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1.5 Survol des applications


Exemples d’applications

Les méthodes géophysiques sont applicables à la résolution de problèmes très variés et ce à différentes échelles. Cette section offre un survol des applications évidentes, en allant de grande à petite échelle. Il existe bien sûr beaucoup plus de possibilités que ce qui est présenté sur cette page et on vous encourage à faire des recherches pour en savoir plus.

Cartographie géologique

La Figure 1 montre l’anomalie de gravité telle que mesurée sur l’ensemble du territoire de la Chine. Notez que les différentes provinces géologiques qui sont séparées par des réseaux de failles produisent des anomalies de gravité à cause des contrastes de densité régionaux de la croûte terrestre.

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Figure 1. Anomalie régionale de la gravité en Chine. Source : Zhang et al. (2019). China Geology.

Prop. pétrophysiqueMéth. géophysiqueÉchelleInterprétation
DensitéGravimétrieContinentGéologique

Imagerie sismique

La Figure 2 montre le profil de réflexion sismique de la zone de subduction Cascadia, dans l’océan Pacifique à l’ouest de l’Oregon. Les géophysicien•ne•s ont émis des ondes sismiques à partir d’un bateau vers les fonds marins pour ensuite mesurer les réflexions de ses ondes qui reviennent au bateau. En mesurant les temps d’arrivées des réflexions on est en mesure d’estimer à quelle profondeur dans la roche elles ont eu lieu.

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Figure 2. Réflexions sismiques de la zone de subduction de Cascadia. L’ouest se situe à gauche. Source : Oregon State University et National Science Foundation.

Ce qu’on voit dans la partie gauche de la Figure 2 est la plaine abyssale de la plaque Juan de Fuca, alors que du côté droit on voit les déformations de la plaque nord-américaine. Au centre, la plaque Juan de Fuca glisse sous la plaque nord-américaine.

Prop. pétrophysiqueMéth. géophysiqueÉchelleInterprétation
Densité et vitesseSimisque réflexionCroûte terrestreTectonique

Études hydrogéologiques

La Figure 3 montre les résultats d’un levé électromagnétique superposé à une image satellitaire de la rivière Murray. Les résultats offrent une nouvelle perception de la relation entre la salinisation d’une plaine inondable et la rivière, révélant plusieurs endroits où les aquifères sont connectés à une masse d’eau saline très conductrice.

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Figure 3. Caractérisation électromagnétique appliquée à l’hydrogéologie dans la région de Lower Murray Basin, Australie. Source : Viezzoli et al. (2008). Exploration Geophysics.

Prop. pétrophysiqueMéth. géophysiqueÉchelleInterprétation
Résistivité électriqueÉlectromagnétique aéroportéekmSalinité de l’eau

Exploration géothermique

La Figure 4 montre le concept de caractérisation des réservoirs géothermiques avec la méthode magnéto-tellurique (MT). La méthode MT est une méthode non-invasive qui permet de cartographier la résistivité électrique du sol. Les roches saturées sont généralement plus conductrices que les roches non saturées.

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Figure 4. Exploration géothermique avec la méthode magnétotellurique. Source : Quantec Geoscience.

Prop. pétrophysiqueMéth. géophysiqueÉchelleInterprétation
Résistivité électriqueMagnétotelluriquekmRéservoirs géothermiques

Caractérisation non-invasive des sites d’enfouissement

La Figure 5 montre les résultats de l’imagerie de résistivité électrique d’un site d’enfouissement. La méthode de tomographie de résistivité électrique est non-invasive, c’est-à-dire qu’elle permet une caractérisation du site sans le troubler. Dans cet exemple on a cartographié le fond de la masse de déchets (plus conducteur que le milieu encaissant) à environ 75 pieds sous la surface du sol. De plus, on a noté une potentielle fuite de contamination vers la nappe phréatique (flèche orange).

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Figure 5. Caractérisation non-invasive d’un site d’enfouissement avec la méthode de résistivité électrique. Source : SEG.

Prop. pétrophysiqueMéth. géophysiqueÉchelleInterprétation
Résistivité électriqueTomographie de résistivité électriquehmEnvironnementale

Détection d’objets enfouis

La Figure 6 montre un exemple de détection de munitions explosives non-explosées (UXO, en anglais) enfouies dans le sol à l’aide d’un levé magnétique réalisé avec un drone. Les objets métalliques (à gauche) ont une susceptibilité magnétique bien plus élevée que le sol et créent ainsi des anomalies locales dans le champ magnétique de la Terre (à droite).

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Figure 6. Détection magnétique des UXO. Source : UMT.

Prop. pétrophysiqueMéth. géophysiqueÉchelleInterprétation
Susceptibilité magnétiqueMagnétométrie aéroportéemObjets métalliques

Cadre de la géophysique appliquée

La réalisation d’un levé géophysique pour résoudre des problèmes en ingénierie suit à peu près toujours le protocole suivant.

  1. Définition du problème : Établir clairement les objectifs du levé géophysique. Par exemple, on veut améliorer une carte géologique, estimer des ressources minérales, localiser des munitions explosives non explosées (UXO), estimer la saturation d’un sol. À cette étape il est très important de consulter les observations faites dans le passé.
  2. Choix de la méthode : Identifier quelle propriété physique est caractéristique du problème à résoudre. Par exemple, la densité est caractéristique du manque de masse souterrain associé à une cavité, la susceptibilité magnétique des formations de fer est plus élevée que la roche encaissante, un sol saturé en huile a une résistivité électrique supérieure à un sol saturé en eau.
  3. Évaluation logistique : Identifier les principaux obstacles logistiques à la réalisation du levé (p. ex. lacs, rivières, marais, infrastructures, lignes à haute tension) et préparer les équipements en conséquence. Établir une grille de mesure uniforme sur le site du levé géophysique à entreprendre.
  4. Acquisition des données : Procéder à la cueillette des mesures sur le terrain. L’opérateur des instruments doit être bien formé et faire son possible pour obtenir un bon ratio signal-sur-bruit et s’assurer que les mesures sont répétables.
  5. Traitement des données : Effectuer la compilation des différentes lignes de levé, le nettoyage des mesures aberrantes et la correction des données pour tenir compte de facteur externes (p. ex. la topographie).
  6. Modélisation et interprétation : Modéliser des scénarios géologiques probables et aboutir à une interprétation qui tiens compte des données géophysiques, du contexte géologique et de la distribution des propriétés pétrophysiques estimée par modélisation inverse.
  7. Recommandations : Émettre des recommandations et faire le suivi par rapport au problème étudié. Par exemple : proposer un emplacement pour le prochain trou de forage, délimiter une zone contaminée aux hydrocarbures, suggérer de ne pas construire d’infrastructure au-dessus d’anciennes galeries minières oubliées, etc.

Références


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© 2020-2021 Charles L. Bérubé
Polytechnique Montréal

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