L3PPRS STE302 2014 / 2015

Travaux Pratiques de magnétisme

L'objectif de ce TP est d'utiliser les mesures magnétiques e�ectuées au parc de l'île d'Amourpour détecter la position d'objets aimantés enfouis dans le sol. Vous allez utiliser pour cela lelogiciel Geosoft Oasis montaj qui est un logiciel professionnel fréquemment utilisé dans l'in-dustrie pétrolière et minière pour le traitement des levés gravimétriques et magnétiques. Uneversion gratuite de ce logiciel (Oasis montaj viewer) est disponible à l'adresse suivante :http ://www.geosoft.com/support/downloads/viewers/oasis-montaj-viewerCe freeware vous permettra de consulter les �gures construites pendant le TP.

Connectez-vous sur Chamilo à l'adresse http://chamilo1.grenet.fr/ujf/courses/LPROPPRS/avec votre login et mot de passe agalan et téléchargez l'archive MAG_L3PPRS_2015.zip dans lerépertoire PSTE302/Gravimetrie-Magnetisme.

1. Champ magnétique du noyau : Avant de débuter le traitement des données, utilisezla page http://www.ngdc.noaa.gov/geomag-web/#igrfwmm pour déterminer à l'aidedu modèle IGRF (International Geomagnetic Reference Model) l'inclinaison, la décli-naison et l'intensité du champ magnétique du noyau dans la zone d'étude. Pour cela,vous avez besoin des longitude et latitude de votre site d'étude, que vous pouvez obtenirsur Google Map (en zoomant sur la zone, cliquant droit et sélectionnant Plus d'info

sur cet endroit).

2. Démarrage du logiciel

(a) Créez un répertoire TP_MAG/ dans lequel vous placez les �chiers de l'archive MAG.zip

(b) Ouvrez Oasis Montaj - Educational (icône sur le bureau)

(c) Créez un nouveau projet : File>Project>New... nommé TP_MAG.gpf en vous plaçantdans le répertoire précédemment créé.

3. Chargement des données

(a) Chargez les données magnétiques avec Database>Open Database... et sélectionnezle �chier mag_L3P_17032015_zonex.gdb

(b) Essayez de comprendre la signi�cation de chaque colonne. Notez que le �chiercontient plusieurs colonnes de positionnement :

Lon_deg,Lat_deg : coord. géographiques, syt. WGS84 (gps du magnétomètre)X_L93_m,Y_L93_m : coord. projetées, Lambert 93, syst. RGF93 (gps du magnétomètre)Picket_x_m,Picket_y_m : coord. des piquets (de début et �n de ligne) dans le repèrelocal du levéPicket_x_L93_m,Picket_y_L93_m : coord. projetées, lambert 93, sys. RGF93 (calcu-lées en supposant une vitesse de marche constante entre chaque piquets).

1/6

L3PPRS STE302 2014 / 2015

4. Contrôle de la qualité des données :

(a) A�chez les pro�ls de l'intensité du champ magnétique (Mag_nT) et du gradientvertical (Grad_nT_m) en cliquant droit sur le titre de ces colonnes puis sélectionnantShow pro�le.

(b) Comparez les valeurs minimales et maximales de l'intensité du champ magnétiqueavec l'intensité du champ magnétique du noyau. Ces valeurs vous paraissent-elleréalistes ?

5. Calcul de l'anomalie :UtilisezDatabase Tools>Channel Math... pour calculer à partirde l'intensité du champ magnétique (colonne Mag_nT) l'anomalie magnétique (colonneAno_nT) en retranchant la valeur de l'intensité du champ du noyau (sans décimale)déterminée à la question 1. Vous utiliserez une syntaxe du type :

C0 = C1 −XXXXX

avec C0=Ano_nT et C1=Mag_nT.

6. Représentation des données :

(a) Créez une carte vide avec Map Tools>New Map>New Map from X,Y (cliquez surScanData, puis Next, nommez la carte mag_L3.map et conservez les autres optionspar défaut) .

(b) Créez un fond de carte avec Map Tools>Base Map>Draw Base Map... (acceptez lesoptions par défaut).

(c) Représentez la photo aérienne avec Grid and Image>Display>Image... : sélectionnezle �chier mosaic_RGF93-Lambert93.tif de type Geoti�, choisissez Location :

default registration et cliquez sur Current Map.

