METHODES ELECTRIQUES
Description du milieu Objectifs: Caractérisation du milieu : Matrice: partie solide constituée par les minéraux possédant chacun leurs propriétés physiques propre Porosité (f) : volume des vides (%) Fluides (S w ): ce qui remplit plus ou moins des vides: eau plus ou moins salée, hydrocarbures, gaz, air, des polluants Les paramètres physiques de la roche % des divers constituants
NOTION DE BASE La loi d Ohm: V = R.I ampèremètre batterie La loi d'ohm est une loi physique permettant de relier l intensité du courant électrique traversant un dipôle électrique à la tension à ses bornes. R résistance du matériau.
NOTION DE BASE Définition: La résistivité d un milieu est la propriété physique qui détermine la capacité de ce milieu à laisser passer le courant électrique. Résistivité Conductivité ρ = R σ Section Longueur ρ qui s exprime en ohm.m = qui s exprime en (ohm.m) -
NOTION DE BASE Roche=isolant sauf cas particulier comme les oxydes, les sulfures métalliques, le graphite ou les schistes graphiteux. La conduction = déplacement d ions provenant des fluides contenus dans les pores du terrain. On parle de conduction électronique ou de conduction électrolytique.
NOTION DE BASE Résistivités moyennes de quelques formations: Argiles et marnes 4 à 30 ohm.m Schistes 40 à 250 Craie 00 à 300 Calcaire 00 à 5000 Grès 500 à 0000 Sable 30 à 0000 Roches cristallines x 000 (3 ordres supérieurs) Echelle relatives des résistivités des roches saines: Gangues > Roches volcan.>roches sédi.>marnes>argiles>minerais Isolant x 000 x 00 x 0 x Conducteur
NOTION DE BASE La loi d Ohm: V = R.I La différence de potentiel est proportionnelle au courant traversant la résistance. ampèremètre batterie Résistivité Conductivité ρ = R σ Section Longueur ρ qui s exprime en ohm.m = qui s exprime en (ohm.m) -
DEUX ELECTRODES Un demi-espace homogène Les surfaces équipotentielles sont des demi-sphères
ρi V = + cte 2π r gradv = E E = ρi 2π r 2 DEUX ELECTRODES Un demi-espace homogène Les surfaces équipotentielles sont des demi-sphères
DEUX ELECTRODES Un demi-espace homogène V V M ρi = + 2π r ρi = 2π r cte Les surfaces équipotentielles sont des demi-sphères
+I -I ddp A M N B I R I R MB AM I V B A M + = 2π ρ I R I R BN AN I V B A N + = 2π ρ QUATRES ELECTRODES + = BN AN MB AM I V V N M 2π ρ
QUATRES ELECTRODES +I -I ddp A M N B V M V N = ρi 2π AM AN AN + BN ρ= K V M I V N K = 2π ( AM MB AN + ) NB
QUATRES ELECTRODES Espacement = 0 m Espacement = 50 m Profondeur (m) Profondeur (m) Milieu homogène
QUATRES ELECTRODES Milieu inhomogène On conserve le même dispositif de mesure mais la résistivité déduite est une résistivité apparente. ρ a = K V M V I N
Résistivité apparente Courbe de sondage Sondage Couches 50 Ω.m sur 250 Ω.m Espacement = 0 m Espacement = 25 m Profondeur (m) Profondeur (m) Profondeur (m) Profondeur (m) Espacement = 50 m Espacement = 75 m Résistivité apparente (Ω.m) Espacement (m)
QUATRES ELECTRODES
QUATRES ELECTRODES
Résistivité apparente La combinaison du squelette solide, de la teneur en eau et de la minéralisation définit la résistivité d une structure rocheuse. Deux terrains différents (calcaires et graviers) pourront avoir la même résistivité sans pour cela avoir la même teneur en eau. Par contre, deux graviers, ayant la même géologie, pourront présenter des résistivités très différentes suivant leur teneur en eau. Eau douce Eau salée
Historique 927: mesure électrique en forage 9: mesure électrique de surface (prospection pétrolière) (prospection minière) Objectif: identifier les formations géologiques traversées par le sondage, et notamment les formations productrices d'hydrocarbures, par leur résistance électrique.
Mise en œuvre Le sondage électrique vertical En augmentant les dimensions géométriques, on mesure la résistivité à des profondeurs croissantes Les traînés de résistivité En conservant les dimensions du dispositif de mesure, on déduit une résistivité à profondeur constante et, par déplacement du dispositif, on obtient des cartes de résistivités. Les panneaux de résistivité Endéplaçantetenaugmentantledispositif,onpeutmieux imager. On définit alors une pseudo-section.
Sondage électrique vertical En augmentant les dimensions géométriques, on mesure la résistivité à des profondeurs croissantes. Dispositif centré et on augmente l espacement entre électrodes.
Les dispositifs Dispositif Wenner Dispositif Wenner: C est un quadripôle avec une distance identique entre les électrodes. Le dipôle de mesure de tension est au centre.
Les dispositifs
Méthode des abaques Des abaques permettent de déterminer la profondeur h séparant deux terrains à partir de la variation de la résistivité et de la distance AB. Résistivités? Epaisseurs?
Méthode des abaques
Les traînés de résistivité EXPLORATION HORIZONTALE prospection à profondeur constante Variations latérales de résistivité Déplacement du dispositif ABMN (dimensions constantes) Exemple: cas d une faille sub-verticale
Les panneaux de résistivité
La pseudo-section Les données mesurées ρ a sont présentées en sections de contour ou de couleur. L axe vertical est une pseudo-profondeur proportionnelle à l écartement des électrodes. La mesure est reportée au point: d abscisse = milieu du dispositif utilisé d ordonnée = pseudo-profondeur. Résistivité apparente observée
Inversion Pb Inverse Modification du modèle DONNEES MESUREES Critère d erreur DONNEES CALCULEES MODELE Pb direct
Inversion Données observées Données calculées à partir du modèle final (res2dinv (Loke,993)) Modèle final
NO SE Fault??? Drained fault???? Tinée river 8/0/202 Water spring 20/30m 3
MONITORING (INFILTRATION)
DYKE
CONTAMINATION
AQUIFERE
AQUIFERE