Géophysique: Cours PDF STU S5

Géophysique cours pdf
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Plan du Cours

Méthodes électriques: Polarisation spontanée PS : mécanisme supposé de la PS, Prospection PS : prise des mesures, interprétation des résultats.

Méthode des résistivités DC : notion de résistivité électrique, résistivités des roches et des minéraux, Distribution du potentiel électrique dans les sols, exploration vertical du sol : les sondages électriques et techniques d’interprétation des courbes de sondages électriques, exploration horizontale du sol : les traînés électriques, configuration d’électrodes, autres applications pratiques

Méthode gravimétrique: Théorie et principes de base : lois de l’attraction universelle, potentiel et champ gravitationnels, une référence pour la terre, densité des roches, données gravimétriques, corrections et références, anomalie Bouguer, levé gravimétrique. Instrumentation, traitements, interprétation par modèle simple (sphère, cylindre horizontal, cylindre vertical, plaque mince horizontale, prisme rectangulaire) et modèle complexe, méthodes graphiques, méthode analytique. Prospection magnétiques, méthodes d’interprétation, étude de cas.

Magnétisme
Théorie : force magnétique, champ magnétique, moment magnétique, intensité de la magnétisation, susceptibilité magnétique, induction magnétique, potentiel magnétostatique, potentiel du dipôle, magnétisme de la terre, champ magnétique terrestre, origine du champ principal, classes des matériaux en fonction de leur comportement sous le champ H, propriétés magnétiques des roches, des minéraux et des matériaux. Prospection magnétiques, méthodes d’interprétation, étude de cas.

Méthodes électromagnétiques: Induction électromagnétique, classement des conducteurs, champ magnétique résultant, équations de Maxwell, champ primaire. Méthodes de prospection électromagnétiques.

Méthodes sismiques: Théorie : caractéristiques élastiques des solides, déformation en dilatation, déformation en cisaillement, notion de contrainte, relation entre contrainte et déformation, propriétés et propagation des ondes de compression et de cisaillement, types d’ondes sismiques, vitesses sismiques
Sismique réfraction et réflexion : théorie de la réflexion et la réfraction, principe et mise en oeuvre sur le terrain, matériels de prospection, réfraction et réflexion pour différents modèles du sous-sol, interprétation et corrections.

Travaux pratiques

  • Interprétation des sondages électriques
  • Interprétation des profils sismiques
  • Interprétation et traitement des données gravimétriques

Travaux dirigés
TD1: Méthode électrique
TD2: Méthodes sismiques
TD3: Autres méthodes géophysiques

Activité de terrain
Mise en œuvre sur le terrain de la prospection géophysique


Introduction

Les sciences de la Terre ont pour sujet l’étude de la nature, de la formation et de l’évolution du globe terrestre, de son centre à la limite supérieure de l’atmosphère. Elles font pour cela appel à de nombreuses disciplines, dont la géologie, l’océanographie physique et la météorologie, qui peuvent toutes être rassemblées dans la science appelée géophysique.

La géophysique utilise toutes les méthodes de la physique pour obtenir des informations sur les zones difficiles d’accès du globe. Par exemple, seule la géophysique permet d’avoir des connaissances concernant le noyau terrestre, le fond des océans ou les confins de l’atmosphère, là où des mesures physiques directes sont pour ainsi dire impossibles. Dans ce cours, nous nous concentrerons sur l’étude du sous-sol marin et de la colonne d’eau des océans, mettant de côté de la partie atmosphérique du globe.

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La géophysique appliquée est la partie de la géophysique dont nous attendons des informations pour les activités humaines dans différents domaines. Dans le sens originel du mot, la géophysique appliquée correspond à la prospection géophysique, par exemple, la recherche de substances utiles dans le sous-sol ou d’objets posés sur le fond de l’océan, où l’étude des courants océaniques ou des variations du niveau marin pour les cas qui nous concernent.

Cette diversité d’objectifs et d’échelles implique l’existence de nombreuses méthodes :

  • La gravimétrie
  • La méthode magnétique
  • La méthode tellurique
  • La scintillométrie
  • Les méthodes acoustiques et sismiques
  • La méthode électrique
  • Les méthodes électromagnétiques

Elles sont toutes des outils essentiels utilisés dans des domaines tels que :

  • La recherche scientifique
  • La prospection pétrolière et le domaine parapétrolier
  • Le génie civil
  • La prospection minière
  • L’hydrogéologie
  • La pédologie
  • La géothermie
  • L’hydrogéologie
  • L’archéologie

D’un point de vue industriel, la prospection géophysique concerne presque exclusivement la recherche d’hydrocarbures, (environ 97 % en chiffre d’affaire) et c’est là qu’elle trouve le moteur de son développement. L’objectif du géophysicien pétrolier est d’éviter les forages inutiles, le coût d’un puits étant extrêmement élevé. La prospection pétrolière ne peut donc se concevoir sans un usage intensif de levés géophysiques préalables aux forages eux-mêmes.

L’objectif du géophysicien minier, en revanche, peut être simplement de préciser l’extension d’un gisement déjà connu. Des travaux de sismique sont par exemple conduits pour trouver la profondeur d’anciennes vallées depuis longtemps comblées, dans lesquelles des accumulations de minéraux intéressants ont pu se rassembler.

D’un point de vue scientifique, l’emploi le plus fréquent de la géophysique est l’étude de grandes surfaces à distance. Nous utilisons par exemple souvent des méthodes aéroportées pour mesurer le champ magnétique naturel moyen ou pour étudier l’effet de champs électromagnétiques induits. La télédétection par satellites, méthode relativement récente, permet également d’obtenir des informations sur toute la surface du globe en peu de temps et d’efforts. Nous couvrons ainsi systématiquement, et à peu de frais, de grandes régions terrestres, parfois inaccessibles du sol.

En mer, outre les travaux de cartographie réalisés dans un objectif d’aménagement ou de désenvasement, nous sommes souvent amenés à rechercher des épaves, des obstructions, grâce aux méthodes géophysiques de la branche de l’acoustique.


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