PROSPECTION HYDROGÉOPHYSIQUE DANS LE

Transcription

IGEOTEST SL, régistre de commerce 913974 Z, page 13831 et date d’instription 22-12-1997
1
Géologie, géotechnique, risques naturels,
hydrogéologie, environnement et services
scientifico-techniques
PROSPECTION HYDROGÉOPHYSIQUE
DANS LE DÉPARTEMENT DU LOIR-ET-CHER, CENTRE
- DARVOY RÉSONNANCE MAGNÉTIQUE NUCLÉAIRE
- MRS -
Adresse:
Expédient:
Valentí TURU i MICHELS
Av. Príncep Benlloch 66-72
Edifici Interceus, despatx 308
Andorre la Vieille
Principauté d’Andorre
Teléphon et fax: 321815 - 820323
E-mail: [email protected]
http://www.igeotest.ad
F-050-EG-035.12.08
Géologie, géotechnique, risques naturels, hydrogéologie, environnement et services scientifico-techniques
Av. Príncep Benlloch 66-72, despatx 308-408, Andorra la Vieille, Principauté d’Andorre, Tel et fax: 321815 - 820323,
E-MAIL: [email protected], WEB: http:\\www.igeotest.ad
2
INTRODUCTION
Ce document présente les résultats correspondants à la prospection hydro géophysique d’un terrain étudié dans la commune de Darvoy (La FertéSaint-Cyr) dans le département du Loir-et-Cher (Centre), afin de tester l’équipe Numis Lite® fournie par Iris Instruments détecter pres du Loire, ou sont bien
connues éventuels aquifères dans le sous-sol. Cette prospection a pu déterminer de façon quantitative la porosité et la perméabilité des niveaux aquifères.
SITUATION ET ETUDES ANTERIEURES
La zone étudiée est située à 27 Km au sud-ouest d’Orleans et à 10 Km au nord de la ville de Darvoy (105 m d’altitude), dans le lit mineur du Loire (85
m d’altitude).Le territoire du Groupement Intercommunal du Val de Bezonde est peu accidenté, l’altitude varie de 110 m au nord-est á 136 m à l’ ouest. Il est
traversé d’ouest en est par la vallée de la Bezonde qui est peu marquée
Darvoy
On y a effectué deux sondages à résonnance magnétique (MRS 1 et MRS 2), le premier de 60 X 60 m et le deuxiéme de 30 X 60 m. Pour cette
travail, l’ Etude géologique de la nappe de Beauce de Eduterre pour l’hydrogéologie du Loiret est mis à disposition libre sûr Internet
(http://eduterre.inrp.fr/eduterre-usages/nappe/html/Ressources/geol/geol1.htm#carte). Il s'est aussi disposé de le profil lithologique général de la région du
Centre effectué par l’ENSP (2007), ainsi qu’une tomographie électrique faite par Iris Instrumens. Sûr Internet on dispose aussi d’information en rélation a le
captage de la comune de Darvoy, et exploite un puit de 78 m de profondeur fait en 1947 qui éxploite l’aquifère des Calcaires d’Etampes avec un débit de 80
m3/h.
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CONFIGURATION ET MESURES PREALABLES
Deux sondages à résonance magnétique ont été effectués avec un équipement Numis LiteTM (cf http://www.igeotest.ad/MRS/PDF/Frances/A.01.MRSIntroduction.pdf) avec une antenne disposée selon une configuration visant à atténuer au maximum le bruit électromagnétique. La mesure préalable qui a été
prise en compte est la mesure du champ magnétique terrestre et sa dérivée par rapport au temps. La mesure de susceptibilité magnétique, ainsi que la
mesure du bruit électromagnétique n'ont pas été effectués. (cf http://www.igeotest.ad/MRS/PDF/Frances/A.03.MRS-Tests%20initial.pdf ). :
Longitude
X
Latitude
Y
47º44’57, 45’’
1º38’03,46’’
Champ magnétique terrestre
dStd
47528,2 nT
±0
Susceptibilité
Magnétique
Non mesuré
Bruit électromagnétique (EMN)
Cercle
Double Zéro Orientation
Non mesuré
Non mesuré
Non mesuré
Inclinaison
Topographique
0º
Le champ magnétique terrestre est fonction de la longitude et de la latitude, cependant des interférences magnétiques et/ou électromagnétiques
peuvent exister et faire varier la mesure du champ magnétique. Pour résoudre ce problème il faut comparer la mesure avec celle du champ magnétique
régional, qui est dans ce cas-ci de 47396 nT et implique une fréquence de Larmor de 2018,12 Hz (cf. http://www.igeotest.ad/MRS/PDF/Frances/A.03.MRSTests%20initial.pdf). L’inclinaison régionale du champ magnétique terrestre est de 63º et la fréquence de Larmor régionale est tout à fait différentes et environ
six unités de plus faible; à celle qui a été mesurée (MRS 1 et MRS 2 = 2024,7 Hz). Les valeurs obtenues avec le magnétomètre et celles qui correspondent à
la région où l’on opère sont semblables, et les différences de mesure dans des lieux distincts de l'antenne étaient inférieures aux 20 Hz. ceci garantit des
mesure MRS de bonne qualité. La susceptibilité magnétique et le bruit électromagnétique n’ont pas pu se mesurer.
