GML6201A Techniques géophysiques de haute résolution M ...cours-examens.org/images/Etudes_superieures/Master_geophysique/... · Introduction Système dipolaire fréquentiel Théorie

Bernard Giroux GML6201A – Methodes electromagnetiques - p. 1/54

GML6201A–

Techniques geophysiques de haute resolution–

Methodes electromagnetiques

Bernard Giroux

[email protected]

Ecole Polytechnique de Montreal

Introduction

Systeme dipolaire frequentiel

Theorie

Instrumentation

Systeme a onde plane (TBF)

Theorie

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Interpretation

Mise en oeuvre

Applications


Introduction

Que voient les methodes electromagnetiques (EM) ? Les corps electriquement conducteurs dans un environnement

resistant.

Methodes EM et genie : Permafrost ; Detection de gravier ; Cartographie d’invasion saline ; Detection de karsts ; Detection et cartographie de zones polluees ou contaminees ; Cartographie de la topographie du socle ; Cartographie de la conductivite du sol pour la mise a la terre ; Detection de tuyaux et conducteurs metalliques.

Introduction


Theorie

Instrumentation


Theorie

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Interpretation

Mise en oeuvre

Applications



Introduction


Theorie

Principe du systeme dipolaire

frequentiel


frequentiel

Dephasage du champ

secondaire Rapport des champs

Definitions

Simplification

Determination de la

conductivite Reponse instrumentale et

profondeur

Reponse instrumentale et

profondeur


profondeur


profondeur

Calcul des contributions

Exercice

Variations laterales

Resolution d’un sous-sol 2

couches Profondeur d’investigation

Avantages de la technique

Desavantages de la technique

Instrumentation


Theorie


Principe du systeme dipolaire frequentiel

6 6

-s

Tx Rx

Un courant alternatif circule dans une bobine emettrice (Tx) un champ magnetique primaire Hp est genere.

Soit un corps conducteur soumis a Hp

des courants de Foucault sont generes dans ce corps ; il devient la source d’un champ secondaire Hs.

La bobine Rx mesure Hp et Hs.

Introduction


Theorie


frequentiel


frequentiel

Dephasage du champ


Definitions

Simplification

Determination de la


profondeur


profondeur


profondeur


profondeur


Exercice






Instrumentation


Theorie


Principe du systeme dipolaire frequentiel

Illustration du principeChamp secondaire

Champ primaire

Cible

Émetteur

Récepteur

Introduction


Theorie


frequentiel


frequentiel

Dephasage du champ


Definitions

Simplification

Determination de la


profondeur


profondeur


profondeur


profondeur


Exercice






Instrumentation


Theorie


Dephasage du champ secondaire

Champ primaire P

Réelle ou en phase=-S sin ϕ

Champ résultant R

Cham

pse

cond

aire

S

ϕ π/2

Imaginaire ou quadrature=-S cos ϕ

f.e.m.secondaire

α

La f.e.m. dans le secondaire est dephasee de π/2 par rapport a Hp ;

π/2 + φ est le dephasage du courant et de Hs par rapport a Hp ;

α est le retard de la resultante par rapport a Hp.

Introduction


Theorie


frequentiel


frequentiel

Dephasage du champ


Definitions

Simplification

Determination de la


profondeur


profondeur


profondeur


profondeur


Exercice






Instrumentation


Theorie


Rapport des champs

Pour des dipoles coplanaires Tx et Rx verticaux, separees de s :(

Hs

Hp

)

v

=2

(γs)29 −

[9 + 9γs + 4(γs)2 + (γs)3

]exp(−γs)

Pour des dipoles coplanaires Tx et Rx horizontaux, separees de s :(

Hs

Hp

)

h

= 2

1 − 3

(γs)2+

[3 + 3γs + (γs)2

] exp(−γs)

(γs)2

avec γ =

√iωµ0σ, (i =

√−1)

ω = 2πf , ou f est la frequence [Hz] σ est la conductivite, µ0 est la permeabilite magnetique du vide

Introduction


Theorie


frequentiel


frequentiel

Dephasage du champ


Definitions

Simplification

Determination de la


profondeur


profondeur


profondeur


profondeur


Exercice






Instrumentation


Theorie


Definitions

Profondeur de penetration δ (effet de peau)

δ =

√2

ωµ0σ=

√2i

γ

plus le milieu est conducteur, plus faible est δ.

