉE et D. NORDEMANN [1, 2, 3], à la suite de R. COULOMB et M. GOLDSTEIN (1961), après avoir mis au point une méthode d'analyse par spectrométrie gamma de l'uranium, du radium, du thorium et du potassium des roches, ont déterminé les teneurs de ces éléments dans différentes laves du Massif Central français et des volcans italiens cités précédemment. Les analyses ont été faites sur des échantillons "naturels" [1, 3], ou activés [4]. Ces données permettent déjà de se faire une idée sur l'évolution des éléments étudiés. Dans l'ensemble, on peut dire qu'il y a des corrélations probables entre ces éléments et SiO₂ ou K₂O (figures 4 et 5) pour des associations magmatiques. Des anomalies apparaissent, avec des trachytes calco-alcalins par exemple. Les autres suggèrent un plan d'études.

D'une façon générale nous dirons, avec R. COULOMB et M. GOLDSTEIN, que l'étude des éléments en traces - qu'ils aient une affinité avec un élément majeur ou qu'ils aient un comportement géochimique indépendant - est importante en magmatologie ; elle permet de montrer les liens de parenté des phases magmatiques ou leur évolution, de distinguer deux magmas.
<figure><img src="image_31.png" /><figcaption>Figure 2</figcaption></figure>

○ Basaltes et trachybasaltes

× Trachyandésites labradoriques

● Trachyandésites à andésine

△ Trachytes calco-alcalins.

Variation du cobalt en fonction de la silice.

<figure><img src="image_32.png" /><figcaption>Figure 3 (figure id. figure 2.)</figcaption></figure>

Variation du cobalt en fonction du scandium.
<figure><img src="image_33.png" /><figcaption>Figure 4
Variation du thorium en fonction de la silice.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_34.png" /><figcaption>Figure 5
Variation du thorium en fonction du potassium.</figcaption></figure>
Nous ne manquerons pas de signaler, pour terminer, le travail très original et très intéressant de D. NORDEMANN [11] sur une évaluation de la radioactivité du sol lunaire. Considérant la différence d'émissions gamma existant entre les roches effusives, intrusives, sédimentaires et les météorites, l'auteur envisage la possibilité d'une étude du sol lunaire.

BIBLIOGRAPHIE

[1] CHEMINÉE J. L. - Contribution à la géochimie et à la géodynamique des éléments radioactifs (U - Ra - Th - K) des laves dans les séries volcaniques de l'Auvergne, du Velay et des îles Lipari. *Thèse 3ème cycle* 1963, Université de Paris,

[2] CHEMINÉE J. L. - Note préliminaire sur l'utilisation du rayonnement gamma des roches volcaniques en géologie de terrain. C.R. somm. Soc. géol. de France, 10, p. 335-336, 1965.

[3] CHEMINÉE J.L. et NORDEMANN D. - Dosage du potassium, de l'uranium, du radium et du thorium par spectrométrie gamma dans les laves d'Auvergne, du Velay et de la province sicilienne. Bull. Soc. géol. de France, [7], V, p. 218-231.

[4] COULOMB R. et GOLDSTEIN M. - Comportement géochimique du Ta, Th, Co, Sc, U dans les laves de la chaîne des Puys. Bull. Soc. franc. Minér. Crist., LXXXVII, p. 163-165, 1964.

[5] DUPUY Cl. - Variations des teneurs en Cu, Ni, Cr, Co et V dans quelques roches volcaniques des Causses et du Bas-Languedoc, Bull. Soc. géol. de France, [7], VII p. 32-36, 1965.

[6] JONIN M. - Distribution de quelques oligoéléments métalliques dans les laves tertiaires de la Comte d'Auvergne. D.E.S. 1964, Université de Clermont-Ferrand,

[7] LETOLLE R. - Observations préliminaires sur le comportement du lithium dans les roches d'épanchement d'Auvergne. Bull. Soc. géol. de France, [7], V, p. 198 à 201, 1963.

[8] LETOLLE R. - Sur l'abondance relative de l'isotope 41 du potassium, suivant son origine géologique. C.R. Acad. Sci., t. 257, p. 3996-3998, 1963.

[9] LETOLLE R. - Géochimie du lithium dans les roches volcaniques de la série du Mont-Dore. Bull. Soc. Franc. Minér. Crist., LXXXVIII, p. 426-431.

[10] LETOLLE R. - Recherche des variations isotopiques naturelles du potassium : résultats, perspectives et interprétation. *Geologischen Rundschau*, 55, p. 209-216, 1965.
[11] NORDEMANN D. - Emissions gamma de quelques météorites et roches terrestres. Evaluation de la radioactivité du sol lunaire. *Thèse*, Paris, 1966.

[12] SIMON B. - Répartition de quelques oligoéléments métalliques dans les laves tertiaires de la Comte d'Auvergne. D.E.S. 1964. Université de Clermont-Ferrand.
# GAZ VOLCANIQUES

## M. CHAIGNEAU

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

L'ensemble de nos connaissances sur les gaz volcaniques a fait l'objet d'une mise au point de caractère général par M. CHAIGNEAU [1]. Les principaux sujets qui y sont abordés sont : caractère des émissions gazeuses et leurs relations avec les séismes, prélèvement des gaz ainsi que leur analyse et leur composition, origine des principaux constituants, ($H_2O$, $H_2$, $CO_2$, CO, etc...), examen des phénomènes observés et de leur explication possible eu égard aux hypothèses cosmogoniques, importance de certains composés pour la prévision des paroxysmes.

Des gaz, vraisemblablement d'origine profonde, ont été prélevés et analysés par M. CHAIGNEAU [2] lors d'une de ses missions aux volcans italiens. Grâce à une méthode perfectionnée, les principaux constituants du Stromboli ont pu être dosés avec une précision de l'ordre de 1 p. 100 pour chacun d'eux. Les résultats ont révélé une teneur particulièrement élevée en hydrogène qui peut être considérée comme la cause principale sinon essentielle de l'activité strombolienne. Ce qui confirme l'hypothèse qui avait été exprimée antérieurement par l'auteur au sujet de l'Etna. On peut dès lors expliquer les variations très importantes de la teneur en eau et en anhydride carbonique que H. TAZIEFF et F. TONANI [10] ont observées dans les gaz d'explosion de ce volcan d'autant plus que les maximums apparaissent, de façon régulière, postérieurement aux explosions. L'étude sur les gaz libres a été complétée par celle des gaz occlus dans divers échantillons de lave où la grande proportion d'acide chlorhydrique est à signaler [2].

Les travaux de laboratoire qui sont poursuivis par M. CHAIGNEAU [3] l'ont conduit à étudier l'action de l'eau et de l'hydrogène sur des laves de compositions très différentes par leur teneur en silice et en fer. En opérant à 1000°, il a été constaté que la formation de l'eau à partir de l'hydrogène est sans rapport avec la teneur en fer et qu'elle est de beaucoup supérieure à celle de l'hydrogène résultant de la réaction inverse, ce dernier phénomène étant même dans certains cas pratiquement négligeable. Ces conclusions sont à prendre en considération dans l'examen du problème relatif à l'existence de l'hydrogène et de l'eau juvéniles.

L'examen des gaz occlus dans divers échantillons de laves provenant de la vallée des Dix mille Fumées (Katmai, Alaska) a été fait par M. CHAIGNEAU et P. BORDET [4]. Les résultats obtenus conduisent à
l'hypothèse de la participation de deux magmas différents à la dernière éruption de Novarupta.

La conservation des gaz prélevés sur les volcans et analysés au laboratoire nécessite la présence d'un déshydratant. Une étude comparative a montré que l'anhydride phosphorique peut être employé dans ce but alors que le perchlorate de magnésium doit être rejeté en raison de sa réactivité vis-à-vis de certains constituants, ce qui entraîne des modifications de la composition de l'échantillon [5].

J.L. CHEMINEE et J.P. CARRON [6] ont effectué 16 déterminations de la teneur en radon de quelques fumerolles de volcans italiens (Etna, Vulcano, Solfatare de Pouzzoles). Ils ont pu établir une relation entre leurs résultats et les teneurs en uranium et en silice des laves de ces volcans. Les auteurs considèrent une fumerolle comme une sorte de collecteur du radon auquel ils attribuent, en période calme, deux origines : roches encaissantes et magma. Origines dont la prépondérance varie selon le temps de circulation des gaz. En période active, caractérisée par un fort débit sous une pression élevée, il est plus probable que le radon détecté provienne en grande partie directement du magma.

La présence du sulfure de carbonyle dans quelques gaz fumerolliens a fait l'objet d'une étude théorique par J. MOMOT [7] fondée sur des réactions d'équilibre entre divers autres composants ($CO_2$, CO, $SO_2$, $H_2O$, $H_2S$). L'existence de ce sulfure indiquerait, en principe, une tempérament supérieure à 400°C.

Le rôle du fluor dans les divers processus du chimisme volcanique a aussi été évoqué par J. MOMOT [8] en supposant que les faibles teneurs de cet élément dans les fumerolles soient compensées par une fixation dans les roches avant d'atteindre la surface. Cette théorie est en relation avec les effets minéralisateurs du fluor et de ses composés hydrogénés et silicés.

Ce problème a fait l'objet d'un travail dans les massifs anciens provençaux (Maures, Tanneron, Esterel). Leur étude par A. NICOLAS et P. SOLETY [9] permet de reprendre l'hypothèse d'une origine du fluor liée au volcanisme acide et plus précisément à son épisode terminal de nature pyroméridique. Cette hypothèse est confirmée par le fait que seuls les blocs de pyromérides de la caldeira de Maurevieille continnent de la fluorine qui remplit de petites vacuoles, alors que ce minéral n'a pas été décelé dans les autres roches associées.

BIBLIOGRAPHIE

[1] CHAIGNEAU M. - Les gaz volcaniques, manifestation inséparable de toute activité éruptive. *Science-Progrès, la Nature*. pp. 431-438, 1964.

[2] CHAIGNEAU M. - Sur les gaz volcaniques du Stromboli (iles Eoliennes). *C.R. Acad. Sci.*, t. 261, pp. 2241-2244, 1965.
[3] CHAIGNEAU M. - Action de l'hydrogène et de l'eau à 1000° sur quelques roches volcaniques. C.R. Acad. Sci., t. 259, pp. 618-621, 1964.

[4] CHAIGNEAU M. et P. BORDET - Gaz occlus dans les verres de la vallée des Dix Mille Fumées (Katmai, Alaska). C.R. Acad. Sci., t. 256, pp. 3167-3169, 1963.

[5] CHAIGNEAU M. - Sur l'emploi du perchlorate de magnésium comme déshydratant. C.R. Acad. Sci., t. 258, pp. 2836-2839, 1964.

[6] CHEMINÉE J.L. et J.L. CARRON - Sur la teneur en radon de quelques fumerolles de volcans italiens. C.R. Som. S.G.F., pp. 315-317, 1965

[7] MOMOT J. - Un produit de l'activité fumerollienne, l'oxysulfure de carbone. Bull. Soc. Lin. Lyon, 33ème an., n° 8 pp. 326-329, 1964.

[8] MOMOT J. - Le rôle du fluor dans le chimisme volcanique (Mise au point). Bull. Soc. Lin. Lyon, 33ème année, n° 8, pp. 330-334 et 346-350, 1964.

[9] NICOLAS A. et SOLETY P. - Observations à l'appui d'une origine volcanique pour les minéralisations fluorées de l'Estérel. C.R. Acad. Sci., t. 260, pp. 2001-2004, 1965.

[10] TAZIEFF H. et TONANI F. - Fluctuations rapides et importantes de la phase gazeuse éruptive. C.R. Acad. Sci., t. 257, p. 3985-3987, 1963.
# LES ETUDES DE PALEOMAGNETISME RELATIVES A LA VOLCANOLOGIE DURANT LES ANNEES 1963 A 1966

## A. ROCHE

Professeur à la Faculté des Sciences de Strasbourg

Les études paléomagnétiques en Volcanologie ont pris en France un net essor au cours de la période 1963-1966. Plus nombreux qu'au cours des périodes précédentes, les travaux exécutés témoignent d'une maîtrise accrue des diverses techniques et les résultats ont été appliqués à la solution de problèmes variés.

Le laboratoire du Professeur THELLIER à Saint-Maur joue dans ces études un rôle fondamental : les recherches théoriques sans cesse développées dans les domaines de l'archéomagnétisme et du paléomagnétisme, en particulier celles relatives aux mécanismes d'acquisition de l'aimantation, sont largement utilisées par les autres laboratoires pour leurs recherches propres. On peut constater, par exemple, que la technique de désaimantation progressive par action de champs alternatifs est maintenant systématiquement appliquée dans tous les travaux ; on doit s'en réjouir, car si elle ne résout pas tous les problèmes, elle permet cependant une élimination de la composante visqueuse et, souvent, des aimantations rémanentes isothermes parasites.

