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 iL 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