Nombre d’induction B

B =separation

prof. de peau=

s

δ

D’ou

γs =√

2iB.

Introduction


Theorie


frequentiel


frequentiel

Dephasage du champ


Definitions

Simplification

Determination de la


profondeur


profondeur


profondeur


profondeur


Exercice






Instrumentation


Theorie


Simplification

Si |B| ≪ 1 (|γs| ≪ 1), alors on a(

Hs

Hp

)

v

=

(Hs

Hp

)

h

≈ iωµ0σs2

4=

iB2

2

Hs est dephase de π/2 sur Hp.

Pour que |B| ≪ 1, il faut que

ω ≪ 2

µ0σs2.

(µ0 = 4π × 10−7 H/m)

Introduction


Theorie


frequentiel


frequentiel

Dephasage du champ


Definitions

Simplification

Determination de la


profondeur


profondeur


profondeur


profondeur


Exercice






Instrumentation


Theorie


Determination de la conductivite

Si la condition precedente est remplie, on peut determiner σ apartir de la mesure du rapport des champs :

σa =4

ωµ0s2

(Hs

Hp

)

Q

ou(

Hs

Hp

)

Qest la composante en quadrature.

σa est appelee conductivite apparente : si le milieu est parfaitement homogene, σa est la conductivite

vraie ; pour un milieu heterogene, c’est la conductivite d’un milieu

homogene equivalent du point de vue EM.

Introduction


Theorie


frequentiel


frequentiel

Dephasage du champ


Definitions

Simplification

Determination de la


profondeur


profondeur


profondeur


profondeur


Exercice






Instrumentation


Theorie


Reponse instrumentale et profondeur

On cherche a determiner d’ou provient le champ secondaire.

Cas du sol homogene Decomposons le sol en de minces tranches horizontales

d’epaisseur dz ; Prenons une tranche a une profondeur z (normalisee par s) ; La contribution relative de cette tranche a Hs vaut

Φv(z) =4z

(4z2 + 1)3/2dipoles verticaux

Φh(z) = 2 − 4z

(4z2 + 1)1/2dipoles horizontaux

Introduction


Theorie


frequentiel


frequentiel

Dephasage du champ


Definitions

Simplification

Determination de la


profondeur


profondeur


profondeur


profondeur


Exercice






Instrumentation


Theorie



Dipoles verticaux : la contribution maximale est a

z = 0.4s ; a z = 1.5s, la contribution est encore

significative ; a z = 0, la contribution est minimale.

Dipoles horizontaux : la contribution maximale a la surface ; la contribution diminue avec z.

0 0.5 1 1.5 20

0.5

1

1.5

2

Profondeur normalisee

Φv

Φh

Faire un profil avec les boucles horizontales et verticales permet dedire si le sol est stratifie.

Introduction


Theorie


frequentiel


frequentiel

Dephasage du champ


Definitions

Simplification

Determination de la


profondeur


profondeur


profondeur


profondeur


Exercice






Instrumentation


Theorie



Cas du sol multi-couches

Une courbe cumulative est plus utile :

R(z) =

∫ ∞

z

Φ(z)dz

On obtient pour les dipoles coplanaires horizontaux et verticaux

Rv(z) =1

(4z2 + 1)1/2

Rh(z) = (4z2 + 1)1/2 − 2z

Introduction


Theorie


frequentiel


frequentiel

Dephasage du champ


Definitions

Simplification

Determination de la


profondeur


profondeur


profondeur


profondeur


Exercice






Instrumentation


Theorie



Configuration verticale : le materiel sous 2s contribue a 25% ; inversement, le materiel au dessus

contribue a 75% ; la profondeur d’investigation est a peu

pres 2 fois plus grande qu’avec lesdipoles horizontaux.

0 0.5 1 1.5 20

0.25

0.5

0.75

1

Profondeur normalisee

Rv

Rh

Exemple d’utilisation de la courbe R : Soit un sous-sol homogene de 20 mS/m : on mesure 20 mS/m. Si, sous 2s, on a maintenant un socle infiniment resistant

(σ2 = 0) On mesure alors 75% de σ1, soit 0.25×20, 15 mS/m.

Note : la condition s ≪ δ doit toujours etre verifiee.