L'utilisation du Paléomagnétisme en Volcanologie a un double objectif :

Ou bien le but cherché est d'acquérir, à partir des aimantations observées dans les roches volcaniques, des données nouvelles sur l'évolution du champ terrestre dans le passé.

Ou bien le but est de se servir de ces mêmes aimantations et des éléments déjà acquis sur l'histoire du champ magnétique terrestre pour obtenir des indications sur l'âge des formations volcaniques, la durée des cycles éruptifs, les relations entre des formations séparées sur le terrain mais que peuvent apparenter leurs caractères magnétiques.

La complexité des variations du champ magnétique terrestre, soulignée mainte fois par E. THELLIER, mais voilée souvent par des schémas simples trop hativement établis, constitue une gêne pour l'application du paléomagnétisme aux déterminations chronologiques. Utilisés avec prudence, les résultats magnétiques permettent cependant d'arriver à des conclusions dont la portée limitée ne doit pas faire méconnaître la valeur.

Par ailleurs la nature de l'aimantation portée par les roches, la température d'acquisition de cette aimantation, le degré de cohérence
des directions d'aimantation trouvées au sein d'une même formation four-
nissent des renseignements sur l'origine et le mode de mise en place
des matériaux volcaniques. Il y a là tout un champ d'applications dont
l'exploration est à peine commencée.

Parmi les régions étudiées, c'est le Massif central qui a particu-
lièrement retenu l'attention des volcanologues Français et, à l'intérieur
même du Massif Central, le massif du Mont-Dore où l'équipe du Labo-
ratoire de Géologie Dynamique a, sous la direction du Professeur L.
GLANGEAUD, déployé une grande activité.

Les recherches effectuées ont englobé quelques zones situées à la
périphérie du massif, mais elles ont surtout porté sur la région centrale,
caractérisée par une nette prédominance des aimantations de sens normal
(travaux de C. LEPVRIER et de M. VIGNERON). La précision des déter-
minations de directions permet d'établir des corrélations entre les dykes
et necks situés sur un même système de failles. La synthèse des résul-
tats ainsi obtenus et de ceux déduits à partir d'autres méthodes géolo-
giques et géophysiques a fourni à L. GLANGEAUD et ses élèves des élé-
ments dont ils se sont servi pour établir le schéma de l'évolution géné-
rale du massif du Mont-Dore.

M. PRÉVOT, du Laboratoire de Saint-Maur, a exécuté sur le Massif du Mézenc une étude géologique et paléomagnétique qui constitue un bel exemple d'interprétation de la nature de l'aimantation portée par les roches volcaniques. Les observations faites sur de nombreuses coulées précisent la succession des éruptions et montrent l'existence de 4 inversions, au minimum, dans le Pliocène.

F. COLIN, dans le cadre de sa thèse sur l'Aubrac, a effectué une étude paléomagnétique portant sur 300 échantillons ; il a mis en évidence le caractère inversé de la très grande majorité des formations de ce massif, ce qui semble correspondre à l'âge Villafranchien qui leur est attribué.

N. BONHOMMET, de l'I.P.G. de Strasbourg, en collaboration
avec J. BABKINE, de l'Institut de Minéralogie de Nancy, poursuit l'étude
de la chaîne des Puys. Au cours de cette étude les deux chercheurs ont
découvert des aimantations de caractère inversé au puy de Laschamps
alors que, jusqu'à présent, seules des aimantations de caractère normal
étaient connues dans le monde pour les niveaux du Quaternaire moyen
et du Quaternaire récent.

A Nancy, l'équipe du Professeur J. BOLFA, dans le cadre général
d'une étude des caractères magnétiques des oxydes de fer et de titane,
a fait porter ses recherches sur les propriétés thermomagnétiques des
basaltes de la région de Monistrol (J. BABKINE) et des coulées de l'Etna
(C. ZELLER et J. BOLFA).

Pour les volcans du Bas-Languedoc on doit noter les travaux d'A.
SALLELES, qui a établi une relation entre l'âge des formations volca-
niques et le caractère normal ou inversé de l'aimantation, et ceux des
chercheurs de l'I.P.G. de Strasbourg.
N. MORRE, du Laboratoire de Géologie de Besançon, étudie les
propriétés paléomagnétiques des laves recueillies dans les sondages de
SARTON et ORVILLE aux niveaux - 300 m à - 400 m.

Diverses études paléomagnétiques sont en cours dans le Velay et
le Vivarais (C. BOBIER, R. ETIENNE, M. PREVOT, A. ROCHE), ainsi
que dans la partie nord du Cantal (Laboratoire du Professeur R.
BROUSSE).

En bordure du territoire français, une étude effectuée par P.
GUARDIA, du Laboratoire de Géologie Dynamique, a concerné les vol-
cans de l'Ampurdan et du massif catalan. En combinant des arguments
morphologiques, stratigraphiques et paléomagnétiques, l'âge des coulées
a été mis en relation avec le sens de l'aimantation observée.

Le Kaiserstuhl fait l'objet d'une étude de J.P. LAUER, de l'I.P.G. de Strasbourg. Les aimantations observées sont presque partout inver-sées. Leurs directions s'écartent le plus souvent très nettement de la direction du champ terrestre actuel. Une application du paléomagnétisme à la solution d'un problème tectonique est en cours d'essai pour la Corse ; M. WESTPHAL de l'I.P.G. de Strasbourg, et A. E. M. NAIRM, de New-castle, étudient l'aimantation des rhyolites et des gabbros du Nord-ouest de l'île pour tenter de mettre en évidence une éventuelle rotation relative de la Corse et du continent depuis le Permien.

Une étude paléomagnétique des Açores (îles de Faial, Graciosa, Florès) est en cours à la Faculté des Sciences de Strasbourg (H. SAU-CIER, A. ROCHE, SERUGHETTI). Les résultats obtenus jusqu'à présent sur ces laves, en général récentes, montrent que la cohérence des direc-tions d'aimantation peut être très grande à l'intérieur d'un même édifice volcanique et peut être utilisée pour définir les conditions de mise en place des matériaux.

A la station de Géodynamique sous-marine de Villefranche, divers travaux relatifs au Paléomagnétisme ont été réalisés.

Citons en particulier : une étude sur les sédiments sous-marins (J. POUTIERS), des études sur le Massif du Mont-Dore, les massifs du Mézenc et du Meygal (C. BOBIER), une étude sur les laves du Monte Bésimauda (C. BOBIER et A. GUILLAUME). Des échantillons orientés ont été prélevés en plusieurs régions (Mexique, Portugal, Algérie, Grèce).

BIBLIOGRAPHIE
(1963 - 1966)

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[2] BABKINE J. - Contribution à l'étude pétrographique et magnétique des basaltes de la région de Monistrol d'Allier (Haute-Loire). Bull. Soc. Franc. Minér. Crist. t. 88, p. 306-318, 1965.
[3] BABKINE J., CONQUERE F., VILMINOT J.C. et PHAN K.D. - Les spinelles des basaltes de Monistrol d'Allier. *Bull. Soc. Franc. Minér. Crist.* t. 88, p. 447-455, 1965.

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[6] BONHOMMET N. et BABKINE J. - Sur la présence d'aimantations inversées dans les formations volcaniques de la Chaîne des Puys. *C.R. Acad. Sci.*, t. 263, 1966.

[7] COLIN F. - Etude géologique du volcanisme basaltique de l'Aubrac. *Thèse Doctorat d'Etat*. Clermont-Ferrand, 1966.

[8] COLIN F. et ROCHE A. - Sur l'aimantation des laves de l'Aubrac. *C.R. Acad. Sci.*, t. 260, p. 6955, 1965.

[9] GLANGEAUD L., DUMESNIL P., LETOLLE R., LEPVRIER C., VIGNERON M. et BOBIER C. - Géochronologie et évolution paléomagnétique géochimique, pétrologique, tectonophysique du massif volcanique du Mont-Dore. *C.R. Som. Soc. Géol. Franc.* f. 10, p. 330, 1965.

[10] GLANGEAUD L., DUMESNIL P., et VIGNERON M. - Paléomagnétisme et âge absolu des séries volcaniques villafranchiennes du Mont-Dore. *C.R. Acad. Sci.*, t. 261, p. 5168-5171, 1965.

[11] GLANGEAUD L. et GUARDIA P. - Paléomagnétisme et chronologie des éruptions quaternaires du Rio Fluvia (Catalogne). *C.R. Acad. Sci.*, t. 256, p. 240, 1963.

[12] GUARDIA P. - Volcans tertiaires et quaternaires de la Province de Gérone et paléomagnétisme de leurs coulées. *Revue de Géographie Physique et Géologie dynamique*. Vol. 6, p. 201, 1964.

[13] LAUER J.P. - Contribution à l'étude paléomagnétique du Kaiserstuhl (Bade). *Diplome d'Ing. Géophysicien Fac. Sci. Strasbourg*. 1965.

[14] LAUER J.P. - Etude paléomagnétique de quelques affleurements volcaniques du Kaiserstuhl. *Ber. Natur. Ges. Freiburg im Breisgau*, n°54 p. 279-296, 1964.

[15] PREVOT M. - Contribution à l'étude paléomagnétique et géologique du Massif du Mézenc. *Dipl. d'Etudes Sup.*, Paris, décembre 1963.

[16] PREVOT M. - Sur le champ magnétique terrestre au Pliocène d'après l'étude paléomagnétique du Massif volcanique du Mézenc. (Velay). *C.R. Acad. Sci.*, t. 260, p. 6661, 1965.

[17] ROCHE A. - Stratigraphie paléomagnétique des Volcans d'Auvergne (Velay). *88e Congrès des Soc. Savantes*, avril 1963.
[18] ROCHE A. - Elaboration d'une stratigraphie paléomagnétique des formations volcaniques. *Bull. Soc. Géol. Franc.* 7e série, t. 5, p. 182-187, 1963.

[19] ROCHE A. et LAUER J.P. - La direction de l'aimantation des formations volcaniques du Kaiserstuhl et l'évolution du champ magnétique terrestre au Miocène. *C.R. Acad. Sci.*, t. 258, p. 1580, 1964.

[20] SALLELES A. - Le volcanisme du Bas-Languedoc et l'aimantation thermorémanente de ses laves. *Ann. de la Soc. d'Horticulture*. Fasc. 1, p. 41-50, 1965.

[21] SAUCIER H. et ROCHE A. - Etude paléomagnétique des laves de Fialal et de Graciosa. *Comunicações dos Serviços Geológicos de Portu-gal*. t. 48, p. 1-13, 1964-1965.

[22] VIGNERON M. - Etude paléomagnétique des dykes et coulées de la région du Mont-Dore. *D.E.S. Labo. Géologie Dynamique*. Paris, 1966.

[23] ZELLER C. et BOLFA J. - Contribution à l'étude des éléments ferromagnétiques des coulées de 693 avant J.C. et de 1381 après J.C. des laves de l'Etna. (Sicile). *Bull. Soc. Franc. Minér. Crist*. t. 87, p. 411-428, 1964.

[24] ZELLER C. et BOLFA J. - Sur le chimisme et la nature minéralogique exacte des éléments responsables du ferromagnétisme des formations préetnéennes de Paterno et Motta San-Anastasia. (Sicile). *C.R. Acad. Sci.*, t. 262, p. 2393, 1966.
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SECTION
D'HYDROLOGIE SCIENTIFIQUE
TABLE DES MATIERES

<table><thead><tr><th></th><th>Pages</th></tr></thead><tbody><tr><td>Eaux de surface par M. J. JACQUET</td><td>317</td></tr><tr><td>Evaporation et Humidité du sol par M. HALLAIRE</td><td>325</td></tr><tr><td>Eaux souterraines par MM. G. CASTANY et H. SCHOELLER</td><td>333</td></tr><tr><td>Erosion - Sédimentation par M. F. FOURNIER</td><td>342</td></tr><tr><td>Neiges et Glaces par MM. P. GUILLOT, L. LLIBOUTRY et A. BAUER</td><td>346</td></tr></tbody></table>
# EAUX DE SURFACE

J. JACQUET

Ingénieur à l'Electricité de France

## 1 - MESURE DES PRÉCIPITATIONS

Un effort important a été accompli pour améliorer l'équipement et rationnaliser la gestion du réseau d'observations pluviométriques notamment sur les zones où sont effectuées des prévisions hydrométéorologiques (Alpes, Massif Central, Pyrénées).

