polarisation spontanee
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POLARISATION SPONTANEE Rappel: Le potentiel électrique V = état électrique d'un point. Il est relié au champ électrique par la relation E =-grad(V) Définition: Les potentiels spontanés (PS) sont les potentiels électriques mesurés de façon passive à la surface de la terre. POLARISATION SPONTANEE Rappel: Le potentiel électrique V = état électrique d'un point. Il est relié au champ électrique par la relation E =-grad(V) Définition: Les potentiels spontanés (PS) sont les potentiels électriques mesurés de façon passive à la surface de la terre. Principe de la méthode: Associer des variations de potentiel électrique naturel à des mécanismes de transports de charges électriques dans le sous-sol. POLARISATION SPONTANEE Utilisation des courants naturels: 2 sources en géophysique Í Î 2 sources de porteurs de charges • IONS Î Potentiel de électro-diffusion ou électrocinétique • ELECTRONS - potentiel de électro-diffusion = gradient de concentrations des ions - potentiel électrocinétique = écoulement dans un milieux poreux Potentiel exprimé en V ou mV. POLARISATION SPONTANEE Utilisation des courants naturels: 2 sources en géophysique Í Î 2 sources de porteurs de charges • IONS Î Potentiel de électro-diffusion ou électrocinétique • ELECTRONS Î Potentiel électro-redox Electrons mis en mouvement dans un conducteur qui leur assure un transfert entre deux zones de conditions rédox différentes. Potentiel exprimé en V ou mV. POLARISATION SPONTANEE Utilisation des courants naturels: 2 sources en géophysique Í Î 2 sources de porteurs de charges • IONS Î Potentiel de électro-diffusion ou électrocinétique Potentiel exprimé en V ou mV. POTENTIEL ELECTROCINETIQUE: ions = porteurs de charges Définition: génération d’un champ électrique en réponse à une circulation de fluides dans le milieu poreux ou fracturé d’une roche FIXE MOBILE FIXE POTENTIEL ELECTROCINETIQUE: ions = porteurs de charges Ce potentiel est associé à écoulement d’un électrolyte à travers un matériau poreux et perméable. Ce phénomène a une origine mécanique. Î Influence de la gravité (ex: topographie, végétation,…) POTENTIEL ELECTROCINETIQUE POTENTIEL ELECTROCINETIQUE OU ELECTROFILTRATION Lorsque ces ions sont transportés par les molécules d’eau lors d’un écoulement dans le milieu poreux d’une roche, il se crée une source de courant d’origine électrocinétique, appelée électrofiltration. POTENTIEL ELECTROCINETIQUE Mouvement de fluides = Anomalie de potentiel spontané. Infiltration Î PS négatif Résurgence Î PS positif POTENTIEL DE ELECTRO-DIFFUSION: ions = porteurs de charges Définition : Un gradient de concentration des ions crée une source de courant naturelle d’origine électrochimique POTENTIEL DE MEMBRANE Les argiles en présence de deux fluides de salinités différentes se comportent comme une membrane cationique, c'est à dire qu'elles laissent passer librement les cations Na+, mais sont imperméables aux anions Cl-. POTENTIEL DE JONCTION LIQUIDE Diffusion des ions entre des fluides de salinité différente. POTENTIEL DE ELECTRO-DIFFUSION: ions = porteurs de charges POTENTIEL DE MEMBRANE Les argiles en présence de deux fluides de salinités différentes se comportent comme une membrane cationique, c'est à dire qu'elles laissent passer librement les cations Na+, mais sont imperméables aux anions Cl-. POTENTIEL DE ELECTRO-DIFFUSION: ions = porteurs de charges POTENTIEL DE JONCTION LIQUIDE Diffusion des ions entre des fluides de salinité différente. Différence de mobilité et de concentration des ions. POLARISATION SPONTANEE Utilisation des courants naturels: 2 sources en géophysique Í Î 2 sources de porteurs de charges • ELECTRONS Î Potentiel électro-redox Electrons mis en mouvement dans un conducteur qui leur assure un transfert entre deux zones de conditions rédox différentes. Potentiel exprimé en V ou mV. POTENTIEL REDOX: électrons en mouvement La présence d’un corps conducteur séparant deux zones de potentiels rédox (EH) différents constitue une cellule électrochimique appelée géobatterie. Î Cette géobatterie est responsable d’un champ électrique mesurable à la surface du sol. Thèse V. Naudet POTENTIEL REDOX: électrons en mouvement POTENTIEL DE MINERALISATION Exemple: Gisement de minerais POTENTIEL REDOX: électrons en mouvement Dégradation de la matière organique + percolation des fluides = panache de contaminants Panache de contaminants Conducteur des électrons: bactéries? Thèse V. Naudet POTENTIEL REDOX: électrons en mouvement Panache de contaminants Conducteur des électrons: bactéries? PRINCIPE DE LA MESURE Thèse V. Naudet MATERIEL DE MESURE Thèse V. Naudet MATERIEL DE MESURE Thèse V. Naudet EXEMPLE 1: POLLUTION EXEMPLE 2: POLLUTION EXEMPLE 3: POLLUTION EXEMPLE 3: POLLUTION EXEMPLE 3: POLLUTION EXEMPLE 4: VOLCAN EXEMPLE 4: VOLCAN S. Barde-Cabusson et al., 2009 EXEMPLE 4: VOLCAN S. Barde-Cabusson et al., 2009 EXEMPLE 4: VOLCAN “We explain these anomalies by the shallow convection of meteoric water and the associated streaming potential distribution but we cannot exclude possible contributions from the thermoelectric effect and the rapid fluid disruption mechanism.” S. Barde-Cabusson et al., 2009 EXEMPLE 5: GLISSEMENT Lapenna et al., 2003 EXEMPLE 5: GLISSEMENT Maps of SP anomalies relative to the areal survey carried out in April 1999 (above) and September 1999 (below). Dashed line represents contour of slide Lapenna et al., 2003 EXEMPLE 5: GLISSEMENT Méric et al., 2008