Introduction


Theorie


frequentiel


frequentiel

Dephasage du champ


Definitions

Simplification

Determination de la


profondeur


profondeur


profondeur


profondeur


Exercice






Instrumentation


Theorie



Cas deux couches (couche 1 d’epaisseur z) contribution de la couche 1 : σa = σ1[1 − R(z)] ; contribution de la couche 2 : σa = σ2R(z) ; la lecture sera

σa = σ1[1 − R(z)] + σ2R(z).

Cas trois couches

σa = σ1[1 − R(z1)] + σ2[R(z1) − R(z2)] + σ3R(z2).

σ3

σ2

σ1 z1 z26? 6

?

Introduction


Theorie


frequentiel


frequentiel

Dephasage du champ


Definitions

Simplification

Determination de la


profondeur


profondeur


profondeur


profondeur


Exercice






Instrumentation


Theorie


Exercice

Quel est ρa pour un leve avec le EM31 (s = 3.66 m), en modevertical en en mode horizontal ?

ρ1 = 200 Ωm, ρ2 = 1 Ωm, ρ3 = 500 Ωm, l’epaisseur h1 = 2 m ;1. si l’epaisseur h2 = 0.25 m ;

2. si l’epaisseur h2 = 0.5 m ;

Introduction


Theorie


frequentiel


frequentiel

Dephasage du champ


Definitions

Simplification

Determination de la


profondeur


profondeur


profondeur


profondeur


Exercice






Instrumentation


Theorie


Exercice



Rv(z1) = 0.6751, Rv(z2) = 0.6310, Rh(z1) = 0.3885,

Rh(z2) = 0.3553

ρav = 21.3 Ωm, ρah = 27.1 Ωm


Introduction


Theorie


frequentiel


frequentiel

Dephasage du champ


Definitions

Simplification

Determination de la


profondeur


profondeur


profondeur


profondeur


Exercice






Instrumentation


Theorie


Exercice



Rv(z1) = 0.6751, Rv(z2) = 0.6310, Rh(z1) = 0.3885,

Rh(z2) = 0.3553

ρav = 21.3 Ωm, ρah = 27.1 Ωm


Rv(z1) = 0.6751, Rv(z2) = 0.5907, Rh(z1) = 0.3885,

Rh(z2) = 0.3269

ρav = 11.5 Ωm, ρah = 15.3 Ωm

Introduction


Theorie


frequentiel


frequentiel

Dephasage du champ


Definitions

Simplification

Determination de la


profondeur


profondeur


profondeur


profondeur


Exercice






Instrumentation


Theorie



Si σ ne varie pas de facon significative a moins d’une distance s on peut considerer le sol lateralement uniforme.

Exemples (echelle verticale exageree)

Introduction


Theorie


frequentiel


frequentiel

Dephasage du champ


Definitions

Simplification

Determination de la


profondeur


profondeur


profondeur


profondeur


Exercice






Instrumentation


Theorie


Resolution d’un sous-sol 2 couches

σ1, σ2 et z1 peuvent etre determines en variant s et l’orientationdes boucles ;

Repose sur la variation de la contribution de σ2 :

σa|s1= σ1[1 − R(z/s1)] + σ2R(z/s1)

σa|s2= σ1[1 − R(z/s2)] + σ2R(z/s2)

σa|s3= σ1[1 − R(z/s3)] + σ2R(z/s3)

Si on a des mesures en mode V et H, a trois ecartements : on a 6 equations et 3 inconnues ; des programmes (Interpex) permettent de retrouver σ1, σ2 et

z1.

Introduction


Theorie


frequentiel


frequentiel

Dephasage du champ


Definitions

Simplification

Determination de la


profondeur


profondeur


profondeur


profondeur


Exercice






Instrumentation


Theorie


Profondeur d’investigation

Profondeur a laquelle on ne peut plus detecter une couchedifferente de la couche au-dessus.

Conditionnee par la precision des mesures.

Pour l’EM31 de Geonics (s = 3.7 m) pv ≈ 6 m ph ≈ 3 m ;

Pour l’EM34 de Geonics (s = 10, 20 et 40 m)

Separation Profondeur d’investigation

dipoles horizontaux dipoles verticaux

10 7.5 15

20 15 30

40 30 60

Introduction


Theorie


frequentiel


frequentiel

Dephasage du champ


Definitions

Simplification

Determination de la


profondeur


profondeur


profondeur


profondeur


Exercice






Instrumentation


Theorie



Excellente resolution de la conductivite : l’extension laterale du volume de sol echantillonne est

approximativement la meme que l’extension verticale ; de faibles perturbations de σ (5 a 10 %) sont facilement et

precisement mesurees.