Plus de 100 stations sont actuellement équipées de télécompteurs, télé-enregistreurs de précipitations ou de pluviophones. Un réseau de transmission radio des informations pluviométriques et limnimétriques a été mis en place par le Service Central Hydrologique du Ministère de l'Equipement sur la moyenne Dordogne pour la prévision des crues. Un prototype de pluviographe à enregistrement magnétique direct des observations a été étudié par Electricité de France (P. GUILLOT - 1966).

Des normes d'organisation des réseaux pluviométriques ont été mises au point par L. SERRA (1965). Dans ce domaine, il faut signaler l'action du Service Hydrologie de l'O.R.S.T.O.M. dans l'organisation et l'exploitation des réseaux de mesures hydrométéorologiques des pays en voie de développement, particulièrement dans les Etats Africains francophones.

## 2 - HYDROMÉTRIE

Le réseau des stations de jaugeage tend vers son équilibre avec de nombreuses implantations de nouvelles stations primaires sur les cours d'eau de plaine non contrôlés jusqu'ici (1036 stations en service en France métropolitaine au 1.1.1965). La normalisation de l'équipement et des mesures hydrométriques a été poursuivie. A noter l'extension de réseau des limniphones et l'utilisation d'enregistreurs à grande autonomie.

De nombreux perfectionnements ont été apportés aux méthodes et matériel de jaugeage qui ont permis l'extension de la méthode de dilution à la mesure des gros débits : 1050 m³/s jaugés avec 290 litres de solution concentrée de bichromate de soude grâce à la reconcentration du bichromate et à la filtration sous vide pour l'analyse colorimétrique des jaugeages faits en eau trouble (ANDRE - 1965). On citera également dans ce domaine les travaux de GUIZERIX au Centre d'Etudes Nucléaires
de Grenoble, sur l'utilisation de nouveaux traceurs radioactifs ou non pour la mesure des débits et des temps de propagation dans un réseau hydrographique.

M. ROCHE et P. DUBREUIL ont défini les principes d'organisation et d'exploitation des réseaux hydrométriques dans les pays en voie de développement.

### 3 - TRAITEMENT DE L'INFORMATION HYDROMÉTÉOROLOGIQUE

Des appareils semi-automatiques susceptibles d'accélérer le dépouillement des diagrammes (limnigrammes, pluviogrammes, etc..) ont été étudiés par différents services (E.D.F., Circonscriptions Electriques). L'utilisation de plus en plus systématique de calculatrices électroniques pour le contrôle, la publication des données hydrométéorologiques et les calculs d'hydrologie statistique, a permis d'accroître considérablement le potentiel d'étude des services hydrologiques. D'importants travaux de programmation de problèmes hydrologiques variés ont été effectués notamment par E.D.F. (Division Technique Générale, Grenoble - C.R.E.C., Chatou).

De nouvelles publications de données de débit sont venues compléter l'Annuaire Hydrologique de la France édité par la Société Hydrotechnique de France : les tableaux de relevés journaliers ou mensuels des stations de jaugeage exploitées par les Circonscriptions Electriques sont publiés chaque année depuis 1961 ; on trouve dans cet ouvrage les résultats d'exploitation de 400 stations auxquels il faut ajouter ceux de 170 stations exploitées par la Division Technique Générale (D.T.G.) d'E.D.F. et qui sont publiés dans un Annuaire Hydrologique spécial.

### 4 - HYDROLOGIE STATISTIQUE

La tabulation complète des lois de HALPHEN du type A a été menée à bien grâce à une collaboration entre l'Université et E.D.F. : P. GUILLOT a proposé une extension de ces lois comprenant comme cas limite la loi de GALTON-GIBRAT.

BERNIER, VERON et MALHERBE ont étudié les problèmes d'estimation dans le cas, fréquent en Hydrologie, où l'on dispose d'une information incomplète et mis au point une méthode d'analyse fréquentielle régionale des variables hydrométéorologiques à partir des observations de réseaux de stations d'ancienneté diverses.

Plusieurs voies ont été explorées indépendamment par BERNIER et DUBAND (1966) pour l'utilisation des lois de distribution des précipitations en vue de la détermination des crues de faible probabilité.

Le problème de l'abattement des pluies (passage des probabilités de pluies ponctuelles aux probabilités de pluies reçues par une aire) a été repris sur le plan théorique et une méthodologie d'étude proposée par BRUNET-MORET et ROCHE.
L'estimation des débits de crues de probabilité donnée et l'utilisation des méthodes de prévision statistique dans le calcul économique des ouvrages de protection contre les crues ont fait l'objet de mises au point par BERNIER (1963).

# 5 - BASSINS REPRÉSENTATIFS ET EXPÉRIMENTAUX

L'importance prise par les recherches sur bassins versants expérimentaux et représentatifs dans le cadre de la Décennie Hydrologique Internationale a renouvelé l'intérêt porté à ces moyens d'investigation en France et a permis de valoriser sur le plan international l'expérience acquise par les hydrologues français dans ce domaine. On notera ici que le Service Hydrologique de l'O. R. S. T. O. M. a étudié 85 ensembles de bassins représentatifs dans des pays en voie de développement.

J. RODIER, J. JACQUET et leurs collaborateurs ont assisté l'U. N. E. S. C. O. dans l'élaboration des documents destinés à la mise en oeuvre du programme de la Décennie Hydrologique en matière de Bassins Expérimentaux et Représentatifs.

Les principaux travaux effectués par des chercheurs français portent soit sur l'organisation et la méthodologie d'étude des bassins expérimentaux (J. BERNIER, Y. CORMARY - 1965) ou représentatifs (P. DUBREUIL, HLAVEK, TOUCHEBOEUF de LUSIGNY) soit sur des essais de synthèses de résultats d'hydrologie analytique obtenus sur ces bassins (AUVRAY, BRUNET-MORET, DOSSEUR, RODIER, etc.).

Un bureau d'études permanent a été créé en France afin d'assurer sur le plan national l'organisation de recherches concertées sur bassins expérimentaux et représentatifs (une vingtaine de bassins d'investigation sont actuellement en exploitation) et de procéder à l'élaboration de synthèses de résultats.

Un effort particulier est fait actuellement pour l'exploitation de bassins représentatifs de 1000 km² et de bassins emboîtés permettant l'étude de l'évolution des phénomènes d'écoulement en fonction de la taille des bassins.

# 6 - ÉTUDES D'HYDROLOGIE RÉGIONALE

Sous l'égide de la Délégation Générale à la Recherche Scientifique et Technique, une synthèse régionale des ressources en eau d'un bassin de 14 000 km² (Bassin de l'Allier) a été entreprise dans un but méthodologique d'étude systématique et descriptive des ressources, d'étude expliquative du cycle de l'eau et de mise en place sur le terrain d'un programme de recherches complémentaires (campagnes de mesures, bassins d'investigation, etc...). Les travaux de cartographie géomorphologique et hydrologique du Centre de Géographie Appliquée de Strasbourg (J. TRICART, F. HIRSCH, etc) trouvent dans ces études régionales un important domaine d'application.
J. RODIER et les hydrologues de l'O.R.S.T.O.M. ont élaboré d'importantes monographies de fleuves d'Outremer (Sénégal, Niari, Jaguaribe, Ikopa et Betsiboka, etc...).

# 7 - PRÉVISION HYDROMÉTÉOROLOGIQUE ET ANNONCE DES CRUES

Le Service de la Production Hydraulique d'E.D.F., en plus des prévisions d'apports saisonniers (cf. Rapport sur les neiges et glaces : V-1-2 : Hydrologie Nivale), pratique les prévisions de débits journaliers pour une vingtaine de cours d'eau en utilisant des corrélations pluies - débits et les prévisions météorologiques pour lesquelles il reste encore beaucoup à faire pour les rendre industriellement valables. Des modèles de transformation pluie-écoulement y sont utilisés comme guides pour la recherche de paramètres représentatifs (F. LUGIEZ, GUILLOT, PLANCHER, DUBAND, GRARD).

J.L. LACROIX et FABRET ont mis au point des méthodes de calcul point par point d'un hydrogramme de crue au fur et à mesure de la réception de l'information pluviométrique : ces méthodes sont maintenant appliquées à l'annonce des crues des affluents de la moyenne Dordogne. Des essais d'adaptation d'un radar 5 cm au système d'annonce des crues sur cette zone ont été positifs (A. COGOMBLES et DUMOULIN - 1966).

M. ROCHE a proposé une nouvelle formulation matricielle de l'opérateur linéaire de transformation pluie-débit qui se prête particulièrement bien à l'utilisation du calcul automatique et permet d'introduire un grand nombre de paramètres, et a mis au point la méthode des isochrones pour le calcul des crues exceptionnelles.

A. DAUBERT (1964) a montré la possibilité de représenter la propagation de certaines crues par des équations de diffusion et réalisé un programme de calcul de propagation des crues très complet tenant compte des apports d'affluents et des stockages en cours de trajet.

# 8 - CRUES ET ÉTIAGES

De nombreuses monographies de crues ont été élaborées tant en France que dans les pays en voie de développement. Des méthodes d'analyse des hyétogrammes et hydrogrammes ont été mises au point en vue du traitement sur calculateur électronique des relations pluie-débit à l'échelle fine (2 en 2 h).

Des essais de synthèse des crues décennales et d'établissement d'abaques donnant le coefficient d'écoulement et le temps de base de la crue en fonction des caractéristiques du bassin (perméabilité, pente, végétation) ont été faits notamment par J. RODIER (1965).

Le problème des étiages et de leurs probabilités d'occurrence en relation avec celles des périodes sans pluie a été étudié par J. BERNIER (1965), en particulier les liaisons entre périodes sèches successives et la réfutation des méthodes de recherches de périodicités des phénomènes hydrologiques.
En vue de l'élaboration d'une carte des étiages des cours d'eau français, des synthèses à caractère fréquentiel sur les étiages des principaux fleuves ont été réalisées par les Ingénieurs des Circonscriptions Electriques de la Compagnie Nationale du Rhône et d'E. D. F.

# 9 - GESTION DES RESSOURCES ET EXPLOITATION DES RÉSERVOIRS

Les problèmes d'optimalisation de gestion de réservoirs à buts multiples (soutien des étiages, écrêtement des crues, etc...) ont fait l'objet de travaux de J. BERNIER (1965) qui, s'inspirant de la méthode de programmation dynamique, a donné des procédés de calcul des gains obtenus par différentes règles de gestion et établi les programmes de calcul correspondants.

Diverses méthodes de calcul de l'efficacité des réservoirs destinés à l'encaissement des crues ont été élaborées :

- cas de l'amortissement d'une crue par transit dans un réservoir (M. ROCHE)

- cas d'un système complexe de réservoirs situés très à l'amont du point à protéger (J. BERNIER).

# 10 - LIMNOLOGIE

On citera ici les études effectuées sur le Lac de Nantua relatives à la sédimentation des vases et à l'influence de la température, des apports des crues des affluents et de divers facteurs externes sur le développement des algues et du plancton (S. SERRUYA, VIVIER, ORAND).

M. PARDE a par ailleurs donné une synthèse très documentée des effets des lacs sur les régimes fluviaux.

Le bilan hydrologique du lac Tchad a fait l'objet de nouvelles évaluations par P. TOUCHEBOEUF de LUSIGNY.

# BIBLIOGRAPHIE

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DUBREUIL P. et HIEZ G. - Les régimes hydrologiques en Guyane Française. *Mémoires O.R.S.T.O.M.* n° 3, Paris 1964, 120 pages, 1 carte hors-texte.

DUBREUIL P. - Contribution à l'étude d'implantation de bassins représentatifs de régions hydrologiques homogènes. *Cahiers O.R.S.T.O.M.* *Hydrologie* n° 2, février 1965, p. 3 et 20.

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# EVAPORATION ET HUMIDITE DU SOL

## M. HALLAIRE

Directeur de recherches à la Station Centrale de Bioclimatologie de Versailles

### 1 - ÉVAPORATION

#### 1.1. - Techniques de mesure

##### 1.1.1. - Mesure de l'évaporation

De nouveaux bacs métriques d'évaporation en plastique stratifié permettent une mesure plus précise, grâce à leur meilleure isolation thermique et à des études complémentaires sur leur dilatation et déformation (CACHERA, 1964).

L'utilisation des propriétés hydrostatiques d'un flotteur demi-cylin-
drique de densité 0,5 permet de compenser les variations du volume
d'eau contenu dans un bac d'évaporation lorsque celles-ci sont inférieures
au volume du flotteur. Cet évaporographe à niveau constant (atmudo-
graphe) permet, par l'adjonction de dispositifs d'alimentation, de vidange,
d'enregistrer l'évaporation et la pluie (DOMERGUE et ROCHETTE, 1964).

##### 1.1.2. - Mesure directe de l'évapotranspiration

Différentes techniques ont été étudiées pour mesurer et, si pos-
sible, enregistrer les variations de poids de grands lysimètres (HALLAIRE
et BOUCHET, 1965 ; GREBET, 1965 ; MECI-INFORMATION, 1965).

