Ce dernier chapitre relie les méthodes étudiées à leurs grands domaines d'application, en particulier l'étude du sous-sol marin et de la colonne d'eau des océans, et récapitule leur usage en prospection pétrolière, minière et en hydrogéologie. Un chapitre de synthèse utile pour les questions transversales de l'examen.
1. La géophysique appliquée en mer : objectifs
En mer, la géophysique répond à des besoins variés : la cartographie du fond pour l'aménagement côtier et le désenvasement des ports, l'exploration du sous-sol marin pour la prospection pétrolière et minérale offshore, et la recherche d'épaves ou d'obstructions pour la sécurité de la navigation. Le milieu marin impose des contraintes propres : les instruments sont tractés ou immergés, la colonne d'eau ajoute un milieu supplémentaire à traverser, et la navigation du navire doit être positionnée avec précision pour localiser chaque mesure.
2. La gravimétrie et le magnétisme en mer
La gravimétrie en mer utilise des gravimètres embarqués, stabilisés pour compenser le mouvement du navire, ou des mesures satellitaires qui reconstituent la topographie de la surface moyenne des océans (le géoïde) : cette surface épouse en effet les variations de masse du fond océanique, ce qui permet d'en déduire indirectement de grandes structures sous-marines. La prospection magnétique en mer, réalisée avec un magnétomètre tracté à distance du navire (pour s'affranchir de son propre champ magnétique), sert notamment à cartographier les anomalies liées à la croûte océanique et à localiser des structures ou des objets métalliques sur le fond.
3. L'acoustique en mer
Les méthodes acoustiques sont la famille de méthodes actives la plus utilisée en mer, car le son se propage très bien dans l'eau. Le sondeur mesure la profondeur d'eau par le temps aller-retour d'une impulsion acoustique réfléchie sur le fond ; le sonar latéral fournit une image de la morphologie du fond, utile pour la recherche d'épaves et d'obstructions. La sismique marine, prolongement direct de la sismique réflexion, utilise des sources acoustiques (canons à air) et des flûtes sismiques tractées portant de nombreux hydrophones, pour imager les structures du sous-sol marin sur de grandes distances, principal outil de l'exploration pétrolière offshore.
4. Applications à la prospection pétrolière, minière et à l'hydrogéologie
En prospection pétrolière, la démarche associe typiquement gravimétrie et magnétisme pour une reconnaissance régionale rapide et peu coûteuse, puis sismique réflexion pour imager précisément les pièges structuraux avant de positionner les forages, dont le coût élevé impose un usage intensif de la géophysique en amont. En prospection minière, magnétisme, méthodes électromagnétiques et polarisation spontanée ciblent les corps conducteurs ou fortement magnétiques (sulfures, minéraux ferromagnésiens), tandis que la sismique réfraction précise parfois la profondeur d'anciennes vallées comblées, susceptibles de renfermer des concentrations minérales. En hydrogéologie, sondages électriques verticaux, traînés de résistivité et méthodes électromagnétiques cartographient aquifères, zones argileuses et fronts de salinité, souvent en amont d'un forage de captage.
Surface équipotentielle du champ de pesanteur terrestre, proche du niveau moyen des océans ; ses ondulations reflètent les variations de masse à l'intérieur du globe.
Sismique réflexion mise en œuvre en mer avec des sources acoustiques et des flûtes d'hydrophones tractées, principal outil de l'exploration pétrolière offshore.
| Domaine | Méthodes principales |
|---|---|
| Prospection pétrolière | Gravimétrie, magnétisme (reconnaissance), sismique réflexion (imagerie) |
| Prospection minière | Magnétisme, électromagnétisme, PS, scintillométrie (uranium) |
| Hydrogéologie | SEV, traînés de résistivité, électromagnétisme, PS (électrofiltration) |
| Domaine marin | Gravimétrie et magnétisme embarqués, acoustique (sondeur, sonar, sismique marine) |
Méthodes mobilisées selon le domaine d'application
- En mer, gravimétrie et magnétisme sont embarqués ou satellitaires ; l'acoustique domine (sondeur, sonar, sismique marine).
- Le géoïde reflète la topographie de la surface moyenne des océans et les masses profondes.
- Prospection pétrolière : gravimétrie et magnétisme régionaux, puis sismique réflexion pour l'imagerie fine.
- Prospection minière : magnétisme, électromagnétisme et PS ciblent corps conducteurs et magnétiques.
- Hydrogéologie : méthodes électriques et électromagnétiques pour cartographier aquifères et salinité.
Question de synthèse fréquente en fin de module : associer, pour un objectif donné (pétrole, mine, eau, fond marin), la combinaison de méthodes géophysiques la plus pertinente et justifier l'ordre de mise en œuvre (méthodes légères et peu coûteuses d'abord, méthodes lourdes ensuite). Piège classique : proposer la sismique réflexion en première intention alors qu'elle est la plus coûteuse et vient en général après une reconnaissance gravimétrique ou magnétique.