Avant d’être remodelé par l’homme au cours des derniers millénaires, notre paysage a été façonné par la nature durant des milliards d’années. Toute construction repose sur un « paysage » souterrain qui peut être tout aussi complexe, voire plus que ce que nous pouvons apercevoir à la surface.
Reconnaitre la géologie des terrains, c’est :
Si la géophysique ne permet pas de voir directement de quoi est constitué notre sous-sol, elle peut tout au moins le modéliser. Les forages mécaniques permettent d’obtenir des informations géologiques précises, mais très ponctuelles. La géophysique permet quant à elle de prospecter de manière non destructive de grandes surfaces. L’association des deux multiplie les possibilités de construire des modèles géologiques à grande échelle.
La reconnaissance géologique du sous-sol est essentielle dans de nombreux domaines d’application : génie civil, hydrogéologie, archéologie, ferroviaire, minier.
Dès lors que le projet consiste en l’exploitation du sous-sol ou qu’il soit lié à la consistance de ce dernier, une reconnaissance géologique peut être utile pour :
La reconnaissance géophysique des terrains permet de mettre en évidence :
La reconnaissance géophysique des terrains peut être réalisée sur de grandes étendues et à des profondeurs allant de quelques mètres à plusieurs dizaines de mètres.
Les méthodes de reconnaissance géophysiques ont été initialement développées au début du XXᵉ siècle pour étudier la structure du sous-sol. Ce n’est que plus tard que ces méthodes seront généralisées à des domaines comme l’archéologie ou la géotechnique.
Les méthodes d’investigations géologiques sont donc nombreuses :
Le géoradar est très utilisé pour mettre en évidence les structures géologiques superficielles comme les cavités, les terrains décomprimés ou les variations lithologiques des couches. La cartographie radar permet d’investiguer rapidement et avec une grande précision de grandes surfaces d’investigations. Le géoradar a également l’avantage de prendre peu de place et d’être peu perturbé par les environnements urbains. Sa profondeur d’investigation peut être limitée par la présence de terrains argileux.
Différents conductivimètres basés sur le principe de l’électromagnétisme basse fréquence sont à notre disposition pour cartographier les terrains sur des tranches d’investigation d’épaisseurs variables. Ces outils sont très efficaces pour mettre en évidence les variations latérales de la nature géologique ou les hétérogénéités de terrains. La prospection peut être réalisée par cartographie ou le long d’un profil. Cette méthode est utilisée en milieu non urbain.
La tomographie électrique est très adaptée à la reconnaissance géologique des terrains. Elle peut être réalisée sur de longues distances (plusieurs centaines de mètres). Elle permet d’atteindre de grandes profondeurs d’investigation (plusieurs dizaines de mètres selon la longueur du profil). Le résultat se présente sous forme d’une coupe géoélectrique, qui, couplée à un ou plusieurs forages d’étalonnage, peut présenter un excellent modèle géologique pour mettre en évidence les variations lithologiques ou les hétérogénéités au sein du sous-sol.
La cartographie électrique permet d’établir les variations latérales de résistivités sur une tranche de terrain d’épaisseur constante. Cette dernière dépend de l’espacement entre les électrodes de mesure. Elle peut être choisie en fonction de la profondeur d’investigation souhaitée. La cartographie électrique est utile pour mettre en évidence les hétérogénéités géologiques latérales (poche d’argile, banc de sable…).
Le sondage électrique utilise le même principe de mesure que la tomographie ou la cartographie électrique, à la différence que les variations de résistivités sont mesurées au droit d’un seul point, depuis la surface jusqu’à la profondeur d’investigation souhaitée.
La sismique réfraction consiste à enregistrer, à l’aide de géophones posés le long d’un profil, les temps de parcours des ondes mécaniques, produites par l’impact d’une masse sur une plaque de métal et réfractée le long des différentes couches géologiques. Le résultat est une coupe représentant les couches de terrain en fonction de leur vitesse mécanique. Cette méthode est particulièrement adaptée pour la recherche de substratum rocheux par exemple.
La sismique en forage regroupe les techniques “cross hole” et “down hole”.
Cette technique est utilisée dans la prévention des risques sismiques. Elle permet d’obtenir, en plus des vitesses sismiques P et S, les paramètres géodynamiques du sous-sol : E le module d’young, G le module de cisaillement et ν le coefficient de poisson.
La sismique marine utilise le même principe que la sismique à terre à la différence que la source est générée par un canon à air en sub-surface de l’eau et que les géophones sont répartis le long d’un filet tiré par un navire. Le résultat est une coupe de répartition des vitesses sismiques des fonds marins.
La cartographie géomagnétique permet de mettre en évidence des structures géologiques composées de matière ferromagnétique. En géologie, elle est essentiellement utilisée pour la recherche de gisements de minerai.
La microgravimétrie utilise les variations du champ de pesanteur terrestre pour détecter des anomalies de densité du sous-sol. De ce fait, elle est particulièrement adaptée à la détection de cavités vides ou semi-remblayées, de terrains décomprimés, fracturés ou de zones karstiques.
Elle peut être utilisée en complément du radar par exemple sur des terrains argileux où la profondeur de pénétration de ce dernier est très limitée.
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