- Les variations de niveau d'une solution concentrée de chlo-
rure de Zinc sur laquelle flotte le lysimètre. Pour différentes raisons,
cette technique n'a pas donné satisfaction et ne semble pouvoir être
retenue.

- Enregistrement sur potentiomètre des indications fournies
par des jauges de contrainte électroniques. Grâce à des perfectionnements
récents apportés dans la fabrication de ces jauges, ce procédé s'avère
relativement simple, fidèle, robuste, sensible (précision pouvant aller
jusqu'à 0,1 mm) et non affecté par les variations de température.

- Mesure (et éventuellement enregistrement) des variations
de pression d'un liquide enfermé dans des coussinets sur lesquels repose
la cuve que l'on doit peser. Grâce à de récents perfectionnements, ce
procédé donne une précision du même ordre que le précédent ; il est
robuste et présente l'avantage d'une plus grande autonomie (en particu-
lier, il n'exige pas de courant électrique).
## 1.2. - Évaporation des surfaces d'eau libre

Des études d'évaporation sur lacs ont été entreprises afin de comparaer sur un site donné les conditions des échanges naturels d'énergie eau-atmosphère et celles dues à un apport artificiel d'énergie. L'étude de la dynamique de l'évaporation est envisagée ici du point de vue de la dissipation de chaleur par plan d'eau. Deux sites ont fait l'objet de campagnes de mesures pour la mise au point d'un dispositif expérimental adapté à l'étude des conditions naturelles de l'évaporation à échelle de temps fine et à la simulation de l'évaporation forcée (CACHERA, JACQUET, MANDELBROT).

## 1.3. - Recherches sur l'évapotranspiration potentielle ETP et réelle ETR

R.J. BOUCHET (1964), dans une importante mise au point sur la question, est revenu sur le sens et la portée de l'évapotranspiration potentielle, évapotranspiration maximale assurée au niveau d'un champ cultivé quand l'énergie est le seul facteur limitant. Se plaçant à l'échelle de la région, il a souligné que ETP dépend non seulement du bilan radiatif mais également de ETR, la somme ETP + ETR demeurant égale au rayonnement global absorbé et aux apports convectifs de grande échelle. Cette analyse du phénomène permet de prévoir l'importance de l'abaissement de ETP sous l'effet d'une modification artificielle des conditions d'évaporation (par l'irrigation notamment). Un autre point important de son analyse concerne le calcul de ETP à partir de l'évaporation sous abri ; le coefficient expérimental n'est pas constant, mais sa valeur peut être reliée aux conditions d'évaporation (en particulier au rapport → ETR/ETP) dans une zone plus ou moins vaste entourant le point de mesure.

L'application de la formule de BOUCHET a été reprise par différents auteurs, en particulier par LAGATOUA (1965).

S'appuyant sur les mesures d'ETP réalisées en différents points de la Tunisie, DAMAGNEZ et al (1964) ont tenté d'analyser les parts respectives des apports radiatifs et convectifs ; ils ont montré l'excellente relation existant entre ETP et le rayonnement global absorbé.

Poursuivant des études semblables au Tchad, RIOU (à paraître) a tenté d'approfondir l'effet des apports convectifs (effet d'oasis) et parvient à en tenir compte de façon relativement simple et rigoureuse.

GUYOT (1964), dans une mise au point très générale et documentée, a précisé les influences diverses des brise-vent et de la rugosité générale offerte par la végétation ; il en a souligné les conséquences en ce qui concerne les variations microclimatiques de ETP et l'efficience de l'eau consommée.

P.G. SCHOCH (à paraître), en s'inspirant des analyses précitées de BOUCHET et de GUYOT, a abordé au Sénégal l'étude expérimentale des variations climatiques et microclimatiques de l'ETP ; il a tenté de les rattacher en particulier soit à la pluviométrie (qui commande ETR), soit à la présence de la végétation arborescente traditionnellement maintenue dans les champs indigènes. Ces études sont actuellement poursuivies par DANCETTE.
RIQUIER (1963), à Madagascar, a réalisé également des mesures d'ETP et a testé la validité des différentes formules.

On signalera par ailleurs que ETP fait l'objet de mesures systématiques en différents points de France (Colmar, Clermont-Ferrand, Toulouse, Châteauroux, Aix, Nîmes, Evian, dans les Landes de Gascogne, Versailles, aux Antilles, en Guyane...).

TURC (1963), en partant de la formule climatique qu'il a trouvée, a dressé pour la France les cartes d'ETP ; ses données ont permis au Service du Génie Rural, DARVES-BORNOZ et al. (1964), de faire une étude fréquentielle des besoins en eau d'irrigation en tenant compte en outre de la pluviométrie et des réserves du sol.

## 2 - DESSÈCHEMENT ET RÉHUMIDIFICATION DU SOL

### 2.1. - Techniques de mesure de l'humidité du sol

Une étude systématique des procédés de détermination du taux d'humidité du sol a été réalisée (NORMAND, 1966) en vue de l'adaptation de ces méthodes aux conditions naturelles et aux exigences de l'agriculture. En ce qui concerne les mesures "in situ", l'expérimentation a porté sur les méthodes suivantes :

a) Mesures par variation de la permittivité du sol en fonction de l'humidité. Cette variation, en modifiant la constante diélectrique du sol, entraîne une modification de la fréquence d'oscillation d'un circuit comportant soit un condensateur, soit une self dans la sonde de mesure. Outre les difficultés d'appareillage, ces méthodes nécessitent un étalonnage pour chaque sol et ne sont sensibles que pour de faibles humidités.

b) Mesures par les méthodes nucléaires. L'étalonnage de la sonde à neutrons dans un sol donne une courbe très voisine de celle obtenue dans de l'alun.

Par ailleurs, MAERTENS, MORIZET et STUDER (1965) ont repris l'étude de la sphère d'influence de l'humidimètre à ralentissement de neutrons et ont pu définir les profondeurs minimales d'utilisation, compte tenu de la précision recherchée. Cette méthode ne permet pas de définir le volume de sol dont on détermine l'humidité moyenne, ce volume étant fonction de l'humidité, mais toujours inférieur à celui de la sphère d'influence ; de plus, en présence d'eau libre, les résultats sont abérants.

B. WACK (1964) a étudié les conditions de mise en oeuvre de la sonde sur le terrain en tenant compte de la perturbation causée par la présence du tube de mesure dans le sol et a mis en évidence des phénomènes influençant la fidélité du dispositif tube de mesure-sonde.

### 2.2. - Techniques de mesure des caractéristiques hydrodynamiques du sol

FEODOROFF, BETREMIEUX (1964), en s'appuyant sur l'évolution que présentent les profils hydriques de réhumectation (cf. II, 4), ont précisé une méthode de laboratoire en vue de la détermination de la
capacité au champ : si l'on représente la vitesse de dessèchement du sol $\Delta h/\Delta t$ en fonction de l'humidité, la courbe présente généralement une cassure nette pour un taux d'humidité particulier $h_o$, au-dessous duquel $\Delta h/\Delta t$ demeure très faible ; la valeur trouvée $h_o$ correspond à la capacité au champ mesurée en place.

Les auteurs poursuivent actuellement ces études sur échantillons non remaniés.

## 2.3. - Mécanismes de la réhumectation du sol

FEODOROFF (1965) a étudié sur des colonnes de sol dans les conditions de laboratoire le processus de l'infiltration qui conduit à une réhumectation du profil. Il met en évidence l'existence à tous niveaux de deux circulations : une macrocirculation par les pores les plus gros responsables de la progression du front d'humectation et une microdifusion qui assure une pénétration plus intime de l'eau dans les pores plus fins, cette dernière assurant l'humidification totale du sol après le passage du front. Ses recherches ont également porté sur l'influence de l'intensité de l'arrosage sur la vitesse de propagation du front d'humectation ; ces études devraient conduire à une méthode de mesure de la capacité limite d'infiltration.

Les études en cours portent sur l'infiltration dans un sol préalablement humide.

## 2.4. - Mécanismes de dessèchement

Au Laboratoire de Physique du Sol de Versailles, S. HENIN et ses collaborateurs ont procédé à de nombreuses recherches portant sur le dessèchement du sol sous l'effet de l'évaporation (COLLIS GEORGE et al., 1963 ; FEODOROFF et RAFI, 1963 ; KELLY et HENIN, 1964 ; BALLIF, FEODOROFF, HÉNIN, 1966).

Sous des conditions d'évaporation données, l'évaporation réelle du sol E présente trois stades ; elle demeure tout d'abord constante et sensiblement égale à l'évaporation d'une nappe d'eau libre ; dans un deuxième temps, elle présente une décroissance d'allure exponentielle ; enfin, lorsqu'elle a atteint un taux extrêmement faible, elle se met à décroître beaucoup moins vite que ne le voudrait la loi précédente. Ces différentes phases ont pu être reliées à des états relativement définis de l'humidité du profil ; un point particulièrement intéressant observé par les auteurs lors de la phase d'évaporation très lente est le dessèchement du sol en profondeur en l'absence apparente de tout gradient d'humidité. Ces phénomènes ont été vérifiés sur des matériaux différents et la dynamique de l'eau a pu être mieux suivie grâce à l'emploi de solutions de chlorure dont on peut suivre les concentrations dans le temps aux différents niveaux. Ces mesures permettent de suivre dans le temps les transferts à l'état liquide et à l'état vapeur.

VERNET (1964) a étudié la marche de l'évaporation au niveau du sol, dans les conditions naturelles, en région méditerranéenne. Egale dans un premier temps à ETP (évaluée par exemple à partir de la formule de BOUCHET), dans un deuxième temps, l'évaporation demeure
proportionnelle à ETP, mais devient inversement proportionnelle au déficit en eau du sol.

M. HALLAIRE (1964) a analysé le mécanisme de dessèchement d'un sol soumis à l'évaporation. Il a pu montrer que les débits liquides observés à chaque niveau en direction de la surface évaporante sont relativement indépendants des gradients d'humidité ; l'eau peut même circuler à contre-gradient d'une zone sèche vers une autre plus humide. La notion classique selon laquelle les débits sont commandés par le gradient de potentiel, soit encore (si l'hystérésis n'intervient pas), par le gradient d'humidité, semble être en défaut. L'auteur a pu expliquer l'ensemble des phénomènes observés en imaginant la superposition à tout niveau de deux flux liquides, un flux macroscopique qui assure le transfert mesurable de l'eau dans le sol et qui se ferait par certains itinéraires privilégiés L (I) et un flux microscopique responsable, à tous les niveaux, du dessèchement du sol et qui aurait lieu par des itinéraires secondaires (i). On peut alors introduire la notion de potentiel efficace qui dépend de l'humidité moyenne du sol et de sa vitesse de dessèchement $Δh/Δt$. Cette notion est immédiatement transposable aux phénomènes de dessèchement d'un sol prospecté par un système radiculaire et amène à reconsidérer la notion de réserve facilement utilisable.

### 3 - EFFICIENCE DE L'EAU TRANSPIRÉE

L'évapotranspiration représente un retour vers l'atmosphère d'une part importante des pluies (environ 80 % dans la plupart des régions de plaine françaises). En fait, cette eau, "perdue", au sens hydrologique du terme, assure la vie et la croissance des végétaux. Différentes recherches ont été entreprises afin d'évaluer l'efficience de l'eau ainsi consommée par la végétation et rechercher les moyens de l'augmenter.

En ce qui concerne les facteurs proprement météorologiques, GUYOT, R. J. BOUCHET et al. (1964) ont montré que l'efficience diminue lorsque ETP augmente, d'où l'intérêt des brise-vent, du bocage et de la forêt ; il en résulte également que l'irrigation est doublement efficace lorsqu'elle est réalisée sur de vastes zones d'un seul tenant, car elle conduit alors à une réduction sensible de ETP (BOUCHET, 1964).

J. DAMAGNEZ (à paraître), à partir des essais d'irrigation réalisés en Tunisie au cours de plusieurs années et en différents sites, a pu retrouver expérimentalement un certain nombre de relations existant d'une part entre le rendement maximal (atteint par ETR = ETP) et ETP. Les résultats expérimentaux obtenus répondent pleinement à ce que laissait supposer le raisonnement.

Une meilleure efficience de l'eau suppose en outre que soient supprimées ou réduites les pertes par évaporation purement physique au niveau du sol nu ; aussi convient-il de signaler les recherches portant sur le mulching ou self-mulching du sol ; CHARLES (1964) a étudié à cet égard l'influence de la matière organique humifiée ou non par l'évaporation.
L'efficience de l'eau peut encore être améliorée par certaines méthodes culturales telles que les cultures associées (BALDY, 1964).

