brgm Stabilité de l'ancien front de taille de la sablière Bertheleveaux - commune de Coussey (88) v Rapport final BJ*GJfl/RP FR

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1 /\ Stabilité de l'ancien front de taille de la sablière Bertheleveaux - commune de Coussey (88) v Rapport final BJ*GJfl/RP FR brgm Géosciences pour une Terre durable

2 Stabilité de l'ancien front taille de la sablière de Bertheleveaux - commune de Coussey (88) Rapport final BRGM/RP FR Juin 2007 Étude réalisée dans le cadre des projets de Service public du B R G M 2007 PSPO7LOR23 D. Moiriat Vérificateur : Nom : Mossmann Date: Signature : (Ou Original signé par) Approbateur : Nom : Aguillaume Date: Signature : (Ou Original signé par) Le système de management de la qualité du BRGM est certifié AFAQ ISO 9001:2000. Géosdences pour une Terre durable brgm

3 Mots clés : Grouine, groise, calcaire, chutes de blocs, éboulis, aménagement, sablière, Espace Naturel Sensible, Coussey, département des Vosges En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : D. Moiriat (2007) - Stabilité de l'ancien front de taille de la sablière Bertheleveaux - commune de Coussey (88) - rapport BRGM/RP FR, 26 p, 18 fig. BRGM, 2005, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l'autorisation expresse du BRGM.

4 stabilité de l'ancien front de taille de la sablière Bertheleveaux - Synthèse Les conclusions de l'étude de définition et de faisabilité quant à la réhabilitation de la sablière de Bertheleveaux (88), site répertorié à l'inventaire des espaces naturels sensibles, mentionnaient la réalisation d'une expertise géologique sur le site afin d'évaluer l'évolution possible à long terme de cette carrière en vue de son ouverture au public, et d'assurer la pérennité des investissements prévus. C'est l'objet de cette étude brgm qui se propose de formuler un avis sur l'état de la sablière et les éventuels risques à prévoir, et, d'autre part, d'apporter des réponses aux mesures éventuelles qui doivent maintenir l'intérêt paysager de cet espace naturel. Après examen des documents fournis par la commune, des données BSS disponibles et d'une reconnaissance de site, l'ancien front de taille présente des instabilités dont il faudra tenir compte lors de l'aménagement prochain du site : > la zone de la falaise calcaire oxfordien, située dans l'aire de nidification du hibou grand duc, est fracturée et sous cavée, et des blocs d'un volume conséquent peuvent rouler, en plus d'éboulis, dans la pente ; > la zone à blocs de grouine, roche très friable, est très altérée. Les blocs, en place ou déjà mobilisés, montrent en effet d'importants sous cavages et une fracturation arrière pouvant conduire à la libération de blocs sur la pente ; > toutes les pentes de l'ancien front de taille, comprises entre 30 et 40, peuvent générer à la faveur de pluies importantes ou longues, des coulées d'éboulis (grouine désaltérée et/ou éboulis calcaires) ; r" la zone de crête, variable en morphologie, présente différents paliers qui correspondent à des ruptures de pente brutales dues à un lessivage et une abrasion des terres par les eaux de ruissellement. C'est pourquoi il est vivement recommandé pour l'aménagement du site et son ouverture au public : - d'éviter toute la zone de la falaise calcaire et la zone au droit de cette zone (zone dite de réception) soit une zone depuis le front de taille de 80 m de longueur minimum en Est - Ouest et large en Nord - Sud d'au moins 60 m ; - d'éviter les pieds de pente des zones AI, A2 et A4 où des blocs de grouine ou des coulées d'éboulis peuvent atterrir, soit une bande de 10 m depuis le pied du front de taille ; - d'éviter, hors belvédère (cf. étude biotope 2006 et ill. 16), les passages en crête du front de taille sur une largeur d'au moins 10 m. Etant donné les aménagements légers souhaités par la commune et les contraintes qu'imposent la conservation du hibou grand duc sur le site, des modifications légères au tracé des futurs sentiers sont proposées. BRGM/RP FR - Rapport final