PROSPECTION REALISEE
Le 16 janvier 2008 à proximité du lit mineur du Loire une antenne carré de 60 m a été installée Ne faisant aucune figure d’interférence pour optimiser
la relation entre le signal et le bruit électromagnétique car l’influénce des lignes électriques était négligible. Une deuxiéme antenne rectangulaire de 30 X 60 m
a été installée pour noter les différences avec la premier antenne.
4
Magnetic Resonance Sounding – MRS 1
Pour le premier sondage à résonance magnétique, on utilise dix moments de mesure (q), avec 24 ou 50 (selon le cas) mesures pour chaque moment
et une impulsion simple (http://www.igeotest.ad/MRS/PDF/Frances/A.04.MRS-Execution%20MRS.pdf). Le stacking utilisé est un filtre de coupure à 1000 ou
2000 nV (selon le cas) (stack under noise level) i le filtre de coupure (high cut filter) par défaut, a été utilisé. La fréquence de Larmor choisie est de 2024,7 Hz
et la régionale est tout à fait différentes et environ six unités de plus faible; à celle qui a été mesurée. Les résultats sont présentés dans le tableau et obtenus
directement à partir du fichier .inp du programme PRODIVINER 3.0.4 d’Iris Instruments. (http://www.igeotest.ad/MRS/PDF/Frances/B.04.MRSBruit%20EM.pdf). On peut observer que sans filtrer la signal, les valeurs d’amplitude obtenues présentent un rapport S/N élevé en général, ce qui implique de
considérer cette valeur comme quantitative, la qualité du sondage est basse parce qu’il rapport EN/IN est trop haute. Les fréquences obtenues ne varient
majoritairement pas au-delà de 4 Hz par rapport à la fréquence de Larmor. On peut donc considérer ces valeurs comme aptes pour une évaluation
quantitative de le teneur en eau.
MRS 1
Stack under noise level
High cut filter
Larmor 2024,7 Hz
N
Moment
Ampl
Noise
Noise ratios
1 Pulse
2 Pulse
Udc
freq
phase
Q
E
Unstack
Stack
S/N
EN/IN
T*2
T*1
Dc/Dc
Hz
1
100
21,86
253
20,4
1,07
4,08
251
0
5
2022,77
318
2
156
27,55
353,3
3,8
7,25
0,76
286
0
7
2023,58
354
3
272
41,01
313,5
10
4,10
2
284
0
10
2024,46
19
4
414
78,87
379,8
5,4
14,61
1,08
190
0
14
2023,82
6
5
593
112,77
249,8
12
9,40
2,4
214
0
19
2024,15
12
6
875
131,35
271,3
5,4
24,32
1,08
272
0
27
2024,03
13
7
1308
150,36
263,7
4,5
33,41
0,9
330
0
39
2023,93
11
1882
172,29
265
17,3
9,96
3,46
361
0
55
2023,88
9
8
9
2694
190,64
315,4
20
9,53
4
290
0
78
2023,75
7
10
3662
206,31
361,5
9,7
21,27
1,94
288
0
110
2023,94
9
A ms
nV
nV
nV
(>2)
(≈1)
ms
ms
V
∆f < 4 Hz
º
q=
Moment d’impulsion (Ampers milisegons), exprimé en fonction du temps d’émission (habituellement 40 ms).
Plus grand est le moment, plus grande est la profondeur de pénétration. Cf. http://www.igeotest.ad/MRS/PDF/Frances/B.03.MRS-Registre%20Numis.pdf
e=
Amplitude du signal mesuré (nano Volts) stacké et éventuellement filtré
S/N =
Relation entre le signal (S = e) et le bruit stacké (N). L’interprétation est quantitative si S/N < 2, et qualitative sinon.
EN/IN= Relation entre le bruit de l’instrument (Instrumental Noise, IN = 10 nV) et le bruit stacké (External Noise, EN).
La qualité du sondage (temps d’acquisition des données et qualité de celles.ci) est optimale si les mesures qui ne présentent pas un signal d’eau sont caractérisées par une relation ≈ 1
T*2 =
Temps de relaxation de la première impulsion (simple pulse), mesuré en millisecondes
T*1 =
Temps de relaxation de la deuxième impulsion (double pulse), mesuré en millisecondes
Udc =
Voltage d’émission de l’antenne (V)
freq =
Fréquence (Hz) du signal détecté. Pour une interprétation quantitative, la déviation par rapport à la fréquence de Larmor (en supposant qu’elle soit correcte) doit être ∆f = ± 2 Hz
Pour une interprétation qualitative, la déviation par rapport à la fréquence de Larmor doit être ∆f = ± 4 Hz. Si cette différence est supérieure, le signal détecté ne correspond pas à de l’eau.
phase = Déphasage du courant électrique à la réception du signal au niveau de l’antenne de réception par rapport à l’émission. La valeur est donnée en degré sexagésimaux. Il permet d’évaluer
l’influence du bruit électromagnétique du signal (EM). S’il y a une grande différence entre les mesures, cela signifie qu’elles sont influencées par le bruit (EM noise).
