Investigation of a glacial outwash sequence on the swiss plateau using high resolution seismic reflection... [Etude d'une séquence fluvioglaciaire sur le plateau suisse à l'aide de sismique réflexion à haute résolution]

Une étude de sismique réflexion à haute résolution a été menée sur le Plateau suisse au sud de Fribourg. Son but était de déterminer la géométrie de corps sédimentaires quaternaires d'origine glaciaire et périglaciaire pouvant atteindre une épaisseur de 100 mètres. Cinq unités/ sous-unités sédimentaires, associées à deux importants cycles glaciaires, remplissent un réseau de paléo-vallées glaciaires creusées dans le soubassement molassique tertiaire. Ces unités consistent essentiellement de dépôts fluviatiles, fluvio-glaciaires et glacio-lacustres. Parmi ceux- ci, une importante série fluvio-glaciaire formée par un système de sandurs présente un intérêt particulier, car sa partie inférieure contient un aquifère. Quelques cinq kilomètres de données sismiques à haute résolution ont été acquises en utilisant un marteau comme source, puis traitées sur PC. L'énergie sismique a été suffisante pour pénétrer jusqu'à 100 m de sédiments glaciaires. Les profils sismiques ont été calibrés à l'aide de puits et d'affleurements. Les paléo-vallées glaciaires y sont clairement identifiables, ainsi que trois à quatre unités quaternaires les remplissant. Les tills sous-glaciaires, compactés et latéralement discontinus sont identifiés par des réflexions à forte amplitude. La séquence fluvio-glaciaire étudiée a une bonne continuité latérale et sa base se marque généralement par une bonne réflexion. Le sommet de cette séquence est soit très réflectif lorsque qu'elle est recouverte de diamictes peu perméables, soit peu réflectif lorsque ces dernières ont été érodées et que la séquence est directement recouverte par des dépôts fluvio-glaciaires poreux. Par conséquent, ce changement de réflectivité permet de mettre en évidence les zones où l'aquifère est exposé aux risques de pollution de surface («fenêtres hydrauliques»). Bien que d'extension limitée, les données acquises dans cette étude démontrent la contribution de la sismique à haute résolution pour la délinéation dans le sous-sol de corps sédimentaires glaciaires et périglaciaires. En particulier, elles permettent de cartographier l'extension verticale et latérale du réservoir aquifêre fluvio-glaciaire. Elles fournissent également des informations sur la nature et la géométrie des roches formant l'encaissant du réservoir poreux, permettant ainsi de mieux connaître les cheminements possibles des eaux pouvant atteindre l'aquifère.High resolution reflection seismic investigations were carried out on the Swiss Plateau south of Fribourg to delineate the geometry of glacial and penglacial, up to 100 m thick, Quaternary sedimentary bodies. Five main sedimentary units/subunits associated with two major glacial cycles are infilling a network of glacial palaeovalleys cut into the Tertiary Molasse bedrock. These units consist mainly of fluvial, fluvioglacial and glaciolacustrine deposits, with two intervals of diamictons. Among those, a major outwash sequence formed by a sandur system is of particular interest, because its lower part contains a significant aquifer. Some 5 km of high resolution seismic data were acquired with a hammer source and processed using PC-based softwares. Seismic energy was sufficient to penetrate up to ca. 100 m of glacial sediments. Seismic profiles were calibrated with information from unlogged boreholes and nearby outcrops. Glacial palaeovalleys can be clearly identified. In the Quaternary sequence, three to four units can normally be distinguished. The laterally discontinuous, compacted, subglacial till sequences may be identified by high amplitude reflectors. The base of the laterally more continuous outwash sequence is usually marked by a good reflector. The top of this sequence is quite reflective when capped by poorly permeable diamictons, but poorly reflective when the latter have been eroded and porous fluvio-glacial deposits directly overlie the outwash sequence. Consequently, this change in reflectivity helps to outline the zones where the aquifer is exposed to surface pollution risks (« hydraulic windows »). Although patchy, the data acquired in this study demonstrate how high resolution seismic can contribute to delineate glacial and periglacial sedimentary bodies in the subsurface. In particular, the vertical and lateral extension of the aquifer-bearing outwash sequence can be mapped. Seismic information also helps to identify the nature and geometry of the rocks encasing the porous reservoir (e.g. the capping sediments, or the flanks of the palaeovalleys), thereby giving clues of possible pathways for the water to reach the reservoir.Signer Claude, Gorin Georges E., Pugin André, Wildi Walter. Investigation of a glacial outwash sequence on the swiss plateau using high resolution seismic reflection... [Etude d'une séquence fluvioglaciaire sur le plateau suisse à l'aide de sismique réflexion à haute résolution]. In: Quaternaire, vol. 11, n°3-4, 2000. pp. 207-217