Système distribué pour des mesures de résistivité et de polarisation provoquée en 3D - FullWaver

Présentation de Catherine Truffert (IRIS Instruments) au Workshop "Instrumentation Géophysique" | 3-5 juillet 2017, Brissac

Transcript

1. Système distribué pour les mesures de résistivité et de polarisation provoquée en 3D - FullWaver C. TRUFFERT J.GANCE, O. LEITE, F. VERMEERSCH, B. TEXIER, J. BERNARD WORKSHOP RESIF - 3 au 5 juillet 2017
2. Introduction Le système distribué FullWaver est destiné à enregistrer les propriétés électriques du sous-sol pour de grands volumes en 3D sans une gestion laborieuse des câbles. Composé d’un ensemble d’enregistreurs autonomes, non communicants, ce système présente de nombreux avantages qui ouvrent la porte à de futurs champs de recherche. Les applications sont nombreuses, depuis l’exploration des ressources minérales, hydriques ou géothermales à la caractérisation du sous sol pour l'appréhension des risques naturels et anthropiques. Ce système se déploie avec beaucoup de facilité sur tous les terrains y compris les plus compliqués pour les levers géophysiques (zones montagneuses, zones urbanisées, …). Il peut être utilisé avec tout émetteur de faible ou forte puissance.
3. Receiver Pulse duration: 1s, 2s, 4s, or 8s Channels: 2 channels Input Impedance: 100 MOhms Input Voltage: 15V, automatic gain, input protection 1000V Resolution / Accuracy: 1 µV / 0.2% GPS: GPS input for coordinates and synchronisation Readings: full waveform 10ms (100Hz) sampling rate, resistivity, self-potential Noise Rejection: power line rejection, SP linear drift correction. Storage: up to 70 days 2 channels full waveform, stored on solid state memory I-Fullwaver V-Fullwaver The V-Fullwaver unit records time stamped time series of the potential on two channels (3 electrodes). The I-Fullwaver unit records time stamped time series of the current injected by an independent transmitter Système FullWaver
4. Profondeurs d’investigation Risques naturels et anthropiques Aquifères Géothermie BT Exploration minière Géothermie HT Geothermie EGS 0 10 100 10 000 m TIP One (0,25 kW) TIPIX (2,2 ou 3 kW) VIP 4 VIP5 TIP (6 kW) VIP 10
5. Mise en place du levé www.iris-instruments.com
6. Survey in South Africa N 1 km V-Fullwaver located on an almost regular grid 1 V-Fullwaver = 2 channels = 3 electrodes Channel 1 : North-South Channel 2 : Est-West Current electrodes located in between V-Fullwaver lines Current electrode Potential electrode 1,8 km 1,8 km
7. Acquisition setup Remote electrode Current electrode Potential electrode V-Fullwaver I-Fullwaver Pole-dipole configuration
8. Deux séries de mesures de potentiel et de chargeabilité par V-FullWaver effectuées sur des dipoles orthogonaux P1 P2 P3 Voie 1 Ex Voie 2 Ey
9. Quality control and processing Stacked potential Stacked decay curve Good signal to noise ratio : the shape of the time-domain injection is well visible at the reception Typical standard deviation on chargeability < 2 mV/V (< 0.2%)
10. 3D apparent resistivity display Black points represent negative apparent resistivity (15% of the data) No real spatial coherence in 3D apparent resistivity visualization -600 m 0 m
11. Pourquoi enregistre t’on des résistivités negatives? Current density ⃑ direction on an homogeneous resistivity medium Current density ⃑ direction measured during the acquisition Next slide
12. Pourquoi enregistre t’on des résistivités negatives? V > 0 expected on channel 2 V < 0 measured
13. Difficultés rencontrées avec des résistivités négatives Les résistivités négatives ne sont pas attendues: • Elles sont généralement associées à des erreurs de mesures (en 2D) • La plupart des logiciels d’inversion du commerce ne les utilise pas (ils inversent logρ et pas ρ) Apparent resistivity [Ω.m] Apparent chargeability [mV/V]
14. Difficultés rencontrées avec des résistivités négatives Some resistivity/chargeability anomalies are only visible on the East-West direction, some only on the North-South direction (-> Usefullness of performing 3D measurements) North-South direction East-West direction Apparent resistivity [Ω.m] Apparent resistivity [Ω.m]
15. Toward an adapted processing methodology ? Channel 1: Ey Channel 2: Ex Fictive electrode P1 P2 P3 Which signal would have been measured between P2 and a fictive electrode located on the current density direction ? We compute new the electric field : = 2 + 2 = 𝑚𝑚𝑚𝑚 2 + 𝑚𝑚𝑚𝑚 2 𝑉𝑉2 + 𝑉𝑉2 From the 2 components, we compute one new apparent resistivity/chargeability based on the modulus of these components
16. Apparent chargeability [mV/V] Apparent resistivity [Ω.m] Raw data Re-processed data
17. 3D inversion of the dataset • Inversion of both raw and re-processed data is in progress… • Inverted results will be compared on the basis of RMS • Results will be confronted to known geological information (structural, geology …)
18. Survey au Pérou 2 blocs de 1 km2 1 semaine de mesures / bloc
20. • Ag-Pb>Zn • Zn-Cu>Pb • Anomalies les plus élevées en chargeabilité >40 mV/V • Information jusqu’à 800 m de profondeur
21. Le glissement de terrain de la Séchilienne Comment obtenir une image 3D d’un objet géologique volumineux dont l’accés est limité ? © FullWave Designer-IRIS
22. Les contraintes de terrain ne permettent pas de disposer les récepteurs et les points d’injection de façon régulière Point d’injection Récepteur (3 électrodes)
23. © FullWave Designer-IRIS
24. © FullWave Designer-IRIS
25. Conclusion • De nouveaux instruments, faciles d’utilisation, pour la tomographie électrique • Offrent une grande flexibilité pour une utilisation dans des contextes difficiles • Enregistrent en continu – données de résistivité, de polarisation provoquée et de polarisation spontanée • De nouveaux instruments pour de nouveaux champs de recherche sur le traitement du signal et sur l’interprétation des propriétés électriques du sous-sol