DIRECTION DÉPARTEMENTALE DE L'AGRICULTURE DE LA HAUTE-SAONE

Cité Administrative — B.P. 359 - 70014 V E S O U L CEDEX

Téléphone (84) 75.21.22

ALIMENTATION EN EAU POTABLE DU SYNDICAT DU BREUCHIN (70)

DETERMINATION DE L'EPAISSEUR DE LA NAPPE ALLUVIALE DE LA PLAINE

DU BREUCHIN DANS LE SECTEUR DE FROIDECONCHE

par

J. CORNET

R. HENTINGER

BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES

SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL

B.P. 6009 - 45018 O R L E A N S CEDEX - Téléphone (38)63.00.12

SERVICE GÉOLOGIQUE REGIONAL JURA-ALPES SERVICE GÉOLOGIQUE RÉGIONAL LORRAINE

B. P. 6083 - 69604 VILLEURBANNE CEDEX 77, Av. du Général Leclerc • 54000 N A N C Y

Téléphone (78) 52.26.67 Téléphone (28) 51.43.51

77 SGN O63 JAL Lyon, Janvier 1977

ALIMENTATION EN E/T POTÓLE Di1 OTIC/'T PU BPQ'CIIN

(HAUTE-SAONE)

DETERMINATION DE L'EPAISSEUR DE LA. h!APPE ALLUVIALEDE LA PLAINE DU EREÜCHIN DANS LE SECTEUR DE FROIECONCHE

' 11 SGN 063 JAL

R E S U M E

Réalisée pour le compte de la DIRECTION DEPARTEMENTALE de

l1AGRICULTURE, par le B. r. g. m., la présente étude géophysique, par

sondages électriques, avait pour but de préciser les caractéristiques

des alluvions anciennes et récentes de la Vallée du Breuchin, dans le

secteur de FROIDECONCHE (Haute-Saône).

Un total de 43 sondages électriques exécutés courant décembre

1976, a permis de délimiter les secteurs les plus favorables à l'implan-

tation de futurs captages. Trois sites, où les alluvians présentent des

caractéristiques (épaisseur et résistivité) a priori intéressantes, sont

proposés pour une reconnaissance par sondages mécaniques.

CHEF D' OPERATION J« CORNET

INGENIEUR GEOPHYSICIEN • M- HENTINGER

TECHNICIEN GEOPHYSICIEN • • • • M« MISSEY

DESSIN . M' R 0 Ü E T

Ce rapport contient, outre le résumé : 10 pages de texte3 pages de figures1 Annexe.1 Annexe (planche hors-texte)

- 1 -

T A B L E D E S M A T I E R E S-+-+-+- H—I—I—I—!—I—I—K- +-4-4-+-+-t--+-+-

Paee

1 - INTRODUCTION 2

2 - CARACTERISTIQUES ELECTRIQUES DES FORMATIONS 3

3 - RESULTATS 6

31 - Çou2es_transverses_a_2a_Vall|e_du_Breuchin 8

32 - Çou£e_2ongitudinale_à_la_Vallée 12

33 - R§sistances_Transversa2es Î2

4 - CONCLUSION 14

T A B L E DES F I G U R E S-=+=4«=>|K=4=+==f=H-=k=4=^=+^

FIGURE N° 1 4

FIGURE N° 2 7

FIGURE N° 3 9

A N N E X E S

ANNEXE N° 1 "Tableau synoptique des résultats" 15

ANNEXE N° 2 - Planche n° 1 - HORS TEXTE

1 - INTRODUCTION -

Réalisée pour le compte de la Direction Départementale de

l'Agriculture de la Haute-Saone, la présente étude géophysique par

méthode électrique avait pour but de préciser la position du substratum

de la nappe alluviale et, si possible, déterminer la qualité et l'épais-

seur de l'aquifère.

A cet effet, 43 sondages électriques (en lignes d'envoi de

courant AB allant de 120 à 300 m) out été réalisés dans la plaine allu-

viale du Breuchin, à proximité de FRÓIDECONCHE (Haute-Saône). Les son-

dages électriques effectués sont répartis, d'une part, sur une série de

profils transverses à la vallée, d'autre part, suivant un profil longi-

tudinal .

