Geofizică aplicată

The geofizicii aplicate este o ramură a geofizicii , care utilizează metode de măsurare a proprietăților fizice ale pământului subsolului pentru a detecta sau a deduce prezența și poziția concentrațiilor de minerale și hidrocarburi .

Explorare geofizică

Explorarea geofizică implică studiul variației proprietăților fizice ale solurilor în spațiu, dar și în timp:

Istorie

Disciplina a apărut între războaie pentru a asigura nevoile lumii în creștere de hidrocarburi și minerale .

Au fost doi frați, Conrad și Marcel Schlumberger , cei care au avut ideea de a măsura proprietățile electrice ale unui teren pentru a-l caracteriza mai bine și care au dat naștere astfel geofizicii.

Tehnici

Tragere electrică (Cartografie)

Principiu

Glisa electric este o geofizic prospecțiuni metodă care permite caracterizarea subsolului prin intermediul unei interpretări a rezistivității aparente a solului. Măsurătorile se fac prin măsurarea unei diferențe de potențial (ΔV) și a unei intensități (I).

Pe teren, prospectarea se efectuează prin implantarea de electrozi , apoi prin măsurarea rezistivității aparente. În cele din urmă, întocmim o hartă a parcelei după calcularea rezistivității electrice a solului:

k: coeficientul geometric al dispozitivului.

Mod de operare Wenner alpha.JPG Wenner beta.JPG

Se utilizează patru electrozi care sunt implantați în sol și care sunt conectați la un dispozitiv de măsurare a rezistenței electrice. În funcție de amplasarea electrozilor de injecție, există diferite dispozitive (a se vedea imaginile din față):

  • Wenner Alpha  : Electrozii de injecție sunt localizați pe fiecare parte a punctului de măsurare:
  • Wenner Beta  : Electrozii de injecție sunt localizați pe aceeași parte a punctului de măsurare:

a fiind distanța dintre doi electrozi.

Apoi, întregul dispozitiv este mutat la următorul punct de măsurare.

să știți  : există un truc pentru a economisi timp în timpul unor măsurători foarte numeroase: întrucât toți electrozii sunt identici, este suficient doar să mutați ultimul electrod în aval de primul.

Tablou electric (profil)

Descrierea dispozitivului

În primul rând, implantăm de-a lungul profilului pe care dorim să-l studiem, electrozi distanți la un interval constant (în general, 5 metri). Apoi, le conectăm pe fiecare dintre ele la un multinod. Acest dispozitiv face posibilă „recunoașterea” fiecăruia dintre electrozi (pentru a cunoaște locația lor, ordinea lor etc.). În cele din urmă, este utilizat un multiplexor pentru a putea atribui un rol fiecărui electrod. Totul este conectat la un metru de rezistivitate care va efectua automat măsurătorile. Pentru acest profil, va fi utilizat doar un dispozitiv Wenner-Alpha (spațiu identic între electrozi).

Principiu

Tabloul electric , ca și tracțiunea electrică , se bazează pe măsurarea unei diferențe de potențial și a unui curent între doi electrozi implantați în sol, pentru a calcula rezistența electrică a solului.

Un tablou electric este de fapt format dintr-o multitudine de puncte de sunet. Într-adevăr, folosim gama de 32 de electrozi pentru a crea distanțe diferite (minim 1,5m și maxim 10m) fără a fi nevoie să deplasăm electrozii; ceea ce reduce considerabil timpul de măsurare. Într-adevăr, datorită acestui sistem, este posibilă realizarea a 155 de configurații de sunet diferite (datorită multiplexorului) și efectuarea măsurătorilor în aproximativ jumătate de oră. Cei 32 de electrozi sunt doar cei furnizați de o marcă de echipamente ... Putem realiza, de asemenea, dispozitive pol polare cu un electrod de referință - potențialul la "infinit" (de 10 ori distanța maximă) a dispozitivului și, de asemenea, o altă injecție la "infinit" „(fântâna), acest dispozitiv făcând posibilă recombinarea tuturor celorlalte quadrupole.

Sondaj electric (Sondaj)

Obiectivul sondării este de a cunoaște modul în care rezistivitatea aparentă variază vertical la un anumit punct de pe suprafață. Știind că profunzimea investigației depinde de dimensiunea dispozitivului, se efectuează o succesiune de măsurători, crescând de fiecare dată lungimea dispozitivului, astfel creșterea acestuia din urmă va confirma o profunzime mai mare de investigație a curentului electric, fiecare valoarea rezistivității aparente este atribuită unei pseudo-adâncimi în raport cu tipul dispozitivului.