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Magnetic Resonance Sounding – MRS 2
Le second sondage à résonnance électromagnétique a été obtenu avec dix moments de mesure (q), et 26 ou 40 (selon le cas) mesures pour certains
moments et une double impulsion (http://www.igeotest.ad/MRS/PDF/Frances/A.04.MRS-Execution%20MRS.pdf). Le stacking utilisé est un filtre de coupure à
1500 nV (stack under noise level) i le filtre de coupure (high cut filter) par défaut, a été utilisé. La fréquence de Larmor choisie est de 2024,7 Hz et la régionale
est tout à fait différentes et environ six unités de plus faible; à celle qui a été mesurée. Les résultats sont présentés dans un tableau et obtenus directement à
partir du fichier .inp du programme PRODIVINER 3.0.4 d’Iris Instruments. On peut observer que sans filtrer la signal, les valeurs d’amplitude obtenues
présentent un rapport S/N élevé en général (excepté pour quatre valeurs), ce qui implique de considérer cette valeur comme semiquantitative. La qualité du
sondage est basse parce qu’il rapport EN/IN est trop haute. Les fréquences obtenues ne varient majoritairement pas au-delà de 4 Hz par rapport à la
fréquence de Larmor. On peut donc considérer ces valeurs comme aptes pour une évaluation quantitative de le teneur en eau.
N
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
MRS 2
Moment
Q
3
220
378
564
810
1188
1771
2532
3495
3
A ms
Stack under noise level
Ampl
Noise
E
Unstack
Stack
5,21
192,2
11,8
24,06
280
48,4
18,05
208,1
4,7
12,46
221,9
21,6
49,47
218
15,8
55,22
307,1
10,5
74,95
173
14,9
86,58
169,1
10,6
75,41
139,4
6,8
5,21
192,2
11,8
nV
nV
nV
High cut filter
Noise ratios
1 Pulse
S/N
EN/IN
T*2
0,44
2,36
1000
0,50
9,68
187
3,84
0,94
254
0,58
4,32
1000
3,13
3,16
221
5,26
2,1
295
5,03
2,98
245
8,17
2,12
165
11,09
1,36
287
0,44
2,36
1000
(>2)
(≈1)
ms
2 Pulse
T*1
8
33
59
27
35
66
60
64
80
8
ms
Larmor 2024,7 Hz
Udc
freq
Dc/Dc
Hz
5
2025,39
7
2023,91
10
2023,79
14
2032,6
19
2023,65
27
2024,12
39
2023,65
55
2023,82
78
2024,06
5
2025,39
V
∆f < 4 Hz
q=
phase
116
29
5
215
17
21
4
8
9
116
º
Moment d’impulsion (Ampers milisegons), exprimé en fonction du temps d’émission (habituellement 40 ms).
Plus grand est le moment, plus grande est la profondeur de pénétration. Cf. http://www.igeotest.ad/MRS/PDF/Frances/B.03.MRS-Registre%20Numis.pdf
e=
Amplitude du signal mesuré (nano Volts) stacké et éventuellement filtré
S/N =
Relation entre le signal (S = e) et le bruit stacké (N). L’interprétation est quantitative si S/N < 2, et qualitative sinon.
EN/IN= Relation entre le bruit de l’instrument (Instrumental Noise, IN = 10 nV) et le bruit stacké (External Noise, EN).
La qualité du sondage (temps d’acquisition des données et qualité de celles.ci) est optimale si les mesures qui ne présentent pas un signal d’eau sont caractérisées par une relation ≈ 1
T*2 =
Temps de relaxation de la première impulsion (simple pulse), mesuré en millisecondes
T*1 =
Temps de relaxation de la deuxième impulsion (double pulse), mesuré en millisecondes
Udc =
Voltage d’émission de l’antenne (V)
freq =
Fréquence (Hz) du signal détecté. Pour une interprétation quantitative, la déviation par rapport à la fréquence de Larmor (en supposant qu’elle soit correcte) doit être ∆f = ± 2 Hz
Pour une interprétation qualitative, la déviation par rapport à la fréquence de Larmor doit être ∆f = ± 4 Hz. Si cette différence est supérieure, le signal détecté ne correspond pas à de l’eau.
phase = Déphasage du courant électrique à la réception du signal au niveau de l’antenne de réception par rapport à l’émission. La valeur est donnée en degré sexagésimaux. Il permet d’évaluer
l’influence du bruit électromagnétique du signal (EM). S’il y a une grande différence entre les mesures, cela signifie qu’elles sont influencées par le bruit (EM noise).