Par ailleurs, on s'est efforcé de mesurer un sondage électrique

sur chacun des 12 sites (numérotés de I à XII) devant faire l'objet d'une

reconnaissance à la pelle mécanique ou a la "Benoto".

Les travaux sur le terrain, réalisés par J. MISSEY, se dérou-

lèrent courant décembre, du 14 au 23 plus précisément. A signaler que les

conditions de travail ont été rendues particulièrement difficiles par

suite des inondations, d'une part, et du froid, d'autre part.

- 3 --

2 - CARACTERISTIQUES ELECTRIQUES DES FORMATIONS -

Afin de pouvoir établir les relations entra les faciès élec-

triques et les formations géologiques,des sondages électriques d'étalon-

nage ont été réalisés sur chacun des sites reconnus antérieurement par

sondages mécaniques.

Nous donnons, ci-dessous, les résultats de ces étalonnages (à

savoir ceux réalisés au droit des sondages 4, 5 ainsi que des forages

d'essai FA et FB, et du puits communal) -Figure 1- :

Sondage 4 SE_4_Coupe géologique Coupe électrique

0,0 - .0,4 terre végétale 0,0 - 0,5 1 500 ohm.m0,4 - 1,1 sable noirâtre1,1 - 2,5 blocs 0,5 - 3,5 2 500 ohm.m2,5 - 12 sables et graviers

propres12 - 15 blocs et sables 3,5 - 14 900 ohm.m

compacts (matriceargileuse)

> 14 380 ohm.m

Sondage 5

0,0 - 0,3 terre végétale 0,0 - 0,80,3 - 3,5 sables roux et galets3,5 - 7»5 graviers propres 0,8 - 3 2 500 ohm.m7,5 - 9 sables et graviers9 - 12 blocs 3 - 14 1 100 ohm.m12 - 16 argiles lie de vin >14 250 ohm.m

Forage_FB SE 19

0,0 - 0,5 terre végétale 0,0 - 0,6 900 ohm.m0,5 - 4 gros blocs galets, 0,6 - 4 3 000 ohm.m

graviers4 - 15,5 galets, graviers,

sables15,5 - 19,5 galets, graviers, 4 - 16 1 200 ohm.m

sables et galetsargileux

> 19,5 blocs de grès > 16 350 ohm.m

Fig. 1

Q . t_ -t

' i ! ¡- ! -

6 \

5 I- . —i • • ! ' i

rni t - í i-i

2OOO- S.E.1Q

1OOO _i , r

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S.E 4

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LILILÍ:•I I • ! • I I

±H_L-il3 4 5 ó 7 8 3 - 4 5 6 7 F, 9 IO? 2 3 4 5 6 7 S o ir

RAPPORT B . R . G . M . SGR/JAL 77 SGN 063 JAL

- 5 -

Sondage_FÇ SE 10

0,00 - 0,25 terre végétale 0,0 - 0,5 2 000 ohm.m0,25 - 0,4 gravier terreux0,4 - 1,5 limon 0,5 - 2 3 000 ohm.m1,5 - 4,35 sables et graviers4,35 - 5,7 limon et argiles 2 - 5,5 1 000 ohm.m

avec blocs> 5,5 400 ohm.m

(A signaler que les sondages électriques sont parfois distants de plusde 1 0 m des ouvrages mécaniques).

Les résultats ci-dessus appellent les remarques suivantes :

- électriquement, le comportement des terrains de surface est

essentiellement variable ; de 650 à 2 000 ohm.m au niveau

des sondages d'étalonnage, cette dispersion va de 350 à

5 000 ohm.m sur l'ensemble du secteur d'étude ;

- le deuxième niveau électrique s'avère relativement constant

sur ces 4 secteurs (2 500 à 3 000 ohm.m) alors que les carac-

téristiques des alluvions sont relativement hétérogènes ;

- l'aquifère à proprement parlé est caractérisé par une rêsis-

tivité voisine de 1 000 ohm.m ;

- le substratum est relativement homogène du point de vue

électrique (250 à 400 ohm.m) ;

- enfin, la succession des faciès électriques n'est pas des

plus favorables pour l'interprétation : un terrain moyenne-

ment résistant, parfois peu développé, étant intercalé

entre un résistant et un conducteur. La difficulté d'inter-

prétation est d'autant plus grande que la résistivité du

vrésistant superficiel est importante ; dans certains secteurs

elle atteint et même dépasse 20 000 ohm.m.