Ces études doivent être poursuivies de façon fine à la Station centrale de Bioclimatologie de Versailles, grâce en particulier à l'utilisation des évapotranspiromètres pesables situés sur un ensemble expérimental irrigable.

Il convient également de signaler que l'efficience de l'eau dépend du stade végétatif de la plante (GODARD, 1964).

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# EAUX SOUTERRAINES

G. CASTANY

Ingénieur en Chef Géologue au B.R.G.M.

H. SCHOELLER

Professeur à la Faculté des Sciences de Bordeaux

## 1 - INVENTAIRE ET ÉVALUATION DES RESSOURCES EN EAUX SOUTERRAINES

L'inventaire des ressources en eaux souterraines est poursuivi sur tout le territoire par le Bureau de recherches géologiques et minières (B.R.G.M.) en collaboration étroite avec la Délégation générale à l'aménagement du Territoire, l'Université, les grandes Administrations et les Sociétés privées. Des études de synthèses ont abouti à la mise en évidence de ressources importantes notamment dans les vallées de la Meuse, du Rhin et du Rhône, le Val de Seine et les nappes profondes du Gers.

D'autre part, plusieurs études d'hydrogéologie régionale concernant de grandes surfaces, ou de grandes unités géologiques (climatologie, hydrographie, propriétés hydrauliques des terrains, infiltration, évapotranspiration, écoulement de la nappe, géochimie, bilan) ont été faites dans le sud-ouest de la France (1), ainsi que dans la région méditerranéenne (2) certaines de ces dernières intéressent les phénomènes de condensation et l'évolution de la composition chimique des eaux.

A signaler également une étude hydrogéologique en Somalie française qui a mis en évidence des ressources en eau importantes dans les basaltes, malgré l'aridité extrême du pays (GROLEE et POUCHAN 1963).

## 2 - CARTOGRAPHIE DES EAUX SOUTERRAINES

La cartographie des eaux souterraines est entrée dans la phase des réalisations avec l'établissement et la publication de cartes hydrogéologiques à petite et à grande échelles. Carte des nappes d'eau souterraine de la France au 1/1000000 éditée par l'Aménagement du Territoire (J. MARGAT, 1965) ; secteur français de la carte hydrogéologique internationale de l'Europe au 1/1500000, feuille C5 et préparation d'une carte hydrogéologique du Bassin parisien au 1/500000 (B.R.G.M.). La publication de la carte hydrogéologique régulière de la France au 1/50000 a démarré (J. MARGAT et J. RICOUR, 1963) avec l'édition par le B.R.G.M. des feuilles de Douai et Amiens (C1. ROUX, 1966). Une carte de la région Nord-Montpelliéraine au 1/80000 deviendra le prototype de la
représentation en grande échelle des régions karstiques (H. PALOC, 1966). De nombreuses régions sont cartographiées par le B. R. G. M. et les laboratoires d'hydrogéologie de Paris (Prof. L. GLANGEAUD), Bordeaux (Prof. H. SCHOELLER) et Montpellier (Prof. J. AVIAS) et le Service géologique d'Alsace et de Lorraine (L. SIMLER). L'établissement des cartes piézométriques et leur interprétation pour la détermination des structures hydrogéologiques et des caractéristiques des roches réservoirs ont fait l'objet de travaux (G. CASTANY, 1966 et J. MARGAT, 1963). Les bases de l'établissement des cartes hydrologiques ont été proposées (G. CASTANY et J. MARGAT, 1963).

### 3 - MÉTHODES D'ÉVALUATION DES RÉSERVES ET DES RESSOURCES EN EAUX SOUTERRAINES. COURBES DE TARISSEMENT.

Il a été insisté, pour les principes de base, sur la présence d'une ressource unique englobant les eaux de surface et souterraines (G. CASTANY, 1965). De nombreux travaux et recherches ont été consacrés à l'interprétation des courbes de tarissement comme élément d'évaluation des réserves régulatrices (G. CASTANY, 1963) et des caractéristiques aquifères des roches carbonatées. Dans les karsts il a été démontré qu'il était possible de décomposer l'hydrogramme de décru et la courbe de tarissement en plusieurs droites représentatives, log des débits en fonction du temps, correspondant chacune à un type d'écoulement propre aux microfissures et aux chenaux (Cl. DROGUE, 1963, H. PALOC et J. FORKASIEWICZ, 1965 et H. SCHOELLER, 1965). Ces travaux permettent de caractériser les roches réservoirs et de calculer la capacité de rétention et d'emmagasinement des fissures et des chenaux. Nous signalerons un important progrès apporté par l'application des modèles analogiques, en particulier dans la Craie du Nord de la France (P. PRUDHOMME et J. RICOUR, 1964).

### 4 - ALIMENTATION NATURELLE ET RECHARGE ARTIFICIELLE DES NAPPES

L'étude de ces problèmes fait appel à des recherches et expéri- mentations sur l'infiltration et l'étude des fluctuations des nappes. J. ARCHAMBAULT et J. LEMOINE (1963) ont exposé une méthode d'inter- prétation graphique des relations entre la pluviométrie et le régime des nappes libres. Le mécanisme de l'alimentation des nappes et la recherche d'une corrélation pluviométrie-niveau piézométrique ont été étudiés par R. DEGALLIER (1965). Enfin des recherches sont en cours sur la pré- vision par ordinateur des fluctuations de la surface piézométrique en fonction de la pluviométrie (B. R. G. M.).

### 5 - CARACTÉRISTIQUES HYDROGÉOLOGIQUES ET HYDRODYNAMIQUES DES COUCHES AQUIFÈRES

Les études de A. HOSSIN (1964) sur la porosité utile des grès argileux ont permis d'établir des relations entre les mesures de poro-
sité sur échantillon et les données des diagraphies radioactives, soniques et gamma-gamma. Une nouvelle méthode de détermination de la porosité "in situ" des nappes alluviales a été mise au point par A. VIBERT (1963). Dans le domaine de l'hydraulique des puits, E. BERKALOFF (1963) a établi une méthode pratique d'application des équations de BOULTON et J. ZAOUI a précisé les équations du débit des puits incomplets (1963) et de la détermination des débits de puits exploitant les nappes alluviales (1964).

D. RAFIRASME et A. CAZAL (1966) ont étudié l'égouttement se produisant dans le cône de désaturation d'une nappe libre, provoqué par un pompage de longue durée (39 jours) sans discontinuité. Cet égouttement a été suivi dans le temps à l'aide d'une sonde à neutrons à différentes distances du forage, à des profondeurs de 25 en 25 cm, cet égouttement très long est lié à la nature et aux modifications verticales de la nature du terrain et est bien responsable des erreurs de calcul du coefficient d'emmagasinement par les méthodes de THEIS et de JACOB.

Toujours en ce qui concerne les débits des puits en régime non permanent, l'idée fondamentale de l'interprétation par la méthode d'identification décrite par Y. EMSELLEM (1965) s'exprime schématiquement en notant que la première réaction des niveaux à une sollicitation quelconque est définie par les paramètres hydrauliques locaux, les hétérogénéités intervenant plus tard pour modifier l'évolution de la nappe. Dans ce contexte la méthode consiste à accorder la réalité à plusieurs cas simples, de façon à esquisser la structure des aquifères pour évaluer les répercussions de l'exploitation des nappes.

A. CAZAL (1963) a étudié expérimentalement et théoriquement le mouvement de l'eau sous faible pression dans les sables, en particulier les interactions entre le fluide et le milieu poreux.

A faible vitesse l'écoulement se ferait suivant la relation

$$q = K'' S i^\Psi$$

i étant le gradient de pression.

Il se produit un phénomène d'hystérésis dans les mouvements à très faible vitesse : Ψ est plus grand à débit croissant, qu'à débit décroissant, et il en est de même pour K''.

La formule pour les vitesses supérieures est :

$$q = K S (i - i_0)$$

i₀ étant un gradient limite.

La loi générale d'écoulement serait donc :

$$q = K S i^\Psi$$

avec

Ψ = 1 loi de DARCY.
Ψ = 1/2 écoulement turbulent

Ψ > 1 pour le mouvement laminaire à très faible vitesse.

M. VIGUIER a étudié la détermination graphique du rayon efficace d'un forage (1964) ainsi que le régime transitoire dans un aquifère anisotrope (1966).

On doit mentionner également les travaux de A. VIBERT (1964) sur les captages de puits et de drains, montrant comment l'on pouvait traiter les problèmes d'une manière simple et rationnelle.

Il est à noter les travaux de GHEORGHITZA (1965) JACQUIN (1965) ZAOUI (1965) sur les actions hydrodynamiques qui s'exercent sur les corps poreux et les interactions entre le milieu poreux et les fluides. Ceux concernant les argiles présentent un grand intérêt.

## 6 - EXPLOITATION DES EAUX SOUTERRAINES

Les premiers essais d'exploitation saisonnière par régularisation des nappes, soit de sources karstiques, soit de structures hydrogéologiques dans les alluvions ou les sables ont été étudiées (M. GOSSELIN, 1964 et J. TIXERONT, 1964).

## 7 - HYDRODYNAMIQUE, ALIMENTATION ET CLIMATOLOGIE DU KARST

Plusieurs études ont paru sur la circulation de l'eau et en particulier sur les lois de l'hydrodynamique et l'alimentation dans le Karst, dans la région de Montpellier par M. AVIAS DROGUE (1964), M. PALOC (1965) dans l'Aude par M. VERDEIL (2). Une étude de caractère plus général a été donnée par M. H. SCHOELLER (1965). Des mises au point ont été faites par B. GÈZE (1965) et M. VANDENBERGUE (1964).

Dans ces études, on notera notamment la séparation des diverses composantes du débit, l'analyse du coefficient de tarissement, les rapports des volumes débités sous le régime à faible coefficient de tarissement et sous le régime à fort coefficient pour une même source.

Une étude complète de climatologie de la Grotte de Lascaux, puis généralisation aux grottes descendantes a été faite (H. SCHOELLER). Rôles joués par la pénétration des ondes thermiques saisonnières, l'hydrogétrie de l'air, la ventilation, les variations de pression etc.

## 8 - RELATIONS ENTRE LES EAUX DOUCES ET LES EAUX SALEÉES

Travail expérimental et théorique sur la dispersion en milieu poreux, avec application aux nappes d'eau douce en relation avec la mer. Le milieu poreux était formé de fines billes entre deux plaques de verre (BRAMAUD (1)).
Ces mêmes relations ont été étudiées sur le terrain à l'embouchure de l'Adour (PREVOT (1)).

## 9 - ÉTUDES HYDROGÉOCHIMIQUES

Les thèmes principaux ont été les suivants :

* Etude de l'acquisition de la composition des eaux souterraines :

Les eaux souterraines acquièrent la presque totalité des caractères de leur composition chimique dès la traversée du sol agricole, qu'il soit un sol podzolique, un sol brun, ou une rendzine (Marc SCHOELLER) (1963, 1966).

Transformation de la composition chimique de l'eau : lois mathématiques et physiques de la variation de la concentration du chlore de l'amont à l'aval d'une nappe sous l'effet, soit de la dissolution, soit de l'évaporation (Marc SCHOELLER, 1964). Relation entre la concentration en bore d'une nappe captive et la circulation de l'eau et les changements de faciès (CAZAL, POUCHAN, Marc SCHOELLER, 1966).

Evolution de la composition chimique dans deux nappes profondes (LABEYRIE, MOUSSIE, Marc SCHOELLER). Calcul de l'évapotranspiration par dosage du chlore de l'eau des nappes et du chlore de l'eau de pluie (M. SCHOELLER).

Les références complètes peuvent être obtenues au Centre d'Hydrogéologie de la Faculté des Sciences de Bordeaux.

L'étude de la composition chimique des eaux en roches calcaires, basée sur la chimie du gaz carbonique et des carbonates a apporté des données nouvelles sur les phénomènes karstiques (P. CARO, 1965). D'importants travaux sur l'utilisation des isotopes naturels et artificiels en hydrologie ont été entrepris dans les laboratoires du B. R. G. M., des Universités de Paris (Prof. L. GLANGEAUD), Bordeaux (P. LEVEQUE) et du Commissariat à l'Energie atomique (Saclay et Grenoble). L'utilisation de la fluorescéine, renovée par les travaux de A. LALLEMAND et H. PALOC (1965) sur la détection par le charbon actif, a permis la détermination de circulations souterraines dans les karsts dont la plus spectaculaire est celle du plateau de Vaucluse (cheminement de 40 km en 3 mois). Des recherches sur les possibilités de stockage de produits de fission dans le sol par méthodes d'injection ont fait l'objet d'une thèse de B. DEGOT (1966).

