La géophysique applique les méthodes de la physique à l'étude du globe terrestre, en particulier des zones inaccessibles à l'observation directe. Ce chapitre pose le vocabulaire et la logique de tout le module : la distinction entre méthodes passives et actives, la notion centrale d'anomalie, et les grands secteurs d'application de la géophysique appliquée. Ces définitions reviennent systématiquement en début d'examen.
1. Définition et objet de la géophysique
La géophysique étudie la nature, la structure et l'évolution du globe terrestre, de son noyau à la haute atmosphère, en mobilisant les outils de la physique (mécanique, gravitation, magnétisme, électricité, ondes). Elle se distingue de la géologie de terrain par le fait qu'elle mesure des champs physiques — pesanteur, champ magnétique, résistivité électrique, vitesse des ondes — depuis la surface, l'air ou l'eau, sans accès direct au sous-sol. C'est le seul moyen d'obtenir des informations sur des zones profondes ou difficiles d'accès : le noyau terrestre, le fond des océans, les grands aquifères ou les gisements enfouis.
On distingue la géophysique fondamentale, qui étudie la structure globale de la Terre (sismologie globale, géomagnétisme, gravimétrie satellitaire), de la géophysique appliquée, orientée vers des besoins concrets : recherche d'hydrocarbures, exploration minière, hydrogéologie, génie civil, géothermie, pédologie et archéologie. La prospection pétrolière représente, en chiffre d'affaires, l'essentiel de l'activité de la géophysique appliquée dans le monde, car elle permet d'éviter des forages coûteux et inutiles.
2. Méthodes passives et méthodes actives
Les méthodes géophysiques se répartissent en deux grandes catégories. Les méthodes passives, dites aussi naturelles, mesurent un champ physique déjà présent dans la nature : c'est le cas de la gravimétrie (champ de pesanteur), de la méthode magnétique (champ magnétique terrestre), de la méthode tellurique (courants électriques naturels) et de la scintillométrie (radioactivité naturelle). Elles sont généralement peu coûteuses, car elles ne nécessitent pas de source artificielle.
Les méthodes actives, dites provoquées, créent artificiellement un phénomène physique pour en mesurer les effets : c'est le principe des méthodes sismiques (source vibratoire ou explosive), des méthodes électriques (injection de courant par des électrodes) et de certaines méthodes électromagnétiques (émission d'un champ primaire). Une même famille physique — l'électromagnétisme — peut ainsi donner lieu à des dispositifs passifs (magnétotellurique) ou actifs selon la source utilisée.
3. La notion d'anomalie
Si le sous-sol était parfaitement homogène, toute méthode géophysique donnerait, en surface, une valeur uniforme du champ mesuré. En réalité, la présence d'une hétérogénéité — corps minéralisé, faille, variation de densité ou de résistivité — modifie localement ce champ : c'est l'anomalie géophysique. L'ensemble de la prospection géophysique consiste à mesurer un champ, à le corriger des effets connus (topographie, latitude, dérive instrumentale), puis à interpréter l'anomalie résiduelle en termes de structure géologique.
4. Domaines d'application
La géophysique appliquée intervient dans de nombreux secteurs : la prospection pétrolière et parapétrolière (localisation de pièges à hydrocarbures), la prospection minière (extension de gisements connus), l'hydrogéologie (localisation d'aquifères), le génie civil (reconnaissance géotechnique avant construction), la géothermie, la pédologie et l'archéologie. En mer, elle sert aussi à la cartographie du fond, à la recherche d'épaves ou d'obstructions, et à l'étude de la colonne d'eau.
Écart entre la valeur mesurée d'un champ physique et la valeur attendue pour un sous-sol homogène de référence ; elle traduit la présence d'une hétérogénéité géologique.
Méthode géophysique qui mesure un champ naturel existant (pesanteur, magnétisme terrestre, courants telluriques, radioactivité), sans créer de source artificielle.
Méthode géophysique qui provoque artificiellement un phénomène physique (onde sismique, courant électrique injecté, champ électromagnétique émis) pour en mesurer la réponse.
| Catégorie | Méthodes | Champ mesuré |
|---|---|---|
| Passives | Gravimétrie, magnétique, tellurique, scintillométrie | Champ naturel |
| Actives | Sismique, électrique (résistivités, PS provoquée) | Réponse à une source artificielle |
| Mixtes / selon dispositif | Méthodes électromagnétiques | Champ induit ou naturel selon la technique |
Classification des principales méthodes géophysiques
- La géophysique mesure des champs physiques pour accéder à des zones inaccessibles en direct.
- Méthode passive = champ naturel (gravimétrie, magnétique, tellurique, scintillométrie).
- Méthode active = phénomène provoqué par une source artificielle (sismique, électrique).
- L'anomalie est l'écart au sous-sol homogène de référence : elle porte l'information géologique.
- La prospection pétrolière domine, en chiffre d'affaires, la géophysique appliquée mondiale.
Les facultés marocaines demandent presque toujours, en ouverture du sujet de Géophysique S6, de classer une liste de méthodes en passives ou actives et de définir la notion d'anomalie. Piège classique : croire qu'une méthode électromagnétique est toujours active — certains dispositifs (magnétotellurique) exploitent un champ naturel. Sache aussi justifier pourquoi les méthodes passives sont en général moins coûteuses.