- 6 -

3 - RESULTATS - .

Rappelons qu'un horizon de sables et graviers est d'autant

plus résistant que sa teneur en argile est plus faible ; la résistivité

électrique d'alluvions sablo-graveleuses peut varier ainsi de quelques

centaines d 'ohm.m à plusieurs milliers d ' o h m . m , compte-tenu d'une part,

de la résistivité des eaux de formation et, d'autre part, de leur

teneur en argile.—\

En ce qui concerne les formations sédimentaires du secteur

d'étude, nous ne disposons pas de données électriques précises les carac-

térisant. Néanmoins, les faciès gréseux présentent le plus souvent des

résistivités de l'ordre de 200 à 500 ohm.m, en fonction de leur granulo-

mètrie alors que les marnes et les argiles sont caractérisées par des

résistivités respectivement de l'ordre 100 et 30 ohm.m.

L'ensemble des sondages électriques, réalisés au cours de la

campagne géophysique, a été interprété en terme d'épaisseur et de

résistivité sans qu'il soit toujours possible de faire la corrélation

"faciès électrique - géologie".

Le tableau en annexe 1 donne l'essentiel des résultats de

cette interprétation. Par ailleurs, une série de coupes électriques PI

à P7 a éïé établie à partir de ces résultats (fig. 1 et 2). Enfin, la

résistivité transversale de l'aquifère supposé a été déterminée pour

cîiacun des sondages électriques; les résultats figurent en planche J .

Signalons que dans 1 ' interprétation^ nous nous sommes- essentiel-

lement intéressés aux formations alluviales sans chercher à distinguer

les horizons successifs du substratum conducteur.

- 7 -

N.W

N . W S.E 34 S.E35

S.E15

S.E

S.E 14

9OO

S.E

S.E 34

p- ^ LE BREUCHIN

S.E41

FIG. 2

S.E

LEGENDE

SONDAGE ELECTRIQUE REALISETERRAIN NATUREL

3OOO RESISTIVITE ELECTRIQUE DE L'HORIZON

ECHELLES :LONG. = 1 / 5000

HAUT: = 1 /500

BRGM I SGR JURA-ALPES I 04-77 77 SGN 063 JAL

- 8 -

Nous commentons ci-dessous les résultats de l'étude :

3 .1 . Çoy2es_transverses_a_la_Vallee_du_Breuchin_J,fj:g.

La distribution des sondages électriques, sur le secteur

d'étude, a permis d'établir une série de coupes transverses que nous

analyserons successivement d'aval en amont.

PROFIL Pi . La plus en aval, cette coupe s'appuie sur 10

sondages électriques ; nous ne disposons malheureusement pas, dans cette

zone, d'autres données sur la nature et l'épaisseur des formations allu-

viales. A signaler sur cette coupe :

- la présence entre le SE 34 et le SE 38 d'un horizon

très résistant (6 000 à 20 000 ohm.m) en surface (sous

la terre végétale) dont la puissance atteint 4 m aux

SE 35 et 36 , nous attribuons cet horizon à des graviers

grossiers et blocs hors d'eau ;

- le développement entre SE 35 et SE 13 d'un niveau moyen-

nement résistant (900 à 4 000 ohm.m) qui doit correpon-

dre aux alluvions aquifères. De l'ordre de 6 m d'épais-

seur entre SE 36 et SE 38, cet ensemble atteint 10 m

à proximité du Breuchin ; dans ce dernier secteur, les

alluvions présentent deux faciès électriques, le premier

en surface (2 500 à 4 000 ohm.m) correspond aux alluvions

plus grossières, le second en profondeur (900 ohm. m

environ) aux alluvions plus fines ;

- le substratum électrique est représenté à l'Ouest de.

SE 38 par des formations à 300 - 500 ohm.m alors qu 'à

l'Est, les rësistivités, voisines de 100 ohm.m, dénotent

un faciès plus marneux.