(d) Représentez l'anomalie magnétique en utilisant Map Tools>Symbols>Zone coloured

(choisissez Channel : Ano_nT, Fixed edge color : None et, gardez les autres optionspar défaut).

(e) Représentez l'échelle de couleur avec Map Tools>Symbols>Coloured Legend Bar

(f) En double cliquant sur les symboles colorés sur la carte, modi�ez l'échelle de couleur(linéaire, gaussienne, égalisation d'histogramme). Quelle échelle de couleur permetde mettre en évidence le plus de variations ? Quelle échelle de couleur ne permet demettre en évidence que les variation les plus élevées ?

(g) Répétez les deux étapes précédentes pour le gradient vertical (choisissez Channel :Grad_nT.

(h) Le quadrillage est-il régulier ? Quel est la méthode de positionnement utilisée ici ?

(i) Quelles sont les sources d'incertitude pour cette méthode de positionnement ?

(j) Est ce que les lignes successives sont corrélées entre elles ? Qu'en concluez-vous ?

(k) Observez-vous une in�uence de la direction de la marche du porteur ? Qu'en concluez-vous ?

2/6

L3PPRS STE302 2014 / 2015

7. Gridding des données :

(a) Testez plusieurs méthodes de gridding (Direct gridding, Minimum curvature et In-verse distance weighted gridding) dans Grid and Image>Gridding en sélectionnantla colonne Ano_nT ou Grad_nT_m (vous prendrez pour cell size : 1 m) . Choisissezdes noms de grille parlant du type Ano_Methode.grd ou Grad_Methode.grd.

(b) La carte �nale dépend-t-elle beaucoup de la méthode de gridding ?

(c) Observez-vous des artéfacts sur les grilles construites ?

(d) Représentez sur votre carte les grilles obtenues par la méthode de Inverse dis-

tance weighted gridding en utilisant Grid and Image>Display>Single Grid (choi-sissez votre grille et conservez les paramètres par défaut).

(e) Représentez l'échelle de couleur pour ces grilles avecGrid and Image>Display>ColouredLegend Bar.

8. Interprétation :

(a) Comparez l'allure des cartes de l'anomalie d'intensité et du gradient vertical (di�é-rences et points communs) ?

(b) Quelles peuvent être les causes des variations observées dans chacune des cartes ?

(c) Quelles mesures complémentaires seraient nécessaires pour interpréter sans ambi-guïté la carte de l'anomalie d'intensité ?

(d) Utilisez le script matlab fourni script_ano.m pour représenter l'anomalie d'inten-sité créée par un dipôle. Modi�ez les paramètres du script. Pour l'inclinaison et ladéclinaison (lignes 12 et 14), choisissez les valeurs obtenues à la question 1. Remar-quez que l'anomalie due à un dipôle comporte souvent une partie positive et unepartie négative. Retrouvez vous des anomalies de forme similaire sur votre carte del'anomalie d'intensité ? Comment est modi�ée l'anomalie lorsque l'on augmente laprofondeur du dipôle (ligne 17).

3/6

L3PPRS STE302 2014 / 2015

Travaux Pratiques de gravimétrie

L'objectif de ce TP est d'interpréter les mesures gravimétriques e�ectuées sur la piste de bi-cross.

Connectez-vous sur Chamilo à l'adresse http://chamilo1.grenet.fr/ujf/courses/LPROPPRS/avec votre login et mot de passe agalan et téléchargez l'archive GRAVI_L3PPRS_2015.zip dansle répertoire PSTE302/Gravimetrie-Magnetisme. Le �chier gravi_l3pprs_2015.xls contientles données de positionnement et de gravimétrie que vous allez traiter et interpréter avec excel(ou OpenO�ce calc).

Les coordonnées des points de mesure sont fournies dans le référentiel géodésique RGF93 etla projection Lambert93.

Soyez vigilants aux unités des grandeurs dans vos calculs.

1. Correction préliminaire : La distance d entre le gravimètre et le sol a varié à chaquemesure. Pour s'a�ranchir de cet e�et, vous allez préalablement ramener toutes vosmesures au niveau du sol en se basant sur le gradient de la gravité dans l'air -0.3086mGal/m :

gsol = gmes + 0.3086 × d avec d en m

avec gmes la valeur lue sur le gravimètre et gsol la valeur ramenée au niveau du sol.

