Les données de résistivités

La modélisation géostatistique 3D proposée dans ce chapitre est basée sur les données de résistivités issues de l’inversion des résistivités apparentes obtenues le long de profils linéaires. On présente une synthèse des profils de TRE réalisés, avant la modélisation géostatistique.

5.1.1. Mesures de TRE

La campagne de mesure de TRE dans le périmètre de protection de la grotte de Lascaux destinée à cette représentation 3D, a été réalisée dans le courant du mois de mars 2013 (Figure 106). L’acquisition des mesures a été effectuée, tout comme celles présentées dans les chapitres précédents, avec le résistivimètre SYSCAL PRO Switch 96. Seize profils ont été réalisés et, pour chaque profil, deux types de dispositif (« gradient » et « pôle-dipôle – directe et inverse») ont été employés (96 électrodes espacées de 1,5 m). Parmi ces mesures, il y a quatre orientations, Nord-Sud (NS2-4), Ouest-Est (OE1-10), Nord Ouest-Sud Est (PS et PN) et Sud Ouest-Nord Est (OE11). De plus, quatre autres profils (Xu et al., 2014) réalisés ultérieurement (3 avril 2013), dans des conditions climatiques comparables, ont été intégrés dans les données d’entrée (superposés aux profils PN et PS mais avec une longueur plus courte).

Figure 106. Emplacements des profils TRE sur le site de la grotte de Lascaux.

Les profils de TRE ont été réalisés pendant la journée entre le 21 mars et 28 mars 2013 alors que la campagne des mesures traitées dans les chapitres précédents était déjà entamée. Puisque le suivi temporel de TRE avait montré une variabilité temporelle de résistivité dans les calcaires (cf. 3.1) (Xu et al., 2014), on a choisi cette période car elle a été identifiée comme présentant des conditions climatiques constantes pendant la période de mesures et elle montre de grands contrastes de résistivités dans la partie épikarstique. De plus, les températures de la roche à 0,5 et 1 m de profondeur pendant les mesures ne présentent pas de fortes variations (Figure 107) même si celle de l’air a une amplitude d’environ 20 °C. Du fait de la faible variation de température de la roche il a été décidé de ne pas appliquer la correction de température sur les résistivités « interprétée » après inversion.

Figure 107. Températures enregistrées (tous les 30 minutes) de la roche pendant la campagne de mesures du 21/03/2013 au 4/04/2013.

5.1.2. Exemple de modèles de TRE 2D

Les modèles de résistivité 2D obtenus par TRE permettent d’identifier des structures au droit des mesures, ils donnent des informations locales sur la distribution spatiale en 2D des résistivités des terrains. L’ensemble des modèles est disponible dans le rapport d’I2M concernant ce projet d’étude (Sirieix & Xu, 2014). Dans la suite de ce sous-chapitre, quelques profils « type » sont présentés afin de mettre en avant les principales structures identifiées, et qui serviront lors de l’analyse du modèle 3D géostatistique.

5.1.2.1. Profils Ouest-Est

Les profils « OE1 à OE11 » orientés d’ouest en est montrent les formations sablo-argileuses à l’ouest et à l’est en passant par le promontoire calcaire. Ces profils permettent d’identifier les limites entre les formations sablo-argileuses et le promontoire calcaire. Un profil OE11 recoupe la partie nord du site avec une orientation N100 adaptée à l’accessibilité du site (escalier, citerne etc.). Deux profils situés au centre du site distants l’un de l’autre de 10 m (OE4 et OE5) sont présentés à titre d’exemple (Figure 108).

Figure 108. Modèles de résistivité des profils OE4 et OE5. Les cercles blancs correspondent à l’endroit où le profil coupe la grotte, avec une présentation schématique du diamètre de celle-ci.

De manière générale, les deux profils montrent une similarité au niveau des structures identifiées. On peut observer une limite claire à l’ouest entre une zone plus conductrice et la zone centrale globalement résistante, ainsi qu’à l’est une zone plus hétérogène mais conductrice (Figure 108). On considère donc les deux zones conductrices situées à l’ouest et à l’est du profil comme étant des formations sablo-argileuses, alors que la zone centrale résistante correspondrait au promontoire calcaire de la grotte de Lascaux.

