GML6201A - École Polytechnique de Montréal

GML6201A 

– 

Techniques géophysiques de haute résolution 

– 

Méthodes électromagnétiques 

Bernard Giroux 

giroux@geo.polymtl.ca 

École Polytechnique de Montréal 

Bernard Giroux GML6201A – Méthodes électromagnétiques - p. 1/54

● Introduction 

Système dipolaire fréquentiel 

Théorie 

Instrumentation 

Système à onde plane (TBF) 

Théorie 

Mise en oeuvre 

Technique TDEM 

Théorie 

Interprétation 


Applications 

Introduction 

■ Que voient les méthodes électromagnétiques (EM)? 

◆ Les corps électriquement conducteurs dans un environnement 

résistant. 

■ Méthodes EM et génie : 

◆ Permafrost; 

◆ Détection de gravier; 

◆ Cartographie d’invasion saline; 

◆ Détection de karsts ; 

◆ Détection et cartographie de zones polluées ou contaminées; 

◆ Cartographie de la topographie du socle; 

◆ Cartographie de la conductivité du sol pour la mise à la terre; 

◆ Détection de tuyaux et conducteurs métalliques. 




Théorie 



Théorie 



Théorie 



Applications 





Théorie 

● Principe du système dipolaire 

fréquentiel 


fréquentiel 

● Déphasage du champ 

secondaire 

● Rapport des champs 

● Définitions 

● Simplification 

● Détermination de la 

conductivité 

● Réponse instrumentale et 

profondeur 







● Calcul des contributions 

● Exercice 

● Variations latérales 

● Résolution d’un sous-sol 2 

couches 

● Profondeur d’investigation 

● Avantages de la technique 

● Désavantages de la technique 


Principe du système dipolaire fréquentiel 

✛ s ✲ 

✻ ✻ 

Tx Rx 

■ Un courant alternatif circule dans une bobine émettrice (Tx) 

◆ un champ magnétique primaire Hp est généré. 

■ Soit un corps conducteur soumis à Hp 

◆ des courants de Foucault sont générés dans ce corps ; 

◆ il devient la source d’un champ secondaire Hs. 

■ La bobine Rx mesure Hp et Hs. 





Théorie 


fréquentiel 


fréquentiel 


secondaire 





conductivité 










● Exercice 



couches 





Principe du système dipolaire fréquentiel 

■ Illustration du principe 

Émetteur 

Champ secondaire 

Champ primaire 


Bernard Giroux GML6201A – Méthodes électromagnétiques - p. 5/54 

Cible 

Récepteur



Théorie 


fréquentiel 


fréquentiel 


secondaire 





conductivité 










● Exercice 



couches 





Déphasage du champ secondaire 

α 

Champ résultant R 

Champ primaire P 

Réelle ou en phase 

=-S sin ϕ 



ϕ 

Champ 

secondaire S 

π/2 

Imaginaire ou quadrature 

=-S cos ϕ 

f.e.m. 

secondaire 

■ La f.é.m. dans le secondaire est déphasée de π/2 par rapport à Hp ; 

■ π/2 + φ est le déphasage du courant et de Hs par rapport à Hp ; 

■ α est le retard de la résultante par rapport à Hp.



Théorie 


fréquentiel 


fréquentiel 


secondaire 





conductivité 










● Exercice 



couches 





Rapport des champs 

■ Pour des dipôles coplanaires Tx et Rx verticaux, séparées de s : 

 

Hs 

= 2 

(γs) 2 

 

2 3 

9 − 9 + 9γs + 4(γs) + (γs) exp(−γs) 

Hp 

v 

■ Pour des dipôles coplanaires Tx et Rx horizontaux, séparées de s : 

 

Hs 

= 2 1 − 3 

(γs) 2 + 3 + 3γs + (γs) 2 exp(−γs) 

(γs) 2 

 

Hp 

h 

■ avec 

◆ γ = √ iωµ0σ, (i = √ −1) 

◆ ω = 2πf, où f est la fréquence [Hz] 

◆ σ est la conductivité, µ0 est la perméabilité magnétique du vide 





Théorie 


fréquentiel 


fréquentiel 


secondaire 





conductivité 










● Exercice 



couches 





Définitions 

■ Profondeur de pénétration δ (effet de peau) 

 

2 

δ = 

ωµ0σ = 

√ 

2i 

γ 

◆ plus le milieu est conducteur, plus faible est δ. 

