La méthode électromagnétique de sondage géophysique

La méthode électromagnétique de sondage géophysique

La méthode TDEM est une méthode électromagnétique de sondage géophysique (Descloitres M. et al., 2006). Elle permet de sonder le sous-sol grâce à l’induction électromagnétique produite par la coupure brusque d’un champ magnétique statique établi en surface grâce à une boucle de câble déployée à la surface dans laquelle on a fait circuler un courant électrique (figure 21, en rouge). La différence de flux crée une induction dans le sol, sous forme de boucle de courant (en bleu) qui crée à son tour un champ secondaire enregistré soit par la même boucle de câble en surface (dispositif coïncident) soit par une boucle de câble plus petite placée au centre de la boucle d’émission (dispositif central). Le champ secondaire est décroissant dans le temps. Plus le temps considéré est grand, plus l’information obtenue est profonde. L’étude de la forme de sa décroissance se traduit par une courbe de sondage reliant la résistivité apparente (en ordonnées) au temps (en abscisses) de façon analogue aux sondages électriques à courant continu. Cette courbe est étudiée et inversée pour reconstituer la variation de la résistivité en fonction de la profondeur. Une explication plus détaillée de la méthode de prospection électromagnétique TDEM est donnée dans la thèse de Descloitres M. en 1998. On connait déjà que la plaine d’Antananarivo est formée de dépôts d’alluvions stratifiés horizontalement (Rakotondrainibe, 2010). La méthode TDEM est très sensible aux terrains conducteurs et à la position de leurs toits et les définit de façon meilleure que les 44 sondages électriques. En revanche, les terrains résistants (supérieurs à 500 Ω.m) sont mal définis (Descloitre M. et al., 2006). Les données de panneaux électriques réalisés dans la plaine ont montré que la résistivité du sous-sol est inférieure à 600 Ω.m. En plus, La formation argileuse empêche les lignes de courant d’aller en profondeur. On a alors choisi d’appliquer la méthode EM pour étudier la structure de la plaine des basses altitudes On sonde le sol en étudiant les variations de champ magnétique secondaire en fonction du temps. La résistivité apparente dépend du temps t, de la surface d’émission a², de la surface de réception Sr, du courant d’injection I et du voltage V dans le récepteur. Choix de la taille de la boucle à utiliser pour le sondage TDEM Pour le choix de la taille de la boucle à utiliser, on a fait cinq sondages TDEM en un même point avec trois tailles de boucle différentes. Une option dans le « setting » permet de choisir l’intensité de courant à 1A ou 4A. Ceux-ci ont été effectués lors du paramétrage avant le lancement du sondage TDEM (Cf. figure 22).  

La profondeur d’investigation

 La profondeur d’investigation en sondage TDEM est estimée entre 0,5 et 1,5 fois la taille de la boucle (Descloîtres, 1998). Pour notre cas ici, les résultats expérimentaux (Cf. tableau 1) confrontés avec le log de sondage de reconnaissance montrent une profondeur d’investigation approximativement égale au côté de la boucle. Ce qui correspond bien à l’objectif qu’on veut atteindre d’où le choix de la taille de la boucle 50m X 50m. MATERIELS UTILISES Pour la méthode de prospection électrique en courant continu, on a utilisé un résistivimètre IRIS Instruments, le Syscal R2, équipé d’accessoires permettant la mise en œuvre de sondage électrique, de un trainé ou encore de panneau électrique à 32 électrodes (cf. figure 26). Le système est doté aussi du logiciel SYSCAL utilities (PROSYS et ELECTRE II) permettant la création et transfert de séquences de mesure dans le résistivimètre et aussi le transfert de données du résistivimètre vers l’ordinateur de traitement. L’inversion et le traitement des données ont été exécutés avec le logiciel RES2DINV 

PLAN DE MASSE ET MISE EN ŒUVRE

Pour manque de temps et de moyens financiers, le nombre de mesures géophysiques a été limité. Les résultats ainsi obtenus ne permettaient pas de faire un modèle commun pour toute la zone d’étude. Par contre, ils sont fiables et suffisants pour représenter les différentes structures géomorphologiques et hydrogéologiques de la zone d’étude. On a alors considéré les deux formations principales qui caractérisent la zone d’étude et la zone d’étude a été classifiée en deux catégories. La classification a été basée sur deux critères à savoir : les hautes altitudes qui sont caractérisées plus souvent par une couverture latéritique d’épaisseur variable (Rakotondraompiana S., et al., 2003; Grillot J. C. et al, 1987), et les basses altitudes qui sont caractérisées par les dépôts alluvionnaires d’origine lacustre. Des campagnes géophysiques ont été alors menées sur ces deux types de terrain (hautes altitudes et basses altitudes). Pour les basses altitudes, 21 mesures de SE (figure 28) ont été effectuées dans la plaine alluvionnaire de la zone d’étude pour estimer la profondeur du substratum rocheux. La répartition de ces 21 SE n’est pas régulière pour toute la zone d’étude, mais ils représentent bien presque la totalité des plaines des basses altitudes, sauf pour la plaine à côté d’Ambohitrimanjaka (figure 29). En effet, cette partie fera l’objet d’étude électromagnétique.