Géophysique Gravimétrie appliquée

La gravimétrie est une discipline de la géophysique dont le paramètre est la densité. Elle se base sur les principes de la physique et des mathématiques, elle utilise l'informatique pour le traitement des données et la géologie pour contraindre les hypothèses issues de ces traitements. La gravimétrie appliquée a pour but de modéliser les structures géologiques situées, principalement, dans la croûte terrestre en se basant sur la variation de leur densité ainsi que d’observer leur agencement les unes par rapport aux autres. Dans le cours précédent (Idres, 2023), nous avons passé en revue les principes de base de la gravimétrie. Ainsi, nous avons défini le champ de pesanteur, le modèle de Clairaut et le formalisme de l’anomalie de Bouguer. Cette dernière représente la donnée principale utilisée en gravimétrie appliquée. La première partie de ce cours sera consacrée à l’acquisition des données sur le terrain qui doit tenir compte de deux paramètres : la qualité des mesures et le coût de l’étude. Nous verrons que l’étude gravimétrique dépend de l’objectif qui lui est assigné, il est donc important de bien définir sa problématique, ce qui déterminera le type de levé à réaliser (carte, profils). Ensuite, nous passerons en revue les différentes corrections qui doivent être apportées aux mesures pour les rendre comparables entre elles, ce qui permettra d’obtenir la valeur de l’anomalie de Bouguer en chaque station. Dans la seconde partie, nous nous intéresserons aux traitements préliminaires des données et à l’interprétation qualitative des cartes. Pour tracer la carte de l’anomalie de Bouguer, nous aurons besoin de construire une grille dont chaque sommet correspond à une valeur de l’anomalie de Bouguer, obtenue par interpolation des données mesurées. Sachant que cette grille servira à tous les traitements qui suivront, le choix de ses caractéristiques (nature, dimensions) est primordial. L’interprétation de la carte de la Bouguer, qui consiste à décrire les anomalies qui la composent en relation avec la géologie de la zone d’étude, permet d’expliquer l’origine de celles-ci en sachant qu’elles représentent la superposition des effets de toutes les structures géologiques. Pour cela et pour toutes les étapes qui suivront, nous aurons besoin de toutes les connaissances relatives à la zone d’étude et à l’approche utilisée. Il est donc nécessaire de réaliser la synthèse la plus complète des références bibliographiques les plus pertinentes et les plus récentes. La seconde carte qui sera interprétée est celle de l’anomalie résiduelle qui est obtenue à partir de la Bouguer par la soustraction d’un champ régional. Elle correspond aux structures géologiques les moins profondes qui représentent, normalement, l’objectif de l’étude gravimétrique. Comme l’interprétation qualitative seule ne fournit que les premiers éléments structuraux et ne permet pas d’identifier les sources qui sont à l’origine des anomalies observées sur les cartes,il est nécessaire d’appliquer d’autres traitements mathématiques pour mieux caractériser ces sources. Dans la troisième partie de ce livre, nous passerons en revue les différents traitements de données dont le but est de mieux caractériser les structures géologiques qui engendrent les anomalies observées sur la carte résiduelle et de proposer le modèle mathématique qui est le plus proche de la réalité. Ainsi, les dérivées verticales, les dérivées horizontales et le signal analytique permettront la localisation des sources sur la carte alors que le spectre d’énergie et la déconvolution d’Euler auront pour but d’apporter des informations supplémentaires relatives à la profondeur de ces sources. Enfin les modélisations vont permettre de construire les modèles les plus représentatifs des structures géologiques de la zone d’étude. Il va de soi que les résultats de tous ces traitements devront être interprétés en relation avec l’objectif de l’étude. Enfin, des études de cas et des exercices corrigés sont donnés en annexe de ce livre.