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THESE - Caractérisation et quantification des minéraux argileux dans les sols expansifs par spectroscopie infrarouge aux échelles du laboratoire et du terrain

minéraux argileux
Truche, Camille
Sous la direction du :  Martin, François . Darrozes, José . Bourguignon, AnneEcole doctorale: Sciences de l'Univers, de l'environnement et de l'espace (SDU2E)
laboratoire/Unité de recherche : Laboratoire des Mécanismes et Transferts en Géologie (LMTG), UMR 5563
Mots-clés libres : Minéraux argileux - Spectroscopie proche et moyen infrarouge - PLSR - ACP - Transformée en ondelettes continue - Corrélation croisée
Sujets : Sciences de la terre

TABLE DES MATIÈRES

I. CHAPITRE 1 : INTRODUCTION ET CONTEXTE D’ETUDE   

I.1. LA PREVENTION DU RISQUE DE RETRAIT GONFLEMENT EN FRANCE : GENERALITE  I.2. PROBLEMATIQUE  I.3. CONTEXTE GEOLOGIQUE ET GEOMORPHOLOGIQUE  

I.3.1 L’HISTOIRE DU BASSIN CENTRAL AQUITAIN ET DE SES FORMATIONS MOLASSIQUES  
I.3.1.1 L’extension Mésozoïque  
I.3.1.2 Tectonique Campano‐Oligocène  
I.3.1.3 Rifting Oligo‐Miocène  
I.3.2 LES FORMATIONS QUATERNAIRES  
I.4. DEVELOPPEMENT METHODOLOGIQUE  

II. CHAPITRE 2. LA SPECTROSCOPIE INFRAROUGE : CARACTERISATION ET BASE DE DONNEES  

II.1. THEORIE DU RAYONNEMENT ELECTROMAGNETIQUE  

II.1.1 ORIGINES DES BANDES D’ABSORPTION  
II.1.2 INTERPRETATION DES SPECTRES  
II.1.2.1 Dans le moyen infrarouge  
II.1.2.2 Dans le proche infrarouge  
II.1.3 LES PERTURBATIONS ENGENDREES PAR L’ATMOSPHERE SUR LE RAYONNEMENT ELECTROMAGNETIQUE  

II.2. INSTRUMENTS DE MESURE UTILISES EN SPECTROSCOPIE  

II.2.1 LA SPECTROSCOPIE INFRAROUGE A TRANSFORMEE DE FOURIER  
II.2.1.1 Principe  
II.2.1.2 Dans le domaine de l’infrarouge moyen (4000 ‐ 400 cm‐1) : la transmission/ absorption.  
II.2.1.3 Dans le domaine du proche infrarouge (9000 – 4000 cm‐1) : la réflexion diffuse  
II.2.2 SPECTROMÈTRE ASD FIELD SPEC FR® (ROY, 2007)  
II.2.3 CAPTEUR MULTISPECTRAL ASTER  

II.3. MOYENS DE VALIDATION DES DONNEES ACQUISES  

II.3.1 LA DIFFRACTION DES RAYONS X  
II.3.2 ANALYSES GEOTECHNIQUES  
II.3.3 CHIMIE DES ELEMENTS MAJEURS  
II.4. BASE DE DONNEES  
II.4.1 LES MINERAUX ARGILEUX  
II.4.1.1 Structure des minéraux argileux  
II.4.1.2 Classification des minéraux argileux les plus fréquents dans les sols de l’étude  
II.4.2 LES COLLECTIONS  
II.4.2.1 Les minéraux argileux de référence  
II.4.2.2 Les mélanges synthétiques  
II.4.2.3 Les sols  

III. CHAPITRE 3 : TRAITEMENT DES DONNEES  

III.1. APPROCHES STATISTIQUES  
III.1.1 L’ANALYSE EN COMPOSANTES PRINCIPALES  
III.1.1.1 Démarche générale.  
III.1.1.2 Résultats  
III.1.1.3 Discussion, conclusion  
III.1.2 LA REGRESSION PAR MOINDRES CARRES PARTIELS (PLSR : PARTIAL LEAST SQUARES REGRESSION)  
III.1.2.1 Démarche générale  
III.1.2.2 Démarche sur les échantillons de l’étude  
III.1.2.3 Résultats  
III.1.2.4 Discussion, conclusion  

