traitements et interprétation de la carte magnétique de

MINISTÈRE DE L'INDUSTRIE, DU C O M M E R C E ET DE L'ARTISANAT
BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES
SERVICE G É O L O G I Q U E NATIONAL
B.P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél.: (38) 63.80.01
TRAITEMENTS ET INTERPRÉTATION
DE LA CARTE MAGNÉTIQUE DE BODENNEC
par
D. FRANC DE FERRIÈRE
Département géophysique
B.P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél.: (38) 63.80.01
77 SGN 422 GPH
Juillet 1 9 7 7
TRAITEMENTS ET INTERPRETATION DE LA CARTE MAGNETIQUE DE BODENNEC
par D. FRANC DE FERRIERE
RESUME
Le traitement automatique de la carte magnétique (levés au
sol) de Bodennec a porté essentiellement sur 3 opérations :
- réduction au pôle du champ magnétique >
- gradient vertical du champ magnétique réduit au pôle ;
(prolongé de 15 m pour lisser les variations non significatives)
- intégration du champ magnétique réduit au pôle •
Les 2 dernières opérations ont permis de distinguer les
effets de phénomènes superficiels d'autres plus profonds.
De plus, une profondeur moyenne des phénomènes a été estimée
par des tests spectraux : de l'ordre de 200 à 300 m. En conclusion, on
aboutit pour expliquer les différentes variations du magnétisme au
modèle suivant encore essentiellement descriptif : une zone de haut
fond du socle magnétique,sur la partie NE de la carte»partagée par une
faille NNE ; de part et d'autre des compartiments à aimentation plus faible
que la moyenne à l'W de la faille et plus forte que la moyenne à l'E.
Des profils gravimétriques (4), ont permis d'associer au compartiment W une
anomalie gravimétrique lourde (quelques dixièmes de milligals) très
légèrement décalée vers l'Ouest. Le gisement reconnu de BODENNEC
semble localisé en position de flanc NW de l'ensemble anomalie magnétique négative. Il paraît par contre en corrélation exacte avec
l'anomalie gravimétrique.
D'où l'on conclut à un schéma de prospection préférentiel
pour ce type de gisement.
Le rapport contient : 8 pages de texte»
5 planches.
S O M M A I R E
Page
RESUME
INTRODUCTION
1
I. TRAITEMENT DE LA CARTE CHAMP MAGNETIQUE
2
1) W.gitalisation_
2
2) Les_ transformations^ a_utomatiçîues_
2
3) Prob^ème_de_ ¿a_réduction_au PÔle_
3
4) Résultats^
3
II. INTERPRETATION DES PROFILS GRAVIMETRIQUES : (en anomalie de Bouguer)
4
III. INTERPRETATION DES CARTES DE CHAMPS MAGNETIQUES
REDUITS AU POLE. DERIVE ET INTEGRE. EN RELATION
AVEC LES RESULTATS GRAVIMETRIQUES
4
IV. LES CORRELATIONS AVEC LE GISEMENT DE BODENNEO
7
CONCLUSION
8
PLANCHES ET SCHEMAS CI-JOINTS :
FI. 1
-
La carte du champ magnétique total.
PI. 2
- La carte du champ magnétique dérivé,réduit au pôle.
PI. 3
-
PI. 4
- La planche des profils gravimétriques rabattus.
PI. 5
- Le schéma de structures.
La carte du champ magnétique intégré»réduit au pôle.
1601400
160J0Q0
159 600
160|80O
161 200
1611600
PI. 1
BODENNEC
CARTE DU CHAMP MAGNETIQUE TOTAL
S
O
Ecfwlle w e 000
g
o
CO
o»
8
5
^e
o
o
CD
O
• o
46900
160|0p0
160 400
160 800
161Ï200
161 600
- 1 -
TRAITEMENTS ET INTERPRETATION DE LA CARTE MAGNETIQUE DE BODENNEC
INTRODUCTION
Une étude préliminaire du magnétisme sur la région du site
minier de Bodennec a été réalisée en 1975 par M. Millón
et a eu pour
effet le dessin de la carte magnétique au 1/2000. Les anomalies observées
sont de 2 types : 1 zone à anomalie positive , au NE de la carte, sur la
localité de Creach Pluen, et 1 zone à anomalie négative > au centre de
la carte jproche du gîte minier de Bodennec, les 2 zones séparées par
une bande étroite de fort gradient de type faille. Les amplitudes de
variation du champ magnétique sont de l'ordre de quelques centaines de
gammas entre maximum et minimum.
