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C. R. Geoscience 337 (2005) 719–728http://france.elsevier.com/direct/CRAS2A

Géophysique externe, climat et environnement

Apport de l’imagerie satellitaire radar pour l’explorationgéologique en zones arides

Nicolas Baghdadia,∗, Gilles Grandjeana, Didier Lahondèrea, Philippe Pailloub,Yannick Lasneb

a Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM), « Aménagement et risques naturels », BP 6009, 45060 Orléans, Franceb Observatoire aquitain des sciences de l’Univers, UMR 5804, BP 89, 33270 Floirac, France

Reçu le 13 octobre 2004 ; accepté après révision le 7 mars 2005

Disponible sur Internet le 7 avril 2005

Présenté par Michel Petit

Résumé

Le potentiel de l’imagerie radar pour l’exploration géologique a été étudié sur un site d’étude en Mauritanie (régiojoujt). En comparaison des images optiques, les résultats obtenus montrent l’apport de l’imagerie radar pour la détestructures géologiques de surface (dykes, filons...), mais aussi pour la cartographie des objets enfouis sous une faiblesable (paléochenaux). Il est démontré que le potentiel cartographique est bien meilleur aux grandes longueurs d’onpetites (bande L en comparaison des bandes C et X). Quant aux images optiques, leur contribution est, d’une partlimitée pour la cartographie des structures géologiques de surface et, d’autre part, nulle pour la détection des strusub-surface. Nous concluons que la télédétection spatiale permet d’améliorer les cartes géologiques existantes et d’olevé cartographique.Pour citer cet article : N. Baghdadi et al., C. R. Geoscience 337 (2005). 2005 Académie des sciences. Publié par Elsevier SAS. Tous droits réservés.

Abstract

The contribution of radar satellite imagery to geological exploration in arid areas. The potential of radar imagery igeological exploration was investigated at a study site in Mauritania (Akjoujt region). Compared with optical imagresults obtained show how radar imagery can help not only in detecting surface geological structures such as dykesbut also mapping subsurface structures beneath a shallow layer of sand (palaeochannels). The mapping potential wbe much better at long wavelengths than at short ones (L-band, compared with C- and X-band). As for optical imagcontribution is much more limited in the mapping of surface geological structures, and inappropriate for detecting sustructures. We conclude that spatial remote sensing enables the improvement of existing geological maps and the opof cartographic surveying.To cite this article: N. Baghdadi et al., C. R. Geoscience 337 (2005). 2005 Académie des sciences. Publié par Elsevier SAS. Tous droits réservés.

* Auteur correspondant.Adresse e-mail : n.baghdadi@brgm.fr(N. Baghdadi).

1631-0713/$ – see front matter 2005 Académie des sciences. Publié par Elsevier SAS. Tous droits réservés.doi:10.1016/j.crte.2005.03.003

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Mots-clés : Exploration géologique ; Imagerie radar et optique ; Mauritanie

Keywords: Geological exploration; Radar and optical imagery; Mauritania

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Abridged English version

Exploration for natural resources inevitably ivolves the mapping of geological structures; the exof the areas to be mapped and the optimization oftographic surveying thus become significant issuSatellite imagery allows high-precision coveragebroad areas, while significantly reducing exploratcosts. It provides valuable information for geologcal mapping and mineral exploration, since it brinout structures such as lineaments, faults, lithologcontacts, etc., and enables identification of mineralcurrences through analysis of their spectral signatuIn recent years, numerous optical sensors equipwith imaging devices for acquiring a variety of spetral and radiometric information have been launch(SPOT, LANDSAT, ASTER, HYPERION, etc.); thihas led to improvements in geological interpretat[12,14]. Similarly, the contribution of SAR (SynthetiAperture Radar) imagery has proved to be particulauseful. Radar sensors provide valuable informaton geological structure and lithology, by giving gologists data that characterize the geomorphologlandscape. The use of radar imagery constitutes auseful complement to optical images, especially asgards structure. In desert areas, radar waves penethe dry surface sand layer and highlight conceageological structures or fossil river systems[6,10,11,16–18,20,21].

