LA GEOPHYSIQUE ET EXPLORATION DU SOUS-SOL

(PARTIE 1)

"Dans cette première partie de la publication, nous allons simplement introduire le concept d'une maniere sintehtique et introduire quelques techniques d'application, que nous allons approfondire dans les pubblications prochaines. merci et bonne lecture"

La géophysique étudie les caractéristiques physiques de la structure du sous-sol et de l’ensemble du globe terrestre en utilisant des techniques de mesures indirectes, notamment la gravimétrie, le géomagnétisme, la sismologie, la résistivité, la sismique réflexion et la sismique réfraction.

Par exemple, la principale technique de géophysique utilisée dans la recherche deréservoirs souterrains pour le stockage du gaz naturel, ainsi que dans l’exploration pétrolière et gazière, est la sismique réflexion. C’est une méthode de prospection qui visualise les structures géologiques en profondeur grâce à l'analyse des échos d'ondes sismiques.

Outre à la recherche des hydrocarbure, la géophysique est aussi un outil incontournable pour la géologie minière, puisque les gisements les plus faciles à découvrir l’ont déjà été et parce que l’on s’adresse à des  profondeurs de plus en plus grandes. Elle est aussi utilsée pour la caratterisations des aquifères et la recherche d'Eau potable.

QUELQUES TECHNIQUES D'EXPLORATIONS GEOPHYSIQUES

1. La Technique de la sismique à réflexion

La sismique réflexion utilise la réflexion des ondes sur les interfaces entre plusieurs niveaux géologiques. Les ondes émises se propagent et sont en partie réfléchies à chaque limite de couches de roches, ayant des vitesses et des densités différentes. Elles sont captées par des récepteurs en surface, des hydrophones en mer ou des géophones sur terre.

La source de l’onde élastique est habituellement constituée d’un ou plusieurs vibrateurs travaillant à la surface. Les ondes de retour enregistrées sont en général assez complexes. Elles incluent un signal lié directement à la source des ondes, un signal lié aux réflexions en sous-sol et un signal associé à certaines réfractions.

Le temps de retour de l'onde sismique permet de situer la position de cette transition dans l'espace. L'amplitude de l'onde peut apporter des renseignements sur certains paramètres physiques des milieux en contact. Cependant, en raison de l'atténuation rapide des hautes fréquences dans le sous-sol, la profondeur d'investigation diminue rapidement en fonction de la fréquence centrale de la source utilisée.

Le signal associé à la source inclut en général des ondes de compression, des ondes de cisaillement ainsi que des ondes de surface. Ces deux derniers types d’ondes sont généralement éliminés lors du traitement des données.

2. Technique de la Sismique à Réfraction

Parmi les méthodes d’exploration du sous sol, la sismique réfraction a pour vocation principale la reconnaissance des massifs rocheux dans le cadre des projets d’implantation d’ouvrages  d’art, et ceci sous deux aspects fondamentaux : 

a) la recherche et le suivi de l’évolution de la position du substratum sous une couverture 
meuble, 

b) la caractérisation de l’état physique des diverses zones du massif rocheux par la  connaissance des vitesses sismiques de chacune de ces zones. L’application la plus  courante est l’analyse des propriétés mécaniques des massifs préalablement à l’édification  des grands ouvrages de travaux publics (barrages, grands travaux …). 

Cette méthode peut aussi être utilisée en association avec d'autres techniques dans le cadre  de la reconnaissance d'aquifères, de la caractérisation de la rippabilité des terrains ou de  recherche indirecte de matériaux. 

Il est important de ne pas confondre la sismique réfraction, méthode adaptée aux  reconnaissances à faible et moyenne profondeur (200 m maximum), avec la sismique  réflexion, méthode sismique de base pour les reconnaissances à très grande profondeur, qui  met en jeu des moyens et des investissements incomparablement plus importants.

3. Technique Electromagnetique

L'une des méthodes appliquée, developpée par L.CAGNARD (au centre  géophysique de GARCHY, est la magnétotellurique qui de plus en plus occupe  une place importante dans l'éxploration; Son apport est précieux pour l'étude  des bassins sédimentaires susceptible de contenir des hydrocarbures ou  d'autres sources énérgitiques (sources hydrothérmales, gites d'uranium etc..)  Elle contribue également à la définition de l'interface séparant le bassin au  socle.  En éffet le passage du sédiment au socle se traduit par une grande  discontinuté, des paramètres, telle la résistivité; La connaissance de la  topographie du socle déduite de ces paramètres permet d'orienter les travaux  ultérieurs et choisir la méthode géophysique convenable au but rechérché. Le  paramètre utilisé en MAGNETOTELLURIQUE est la résistivité des roches sa  quantification permet aux géophysiciens de drésser des coupes géo- électriques en profondeur ou des cartes d'iso-résistivité, dont l'interprétation  contribuera à la localisation des stuctures à une deux ou trois dimensions.

Nous allons donner plus de details dans les prochaines publications.

4. Technique Electrique

La prospection électrique est une des méthodes géophysiques, appliquée dans l'exploration du sous sol, par sondage vertical ou par profilage (recherche des conducteurs).
La profondeur d'investigation s'étale de quelques centimètres à quelques centaines de mètres de profondeur; donc son spectre d'utilisation est très large: En sub surface, en recherche minière , dans l'agriculture , dans l'aménagement du territoire, construction de batiments, des ponts et chaussés, voies ferrées, dans les recherches archéologiques, également dans la recherche des aquifères en hydrogéologie. Elle est utilisée en sub-surface, grace aux techniques de multi électrodes, on peut osculter la partie superficielle du sol avec une grande précision.

( à suivre...)