Chapitre 6 : Validation in-situ de la technique ERT pour l’implantation géophysique des
6.2. Mise en œuvre de l’ERT et des autres techniques in situ
Il est important de connaitre le contexte géologique dans lequel l’on se situe avant de mettre en œuvre toute technique de la méthode électrique, comme toute autre méthode géophysique. Il s’agit principalement de connaitre les types de roches en présence, leur orientation et avoir une idée des profondeurs moyennes d’altérations rencontrées dans la zone en général (via l’étude des coupes de forages existant). Cela permet de définir le dispositif adéquat pour la prospection et aussi l’orientation du profil d’acquisition (l’alignement des électrodes). Le chapitre 1 a présenté la géologie de notre zone d’étude en présentant une figure que nous reprenons ici pour ajouter la position du site test : Saré (Figure 6.1).
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La partie Ouest de la zone d’étude est constituée de roches métamorphiques (Ara, FD19, F68, FD30, et FD17) alors que la partie Est est constituée de roches granitiques (F117). Nous avons donc choisi d’appliquer la combinaison des dispositifs Wenner Alpha (WA) et Wenner Beta (WB) pour tous les sites en général car l’efficacité de l’application de cette combinaison en zone de socle est validée (Barker and Moore, 1998). Elle permet d’avoir une sensibilité à la fois aux variations latérales qu’horizontales. Mais pour le site F117 situé dans les roches granitiques (i.e. altération plus argileuse), nous avons appliqué le dispositif Pôle-Dipôle (PD) qui permet une investigation beaucoup plus profonde (voir Figure 2.4.) permettant de nous affranchir ainsi de la limitation de la profondeur d’investigation due à la présence d’une ZA argileuse sur ce site (voir Figure 2.3).
L’espacement inter-électrode, défini par la taille de l’objet que l’on recherche et la profondeur d’investigation en prenant en compte le nombre d’électrodes disponibles, a été choisi en sachant que l’objectif est de caractériser la ZA et la ZFS et aussi le toit du socle sain. Nous avons recherché la gamme de profondeur du toit du socle sain en utilisant la base de données des forages de la zone d’étude. Le toit du socle varie entre 30 m et 65 m (1er et 3e quartiles). Avec l’équipement dont nous disposons, Syscal Pro 96 électrodes ( http://www.iris-instruments.com/syscal-pro.html), nous avons choisi 5 m d’espacement inter-électrodes, ce qui permet d’avoir une ligne d’acquisition de 475 m et une profondeur d’investigation théorique (en milieu homogène sans argile) qui peut atteindre en profondeur 70 à 90 m avec la combinaison WA+WB et plus de 130 m avec le PD. Cette longueur de ligne d’acquisition suffit donc largement pour une prospection correcte de notre zone d’étude.
Pour respecter au mieux, les hypothèses d’inversion de l’algorithme d’inversion 2D, qui considère que le sous-sol a une structuration majeure en 2 dimensions (en profondeur et latéralement dans une direction), il faut que les lignes d’acquisitions soient perpendiculaires aux structures que l’on veut prospecter afin d’obtenir de bons résultats d’inversion des données acquises. L’orientation majeure des structures géologiques a été identifiée entre N10° et N20°. Les lignes d’acquisition ont été donc généralement orientées Est-Ouest avec des variations d’un site à l’autre lorsqu’on prend en compte la variation locale de l’orientation des structures (après observation des roches in-situ) et aussi les contraintes des sites qui peuvent être diverses (habitations, cours d’eau, etc.). L’annexe 3 présente l’orientation des lignes d’acquisition ERT positionnées sur des cartes de résistivité de 360.000 m2
des 15 premiers mètres du sous-sol. Ces cartes ont été réalisées avec l’appareil électromagnétique EM34 (voir Borne, 1990 pour l’utilisation et l’apport de l’EM34 dans la prospection de sub-surface).
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6.2.2. Matériel d’acquisition
Le matériel utilisé pour l’ERT est semblable à celui utilisé pour la diagraphie (voir 3.3.1.) à la différence des câbles (flûtes). Quatre câbles multiconducteurs ont été utilisés, chacun ayant 24 sorties espacées de 5 m pour la connexion de 96 électrodes (Figure 6.2). Pour trouver l’azimut de la ligne d’acquisition une boussole a été utilisée. Notons que l’acquisition des données ERT permet d’obtenir simultanément les données de profils et de sondages électriques (après extraction des données dans la section de résistivités apparentes).
Figure 6.2 – Présentation du matériel d’acquisition des données d’ERT.
6.2.3. Acquisition des données
Le dispositif, l’orientation de la ligne et le matériel étant définis, l’acquisition des données s’est faite en commençant par préparer la séquence de mesure. La séquence de mesure a été préparée avec le logiciel Electre Pro de IRIS Instruments. La séquence est une programmation automatique de toutes les mesures qui seront effectuées avec un dispositif
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donné. Nous avons alors préparé 4 séquences (WA, WB, PD avant et PD arrière) pour tous les sites. Notons que le PD consiste à faire deux acquisitions : une avec une électrode d’injection (A) à l’infini et l’autre avec la deuxième électrode d’injection (B) à l’infini d’où la préparation de deux séquences pour le PD. La distance correspondant à l’infini doit être environ égale à 5 fois la distance OB si c’est A qui est à l’infini (voir Figure 2.4). L’orientation de l’électrode à l’infini est en général perpendiculaire à la ligne d’acquisition (Razafindratsima and Lataste, 2014), ce que nous avons fait en positionnant l’électrode à l’infini à 1.000 m. Le positionnement de cette dernière constitue l’une des difficultés majeures de l’application de ce dispositif (respect de l’azimut d’orientation et risque de coupure du câble par des autochtones ou des passants, véhiculés ou pas, s’il arrivait que le câble traverse un chemin).
Pour assurer une bonne acquisition des données, après que la ligne d’acquisition est déployée, il faut effectuer certaines mises au point.
- Vérifier la qualité des contacts entre les électrodes et le sol. C’est très important. Cela se fait avec le résistivimètre qui, connecté aux électrodes via les flûtes, permet de mesurer la valeur de la résistance entre chaque électrode et le sol. En général une valeur de résistance inférieure à 10 kohm est acceptable ; au-delà, il faudra faire des efforts pour améliorer le contact en enfonçant un peu plus l’électrode, en l’arrosant d’eau salée si possible, ou encore en la déplaçant de quelques centimètres.
- Paramétrer l’acquisition. Il s’agit en général de définir un mode d’injection du courant, un temps d’injection et le nombre de stacks. Nous avons défini un mode d’injection automatique car il permet d’optimiser l’injection pour injecter la quantité de courant nécessaire en économisant de l’énergie. Le temps d’injection a été de 1 seconde en général pour stabiliser le niveau de courant. Le nombre de stacks a été de 3 et 6 respectivement pour des facteurs de qualité inférieurs à 2 et supérieurs à 2.
Après les mesures, la dernière étape de l’acquisition des données est le déchargement des données du résistivimètre vers l’ordinateur. Pour cela on utilise un logiciel qui peut varier d’un résistivimètre à un autre. Nous avons utilisé ProsysII (comme pour les diagraphies) qui permet de décharger les données et aussi de les apprécier avec des outils de filtrage et d’affichage graphique des paramètres mesurés. Il est important de vérifier la qualité de l’ensemble des données acquises avant de désinstaller la ligne d’acquisition. De mauvaises données pourraient emmener à reprendre l’acquisition.
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