Pas de probleme d’injection de courant : couplage electromagnetique ; pas de probleme de resistance de contact aux electrodes

(gravier, socle, etc...).

Simplicite d’interpretation (multi-couches).

Mesures faciles et rapides : 5 a 10 fois plus rapide que la resistivite DC ; 5 a 7 km/jour (intervalle de mesure de 25-50 m).

Introduction


Theorie


frequentiel


frequentiel

Dephasage du champ


Definitions

Simplification

Determination de la


profondeur


profondeur


profondeur


profondeur


Exercice






Instrumentation


Theorie



Dynamique limitee : 1 a 1000 mS/m (1 a 1000 Ωm) difficile d’induire du courant dans les sols resistants pour

generer un Hs mesurable ; pour des σ elevees, la composante en quadrature n’a plus une

relation lineaire avec la conductivite du sol.

Le zero de l’instrument (obtention et maintient) : le zero doit etre mis a zero dans un environnement infiniment

resistant ; il y a toujours une certaine derive de l’instrument dans le temps

(et avec la temperature). Erreur possible de ± 2 mS/m.

Capacite de sondage vertical limitee : augmenter s indefiniment implique une dynamique de

l’instrument trop couteuse.

Introduction


Theorie

Instrumentation

Conductivimetre EM31

Conductivimetre EM34-3


Theorie

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Interpretation

Mise en oeuvre

Applications



Quantites mesurees :1. σa (mS/m) ;

2.(

Hs

Hp

)

en phase(ppt).

Source bobine dipolaire (9.8

kHz).

Rx Tx

connexion

Recepteur bobine dipolaire, coplanaire et a 3.66 m de la source.

Dynamique et sensibilite conductivite : 10, 100, 1000 mS/m ; et 0.1 mS/m ; en phase : ± 19.9 ppt ; et 0.03 ppt.

Introduction


Theorie

Instrumentation




Theorie

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Interpretation

Mise en oeuvre

Applications



Quantites mesurees :1. σa (mS/m) ;

Source bobine dipolaire ; 63 cm de diametre ; (100 cm pour XL).

Bobine

Console du récepteur (portée à la poitrine de l'opérateur)

Câble de la référence

63 cm

Bobine

Émetteur

Console(portée sur les épauledu deuxième opérateur)

10, 20 ou 40 m

Ecartements et frequences d’operation : 10 m, a 6.4 kHz ; 20 m, a 1.6 kHz ; 40 m, a 0.4 kHz.

Dynamique et sensibilite 3, 10, 30, 100, 300 mS/m ; et 0.2 mS/m.

Introduction


Theorie

Instrumentation


Theorie

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Interpretation

Mise en oeuvre

Applications



Introduction


Theorie

Instrumentation


Theorie

Principe du systeme TBF


Sous-sol homogene infini


Sol a deux couches

Sol a deux couches

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Interpretation

Mise en oeuvre

Applications



La source est une antenne fixe, de frequence comprise entre 15 et25 kHz.

Au champ lointain, l’onde source est plane.

Antenne

~100 m

Vecteurs électriques

Vecteur magnétiqueHp horizontal

Introduction


Theorie

Instrumentation


Theorie





Sol a deux couches

Sol a deux couches

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Interpretation

Mise en oeuvre

Applications



Les equations du champ EM sont

∂2Ex

∂z2= −k2Ex

∂2Hy

∂z2= −k2Hy

Hy =1

µ0iω

∂Ex

∂zk =

√

iωµ0σ =1 + i

δ

La solution generale du systeme ci-dessus est

Ex = Aeikz + Be−ikz

Hy =k

µ0ω

(Aeikz − Be−ikz

)

Introduction


Theorie

Instrumentation


Theorie





Sol a deux couches

Sol a deux couches

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Interpretation

Mise en oeuvre

Applications



Solution pour un sous-sol homogene infini : E et H ne peuvent pas croıtre indefiniment avec z ;

B = 0 car

exp(−ikz) = exp

(

−i1 + i

δz

)

= exp(−iz/δ) exp(z/δ)

= (cos(−z/δ) + i sin(−z/δ)) exp(z/δ)︸︷︷︸

croissant

Ainsi, a la surface, Ex(0) = A et Hy = kωµ0

Ex(0) ; On peut eliminer la dependance au champ primaire en utilisant

le ratio Ex

Hy;

l’impedance est ainsi definie comme Z = Ex

Hy= µ0ω

k .

