cours Québec

Introduction aux méthodes
électromagnétiques aéroportées
Par :
Li Zhen Cheng (Université du Québec en AT)
Michel Chouteau (École Polytechnique de Montréal)
Jean Lemieux (FUGRO Airborne Surveys)
Québec Exploration 2005
21 novembre
___________________________________________________________________
UNE CONTRIBUTION DU PROJET: VALORISATION DE LA TECHNOLOGIE MEGATEM
Foisonnement de méthodes AEM
Skytem
Megatem
Vtem
Resolve
Hawk
Hoistem
HeliGeotem
UNE CONTRIBUTION DU PROJET: VALORISATION DE LA TECHNOLOGIE MEGATEM
-2
Classification des méthodes AEM
AFMAG
(GEOTECH)
HAWK
MEGATEM
VTEM,
AEROTEM,
HOISTEM,
HELIGEOTEM,
SKYTEM,
NEWTEM,
JETEM,…
TEMPEST
UNE CONTRIBUTION DU PROJET: VALORISATION DE LA TECHNOLOGIE MEGATEM
-3
Principe d’induction EM
UNE CONTRIBUTION DU PROJET: VALORISATION DE LA TECHNOLOGIE MEGATEM
-4
Principe d’induction EM
Tx
Tx
Rx
Rx
UNE CONTRIBUTION DU PROJET: VALORISATION DE LA TECHNOLOGIE MEGATEM
-5
Principe d’induction EM
Tx
Rx
I
conducteur
UNE CONTRIBUTION DU PROJET: VALORISATION DE LA TECHNOLOGIE MEGATEM
-6
Réponse conducteur limité FEM
Rx
Tx
Signal secondaire/signal primaire
enregistré à la bobine réceptrice Rx
M 01 M 12
 2S

P
M 02 L
2
conducteur
 a 2 + ia 


2 
 1+a 
Avec a = paramètre de réponse (ou
d’induction)
a  L / R
M 01M 12
k 01k12


 g
M 02 L
k 02
avec | k | 1
-g.(a2/a2+1) = partie en phase
-g.(a/a2+1) = partie en quadrature
UNE CONTRIBUTION DU PROJET: VALORISATION DE LA TECHNOLOGIE MEGATEM
-7
Réponse pour un conducteur simple: FEM
UNE CONTRIBUTION DU PROJET: VALORISATION DE LA TECHNOLOGIE MEGATEM
-8
Équivalent coplanaire horizontal
air
sol
~
Couplage
minimum
UNE CONTRIBUTION DU PROJET: VALORISATION DE LA TECHNOLOGIE MEGATEM
-9
Équivalent coaxial vertical
air
sol
~
Couplage
maximum
UNE CONTRIBUTION DU PROJET: VALORISATION DE LA TECHNOLOGIE MEGATEM
- 10
Réponse FEM système héliporté
Réponses de diverses cibles conductrices
à des configurations coplanaire
horizontale & coaxiale verticale pour 3
fréquences (20 KHz, 2 KHz, 0.4 KHz). La
plaque a une conductance de 10 S et la
sphère une conductivité de 2.5 S/m.
UNE CONTRIBUTION DU PROJET: VALORISATION DE LA TECHNOLOGIE MEGATEM
- 11
Réponse HéliFEM à un conducteur isolé
P & Q (max) pour une système
HéliFEM pour une plaque verticale
conductrice semi-infinie en
fonction de la conductance st et
de la profondeur à l’arête
supérieure. Configuration coaxiale
verticale.
Q=100
stf =10000
H/L = 3.3
Donc: si f=4000 Hz,
st = 2.5 s; H = 30 m
P=100
UNE CONTRIBUTION DU PROJET: VALORISATION DE LA TECHNOLOGIE MEGATEM
- 12
Principe TEM
Champ primaire
Courant I
Champ secondaire
Courants de Foucoult
II : le MEGATEM
UNE
CONTRIBUTION
DU PROJET:
VALORISATION DE LA TECHNOLOGIE5MEGATEM
Traitement
des données Megatem
- 13
Réponse conducteur limité TEM
Signal primaire & signal secondaire
enregistrés à la bobine réceptrice
Rx
Rx
Tx
I0u(-t)
 2 P  M 02 I 0 (t )
I1
2
conducteur
S
t
M 01 M 12 
1  
L

I 0  (t )  e  où  
L

R


Si Rx mesurait le champ plutôt que la
dérivée du champ,
I0u(-t)
 2 P  M 02 I 0u(t )
t
2
S
 t 
M 01M 12
L