■ Nombre d’induction B 

■ D’où 

B = séparation 

prof. de peau 

γs = √ 2iB. 



= s 

δ



Théorie 


fréquentiel 


fréquentiel 


secondaire 





conductivité 










● Exercice 



couches 





Simplification 

■ Si |B| ≪ 1 (|γs| ≪ 1), alors on a 

 

Hs 

 

Hs 

= ≈ 

Hp 

v 



Hp 

■ Hs est déphasé de π/2 sur Hp. 

■ Pour que |B| ≪ 1, il faut que 

(µ0 = 4π × 10 −7 H/m) 

h 

ω ≪ 2 

. 

µ0σs2 iωµ0σs 2 

4 

= iB2 

2



Théorie 


fréquentiel 


fréquentiel 


secondaire 





conductivité 










● Exercice 



couches 





Détermination de la conductivité 

■ Si la condition précédente est remplie, on peut déterminer σ à 

partir de la mesure du rapport des champs : 

 

où 

Hs 

Hp 

 

Q 

σa = 4 

ωµ0s 2 

Hs 



Hp 

est la composante en quadrature. 

■ σa est appelée conductivité apparente : 

◆ si le milieu est parfaitement homogène, σa est la conductivité 

vraie; 

◆ pour un milieu hétérogène, c’est la conductivité d’un milieu 

homogène équivalent du point de vue EM. 

Q



Théorie 


fréquentiel 


fréquentiel 


secondaire 





conductivité 










● Exercice 



couches 





Réponse instrumentale et profondeur 

■ On cherche à déterminer d’où provient le champ secondaire. 

■ Cas du sol homogène 

◆ Décomposons le sol en de minces tranches horizontales 

d’épaisseur dz ; 

◆ Prenons une tranche à une profondeur z (normalisée par s) ; 

◆ La contribution relative de cette tranche à Hs vaut 

Φv(z) = 

Φh(z) = 2 − 

4z 

(4z 2 + 1) 3/2 

4z 

(4z 2 + 1) 1/2 

dipôles verticaux 

dipôles horizontaux 





Théorie 


fréquentiel 


fréquentiel 


secondaire 





conductivité 










● Exercice 



couches 






■ Dipôles verticaux : 

◆ la contribution maximale est à 

z = 0.4s ; 

◆ à z = 1.5s, la contribution est encore 

significative; 

◆ à z = 0, la contribution est minimale. 

■ Dipôles horizontaux : 

◆ la contribution maximale à la surface; 

◆ la contribution diminue avec z. 

0 

0 0.5 1 1.5 2 

Profondeur normalisee 

■ Faire un profil avec les boucles horizontales et verticales permet de 

dire si le sol est stratifié. 



2 

1.5 

1 

0.5 

Φ v 

Φ h



Théorie 


fréquentiel 


fréquentiel 


secondaire 





conductivité 










● Exercice 



couches 






■ Cas du sol multi-couches 

■ Une courbe cumulative est plus utile : 

∞ 

R(z) = Φ(z)dz 

■ On obtient pour les dipôles coplanaires horizontaux et verticaux 

Rv(z) = 



z 

1 

(4z 2 + 1) 1/2 

Rh(z) = (4z 2 + 1) 1/2 − 2z



Théorie 


fréquentiel 


fréquentiel 


secondaire 





conductivité 










● Exercice 



couches 






■ Configuration verticale : 

◆ le matériel sous 2s contribue à 25%; 

◆ inversement, le matériel au dessus 

contribue à 75%; 

◆ la profondeur d’investigation est à peu 

près 2 fois plus grande qu’avec les 

dipôles horizontaux. 

0 

0 0.5 1 1.5 2 

Profondeur normalisee 

■ Exemple d’utilisation de la courbe R : 

◆ Soit un sous-sol homogène de 20 mS/m : on mesure 20 mS/m. 

◆ Si, sous 2s, on a maintenant un socle infiniment résistant 

(σ2 = 0) 

■ On mesure alors 75% de σ1, soit 0.25×20, 15 mS/m. 

◆ Note : la condition s ≪ δ doit toujours être vérifiée. 



