Laboratoire Morphodynamique Continentale et Côtière

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Les analyses XRF et hyperspectrales comme moyen automatique de détection des crues dans les carottes de sédiments

04 février 2021

Les changements à long terme de l'activité des crues ont souvent été reconstitués pour comprendre leurs relations avec les changements climatiques. Pour ce faire, il faut identifier les dépôts de crues en fonction de certaines caractéristiques (par exemple, la texture, la composition géochimique, la taille des grains), puis les compter à l'aide d'une observation à l'œil nu. Cette méthode est toutefois longue et intrinsèquement caractérisée par une faible résolution qui peut entraîner des biais et des erreurs d'identification. Pour surmonter cette limitation, des approches analytiques à haute résolution peuvent être utilisées, telles que la spectroscopie de fluorescence X (XRF), la tomographie par ordinateur à rayons X ou l'imagerie hyperspectrale (IHS). Associée à des algorithmes discriminants, l'IHS permet l'identification automatique des dépôts d'événements. Nous proposons ici une nouvelle méthode d'identification et de comptage des dépots de crue basée sur la combinaison des analyses de carottes par IHS et XRF, appliquée à une séquence de sédiments du lac du Bourget (Alpes françaises). Nous utilisons un capteur hyperspectral couvrant l'infrarouge à ondes courtes pour créer un modèle de discrimination entre les dépôts d'événements et la sédimentation continue. Cette première étape permet d'estimer une carte de classification, avec une précision de prédiction de 0,96, puis de reconstruire automatiquement une chronique fiable des dépôts (y compris leur épaisseur et leur fréquence). Les signaux XRF sont ensuite utilisés pour distinguer les dépôts de crue parmi tous les dépôts d'événements identifiés, en fonction des éléments géochimiques spécifiques au site (dans le cas du lac du Bourget : Mn et Ti). Il en résulte une chronique des crues générée automatiquement. Les changements dans l'occurrence des crues et l'épaisseur des événements au cours du temps sont en bon accord avec la chronique générée à l'œil nu. Dans le détail, les différences reposent sur un plus grand nombre de crues détectées (augmentation de 9 % du nombre de dépots détectées) et sur une estimation plus précise de l'épaisseur des dépots, grâce à une résolution plus élevée. La méthodologie développée ouvre donc une voie prometteuse pour augmenter à la fois l'efficacité (gain de temps) et la robustesse (précision accrue) des reconstructions des paléo-crues à partir des sédiments lacustres. De plus, cette méthodologie peut être appliquée pour identifier des dépôts spécifiques (par exemple, varve, téphra, turbidite à mouvement de masse, tsunami) et, par conséquent, elle a une implication directe dans la paléolimnologie, l'hydrologie des paléocrues et la paléosismologie à partir des archives de sédiments. »


Rapuc, W., Jacq, K., Develle, A. L., Sabatier, P., Fanget, B., Perrette, Y.,Coquin D., Debret M., Wilhelm B. & Arnaud, F. (2020). XRF and hyperspectral analyses as an automatic way to detect flood events in sediment cores. Sedimentary Geology, 409, 105776.10.1016/j.sedgeo.2020.105776