This work was designed to compare the conbution to geological exploration of radar and opticimages at a study area in the Akjoujt region of Maritania. We first drew up an inventory of what oncan legitimately expect from radar remote sensingterms of geological mapping (wavelength and poization effects). The radar images used in this stare derived from the SIR-C/X-SAR sensors (expemental radar imaging system, 1994 mission), chaterized by three wavelengths (3 cm for X-SAR, 6 cand 23 cm for SIR-C) and three polarizations (HH aHV for SIR-C, VV for X-SAR). The resulting opticaimages were acquired by the ASTER sensor (expmental radiometer launched at the end of 1999) w14 wavelengths ranging from visible to thermal

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frared (September 2000 and March 2001). The GroPenetrating Radar (GPR) technique was also usevalidate the detection of underground structures idefied on the radar satellite images. The advantage oftechnique, against traditional trenching surveys[21],is that it is possible to compare the SAR and GPRnals in the hope of characterizing the dielectric prerties of the medium.

Three representative sites (Fig. 1) were selected inthe southwestern part of the Precambrian ReguShield (an autochthonous domain) at the boundwith tectonic units of the Mauritanides chain (anlochthonous domain). At the first site, located atsouthern end of the Amsaga area, the Archean bment is composed of migmatitic gneiss and granbelonging to the Rag el Abiod migmatitic complex[2].This basement is cut by basic dolerite veins beloing to several cycles of various ages (Palaeoprotzoic, Mesoproterozoic, Neoproterozoic, and Mezoic). The second site is located in sedimentarymations made up of Cambrian–Ordovician units, nan ESE–WNW-trending tectonic contact that corsponds to the boundary between the autochthonunits in the north and the para-autochthonous andlochthonous units in the south. The third site, locasome 20 km west of the second, corresponds to atially sand-covered wadi environment. A field survof the three sites was carried out in 2003, with the aof confirming the results of the satellite observation

Figs. 2–4illustrate the responses of radar (SIR-X-SAR) and optical (ASTER) sensors over the thstudy sites. For sites 1 and 2, we note a good mapof surface structures represented by a significantface roughness (presence of pebbles and micro-rewith the radar signal increasing strongly with surfaroughness. The results confirm the fact that the setivity of the radar signal to surface roughness increawith wavelength. For this reason, the results obtaiwith the SIR-C sensor are better in the L-band (23 cthan in the C-band (6 cm). The X-band (3 cm) of tX-SAR sensor appears unsuitable, owing to its vweak signal dynamics. Although discrimination is bter in HH polarization than in HV polarization, usinthe C-band, the polarization effect does not seem t

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crucial. Optical imagery offers a low mapping potetial when compared with L- or C-band radar imagIn fact, the linear dykes are not detected by the optimages. Similarly, the circular structures at the secsite are hard to interpret on the optical images.

At site 3, we observe a strong backscattering frthe river bed. This strong response is due neithesurface roughness nor to the presence of moisturfact, the surface is very smooth, and covered withsand. This response may be due to a volume stering caused by subsurface penetration of the rawave (into the sand layer). To confirm the volumrelated origin of the backscattering, geological raor GPR (Ground Penetrating Radar) is a useful gphysical, tool because it enables the local detecand mapping of structures concealed by the sand.confirmation technique consists in correlating theflectivity of the GPR section with the backscatteriof the radar image[11]. Fig. 5compares two parameters calculated from these two types of measuremthe backscatteringσ0 obtained from the LHH-band othe SIR-C image, and the reflected powerPw calcu-lated from the L-band GPR signal. Since their leof correlation is satisfactory, we thereby conclude tthe origin of the backscattering lies within the surcial 50 cm, as indicated by the GPR. This informatwas also confirmed in the field by examining the typof deposit present. Beneath the layer of aeolian sanfew centimetres thick, the deposits are clayey and ctain grains of millimetre size. At the place where tgreatest backscattering was observed, the grains rcentimetre size. Therefore, this layer must indeedresponsible for the observed signal.

Thus spatial techniques, and especially radaragery, have clearly demonstrated their capacityhigh-precision detection of geological structurwhether they are vein-type, lithological, or palaeohdrogeological in nature. Their value is evident for aenvironments, where outcrops can be distinguishethe basis of their specific roughness, and concestructures on the basis of the volume and/or subface backscattering that they generate. The numeveins mapped in the Akjoujt region using SAR imag(Fig. 6) provide an invaluable contribution to the curent geological map. In addition, they allow geologicstructures seen at specific locations on the grounbe integrated into a comprehensive interpretation.