1 

0.75 

0.5 

0.25 

R v 

R h



Théorie 


fréquentiel 


fréquentiel 


secondaire 





conductivité 










● Exercice 



couches 





Calcul des contributions 

■ Cas deux couches (couche 1 d’épaisseur z) 

◆ contribution de la couche 1 : σa = σ1[1 − R(z)]; 

◆ contribution de la couche 2 : σa = σ2R(z); 

◆ la lecture sera 

■ Cas trois couches 

σa = σ1[1 − R(z)] + σ2R(z). 

σa = σ1[1 − R(z1)] + σ2[R(z1) − R(z2)] + σ3R(z2). 

σ1 

σ2 

σ3 

✻z1 

❄ z2 

✻ 



❄



Théorie 


fréquentiel 


fréquentiel 


secondaire 





conductivité 










● Exercice 



couches 





Exercice 

■ Quel est ρa pour un levé avec le EM31 (s = 3.66 m), en mode 

vertical en en mode horizontal? 

■ ρ1 = 200 Ωm, ρ2 = 1 Ωm, ρ3 = 500 Ωm, l’épaisseur h1 = 2 m; 

1. si l’épaisseur h2 = 0.25 m ; 






Théorie 


fréquentiel 


fréquentiel 


secondaire 





conductivité 










● Exercice 



couches 





Exercice 





Rv(z1) = 0.6751, Rv(z2) = 0.6310, Rh(z1) = 0.3885, 

Rh(z2) = 0.3553 

ρav = 21.3 Ωm, ρah = 27.1 Ωm 

2. si l’épaisseur h2 = 0.5 m; 





Théorie 


fréquentiel 


fréquentiel 


secondaire 





conductivité 










● Exercice 



couches 





Exercice 





Rv(z1) = 0.6751, Rv(z2) = 0.6310, Rh(z1) = 0.3885, 

Rh(z2) = 0.3553 

ρav = 21.3 Ωm, ρah = 27.1 Ωm 

2. si l’épaisseur h2 = 0.5 m; 

Rv(z1) = 0.6751, Rv(z2) = 0.5907, Rh(z1) = 0.3885, 

Rh(z2) = 0.3269 

ρav = 11.5 Ωm, ρah = 15.3 Ωm 





Théorie 


fréquentiel 


fréquentiel 


secondaire 





conductivité 










● Exercice 



couches 





Variations latérales 

■ Si σ ne varie pas de façon significative à moins d’une distance s 

◆ on peut considérer le sol latéralement uniforme. 

■ Exemples (échelle verticale exagérée) 





Théorie 


fréquentiel 


fréquentiel 


secondaire 





conductivité 










● Exercice 



couches 





Résolution d’un sous-sol 2 couches 

■ σ1, σ2 et z1 peuvent être déterminés en variant s et l’orientation 

des boucles; 

■ Repose sur la variation de la contribution de σ2 : 

σ a|s1 = σ1[1 − R(z/s1)] + σ2R(z/s1) 

σ a|s2 = σ1[1 − R(z/s2)] + σ2R(z/s2) 

σ a|s3 = σ1[1 − R(z/s3)] + σ2R(z/s3) 

■ Si on a des mesures en mode V et H, à trois écartements : 

◆ on a 6 équations et 3 inconnues; 

◆ des programmes (Interpex) permettent de retrouver σ1, σ2 et 

z1. 





Théorie 


fréquentiel 


fréquentiel 


secondaire 





conductivité 










● Exercice 



couches 





Profondeur d’investigation 

■ Profondeur à laquelle on ne peut plus détecter une couche 

différente de la couche au-dessus. 

■ Conditionnée par la précision des mesures. 

■ Pour l’EM31 de Geonics (s = 3.7 m) 

◆ pv ≈ 6 m ph ≈ 3 m; 

■ Pour l’EM34 de Geonics (s = 10, 20 et 40 m) 

Séparation Profondeur d’investigation 

dipôles horizontaux dipôles verticaux 

10 7.5 15 

20 15 30 

40 30 60 





Théorie 


fréquentiel 


fréquentiel 


secondaire 





conductivité 










● Exercice 



couches 





Avantages de la technique 

■ Excellente résolution de la conductivité : 

◆ l’extension latérale du volume de sol échantillonné est 

approximativement la même que l’extension verticale; 

◆ de faibles perturbations de σ (5 à 10 %) sont facilement et 

précisément mesurées. 