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INVERSION DU SIGNAL
Pour pouvoir effectuer l’inversion du signal MRS, on doit avoir à disposition un modèle de résistivité du sous-sol.
Géologie et Hydrogéologie régional
Etude géologique de la nappe de Beauce
La Beauce en Géologie correspond à la zone d'affleurement des calcaires lacustres qui se sont déposés depuis l'Eocène moyen (43 millions
d'années) jusqu'au début du Miocène (25 millions d'années). Elle couvre une surface de 7500 km2. Et et dans cette la zone de l'étude serait celui marquée
avec un rectangle noir dans la carte géologique. Et la coupe géologique de la figure appartient à la zone d'Orléans. (http://eduterre.inrp.fr/eduterreusages/nappe/html/Ressources/geol/geol1.htm#carte)
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HISTOIRE GÉOLOGIQUE
L’histoire geologique de la nappe de Beauce est liée a celle du bassin de Paris. Comence à la fin de l’ère primaire (Permien) par un affaissement qui
favorise la venue de la mer. Durant les ères secondaires et tertiaire, la mer envahira plusieurs fois le bassin, elle viendra d’abord d’un ancien océan, la
Théthys, ouvert à l’est du bassin, puis de l’atlantique dont l’ouverture, à l’ouest, ne débutera qu’au crétace.
Durant le tertiaire, la diminution progressive de la subsidence a limité de plus en plus les invasions marines à des golfes. Le système aquifère de la
Beauce recouvre en discordance la Craie (Crétacé Supérieur). Au crétacé supérieur, la mer se retire progressivement, suit une phase d’alteration (Crétacé
terminal 65 m.a) de la Craie donnant les Argiles à silex (Paléocene). (Discordance à 53 m.a.). Le remplissage du synclinal a débuté par les formations
détritiques éocénes à dominante argileuse mais comprenant des apports sableux fluviatiles comme ceux de l’Arkose de Breuillet (eocène) au nord. A la fin
de l’éocène, le synclinal était partiellement rempli par des calcaires lacustres (Calcaires éocènes) i une influence marine apparaît dans l’axe du Sillon de
Pithiviers au nord et au sud (Surface de transgression à 33,7 m.a.).
Durant l’Oligocène inferieur, les axes structuraux ont changé por devenir NO-SE. Les Argiles vertes et le Calcaire de Brie (Oligocène inférieur ,
Sannoisien) apparaissent comme des dépôts résiduels, après leur troncature par les Marnes à Huîtres et les Sables de Fontainebleau (Inondation à 28
m.a.). A la fin de l’Oligocène inférieur (Rupelien), le Calcaire d’Etampes (ou Calcaire de Beauce inférieur) correspond à un premier événement lacustre de
grande étendue, nivelant l’ancienne topographie. (Lacune de Sédimentation à 23 m.a.). Durant le Miocène inférieur des dépôts fluviatiles et lacustres
largement étalés, couvre toute la région. Les dépôts commencent par une formation détritique, la Molasse du Gâtinais, qui agit comme un mince écran
imperméable au sommet du Calcaire d’Etampes. Second épisode lacustre majeur donnant le Calcaire de Pithiviers (ou Calcaire de Beauce supérieur), puis
Marnes de Blâmont de faible extension, dont l’épaisseur est maximale près de la Loire. Là où ces marnes sont présentes, une dernière unité carbonatée, les
Calcaires d’Orléanais (Aquitanien) d’étendue très limitée, peut être localement différencié. (Discordance à 20,3 m.a.). Détritiques mio-pliocène (Miocène
inf , Burdigalien et plus récent)
GÉOLOGIE DU RÉSERVOIR AQUIFÈRE:
- Les couches superficiels:
La surface du plateau beauceron est recouverte sur des hauteurs variables par des formations détritiques qui se sont déposé depuis la fin de
l'Aquitanien jusqu'au quaternaire. De la plus récente à la plus ancienne: Les faluns du Blésois - Les dépôts du quaternaire : les limons des plateaux et les
dépôts des vallées / Les sables et argiles de Sologne / Les sables de l'orléanais et les sables du blésois / Les argiles et sables de l'Orléanais.
- Le substratum:
Le plateau de la Beauce est formé par une masse puissante de calcaires lacustres qui constituent l'essentiel du réservoir et qui peuvent atteindre
230 m d'épaisseur sous Pithiviers. Les calcaires de la Beauce reposent sur des formations détritiques qui appartiennent soit: à l'Eocène détritique: argiles,
grès, poudingues et sables (épaisseur 0 à 20 m); aux formations résiduelles de la craie qui a été exondée au début du tertiaire et altérée par les agents
d'érosion. Ce sont des argiles à silex.