Les formations sablo-argileuses ouest présentent globalement des résistivités faibles (< 40 Ω∙m) avec localement, à l’intérieur, des structures résistantes (> 200 Ω∙m). La limite entre cette zone et la zone centrale du promontoire est quasi-verticale, elle se trouve vers 37 m sur chacun des deux profils. La structure résistante se dessinant notamment en profondeur pourrait correspondre à une forme de type « lapiés » ou à la partie supérieur d’un conduit rempli de formations sablo-argileuses ; l’observation bidimensionnelle ne suffit pas à une description précise. À l’est, la limite des formations sablo-argileuses est moins marquée : on la trouve vers 117 m sur le profil OE4 et vers 125 m sur le profil OE5. La partie superficielle présente de très fortes valeurs de résistivité à l’est du profil ; elles correspondent à des couches sableuses observées sur le site. En dessous, la résistivité est plus faible (<50 Ω∙m) et correspond probablement à des formations plus argileuses. La nature des structures résistantes en dessous est plus difficile à déterminer. Sur les deux profils présentés, nous ne disposons pas de sondages géotechniques (pénétromètres) permettant de confirmer les

anomalies légèrement conductrices situées juste au-dessus de 179 m NGF, par exemple une zone très conductrice (< 70 Ω∙m) entre 103 et 112 m le long du profil OE4 à une cote comprise entre 187 et 179 m NGF, et une autre zone moins conductrice que la précédente entre 96 et 118 m le long du profil OE5 (entre 184 et 179 m NGF). La nature de ces anomalies est inconnue faute d’essais de reconnaissance géotechnique possible. Cependant ces hétérogénéités sont comparables en formes et en valeurs de résistivité à celles observées sur les profils I et II en suivi temporel (cf. 4.4). Nous confirmons aussi l’existence d’un calcaire plus résistant en-dessous de 179 m NGF.

5.1.2.2. Profils Nord-Sud

Les profils « NS2-NS4 » (Figure 109) orientés du nord au sud et distants de 7 m l’un de l’autre recoupent l’axe principal de la grotte (N119°E) à un endroit où la grotte est moins profonde qu’ailleurs. De plus, ils se situent dans la partie du promontoire calcaire déjà identifié sur les profils « OE ». Ces modèles sont donc censés présenter de fortes valeurs de résistivité, de l’ordre de celles du calcaire décrit au paragraphe 3.3.

Figure 109. Modèles de résistivité des profils NS2 et NS3. Les cercles blancs correspondent à l’endroit où le profil coupe la grotte, avec une présentation approximative de leur diamètre.

Globalement, les deux modèles de résistivité présentent effectivement de fortes valeurs de résistivité avec quelques anomalies conductrices, ceci est généralement cohérent avec l’analyse des profils « OE ». Entre 30 et 90 m le long du profil NS2, le promontoire montre une évolution des résistivités vers la profondeur. Comme dans le cas des profils OE, la résistivité est croissante depuis la surface jusqu’à 183 m NGF, puis diminue jusqu’à 179 m NGF ; elle augmente à nouveau brutalement en-dessous de 179 m NGF.

Sur chacun des deux profils NS, des anomalies très conductrices apparaissent au nord et au sud. Sur le profil NS2, deux anomalies sont situées au nord entre 9 et 15 m (cotes de 180 à 182 m NGF) et entre 15 et 19 m (de 182,5 à 186 m NGF). La deuxième anomalie se trouve

Sur le profil NS3, on observe également deux anomalies conductrices au nord qui ont les mêmes allures que celles observées sur le profil NS2 et qui semblent en continuité avec celles du profil NS2.

Au sud, des anomalies conductrices sont aussi identifiables mais leur nature reste à déterminer. Sur le profil NS2, elles sont localisées :

 entre 91,5 et 99 m, de 171 à 182 m NGF  entre 111,5 et 117 m, de 171 à 172,5 m NGF  entre 119 et 122 m, de 177 à 178 m NGF  entre 125,5 et 127,5, de 176 à 177,5 m NGF  entre 131 et 133 m, de 176 à 177,5 m NGF et sur le profil NS3 :  entre 97 et 103 m, de 176 à 183 m NGF  entre 111 et 118 m, de 184 à 185 m NGF  entre 132 et 132 m, de 182 à 183 m NGF.

La première anomalie sur le profil NS3 semble se situer dans la continuité de la première anomalie indiquée sur le profil NS2, témoignant d’une orientation nord-ouest sud-est.

Les cercles sur les profils (Figure 109) indiquent schématiquement les positions et tailles de la grotte lorsqu’un profil recoupe cette dernière. Ils se trouvent tous dans la partie très résistante tandis que la grotte, située entre 17 et 21 m sur le profil NS2, représente une forme « remontée » de la partie résistante, cette forme peut très bien représenter la grotte elle-même qui est très résistante. Les autres intersections avec la grotte ne sont pas identifiables sur les profils TRE en raison de faibles rapports diamètre sur profondeur (Sirieix et al., 2014), ce rapport étant plus petit que la limite théorique (Apparao et al., 1997) montrée dans des recherches antérieures.