En complément de l'étude faite par M. Millón et en vue du
traitement automatique, la carte du champ total magnétique a été
prolongée par l'auteur de 500 m vers le Sud afin de mieux cerner
l'anomalie négative.L'ensemble de ces levées magnétiques est reporté
sur la planche 1.
De plus 4 profils gravimétriques ont été réalisés par
B. Madeleine :
2 EW recoupent l'anomalie négative : profils PI, P2
1 EW recoupe
et
l'anomalie positive : profil
1 NS pour relier les profils EW
P3
: profil P4-
(voir profils rabattus planche 4)
Les levés du champ magnétique total au sol ont été effectués
avec le magnétomètre à protons GEOMETRICS, selon des profils avec un
point tous les 20 m (350 environ) du 4 au 11 Mai 1977. La précision
des mesures est de l'ordre de + 1 gammas.
Les profils gravimétriques ont été réalisés avec le gravimètre
Worden avec un point tous les 25 m. La précision des mesures est de l'or_?
dre de 3. 10
mgals.
Ml.00
BOKMEt
nia
DU wr
RÉDUIT «U POLE, DEHIIÍ
PROLONGE UtRS LE KALTT DE 15 fl
JNOUCTION = UrWiTHTIW
. ti i, aamra«, JB
BODEIMC
m*c[ DU Offlif tsDuir «i p o f . DERIUE
fflDLCKE UFH5 LE HAUT DE 15 H
INDUCTI» = illWfTAII«
flamm. * t. m m m -- es
PL 2
- 2 -
I. TRAITEMENT DE LA CARTE CHAMP MAGNETIQUE
1) Digitalisation_:
L'ensemble de la carte a été digitalisée à la mairi aux
noeuds d'une grille à maille carrée dé côté 30 m (1,5 cm à l'échelle
de la carte), soit au total 54 points en EW et 46 points an NS ; le
tout est proposé en format I 5 et stocké en données de champ magnétique brut.
2) Les_ ¿rans_format^ions_ autpmati£ues_:
Sur ces données du champ brut, nous avons appliqué les
opérations suivantes du programme de transformation automatique :
- gradient vertical du champ magnétique brut ;
- réduction au pôle du champ magnétique ;
- gradient vertical du champ réduit au pôle ;
- prolongement vers le haut du gradient vertical du champ
réduit au pôle, d'un demi-pas (15 m ) , oette dernière
opération vise à obtenir des variations plus lisses
(planche 2) »
- champ réduit au pôle et intégré (planche 3)
Auparavant un test spectral effectué sur 3 zones-types de
la carte (21 pts x 21 pts) a permis de choisir la valeur du filtre en
fréquences à appliquer pour les opérations de transformation automatique :
Une fréquence de coupure de 0,75 fc a été retenue
:
fc = 1/2 PR en cycle/PR
avec PR = ( J/V*X + jffy1 ) " = 0,02 km
Px
Py
= 0,03
= 0,03
km
km
Des bordures moyennes de 6 x 6 ont été choisies, les variations
du champ restant assez faibles d'un bord à l'autre de la carte.
BOOEWEC
TRACE DU MW LISSE SÏNTHEÎIS
REDUIT *U PEU ET INTEGRE
INDUCTION =
u u n w -. là i, «tuais» : sa
somme
TRiCî DU C ^ W LI5SE StilIfflETISE
FtBJÎT m POLE ET
Pt. 3
- 3 -
3) Problème_d£ la_réduction_au PÔle_:
Le vecteur aimantation est en fait la somme du vecteur
aimantation induite créée par le champ magnétique actuel et d'un
vecteur aimantation rémanente, acquise par les roches au cours des
temps géologiques.
Si le premier est relativement bien connu, le second reste
indéterminé tant que l'on ne dispose pas de mesures directes de
paléomagnétisme sur le site même de l'anomalie. Cependant, et l'expérience le confirme souvent, on admettra que le vecteur aimantation
totale et le vecteur induction sont colinéaires, sinon de même sens.
D'où on choisit pour la réduction au pôle, les valeurs de
l'inclinaison du champ actuel = 66° N et de la déclinaison =» 7° W
la région de Bodennec extrapolées des cartes d'isovaleurs mondiales de
l'Inclinaison et de la Déclinaison.
4) Résultats. :
Au vu des résultats sur 'Listings'1 et reportés sur des
graphiques en parallèle avec les variations gravimétriques, il
apparaît que les variations les plus marquantes .apparaissent sur
le champ dérivé réduit au pôle et prolongé d'un 1/2 pas. (Planche 2 ) .