Prospectarea magnetică

La suprafața Pământului, câmpul magnetic variază în spațiu și timp. Variațiile spațiale sunt produse de variațiile proprietăților magnetice ale materialelor înconjurătoare. Variațiile temporale sunt consecința schimbării orientării Pământului față de Soare, a variației diurne, a activității solare și a interacțiunilor electromagnetice din atmosfera superioară. Scopul prospecțiunii este de a evidenția variația spațială a proprietăților magnetice ale materialelor (magnetizare indusă (dia-, para-, fero-magnetică sl), magnetizare remanentă (feromagnetică sl). Astfel, variația temporală a câmpului trebuie corectată câmp magnetic local în timpul prospecției. Pentru a face acest lucru, pot fi utilizate două abordări: utilizați un magnetometru în poziție statică ca bază sau măsurați gradientul local fie utilizând un gradometru (gradometru fluxgate), fie un dispozitiv cu senzor dual (pompare optică). magnetometrul de proton a fost primul care a fost utilizat. magnetometrele optice de pompare permit rate de acțiune crescute (10 până la 20 Hz). tehnologia fluxgate permite frecvențe mai mari și în special ușurează dispozitivul prin consumul redus de energie. Pomparea optică permite măsurarea absolută a intensității câmpului magnetic la o rezoluție de 0,1 nT la 10 Hz. Fluxgate chnology, măsurarea este uni-axială sau triaxială, dar cu o eroare de instrument care nu permite atingerea unei astfel de rezoluții.

Magnetometru cu protoni (cartografie) Principiul și modul de funcționare

Folosim un magnetometru cu protoni  (in) pentru a măsura câmpul magnetic general, adică câmpul magnetic al Pământului adăugat câmpului magnetic creat de anomalii. Cu toate acestea, deoarece sensibilitatea dispozitivului se află la 1 nT, este esențial ca persoana care deține magnetometrul să fie nemagnetică , pentru a nu perturba măsurătorile. Acest dispozitiv are o adâncime de investigație care variază în funcție de altitudinea senzorului.

În plus, între două profiluri (dus-întors), se face o măsurătoare la bază pentru a putea stabili derivarea temporală a câmpului magnetic al Pământului. Pentru a crește precizia măsurătorilor, alegem să revenim la referință după sfârșitul unui profil și înainte de începerea următorului.

Prospectarea electromagnetică

EM31 (Cartografie)

Acest tip de metodă exploatează principiul inducției electromagnetice în materialele conductoare. Această metodă se numește „activă”, deoarece emitem artificial un câmp magnetic primar, care este condus de subsol și ale cărui modificări măsurate la suprafață ne oferă informații cu privire la proprietățile solului. Mai mult, este o metodă de frecvență (9,8 kHz) și care, în virtutea geometriei sale (distanța emițător / receptor: 3,66 m), are un număr de inducție scăzut.

Descrierea dispozitivului

În realitate, metoda pe care o aplicăm este o metodă de tip Slingram , care folosește două bucle: un expeditor și un receptor. Dispozitivul folosit, EM31 , a fost creat de compania Geonics , specializată în domeniu și foarte fiabilă. Într-adevăr, în virtutea configurației sale geometrice, măsurătorile nu mai sunt prea supuse efectului de piele (efect de atenuare în funcție de distanța semnalului). Pentru prospectarea solului am ales o configurație HCP (Horizontals Coplanar), adică planul bobinelor este orizontal (dipolul magnetic este deci vertical).

Cu un astfel de dispozitiv, există o adâncime de investigație aproximativ egală cu 5,5 metri (de 1,5 ori distanța emițător / receptor). Cu toate acestea, în HCP, adâncimea cea mai luată în considerare este s / 2 (s: suprafața bobinelor).

Principiu

În practică, se măsoară câmpul magnetic al solului, un câmp care este proporțional cu conductivitatea electrică aparentă (siemens / metru) a parcelei.

De fapt, atunci când EM31 este alimentat, un curent curge prin bobine, ceea ce induce un câmp magnetic ( câmpul primar ). Acest câmp care se propagă în sol întâlnește mai multe zone conductoare în care vor fi induși curenți turbionari , care vor genera ei înșiși un nou câmp magnetic ( câmpul secundar ). În cele din urmă, bobina receptorului dispozitivului măsoară suma câmpului primar și a câmpului secundar. Acesta este motivul pentru care dispozitivul este mai sensibil la mediile conductive decât la mediile rezistente.