Introduction


Theorie

Instrumentation


Theorie





Sol a deux couches

Sol a deux couches

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Interpretation

Mise en oeuvre

Applications



Formulation usuelle :

Z = |Z|eiφ =

√

2πρµ0

Te−iπ/4

ρ =T

2πµ0|Z|2

φ = −π/4

ou T est la periode et ρ est la resistivite electrique.

Introduction


Theorie

Instrumentation


Theorie





Sol a deux couches

Sol a deux couches

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Interpretation

Mise en oeuvre

Applications


Sol a deux couches

Le champ electrique dans les couches 1 et 2 vaut

E(1)x = A1e

ik1z + B1e−ik1z, 0 ≤ z ≤ h1

E(2)x = A1e

ik2z, z ≥ h1

Le champ magnetique dans les couches 1 et 2 vaut

H(1)y =

k1

ωµ0

(A1e

ik1z − B1e−ik1z

)

H(2)y =

k2

ωµ0A2e

ik2z

Introduction


Theorie

Instrumentation


Theorie





Sol a deux couches

Sol a deux couches

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Interpretation

Mise en oeuvre

Applications


Sol a deux couches

A partir de l’application des conditions aux interfaces, on trouve

Za = Z11 + K12e

2ik1h1

1 − K12e2ik1h1

ou

Z1 =ωµ0

k1et K12 =

√ρ2 −

√ρ1√

ρ2 +√

ρ1.

Za est surtout influencee par le produit k1h1 = h1

δ1(1 + i)

si h1

δ1≫ 1, alors Za → Z1 ;

si h1

δ1≪ 1, alors Za → ωµ0

k2= Z2.

Introduction


Theorie

Instrumentation


Theorie

Mise en oeuvre

Mise en oeuvre

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Interpretation

Mise en oeuvre

Applications


Mise en oeuvre

Hp

O O'

Cible conductrice allongée perpendiculairementau plan de la figure

Hp

Hs

Hs

Hst HRt

Hpt

Clinomètre

θ

α

Bobine I

Mesure

Bobine II

Référence

Compensation

Z

Hs

a

b Hp

Le champ primaire Hp est horizontal ;

Le champ secondaire Hs forme un angle α avec Hp ;

Le petit axe de l’ellipse est oriente vers le conducteur.

Introduction


Theorie

Instrumentation


Theorie

Mise en oeuvre

Mise en oeuvre

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Interpretation

Mise en oeuvre

Applications


Mise en oeuvre

L’appareil EM16 de Geonics mesure

b

a≈ Hs sinα sinφ

Hp≈ ℑ(Hsz)

Hp

tan θ ≈ Hs sinα cosφ

Hp≈ ℜ(Hsz)

Hp

Si la composante electrique estmesuree (EM16-R) :

ρa =1

2πµ0f

(Ex

Hy

)2

.

Introduction


Theorie

Instrumentation


Theorie

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Interpretation

Mise en oeuvre

Applications


Technique TDEM

Introduction


Theorie

Instrumentation


Theorie

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Presentation

Principe

Principe

Analogie des ronds de fumee


Mesure de la conductivite

Interpretation

Mise en oeuvre

Applications


Presentation

TDEM : Time Domain EM.

Contrairement aux methodes precedentes ou on travaille enfrequence, on travaille dans le domaine du temps.

Les methodes en frequence sont surtout utilisees pour faire desprofils ou des cartes ;

La technique TDEM permet d’obtenir des sondages verticaux et deconstruire des pseudo-sections.

Introduction


Theorie

Instrumentation


Theorie

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Presentation

Principe

Principe




Interpretation

Mise en oeuvre

Applications


Principe

On maintient un courant dans une boucle un certain temps : un champ magnetique statique s’etabli ;

On coupe le courant brusquement : une force electromotrice est induite dans le sol (loi de Faraday) ; ce qui provoque la circulation de courants de Foucault ; l’intensite des courants est fonction de la resistivite du sol ; le champ mesure est donc fonction de la resistivite du sol.