■ Pas de problème d’injection de courant : 

◆ couplage électromagnétique; 

◆ pas de problème de résistance de contact aux électrodes 

(gravier, socle, etc...). 

■ Simplicité d’interprétation (multi-couches). 

■ Mesures faciles et rapides : 

◆ 5 à 10 fois plus rapide que la résistivité DC ; 

◆ 5 à 7 km/jour (intervalle de mesure de 25-50 m). 





Théorie 


fréquentiel 


fréquentiel 


secondaire 





conductivité 










● Exercice 



couches 





Désavantages de la technique 

■ Dynamique limitée : 1 à 1000 mS/m (1 à 1000 Ωm) 

◆ difficile d’induire du courant dans les sols résistants pour 

générer un Hs mesurable; 

◆ pour des σ élevées, la composante en quadrature n’a plus une 

relation linéaire avec la conductivité du sol. 

■ Le zéro de l’instrument (obtention et maintient) : 

◆ le zéro doit être mis à zéro dans un environnement infiniment 

résistant; 

◆ il y a toujours une certaine dérive de l’instrument dans le temps 

(et avec la température). Erreur possible de ± 2 mS/m. 

■ Capacité de sondage vertical limitée : 

◆ augmenter s indéfiniment implique une dynamique de 

l’instrument trop coûteuse. 





Théorie 


● Conductivimètre EM31 

● Conductivimètre EM34-3 


Théorie 



Théorie 



Applications 

Conductivimètre EM31 

■ Quantités mesurées : 

1. σa (mS/m); 

 

Hs 2. 

(ppt). 

Hp 

en phase 

■ Source 

◆ bobine dipolaire (9.8 

kHz). 

Rx Tx 


connexion 

■ Récepteur 

◆ bobine dipolaire, coplanaire et à 3.66 m de la source. 

■ Dynamique et sensibilité 

◆ conductivité : 10, 100, 1000 mS/m; et 0.1 mS/m; 

◆ en phase : ± 19.9 ppt ; et 0.03 ppt.



Théorie 


● Conductivimètre EM31 

● Conductivimètre EM34-3 


Théorie 



Théorie 



Applications 

Conductivimètre EM34-3 

■ Quantités mesurées : 

1. σa (mS/m); 

■ Source 

◆ bobine dipolaire; 

◆ 63 cm de diamètre; 

◆ (100 cm pour XL). 


Bobine 

Console du récepteur (portée à la poitrine de l'opérateur) 

10, 20 ou 40 m 

■ Écartements et fréquences d’opération : 

◆ 10 m, à 6.4 kHz ; 

◆ 20 m, à 1.6 kHz ; 

◆ 40 m, à 0.4 kHz. 

Câble de la référence 

■ Dynamique et sensibilité 

◆ 3, 10, 30, 100, 300 mS/m; et 0.2 mS/m. 

63 cm 

Bobine 

Émetteur 

Console 

(portée sur les épaule 

du deuxième opérateur)



Théorie 



Théorie 



Théorie 



Applications 





Théorie 



Théorie 

● Principe du système TBF 


● Sous-sol homogène infini 


● Sol à deux couches 




Théorie 



Applications 

Principe du système TBF 

■ La source est une antenne fixe, de fréquence comprise entre 15 et 

25 kHz. 

■ Au champ lointain, l’onde source est plane. 

Hp horizontal 

Antenne 

~100 m 

Vecteurs électriques 

Vecteur magnétique 




Théorie 



Théorie 









Théorie 



Applications 

Principe du système TBF 

■ Les équations du champ EM sont 

∂ 2 Ex 

∂z 2 = −k2 Ex 

Hy = 1 

µ0iω 

∂Ex 

∂z 

∂ 2 Hy 

∂z 2 = −k2 Hy 

k = iωµ0σ = 

■ La solution générale du système ci-dessus est 

Ex = Ae ikz + Be −ikz 

Hy = 

k 

µ0ω 

Ae ikz − Be −ikz 

1 + i 

δ 




Théorie 



Théorie 









Théorie 



Applications 

Sous-sol homogène infini 

■ Solution pour un sous-sol homogène infini : 