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The L-band ALOS radar sensor, with its launchischeduled for 2005 (Japan), should constitute aful tool for geological mapping. This sensor no douhas a better potential than that of other C-band sensuch as ERS-1/2, RADARSAT-1, ASAR of ENVISATand RADARSAT-2 (scheduled for 2006). Howevgeologists should not hold out too much hope in terof a mapping aid for the X-band Cosmo-Skymed rasystem developed as part of the ORFEO programand scheduled for launching in 2006.

1. Introduction

La prospection des ressources naturelles passévitablement par la cartographie des formations gégiques qui constituent le sous-sol. Cette cartograimplique la reconnaissance et la caractérisation dmaximum d’affleurements susceptibles d’apporterrenseignements quant à la nature de ces formatDans certains contextes géographiques et géomorlogiques, ces affleurements sont parfois peu nombet/ou très dispersés, ce qui complique la tâche dulogue en charge de l’établissement de la carte. L’imgerie satellitaire constitue donc pour le géologueoutil très important – et parfois indispensable – poptimiser le temps passé sur le terrain, tout en amérant d’une façon très sensible la précision du documcartographique final.

En contexte aride, la télédétection spatiale perde mettre en évidence la plupart des grandes stures géologiques (linéaments, contacts lithologiqufailles) et d’obtenir de précieuses indications strturales (par exemple trajectoires de schistosité oufoliation). De nombreuses études ont en effet mtré l’intérêt des capteurs radar et optique pour l’ploration géologique et minière[6,12,14,18,19]. Lessatellites SPOT et LANDSAT ont joué un rôle cataseur dans cette application. Depuis quelques annde nombreux capteurs expérimentaux et commercont été lancés et l’accès à l’image a été facilités’est démocratisé. Ces nouveaux capteurs hautsolution sont équipés d’instruments imageurs ricen informations spectrales et radiométriques (ASTHYPERION...), ce qui permet d’améliorer l’interprtation géologique. De même, l’apport de l’imageradar s’est révélé particulièrement utile : dansrégions désertiques, l’onde radar pénètre la coude sable sec et fait apparaître des structures gé

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giques enfouies et des réseaux hydrographiquessiles. Cette profondeur de pénétration, qui va de2 m, est dépendante de la longueur d’onde et dconstante diélectrique du milieu[10,16,17,20,21]. Lescapteurs radar actifs (SAR) génèrent un signal quémettent en direction de la cible et sont indépenddes sources d’illumination extérieures. Ils sont aiopérationnels de jour comme de nuit et quellessoient les conditions météorologiques, d’où l’applation « capteurs tout temps ». Les longueurs d’outilisées vont de 1 à 70 cm (domaine des hyperquences), ce qui rend le signal radar insensibleperturbations atmosphériques. Quant aux systèmetiques, et contrairement aux radars, ils sont dépdants d’une source extérieure d’éclairement de la c(soleil). Cette contrainte les rend utilisable seulemle jour et quand les conditions météorologiques sbonnes (sans nuages). L’utilisation de l’imagerie raconstitue donc un complément très utile aux imaoptiques, surtout d’ordre structural.

Les principaux paramètres physiques du milieuinfluencent le signal radar sont la rugosité de surfacla constante diélectrique du milieu[24]. L’influence dela rugosité de surface d’une cible varie avec la coguration du radar. Une même surface apparaît d’auplus rugueuse qu’elle est imagée avec une petitegueur d’onde, ou suivant un petit angle d’incidence.réflexion est dite spéculaire quand le signal interaavec une surface lisse. Dans ce cas, l’essentiel dgnal est réfléchi dans une direction opposée à cellradar et la radiométrie du pixel imagé est donc faibQuand le signal interagit avec une surface rugueon parle d’une réflexion diffuse. L’énergie du signest réfléchie dans toutes les directions, et en parlier dans la direction du radar. Le pixel imagé a doune forte radiométrie. Enfin, on peut observer desflexions multiples quand le signal est réfléchi enplusieurs surfaces. Une grande partie du signal estvoyée vers le capteur, ce qui correspond à uneforte radiométrie. La réflexion multiple est observen présence des bâtiments, des reliefs, ou à la lisdes forêts. Le second paramètre physique qui influele signal radar est la constante diélectrique de laface, qui est fonction de l’humidité du sol. Dans le cd’une cible humide, l’onde est atténuée à la surfaLa diffusion de volume ne joue alors aucun rôle dal’amplitude du signal rétrodiffusé, et c’est la diffusiode surface qui est dominante.