I 0u (t ) e  où  
L
R
 
UNE CONTRIBUTION DU PROJET: VALORISATION DE LA TECHNOLOGIE MEGATEM
- 14
Réponse pour un conducteur simple: TEM
Mesurée au Rx
champ B(t)

dérivée du
champ dB(t)/dt
UNE CONTRIBUTION DU PROJET: VALORISATION DE LA TECHNOLOGIE MEGATEM
- 15
Signal Tx
On-time
On-time
Off-time
Demi-sinusoïde
Carrée
Triangulaire
Carrée avec rampe linéaire
Off-time
MEGATEM, THEM
NEWTEM
AEROTEM
VTEM
UNE CONTRIBUTION DU PROJET: VALORISATION DE LA TECHNOLOGIE MEGATEM
- 16
MESAMAX Ni deposit (AEROTEM)
http://www.aeroquestsurveys.com
UNE CONTRIBUTION DU PROJET: VALORISATION DE LA TECHNOLOGIE MEGATEM
- 17
Limites résistive et inductive
Limite inductive :
 2 S 
 P   g
 2  L
Limite résistive :
 2 S 
iL
 P   g
R
 2  R
Réponse d’un conducteur dans un
champ EM alternatif ( = 2pf)
UNE CONTRIBUTION DU PROJET: VALORISATION DE LA TECHNOLOGIE MEGATEM
- 18
Réponse d’un sol homogène/stratifié
 Courants de Foucault et effet de peau en FEM:
courants induits d’amplitude décroissante et de profondeur
croissante avec fréquence f↓
 = (2/ms) ½
→ amplitude croît et profondeur diminue avec s↑
 Diffusion (« ronds de fumée ») en TEM:
courants induits d’amplitude décroissante et de profondeur
croissante avec temps t ↑
Z = (2t/ms) ½
→ amplitude croît et profondeur diminue avec s↑
UNE CONTRIBUTION DU PROJET: VALORISATION DE LA TECHNOLOGIE MEGATEM
- 19
Réponse d’un sol stratifié
Courants induits
“piégés” dans un
horizon conducteur
Courants induits
diffusant rapidement à
travers un horizon
résistant
UNE CONTRIBUTION DU PROJET: VALORISATION DE LA TECHNOLOGIE MEGATEM
- 20
Effet de la couche conductrice en
HéliFEM
UNE CONTRIBUTION DU PROJET: VALORISATION DE LA TECHNOLOGIE MEGATEM
- 21
Réponse MEGATEM avec mort-terrain
conducteur & conducteur
Réponse au-dessus du gisement d’Iso (90 Hz) Line 1005
UNE CONTRIBUTION DU PROJET: VALORISATION DE LA TECHNOLOGIE MEGATEM
- 22
Ouverture (gamme de sensibilité) d’un
système EM
a) dbx/dt
b) bx
Ouverture (st) en HeliFEM pour une
plaque verticale
Ouverture (st) du
MEGATEM
UNE CONTRIBUTION DU PROJET: VALORISATION DE LA TECHNOLOGIE MEGATEM
- 23
Propriétés physiques:
conductivité/résistivité électrique
La loi d’Ohm:
ampèremètre
batterie
V = R.I
La résistance R dépend de
la géométrie du matériau;
pour une cylindre de
section A et de longueur L,
r = R.A/L
Où r est la résistivité du
matériau
UNE CONTRIBUTION DU PROJET: VALORISATION DE LA TECHNOLOGIE MEGATEM
- 24
Conductivité des matériaux terrestres
(Palacky,
1987)
UNE CONTRIBUTION DU PROJET: VALORISATION DE LA TECHNOLOGIE MEGATEM
- 25
Perméabilité magnétique


B  m 0 (1 + k ) H
Où:
• m0, perméabilité mag. dans le vide
• k, susceptibilité mag. (en unités S.I.)
• B, induction magnétique (en Tesla)
• H, champ magnétique (en A/m)
UNE CONTRIBUTION DU PROJET: VALORISATION DE LA TECHNOLOGIE MEGATEM
- 26
Effet de perméabilité magnétique
P<0
P>0
En FEM, la
perméabilité mag.
Créé des
anomalies en
phase négatives à
basse fréquence et
positives à haute
fréquence.
UNE CONTRIBUTION DU PROJET: VALORISATION DE LA TECHNOLOGIE MEGATEM
- 27
Bruits
Bter
UNE CONTRIBUTION DU PROJET: VALORISATION DE LA TECHNOLOGIE MEGATEM
- 28
Traitement du signal ATEM
(ex.: MEGATEM)
Données brutes
Mouvement de
l’oiseau
Filtrage adaptatif réjection
60 HZ et harmoniques
(optionnel)
Filtrage
passe-bande
(optionnel)
Enlever l’onde de
référence
Atmosphériques
Sommation
(Stacking)
dB/dt
INTERPRÉTATION
Fenêtrage
Débruitage
sur profils
B
Filtrage basse
fréquence
UNE CONTRIBUTION DU PROJET: VALORISATION DE LA TECHNOLOGIE MEGATEM
- 29
Levé de Calabogie: composante X
UNE CONTRIBUTION DU PROJET: VALORISATION DE LA TECHNOLOGIE MEGATEM
- 30
Effet des atmosphériques en HéliFEM
ligne volée à 2
moments différents:
faible et haute activité
en décharges
atmosphériques
→ filtrage spécifique
UNE CONTRIBUTION DU PROJET: VALORISATION DE LA TECHNOLOGIE MEGATEM
- 31
En résumé:
Principe d’induction: réponse fonction de
 la conductance,
 de la profondeur,
 de la géométrie du système utilisé,
 du couplage,
 et de la fréquence (FEM)/du temps (TEM).
Opération/discrimination pour une gamme de
st (plaque).
UNE CONTRIBUTION DU PROJET: VALORISATION DE LA TECHNOLOGIE MEGATEM
- 32