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Mesure de la conductivité électrique dans la subsurface à l’aide de l’équipement audio-magnéto-tellurique à source contrôlée (CS-AMT)

Aperçu

Les propriétés électriques permettent de fournir des approximations pour les propriétés hydrogéologiques souterraines : par exemple, les paramètres liés à la conduction (conductivité électrique ou inversement la résistivité électrique) sont liés à la structure poreuse et à la teneur ionique de l’eau du sol infiltré dans le sol. Liés aux paramètres hydrogéologiques comme la perméabilité et la teneur en eau des milieux poreux, ils contribuent à la modélisation des sols et des bassins versants.

La conductivité électrique est souvent utilisée dans les études sur les eaux souterraines grâce aux méthodes d’imagerie géophysique qui utilisent l’injection de courant continu (appelées DC, ERT ou ERI). En outre, le sous-sol peut être imagé en utilisant plusieurs méthodes d’induction électromagnétique. En particulier, les méthodes électromagnétiques fonctionnant dans la bande de fréquences audio (AMT) permettent d’atteindre des profondeurs d’investigation allant de la dizaine de mètres à des centaines de mètres.

L’AMT est une méthode passive conditionnée par une activité magnétique naturelle et limitée par le bruit anthropique. Il fonctionne généralement uniquement à l’aide de récepteurs (mesures magnétiques et électriques) et permet d’imager à plus grande profondeur que celles de l’ERT dont le dispositif standard couramment utilisé correspond à des profondeurs d’investigation maximales d’environ vingt mètres. Dans la pratique cependant, l’activité magnétique naturelle est plutôt faible dans certains domaines de fréquence, en particulier aux alentours d’un kHz (appelée «dead-band» AMT car le signal AMT y est au plus bas) ; Par conséquent, l’utilisation d’un émetteur artificiel contrôlé permet de remplir le spectre complet dans des zones à faible activité magnétique naturelle ou à proximité d’environnements anthropiques bruyants. Dans ce cas, la méthode s’appelle « CSAMT » (pour « Controled Source Audio Magneto-Tellurics »).

Ces instruments contribueront à améliorer l’étude des bassins versants et des échanges en eau en profondeur. Ils participent déjà à deux projets ANR, Hydrocriszto et Hydroslide, respectivement sur l’aquifère du Strengbach (OHGE, à 75 km de Strasbourg), le glissement lent de Pégairolles (à 60 km de Montpellier), ainsi que le glissement de terrain de Séchilienne (à 30 km de Grenoble).

Équipement

L’émetteur T3 avec récepteur V8 fabriqué par Phoenix a été acquis par CRITEX dans le cadre du WP6.5. Il dispose d’une synchronisation GPS et peut être utilisé avec d’autres systèmes d’acquisition électromagnétiques modernes comme l’ADU07 de Metronix appartenant à INSU « parc MT ». Il est capable de générer du courant à des fréquences différentes dans la gamme de 125 mHz – 10 kHz ; fondamentalement, il peut être utilisé pour les méthodes électromagnétiques soit en domaine fréquentiel soit en domaine transitoire (FEM ou TEM) ainsi que pour la Polarisation Induite en domaine Spectrale (SIP). Le logiciel acheté par CRITEX dans le cadre du WP6.5 est dédié aux acquisitions AMT et CSAMT ; Le logiciel d’acquisition d’extension pour la méthode SIP sera acheté dans le cadre du WP6.4.

 

Applications et développements

Les tests et les premières applications ont été effectués sur le site du Strengbach (OHGE, « Observatoire Hydro-Géochimique de l’Environnement »). Là, les fréquences élevées > 5 kHz correspondent à des profondeurs de pénétration similaires à celles des dispositifs ERT standard, entre 1 et 20 mètres ; il faut explorer la «dead-band» aux alentours de 1 kHz pour avoir une sensibilité aux zones de transfert d’eau à l’intérieur des collines. Les applications à d’autres sites sont également prises en considération, par exemple sur les glissements de terrain de Pégairolles (près de Montpellier) et Séchilienne (près de Grenoble).

Le workpackage WP6.5 s’intéresse au développement de l’acquisition en utilisant la source Phoenix T3 pour l’adapter à l’étude et au suivi des bassins versants. Nous considérons le CSAMT dans le cadre classique dont la configuration implique un emplacement de l’émetteur assez éloigné des mesures ; nous testons également des configurations non conventionnelles appartenant au cas plus général des méthodes FEM ou CSEM qui semblent être plus pratiques pour les applications aux échelles des bassins versants.

Contact : Pascal Sailhac, GEOPS UMR8184, CNRS UP-Sud, Orsay France et IPGS UMR7516, CNRS Unistra, Strasbourg France, rf.du1714216550sp-u@1714216550cahli1714216550as.la1714216550csaP1714216550

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