## 10 - POLLUTION DES EAUX SOUTERRAINES

Des études ont attiré l'attention sur les pollutions chimiques des eaux souterraines, leur danger et leurs remèdes. Elles ont dégagé la nécessité d'études hydrogéologiques et le rôle de l'hydrogéologue pour dépister, rechercher l'origine, procéder à la décontamination et assurer la protection (M. ALBINET 1965). Des recherches plus détaillées ont été
effectuées par R. BRUNOTTE (1963) et L. SIMLER et J. MOUTON (1963) sur la pollution par les fuites de pipe-lines et les eaux usées (90 % de ClNa) des usines de potasse dans la plaine d'Alsace.

## 11 - UTILISATION DE MODÈLES ET SIMULATEURS

L'utilisation de modèles et de simulateurs prend de plus en plus d'importance dans les recherches sur les eaux souterraines (J. MARGAT, 1964, P. PRUDHOMME et G. SOUQUET 1964). Des problèmes ont été traités par des modèles analogiques électriques (J. TESSIER, P. PRUDHOMME et J. RICOUR, 1964). Le calcul du débit des puits en nappes alluviales par calculateur et modèles mathématiques a été mis au point par J. ZAOUI (1964). Un exemple de résolution analogique à l'aide d'un réseau R C d'un problème de diffusivité dans une nappe a fait l'objet de travaux de A. LAGARDE (1963).

## 12 - PROSPECTION GÉOPHYSIQUE APPLIQUÉE A L'HYDROGÉOLOGIE

Parmi les nombreux travaux entrepris nous retiendrons les études particulières sur l'application de la gravimétrie (A. JATTIOT, 1964) et la mise au point de méthodes de prospection des cavités et eaux souterraines dans les roches carbonatées (E. BOLLELI et J. LAKSHMANN, 1965 ; R. MILLON, 1963). Une application de la méthode de prospection par électromagnétisme et potentiels naturels a permis de localiser une rivière souterraine peu profonde débouchant dans la mer à Port-Miou, près de Cassis (G. CORNET, G. DUROZOY, C1. GOUVERNET et F. MUNCK, 1963).

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# EROSION-SEDIMENTATION

F. FOURNIER

Directeur du Bureau Interafricain des sols

La recherche méthodologique concernant la mesure des transports solides, en particulier du charriage, constitue le caractère dominant de l'activité scientifique menée de 1963 à 1966 en érosion et sédimentation, l'évaluation des transports solides n'a eu qu'une importance secondaire, sauf dans certains pays d'Afrique où fonctionne la Section d'Hydrologie de l'O.R.S.T.O.M.

## 1 - RECHERCHES METHODOLOGIQUES

COLOMBANI (1966) s'est penché sur le problème de la mesure des transports solides en suspension dans les cours d'eau tropicaux. Il a effectué au Togo-Dahomey (1965-1966) des mesures quotidiennes triponctuelles de surface et des mesures tous les dix jours en douze points répartis dans une section. Ensuite il a entrepris une série d'études particulières :

- détermination d'une corrélation éventuelle entre les prélèvements triponctuels de surface et la valeur moyenne obtenue pour les douze prélèvements répartis régulièrement dans une section. La connaissance de cette corrélation est indispensable pour utiliser les résultats des prélèvements quotidiens faits en surface,

- estimation, par des prises successives de dix litres en un même point, de la confiance qu'on peut accorder à la turbidité ponctuelle déterminée par un seul prélèvement de dix litres en ce point.

Mais les études les plus poussées ont été effectuées en France à propos de l'emploi des radioéléments en sédimentologie.

Sur un plan général, COURTOIS (1966) a effectué, à l'occasion du Colloque sur l'emploi des Radioisotopes en Hydrologie (Vienne, novembre 1966), une mise au point sur l'emploi des radioéléments en sédimentologie. Elle présente l'ensemble des connaissances actuelles sur la méthodologie des traceurs radioactifs en dynamique des sédiments et les informations qualitatives, semi-quantitatives et quantitatives qui peuvent être obtenues sur l'érosion des sols et les transports solides à l'aide des méthodes passées en revue.

CHAUVIN et DANION (1963) se sont efforcés de mettre au point une méthode de mesure quantitative du débit solide de charriage des cours
d'eau au moyen de grains marqués (traceurs radioactifs). Il s'est agi en particulier de déterminer les lois de dispersion longitudinale et transversale des grains marqués. Ces processus de dispersion de traceurs dans un écoulement et dans la couche de matériaux charriés diffèrent par deux points essentiels : les traceurs liquides sont entraînés par l'écoulement dès leur injection alors que des particules marquées pour la mesure du transport solide ne peuvent être toutes entraînées à la fois. D'autre part les limites d'un écoulement sont parfaitement déterminées tandis que l'épaisseur de la couche de matériaux de fond en mouvement est mal définie.

La dispersion des grains marqués est influencée en outre par une multitude de facteurs qui compliquent considérablement son étude théorique. Les essais en canal déjà réalisés montrent notamment l'influence de la stabilité du lit et du régime d'équilibre des fonds sur la précision des méthodes d'évaluation du débit solide.

Néanmoins les expériences de laboratoire ont déjà montré qu'il était possible, moyennant certaines précautions, d'obtenir une évaluation relativement approchée du débit solide par la méthode d'intégration ou par celle du centre de gravité.

## 2 - ÉVALUATION DES TRANSPORTS SOLIDES

Parallèlement aux études méthodologiques de mesure du charriage, des études qualitatives de ce phénomène ont été entreprises.

La Compagnie Nationale du Rhône a immergé dans ce fleuve à Vallabrègues (aval d'Avignon) 500 galets (diamètre compris entre 18 et 60 mm) marqués au tantale. Le but de l'expérience était de déterminer le début d'entraînement des galets en fonction de leur diamètre et de suivre leur trajectoire.

L'Agence Transéquatoriale des Communications a d'autre part étudié le fleuve Oubangui à 300 km à l'aval de Bangui. Du verre de tantale (diamètre 0,65 mm), de granulométrie à peu près identique au sable du fleuve, a été immergé afin de suivre les déplacements de ce sable pendant 2 mois. Cette expérience avait pour but d'étalonner un modèle réduit, construit pour étudier les conditions d'amélioration de la navigation sur le fleuve.

En ce qui concerne les transports solides en suspension, COLOMBANI a appliqué sa méthode de mesure à différents fleuves du Togo et du Dahomey : Mono, Anié, Oti, Ouémé, Zou.

En Afrique également la section d'Hydrologie de l'O. R. S. T. O. M. a poursuivi ses mesures sur le bassin du Kounkouzout (Niger) en comparant trois milieux différents : milieu cultivé, milieu reg latéritique, milieu cuirasse latéritique à l'aide de six fossés à sédiments et deux stations de mesure de la suspension.

Les évaluations de même type ont été débutées en 1966 au Cameroun du Nord : Vina et Motorsolo.
Enfin le professeur MANGIN (Université de Dijon) achève ses investigations sur le Bandama (Côte d'Ivoire) à l'aide de fossés à sédiment, de bassins expérimentaux et de "stations fleuve".

Toute cette activité tropicale ne s'est pas encore traduite par la publication de documents. Ceux-ci seront publiés en 1967.

L'attention s'est portée également sur la qualité des eaux en Afrique, COLOMBANI (1965-1966) a effectué des mesures quotidiennes de Cl, SO⁴, Ca, Mg, et K, dans les fleuves du Togo et du Dahomey, avec des mesures parallèles du pH et de la résistivité.

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[12] CHAUVIN J.L. et DANION J. - Mesure du débit solide des cours d'eau par charriage au moyen de traceurs. *Rapport EURATOM* n°1837-n° 1837-F-1963.

[13] COLOMBANI J. - Premiers résultats des mesures de qualité des eaux au Togo et au Dahomey. *Rapport interne O.R.S.T.O.M.* 1966.

[14] COLOMBANI J. - Contribution à la méthodologie des mesures systématiques des débits solides en suspension. *Rapport interne O.R.S.T.O.M.* 1966.

[15] COURTOIS G. - Possibilités d'emploi d'un nombre limité de grains radioactifs dans les études quantitatives de mouvements de sédiments. *Int. J. of Applied Rad. and Isotopes*, 1964, 15, p. 655-663.

[16] COURTOIS G. - Emploi des radioéléments en sédimentologie (Review paper). *Symposium on the use of Isotopes in hydrology*, Vienne 14-18 novembre 1966, SM 83-15.

[17] COURTOIS G. et DANION J. - Quelques récents aspects de l'emploi de traceurs radioactifs pour l'étude de la dynamique des sédiments en rivière et sur les côtes. *J. de la Marine Marchande*. Nouveautés techniques maritimes, 1965.

[18] COURTOIS G. et HOURS R. - Propositions concernant les conditions particulières d'emploi des radioéléments artificiels pour étudier les mouvements de sédiments. Bureau Eurisotop. *Cahier d'Information* n° 8, *Rapport* 29, p. 441-480.

[19] COURTOIS G. et SAUZAY S. - Possibilités de détermination quantitative des débits de sédiments par l'emploi de traceurs radioactifs. Utilisation de sondes à réponse linéaire. *11ème Congrès I.A.H.R.*, Leningrad, septembre 1965, séminaire 3, communication 13, p. 192-197.

[20] COURTOIS G. et SAUZAY S. - Les méthodes de bilan des taux de comptage de traceurs radioactifs appliquées à la mesure des débits massiques de charriage. *La Houille Blanche*, n° 3, 1966, p. 279-290.

[21] GIRESSE P. et COURTOIS G. - Une application de la méthode des traceurs radioactifs : l'étude des déplacements des sédiments dans le cours et à l'embouchure de la Vienne. *Revue de Géographie Physique et de Géologie dynamique*, vol. VIII, fasc. 3, p. 193-208, Paris 1966.
# NEIGES ET GLACES

## 1. — NEIGE

### P. GUILLOT

Ingénieur à l'Electricité de France

### 1.1 - MESURE DES PRÉCIPITATIONS NEIGEUSES ET DE LA COUCHE DE NEIGE AU SOL

Les mesures traditionnelles faites dans le réseau climatologique (épaisseur journalière de neige tombée, mesure volumétrique de l'eau de fusion) restent la principale source de données sur les précipitations neigeuses en France. Après 10 ans d'essais, l'Electricité de France (E.D.F.) a adopté le chauffage électrique thermostaté des pluviographes à auget basculeur sur 150 appareils, avec brassage de l'air par un ventilateur. Le chauffage au propane qui a été essayé sur des prototypes a paru d'un entretien trop coûteux pour être généralisé. Une campagne d'essais des divers types de chauffage a été faite en 1965 (compte-rendu à paraître).

Des solutions nouvelles ont été recherchées pour les nivopluviomètres totalisateurs en utilisant des récipients cylindriques en matière plastique : POGGI a essayé le PCV, E.D.F. (GUILLOT) a adopté le stratifié verre-polyester permettant la lecture du niveau par transparence avec une précision de l'ordre du millimètre, et mis à l'épreuve le dispositif (tube de hauteur 3 m, diamètre 16 cm) en 20 emplacements. Comme antigel, l'éthylglycol (densité 0,93) a été adopté de préférence à l'éthylène glycol (1,12) et à la solution de $Cl_2Ca$. E.D.F. étudie actuellement l'enregistrement par un capteur de pression au fond de ces tubes.

A côté des mesures traditionnelles de la couche de neige par carottage et pesée (3500 sondages chaque hiver en 650 emplacements balisés), E.D.F. a poursuivi les essais d'amélioration des nivomètres à rayonnement gamma et transmission radio des mesures sur grande distance. Un "densigraphe" avec source radioactive et compteur se déplaçant simultanément dans 2 colonnes distantes d'un mètre a été essayé en 1963 par le Laboratoire de Glaciologie Alpine. Une version plus élaborée, le "Nivomètre horizontal", conçu pour un fonctionnement automatique en haute montagne, avec faible consommation d'énergie et transmission radio, est étudiée depuis 1965 par E.D.F. (GUILLOT et VUILLOT) et en cours d'essai ; la distance entre les 2 tubes verticaux en stratifié contenant la source de Césium 137 et le détecteur GM est de 50 centimètres.
## 1.2 - HYDROLOGIE NIVALE

Les prévisions d'écoulement des rivières à régime nivo-pluvial pratiquées par E.D.F. intéressent maintenant chaque année 38 bassins pour lesquels sont émises, chaque année, plus de 1000 prévisions d'apport pour des périodes dont la durée est de 1 à 10 mois.

Les termes utilisés dans les équations de régression sont encore, dans la plupart des cas, les précipitations et les débits des mois précédents ; mais l'introduction des mesures directes d'enneigement par sondage, dont il existe maintenant des séries de 10 à 15 ans, a permis dans plusieurs bassins des Alpes une amélioration sensible des corrélations : GRARD (E.D.F.) en a montré des applications pour la Durance, le Verdon et la Bissorte, ainsi qu'un critère de sélection des emplacements.