- 9 - FIG. 3

S.E 21D.6

N.W

LEGENDE

S . E 21 SONDAGE ÉLECTRIQUE REALISE

I TERRAIN NATUREL

550 RESISTIVITE ELECTRIQUE DE L'HORIZON

ECHELLESLONG : 1 / 5 O O O

H A U T ! 1 / 5 O O

13OO

5OO

9OO

S.E

S.E

|3ao

LE BREUCHINSE1

S.E 28

F. A F.BS.E 41 S.E 19

S.WSE 24

25OO

(T. 5)S.E 26

T11OO

250

N.E

| BRGMI S6R JURA-ALPES I Oi -77 77 SGN 063 JAL

- 10 -

PROFILP2. Il ne comporte que 5 sondages électriques.

A signaler la rësistivité élevée rencontrée en SE 30 et SE 33 sur près

de 10 m de puissance. Ce secteur mérite un contrôle par forage. En

comparaison au SE 16, réalisé à proximité du Breuchin, les formations

alluviales sont nettement plus conductrices (lOOOohm.m). Enfin, les

sondages électriques réalisés aux extrémités Nord-Ouest et Sud-Est

du profil montrent le faible intérêt de ces secteurs : formations très

conductrices à faible profondeur au SE 19, et résistant peu développé

(6 m) au SE 32.

PROFILP3. Il n'intéresse que deux sondages électriques

et confirme les résultats antérieurs : réduction des épaisseurs d1allu-

vions au Nord-Ouest, maximum de puissance vers le centre de la Vallée ;

le SE 28 constitue l'un des sites méritant un contrôle par forage, les

résultats électriques lui attribuent, sous presque 3 m d'alluvions gros-

sières, environ 12 m d'alluvions sableuses à 900 ohm.m.

PROFILP4 . Ce profil passe au droit du forage expérimental

FA a l'emplacement duquel a été réalisé le SE Al. Les résultats électri-

ques confirment l'intérêt de ce secteur où les alluvions sablo-graveleuses

présentent un •maximum de puissance (15 m environ). A.remarquer la rapide

réduction des épaisseurs tant vers le Nord-Ouest que vers le Sud-Est,

avec cependant une meilleure qualité des alluvions au SE 27 (9 m à

AOOQohm.m). Le secteur du SE 27 constitue en conséquence, malgré la

réduction des épaisseurs, un secteur favorable. A signaler,enfin, les

résultats enregistrés au SE 7 et SE 13, situés ä l'extrémité Sud-Est

du profil ; les formations rencontrées, électriquement conductrices, sont

fort probablement à dominante argileuse.

- ,11 -

PROFIL P.5. Appuyé sur 8 sondages électriques, ce profil

présente une forte densité de sondages électriques vers le centre de

la Vallée du Breuchin et déborde de part et d'autre sur les formations

fluvio-glaciaires.

Ces dernières ne présentent guère d'intérêt, les SE 5, 6

et 21 montrent le faible développement (inférieur à 5 m) des terrains

résistants au-dessus de formations conductrices.

Au sein de la vallée même, on remarquera que la rive gau-

che du Breuchin présente une très rapide réduction des épaisseurs (SE 10)

alors que c'est au droit de SE 20 que l'on rencontre les plus fortes

puissances d'alluvions (près de 20 m ) . A signaler par ailleurs que la

qualité des alluvions est moindre au SE 23 et 26 (750 ohm.m) alors que

les épaisseurs dépassent 15 m .

Le secteur du SE 20 mérite d'être retenu pour l'exécu-

tion d 'un forage de contrôle, l'interprétation des données électriques

y situait environ 5 m d'alluvions grossières (20 000 ohm.m) surmontant

12 à 15 m d1alluvions sablo-graveleuses à 1 200 - 1 400 ohm.m.

PROFIL P 6. Il comporte 4 sondages électriques dont deux

intéressent les formations fluvio-glaciaires de la vallée latérale ; les

sondages électriques 8 et 9 confirment les données enregistrées sur les

précédents profils, à savoir l'absence ou le très faible développement

d1alluvions intéressantes dans ce secteur.

Dans la Vallée du Breuchin même,les deux sondages SE -4

et "SE 29 confirment la présence d'environ 14 m d'alluvions.