Les courants diminuent avec le temps a cause des pertes de Joule.

La mesure se fait lorsque le courant est coupe (relativement facilea accomplir).

Introduction


Theorie

Instrumentation


Theorie

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Presentation

Principe

Principe




Interpretation

Mise en oeuvre

Applications


Principe

Illustration du principe

Voltage au récepteur

Courant au transmetteur

temps

temps

T = 1 période

Introduction


Theorie

Instrumentation


Theorie

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Presentation

Principe

Principe




Interpretation

Mise en oeuvre

Applications



Au moment de la coupure, les courants sont generes pres de labobine, de maniere a maintenir le champ statique ;

Ces“boucles de courant” diffusent en profondeur avec le temps ; et voient leur rayon augmenter simultanement.

Nabighian (1979) a utilise l’analogie des ronds de fumee pourdecrire la comportement des courants.

La vitesse de diffusion, la profondeur et le rayon a un intant t sont :

v =2

πµσtz =

2√π

(4t

σµ

)1/2

r =

(4.37t

σµ

)1/2

.

Introduction


Theorie

Instrumentation


Theorie

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Presentation

Principe

Principe




Interpretation

Mise en oeuvre

Applications



Illustration du principe

Courant de Foucaultimmédiatement après la coupure

Boucle

émettrice

Courant de Foucault aux temps longs

Boucleémettrice

t2

t4

t5

t3

Introduction


Theorie

Instrumentation


Theorie

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Presentation

Principe

Principe




Interpretation

Mise en oeuvre

Applications



La conductivite est obtenue a partir de la courbe de decroissancedu champ en fonction du temps ;

Pour un milieu homogene, le relation entre la derivee du champ, laconductivite et le temps est (approximation“temps long”)

∂Hz

∂t≈ m

20

(σµ

π

)3/2

t−5/2;

ou m est le moment magnetique (m = IS).

On obtient pour la resistivite

ρ =µ

π

( m

20

)2/3 1(

∂Hz

∂t

)2/3

1

t5/2.

Introduction


Theorie

Instrumentation


Theorie

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Interpretation

Interpretation

Sol deux couches

Sol n couches

Mise en oeuvre

Applications


Interpretation

La mesure realisee est le voltage (ou ∂H∂t )

en fonction du temps ;

La reponse est divisee en 2 parties : domaine precoce, reponse quasi

constante ; domaine tardif : decroissance t−5/2.

Si le sol n’est pas homogene, on mesure laresistivite apparente.

6

-log t

log ρa

ρa -

6

log t

log V

temps long

temps court

Introduction


Theorie

Instrumentation


Theorie

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Interpretation

Interpretation

Sol deux couches

Sol n couches

Mise en oeuvre

Applications


Sol deux couches

-

6

log t

log V

a b c

a : deux couches ρ1 < ρ2 ;

b : une couche ρ1 ;

c : deux couches ρ1 > ρ2.

6

-log t

log ρa

ρ1

ρ2

6

-log t

log ρa

ρ1

ρ2

Introduction


Theorie

Instrumentation


Theorie

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Interpretation

Interpretation

Sol deux couches

Sol n couches

Mise en oeuvre

Applications


Sol n couches

L’interpretation se fait avec des logiciels specialises.

Sounding: S12

10-2 10 -1 100

Time (msec)

103

102

101

Appa

rent

Res

istiv

ity (o

hm.m

)

0

20

40

60

80

100D

ep

th (

m)

0

20

40

60

80

100

0

20

40

60

80

100

0

20

40

60

80

100

0

20

40

60

80

100

0

20

40

60

80

100

0

20

40

60

80

100

0

20

40

60

80

100

0

20

40

60

80

100

0

20

40

60

80

100

0

20

40

60

80

100

0

20

40

60

80

100

0

20

40

60

80

100

0

20

40

60

80

100

0

20

40

60

80

100

0

20

40

60

80

100

0

20

40

60

80

100

0

20

40

60

80

100

0

20

40

60

80

100

6.7

14.2

66.2

6.3

68

5.11

74.61

6.2

75.2

7.8

65.8

6

65.7

10.4

107

27.2

2.5

9.8

48.4

2.1

9.4

57.6

2.6

12.2

50

3

11.4

65.3

4.8

7.1

560

4.4

s12 s11 s06 s07 s08 s09

20 40 806030 50 7010

Position (m)

Introduction


Theorie

Instrumentation


Theorie

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Interpretation

Mise en oeuvre

Acquisition des donnees


Avantages

Inconvenients

Applications



Configuration habituelle : boucle centrale ;

Si la boucle du Tx est de dimension inferieure a 20×20 m2 ; configuration decalee, recepteur a une dizaine de metres de la

boucle.