Les résultats de 3 ans d'observation du terrain expérimental du Col de Porte ont été publiés par POGGI comme sujet de thèse ; il a étudié particulièrement le bilan des bacs de fusion et la transmission de la chaleur par la couche de neige. MEYER a fait une étude comparative de la couche de neige au cours des 2 derniers hivers.

POGGI s'est attaché au développement d'appareils spéciaux de micrométéorologie pour pouvoir préciser les profils de vent et température au-dessus de la surface de la neige : au Col de Porte, les capteurs sont montés sur un mât télescopique qui les maintient automatiquement à une hauteur constante au-dessus de la surface de la neige.

## 1.3 - EFFETS MÉCANIQUES DE LA NEIGE

Les règles définissant la charge de neige à prendre en compte en France pour les calculs de résistance des constructions ont fait l'objet d'une mise à jour publiée en novembre 1965 (NV65 - ESQUILLAN). Les charges ont été fortement majorées dans les régions proches du littoral méditerranéen où les chutes de neige sont rares, mais peuvent être intenses et ont provoqué des dégâts inattendus : l'interprétation statistique de ces phénomènes est encore manifestement insuffisante et devrait s'appuyer sur la distribution des valeurs extrêmes des pluies.

L'accroissement de la circulation sur les routes de montagne, lié au développement des sports d'hiver, fait appel à des moyens toujours plus importants pour le déneigement. DEVEAU a brossé l'historique du déneigement. Le concours annuel de chasse-neige, organisé par le Touring-Club de France depuis 1930, est devenu depuis 1963 le "Congrès international de viabilité hivernale" qui a lieu dans les 2 ans alternativement en France et en Italie. Au congrès de 1965 à Briançon, les spécialistes ont mis l'accent sur l'accroissement de la puissance, de la viabilité, de la maniabilité des engins, le rôle complémentaire des étraves et des fraiseuses (GARNIER et anonyme), l'emploi comparé de CINa ou de Cl²Ca pour débarrasser les chaussées d'autoroute de toute trace de glace (DALCQ et CARLIER).
Le développement des sports d'hiver a provoqué également une
certaine reprise des études sur les avalanches ; les ingénieurs fores-
tiers (DE CRECY) et les météorologistes (POGGI et PLAS) s'orientent
vers des méthodes statistiques pour l'annonce des risques d'avalanches.
La pratique se limite encore à des règles simples de contingence.
L'influence du réchauffement est controversée. DE CRECY a rappelé
l'intérêt du très ancien cadastre des couloirs d'avalanches tenu par le
Service Forestier pour servir de base à de telles recherches.

Pour les ouvrages paravalanches, un nouveau type de câble en
nylon avec gaine protectrice contre les rayons ultra-violets a été mis au
point par la Société RHODIACETA ; les premiers essais qui ont été
repris par la S.N.C.F. (pour protéger la voie ferrée Chamonix-Argen-
tières) amènent à reconsidérer l'intérêt des filets paravalanches, par
rapport aux ouvrages rigides en métal ou en béton, plus lourds, mais
qui ont paru jusqu'à présent plus durables (BOUVEROT, ANCHIERRI).

BIBLIOGRAPHIE

DE BRUN C. - Considérations pour servir à la construction d'une pelle-
teuse à neige. R.G.R.A. n° 388, mai 1964, 119-127, 15 fig.

COURDOUAN P. - Les reconnaissances sous-glaciaires d'Argentières.
S.H.F., Section de Glaciologie, réunion du 25-26 février 1965.

DALCQ P. et CARLIER A. - L'apport de la chimie à la viabilité hivernale. R.G.R.A. n° 399, mai 1965, 117-122, 16 fig.

DE CRECY L. - Le glacier de Sarennes et le climat grenoblois. *Annales de l'Ecole Nationale des Eaux et Forêts*, t. 20, fascicule 3, 1963.

DE CRECY L. - Statistique et prévision d'avalanches. C.R. du Symposium International sur les aspects scientifiques des avalanches de neige et de glace, DAVOS 5 au 10 avril 1966. *Publication n° 69 de l'A.I.H.S.* p. 25 à 34.

DE CRECY L. - Cadastre et Statistique d'avalanches. *Revue forestière française*, janvier 1965, p. 24 à 33.

DEVEAU J. - La lutte de l'homme contre la neige. *La Météorologie*, juillet septembre 1965, p. 217 à 258.

ESQUILLAN et Alii - Règles N.V. 65 : règles définissant les effets de la neige et du vent sur les constructions, édité en novembre 1965 par la Sté de diffusion des techniques du bâtiment et des Travaux Publics.

GARNIER J. - Congrès international de la viabilité hivernale et 15ème démonstration d'appareils chasse-neige. Programme épreuves et enseignements généraux. R.G.R.A. n° 399, mai 1965, 65-68, nombreuses fig.
GRARD R. - Sélection des emplacements de mesure d'enneigement pour la prévision des apports. *Congrès de Météorologie alpine, VILLACH 1964*.

GUILLOT P. - Point au début de 1966 des travaux d'E.D.F. sur les Nivomètres. S.H.F., Section de Glaciologie, réunion du 25 février 1966.

MEYER L. - Comparaison des caractéristiques de la couche de neige au cours des hivers 64-65 et 65-66. *Congrès de Météorologie alpine, BRIGUE, septembre 1966*.

PELTIER R. - La gélivité des chaussées. *La Route*, août 1966, 33-38, 7 fig.

POGGI A. et PLAS J. - Conditions météorologiques critiques pour le déclenchement des avalanches. Symposium de DAVOS, publication n° 69 de l'A.I.H.S., p. 25-34.

POGGI A. - L'évolution de la neige déposée à moyenne altitude. *La Houille Blanche*, n°s 4 et 5, 1965, 40 pages.

RECORDON E. et DESPOUD - Prévision de la profondeur du gel dans les chaussées. *La Route et la circulation routière*, n° 11, octobre 1965, 624-632, 11 fig. 1 tab.

RHODIACETA (Société) - Films sur l'emploi du câble OROC pour les filets paravalanches.

ROY M. et COQUAND R. - Travaux de protection contre les effets du dégel de la R.N. 4 dans la Marne. R.G.R.A. n° 399, mai 1965, 129-136, 12 fig.

THOMAS J. - Viabilité hivernale. *Revue Générale des Routes et des Aéro-dromes R.G.R.A.* n° 375, avril 1963, 61-68, 17 fig.

Anonyme - Congrès international de la viabilité hivernale et 15ème démonstration d'appareils chasse-neige. Appareils et procédés présentés. Epreuves et démonstration. R.G.R.A., n° 399, mai 1965, 72-78, nombreuses fig.

## 2. — GLACE (Régions tempérées)

### L. LLIBOUTRY

Professeur à la Faculté des Sciences de Grenoble

#### 2.1 - BILANS SPÉCIFIQUES SUR LES GLACIERS

Le Laboratoire de Glaciologie Alpine a mis au point différents modèles de sondes thermiques légères, à eau chaude et à vapeur, avec chauffage au propane. La vitesse de pénétration dans la glace, pour des trous de 30 mm de diamètre, dépasse 10 m/h.
Des réseaux de balises sont entretenus par le Service forestier sur le Glacier de Sarennes (petit glacier-réservoir), et par le Laboratoire de Glaciologie Alpine dans la zone d'ablation du Glacier de St-Sorlin, du Glacier Blanc, de l'ensemble Glacier du Tacul-Mer de Glace, dans la zone d'accumulation du Glacier de St-Sorlin et de la Mer de glace (pour ces derniers, il s'agit d'un modèle original de balises télescopiques en profilé d'acier).

DE CRECY a tenté de relier les bilans annuels de Sarennes à la température de Grenoble. LLIBOUTRY a fait l'exploitation de dix ans de relevés dans la zone d'ablation du Glacier de St-Sorlin, en admettant que le bilan spécifique est la somme de deux termes aléatoires, l'un dépendant de l'année et l'autre du lieu. Les courbes d'égal bilan spécifique une année donnée (courbes équisomptuaires) diffèrent beaucoup des courbes de niveau, mais d'une façon variable selon les années.

### 2.2.1 - Dynamique des glaciers tempérés : mesures

Les mesures des variations de volume des glaciers français contiennent à être faites régulièrement sur une quinzaine de glaciers par les Conservations des Eaux et Forêts (relevés du front et de 2 ou 3 profils). Pour les glaciers du Massif du Mont Blanc (versant français), l'I.G.N. qui avait effectué une restitution de la couverture de 1958, a récemment publié les résultats de sa comparaison avec les levés de 1939. Conjointement avec le travail de topographie du Laboratoire de Glaciologie Alpine depuis 1960, ces observations montrent la progression d'une onde sur le Glacier du Tacul. Il en est de même au Glacier de St-Sorlin. Au Glacier des Bossons, cette petite crue a atteint le front qui avance (mesures en cours).

Les mesures de vitesse aux balises effectuées à St-Sorlin ont permis à LLIBOUTRY d'évaluer son temps de réponse (T = 19 ans) et le coefficient δ du modèle algébrique de NYE pour ce glacier.

Les travaux difficiles de reconnaissance entrepris depuis 10 ans pour la construction d'une prise d'eau sous le Glacier d'Argentières ont été décrits par COURDOUAN (E.D.F.).

Au front du Glacier du Roi (Spitzberg), VIVET a montré que la vitesse de glissement n'était pas affectée par la température de l'air ni la marée, mais augmentait à la suite d'une forte pluie.

L'explication de NYE et LLIBOUTRY de la formation des chevrons (bandes de Forbes) a été complétée par VALLON : à la suite d'une ablation différentielle, les bandes brunes se situent finalement sur les sommets des "vagues".

### 2.2.2 - Dynamique des glaciers tempérés : théorie

LLIBOUTRY a résolu l'équation aux perturbations d'un glacier, dans le modèle algébrique de NYE, lorsque E est l'inverse d'un entier, et montré que l'introduction d'une rétroaction liée à l'altitude conduisait alors à une instabilité du front. Mais il a précisé les conditions à satisfaire à la rimaye et au front, auxquelles le modèle algébrique de NYE ne satisfait pas.
Il a indiqué une solution pour l'écoulement plan d'un glacier visqueux newtonien, plus complète que l'ancienne solution de Somigliana, mais moins que la solution générale de Choumsky.

Les lois théoriques du frottement d'un glacier sur son lit ont fait l'objet d'un débat entre WEERTMAN et LLIBOUTRY. Le premier, considérant des obstacles isolés, trouvait un frottement de type pseudo-visqueux (croissant avec la vitesse et indépendant de la pression normale) ; le second, considérant une série de bosses, trouvait comme loi-limite un frottement de type solide (diminuant avec la vitesse et proportionnel à la pression normale). Les deux aspects ont été récemment conciliés dans une théorie beaucoup plus complète de LLIBOUTRY, qui tient compte de la superposition de bosses de différentes tailles, d'une cavitation quelconque et de trois régimes possibles pour la pression interstitielle sous-glaciaire. Cette théorie permet de comprendre les causes de la catastrophe de MATTMARK (mais non de les prévoir à l'avenir, hélas !). Une expertise de cette catastrophe (la première expertise glaciologique semble-t-il) a été demandée par le juge d'instruction de VISP à deux autres spécialistes et à LLIBOUTRY.

Les variations diurnes de la pression interstitielle sous-glaciaire ont été invoquées par LLIBOUTRY pour expliquer l'érosion par débitage, et le regel à l'aval des bosses pour expliquer l'incorporation des débris au glacier, avec formation d'une moraine de fond laminée.

### 2.2.3 - Reconstitution en laboratoire des conditions régnant à la base d'un glacier tempéré

BREPSON a mis au point un appareil pesant plus de 2 tonnes, et basé sur le principe du viscosimètre de COUETTE, qui permet de déformer des couronnes de glace d'une trentaine de kilogrammes, par cisaillement contre deux bosses diamétralement opposées. L'étreinte peut être portée à 100 atmosphères, les vitesses varier entre 0 à 1000 m/an. Les premières mesures (estreinte : 15 atmosphères, vitesse 100 m/an) montrent que l'effort sur les bosses (c'est-à-dire à l'échelle macroscopique, le frottement) monte par à-coups à un premier palier, puis descend à un deuxième palier plus faible lorsque les cavités à l'aval des bosses "mordent" sur la bosse suivante.

### 2.3 - PÉTROGRAPHIE ET INCLUSIONS D'EAU LIQUIDE DANS LA GLACE TEMPÉRÉE

CHAILLOU et VALLON ont fait de la prospection électrique sur névé en utilisant un potentiomètre d'impédance d'entrée strictement infinie, précaution négligée par les expérimentateurs précédents.

