Sujet

Caractérisation des hétérogénéités sédimentaires d’une plaine alluviale : Exemple de
l’évolution de la Seine supérieure depuis le dernier maximum glaciaire.
Characterization of sediment heterogeneities in an alluvial plain: The example of the upper Seine river
(France) evolution since the late glacial maximum.
Ecole Doctorale 398 Géosciences et Ressources Naturelles
Laboratoire d’accueil :
Mines ParisTech, Centre de Géosciences, Equipe Géologie
35, rue Saint Honoré
77305 – Fontainebleau Cedex
Nom du directeur de thèse (et du co-directeur s'il y a lieu) :
Pierre Weill, Isabelle Cojan,
[email protected], [email protected]
Les plaines alluviales sont des zones tampons entre le réseau hydrographique de surface et les
aquifères régionaux. Pourtant, celles-ci sont rarement prises en compte dans les modèles d’interactions
nappes / rivières, du fait de la forte variabilité spatiale des dépôts. En Europe du Nord-Ouest, la
plupart des fleuves évoluent au sein d’une vallée incisée dans le substratum rocheux, où les alluvions
s’accumulent sur plusieurs mètres d’épaisseur depuis la fin de la dernière période glaciaire (environs
15 000 ans). Ainsi, le fonctionnement actuel des fleuves est fortement lié à la nature et à la géométrie
des dépôts dans la vallée active. Par exemple, d’anciennes barres de méandres sableuses constituent
des zones de fortes perméabilités et donc de circulation préférentielle de fluides au sein de l’aquifère
de surface.
L’objectif de la thèse est de caractériser les hétérogénéités de la plaine alluviales du système Seine
amont (Seine et Aube en amont de la confluence avec l’Yonne), zone tampon entre l’aquifère régional
de la craie (Crétacé supérieur) et le réseau de surface. Il s’agira dans un premier temps de réaliser la
synthèse des études antérieures sur la stratigraphie du remplissage de la vallée supérieure de la Seine
et de l’Aube (forages et carottages) et sur les essais d’imagerie géophysique (images aériennes
infrarouge, résistivité électrique, …). Sur cette base, des missions de prospection par géoradar (GPR –
Ground Penetrating Radar) seront mises en place afin de caractériser de manière plus fine l’extension
spatiale et la géométrie des dépôts, et notamment des corps sédimentaires salbo-graveleux comme les
barres de méandres (Bersezio et al. 2007 ; Gourry et al. 2003 : Ezzy et al. 2006, Slowik 2011). Une
fois l’architecture de la plaine alluviale du système Seine amont contrainte sur un certain nombre de
sites ateliers, une modélisation du remplissage sédimentaire de la vallée active sera réalisée à l’aide du
logiciel FLUMY (modélisation stochastique génétique de réservoirs chenalisés méandriformes –
Lopez et al. 2008). Conditionné aux données de terrain, le modèle permettra de reconstituer à une plus
grande échelle une représentation statistiquement réaliste des hétérogénéités lithologiques de la plaine
alluviale. Le bloc 3D de faciès lithologiques ainsi obtenu pourra alors être converti en termes de
porosité/perméabilité, et servira de point d’entrée à de futures modélisations hydrologiques précises
des interactions nappe/rivière (non traité pendant la thèse).
La thèse sera financée par une bourse doctorale de Mines ParisTech, et accueillie au sein du Centre de
Géosciences des Mines ParisTech à Fontainebleau. Une collaboration est prévue avec le laboratoire
Sisyphe (UMR CNRS 7619) de l’Université Pierre et Maie Curie pour la partie géophysique.
Le candidat devra présenter une formation solide en sédimentologie / géomorphologie, ainsi qu’une
bonne connaissance des techniques d’acquisition et de traitement géophysique. Une expérience dans
l’utilisation (ou le développement) de modèles numériques appliqués au transport sédimentaire sera un
plus, afin de pouvoir interagir efficacement avec l’équipe développant de logiciel FLUMY. Un goût
pour le travail de terrain et le travail en équipe sont évidemment indispensable, ainsi qu’une bonne
maitrise de l’anglais.
Références bibliographiques
Bersezio R., Giudici M., Mele M. (2007) Combining sedimentological and geophysical data for highresolution 3-D mapping of fluvial architectural elements in the Quaternary Po plain (Italy).
Sedimentary Geology 202, 230-248.
Gourry J.-C., Vermeersch F., Garcin M., Giot D. (2003) Contribution of geophysics to the study of
alluvial deposits: a case study in the Val d’Avaray area of the River Loire, France. Journal of
Applied Geophysics 54, 35-49.
Lopez S., Cojan I., Rivoirard J., Galli A. (2008) Process-based stochastic modelling: meandering
channelized reservoirs. Special Publications of the International Association of Sedimentologists
40, 139-144.
Slowik M. (2011) Reconstructing migration phases of meandering channels by means of groundpenetrating radar (GPR): the case of the Obra River, Poland. Journal of Soils Sediments 11, 12621278.