- Í2-

3 . 2 . Çou£e_longitudinale_ä_la_Vallée

PROFIL LONGITUDINAL P 7 . Ce profil s'appuyé sur 10 son-

dages électriques et 6 sondages mécaniques. Il montre essentiellement

un épaississement des alluvions, d'amont en aval, le maximum d'épaisseur

ayant été enregistré au SE 28 où toutefois elles s'avèrent moins résis-

tantes (900 o h m . m ) . Le mur conducteur de l'aquifère présente un profil

relativement régulier ; tout au plus, peut-on noter un méplat entre

SE 25 et SE 24 .

A remarquer également que la qualité des alluvions semble

meilleure ( = 1 200 ohm.m entre SE Al et SE 24 ) à l'amont qu'à

l'aval ; néanmoins, on ne retrouve pas sur ce profil, des alluvions très

résistantes du type de celles rencontrées aux SE 27, 30 ou 33.

3 .3 . Résistances_Transversales

Rappelons que la Résistance Transversale est le produit

de .1'épaisseur de la formation résistante (assimilée ici à l'aquifère)

par sa résistivité électrique. L'intérêt d'un secteur étant d'autant

plus grand que la puissance des alluvions est importante et leur résis-

tivité est élevée, le paramètre Résistance Transversale, produit des

deux facteurs précédents, peut constituer une représentation directe

de l'intérêt en tant qu'aquifère des zones ayant fait l'objet de la

prospection électrique. Les valeurs de la Résistance Transversale (R.T. )

ont été reportées en pi. 1 ; on regardera, néanmoins, ces valeurs avec

circonspection, compte-tenu du fait que les mesures électriques ont été

réalisées courant décembre, en hautes eaux (le niveau piézomètrique a

été pris arbitrairement à 2 m) . Ainsi des terrains très résistants",

proches de la surface et actuellement en eau, peuvent s'avérer dénoyés

en période de basses eaux ; ils contribuent souvent, largement, à

l'importance du facteur R . T . et, plus particulièrement, dans le secteur

de SE 20, SE 20 bis.

- 13 -

A cet effet, nous avons également reporté les valeurs

des Résistances Transverses en faisant abstraction des quatre premiers

mètres de la couverture (basses eaux:?). La densité et la répartition

des sondages électriques ne permettant pas le tracé des courbes d'iso-

résistance transverse ; néanmoins, deux secteurs s'individualisent par

leurs fortes valeurs de Résistance Transverse et ce pour les deux

hypothèses de travail :

- le premier s'appuie sur les SE 20, 20 bis, 27 avec2

des R.T. respectivement supérieures à 30 000 ohm.m?

et 20 000 ohm.m ;- le second d'extension apparamment limitée, est centré

sur SE 30 et 33. Ici encore, le produit R . T . demeure2

supérieur à 20 000 ohm.m dans la seconde hypothèse.

La répartition des sondages électriques présentant une

forte R . T . suggère l'existence d 'un chenal d'un matériau plus grossier,

chenal s'appuyant sur les SE 29, SE 20, SE 27, SE 30, sans qu'il soit

possible de préciser son passage à hauteur du profil P 3 .

4 - CONCLUSION -

La prospection géophysique par sondages électriques de la

Vallée du Breuchin, ä hauteur de FROIDECONCHE (Haute-Saône), a permis

de préciser les caractéristiques et les épaisseurs des alluvions récentes

ainsi que des formations fluvio-glaciaires, et par là, leur intérêt

en tant qu'aquifère potentiellement exploitable.

Les résultats essentiels se retrouvent dans les ̂ conclusions

ci-dessous :

- les vallées adjacentes ainsi que les bordures de la Vallée

du Breuchin même, présentent un intérêt très faible, sinon

nul, les formations récentes présentes étant essentiellement

argileuses ;

- la partie de la plaine située en rive gauche de la rivière

présente un intérêt moindre que la rive droite ;

- en rive droite, les secteurs présentant les caractéristiques

électriques les plus favorables sont respectivement :

. les SE 20, 20 bis, 27,

. les SE 30, 33,

. les SE 41 (FA), 19 (FB).

Nous préconiserons, en conséquence, de tester en première

priorité la zone du SE 20, et en second lieu, celle du SE 30, qui présente

néanmoins l'inconvénient d'être située en aval- nappe de "La Corveraine".

En troisième lieu, le secteur du SE 28 pourrait être testé en se plaçant,

cependant, 200 m au Nord-Ouest du SE 28.