La foliation, la texture et l'orientation des axes optiques ont été étudiées par VALLON sur un névé tempéré (Vallée blanche), un glacier tempéré de vallée (Glacier du Tacul-Mer de Glace), un glacier rapide (Glacier du Roi, Spitzberg Ouest). Une elongation statistique des cristaux apparaît dans les bandes bleues. Dans la glace tempérée active la distribution des axes optiques aux 4 sommets d'un losange signalée par RIGSBY n'est pas la règle : il y a 3 à 6 maximums formant une couronne.
Un carottage à 60 m de profondeur, et un autre de 35 m refait au même endroit ont montré que, sur le plateau supérieur de la Vallée Blanche, le contact névé-glace se maintenait à 30 m de profondeur malgré une accumulation d'une dizaine de mètres de névé. Sur ce contact se constitue en été une abondante nappe phréatique. Comme conséquence, il apparaît une fluctuation annuelle de la quantité d'eau liquide incluse dans la glace imperméable (JOUBERT).

Cette découverte permettra une stratigraphie de la glace tempérée, impossible par des études d'isotopes ou d'ions radioactifs (comme l'avaient montré d'anciennes études). Mais il faut pouvoir distinguer l'eau liquide provenant de la chaleur de déformation de la glace. Pour cela BACHAS-SON et CHAILLOU ont effectué des mesures de thermoluminescence, qui permettent de déceler si la glace a subi des contraintes. Il peut y avoir jusqu'à 4 pics de thermoluminescence, et non 2 comme l'avaient signalé ZELLER et RONCA.

Pour mesurer avec précision la teneur en eau liquide de la glace, DUPUY a mis au point une méthode basée sur les propriétés diélectriques et, pour l'étalonnage, un calorimètre à flux de froid maintenu constant par asservissement.

## 2.4 - SOLS GELÉS ET MORPHOLOGIE PÉRIGLACIAIRE

LLIBOUTRY a examiné les cercles de pierres du Spitzberg ouest et relevé de nombreuses erreurs ou lacunes dans les descriptions antérieures. Compte tenu de ces corrections, ils s'expliquent très bien par les alternances de gel et de dégel au cours des siècles, conformément à des processus réalisés en laboratoire par CORTE et déjà exposés par HAMBERG en 1915.

LE FUR a effectué en laboratoire des expériences de gel d'un sol granuleux. Des études de la résistance au gel de diverses routes ont été entreprises par le C.N.R.S. à la demande du Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (PELTIER), à la suite des dégâts de l'hiver 1962-63.

## BIBLIOGRAPHIE

* BACHASSON B. et CHAILLOU A. - Thermoluminescence de la glace déformée artificiellement. *C.R. Acad. Sci.*, t. 260, p. 1709-1711, 1965.

* BREPSON R. - Premiers résultats obtenus avec le viscosimètre à glace de Grenoble. *C.R. Acad. Sci.*, (sous presse) 1966.

* CHAILLOU A. et VALLON M. - Etude de la zone corticale des glaciers tempérés par prospection électrique, avec un potentiomètre d'impé-
dance d'entrée infinie. Ann. de Géophysique, vol. 20, n° 2, p. 201-205, 1964.

LLIBOUTRY L. - Traité de Glaciologie. Tome 1 : Glace, neige, hydrologie nivale - Tome 2 : Glaciers, variations du climat, sols gelés. Masson et Cie Paris, 1040 p. + 80 pl., 1964-1965.

LLIBOUTRY L. - Exploitation d'un réseau de balises d'ablation. Mélanges PARDE (sous presse) 1966.

LLIBOUTRY L. - Bottom temperatures and basal low-velocity layer in an ice-sheet. J. of Geophysical Research, vol. 71, n° 10, p. 2535-2543, 1966.

LLIBOUTRY L. - The cavitation theory of glacier sliding. J. of Glaciology (sous presse) 1967.

# GLACE (Régions polaires)

## A. BAUER

Expéditions polaires françaises

Les travaux de glaciologie comportent une partie essais, sur le terrain et en laboratoire, une partie mesures sur le terrain. Ces travaux ne sont réalisables et ne peuvent progresser que par coopération avec des chercheurs d'autres pays travaillant souvent sur d'autres territoires que les Territoires de Terre Adélie et des Iles Australes.

Les essais et les travaux ont été effectués dans les Alpes, dans l'Arctique canadien, au Groenland Central et Nord, à l'Archipel de Kerguelen, dans l'Antarctique en Terre Adélie et au centre de l'Antarctique en coopération avec les Expéditions Antarctiques Soviétiques.

En laboratoire, le développement des recherches s'est effectué à Paris, en liaison avec les laboratoires du Centre d'Etudes Nucléaires de Saclay et du Laboratoire des Faibles Radioactivités de Gif-sur-Yvette.

Les travaux sont effectués dans le cadre des :

- Expéditions Polaires Françaises,

- Expéditions Antarctiques Soviétiques,

- Expédition Glaciologique Internationale au Groenland,

- Terres Australes et Antarctiques Françaises,

- Centre National de la Recherche Scientifique.
## 3.1 - BILAN DE MASSE ET VARIATION DES INLANDSIS

La glaciologie utilise différentes disciplines et techniques du domaine de la géodésie, de la physique, de la géologie et de la géophysique. Elle essaie de rassembler les données obtenues en une synthèse concernant directement l'établissement du bilan hydrique mondial et la variation actuelle des Indlandsis polaires.

### 3.1.1 - Géodésie

L'utilisation de la trilatération à l'aide de telluromètres adaptés aux conditions polaires, aux mesures de déplacement et de déformation pour l'obtention du tenseur des vitesses de déformation des indlandsis a été appliquée avec succès au cours de l'EGIG au Groenland en 1959 et au centre de l'Antarctique au cours de EAS-EPF de 1964. Une nouvelle adaptation des telluromètres est réalisée pour l'utilisation au Groenland en 1967, dans l'Antarctique en 1968. Cette technique et les appareils seront disponibles pour des travaux en Terre Adélie.

### 3.1.2 - Photogrammétrie

Les couvertures photographiques aériennes répétées en vue de la détermination de la vitesse des glaciers ont été appliquées avec succès au cours de E.G.I.G. en 1957, 1958 et 1964. Cette méthode élégante à grand rendement, parce que ne nécessitant aucune préparation au sol, est envisagée en Terre Adélie et dans l'Archipel de Kerguelen.

La prise de vues photogrammétriques par hélicoptère a été mise au point au cours d'une campagne à Kerguelen en 1962. Les couvertures aériennes sont excellentes. Elles ont permis la réalisation d'une nouvelle carte des Iles Australes, l'étude des glaciers de Kerguelen et de la morphologie glaciaire de l'Ile de Kerguelen, de Crozet (Possession et Cochons). Les travaux d'exploitation sont en cours.

Une application curieuse des couvertures aériennes a permis le dénombrement des manchotières de Kerguelen et de l'Ile aux Cochons. Ces méthodes doivent être appliquées à une plus grande échelle aussi bien en Terre Adélie que dans les Iles Australes.

La photo-interprétation des zones crevassées marginales des indlandsis a permis de déterminer les vitesses superficielles pour les systèmes de grandes crevasses de névé montrant une périodicité annuelle. Cette technique doit être appliquée en Terre Adélie.

L'étude des photographies aériennes par un filtre optique à lumière cohérente a montré la possibilité de déterminer l'état des contraintes de la glace par interprétation des accidents superficiels. Il s'agit là d'une nouvelle technique promesse à un grand avenir en Glaciologie.

### 3.1.3 - Épaisseur des glaciers à leur front

En plus de la vitesse moyenne, le débit solide des glaciers, donnée essentielle pour établir le bilan hydrique des Indlandsis et ainsi le bilan hydrique mondial (glace : 97 % de l'eau douce du globe), nécessite la connaissance de l'épaisseur moyenne des glaciers à leur front.
Cette épaisseur moyenne peut être déduite, suivant le cas :

- par photo-interprétation d'icebergs venant de se détacher du front,

- par sondages bathymétriques du fjord près du front des glaciers.

La technique de sondage ultrasonique des fjords à partir d'hélicoptère est en voie de développement et sera utilisée au cours de E.G.I.G. 1967-1968 et plus tard en Terre Adélie.

### 3.1.4 - Géophysique - Sondages électriques

Depuis 1956, les sondages électriques ont été utilisés avec plus ou moins de succès dans les Alpes, dans l'Arctique canadien, au Groenland Centre et Nord, sur le Glacier Cook à Kerguelen et au centre de l'Antarctique. Ces mesures peuvent avoir une grande importance pour préciser les propriétés électriques de la neige et du névé.

Le développement des sondaiges-radars permettent actuellement l'enregistrement d'un profil continu sous-glaciaire. Cette technique, en voie de développement, sera utilisée par E.G.I.G. en 1967 et plus tard en Terre Adélie et au Centre de l'Antarctique.

Les enregistrements magnéto-telluriques, nouvelle technique pour la connaissance des propriétés du socle sous-glaciaire, seront utilisés dès que possible en Terre Adélie.

### 3.1.5 - Dynamique des glaciers froids, théorie

LLIBOUTRY a donné une solution approchée qui tient compte de la génération de chaleur par déformation, a discuté les trois cas possibles suivants : 1/ indlandsis entièrement froid ; 2/ indlandsis atteignant le point de fusion à sa base ; 3/ indlandsis à couche basale tempérée. Il a montré que ce dernier cas devait exister en certains lieux précis de l'Antarctique et modifier du tout au tout l'écoulement des indlandsis.

Il a par ailleurs montré certaines instabilités possibles dans le profil d'un indlandsis, et expliqué les lois du relèvement isostatique dans l'hypothèse d'une asthénosphère "tempérée" (au point de fusion) qui se comporterait comme la glace tempérée.

Enfin il a apporté dans le débat en cours sur les causes des grandes glaciations le point de vue du glaciologue, jusqu'ici curieusement absent de ce débat. Les indlandsis introduisent la rétroaction négative déphasée nécessaire pour l'entretien d'auto-oscillations.

## 3.2 - PHYSICO-CHIMIE DE LA GLACE

Les mesures physico-chimiques ont un double but. D'une part, elles visent à la détermination de paramètres entrant dans le calcul des bilans de masse ; d'autre part, l'analyse des différents éléments (gaz, produits solubles et insolubles) doit permettre d'étudier l'environnement terrestre et extra-terrestre, ainsi que ses variations.
### 3.2.1 - Les études menées sur la teneur isotopique (deuterium) ont permis de caractériser la glace en fonction de son origine géographique et de sa température de formation. (Thèse de Doctorat d'Etat).

Au cours de la dernière campagne, un ensemble unique de forages profonds a été réalisé en Terre Adélie ; 3 carottages à plus de 100 m avec une récupération de l'ordre de 90 %, dont 2 ayant atteint le socle rocheux comme l'avait permis de prévoir une prospection gravimétrique expédiée.

Les premiers résultats (concentration isotopique) permettent de définir le bassin d'accumulation à considérer pour les études de bilan, soit 1 000 km.

Pour la première fois, une représentation directe du mécanisme d'écoulement est obtenue.

Dans l'immédiat, l'étude systématique des différents paramètres (densité, orientation des cristaux, teneur en gaz et composition, résistivité, concentrations isotopiques, analyse des sédiments) doit permettre de généraliser ces résultats.

### 3.2.2 - La méthode datation de la glace à partir du Pb 210 a été mise au point, permettant l'extension à l'étude sur les corrélations entre le dépôt de cet isotope et le cycle solaire.

Les poussières d'origine cosmique ont été mises en évidence et les études commencées sur la chimie des substances contenues dans la neige.

Dans l'immédiat, les échantillons disponibles permettent l'étude continue sur, approximativement, les 400 dernières années :

- de méthodes de datation (T, Pb 210) et leur extension à l'étude de phénomènes externes (météorologie, haute atmosphère) ;

- de l'environnement terrestre (variations climatiques, composition de l'atmosphère) ;

- des retombées d'origine cosmique et d'une façon générale des apports d'origine atmosphérique ou marine.

### 3.2.3 - Les récents progrès réalisés notamment au Groenland permettent d'envisager très prochainement l'utilisation en Terre Adélie de méthodes de datation absolue (C 14 et Si 32).

## BIBLIOGRAPHIE

* BAUER A. - Les glaciers de l'Ile de Kerguelen. C.N.F.R.A. n° 2, p. 1-75, 1963.

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IMPRIMERIE LOUIS-JEAN

Ouvrages scientifiques

TYPO-OFFSET

GAP (Hautes-Alpes)

Dépôt légal n° 234

1967
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