-

Notre étude a pour objectif de comparer les cteurs radar et optique pour l’exploration géologiqsur un site d’étude en Mauritanie, dans le cadre dprojet de levé géologique. Le but est de réaliserinventaire de ce qu’il est actuellement légitime d’tendre de la télédétection radar (effet de la longud’onde et de la polarisation) pour l’exploration gélogique en zones arides ou semi-arides. Le contgéologique sera exposé avant d’étudier en détail tsites d’étude. Ceux-ci seront analysés grâce à plustypes de données satellites, optique et radar. Un rgéologique GPR (Ground Penetrating Radar) a égale-ment été utilisé pour valider la détection des structuenfouies reconnues sur les images satellitaires raL’avantage de cette technique par rapport aux trtionnelles tranchées de reconnaissance[21] est qu’ellepermet de comparer deux signaux – SAR et GPR –sus de l’interaction de l’onde radar avec le milieu,donc de caractériser le comportement diélectriquece dernier. Une discussion sur les potentialités dedonnées en tant qu’aide à la cartographie des régarides clôturera ce travail.

2. Contexte géologique régional

Le craton d’Afrique de l’Ouest correspond àdomaine d’environ 4 500 000 km2, constitué de terrains archéens et paléoprotérozoïques. Au nordcraton disparaît sous les sédiments du bassin dedouf. À l’ouest, il est limité par les chaînes panafcaines et hercyniennes des Rokelides, des Bassaet des Mauritanides[22]. Au centre, il est recouvert pales sédiments néoprotérozoïques et paléozoïquebassin de Taoudeni, qui isolent deux dorsales, l’uau sud, correspondant à la dorsale de Léo, laconde, au nord, correspondant à la dorsale RgueLa croûte archéenne du craton ouest-africain aédifiée, déformée et métamorphisée dans des cotions métamorphiques de moyen à haut grade, pdant les cycles pré-léonien (∼3500 Ma) [23], léo-nien (∼2900–3000 Ma) et libérien (∼2700–2800 Ma)[3,13,23]. Les formations paléoprotérozoïques corrpondent, pour une large part, à des roches sédimtaires et volcaniques birimiennes affectées vers 2,1par un événement thermo-tectonique majeur (oronèse éburnéenne) associé à un épisode de formde croûte continentale juvénile[1,4,8,9,13,15].

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3. Zone d’étude et données disponibles

Une zone d’étude a été choisie dans le Nord dMauritanie (région d’Akjoujt) de part et d’autre et aniveau de la limite entre la partie sud-occidentalela dorsale Rgueïbat (domaine autochtone) et les untectoniques de la chaîne des Mauritanides (domallochtone). Trois sites ont été sélectionnés pourintérêt géologique et cartographique : (1) site de filavec des effets de surface, (2) site contenant des stures géométriquement complexes avec des effetsurface, et (3) site d’un ancien lit de rivière illustrades effets de pénétration. LaFig. 1 montre la locali-sation des trois sites étudiés sur une carte géologsimplifiée de la zone (d’après[5]).

Le site 1 est localisé dans l’extrémité méridionde l’Amsaga. Le substratum archéen y est constpar des gneiss migmatitiques et par des granites (Tjenjert, Ioulguend) appartenant au complexe migmtitique du Rag el Abiod[2]. Ce substratum est recoupé par des filons basiques doléritiques sustibles a priori d’appartenir à un ou plusieurs cycmagmatiques d’âge(s) indéterminé(s) (Paléoprot

-

zoïque, Mésoprotérozoïque, Néoprotérozoïque, Pazoïque, Mésozoïque). En Mauritanie, la mise en pldes filons basiques les plus récents est classiquerapportée à l’ouverture de l’Atlantique central au codu Mésozoïque (∼200 Ma) [7]. Ces filons, relativement jeunes, constituent de grands sills dans lesmations sédimentaires du Hank. Les directions pripales des filons (NNE–SSW et ENE–WSW) se retrvent dans la plupart des filons basiques identifiés dle socle de l’Amsaga, laissant donc supposer pourstructures un âge Mésozoïque. Cependant, Barrèr[2]considère la plupart de ces filons basiques commetécambriens, car recouverts, du moins localementles formations sédimentaires infracambriennes dusin de Taoudeni[2].