Le champ dérivé représentant l'influence de structures superficielles,
on a aussi calculé les valeurs du champ intégré réduit au pôle, pour
favoriser les structures plus profondes et pouvoir comparer les effets
magnétiques aux effets gravimétriques.
On a tracé automatiquement les cartes du champ dérivé (et
prolongé) et intégré, réduits au pôle.
Notons que la réduction au pôle s'est accompagnée d'une translation
générale des pôles des anomalies vers le Nord due à l'inclinaison
de 66° Nord adaptée.
Dorénavant et par commodité de langage, on sous-entendra la
réduction au pôle et l'on parlera simplement de champ dérivé et de
champ intégré.
1*0. M
HO 20
160.40
HOCO
U0.M
1
161.00
BODENNEC
PROFILS GRAVIMETRIQUES
P3
RABATTUS E N ANOMALIE
P4
RESIDUELLE
Echelle : 1/8 000
2,5 m m = 0,10 milligal
P2
PI
á"
PI.
HO.OO
160.20
1*0*0
no.to
HI.00
- 4-
II. INTERPRETATION DES PROFILS GRAVIMETRIQÜES : (en anomalie de Bouguer) .
Une première opération a été de débarasser le champ gravimétrique de sa régionale qui apparaît selon la carte gravimétrique au
1/80 000 (Feuille de Morlaix) comme une surface gauche et, un., peu vers
l1Ouestttrès inclinée vers le Nord, traduisant la montée du granite au
Nord, à l'W de Belle-Isle en Terre.
L'anomalie résiduelle, de l'ordre de quelques dixièmes de
milligalsfa été reportée en profils rabattus à l'échelle de la carte
du champ magnétique dérivé (voir planche 4).
Les profils de la résiduelle montrent une assez bonne corrélation
d'un caractère lourd avec l'anomalie magnétique négative, alors que la
zone magnétique positive ne présente pas de relation apparente avec la
gravimétrie.
Cependant la corrélation, entre l'anomalie négative et la
gravimétrie ne porte que sur 4 profils, ce qui est encore insuffisant
pour proposer ces conclusions comme réellement définitives. Il semble
notamment qu'il existe sur les profils P 1 et P 2 un léger décalage
vers l'Ouest de l'anomalie gravimétrique par rapport à l'anomalie
magnétique
III. INTERPRETATION DES CARTES DE CHAMP
MAGNETIQUE
REDUIT
AU POLE.
DERIVE ET INTEGRE. EN RELATION AVEC LES RESULTATS GRAVIMETRIQÜES :
Voir les cartes ci-jointes du champ
magnétique dérivé (Planche 2),
et du champ magnétique intégré (Planche 3).
Replaçons d'abord le secteur étudié dans son contexte géologique régional :
Le site de Bodennec se situe sur le flanc Sud d'un massif
granitique dans des terrains sédimentaires de type schistes et quartzites
(Gédinnien), schistes et grès au Sud de la carte (Cobleneien).
Fig. 5
BODENNEC
SCHEMA STRUCTURAL D'APRES MAGNETISME ET GRAVIMETRIE
Echelle: 1/8000
160,00
160,20
160,40
160.60
Faille
160,80
161.00
Emplacement du gisement
reconnu
Faille possible
©
Zone à aimantation négative
Top des anomalies magnétiques
après dérivation et réduction au pôle
Zone à aimantation positive
Limite présumée de la zone de haut
fond (profondeur estimée à 300 m )
Zone lourde
- 5 -
En dehors de la carte et au coin NE, affleurent presque
d'importantes masses de roches basaltiques de type amphibolite.
(haneau de Creach Pluen).
Une fois éliminée l'influence du contexte régional, qui se
traduit par un fort gradient vers lé Nord en gravimétrie, exprimant , :
la présence du granite, nous pouvons nous intéresser aux phénomènes
propres à l'échelle de la carte : voir le schéma des structures sur la
planche 5.
A une profondeur de 200 à 300 m environ, donnée par extrapolation des courbes de tests spectraux, se présenterait un socle
magnétique en forme de dôme peu accusé culminant sur une large partie
NE de la carte et retombant légèrement vers l'Ouest, le Sud et le NW
(espacement élargi des courbes isovaleurs du champ intégré).
La surface du dôme serait affectée par 2 ondulations parallèles d'axe ENE-WSW, dont les crêtes passent par les tops magnétiques
(positifs et négatifs) de la carte du champ dérivé.