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- Le réservoir aquifère:
Le réservoir est constitué par des calcaires qui se sont déposé depuis le Miocène moyen jusqu'à Eocène. De bas en haut, la succession est la suivante :
* Calcaire de Morancez (lutétien) ils affleurent à l'est et au sud est de Chartres.
* Calcaire de Champigny (Éocène supérieur) connu dans les bassins de l’Oges, de la Juine et de l’Essone.
* Calcaire de Château-Landon se sont déposés à l'Est du Gâtinais.
* Calcaire de Brie, épaisseur ne dépasse jamais une dizaine de mètres.
* Sables de Fontainebleau épaisseurs atteignent 70m.
* Calcaire d'Étampes ou calcaires du Gâtinais ou calcaires de Beauce inférieurs. Épaisseur série 30 m
* Molasse du Gâtinais 30 à 40m d'épaisseur maximale.
* Calcaire de Pithiviers ou calcaire de Beauce supérieur: épaisseurs maximales 40m.
* Calcaire de l'Orléanais supérieur d'épaisseur: 10 m
Hydrogéologie régional
Selon l’ Etude géologique de la nappe de Beauce de Eduterre.
(http://eduterre.inrp.fr/eduterreusages/nappe/html/Ressources/geol/geol1.htm#carte) pour l’hydrogéologie du
Loiret, les limites de la nappe de Beauce sont les limites naturelles qui influencent
directement son comportement hydraulique. Elles correspondent soit à des cours
d'eau, soit à des limites d'extension des formations géologiques. La nappe de
Beauce est un système aquifère multicouche, constitué d'une succession de
couches
géologiques
alternativement
perméables,
semi-perméables,
imperméables qui délimitent plusieurs réservoirs aquifères pouvant être en
relation les uns avec les autres. Selon l'article d l’ENSP “Alimentation en eau
potable dans le Loiret en cas de crue de la Loire” Ingénieur d’Etudes Sanitaires
2007, les aquifères présents dans sur le département du Loiret sont nombreux et
variés. Les principaux niveaux aquifères contenus dans les formations
géologiques suivantes des formations les plus superficielles (et les plus jaunes)
aux plus profondes, qu’on trouve sont:
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* LES FORMATIONS ALLUVIONNAIRES DE LOIRE
C’est un aquifère d’épaisseur limitée, de forte productivité général et qui suit les variations de niveau de la Loire. Il est vulnérable aux pollutions de surface.
* LES SABLES ET ARGILES DE LA SOLOGNE OU DE L’ORLÉANAIS
C’est un aquifère multicouches de faible productivité, très peu exploité pour l’eau potable.
** LA NAPPE DES CALCAIRES DE BEAUCE
Cette nappe est composée des calcaires de Pithivers, de la molasse du Gâtinais et des calcaires d’Etampes. Les calcaires de Pithivers sont sensibles aux
pollutions de surface. La molasse du Gâtinais est un aquifère étanche, plus ou moins continu et plus ou moins épais. Viennent ensuite les calcaires
d’Etampes, moins vulnérables e mieux protégés au Nord et au Sud de la vallée de la Loire car recouverts pour les calcaires de Pithivers et les formations
sablo-argileuses de Sologne et de l’Orléanais. Il faut noter qu’il peut y avoir une communication entre les calcaires de Pithivers et les calcaires d’Etampes si la
molasse est fine ou absente. La nappe des calcaires de Beauce est alimentée par la Loire entre Chateauneuf sur Loire et Orléans, est néanmoins très
exploitée pour l’eau potable, car elle est généralement productive.
** LES SABLES ET GRÈS DE FONTAINEBLEAU
Ces formations se trouvant essentiellement au Nord du département renferment une nappe pouvant être très productif mais difficile à capter à cause de la
finesse des sables. Elle est captive sous les formations de Beauce.
** LES CALCAIRES DE BRIE
Ces formations sont présentes dans le nord du département. La nappe y est captive et généralement bien protégée.
Cependant, elle est peu exploitée car son extension est limitée.
** LA NAPPE DES CALCAIRES DE L’EOCÈNE (calcaires de Morancez, de Château-Landon et de Champigny).
Ces formations calcaires sont très présentes dans l’ouest du département et se superposent avec les calcaires de Beauce. La nappe y est en général
productive et bien protégée (recouvrement important, présence d’un niveau d’argiles vertes qui la sépare des calcaires de Brie au Nord), ce qui en fait une
nappe intéressant pour l’eau potable.
* LA NAPPE DE LA CRAIE SÉNO-TURONIENNE
Cet aquifère, composé de formations crayeuses du Sénonien et du Turonien, est continu sur l’ensemble du Loiret. Il affleure à l’Est où il est solicité
pour l’eau potable et où la circulation de l’eau est Karstique. Au centre et à l’ouest, il est moins productif.
* LA NAPPE DE SABLES DE L’ALBIEN
La nappe profonde et naturellement bien protégée de l’Albien est présent sur tout le département. L’eau est riche en fer.