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6 stabilité de l'ancien front de taille de la sablière Bertheleveaux - Sommaire 1. Objet de l'étude 7 2. Contexte SITUATION - HISTORIQUE PERIMETRE DE L'AMENAGEMENT PREVU DE LA SABLIERE -ZONE D'ETUDE Relevés des instabilités avérées et potentielles ZONE AO (ZONE DE CRETE DU FRONT DE TAILLE) ZONE AI ZONE A2 (ZONE A BLOCS DE GROUINE) ZONE A3 (ZONE A CALCAIRE OXFORDIEN) ZONE A Evolution probable du front de taille Recommandations vis-à-vis du projet de réhabilitation et de valorisation de la sablière Conclusions 26 Liste des illustrations Illustration 1 : : Emplacement de la sablière d'après un extrait de plan cadastral au 1/ montrant les limites de la zone sollicitée pour l'exploitation (arrêté préfectoral n 3512/90) 9 Illustration 2 : Enveloppe de l'ensemble des zones exploitées de la sablière d'après une photographie aérienne IGN de 2001 (Photographie extraite du rapport Biotope 2006, IGN, Biotope) 10 Illustration 3 : Périmètres de la zone à réhabiliter et de l'ancien front de taille ( IGN, Biotope) 11 Illustration 4 : Localisation des zones AO à A4 ( IGN, Biotope) 13 Illustration 5 : Vue des zones AI à A4 (photomontage, ) 13 BRGM/RP FR - Rapport final

7 llustration 6 : Schématique des profils observés en crête (zone AO) 14 llustration 7 : Vues partielles des ruptures de pentes en arrière de tête de talus 14 llustration 8 : Vues partielles de la tête de talus 15 llustration 9 : Vues partielles de la zone A1 15 llustration 10 : Vue partielle de la zone A2 (SO étant le plan de stratification) 16 llustration 1 1 : Altération et fracturation des blocs de grouine en place (zone A2) 17 llustration 12 : Vue partielle de la zone A3 18 llustration 13 : Fracturation du calcaire en partie haute 18 llustration 14 : Vues des pentes et éboulis calcaires en haut et en pied de pente de la zone A3 19 llustration 15: Vue de la zone A4 20 llustration 16 : Modifications légères proposées pour l'aménagement du site de la sablière (figure extraite de la présentation Biotope d'octobre 2006, modifié ; IGN, Biotope) 23 llustration 17 : Visualisation du reprofilage du secteur en pied de la zone A3 24 llustration 18 : zone à surcreuser en pied des zones A2 et AI 25 BRGM/RP FR - Rapport final

8 stabilité de l'ancien front de taille de la sablière Bertheleveaux - 1. Objet de l'étude La commune de Coussey (88) a décidé en 2005 de lancer une étude de définition et de faisabilité quant à la réhabilitation de la sablière de Bertheleveaux, site répertorié à l'inventaire des espaces naturels sensibles (ENS géologique) Cette étude a débouché sur un scénario d'aménagement choisi par la commune ainsi que la mise en place d'un sentier pédagogique (étude biotope\ 2006) Les conclusions de cette étude mentionnaient en outre la réalisation d'une expertise géologique sur le site afin d'évaluer l'évolution possible à long terme de cette carrière en vue de son ouverture au public, et d'assurer la pérennité des investissements prévus. C'est l'objet de cette étude brgm qui se propose, dans le cadre de ses missions d'appui aux collectivités, d'une part, de formuler un avis technique sur l'état de la sablière et les éventuels risques à prévoir, et, d'autre part, d'apporter des réponses aux mesures éventuelles qui doivent maintenir l'intérêt paysager de cet espace naturel. ^ Etude préalable pour le projet de valorisation et de réhabilitation de la sablière de Bertheleveaux â Coussey, 94 p. BRGM/RP FR - Rapport final

