THÈSE - Recherche - IGN

La constante diélectrique des mêmes échantillons de roches a été mesurée en fonction
de leur masse volumique au Centre d’Etudes Techniques de l’Equipement (CETE)
Normandie-Centre à Rouen (voir Annexe 3). Ces mesures ont été réalisées à l’aide d’une
cavité résonante aux fréquences de 0,57 GHz, 1,32 GHz et 2,06 GHz.
4.3.1.2 Permittivités diélectriques des sols étudiés
Les propriétés diélectriques des matériaux géologiques sont généralement étudiées dans
les basses fréquences (inférieures à 10 MHz). D’autre part les valeurs de permittivité
dépendent de la composition minéralogique et de la densité des échantillons, et la précision
des mesures diffère selon les méthodes employées. La comparaison de nos résultats avec ceux
de la littérature est par conséquent difficile. Ulaby et al. (1990) ont étudié les propriétés
diélectriques de 80 types de roches dont des basaltes : la partie réelle de la permittivité a été
mesurée entre 0,5 et 18 GHz et la partie imaginaire entre 1,6 et 16 GHz. Les valeurs de et
sont comprises entre 2,5-8,3 et 0,002-0,245 dans les domaines de fréquence étudiés. Ces
auteurs montrent que la partie réelle est indépendante de la fréquence, pour tous les
échantillons de roches, alors que la partie imaginaire diminue lorsque la fréquence
augmente, pour la plupart des échantillons. Cette diminution est attribuée à l’humidité
résiduelle des échantillons qui doivent être séchés avant la mesure. Cette opération ne modifie
pas la valeur de alors qu’elle peut avoir un effet considérable sur celle de : sur des
roches sédimentaires, est divisé par deux ; sur des roches volcaniques, aucune différence
significative n’a en revanche été observée. Ulaby et al. (1990) ont montré que les variations
de étaient principalement dues à des variations de densité des échantillons et dans une
moindre mesure, à la composition minéralogique des roches :
(4.13)
Il n’existe à ce jour pas de relation clairement établie entre et la porosité d'une roche.
Rust et al. (1999) proposent un modèle défini à partir de l’étude de 34 échantillons de roches
volcaniques (non basaltiques) dans la gamme de fréquence 0,01-10 MHz :
(4.14)
où est la constante diélectrique de l’échantillon et est sa porosité. D’après cette relation,
augmente avec . La partie imaginaire de la permittivité dépend aussi de la porosité des
roches, mais surtout de leur composition minéralogique.
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