PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DE LA TOMODENSITOMETRIE AXIALE

Par la suite, les carottes ont été analysées au Scanner Siemens (scanographe à statif coulissant), au Laboratoire Multidisciplinaire de Scanographie à Québec (Fig. 4). Durant l’analyse, la carotte passe au travers d’ une couronne constituée d’ une source de Rayons X rotative et de 600 récepteurs, dans le plan vertical. Le système émet des rayons sous tous les angles à travers l’échantillon, lesquels sont ensuite interceptés par les récepteurs. Les intensités atténuées des rayons sont transmises à l’ ordinateur. Ainsi, il en résulte que l’échantillon est analysé suivant un mouvement hélicoïdal qui permet une étude de la carotte dans toutes les directions de l’espace. L’ étude consiste en un problème d’atténuation des Rayons X par la matière et suit la Loi de Beer:
Où 10 représente l’intensité initiale du faisceau, 1 l’intensité du faisceau à la sortie de l’échantillon et x l’ épaisseur de celui-ci en centimètres, dans la direction du faisceau (Wellington et Vinegar, 1987). De plus, Il est le coefficient d’absorption linéaire de l’échantillon, lequel dépend de la densité de la matière, de l’ énergie de rayonnement et du numéro atomique composant l’échantillon, traversé par le faisceau (Kantzas et al., 1992 ; Boespflug et al., 1994). Les densités de chaque caractéristique de l’échantillon sont exprimées en intensités tomographiques (IT en HU) (Hounsfield, 1973) : IT = (Il/Ileau -1) x 1000
Dans lequel Il est toujours le coefficient d’absorption linéaire de l’échantillon et Ileau le coefficient d’absorption linéaire de l’eau. Il varie en fonction de chaque densité des caractéristiques de l’échantillon (Boesflug et al., 1994). L’ image est établie par recomposition numérique du signal reçu sur chaque récepteur (Boesflug et al., 1994; Welington et Vinegar, 1987).
Le logiciel, associé au Scanner Siemens, effectue la transformation de ces unités en valeur de densités. Les logiciels d’imagerie médicale OSIRIS (Ligier et al., 1994) et OSIRIX permettent de visualiser et de manipuler les images pour mettre en évidence les structures sédimentaires, la géométrie des dépôts, les variations de densités et les structures biogènes (Crémer et al., 2000). La scanographie offre une excellente résolution en contraste de densité (4096 valeurs d’ intensités tomographiques correspondant chacune à une variation de 0,1 % de la densité).
De plus, les IT sont représentées selon une échelle de gris avec une valeur par pixel. La teinte du pixel observée sur les images est une fonction inverse de la valeur d’ atténuation (Boespflug et al. , 1994) : les teintes claires sur les images indiquent une densité tomographique élevée comme les roches ou les carbonates, alors que les teintes foncées correspondent à de plus faibles densités tomographiques (espaces vides, eau ou matière organique ).
Les coupes longitudinales ont une résolution de 1 mm par pixel, et les coupes transversales de 0,25 mm par pixel. Les coupes longitudinales (2-D ou topogrammes) sont effectuées pour observer rapidement et sans destruction les différents faciès (Fig. 5). Des coupes transversales sont ensuite réalisées au niveau des faciès intéressants. Ces coupes peuvent être utilisées par le logiciel Siemens du Scanner pour réaliser les images en 3-D de la zone étudiée. Elles sont surtout nécessaires pour calculer le pourcentage d’occupation des sédiments par les structures biogènes, avec le programme de quantification automatique. Le développement de cette méthode se base en premIer lieu sur la méthode manuelle développée par de Montet y et al. (2003). Puis, cette première ébauche automatique présentant certaines contraintes, une deuxième méthode de quantification automatique sera mi se au point à partir d’ un algorithme d’ajustements des gaussiennes. Ces méthodes seront présentées dans la partie « Résultats et discussion » de cette étude.

TECHNIQUES D’ ANALYSES DES SEDIMENTS

Les carottes de 80 cm utilisées pour les données géologiques, après avoir été analysées au Scanner, ont été ouvertes afin d’en décrire la granulométrie, les structures sédimentaires, les contacts entre les lits des principaux faciès sédimentaires et de vérifier la possible présence de coquillages fossiles. Dans chaque faciès des échantillons de sédiments ont été prélevés pour déterminer la taille des particules par analyse granulométrique au moyen d’ un Coulter Counter (Laboratoire de géologie, ISMER). La granulométrie et les descriptions sont utilisés dans cette étude pour valider les résultats obtenus avec la méthode de tomodensitométrie axiale. De plus, il est important, grâce à l’utilisation d’une charte Munsell, de déterminer s’il y a une différence de coloration dans les sédiments selon la baie.
Les débris de coquillages fossiles trouvés à l’intérieur des dépôts glaciomarins ont été prélevés dans chaque lit de coquillages. Afin de compléter notre étude, ces échantillons ont été datés au 14C au Centre d’Études Nordiques, à l’Université Laval. Les valeurs obtenues sont non corrigées et non calibrées.

TECHNIQUES D ‘ ANALYSES BIOLOGIQUES

Les carottes de 20 cm, destinées aux analyses de la faune ont été découpées en tranches de   1 mm. Chacune de ces tranches a été tamisée sur un tamis de 250 /lm et les organismes ont été ensuite conservés dans une solution tamponnée de formol à 4 %. Les échantillons ont été colorés avec du rose de Bengale pour faciliter leur tri au sein du sédiment. Les individus ont été comptés et triés par classe sous une loupe binoculaire, puis identifiés jusqu’ au niveau spécifique pour les organismes supérieurs à 1 mm.La comparaison des densités de peuplements des différents sites a été réalisée en utilisant une analyse de variance (ANOVA à un facteur) , après vérification de l’homogénéité des variances (Zar, 1974). La comparaison de la composition faunistique des peuplements dans les différentes stations a été effectuée en utilisant le coefficient qualitatif de Sorensen (1948) et le coefficient quantitatif de Bray-Curtis (1957). La représentation graphique de la matrice de similitude de ces coefficients a été exécutée par classification automatique et plus précisément par la technique de l’analyse hiérarchique ascendante (algorithme du saut moyen).

Table des matières

ABSTRACT
RESUME
TABLE DES MATIERES
LISTE DES FIGURES
LISTE DES ANNEXES
CHAPITRE 1 PROBLEMATIQUE ET OBJECTIFS
CHAPITRE 2 MATERIEL ET METHODES
2.1. SECTEUR D’ETUDE ET ECHANTILLONNAGE
2.2. CONTEXTE GEOLOGIQUE
2.3. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DE LA TOMODENSITOMETRIE AXIALE
2.4. TECHNIQUES D’ANALYSES DES SEDIMENTS
2.5. TECHNIQUES D’ANALYSES BIOLOGIQUES
CHAPITRE 3 RESULTATS ET DiSCUSSiON
3.1. LA COLONNE SEDIMENTAIRE
A. Résultats géologiques
B. Interprétations géologiques
3.2. LA FAUNE EN PLACE
A. Résultats des analyses biologiques
B. Interprétations des analyses biologiques
3.3. LES STRUCTURES BIOGENES
A. Mise au point de la méthode de quantification automatique
B. Comparaison des méthodes de quantification.
C. Analyses des structures biogènes
D. Interprétations des données sur les structures biogènes
CHAPITRE 4 CONCLUSIONS ET PROSPECTIVES
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES

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