Principaux parametres a regler : taille de la boucle et intensite ducourant ; la profondeur d’investigation ≈ largeur de la boucle ; logiciels pour modeliser la reponse, doit tenir compte de

taille de la boucle ; courant ; plage de temps de mesure ; position du recepteur et sa surface effective ; niveau de bruit du systeme (environ 5−10V/m2).

Introduction


Theorie

Instrumentation


Theorie

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Interpretation

Mise en oeuvre



Avantages

Inconvenients

Applications



Boucle émettrice

Récepteur

Introduction


Theorie

Instrumentation


Theorie

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Interpretation

Mise en oeuvre



Avantages

Inconvenients

Applications


Avantages

Rapidite d’operation ;

Taille du dispositif de mesure : de l’ordre de la taille de la profondeur d’exploration ; electrique DC : taille du dispositif ≈ 3 fois la profondeur

d’exploration ;

Information concentree a la verticale ; resolution laterale (en utilisant des stations adjacentes) ; resolution des couches conductrices et reduction du domaine

d’equivalence ;

Pas de probleme d’injection de courant.

Introduction


Theorie

Instrumentation


Theorie

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Interpretation

Mise en oeuvre



Avantages

Inconvenients

Applications


Inconvenients

Ne fonctionne pas bien en milieu resistant ;

Peu de moyens d’interpretation des cibles 3D ;

Sensible aux bruits (lignes a HT, decharges atmospheriques) ;

Polarisation provoquee (terrains argileux) : affecte la reponse tardive ; il faut deplacer le recepteur a quelque distance de la boucle.

Equipement relativement couteux (TEM47&PROTEM deGeonics : 70,000 $Can).

Introduction


Theorie

Instrumentation


Theorie

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Interpretation

Mise en oeuvre

Applications

Localisation du pergelisol

Infiltration d’eau salee –

dipol. freq.


dipol. freq.


TDEM Detection de cavite - meth.

TBF Detection de tuyaux

Travaux


Applications

Introduction


Theorie

Instrumentation


Theorie

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Interpretation

Mise en oeuvre

Applications



dipol. freq.


dipol. freq.




Travaux



EM31

Introduction


Theorie

Instrumentation


Theorie

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Interpretation

Mise en oeuvre

Applications



dipol. freq.


dipol. freq.




Travaux


Infiltration d’eau salee – dipol. freq.

Introduction


Theorie

Instrumentation


Theorie

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Interpretation

Mise en oeuvre

Applications



dipol. freq.


dipol. freq.




Travaux


Infiltration d’eau salee – dipol. freq.

Introduction


Theorie

Instrumentation


Theorie

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Interpretation

Mise en oeuvre

Applications



dipol. freq.


dipol. freq.




Travaux


Infiltration d’eau salee – TDEM

Introduction


Theorie

Instrumentation


Theorie

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Interpretation

Mise en oeuvre

Applications



dipol. freq.


dipol. freq.




Travaux


Detection de cavite - meth. TBF

ρa

ρ2

Introduction


Theorie

Instrumentation


Theorie

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Interpretation

Mise en oeuvre

Applications



dipol. freq.


dipol. freq.




Travaux


Detection de tuyaux

EM31Influence de l'échantillonnage spatial

Introduction


Theorie

Instrumentation


Theorie

Mise en oeuvre

Technique TDEM

Theorie

Interpretation

Mise en oeuvre

Applications



dipol. freq.


dipol. freq.




Travaux


Travaux

Article a resumer Frohlich, B. and Lancaster, W. J. (1986). Electromagnetic

surveying in current Middle Eastern archaeology : Applicationand evaluation. Geophysics, 51(7) :1414–1425 ;

Exercice

Disponibles sur le site du cours.

Documents

GML6201A Techniques géophysiques de haute résolution M ...cours-examens.org/images/Etudes_superieures/Master_geophysique/... · Introduction Système dipolaire fréquentiel Théorie