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Mélodie en proche sous-sol

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Mélodie en proche sous-sol

Rien ne sert de creuser, il faut analyser à point… De l’archéologie préventive à l’étude prospective du proche sous-sol, Alain Tabbagh, professeur, et Fayçal Rejiba, maître de conférences dans l’unité « Structure et fonctionnement des systèmes hydriques continentaux » (SISYPHE, CNRS/UPMC/EPHE) reviennent sur les fondements et les finalités de la géophysique appliquée.

 

L’exploitation des richesses souterraines est d’autant plus coûteuse qu’elles sont enfouies à grande profondeur. La géophysique, émanation de la physique, livre des informations précises sur la partie « immergée » du globe (comme le noyau terrestre par exemple). La géophysique appliquée qui couvre un domaine de plus faibles profondeurs intéresse, outre la prospection pétrolière, les exploitations minières, l'hydrogéologie, la pédologie, le génie civil et la recherche en archéologie.

 

La reconnaissance géophysique

La reconnaissance ou prospection géophysique met en œuvre un ensemble de méthodes indirectes qui servent à déterminer la structure du milieu souterrain de manière non destructive et avec un échantillonnage spatial suffisamment dense et représentatif des variations latérales et verticales. Les mesures réalisées à partir de la surface, de puits ou d’excavations préexistantes servent à déterminer les valeurs de paramètres d’état des sols, par exemple les paramètres géotechniques, à placer les forages ou les excavations de façon judicieuse, à interpoler entre ces localisations..

 

Détermination du niveau de nappe dans un aquifère dunaire dans la région de Tanma au niveau des nyaies sénégalaises (Tanma, 2009) à l’aide de prospections géoradar effectué en surface (ANR SAHELP). D. R.

 

Le proche sous-sol est un milieu complexe et hétérogène, résultant pour sa structure et son fonctionnement de processus à la fois naturels et anthropiques. La géophysique appliquée conduit à une description de la structure 3D du sous-sol et à un suivi de son évolution. Cette approche permet de mieux appréhender les milieux fortement anthropisés (archéologie et génie civil), où le réaménagement du sol et du sous-sol a été un acte volontaire modifiant considérablement la structure même du milieu. Dans les milieux faiblement anthropisés, elle accompagne les programmes d´étude en hydrogéologie et en pédologie, ainsi que, pour des objectifs un peu plus profonds, les recherches minières.

 

Où et quand est-il pertinent de fouiller ?

La prospection sert en archéologie à détecter les traces des aménagements apportés par les sociétés humaines à leur environnement. Observations, études de documents anciens, mesures sur le terrain… nombreux sont les moyens déployés à l’échelle régionale (administrative, aménagement et infrastructures routières ou ferroviaires…), locale (ville, habitat rural...), voire structurale (fossé, maison...). Contrairement à la fouille invasive et destructrice, la prospection s’opère sans le moindre dommage pour le plus grand bonheur des archéologues.

 

Étude du stockage d’humidité dans les dunes mauritaniennes dans le cadre de l’évaluation de leur fixation par couvert végétal (Nouakchott, 2003). Acquisition effectué à l’aide de la technique géoradar mise en œuvre en forage (projet n°85 CSFD). D. R.

 

Le géoradar

La géophysique appliquée fait appel à des outils aussi variés que la prospection magnétique, les méthodes sismique, électrique ou encore gravimétrique. Elle utilise également les géoradars. La prospection géoradar (Ground Penetrating Radar) sert à cartographier l’état du sous-sol  et à reconnaître la succession des niveaux en profondeur. Elle permet l’analyse des phénomènes de propagation (réfraction, réflexion et diffraction) des ondes électromagnétiques hautes fréquences (entre 10 MHz et  2 GHz) dans le sous-sol, et correspond à des profondeurs d’investigations de quelques centimètres à la  dizaine de mètres. Les contrastes ainsi relevés témoignent de la présence de cibles enfouies ou de stratifications du sous-sol. Les valeurs associées à ces paramètres électromagnétiques dépendent  de la typologie des sols et des horizons géologiques rencontrés.

 

Prospection archéologique pour la détermination d’une organisation urbaine adjacente au palais d’époque achéménide de Persépolis (Iran, 2008). Méthodes mise en œuvre : électrostatique, géoradar. D. R.

 

Cette technique trouve ses applications dans la localisation d’objets enfouis métalliques ou non tels que les câbles, les conduites, les fondations, les ferraillages, les cavités, les zones altérées, les mines et la caractérisation des propriétés intrinsèques des matériaux géologiques (sols, roches) ou artificiels (béton, asphalte, bois). Chaque type d’application requiert une mise en œuvre expérimentale spécifique (acquisition en réflexion ou transmission, échantillonnage spatial, cartographie 2D ou 3D…) et des traitements associés aux signaux bruts (filtrage, migration, inversion des données) afin de reconstituer un modèle du sous-sol.

 

Pour en savoir plus :

   

Prospection de surface par géoradar pour l’imagerie du glacier rocheux de la Sachette (Tignes, 2004). D. R.

 

Acquisition de sondage électromagnétique dans le domaine temporel (TDEM) sur le glissement de terrain de Super Sauze (Alpes-de-Haute-Provence). D. R.

 

Acquisition de sondage électromagnétique dans le domaine temporel (TDEM) sur l’altiplano bolivien (salar d’Uyuni, Bolivie). D. R.

 

Acquisition pour une tomographie de résistivité électrique 3D sur la friche industrielle de Mortagne-du-Nord (Nord). D. R.



18/09/12