Prospection gravimétrique

Comme précédemment, nous renverrons à l’article de base (soit, dans ce cas, pesanteur-gravimétrie) pour tout ce qui concerne les développements généraux, car, pratiquée à grande échelle, la gravimétrie permet d’apporter des réponses à divers problèmes importants relatifs à la forme et aux structures profondes de notre globe. Mais ce que l’on entend par « prospection gravimétrique » s’attache à déterminer des structures moins étendues, celles, notamment, qui sont liées à la recherche des gisements pétrolifères. Il s’agit donc, en général, d’anomalies régionales ou locales, mesurables — en dépit de leurs valeurs — grâce à la grande sensibilité des gravimètres modernes, étalonnés seulement en valeurs relatives. Ceux-ci arrivent ainsi à détecter des variations de l’ordre du centième de milligal entre deux stations. On a pu, aussi, mesurer en chaque lieu le gradient du champ de pesanteur, au lieu du champ lui-même ; c’est ce que fait la balance de torsion d’Eötvös. L’interprétation des anomalies gravimétriques locales fait intervenir des variations de densités des roches sous-jacentes (jusqu’à quelques kilomètres en profondeur et une dizaine de kilomètres en extension horizontale), ce qui est bien adapté à la recherche pétrolière.

Prospection magnétique

En dehors des écarts d’ensemble du champ magnétique mesure à la surface du globe, par rapport à celui d’un dipôle (v. géomagnétisme), des anomalies régionales, ou locales, peuvent être relevées avec des magnétomètres de terrain : balance de Schmidt et « B. M. Z. » (pour la composante verticale), « fluxgates » (les trois composantes), magnétomètres à protons (le champ total). Ces derniers servent également aux mesures aéroportées ou marines (remorqués dans un « oiseau » ou un « poisson », suivant le cas). Les anomalies dues à des gisements de minerais magnétiques atteignent des milliers de gammas (1 γ = 1 nanotesla) ; les autres roches donnent des effets beaucoup plus faibles et d’interprétation délicate. La prospection aéroportée permet, en opérant à des altitudes plus ou moins élevées, de mettre en évidence des anomalies plus ou moins profondes ou étendues.

Prospection électrique

La connaissance des conductivités du sous-sol est souvent importante pour le prospecteur. Conrad et Marcel Schlumberger ont créé une méthode telle que, en injectant un courant entre deux points du sol, la mesure de la différence de potentiel qui en résulte entre deux autres points convenablement disposés par rapport aux premiers détermine la valeur moyenne de la conductivité du terrain relative à la portion limitée à la profondeur atteinte par les courants injectés. Celle-ci augmentant avec la distance entre les électrodes d’injection, on peut ainsi réaliser un « sondage » à profondeur variable. Une variante consiste à opérer en courant alternatif, une autre, à utiliser les courants telluriques naturels.

Sondages électromagnétiques magnétotelluriques et géomagnétiques

Comme dans le dernier cas ci-dessus, on fait appel aux phénomènes naturels d’induction entre la magnétosphère — relayée par l’ionosphère — et le sol. Les variations électromagnétiques utilisées peuvent aller des fréquences acoustiques (cas de l’« AFMAG », de S. H. Ward, avec observation en avion, à basse altitude, des interactions entre les ondes incidentes et le sol) jusqu’aux plus lentes. Dans la méthode magnétotellurique, élaborée principalement par Louis Cagniard, on compare, en amplitude ou en phase, les composantes magnétiques et telluriques correspondantes — soit H (en gammas) et E (en mV/km) — du champ électromagnétique au sol. Si ρ (en Ωm) est la résistivité apparente, moyenne, du terrain limité à une certaine profondeur h (en kilomètres) déterminée par le « skin-effect » relatif à la (pseudo-)période T (en secondes) de la variation naturelle utilisée, les formules de base s’écrivent (avec ces unités) :

ρ et h peuvent donc être considérés comme des fonctions paramétriques de T et on pourra suivre leurs évolutions couplées — par sondage — à condition de disposer d’un choix suffisant de valeurs pour T.

Comme — à part quelques groupes de pulsations magnétiques — les phénomènes magnétiques et électromagnétiques naturels sont complexes, on réalise, en fait, la variété des valeurs de T en comparant les valeurs de H et de E à travers des « filtres » dont on fait varier la fréquence.

S’appuyant sur la méthode précédente, mais n’utilisant que les composantes magnétiques, Horst Wiese, puis W. D. Parkinson ont développé une méthode de sondage géomagnétique qui est fondée sur les modifications apportées par le terrain aux valeurs relatives des composantes magnétiques de l’onde incidente.

E. S.

 L. Cagniard, la Prospection géophysique (P. U. F., 1950). / M. B. Dobrin, Introduction to Geophysical Prospecting (New York, 1952 ; 2^e éd., 1960).