resistivité et conductivite des roches
Post on 01-Jun-2018
216 Views
Preview:
TRANSCRIPT
8/9/2019 Resistivité Et Conductivite Des Roches
http://slidepdf.com/reader/full/resistivite-et-conductivite-des-roches 1/9
I
Ce cours «cours de prospection électromagnétique et Magnétotellurique »
dispensé en licence et Master de Géophysique au département de
Géophysique de la FHC n'est pas encore entièrement achevé, il peut
également subsister des fautes (erreurs) dans le texte et des références
absentes.
Si vous utilisez des données de ce travail, vous devez citer la référence enbibliographie de la façon suivante :
Djeddi Mabrouk. Cours de prospection électromagnétique et Magnétotellurique,Département de Géophysique (FHC), Université M’Hamed Bougara deBoumerdes. Algérie. 2015
8/9/2019 Resistivité Et Conductivite Des Roches
http://slidepdf.com/reader/full/resistivite-et-conductivite-des-roches 2/9
CHAPITRE I
INTRODUCTION
Les méthodes sismiques (réflexion et réfraction) sont sensibles aux
contrastes des propriétés élastiques des matériaux, la prospection
magnétique réagit à la susceptibilité magnétique, la gravimétrie à la densité.
Quant aux méthodes électromagnétiques artificielles (EM) ou naturelles (MT)
elles sont sensibles à la résistivité apparente du sous –sol ou de la
conductivité () d’une structure obtenue à partir de la formule de Cagniard -
Tikhonov. Les paramètres mesurés en surface sont soit les champs
magnétique et électrique, le champ total, inclinaison, déviation,
composantes en phase ou en quadrature etc…
RAPPEL SUR LES PARAMETRES MESURES EN MT
I - NOTION DE RESISTIVITE ELECTRIQUE DES ROCHES
La résistivité électrique des roches et des sédiments est une propriété
intrinsèque, elle est définie comme étant la mesure de la difficulté qu’a un
courant électrique à passer au travers d’un conducteur.
Par comparaison avec les autres paramètres physiques (densité, vitesses des
ondes sismiques etc…), à l’exception du paramètre viscosité, la résistivité
électrique est pratiquement le paramètre qui varie sur plusieurs ordres de
grandeurs d’où l’avantage d’utiliser sa distribution pour définir les structures
du sous-sol. Ses variations s’étendent entre 10−5 ohm.m pour des minéraux
métalliques à 107 ohm.m pour le gabbro et de 10 à 10 ohm.m pour les
dépôts sédimentaires non consolidés (à température ambiante).fig.1.
8/9/2019 Resistivité Et Conductivite Des Roches
http://slidepdf.com/reader/full/resistivite-et-conductivite-des-roches 3/9
Fig 1
ésistivité des différentes roches
Les méthodes de prospection MT et EM comptent parmi les méthodes
géophysiques les plus sensibles et les plus performantes pour ausculter le
sous-sol à aide de la résistivité électrique du sous-sol à différentes
profondeurs.
I- 1 Rappel sur le calcul de la résistivité
Pour un conducteur (fig.2) de section S, de longueur L et de résistance R. La
loi d’ohm s’exprime par :
= . = =
= .
∭ .
= ∭ . .
.
8/9/2019 Resistivité Et Conductivite Des Roches
http://slidepdf.com/reader/full/resistivite-et-conductivite-des-roches 4/9
Lorsque est constant, on obtient
. . = . . . = . . , Comme . = On a . =
Et = .
= . . =
.
∶ Résistivité), comme =
=
( ) =
. (
+
+
)
, , : Sont les vecteurs unitaires suivant les axes X Y, et Z
Fig. 2 dispositif de mesure de la résistivité.
I- 2 Facteurs affectants la résistivité
La résistivité électrique des roches et des sédiments est affectée par
plusieurs facteurs dont les plus significatifs sont la concentration des
minéraux dissous dans l’eau interstitielle, la porosité, la granulométrie
(forme des grains), la présence d’argile, la température et la phase de l’eau
interstitielle, l’anisotropie, la contrainte, le degré de saturation et biend’autres.
8/9/2019 Resistivité Et Conductivite Des Roches
http://slidepdf.com/reader/full/resistivite-et-conductivite-des-roches 5/9
- Paramètre porosité
La porosité ∅ est une caractéristique petro – physique très importante, elle
est définie par le rapport entre le volume total des vides et le volume total
de l’échantillon, soit :
∅ =
=
=
: Volume de la partie solide.
La formule expérimentale d’Archie fait le lien entre la porosité ∅ et larésistivité des terrains sédimentaires : Elle a pour expression :
= . ∅
∶ Résistivité de la roche
∶ Résistivité du fluide contenue dans la roche.