B . r. g. ni. - SGR/LOR77, av. du Gl. Leclerc

54000 - NANCY

- 15-

TABLEAU SYNOPTIQUE DES RESULTATS

ANNEXE 1

1

i

N°SE

12

345•6789101112131415161718

1920

2übis21222324

: 25

: 26. 27. 28: 29: 30: 31: 32: 33: 34: 35: 36: 37: 38: 39: 40: 41

i e =

P =I p -

N° desOUVRAGES

XII--

-

-_

XIFCVII_VIIIIV_III--FAX-IX

: II: VI

: I

épaisseurprofondeurrésis tivi té

z :

314 :315 -312 .

311,5."317,5!316 .'309 \341 :347 ;307 !305 :309 ;315 ;308 ;298 ;298297295 ;306 .309309317 .305305306

.307,5306307304

317,5305

! 309! 303! 306! 301! 302! 301,5. 300'. 298! 296." 295"! 306

du mur

1er TERRAIN :

PI :

451111

1

2121

21

1

5511

4

151

. 1

. 2: 2: 2: 3

: 1

!

)

000 :500 :000 :500 :800 :500 :800 :400 :600 :000 :200 :500 :300 :900 :000 :500 :450 :100 :500000000800400500650550650000550500500200700200350500000000500600200750

du

e

o,o,o,o,o,o,1,

o,1

o,2

0,1,2,1,0,0,0,0,0,0,1,o,o,o,o,o,o,o,o,o,

• 1,: 1: 0,: 0,: 0,: 0,: 0,: 0,: 0,: 0,: 0,

1 :

8 :8 :7 :5 :8 •5 :2 :5 :

5 :

7 :1 :7 :557767756588686560

566656559

niveau

2ièrae

P2 :

15135233

1

371 I

5123

3020

2222

2025

: 1: 2: 1:18: 3:17:10:10: 7: 2: 4: 6

000 :000 :000 :500000500 ;

:000 :- :000000 :000

:

70 :120500500200000000000550500500500

000900000800000500200500000000000000000000200000000

TERRAIN

e2

1,3,2,31,1,

o,

1,1,o,

287,2

i,i »2,2,4,A,A,32,

• 2 ,: 2 ,

1,: A,: 3,: 2,: 5: 6,: 1,: 2,: 2: 3,: 2: 2,: 1: 2,: ¿>

électrique

7 :2 :5 :

2 :5 :

5 :

5 •:

0 :8 :

5 :

8 :5 :

4 :3354

2244459

074440A

51

P2

2,43,3,22-

1,

2

3,1,

3192,2,2,33565

33

2343,

: 6,• 7 ,

: 2,. 3: 3: A: 2,: 3

'• 1 .

: 3: 3

5 :

2 :5 :

0 :

0 :5 :

5 :5 :2 :

5

2

5002

5

5

3ième

P3 :

11

1

1

1111

J

1

4

14

: 4

: 2: 1: 1: 1

: 1: 1

000 :200 :900 :900 :900 :750 ;700 :250 :400 :000 :750 :100 :400 :

100550200200400200

000750100

850700000900300000-

200350000000200200850500200

TERRAIN :

e3 :

641011.5424531053

746151515

101411

12.1591211

: 6

: 7:17

:5,: 5: 3: 3: 7: 6:13

8 :

,3 :

,8 !,5 :

,5 :,0 :

,A ':

,5 •

,5 :,3 •,5,5,0

,5

,5

,3

5,5,5

,1,5

P3 :

8,5 :8 :13 :14 :6,5 :6 ~~̂ ;4 :5,5 :6 :5,5 :13 :6,5 :4,5 :

10,0 :7,0 :8,5 :16 :18,520

151814

151811 ,2.15.15:10: -

: 9,5:20

: 8-35: 9,5: 6: 6,1• 8: 9:16

SUBSTRATUM :

ç :

500: :600: :500: :380: :150: :150; :100: :150: :150: :400: :250: :250: :70: :

2502: :250: :150: :!00:100:350:350:400:50:

200:200:250:

250:250:70:180:500:400:

.5002;:6502:: 500:: 600:

: 600?: 450:: 500:: 350:: 150-: 120:: 300:

RAPPORT B . R . G . M . SGR/JAL 77 SGN 063 JAL