Mod de operare

Principalul avantaj al acestei metode este că este relativ rapid și nu necesită contact cu solul. Prin urmare, este suficient să vă deplasați pe sol urmând o plasă predefinită.

GeoRadar (profil)

GPR este un dispozitiv electromagnetic pentru stabilirea unui profil în funcție de topografia a permitivității dielectrice și conductivitatea . Este o metodă similară reflecției seismice, dar inutilizabilă într-un mediu conductiv (sub apă, canalizare etc.).

Descrierea dispozitivului

Dispozitivul este compus dintr-un emițător și un receptor (bobine) echidistant de punctul de măsurare (distanța dintre aceste două unități rămâne constantă) și o interfață cu un PC pentru achiziționarea măsurătorilor. De asemenea, puteți adăuga un contometru (sistem montat pe o roată) pentru a determina distanța parcursă. Unda electromagnetică trimisă se află în domeniul de frecvență înaltă (225 MHz). Pentru fiecare măsurare, este emis sub forma unui impuls repetat de un anumit număr de ori, pentru a lua o medie pentru a optimiza precizia măsurătorilor.

Undele au o traiectorie și o viteză influențate de permitivitatea dielectrică relativă (amintiți-vă :), conductivitatea și permeabilitatea lor magnetică (ale cărei variații au un efect redus asupra măsurătorilor noastre). Prezența lutului face ca solul să fie prea conductiv pentru a permite trecerea valurilor. Într-adevăr, valul s-ar reflecta aproape complet și ar împiedica obținerea de informații despre ceea ce este mai jos; în același mod în care o placă metalică (un element foarte conductor) îngropată în pământ ar reflecta perfect valurile. De asemenea, este necesar să se realizeze o topografie a profilului pentru a putea interpreta corect profilul obținut în funcție de adâncime.

Mod de operare

Dispozitivul este deplasat de-a lungul profilului și o emisie și, prin urmare, o măsurare, se efectuează la fiecare 10 centimetri.

Folosind un contor de parcurs, nu trebuie decât să rotiți radarul, măsurătorile se fac automat.

Manual, trebuie să puneți radarul la sol și să începeți măsurarea. Cablurile transmit măsurătorile către unitate, astfel încât rezultatele pot fi observate direct pe profil.

Mai mult, pentru a putea determina un model de viteză la sol, trebuie realizat un CMP (Common MidPoint). Este suficient să plasați radarul terestru suficient de departe de anomalie și apoi deasupra acestuia și să mutați treptat deoparte distanța dintre cele două bobine (transmisie / recepție).

Prospectare gravimetrică

O metodă clasică de determinare a diferenței de masă sub suprafața solului este utilizarea gravimetriei. Această diferență de masă este evidențiată de anomaliile câmpului gravitațional. Teoretic cu această metodă se măsoară diferențele câmpului gravitațional comparativ cu un câmp gravitațional de referință, calculat pe elipsoidul de referință. Metoda micro-gravimetrie necesită reveniri regulate la bază pentru a corecta deriva datorită rotației Pământului și a stelelor. Un gravimetru are un arc de cuarț, călătorește în clasa premium, astfel încât transportul său este costisitor și riscant. Instalarea necesită ca aceasta să fie perfect verticală.

Prospectarea seismică

Reflecție seismică

Reflecția seismică folosește reflexia undelor pe interfețele între mai multe niveluri geologice. Reflecția seismică poate fi cu un singur canal sau cu mai multe canale. În acest din urmă caz, pe lângă creșterea raportului semnal-zgomot, este posibil să se calculeze viteza mediilor traversate. Aceste informații sunt apoi utilizate pentru a converti datele în profunzime.

Refracție seismică

Refracția seismică utilizează propagarea undei de-a lungul interfețele dintre nivelurile geologice. Această metodă este adecvată în special pentru anumite aplicații de inginerie civilă și hidrologie. Face posibilă estimarea modelului de viteză și scăderea straturilor. În prezent, este limitat în domeniul practic la obiective a căror adâncime este mai mică de 300m, dar se află la originea descoperirii în 1956 a câmpului petrolier Hassi-Messaoud, cel mai mare din Africa, la o adâncime medie de 3300 m.

<img src="https://fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">