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10 2. Contexte 2.1. SITUATION - HISTORIQUE La sablière de Bertheleveaux se situe à l'extrémité Sud - Ouest de la c o m m u n e de Coussey au lieu dit "Les Grands Bois" (ill. 1). L'exploitation de cette carrière à ciel ouvert, aujourd'hui abandonnée, remonte au moins à l'entre Deux Guerres {information orale du Maire). Plusieurs exploitants se sont succédés et le dernier en date est la SA Entreprise Paul Câlin, qui fut autorisée, par l'arrêté préfectoral n 3512/90, à exploiter cette carrière de groise (sable calcaire) en 1990 dans les limites des parcelles cadastrales n 63 et 67 (ill. 1) et portant sur une surface totale susceptible d'être affectée par l'exploitation de m 2 (donnée BSS). Limites de la zone sollicitée DEPARTEMENT : VOSGES COMMUNE : COUSSEY Illustration 1 : Emplacement de la sablière d'après un extrait de plan cadastral au 1/ montrant les limites de la zone sollicitée pour l'exploitation (arrêté préfectoral n"3512/90) Les produits extraits étaient destinés au bâtiment et aux travaux publics. L'extraction eut lieu à sec, sans emploi d'explosif, et se termina en décembre 2005 (arrêté préfectoral). BRGM/RP FR - Rapport final

11 Quelques travaux mineurs de réhabilitation sur l'unique partie concernée par la dernière autorisation d'exploiter ont été réalisés, à savoir des banquettes intermédiaires avec maintien ou réalisation à chaque niveau, et un apport de terre végétale pour une hauteur de 15 cm (données du rapport Biotope, 2006). Sur une photographie aérienne (ill. 2), il est possible de voir que l'enveloppe de l'ensemble des zones exploitées de la sablière, résultant de la succession des diverses exploitations, s'étend au-delà des parcelles n 63 et 67. Illustration 2 : Enveloppe de l'ensemble des zones exploitées de la sablière d'après une photographie aérienne IGN de 2001 (Photographie extraite du rapport Biotope 2006, IGN, Biotope) 10 BRGM/RP FR - Rapport final

12 2.2. PERIMETRE DE L'AMENAGEMENT PREVU DE LA SABLIERE - ZONE D'ETUDE La commune de Coussey souhaite profiter et valoriser ce site au travers d'un aménagement au profit de la population du territoire et des communes voisines. C'est l'unique site d'extraction sur le département des Vosges qui a pour vocation le maintien en tant qu'espace naturel (Biotope, 2006). Ce site abrite en effet des espèces protégées dont le hibou grand duc représente un enjeu fort. La limite de la zone de réhabilitation/valorisation (d'après l'étude Biotope 2006) comprend l'ensemble des zones exploitées par le passé excepté la pointe méridionale de la sablière (ill.3). L'ancien front de taille, haut de 25 mètres environ, long de près de 250 m, et d'une largeur moyenne de 35 à 40 m, est orienté à N16O 0 en bordure Ouest de la sablière (ill.3). Illustration 3. Périmètres de la zone à réhabiliter et de l'ancien front de taille ( IGN, Biotope) BRGM/RP FR - Rapport final 11

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14 3. Relevés des instabilités avérées et potentielles Les observations ont été répertoriées en 5 zones : zone A0 (zone de crête) et zones A1, A2, A3 et A4 qui se succèdent du Sud vers le Nord de la sablière (ill. 4). Illustration 4 : Localisation des zones AO à A4 f IGN, Biotope) Illustration 5 : Vue des zones A1 à A4 (photomontage, ) BRGM/RP FR - Rapport final 13

15 3.1. ZONE A0 (ZONE DE CRETE DU FRONT DE TAILLE) La zone de crête est variable en morphologie et montre différents profils depuis le sommet du front de taille jusqu'à la zone plane située entre 2 et 5 m de la tête de talus suivant les endroits (ill. 6). Les paliers observés correspondent à des ruptures de pente brutales dues à un lessivage et une abrasion des terres par les eaux de ruissellement. Ces paliers sont parfois sous-cavés sur au moins 40 c m (ill. 7), et l'on trouve parfois une large zone défléchie en pied de palier où circulent facilement les eaux de ruissellement. pen*» graduait 1 p>l*f principal Illustration 6 : Schématique des profils observés en crête (zone A0) Illustration 7 : Vues partielles des ruptures de pentes en arrière de tête de talus La tête de talus est fréquemment sous cavée (ill. 8), elle est fragilisée par la végétation en tête et par les eaux de ruissellement venant de l'amont. 14 BRGM/RP FR - Rapport final

16 illustration 8 ; Vues partielles de la tête de talus 3.2. ZONE A1 La zone de pente et de pied de pente n A1, au Sud de la sablière, se caractérise par des pentes moyennes de 30 pouvant atteindre localement 40 (angle maximal), recouvertes d'éboulis de grouines pouvant être mobilisés en paquets ou coulées lors de périodes pluvieuses Illustration 9 : Vues partielles de la zone A1 BRGIWRP FR - Rapport final 15