Les unités cambro-ordoviciennes qui constitudans l’Amsaga la couverture sédimentaire desrains archéens sont affectées sur leurs bordureset ouest par la mise en place des nappes lesexternes de la chaîne des Mauritanides. Le secsite étudié est situé au niveau de cette borduretonisée, à proximité immédiate d’un contact anmal entre les formations sédimentaires autochto

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Fig. 1. Localisation des trois sites d’étude (proches d’Akjoujt) sur la carte géologique simplifiée de la zone (d’après[5], modifiée).1 : Socle ar-chéen de la dorsale Rgueïbat.2 : Couverture sédimentaire néoprotérozoïque à paléozoïque inférieur (bassin de Taoudeni).3 : Unités allochtonesindifférenciées de la chaîne des Mauritanides.4 : Cordons dunaires.5 : Complexe filonien.6 : Principaux contacts chevauchants.7 : Route.

Fig. 1. Locations of the three study sites in the vicinity of Akjoujt, on a simplified geological map of the area (after[5], modified).1: Archeanbasement of the Reguibat Shield.2: Neoproterozoic to Early Palaeozoic sedimentary cover (Taoudeni Basin).3: Undifferentiated allochthonouunits of the Mauritanides chain.4: Dune ridges.5: Vein complex.6: Main thrust contacts.7: Road.

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(à l’est) et celles impliquées dans la structurationdomaine le plus externe de la chaîne des Mauritan(à l’ouest).

Le troisième site est situé à une vingtaine de kmètres à l’ouest du site 2. Il correspond à un envirnement d’oued pro parte ensablé.

Les images satellitaires qui ont été analysées dcette étude sont issues des capteurs SIR-C/X-SARdars imageurs expérimentaux embarqués sur la naspatiale américaine Endeavour lors de deux missen 1994), et ASTER (radiomètre installé sur le salite Terra). Les images radar sont acquises aux tlongueurs d’onde 3 cm (X-SAR), 6 cm (SIR-C)23 cm (SIR-C), avec une incidence de 36◦. De même,on retrouve les trois polarisations HH (SIR-C), H(SIR-C) et VV (X-SAR). Les images optiques sontsues du capteur ASTER avec ses 14 longueurs d’odu visible à l’infrarouge thermique (septembre 2000mars 2001). Une campagne de terrain a eu lieu en 2

Fig. 2. Comparison between SIR-C, X-SAR, and ASTER

sur les trois sites préalablement choisis dans le buconfirmer les informations extraites des observatisatellitaires.

Quelques prétraitements ont été réalisés surimages dans le but de les rendre exploitables pl’interprétation et l’analyse. Dans un premier temles images radar ont été calibrées radiométriquemen transformant l’amplitude du signal en coefficiede rétrodiffusion (σ0). Ensuite, les images radaroptique ont été géoréférencées dans le systèmedésique UTM à l’aide des cartes topographiques1:200 000 disponibles sur la zone d’étude et des poGPS collectés lors de la campagne terrain.

Les données GPR ont été acquises par le sysSIR-3000 le long de plusieurs profils en utilisantantennes 500 et 900 MHz. Le traitement a été eftué grâce à un logiciel développé au BRGM (filtrfréquentiel et spatial, compensation des amplitudmoyennage, etc.).

Fig. 2. Comparaison entre images SIR-C, X-SAR et ASTER sur le site 1 caractérisé par des dykes ; échelle :∼1:200 000.

images of Site 1, characterized by dykes;∼1:200 000 scale.

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4. Apport de l’imagerie radar et comparaisonavec l’imagerie optique

Une comparaison de l’apport intrinsèque des banradar et des données optiques a été réalisée sutrois sites tests (Figs. 2–4). Pour les sites 1 et 2on observe une bonne cartographie des structuresurface, représentées par une rugosité de surfaceportante (présence de cailloux/microrelief). Le sigradar augmente fortement avec la rugosité de surfLes résultats confirment le fait que la sensibilité dugnal radar vis-à-vis de la rugosité de surface augmavec la longueur d’onde. De ce fait, les résultatstenus avec le capteur SIR-C sont meilleurs en baL qu’en bande C. La bande X du capteur X-SAR

semble pas appropriée, avec une dynamique du si-

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.

