1Les alluvions limoneuses et tourbeuses observées sur la commune de Waziers (nord de la France, fig. 1) sont attribuées à un interglaciaire pléistocène et datées de 103 +3,5/-3,4 ka (Hérisson et al., 2022 ; Deschodt et al., 2022). Elles sont masquées par environ 3 m de sédiments ultérieurs. En plus de reconnaissances ponctuelles en puits ou à la tarière mécanique, les campagnes de fouilles programmées de 2013 (Antoine et al., 2013) et 2015 (Hérisson et al., 2015) ont eu recours à des moyens géophysiques pour appréhender l’extension spatiale des alluvions anciennes (fig. 1).
Fig. 1 : Localisation des prospections géophysiques.
(A) Localisation de la plaine de la Scarpe en Europe du nord-ouest. Coordonnées UTM. (B) Localisation du gisement de Waziers dans la plaine de la Scarpe. Coordonnées en mètres Lambert 93. (C) Localisation des panneaux électriques et des cartographies EM31 sur le gisement de Waziers « Bas-Terroir » sur MNT issu du LiDAR Scarpe (Source DREAL).
2Deux méthodes de reconnaissances géophysiques ont été utilisées : la tomographie par résistivité électrique (ERT), selon deux panneaux de respectivement 143 et 79 m de long (notés P1 et P2), en 2013 d’une part, et une cartographie de la conductivité électrique à l’EM31 en 2013 et en 2015 d’autre part.
3Ces deux techniques permettent d’appréhender les variations de résistivité électrique ou de son inverse, la conductivité (Kruse, 2013, Rejiba et al., 2018). Dans ce type de contexte, caractérisé par une topographie plane et la présence d’une nappe phréatique à faible profondeur (environ -3 m), la conductivité électrique des terrains traduit essentiellement la sédimentologie des dépôts et plus particulièrement leur teneur en argile. Ainsi un sol électriquement conducteur sera considéré comme plus argileux. L’association d’une cartographie extensive par méthode électromagnétique permet de couvrir rapidement de grandes surfaces permettant de spatialiser les variations de conductivité. La tomographie permet, par l’inversion des données géophysiques, de fournir des informations plus précises sur les variations en profondeur de la résistivité électrique (Loke, 2000). Les deux techniques se complètent ainsi pour caractériser un contexte morpho-sédimentaire comme celui présent sur le site de Waziers.
4La prospection extensive a été réalisée à l’aide d’un Geonics EM31 monté sur un chariot tiré à la main. Il s’agit d’un équipement portable de mesure électromagnétique à basse fréquence qui permet de mesurer en continu la conductivité électrique moyenne des premiers mètres de terrain (environ 4 m à 6 m en mode Horizontal CoPlanar). Les données géophysiques étaient combinées à un GPS Trimble GeoExplorer permettant une localisation décimétrique des données après traitement. En tout 8,9 ha ont été étudiés par cette méthode avec des profils espacés de 6 m en moyenne et un point tous les 50 cm dans le sens d’avancement. Malgré de bons résultats et une corrélation de la cartographie avec les données stratigraphiques, la méthode n’a pu être étendue au sud-est (amont) et au nord-ouest (aval) faute d’accessibilité des terrains.
5Le résistivimètre utilisé est un système multi-électrodes Abem Terrameter LS composé de 64 électrodes. Il permet d’obtenir une coupe en 2D de la distribution spatiale de la résistivité électrique du sous-sol le long d’un profil. Les panneaux ont été réalisés selon un protocole Wenner‑Schlumberger (Loke, 2000) avec un espacement entre électrodes de 1 m, ce qui permet d’atteindre une profondeur d’environ 7 m tout en ayant une bonne résolution spatiale. Les panneaux ont été positionnés perpendiculairement à la structure du paléochenal supposé (fig. 1) (Gourry et al., 2003). La topographie des profils a été levée au DGPS (Trimble Geoexplorer) puis post-traitée. L’inversion des données a été réalisée via le logiciel Res2dinv (Loke & Barker, 1996) en utilisant une technique d’inversion par moindres carrés. Les deux panneaux ont une erreur quadratique moyenne (RMS) inférieure à 2 % avant cinq itérations ce qui traduit des modèles de bonne qualité.
6Les écarts entre les valeurs maximales et minimales se répartissent entre 40 et 80 mS/m et permettent de mettre en évidence des zones caractérisées par de fortes valeurs de conductivité (représentées en bleu, fig. 2A) séparées par une structure chenalisée longeant la route selon un axe nord-ouest/sud-ouest et où les valeurs sont beaucoup plus faibles (représenté en rouge). Les zones de fortes conductivités (supérieures à 70 mS/m) correspondent à la présence du substrat paléogène argileux dont le toit en dôme a été reconnu à faible profondeur en sondages.