2. Dérive Instrumentale : Représentez sur un graphe les mesures de gravité de la sta-tion de base 1234 (valeurs ramenées au niveau du sol, gsol) en fonction du temps (enjours) pour visualiser la dérive instrumentale du gravimètre. Pour corriger l'e�et de ladérive, on suppose que celle-ci est linéaire entre deux mesures à la base. Que pensez-vous de cette hypothèse ?

3. Correction de la dérive : Evaluez la dérive instrumentale du gravimètre entre chaquecouple de mesure à la station de base 999 grâce à la formule :

gderive(t) = gA +gB − gAtB − tA

(t− tA)

où gA et gB sont les mesures de gravité à la station de base P8B (valeurs ramenées auniveau du sol, gsol) aux temps tA et tB.

Déduisez en la di�érence de gravité entre les stations et la station de base 999 notée∆g :

∆g = gsol − gderive

4/6

L3PPRS STE302 2014 / 2015

4. Correction de latitude : Evaluez la correction de latitude Cλ (en mGal) et déduisezen l'anomalie brute ∆gbrute :

Cλ = −0.000813(y − y0) et ∆gbrute = ∆g + Cλ

où y et y0 sont les ordonnées du point de mesure et de la station de base 999 en m.

5. Correction à l'air libre : Evaluez la correction à l'air libre CAL (en mGal) et déduisezen l'anomalie brute ∆gAL :

CAL = 0.3086(z − z0) et ∆gAL = ∆gbrute + CAL

où z et z0 sont les altitudes du point de mesure et de 999 en m.

6. Correction de Bouguer : Evaluez la correction de Plateau CP (en mGal) et déduisezen l'anomalie de Bouguer simple ∆gB.

CP = −0.0419ρ(z − z0) et ∆gB = ∆gAL + CP

où ρ est la densité du sous-sol (en g.cm−3). Comment pourriez-vous trouver la valeurcorrecte de cette densité ? Vous supposerez ici une densité ρ = 2.2 g.cm−3.

7. Projection selon une direction : On souhaite projeter la position des données surun axe parallèle à la piste de bicross (c'est-à-dire sur un axe d'azimuth θ = −49◦).Calculez l'abscisse s des points de mesure sur cet axe en utilisant la formule :

s = (x− x0) sin θ + (y − y0) cos θ

où (x, y) et (x0, y0) sont les coordonnées du point de mesure et de 999. N'oubliez pasde convertir θ en radians.

8. Copiez l'ensemble des données sur une nouvelle feuille (en ne conservant que les valeurset les formats, mais pas les formules) et trier les lignes par abscisse s croissant.

9. Pro�l : Représentez sur un graphe l'anomalie brute ∆gbrute, l'anomalie à l'air libre∆gAL et l'anomalie de Bouguer simple ∆gB en fonction de l'abscisse s pour les mesurese�ectuées sur la piste de bi-cross.

10. Modélisation : Parmi les trois pro�ls obtenus, lequel devez-vous utiliser pour l'in-terprétation ? A quoi peuvent être dues les variations observées ? A l'aide du logicielPblock, essayez de reproduire la forme et l'amplitude de l'anomalie au centre du pro�l(un rapide petit détour au parc de l'Ile d'Amour peut vous aider à spéci�er correcte-ment les propriétés du prisme).

5/6

L3PPRS STE302 2014 / 2015

Manuel simpli�é de PBlock

Ce logiciel est un logiciel gratuit créé par Geophysical Software Solutions et téléchargeable àl'adresse suivante : http://www.geoss.com.au/downloads.html.

Ce programme permet le calcul de l'anomalie gravimétrique provoquée par un prisme rectan-gulaire de densité di�érente que le milieu environnant mais également le calcul de l'anomaliemagnétique due à un prisme aimanté.

Pour le calcul de l'anomalie gravimétrique, vous devez sélectionner la case Grav Z dans lapartie Component (en bas) puis préciser les propriétés suivantes :

� Width : Largeur du prisme dans la direction du pro�l.� Height : Hauteur du prisme.� Strike Length : Longueur du prisme dans la direction perpendiculaire au pro�l.� Depth : Profondeur du sommet du prisme.� Density : Contraste de densité entre le prisme et l'encaissant. Valeur positive si le

prisme est plus dense que l'encaissant, négative dans le cas contraire. Si votre prismereprésente une cavité, le contraste de densité est la densité de l'encaissant multipliéepar -1.

� Traverse length : Longueur du pro�l.Les autres propriétés sont inutiles pour le calcul des anomalies gravimétriques.

En cochant Plan view, vous observez votre prisme par une vue de dessus.

6/6