gnal très faible. L’effet de la polarisation ne sempas être primordial, même si, en bande C, on consune meilleure discrimination en polarisation HH qu’polarisation HV. L’imagerie optique montre un faibpotentiel de cartographie comparativement aux imaradar en bandes L ou C. En effet, les structuresnéaires des dykes ne sont pas détectées sur les imASTER. De même, les structures circulaires du sisont difficilement interprétables sur l’image ASTER

Sur le site 3, on observe une forte rétrodiffusionniveau du lit de l’oued, qui doit couler occasionnelment une fois tous les 5 ou 10 ans et après une fpluie. Cette forte réponse n’est due, ni à une fortegosité de surface, ni à une surface plus humide.effet, la surface est très lisse et couverte de sable

On explique ce signal par une probable diffusion de

Fig. 3. Comparaison entre images SIR-C, X-SAR et ASTER sur le site 2 caractérisé par des filons circulaires, échelle :∼1:200 000.

Fig. 3. Comparison between SIR-C, X-SAR, and ASTER images of Site 2, characterized by circular veins;∼1:200 000 scale.

726 N. Baghdadi et al. / C. R. Geoscience 337 (2005) 719–728

Fig. 4. Comparaison entre images SIR-C, X-SAR, et ASTER sur un ancien lit de rivière (site 3), échelle :∼1:200 000.

Fig. 4. Comparison between SIR-C, X-SAR, and ASTER images of an ancient river bed (Site 3);∼1:200 000 scale.

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volume causée par la pénétration de l’onde radasein de la sub-surface (couche de sable). Pourder l’origine volumique de la rétrodiffusion, le radgéologique GPR (Ground Penetrating Radar) est alorsun bon moyen géophysique permettant de détectde cartographier ces structures enfouies sous le sLa technique de validation consiste à corréler laflectivité de la section GPR avec la rétrodiffusionl’image radar[17]. LaFig. 5compare deux paramètrecalculés à partir de ces deux types de mesure, la rdiffusion σ0 issue de l’image SIR-C en bande LHHla puissance réfléchiePw calculée à partir du signaGPR en bande L[11]. Leur degré de corrélation étasatisfaisant, on en déduit que l’origine de la rétrodfusion provient de l’espace 0–50 cm sous la surfa

.

comme l’a détecté le GPR. Cette information aaussi localement vérifiée en analysant les types depôt présents. Sous la couche de sable éolien, épde quelques centimètres, les dépôts sont argileucontiennent des grains d’une granulométrie millimtrique. À l’endroit où la rétrodiffusion maximum eobservée, la taille de ces grains atteint le centimèC’est donc bien cette couche qui est à l’origine dugnal observé.

5. Discussion et conclusion

Les données collectées au niveau du site 1 coment la présence de nombreux corps filoniens (Fig. 6).

N. Baghdadi et al. / C. R. Geoscience 337 (2005) 719–728 727

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Fig. 5. Comparaison du coefficient de rétrodiffusionσ0 provenant del’image radar SIR-C en bande L et en polarisation HH (cf.Fig. 4)et de la puissance réfléchiePw calculée à partir de la section GPLeur forte corrélation relative démontre que la rétrodiffusion aorigine située dans les premiers 50 cm de la subsurface. La prdeur a été calculée pour une vitesse de propagation de 0,12 m−1.

Fig. 5. Comparison of the backscattering coefficientσ0 from anSIR-C radar image in L-band and HH polarization (cf.Fig. 4) andthe reflected powerPw calculated from the GPR section. Thestrong relative correlation shows that the backscattering originin the uppermost 50 cm. The depth was calculated for a propagvelocity of 0.12 m ns−1.

Fig. 6. Carte des principaux filons extraits à partir de l’image raSIR-C : échelle :∼1:400 000.

Fig. 6. Map of the principal veins extracted from the SIR-C raimage;∼1:400 000 scale.

Ces filons appartiennent essentiellement à deuxmilles, orientées est–ouest et nord–sud (à NNE–SSDans ce type d’environnement, l’imagerie radar a p

