Travaux géophysiques antérieurs sur les haldes à stériles

De nombreux travaux de géophysique ont été effectués sur les haldes à stériles du Québec pour caractériser leur structure interne à petite et grande échelle. Les premières mesures géophysiques ont été effectuées par Campos et al. (2003) et Campos (2004) à l’aide des méthodes électriques et du géoradar sur la halde de la mine Laronde en Abitibi Témiscamingue (QC). Cette étude a été complétée par les travaux de Poisson (2004) et Poisson et al. (2008) qui ont ajouté aux méthodes précédentes la méthode de conductivité électromagnétique pour investiguer la structure interne des haldes de la mine Laronde. Par la suite, Anterrieu (2006) et Anterrieu et al. (2010) ont appliqué à plus grande échelle l’imagerie électrique afin de définir la structure interne de la halde à stériles de la mine Laronde. La Figure 2-18a localise la mine Laronde et présente une photographie de la halde à stériles qui a fait l’objet des précédentes campagnes d’imagerie géophysique.

La Figure 2-18b présente un modèle 3D de la halde à stériles ainsi qu’une visualisation de l’ensemble des mesures géophysiques qui y ont été effectuées. On remarque le rectangle rose indiquant la localisation des travaux de Campos (2004) et Poisson (2004). Des profils électriques ont été produits (de faible et de grande profondeur), ainsi que des profils électromagnétiques de EM31. Des tranchées et des forages ont été réalisés pour confirmer les résultats des imageries géophysiques. Enfin l’imagerie d’un essai d’infiltration d’eau a été réalisée au cours du temps à l’aide de mesures de résistivité électrique dans la pente de la halde.

Figure 2-18 : a) Localisation de la mine Laronde au Québec et photographie de la halde à stériles imagée par les méthodes géophysique de 2002 à 2006; b) Carte topographique de la halde et emplacement des différents profils de mesure géophysique (adapté d’Anterrieu, 2006).

La section suivante présente une partie des résultats de la prospection géophysique de résistivité électrique réalisée par Anterrieu (2006) sur la halde à stériles de la mine Laronde. La Figure 2-19 présente quelques-uns des profils de tomographie de résistivité électrique obtenus selon la longueur de la halde à stériles. Ces profils de 150 à 160 m ont été réalisés avec le résistivimètre SAS4000 Terrameter et un boitier d’extension du nombre maximal d’électrodes ES1064C (ABEM Instruments) (Anterrieu et al., 2010). Les mesures en ligne inversées à l’aide de RES2DINV (voir section 2.2.1.3) imagent la halde à stériles jusqu’à une profondeur d’environ 12 m.

Il est intéressant de noter que les profils de résistivité électriques montrés sur la Figure 2-19b présentent tous une forte variation est-ouest. La partie ouest des profils est marqué par des valeurs de résistivité électrique relativement élevées (de l’ordre de 700 Ω. 𝑚) tandis que la partie est présente des valeurs de résistivité assez faibles (inférieures à 30 Ω. 𝑚). Une couche de stériles résistive (supérieure à 700 Ω. 𝑚) est aussi imagée à l’est des deux profils les plus au nord. Anterrieu (2006) propose que les différentes valeurs de résistivité électrique mises en évidence par les tomographies électriques correspondent à différents types de roches stériles et différents modes de déposition. Ainsi les zones résistives peuvent correspondre à des stériles faiblement minéralisés et de granulométrie plus grossière. Ces stériles ont une capacité de rétention d’eau assez faible, et sont par conséquent relativement secs. En revanche, les zones plus conductrices sont associées à des stériles davantage minéralisés qui sont plus compactés, et donc qui retiennent davantage l’eau. Ces résultats ont été validés en partie par les tranchées (Anterrieu et al., 2010).

Figure 2-19 : a) Présentation de la halde et de l'emplacement des mesures géophysiques; b) Profils 2D de résistivité électrique réalisés sur la halde de la mine Laronde. Adapté d’Anterrieu (2006).

Des mesures de résistivité électrique en suivi d’un essai d’infiltration ont été réalisées en complément de l’imagerie statique présentée précédemment. On distingue sur la Figure 2-18 l’emplacement d’un profil de résistivité électrique dans la pente au sud-ouest de la halde. Cette section de la halde est agrandie sur le schéma présenté à la Figure 2-20 qui montre la localisation de trois profils électriques dans la pente qui ont été réalisés avant un essai d’infiltration (Anterrieu et al., 2010). Une mesure de tomographie électrique a également été effectuée après un essai d’infiltration d’une durée de 1h30 afin de mesurer l’impact de l’infiltration de l’eau sur la distribution de résistivité électrique dans le milieu (Anterrieu, 2006).

La Figure 2-20b présente les zones de résistivité électrique où la teneur en eau volumique a augmenté de plus de 0 %, 20 %, 40 % et 55 %. Ces valeurs de variations de teneur en eau ont été calculées à partir des valeurs de résistivité électrique reconstruites par inversion avant et après l’infiltration à l’aide de la loi d’Archie (1942) (voir section 2.2.3.1). Une résistivité électrique de l’eau constante au cours de l’infiltration a été utilisée. On peut voir que pour la quasi-totalité du profil imagé, la teneur en eau volumique a augmenté après l’infiltration. On remarque également que les zones où la teneur en eau volumique a augmenté le plus sont des zones obliques, relativement étroites. Anterrieu et al. (2010) proposent que ces zones correspondent à des stratifications de matériau pseudo-parallèles à la ligne de pente liées à la méthode de déposition des stériles. Ces résultats sont les premiers du genre et montrent que la géophysique peut apporter des informations supplémentaires décrivant l’infiltration de l’eau.

Figure 2-20 : a) Vue détaillée du dispositif d’imagerie de l’écoulement de l’eau dans la pente de la halde imagée par la géophysique; b) Tomographies 2D de la variation de teneur en eau volumique suite à un arrosage de la pente imagées à l’aide de deux mesures électriques (Anterrieu, 2006).

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