III.2. APPROCHE BASEE SUR LA FORME DES ABSORPTIONS CARACTERISTIQUES DES MINERAUX ARGILEUX  

III.2.1 PUBLICATION 1: CLAY MINERALOGY OF MIDI‐PYRÉNÉES AREA (FRANCE) BY INFRARED SPECTROSCOPY: DISAPPOINTED
RESULTS (SOUMIS À CLAY MINERALS)  
III.2.1.1 Résumé en Français  
III.2.1.2 Abstract  
III.2.2 INTRODUCTION  
III.2.3 GEOLOGICAL SETTING  
III.2.4 MATERIALS AND METHODS  
III.2.4.1 Sampling  
III.2.4.2 XRD measurements  
III.2.4.3 Estimation of the soil mineralogy  
III.2.4.4 Infrared laboratory and field measurements  
III.2.4.5 Spectral data analysis  
III.2.5 RESULTS  
III.2.5.1 Synthetic mixtures in the MIR range with FTIR spectrometer  
III.2.5.2 Synthetic mixtures in the NIR range with FTIR spectrometer  
III.2.5.3 Synthetic mixtures with ASD spectrometer  
III.2.5.4 Soils under laboratory conditions with ASD spectrometer  III.2.5.5 Soil analyses under natural conditions with ASD spectrometer   
III.2.6 DISCUSSION AND CONCLUSIONS  
III.2.7 ACKNOWLEDGEMENTS  
III.2.8 REFERENCES  
III.3. CONCLUSION  

IV. CONTRIBUTION DE L’ANALYSE EN ONDELETTES COUPLEE A LA CORRELATION CROISEE A LASPECTROMETRIE INFRAROUGE  

IV.1. INTRODUCTION ET ETAT DE L’ART   
IV.2. PRINCIPE GENERAL  
IV.2.1 L’ANALYSE MULTI‐RESOLUTION  
IV.2.1.1 La transformée de Fourier  
IV.2.1.2 La transformée de Gabor  
IV.2.1.3 La transformée en ondelettes  
IV.2.2 LA TRANSFORMEE EN ONDELETTES CONTINUES  
IV.2.3 LES ONDELETTES  
IV.2.4 CHOIX DE L’ONDELETTE  
IV.3. CORRELATION  
IV.3.1 CORRELATION CROISEE  
IV.3.2 CONE D’INFLUENCE ET INTERVALLE DE CONFIANCE  
IV.4. PROBLEMATIQUE  
IV.5. ANALYSE EN ONDELETTES ET CORRELATION CROISEE DES SIGNAUX INFRAROUGES  
IV.5.1 METHODOLOGIE  
IV.5.1.1 Approche générale  
IV.5.1.2 Seuil  
IV.5.1.3 Normalisation  
IV.5.2 ANALYSE DES GAUSSIENNES  
IV.5.2.1 Influence de l’amplitude des gaussiennes  
IV.5.2.2 Influence de la variance des gaussiennes  
IV.5.2.3 Influence de la position des gaussiennes  
IV.5.3 CARACTERISATION DE FIGURES DE MELANGES DE GAUSSIENNES  
IV.5.3.1 Présence de la gaussienne inconnue dans la bibliothèque de référence  
IV.5.3.2 Absence de la gaussienne « inconnue » dans la bibliothèque de référence  
IV.5.4 QUANTIFICATION DE MELANGES A DEUX MINERAUX ARGILEUX  
IV.5.4.1 Matériel  
IV.5.4.2 Méthode utilisée  
IV.5.4.3 Résultats  
IV.5.4.4 Application de la méthode aux mélanges à deux minéraux : discussion et conclusion  
IV.5.5 ANALYSE EN ONDELETTES ET CORRELATION CROISEE : DISCUSSION ET CONCLUSION  
IV.5.5.1 Méthodes de normalisation  
IV.5.5.2 Application à la caractérisation des argiles « gonflantes »  
V. CONCLUSIONS GENERALES ET PERSPECTIVES  
VI. BIBLIOGRAPHIE  
VII. ANNEXE 1 : ANALYSES PAR DIFFRACTION DES RAYONS X DES MINERAUX ARGILEUX DE REFERENCE
VIII. ANNEXE 2 : DONNEES DE DRX ACQUISE SUR LES SOLS DE LA REGION MIDI‐PYRENEES SUIVANT LESUNITES MORPHO PEDOLOGIQUES PRELEVEES.  
VIII.1. LES SOLS DE LA MOLASSE  
VIII.2. LES SOLS DES PLAINES ER DES TERRASSES QUATERNAIRES  
VIII.3. LES SOLS DES PLATEAUX MARNO‐CALCAIRE  
IX. ANNEXE 3 : MODELISATION PLSR  
X. ANNEXE 4 : PROGRAMME  


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Ditulis oleh: younes younes - samedi 3 novembre 2012

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