Mt. Baldy, dans la partie orientale de l'Indiana Dunes National Lakeshore, est la plus grande dune active le long de la rive sud du lac Michigan et une installation récréative populaire pour les résidents locaux et les touristes (figure 1). En juillet 2013, un garçon de 6 ans marchant sur la dune est tombé dans un trou qui s'est soudainement ouvert sous lui. Il a été piégé pendant plusieurs heures à plus de 3 m sous la surface jusqu'à ce que les secouristes creusent pour le secourir (figure 2). Par la suite, parce que ni le processus de formation ni l'étendue et l'importance du danger représenté par ce trou n'étaient connus, le mont Baldy a été fermé à la circulation piétonnière en 2013 et le reste aujourd'hui.

Figure 1: Emplacement du mont Baldy

Figure 2: Sauvetage d'un garçon piégé dans le trou de la dune (Arizona Daily Star)

Pour comprendre le développement de ces vides, une étude de l'architecture de la dune a été entreprise par l'Indiana Geological Survey ¹ et Département des sciences géologiques de l'Université d'Indiana ² utilisant des noyaux GPR et terre solide. Un système PulseEKKO PRO GPR avec des fréquences centrales de 50 et 100 MHz et un système Noggin 250 MHz (Figure 3) ont été utilisés pour collecter des lignes de levé perpendiculaires au rivage et longitudinales à la direction de transport des sédiments de la dune (Figure 4). Étant donné que la dune a une grande quantité de topographie, pour reconstruire les vraies géométries des différentes couches et caractéristiques, il était nécessaire de corriger les lignes GPR pour les changements d'élévation en post-traitement.

Figure 3: pulseEKKO PRO avec antennes 100 MHz (à gauche) et Noggin SmartCart avec (à droite)

Figure 4: Trois lignes GPR de 250 mètres et trente-trois lignes GPR de 80 mètres ont été collectées pour l'enquête

Les données des transects et carottes du GPR ont été utilisées pour définir quatre grands horizons stratigraphiques. Celles-ci comprennent une dune supérieure et inférieure, séparées par un paléosol (un ancien horizon du sol) qui s'est développé au sommet de la dune inférieure (figure 5). La dune supérieure s'est formée au cours du 20e siècle et correspond au mont actuel. Baldy; la dune inférieure s'est formée 3000 4000 à XNUMX XNUMX ans après la chute du niveau d'eau du lac Michigan ancestral après le retrait des glaces de la dernière période glaciaire.

Figure 5: Image du sol ancien (paléosol) sur lequel les arbres ont poussé avant d'être ensevelis par l'avancée des sables des dunes.

Cette étude montre que les vides qui ont fermé le mont Baldy ont été apparemment causés par des arbres qui ont été enracinés dans le paléosol qui se produit à la surface des dunes inférieures. Les arbres ont été enterrés et sont morts comme les sables qui composent le mont. Baldy a migré vers la terre au début des années 20^th siècle. Ces arbres et paléosol sont maintenant lentement mis au jour alors que la dune continue de migrer. Au fur et à mesure de leur exhumation, les arbres se décomposent sur place par croissance fongique; cela crée des vides de taille, profondeur et orientation variables, en fonction du diamètre et de la densité des troncs et des branches des arbres enfouis. Les champignons sur les troncs lorsqu'ils sont enterrés pour la première fois font probablement pourrir l'arbre de la base au sommet lors de l'exhumation. Ainsi, les risques d'ouverture de vides dans la dune dépendent de la profondeur et du temps; les arbres enfouis doivent apparemment se trouver à moins de 3 à 5 m de la surface pour permettre la reprise de la croissance fongique et le temps écoulé entre l'inhumation et l'exhumation doit être suffisamment court pour que le champignon ne meure pas lorsqu'il est profondément enfoui.

Le trou de Nathan (nommé d'après le garçon sauvé) est apparent sur les profils GPR et peut être vu comme une litière perturbée sur le transect de 80 mètres de long qui a traversé l'excavation pour le récupérer (Figure 6). Fait intéressant, alors que les lits supérieurs ont été apparemment perturbés lors de l'excavation, on pense que des réflecteurs verticaux étroits et puissants sous le trou représentent un tronc d'arbre qui s'étend jusqu'à la surface du paléosol et peuvent être responsables du vide dans lequel Nathan a été enterré. Les réflecteurs représentent probablement une plus grande humidité dans le tronc en décomposition.

Figure 6: Profil GPR de 80 mètres de long collecté avec un système Noggin 250. L'emplacement du «trou de Nathan» et l'arbre en décomposition interprété qui l'a causé sont indiqués.

Au départ, les géologues étaient perplexes quant aux forces naturelles responsables de la création de vides dans une dune et se demandaient s'il s'agissait d'un processus nouveau et inconnu qui n'avait jamais été vu ou documenté par les chercheurs. Mais une étude minutieuse et des images GPR détaillées ont aidé à reconstituer une histoire qui a du sens avec des processus naturels connus et résout le mystère des trous dans le mont. Baldy.

Histoire gracieuseté de William Monaghan¹, Todd Thompson¹, Erin Argyilan² et Kevin Russell²

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