10
11
Modèle de résistivité du sous-sol
Pour ce travail, s'est disposé du profil lithologique général de la région du Centre effectué par l’ENSP (2007), ainsi qu’un profil topographique
électrique fait par Iris Instrumens sur la zone à étudier. La prospection électrique a été effectuée par Iris Instrumens, permettant de déterminer les interfaces
entre les différentes formations ainsi que leur résistivité. Leur interprétation a fourni un modèle 1D du sous-sol constitué de couches planes et parallèles entre
elles.
Le modèle de résistivité du sous-sol utilisé pour les deux sondages est le suivant:
MRS 1 /2
Couche
1
2
3
4
5
-
Résistivité
100
300
70
300
100
Ωm
Profondeur
3
9
20
31
90
m
Tomographie électrique d’Iris Instruments
Faciès lithologique
Formation géologique
Sables et limons
Formations alluvionnaires de Loire (Quaternaire)
Sables et graviers
Formations alluvionnaires de Loire (Quaternaire)
Molasse
Molasse du Gâtinais (Aquitanien inférieur)
Calcaires
Calcaire d’Etampes (Oligocène inférieur, Rupelien)
Argiles et détritiques Argiles à silex(Paléocène)/détritique éocène argileuse et sableux fluviatiles(Arkose Breuillet)
-
Modèle hydro géophysique du sous-sol
Lorsque le modèle de résistivité a été déterminé, le logiciel PHAR LAP’S 7.0 a généré une matrice de données qui a servi de base à un autre
programme, SAMOVAR 6.2 de Legchenko pour l’interprétation hydro géophysique. Le signal a été traité par ce programme en mode par défaut, qui peut être
plus ou moins approfondi, on peut ainsi modifier les paramètres d’inversion.
12
MRS 1:
Dans le premier interprétation, la profundeur
correspond à uns 90 m. Les données obtenues pour le
sondage à résonance magnétique nucléaire MRS 1 ont été
traitées en appliquant la moyenne harmonique de ce même
signal afin d’en atténuer l’amplitude (Running average
filter)(cf.http://www.igeotest.ad/MRS/PDF/Frances/B.04.MRS
-Bruit%20EM.pdf) Les paramètres d’inversion ont été
modifiés pour un aquifère ayant très peu
nappes
piézométriques ou phréatiques (Regularization and number
of layers) (Cond A de T2 =100 i T1 = 10 pour 3 couches
aquifères)
(cf.http://www.igeotest.ad/MRS/PDF/Frances/B.05.MRSInversion.pdf). Il a été utilisé comme coefficient de
perméabilité (Cpx = 2*10-10). Le but de ce sondage a été de
calibrer l’appareil. Les résultats sont présentés ci-dessous:
Amplitude et Fréquence
MRS 1
Freqüència
Signal
Bruit
S/N
EN/IN
Arxive::
Q1
2023,43
0,64
22,83
11,37
2,01
1,14
Darvoy (France)
Q2
Q3
2023,91
2024,20
0,16
-0,13
23,73
38,33
8,23
6,77
2,88
5,66
0,82
0,68
Q4
Q5
Q6
Q7
Q8
2024,01
2024,01
2024,01
2023,81
2023,91
0,06
0,06
0,06
0,26
0,16
65,17
103,02
118,52
139,97
163,56
6,77
8,23
6,77
6,21
6,77
9,63
12,52
17,51
22,55
24,16
0,68
0,82
0,68
0,62
0,68
RunningT100T10Layers3Cpx2E-10AllPoints.jpg
Larmor
Q9
2023,81
0,26
179,28
10,93
16,41
1,09
2024,07 Hz
Q10
2023,91
Hz
0,16
∆f < 4 Hz
194,67
nV
10,93
nV
17,82
>2
1,09
≈1
Ce tableau montre que lorsque le traitement du signal a été effectué, la fréquence de toutes les mesures sont très proches de la fréquence de Larmor
et que toutes les mesures ont un rapport signal/ bruit suffisant, ainsi donc le rapport EN/IN indique que les résultats obtenus permettent d’évaluer de façon
quantitative la teneur en eau maximale présente dans l’aquifère.
13
La figure suivante présente l’interprétation obtenue pour la perméabilité et la teneur en eau en tenant compte de tous les moments d’impulsion
mesurés pour les sondages MRS 1. Dans ce cas la perméabilité (un des paramètres d’inversion) exprimée par Cpx, a été modifiée.
Fmts alluvionnaire de La Loire
ou Molasse du Gâtinais
Niveau aquifère supérieur
Calcaire d’Etampes
Niveau aquifère inférieur
Argile à silex
Sounding 1 avec Cpx = 2,00 * 10-10
Le résultat du modèle d’inversion permet d’identifier deux niveaux aquifères, un avec une perméabilité faible (3 m/jour) et de porosité (2,4 %) audessus de 30 m de profondeur et un niveau aquifère principal, avec perméabilité (26 m/jour) et porosité (17 %) haut ; entre 30 et 60 mètres de profondeur.