17 3.3. ZONE A2 (ZONE A BLOCS DE GROUINE) La zone A 2 est constituée par l'affleurement principal de grouine. Cette grouine est une grave calcaire d'origine périglaciaire avec stratifications obliques liées aux coulées de matériau SO (ill. 10). Les alternances de gel et dégei ont façonné cette roche s'élaborant sur des pentes et constituée par empilement de nombreux éléments anguleux. Illustration 10 : Vue partielle de la zone A2 (so étant le pian de stratification) Les blocs en place sont fortement altérés par l'action des eaux de ruissellement et par l'action du gel/dégel. Ils montrent en effet d'importants sous cavages s'initiant dans les discontinuités préexistantes (plans stratigraphiques, fractures), et une fracturation arrière pouvant conduire à la libération de blocs sur la pente (ill. 11) c o m m e en témoignent les quelques blocs que l'on retrouve en pied de pente. Cependant, le processus majeur d'altération de ces blocs est l'abrasion des fragments anguleux, peu ou pas cimentés, les constituant ; fragments nourrissant les éboulis déjà constitués et entourant les blocs en place. Par ailleurs, à la faveur de pluie, le lessivage des éboulis sur une pente moyenne avoisinant 35 décape des blocs de grouine en place, et peut entraîner la remobilisation de blocs précédemment mobilisés et reposant en équilibre limite sur la pente 16 BRGM/RP FR - Rapport final

18 Illustration 11 : Altération et facturation des blocs de grouine en place (zone A2) 3.4. ZONE A3 (ZONE A CALCAIRE OXFORDIEN) La zone A3 est constituée en partie par un affleurement de calcaire oxfordien situé sous (ou adjacent) à la grouine de la zone A2 (ill. 12). C'est la zone qui montre le plus d'instabilités importantes. L'affleurement calcaire est constitué en deux parties : affleurement basai et affleurement sommital (falaise, ill. 12). Et c'est en s o m m e t que le calcaire montre une importante fracturation (ill. 13) - toute la partie Sud de cette falaise est découpée par une discontinuité N17O 0 85 W bien exprimée et dont l'ouverture est remplie par un matériau sableux fin ; le pied de la falaise est sous cavé à plusieurs endroits et fracturé ; - une fracturation en dents de scie, liée à l'altération et à la décompression de ce massif calcaire, s'exprime nettement en paroi. BRGM/RP FR- Rapport final 17

19 Ainsi, des blocs prédécoupés par cette fracturation et d'un volume pouvant dépasser le mètre cube menacent à moyen terme {de l'ordre de 1 à 10 ans) et à plus long terme (> 10 ans). Illustration 12 : Vue partielle de la zone A3 Illustration 13 : Fracturation du calcaire en partie haute 18 BRGM/RP FR - Rapport final

20 Par ailleurs, sur les pentes de la zone A3 pouvant atteindre localement 40, s'observent des éboulis calcaires de la taille du poing, et des blocs ou dalles en équilibre instable d'un volume inférieur à 0, 5 m 3 pouvant être remobilisés à la faveur de pluie, par sous cavage et lessivage des éboulis et des fines situés sous leurs positions (ill. 14). Illustration 14 : Vues des pentes et éboulis calcaires en haut et en pied de pente de la zone A3 Aussi, le pied de pente est constitué en partie par l'affleurement basai de calcaire qui constitue un redan naturel dans la pente ( II. 14). L'arrière de ce redan constitue une zone de réception des éboulis et de blocs d'un volume plus importants. Un test "chute de blocs" a été réalisé, depuis l'affleurement sommital, avec trois blocs anguleux de la taille d'un ballon de football, lancés depuis le pied de falaise sans vitesse initiale. Il s'avère que 1 bloc sur les trois a sauté le redan. La zone A 3 se révèle donc particulièrement sensible aux chutes de blocs potentielles provenant de l'affleurement sommital (falaise) ou des éboulis calcaires en équilibre instable sur la pente. BRGM/RP FR - Rapport final 19