mis de déterminer le prolongement de structuresniennes identifiées uniquement de façon ponctuellele terrain, de dénombrer très précisément ces stures et d’identifier des corps filoniens parfois mqués par des formations superficielles. Les résuobtenus permettent de se faire une idée extrêmemprécise du degré de fracturation du socle archéenla densité des filons qui recoupent ce socle. Les fiorientés est–ouest sont les plus nombreux. Ils repent les terrains les plus anciens (domaine archéel’Amsaga), mais n’ont pas été identifiés dans les utés allochtones de la chaîne des Mauritanides. Dasite étudié, les caractéristiques de ces filons est–one permettent pas de contraindre efficacement l’âgleur mise en place. Les filons orientés nord–sud smoins nombreux, mais plus intéressants, car ils recpent le contact de base des unités allochtones. Cesemble en lui-même être suffisant pour démonl’âge Mésozoïque de ces filons. Au niveau du siteles formations qui affleurent correspondent à desquartzitiques, dans lesquels on reconnaît encorelaminations millimétriques à infra-millimétriques. Cgrès quartzitiques constituent un faciès pétrographrelativement résistant, peu sensible à l’érosion, mlocalement affectés par des plis. Sur le site 3, les ede pénétrations ont été validés par le radar géologi

Au travers de ces trois exemples, on précise l’inrêt de l’imagerie radar pour la cartographie géologiqen zones arides. D’une part, cet outil s’avère efficdans la localisation a priori des affleurements devêtre visités par le géologue, ceci permettant d’omiser les campagnes terrain. D’autre part, l’imageradar offre un moyen rapide et précis de cartogphier les structures de surface, caractérisées parforte rugosité par rapport à leur encaissant. Enfin,outil peut aussi être utile dans la détection de strtures enfouies sous une faible couche de sable, tepaléo-chenaux hérités d’une ancienne activité flutile.

Le lancement prochain (2005) du capteur raALOS en bande L (Japon) devra nous fournir un boutil spatial pour la cartographie géologique. Ce cteur aura sans doute un meilleur potentiel que lesteurs ERS-1/2, RADARSAT-1, ASAR d’ENVISATRADARSAT-2 (prévu en 2006), tous en bandeL’arrivée prochaine du système radar Cosmo-Skym(prévu en 2006), fonctionnant en bande X et dévelodans le cadre du programme franco-italien ORFEO

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devrait pas être d’un grand intérêt pour la communades géologues.

Remerciements

Cet article a été réalisé dans le cadre d’une étfinancée par le BRGM (Bureau de recherches gégiques et minières) et le PNTS (Programme natiode télédétection spatiale). Les auteurs remercient MJean Marie Vagneron (BRGM) et Samory Soueid(ministère mauritanien des Mines et de l’Industrpour leur soutien logistique.

Références

[1] W. Abouchami, M. Boher, A. Michard, F. Albarède, A majo2.1-Ga-old event of mafic magmatism in West Africa: an eastage of crustal accretion, J. Geophys. Res. 95 (B11) 17 (1605–629.

[2] J. Barrère, Le groupe précambrien de l’Amsaga entre AtaAkjoujt (Mauritanie), Étude d’un métamorphisme profondde ses relations avec la migmatisation, Mém. BRGM no 42,1967, 275 p.

[3] R.D. Beckinsale, N.H. Gale, R.J. Pankhurst, A. MacFarlaM.J. Crow, J.W. Arthurs, A.F. Wilkinson, Discordant Rb–and Pb–Pb whole rock isochron ages for the Archean baseof Sierra Leone, Precambrian Res. 13 (1980) 63–76.

[4] M. Boher, W. Abouchami, A. Michard, F. Albarède, N. ArndCrustal growth in West Africa at 2.1 Ga, J. Geophys. Res(1992) 345–369.

[5] BRGM, Carte géologique de la république islamique de Mritanie, échelle 1:1 000 000, 1968.

[6] P.A. Davis, C.S. Breed, J.F. McCauly, G.G. Schaber, Surfigeology of the Safsaf region, south-central Egypt, derived frremote-sensing and field data, Remote Sens. Environ. 46(1993) 183–203.

[7] K. Deckart, G. Féraud, H. Bertrand, Age of Jurassic contintal tholeiites of French Guyana, Surinam and Guinea: Imcations for the initial opening of the Central Atlantic OceaEarth Planet. Sci. Lett. 150 (1997) 205–220.

[8] S. Doumbia, A. Pouclet, A. Kouamelan, J.-J. Peucat, M.dal, C. Delor, Petrogenesis of juvenile-type Birimian (PalProterozoic) granitoids in Central Côte-d’Ivoire, West Africgeochemistry and geochronology, Precambrian Res. 87 (133–63.