◆ E et H ne peuvent pas croître indéfiniment avec z ; 

■ B = 0 car 

exp(−ikz) = exp 

 

−i 

 

1 + i 

z 

δ 

= exp(−iz/δ) exp(z/δ) 

= (cos(−z/δ) + isin(−z/δ)) exp(z/δ) 

 

croissant 

◆ Ainsi, à la surface, Ex(0) = A et Hy = k 

ωµ0 Ex(0) ; 

◆ On peut éliminer la dépendance au champ primaire en utilisant 

le ratio Ex 

Hy ; 

◆ l’impédance est ainsi définie comme Z = Ex 

Hy 

= µ0ω 

k . 




Théorie 



Théorie 









Théorie 



Applications 

Sous-sol homogène infini 

■ Formulation usuelle : 

Z = |Z|e iφ = 

ρ = 

T 

2πµ0 

φ = −π/4 

 

2πρµ0 

e 

T 

−iπ/4 


|Z| 2 

où T est la période et ρ est la résistivité électrique.



Théorie 



Théorie 









Théorie 



Applications 

Sol à deux couches 

■ Le champ électrique dans les couches 1 et 2 vaut 

E (1) 

x = A1e ik1z + B1e −ik1z , 0 ≤ z ≤ h1 

E (2) 

x = A1e ik2z , z ≥ h1 

■ Le champ magnétique dans les couches 1 et 2 vaut 

H (1) 

y = k1 

ωµ0 

H (2) 

y = k2 

A2e 

ωµ0 

ik2z 

 

A1e ik1z 

 

−ik1z 

− B1e 




Théorie 



Théorie 









Théorie 



Applications 

Sol à deux couches 

■ À partir de l’application des conditions aux interfaces, on trouve 

où 

Z1 = ωµ0 

k1 

Za = Z1 

1 + K12e 2ik1h1 

1 − K12e 2ik1h1 

et K12 = 

√ 

ρ2 − √ ρ1 

√ 

ρ2 + √ . 

ρ1 

■ Za est surtout influencée par le produit k1h1 = h1 

δ1 

◆ si h1 

δ1 ≫ 1, alors Za → Z1 ; 

◆ si h1 

δ1 ≪ 1, alors Za → ωµ0 

k2 

= Z2. 

(1 + i) 




Théorie 



Théorie 


● Mise en oeuvre 



Théorie 



Applications 


Hp 

Hp 

O 

Hs 

Hs 

Cible conductrice allongée perpendiculairement 

au plan de la figure 

O' 

Hpt 

Hst HRt 

■ Le champ primaire Hp est horizontal ; 


θ 

Clinomètre 

Bobine I 

Mesure 

Bobine II 

Référence 

Compensation 

■ Le champ secondaire Hs forme un angle α avec Hp ; 

■ Le petit axe de l’ellipse est orienté vers le conducteur. 

Z 

Hs 

α 

b Hp 

a



Théorie 



Théorie 





Théorie 



Applications 


■ L’appareil EM16 de Geonics mesure 

b 

a ≈ Hs sinαsinφ 

Hp 

tan θ ≈ Hs sinαcosφ 

Hp 

■ Si la composante électrique est 

mesurée (EM16-R) : 

ρa = 1 

2πµ0f 

Ex 

Hy 

≈ ℑ(Hsz) 

Hp 

≈ ℜ(Hsz) 

Hp 

2 . 




Théorie 



Théorie 



Théorie 



Applications 





Théorie 



Théorie 



Théorie 

● Présentation 

● Principe 

● Principe 

● Analogie des ronds de fumée 


● Mesure de la conductivité 



Applications 

Présentation 

■ TDEM : Time Domain EM. 

■ Contrairement aux méthodes précédentes où on travaille en 

fréquence, on travaille dans le domaine du temps. 

■ Les méthodes en fréquence sont surtout utilisées pour faire des 

profils ou des cartes; 

■ La technique TDEM permet d’obtenir des sondages verticaux et de 

construire des pseudo-sections. 