: Facteur qui dépend de la lithologie et qui varie entre 0.6 et 2. : Facteur de cimentation (il dépend de la forme des pores, de la
compaction
Etc…). Il change de 1.3 à 2.2.
Cette formule montre nettement que lorsque la porosité augmente, la
résistivité électrique de la roche diminue pour une roche remplie d’eau.
Lorsque les pores de la roche sont saturés en hydrocarbures, la résistivité
augmente légèrement.
8/9/2019 Resistivité Et Conductivite Des Roches
http://slidepdf.com/reader/full/resistivite-et-conductivite-des-roches 6/9
Fig3 : Loi d’Archie pour des porosités de 0 à 50%.La porosité de l’eau est de 100ohm.m
-
salinité
La salinité de l’eau interstitielle contenue dans les pores du sol affecte
fortement la résistivité de celui-ci. Plus la salinité est importante et plus la
résistivité est faible.
- Température
La résistivité électrique d’un sol varie avec la température .Comme la
résistivité est l’inverse de la conductivité, lorsque la température d’un
conducteur augmente, celui-ci devient moins conducteur. Cela concerne
aussi bien les conducteurs ionique (ou électrolytiques) et métallique (ou
électronique).
8/9/2019 Resistivité Et Conductivite Des Roches
http://slidepdf.com/reader/full/resistivite-et-conductivite-des-roches 7/9
En 1966 Keller et Frischknect ont proposé une formule exprimant la
résistivité d’un sédiment à la température en degré Celsius en fonction de
la résistivité standard prise à 18 °.Elle s’exprime comme suit :
= + ( )
: Constante expérimentale égal à 0,025°C environ.
-
Contraintes
Des travaux montrent que l’augmentation des contraintes provoquerait
l’augmentation de la résistivité.
Remarque
D’une manière générale, la résistivité apparente est considérée comme étant la
moyenne des résistivités vraies des différents terrains constituant l’intérieur d’un
volume de sol affecté par la distribution du courant électrique.
II NOTION DE CONDUCTIVITE ELECTRIQUE DES ROCHES
L’inverse de la résistivité est la conductivité électrique ( = ) mesurée
Siemens/m. La conductivité décrit l’aptitude d’une substance à conduire un
courant électrique, c’est-à-dire à laisser passer les charges électriques se
déplacer librement sous l’effet d’un champ électrique [/].Sous l’action dece dernier, le déplacement des charges électriques libres sur des distances
macroscopiques d’un conducteur est défini par la conductivité [/] (inverse à la résistivité ).
Ce déplacement des charges libres se définit par la densité de courant
électrique selon la loi d’Ohm.
8/9/2019 Resistivité Et Conductivite Des Roches
http://slidepdf.com/reader/full/resistivite-et-conductivite-des-roches 8/9
= . = ( ) = . ( + + )La conductivité électrique peut être considérée comme un paramètre
complexe ayant pour expression :
= ′ + ′′
La partie imaginaire ′′ de la conductivité peut fournir des renseignementssur les collisions entre les particules de la matrice ou fournir des
renseignements sur la viscosité du milieu (cas d’une conductivité
électrolytique).
On considère que les conductivités sont indépendantes de la fréquence dans
le cadre de la prospection magnétotellurique et électromagnétique, par
conséquent elles seront considérées comme réelles.
II- 1 DIVERS TYPES DE CONDUCTION ELECTRIQUE
Il existe au moins trois processus principaux qui provoquent la conduction
électrique dans les substances, ce sont :
-
Conduction électronique
-
Elle s’effectue essentiellement dans les métaux, elle est liée audéplacement des électrons.
-
Conduction ionique
La conduction ionique (électrolytique).Elle est liée au déplacement des ions
de l’électrolytique.
8/9/2019 Resistivité Et Conductivite Des Roches
http://slidepdf.com/reader/full/resistivite-et-conductivite-des-roches 9/9
-
Conduction surfacique.
Elle est due à l’existence d’une couche double électrique à la surface de
séparation entre les grains et l’electrolyte contenu dans la substance.
Remarque
Dans la majorité des cas, une roche ou un sol conduisent le courant
électrique le plus fréquemment grâce à l’eau qu’ils renferment .Ce sont
généralement les ions qui transportent des charges sous l’action d’un champ
électrique .Or, tout mouvement de charges électriques équivaut à un courant
électrique. De ce fait, les roches conduisent le courant électrique à cause de
l’eau qu’elles renferment.
En conséquence, l’existence d’un matériau résistant ou conducteur dans le
sous-sol va perturber la distribution du flux du champ électrique (filets de
courant) et les lignes équipotentielles.
top related