21 Enfin, il est fort probable que le site de nidification du hibou grand duc se trouve juste au-dessus de l'affleurement sommital de calcaire car d'une part, lors de la reconnaissance de terrain, un hibou grand duc s'est envolé juste au-dessus du pied de falaise, et, d'autre part, de nombreuses carcasses d'oiseaux morts et de hérissons (3) se trouvent en pied de falaise ZONE A4 Comme la zone A1, c'est avant tout des éboulis en paquets ou en coulée de débris qui peuvent survenir sur des pentes localement fortes (< 40 ) à la faveur de pluies importantes Illustration 15 : Vue de la zone A4 20 BRGM/RP FR - Rapport final

22 4. Evolution probable du front de taille On distingue généralement trois temps pour caractériser les évolutions d'instabilités observées, à savoir : à court terme ou période de l'ordre de la prochaine pluie importante ou d'un cycle gel/dégel (soit une période inférieure ou égale à 1 an) ; à moyen terme soit une période de l'ordre de 1 à 10 ans ; et à plus long terme ou période supérieure à 10 ans. Pour ce front de taille, il est possible de prononcer qu'à court et à moyen terme, - des éboulis de grouine et des éboulis de calcaire oxfordien vont se produire sur les pentes et la tête de front de taille ; - des blocs de grouine fracturés et dégagés vont continuer à s'éroder en fragments, mais certains rouleront dans la pente ; - des blocs ou dalles de calcaire en équilibre instable sur la pente peuvent glisser ; et qu'à moyen et à plus long terme. - des blocs calcaires de la falaise (affleurement sommital) d'un volume pouvant atteindre le mètre cube vont se détacher de la falaise ; - la zone de crête va continuer à évoluer : approfondissement des sous-cavages dans les ruptures de pente, creusement des zones lessivées par les eaux de ruissellement. BRGM/RP FR- Rapport final 21

23 5. Recommandations vis-à-vis du projet de réhabilitation et de valorisation de la sablière Etant donné : - le caractère sensible du site vis-à-vis d'espèces protégées et notamment du hibou grand duc qui représente un fort enjeu et dont la conservation passe par le maintien d'une zone de quiétude et le maintien d'une zone ouverte pour son terrain de chasse (étude biotope, 2006), - le souhait de la commune d'aménagements légers de la sablière (informations orales du maire), - que le dernier exploitant doit revenir faire des aménagements du site (informations orales du maire), - l'étude préalable pour le projet de valorisation et de réhabilitation de la sablière (étude biotope, 2006), il sera privilégié des parades passives vis-à-vis des instabilités rocheuses relevées sur l'ancien front de taille. Et étant donné : - les instabilités aux chutes de blocs et éboulis relevées notamment dans les zones A2 et A3 ; - les pentes généralement fortes comprises entre 30 et 40 ; - les évolutions probables de la zone de crête à moyen et à plus long terme (zone AO). Il est vivement recommandé : > d'éviter toute la zone A3 et la zone au droit de cette zone (zone dite de réception) soit une zone depuis le front de taille de 80 m de longueur minimum en Est - Ouest et large d'au moins 60 m. On ne mesure pas, actuellement, si un bloc d'un volume conséquent venait à se détacher de la falaise (affleurement de calcaire sommital) l'enveloppe de propagation de ce bloc ; r- d'éviter le pied de la zone A2 où des blocs de grouine peuvent rouler, soit une bande de 10 m depuis le pied du front de taille où des blocs de grouine peuvent rouler ; 22 BRGM/RP FR- Rapport final

24 Stabilité de l'ancien front de taille de la sablière Bertheleveaux- > d'éviter les pieds de pente des zone A1 et A4 où des coulées d'éboulis peuvent survenir par temps pluvieux soit une bande de 10 m depuis le pied du front de taille ; > d'éviter, hors belvédère (cf. étude biotope 2006 et ill. 16), la crête du front de taille sur une largeur d'au moins 10 m. Ata«de stationnement t-l Cheminement envtsag* scenario 2 Variante cheminement scenario 3 Belvedere aménage (barriêtes table de lecture du paysage) Illustration 16 : Modifications légères proposées pour l'aménagement du site de la sablière (figure extraite de la présentation Biotope d'octobre 2006, modifié ; IGN, Biotope) BRGM/RP FR - Rapport final 23