Théorie 



Théorie 



Théorie 


● Principe 

● Principe 






Applications 

Principe 

■ On maintient un courant dans une boucle un certain temps : 

◆ un champ magnétique statique s’établi; 

■ On coupe le courant brusquement : 

◆ une force électromotrice est induite dans le sol (loi de Faraday) ; 

◆ ce qui provoque la circulation de courants de Foucault; 

◆ l’intensité des courants est fonction de la résistivité du sol; 

◆ le champ mesuré est donc fonction de la résistivité du sol. 

■ Les courants diminuent avec le temps à cause des pertes de Joule. 

■ La mesure se fait lorsque le courant est coupé (relativement facile 

à accomplir). 




Théorie 



Théorie 



Théorie 


● Principe 

● Principe 






Applications 

Principe 


Courant au transmetteur 

T = 1 période 

Voltage au récepteur 


temps 

temps



Théorie 



Théorie 



Théorie 


● Principe 

● Principe 






Applications 

Analogie des ronds de fumée 

■ Au moment de la coupure, les courants sont générés près de la 

bobine, de manière à maintenir le champ statique; 

■ Ces“boucles de courant” 

◆ diffusent en profondeur avec le temps; 

◆ et voient leur rayon augmenter simultanément. 

■ Nabighian (1979) a utilisé l’analogie des ronds de fumée pour 

décrire la comportement des courants. 

■ La vitesse de diffusion, la profondeur et le rayon à un intant t sont : 

v = 2 

πµσt 

z = 2 

√ π 

1/2 4t 

σµ 


r = 

1/2 4.37t 

. 

σµ



Théorie 



Théorie 



Théorie 


● Principe 

● Principe 






Applications 

Analogie des ronds de fumée 


t5 

Courant de Foucault 

immédiatement après la coupure 


t4 

t3 

t2 

Boucle 

émettrice 

Boucle 

émettrice 

Courant de Foucault aux temps longs



Théorie 



Théorie 



Théorie 


● Principe 

● Principe 






Applications 

Mesure de la conductivité 

■ La conductivité est obtenue à partir de la courbe de décroissance 

du champ en fonction du temps; 

■ Pour un milieu homogène, le relation entre la dérivée du champ, la 

conductivité et le temps est (approximation“temps long”) 

∂Hz 

∂t 

≈ m 

20 

σµ 

π 

3/2 t −5/2 ; 

où m est le moment magnétique (m = IS). 

■ On obtient pour la résistivité 

ρ = µ 

π 

m 

20 

2/3 1 

∂Hz 

∂t 


2/3 

1 

t 5/2.



Théorie 



Théorie 



Théorie 


● Interprétation 

● Sol deux couches 

● Sol n couches 


Applications 


■ La mesure réalisée est le voltage (ou ∂H 

∂t ) 

en fonction du temps; 

■ La réponse est divisée en 2 parties : 

◆ domaine précoce, réponse quasi 

constante; 

◆ domaine tardif : décroissance t −5/2 . 

■ Si le sol n’est pas homogène, on mesure la 

résistivité apparente. 

ρa 

log ρa 

✻ 


✲ 

log t 

log V 

✻ 

temps court 

temps long 

✲ 

log t



Théorie 



Théorie 



Théorie 






Applications 

Sol deux couches 

log V 

✻ 

✲ 

a b c 

log t 

■ a : deux couches ρ1 < ρ2 ; 

■ b : une couche ρ1 ; 

■ c : deux couches ρ1 > ρ2. 


ρ 2 

ρ 1 

ρ 1 

ρ 2 

log ρa 

✻ 

log ρa 

✻ 

✲ 

log t 

✲ 

log t



Théorie 



Théorie 



Théorie 






Applications 

Sol n couches 

■ L’interprétation se fait avec des logiciels spécialisés. 

Apparent Resistivity (ohm.m) 

10 3 

10 2 

10 1 

10 -2 

10 -1 

Time (msec) 

10 0 

Sounding: S12 

Depth (m) 


0 

20 

40 

60 

80 

100 

6.7 

14.2 

66.2 

0 

10.4 

107 

27.2 

2.5 

6.3 

68 

10 

9.8 

48.4 

2.1 

Position (m) 

20 30 40 50 60 70 80 

s12 s11 s06 s07 s08 s09 

5.11 

74.61 

9.4 

57.6 

2.6 

6.2 

75.2 

12.2 

50 

3 

7.8 

65.8 

11.4 

65.3 

4.8 

6 

65.7 

7.1 

560 

4.4



Théorie 



Théorie 



Théorie 



● Acquisition des données 


● Avantages 

● Inconvénients 

Applications 

Acquisition des données 

■ Configuration habituelle : boucle centrale; 

■ Si la boucle du Tx est de dimension inférieure à 20×20 m 2 ; 

◆ configuration décalée, récepteur à une dizaine de mètres de la 

boucle. 