D’après les données du forage du puits de Darvoy, le premier niveau aquifère, correspondant très probablement à les formations alluvionnaires de la Loire:
sables et limons et sables et graviers. Ces formations correspondent à un aquifère d’épaisseur limitée, de forte productivité général et qui suit les variations de
niveau de La Loire. Cependant, ce niveau aquifère pourrait être interprété aussi comme la Molasse du Gâtinais, qui fait une partie de la soi-disant Nappe des
Calcaires de Beauce et est un aquifère étanche, plus o moins continu et plus o moins épais mais qui aussi peut agir comme un mince écran imperméable au
sommet du Calcaire d’Etamps, qui sûrement confine l’aquifère inférieur. Le niveau aquifère principal correspond à les Calcaires d‘Etampes qui fait une partie
aussi de la Nappe des Calcaires de Beauce correspondent à un aquifère généralment productive. Les résultats du modèle d’inversion concordent avec le
contact lithologique observé lors du forage du puits (voir Interprétation conjointe), ce contact concerne des Calcaires et un Molasse à une profondeur de 30
mètres. Au-dessus de 30 m de profondeur apparaît une couche qui est interprétée comme Argiles à silex ou détritique éocène, du au fait que il présente une
perméabilité (0,7 m/jour) et une porosité (1%) très basse
14
MRS 2:
Dans la deuxième interprétation, le profundeur correspond à uns
90 m. Les données obtenues pour le sondage à résonance magnétique
nucléaire MRS 2 ont été traitées de la même façon que pour le MRS 1,
car la géologie et l’hydrogéologie sont supposées identiques. Ces
données ont été traitées en appliquant la moyenne harmonique afin
d’atténuer l’amplitude (Running average filter) du signal (cf.
http://www.igeotest.ad/MRS/PDF/Frances/B.04.MRS-Bruit%20EM.pdf).
Les paramètres d’inversion ont été modifiés pour un aquifère ayant
plusieurs nappes piézométriques ou phréatiques ( Regularization and
number of layers) (Cond A de T2 =10 i T1 = 1 pour 6 couches aquifères)
(cf.http://www.igeotest.ad/MRS/PDF/Frances/B.05.MRS-Inversion.pdf).
On a conservé les valeurs de perméabilité (Cpx) proposées par défaut en
mode automatique. Le but de ce sondage a été de calibrer l’appareil. Les
résultats sont présentés ci-dessous:
Amplitude et Fréquence
MRS 2
Freqüència
Signal
Bruit
S/N
EN/IN
Arxive:
Q1
2024,49
-0,42
8,74
17,37
0,50
1,74
Darvoy (France)
Q2
Q3
2024,39
2023,72
-0,32
0,35
26,50
15,62
29,61
10,82
0,89
1,44
2,96
1,08
Q4
2024,20
-0,13
25,13
11,69
2,15
1,17
Q5
Q6
Q7
Q8
2023,82
2024,20
2023,82
2023,82
0,25
-0,13
0,25
0,25
44,53
57,59
72,13
79,61
22,18
15,62
20,32
16,39
2,01
3,69
3,55
4,86
2,22
1,56
2,03
1,64
RunningT10T1Layers6AllPoints.jpg
Larmor
Q9
2024,01
0,06
71,09
11,69
6,08
1,17
2024,07 Hz
Q10
2024,20
Hz
-0,13
∆f < 4 Hz
100,21
nV
19,01
nV
5,27
>2
1,90
≈1
Ce tableau montre que lorsque le traitement du signal a été effectué, la fréquence des mesures est presque identique à la fréquence de Larmor, et
presque toutes les mesures présentent un rapport signal/bruit ou un rapport EN/IN suffisamment important pour considérer les résultats obtenus de façon
quantitative et évaluer de façon quantitative la teneur en eau maximale présente dans l’aquifère
15
La figure suivante présente l’interprétation obtenue pour la perméabilité et la teneur en eau en tenant compte de tous les moments d’impulsion
mesurés pour les sondages MRS 2. Dans ce cas, la perméabilité (Cpx), un des paramètres d’inversion, n’a pas été modifiée et la valeur automatique a été
prise en compte.