25 En conséquence et vis-à-vis des aménagements prévus, nous proposons les modifications suivantes : - modifications légères des tracés de sentiers (rouge et bleu ill. 16) afin d'éviter la zone A3. Le sentier menant au belvédère doit par ailleurs être aménagé dans sa partie terminale étant donné les pentes : tracé en zigzag plutôt que rectiligne et pose de marches en bois afin de stabiliser le passage ; II serait bon également de borné le sentier de la zone basse {sentier de couleur rouge (ill. 16)) par une végétation d'épineux, suffisamment épaisse et adaptée au site qui dissuade les visiteurs de s'aventurer hors sentier et notamment dans les bas de la zone A3 ; - de révégétaliser les pentes des zones A1 et A4 afin de stabiliser ces zones d'éboulis ; - sous réserve de possibilité et sous réserve que cette intervention ne perturbe pas l'environnement du site (hibou grand duc), l'exploitant pourra lors de sa venue reprofiler 3 zones (ill. 16) : Zone 1 (ill. 16) : adoucir et reprofiler les pentes des talus en pied de la zone A4 {ill. 15); Zone 2 {ill. 16 ): faire une surélévation avec les terres creusées coté Ouest au pied de la zone 2 et ce afin de faire un second piège à blocs qui redouble le fossé et redan déjà existant plus à l'ouest en pied de la zone A3 ; Zone 3 {ill. 16): prolongement et élargissement du creusement existant qui constitue un piège à blocs et éboulis (ill. 18) Illustration 17 : Visualisation du reprofilage du secteur en pied de la zone A3 24 BRGM/RP FR - Rapport final

26 Illustration 18 : zone à surcreuser en pied des zones A2etA1 BRGM/RP FR - Rapport final 25

27 stabilité de l'ancien front de taille de la sablière Bertheleveaux - 6. Conclusions L'ancien front de taille de la sablière présente des instabilités dont il faudra tenir compte lors de l'aménagement prochain du site : > la zone de falaise calcaire oxfordien, située dans l'aire de nidification du hibou grand duc, est fracturée et sous cavée, et des blocs d'un volume conséquent peuvent rouler, en plus d'éboulis, dans la pente ; > la zone à blocs de grouine, roche très friable, est très altérée. Les blocs, en place ou déjà mobilisés, montrent en effet d'importants sous cavages et une fracturation arrière pouvant conduire à la libération de blocs sur la pente ; > toutes les pentes de l'ancien front de taille, comprises entre 30 et 40, peuvent générer à la faveur de pluies importantes ou longues, des coulées d'éboulis (grouine désaltérée et/ou éboulis calcaires) ; > la zone de crête, variable en morphologie, présente différents paliers qui correspondent à des ruptures de pente brutales dues à un lessivage et une abrasion des terres par les eaux de ruissellement. C'est pourquoi II est vivement recommandé pour l'aménagement du site et son ouverture au public : - d'éviter toute la zone A3 et la zone au droit de cette zone (zone dite de réception) soit une zone depuis le front de taille de 80 m de longueur minimum en Est - Ouest et large d'au moins 60 m. On ne mesure pas, actuellement, si un bloc d'un volume conséquent venait à se détacher de la falaise (affleurement de calcaire sommital) l'enveloppe de propagation de ce bloc ; - d'éviter les pieds de pente des zones AI, A2 et A4 où des blocs de grouine ou des coulées d'éboulis peuvent atterrir, soit une bande de 10 m depuis le pied du front de taille ; - d'éviter, hors belvédère (cf. étude biotope 2006 et ill. 16), les passages en crête du front de taille sur une largeur d'au moins 10 m. Etant donné les aménagements légers souhaités par la commune et les contraintes qu'imposent la conservation du hibou grand duc sur le site, des modifications du tracé des futurs sentiers ont été proposées, sachant qu'il est impératif d'éviter la zone au droit de la falaise calcaire. 26 BRGM/RP FR- Rapport final

28 Géosciences pour une Terre durable Centre scientifique et technique 3, avenue Claude-Guillemin BP Orléans Cedex 2 - France Tél. : Service géologique régional Lorraine 1 Avenue du Parc de Brabois Vandoeuvre les Nancy - France Tél. :