■ Principaux paramètres à régler : taille de la boucle et intensité du 

courant; 

◆ la profondeur d’investigation ≈ largeur de la boucle; 

◆ logiciels pour modéliser la réponse, doit tenir compte de 

■ taille de la boucle; 

■ courant; 

■ plage de temps de mesure; 

■ position du récepteur et sa surface effective; 

■ niveau de bruit du système (environ 5 −10 V/m 2 ). 




Théorie 



Théorie 



Théorie 





● Avantages 


Applications 

Acquisition des données 

Récepteur 

Boucle émettrice 




Théorie 



Théorie 



Théorie 





● Avantages 


Applications 

Avantages 

■ Rapidité d’opération; 

■ Taille du dispositif de mesure : 

◆ de l’ordre de la taille de la profondeur d’exploration; 

◆ électrique DC : taille du dispositif ≈ 3 fois la profondeur 

d’exploration; 

■ Information concentrée à la verticale; 

◆ résolution latérale (en utilisant des stations adjacentes); 

◆ résolution des couches conductrices et réduction du domaine 

d’équivalence; 

■ Pas de problème d’injection de courant. 




Théorie 



Théorie 



Théorie 





● Avantages 


Applications 

Inconvénients 

■ Ne fonctionne pas bien en milieu résistant; 

■ Peu de moyens d’interprétation des cibles 3D; 

■ Sensible aux bruits (lignes à HT, décharges atmosphériques); 

■ Polarisation provoquée (terrains argileux) : 

◆ affecte la réponse tardive; 

◆ il faut déplacer le récepteur à quelque distance de la boucle. 

■ Équipement relativement coûteux (TEM47&PROTEM de 

Geonics : 70,000 $Can). 




Théorie 



Théorie 



Théorie 



Applications 

● Localisation du pergélisol 

● Infiltration d’eau salée – 

dipol. fréq. 


dipol. fréq. 


TDEM 

● Détection de cavité - méth. 

TBF 

● Détection de tuyaux 

● Travaux 

Applications 




Théorie 



Théorie 



Théorie 



Applications 



dipol. fréq. 


dipol. fréq. 


TDEM 


TBF 


● Travaux 

Localisation du pergélisol 

EM31 




Théorie 



Théorie 



Théorie 



Applications 



dipol. fréq. 


dipol. fréq. 


TDEM 


TBF 


● Travaux 

Infiltration d’eau salée – dipol. fréq. 




Théorie 



Théorie 



Théorie 



Applications 



dipol. fréq. 


dipol. fréq. 


TDEM 


TBF 


● Travaux 

Infiltration d’eau salée – dipol. fréq. 




Théorie 



Théorie 



Théorie 



Applications 



dipol. fréq. 


dipol. fréq. 


TDEM 


TBF 


● Travaux 

Infiltration d’eau salée – TDEM 




Théorie 



Théorie 



Théorie 



Applications 



dipol. fréq. 


dipol. fréq. 


TDEM 


TBF 


● Travaux 

Détection de cavité - méth. TBF 


ρa 

ρ2



Théorie 



Théorie 



Théorie 



Applications 



dipol. fréq. 


dipol. fréq. 


TDEM 


TBF 


● Travaux 

Détection de tuyaux 

EM31 

Influence de l'échantillonnage spatial 




Théorie 



Théorie 



Théorie 



Applications 



dipol. fréq. 


dipol. fréq. 


TDEM 


TBF 


● Travaux 

Travaux 

■ Article à résumer 

◆ Frohlich, B. and Lancaster, W. J. (1986). Electromagnetic 

surveying in current Middle Eastern archaeology : Application 

and evaluation. Geophysics, 51(7) :1414–1425 ; 

■ Exercice 

■ Disponibles sur le site du cours.

GML6201A - École Polytechnique de Montréal

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