Fm alluvionnaire de La Loire
ou Humidité superficielle
Niveau aquifère supérieur
Niveau aquifère
intermédiaire
Molasse du Gâtinais
Niveau aquifère inférieur
Calcaires d’Etampes
Le résultat du modèle d’inversion permet d’identifier trois niveaux aquifères, un avec de porosité moderée (4 %) et une perméabilité très basse (1
m/jour) entre 2,5 et 5 mètres de profondeur, qui pourrait simplement être humidité superficielle ou correspondant à les formations alluvionnaires de la Loire:
sables et graviers. Entre 2,5 et 15 mètres de profondeur on trouve des couches imperméables ou sans signal quelqu'un d'eau. Le deuxième niveau aquifère a
une perméabilité (1 % < n < 50 %) et une porosité (8 %) moderées, ce niveau aquifère pourrait être interprété comme la Molasse du Gâtinais, selon le Modèle
de résistivité du sous-sol. Le niveau aquifère principal correspond aussi à les Calcaires d‘Etampes et aussi on trove ce contact qui concerne des Calcaires et
un Molasse à une profondeur de 30 mètres
16
Interprétation conjointe
MRS 1
MRS 2
Sables et limons
Sables et graviers
Molasse du Gâtinais
Calcaires
d'Etampes
Argiles à silex,
détritique éocène
Figure représentant toutes les données disponibles ainsi que l’interprétation géologique et hydrogéologique du secteur prospecté. On observe
que la formation de Calcaries est très bien identifiée dans les deux essais MRS; tandis que les formations qui sont au-dessus ont été identifiées dans le MRS
2 et non dans le MRS 1, étant ce le plus profond et a avoir par conséquent mineur résolution. Deux aquifères important ont été représentés, le plus superficiel
dans la Molasse du Gâtinais et le aquifèr principal profond dans les Calcaires d’Etampes. Tous les deux font partie de la Nappe des Calcaires de Beauce qui
est alimentée par la Loire entre Chateauneuf sur Loire et Orléans.
17
RESUMÉ ET CONCLUSIONS
Ce document présente les résultats correspondants à la prospection hydro géophysique d’un terrain étudié dans la commune de Darvoy (La FertéSaint-Cyr) dans le département du Loir-et-Cher (Centre), La zone étudiée est située à 27 Km au sud-ouest d’Orleans et à 10 Km au nord de la ville de Darvoy
(105 m d’altitude), dans le lit mineur du Loire (85 m d’altitude). L'objectif de l'essai a été de tester l’équipe Numis Lite® fournie par Iris Instruments détecter
pres du Loire, ou sont bien connues éventuels aquifères dans le sous-sol. Cette prospection a pu déterminer de façon quantitative la porosité et la
perméabilité des niveaux aquifères.
Pour cette travail, l’ Etude géologique de la nappe de Beauce de Eduterre pour l’hydrogéologie du Loiret. Il s'est aussi disposé de le profil lithologique
général de la région du Centre effectué par l’ENSP (2007), ainsi qu’une tomographie électrique faite par Iris Instrumens et information en rélation a le captage
de la comune de Darvoy, et exploite un puit de 78 m de profondeur fait en 1947 qui éxploite l’aquifère des Calcaires d’Etampes avec un débit de 80 m3/h. Le
16 janvier 2008 à proximité du lit mineur du Loire on y a effectué deux sondages à résonnance magnétique (MRS 1 et MRS 2). Pour le premier une antenne
carré de 60 m a été installée Ne faisant aucune figure d’interférence pour optimiser la relation entre le signal et le bruit électromagnétique car l’influénce des
lignes électriques était négligible. Et le deuxiéme avec une antenne rectangulaire de 30 X 60 m que a été installée pour noter les différences avec la premier
antenne
Les résultats des modèles d’inversion au niveau des deux MRS sont très similaires, on observe la présence de deux niveaux aquifères au-dessus de
15 m de profondeur et un deuxième au-dessous de 30 mètres. D’après les données du sous-sol disponibles, le premier niveau aquifère est interprété comme
les formations de la Molasse du Gâtinais, qui fait une partie de la soi-disant Nappe des Calcaires de Beauce et est un aquifère étanche, mais qui aussi peut
agir comme un mince écran imperméable au sommet du Calcaire d’Etamps, qui sûrement confine l’aquifère inférieur. Tandis que le second, le niveau aquifère
principal correspond à les Calcaires d‘Etampes qui fait une partie aussi de la Nappe des Calcaires de Beauce correspondent à un aquifère généralment
productive. Les deux aquifères ont une porosité moyenne (n < 17%) mais des perméabilités très différentes, k = 1 m/jour pour l’aquifère supérieur et k = 50
m/jour pour l’aquifère inférieur.
On observe que la formation de Calcaries est très bien identifiée dans les deux essais MRS; tandis que les formations qui sont au-dessus ont été
identifiées dans le MRS 2 et non dans le MRS 1, étant ce le plus profond et a avoir par conséquent mineur résolution. Deux aquifères important ont été
représentés, le plus superficiel dans la Molasse du Gâtinais et le aquifèr principal profond dans les Calcaires d’Etampes. Tous les deux font partie de la
Nappe des Calcaires de Beauce qui est alimentée par la Loire entre Chateauneuf sur Loire et Orléans
Andorre la Vieille, 9 Février 2009
Valentí TURU i MICHELS (Igeotest SL)

PROSPECTION HYDROGÉOPHYSIQUE DANS LE

Transcription

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