7D’une manière générale, les faibles valeurs de conductivité (inférieures à 50 mS/m) caractérisent ici les sédiments sablo-limoneux calcaires plus ou moins organiques, les tufs calcaires et les tourbes dans les zones chenalisées en bon accord avec les observations litho- stratigraphiques. À l’extrémité sud de la parcelle, les valeurs faibles de conductivité indiquent la présence, à faible profondeur, de dépôts crayeux de versant ou encore de graviers fluviatiles reconnus en sondages à la tarière mécanique (Antoine et al., 2013). On remarque aussi une très bonne corrélation entre la carte de conductivité et celle de la microtopographie (LiDAR), qui se manifeste par des altitudes systématiquement plus faibles au niveau des zones de chenal (figs. 1 & 2A). Les valeurs de 50 mS/m ou moins correspondent majoritairement à des altitudes de surface de 20,3 à 20,8 m IGN69 dans le secteur considéré (les altitudes maximales avoisinent 21,5 m IGN69). Enfin, la comparaison entre la carte de
8conductivité et les résultats des deux transects électriques (section 3.2) permet de souligner le caractère très rapide du plongement de la rive droite du chenal plus particulièrement dans sa partie nord-ouest.
Fig. 2 : Reconnaissance géophysique.
(A) Carte de conductivité électrique mesurée à l’EM31 et localisation des profils de tomographie électrique P1 et P2, coordonnées en mètres Lambert. 93, fond de carte : photo aérienne de l’IGN CP09000322_44_82079 (2009). (B) Tomographie de résistivité électrique,panneaux P1 et P2.
9Les données sont de bonne qualité (erreur RMS inférieure à 2 %) après suppression de quelques points de mesure au niveau du chemin (nord-ouest des panneaux) du fait d’une forte résistance de contact des électrodes à ce niveau (chemin très sec). On notera aussi quelques anomalies de résistivités liées à la sécheresse des horizons superficiels.
10Les deux panneaux (fig. 2B) présentent des traits similaires. Un milieu très conducteur (environ 10 ohm.m, unité 1 sur les panneaux) à partir de 3,5 m de profondeur qui est recoupé, vers le nord-ouest, par un matériel plus résistant (30-70 ohm.m, unité 2 sur les panneaux) mettant ainsi en évidence la structure du paléochenal comblée. Sur le panneau 2, le milieu très conducteur semble s’arrêter plus brusquement vers le nord-ouest pour laisser place à un matériel plus résistant mais la forme caractéristique d’un paléochenal est moins marquée que sur le panneau 1.
11Sur les deux panneaux, un matériel de même résistivité (unité 3 sur les panneaux) que le comblement du paléochenal est connecté à celui-ci et va reposer sur le milieu très conducteur. Dans cette couche, nous observons quelques lentilles plus résistantes notamment sur le panneau 1. Enfin en surface, on observe une couche relativement conductrice (unité 4 sur les panneaux). Sur le panneau 2, la différence de résistivité en surface à 27 m s’explique par le début du décapage archéologique à ce niveau.
12Le panneau 1 coïncide avec le transect tarière mécanique passant par TM1, TM2, TM3 et TM4 (Antoine et al., 2013 ; Deschodt et al., 2022). La comparaison entre transect et panneau électrique (fig. 3) confirme la correspondance des niveaux conducteurs (1) avec l’argile paléocène (TM3 et TM4) et le niveau plus résistant (2) avec les alluvions limoneuses et tourbeuses visibles sur TM1, TM2 et TM3. Quant à l’unité 3, elle correspond à des sables et limons avec graviers de craie.
Fig. 3 : Superposition du panneau électrique P1 et du transect tarière mécanique TM1.
Transect tarière mécanique d’après Antoine et al. (2013) et Deschodt et al., 2022.
13La prospection géophysique permet de spatialiser les données ponctuelles. Elle montre clairement l’existence d’un chenal comblé par les alluvions anciennes, d’axe SE-NW, incisé dans le substrat paléocène qui en forme les rives. Vers l’amont (et la fouille 2014-2015), la zone corrélée en conductivité électrique aux alluvions interglaciaires s’élargie. Les limites amont et aval des dépôts n’ont toutefois pu être établies faute d’accès au terrain.
Flux RSS
