Acquis d'apprentissage

Comprendre comment des méthodes physiques permettent au géologue de sonder la sructure interne du sol et pouvoir identifier quelle technique est la mieux adaptée à un sondage donné.

Pré-requis : cours de physique générale (mécanique, électricité)

Objectifs

Le cours a pour objectifs de présenter aux étudiants les principales méthodes de prospections géophysiques (sismiques, électriques, électromagnétiques et gravimétriques) utilisées pour l'identification de la nature et du degré d'altération des formations géologiques superficielles. La théorie sera illustrée par une série d'exemples d'application dans le domaine du génie civil et de l'hydrogéologie.

Contenu

Présentation des concepts de physique de base nécessaires aux techniques de prospection géophysique, telles que la propagation du courant électrique et d'ondes sismiques dans un milieu continu. Montrer quelles informations on peut extraire de signaux enrregistrés au sol.

Table des matières

I PROSPECTION ELECTRIQUE 1 Loi d'Ohm, conductivité et résistivité ; application aux roches 2 Propagation du courant électrique dans le sol 3 Méthodes des quatre pointes 4 Interprétation des mesures de résistivité 5 Prospection électrique horizontale II PROSPECTIONS SISMIQUES 1 Constantes élastiques des solides 2 Ondes élastiques ; ondes sismiques et tremblements de terre 3 Vitesse des ondes sismiques dans le sol 4 Ondes et faisceaux d'onde ; onde de surface 5 Réflexion et réfraction des ondes élastiques 6 Mesures sismiques par réflexion et réfraction III PROSPECTION SISMIQUE PAR REFLEXION 1 Principes 2 Sondage vertical : série de réflecteurs horizontaux 3 Méthodes de prospection IV PROSPECTION SISMIQUE PAR REFRACTION 1 Principes 2 Problème des deux couches 3 "Ray tracing" : application à une interface inclinée 4 Méthodes de prospection V AUTRES TECHNIQUES : PROSPECTION GRAVIMETRIQUE ET PROSPECTION ELECTROMAGNETIQUE 1 Grands principes et méthodologie de la prospection gravimétrique 2 Grands principes et méthodologie de la prospection électromagnétique VI DOMAINE D'APPLICATION 1 Prospection sismique 2 Prospection électrique 3 prospections électromagnétiques 4 Prospection gravimétrique

Exercices

Pour les physiciens, les TP (15 h) consisteront en une journée de démonstration du matériel sismique et électrique suivie deux séances d'interprétation à l'aide de logiciels spécifiques. Pour les géologues, les TP (30 h) consisteront en une campagne de prospection géophysique qui sera intégrée dans leur travail personnel (SGOLB311). Pour ces derniers, la cote globale est répartie à raison de 50 % pour la théorie et de 50% pour les TP.

Méthodes d'enseignement

Le cours sera adapté de manière à ce que des connaissances poussées en géologie ne soient pas nécessaires. Ouvrage de référence "An introduction to geophysical exploration", Ph. Kearey, M. Broocks, and I. Hill (Blackwell Science Ltd, Oxford, 2002)

Méthode d'évaluation

Une question théorique tirée au sort lors de l'examen oral. Un rapport d'excursion est demandé et coté. Pour les géologues un examen de TP est organisé. Il compte pour la moitié des points. Il consiste en une interprétation de sondage électrique, tomographie électrique et sondage sismique à interpréter et à contextualiser d'un point de vue géologique. Pour les autres étudiants, le travail de terrain est également coté et intervient pour un tiers des points, les deux autres tiers venant de l'exament théorique.

Sources, références et supports éventuels

Boulvain F. et Vander Auwera J., 2013. Voyage au centre de la Terre. Académie Royale de Belgique, Bruxelles. ISBN : 978-2-8031-0350-8

Kearey Ph. , Broocks M. and Hill I., 2002. An introduction to geophysical exploration. Blackwell Science Ltd, Oxford

Kirsh R., 2006. Groundwater geophysics : a tool for hydrogeologist. Springer Ed. ISBN : 3-540-29383-3

Langue d'instruction

Formation Programme d’études Bloc Crédits Obligatoire
Bachelier en sciences géologiques Standard 0 3
Bachelier en sciences géologiques Standard 3 3