[9] E. Egal, D. Thiéblemont, D. Lahondère, C. Guerrot, C.A. Ctea, D. Iliescu, C. Delor, J.-C. Goujou, J.-M. Lafon, M. TegyS. Diaby, P. Kolie, Late Eburnean granitization and tectonalong the western and northwestern margin of the ArchKénéma-Man domain (Guinea, West African Craton), Precbrian Res. 117 (2002) 57–84.

[10] T.G. Farr, C. Elachi, P. Hartl, K. Chowdhury, Microwave pnetration and attenuation in desert soils: a field experim

with the Shuttle imaging radar, IEEE Trans. Geosci. RemSens. 24 (4) (1986) 590–594.

[11] G. Grandjean, P. Paillou, D. Dubois, T. August-BenN. Baghdadi, J. Achache, Subsurface structures deteby combining L-band polarimetric SAR and GPR data:example of the Pyla dune (France), IEEE Trans. Geosci.mote Sens. 39 (6) (2001) 1245–1258.

[12] B.E. Hubbard, J.K. Crowley, D.R. Zimbelman, Comparatalteration mineral mapping using visible to shortwave infred (0.4–2.4 µm) Hyperion, ALI, and ASTER imagery, IEETrans. Geosci. Remote Sens. 41 (6) (2003) 1401–1410.

[13] A.N. Kouamelan, C. Delor, J.-J. Peucat, Geochronologicaldence for reworking of Archean terrains during the Early Pterozoic (2.1 Ga) in the western Côte-d’Ivoire (Man Rise, WAfrican Craton), Precambrian Res. 86 (1997) 177–199.

[14] F.A. Kruse, J.W. Boardman, J.F. Huntington, Comparisonairborne hyperspectral data and EO-1 Hyperion for minmapping, IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 41 (6) (201388–1400.

[15] D. Lahondère, D. Thiéblemont, J.-C. Goujou, J. RogA. Moussine-Pouchkine, J. Le Métour, A. Cocherie, C. Gurot, Notice explicative des cartes géologiques et gîtologiqu1:200 000 et 1:500 000 du Nord de la Mauritanie, vol. 1,rection des Mines et de la Géologie, Ministère des Mines el’Industrie, Nouakchott, Mauritanie, 2003, 434 p.

[16] N. Lancaster, G.G. Schaber, J.T. Teller, Orbital radar stuof paleodrainages in the central Namib desert, Remote SEnviron. 71 (2) (2000) 216–225.

[17] P. Paillou, G. Grandjean, N. Baghdadi, E. Heggy, T. AuguBernex, J. Achache, Subsurface imaging in South-CenEgypt using low-frequency radar: Bir-Safsaf revisited, IETrans. Geosci. Remote Sens. 41 (7) (2003) 1672–1684.

[18] C. Robinson, F. El Baz, V. Singhroy, Subsurface imagingRADARSAT: Comparison with Landsat TM data and implictions for groundwater in the Selima area, Northwestern SuCan. J. Remote Sens. 29 (3) (1999) 268–277.

[19] R. Saint-Jean, V. Singhroy, S.M. Khalifa, Geological interptation of the integrated SAR images in the Azraq area ofdan, Can. J. Remote Sens. 21 (4) (1996) 511–517.

[20] G.G. Schaber, J.F. McCauley, C.S. Breed, G.R. Olhoeft, Stle imaging radar: physical controls on signal penetratand subsurface scattering in the eastern Sahara, IEEE TGeosci. Remote Sens. 24 (4) (1986) 603–623.

[21] G.G. Schaber, J.F. McCauley, C.S. Breed, The use of mtifrequency and polarimetric SIR-C/X-SAR data in geologstudies of Bir-Safsaf, Egypt, IEEE Trans. Geosci. RemSens. 59 (1997) 337–363.

[22] J. Sougy, West African fold belt, Geol. Soc. Am. Bull. 7(1962) 871–876.

[23] D. Thiéblemont, C. Delor, A. Cocherie, J.-M. Lafon, J.-Goujou, A. Baldé, M. Bah, H. Sané, C.M. Fanning, A 3.5-granite–gneiss basement in Guinea: further evidence for eArchean accretion within the West African Craton, Precabrian Res. 108 (2001) 179–194.

[24] F.T. Ulaby, P.B. Batlivala, M.C. Dobson, Microwave backcatter dependence on surface roughness, soil moisturesoil texture: Part I – Bare soil, IEEE Trans. Geosci. RemSens. 16 (1978) 286–295.