Il est à noter que cette direction est bien représentée dans
le secteur régional et est sans doute reliée aux grandes lignes structurales de l'orogenèse hercynienne de l'ensemble du Massif Armoricain.
(EW et ENE-WSW).
C'est sur cette surface de dôme ou de haut-fond qu'interviennent les anomalies remarquables, à la fois gravimétriques et magnétiques .
On note d'abord la présence d'une faille NNE subverticale
marquant bien en profondeur et se prolongeant plus superficiellement
vers le Sud. Cette faille, recoupant les ondulations ENE-WSW isole 2
compartiments dont les caractéristiques gravimétriques et magnétiques
sont différentes. Son rejet ne peut encore être estimé, il peut même
être nul si les deux terrains sont simplement d'aimantations suffisamment différentes.
- 6 -
- Le compartiment Ouest présente une anomalie magnétique négative,
c'est-à-dire une hétérogénéité d'aimantation par rapport à l'encaissant
par défaut, que l'on peut aussi interpréter en termes
d'aimantation inverse.
- Le compartiment Est à anomalie magnétique positive aurait au contraire
un excès d'aimantation sans doute relié à la proximité NE des
amphibolites.
D'autre part, le compartiment Ouest de la faille montre un
net caractère lourd en gravimétrie, de l'ordre de quelques dixièmes
de milligal que ne possède pas le compartiment Est, dans sa partie
Nord tout au moins ; en effet d'après la carte du champ magnétique
intégré, il semble qu'au Sud de la faille, le caractère lourd s'étend
en s'affaiblissant un peu vers l'Est.
Un troisième ordre des phénomènes peut être décelé à travers
la carte du champ magnétique dérivé :
- prolongement de la faille NNE vers le Sud et en surface
- présence possible de failles transversales EW découpant le compartiment
lourd.
Revenons sur l'interprétation de l'anomalie magnétique négative :
II est certain qu'en phénomènes d'aimantation, mesurés en
champ total, n'interviennent que des différences de valeurs des hétérogénéités d'aimantation. Plusieurs
schémas pour expliquer le caractère
négatif sont possibles, par exemple :
- un défaut d'aimantation par rapport à l'encaissant ;
- une aimantation rémanente inverse très puissante ;
- une aimantation rémanente au départ "normale", mise en
position inversée, du fait d'une tectonique de remaniement
de type chevauchement ou charriage.
C'est seulement à la lumière des données géologiques, vers
les quelques centaines de mètres de profondeur, que l'on pourrait imaginer
l'explication la plus plausible et un quatrième schéma en termes de
combinaisons spatiales des structures aimantées reste peut-être à imaginer.
- 7-
Des mesures directes de paléomagnétisme restent nécessaires
pour mieux définir les causes de l'anomalie négative.
IV. LES CORRELATIONS AVEC LE GISEMENT DE BODENNEC
Avant tout, il convient d'etre prudent ; à notre stade de
connaissances encore incomplètes au point de vue géologie locale sur
le site même du gisement, et ne disposant pas d'une couverture fine en
gravimétrie, nos conclusions sont partielles, et peut-être douteuses.
En superposant la carte du champ magnétique dérivé à la
carte des travaux de reconnaissance réalisés jusqu'à ce'jour, on
constate une certaine corrélation : la zone minéralisée se situe sur
le flanc NW de l'anomalie magnétique négative principale.
En ce qui concerne la gravimétrie, il semble y avoir une
bonne corrélation entre le gisement et l'anomalie lourde notamment
sur le profil P 4.
- 8 -
EN CONCLUSION :
Les méthodes telles que la gravimétrie et le magnétisme
restent des méthodes de reconnaissance globale des structures et sans
doute manquent de finesse à l'échelle du gisement. Elles ont permis
de définir une structure aimantée en négatif vers quelques
centaines de mètres de profondeur et porteuse du gisement en position
de flanc. Une anomalie gravimétrique lourde córrele avec cet ensemble.
La nature de cette association peut être précisée par une
campagne de prospection systématique sur les flancs de l'anomalie
magnétique négative avec des méthodes plus spécifiques des minéralisations de type électrique : sondages, trainés, mise à la masse, PS...
De plus, il serait souhaitable de mieux connaître la nature
des roches du compartiment lourd et aimanté en négatif : un sondage
vertical au top de l'anomalie gravimétrique et magnétique réduite au
pôle, jusqu'à 300 m de profondeur serait très précieux pour une interprétation plus exacte des phénomènes, de même que des mesures précises
de paléomagnétisme sur ce même sondage.