Conrad Schlumberger

“ Ou encore un amas de magnétite, de pyrolusite, etc.
en A est choisi comme seconde prise de terre et l'on trace à la surface du sol, au-dessus de A, une série de courbes équipotentielles (1) .
A cause de sa conductibilité très supérieure à celle du terrain ambiant, l'amas est sensiblement au même potentiel dans toute sa masse.
Les surfaces équipotentielles l'enveloppent donc assez exactement, comme l'indique la figure en coupe, et elles affleurent au jour suivant
des courbes équipotentielles C1; C2 centrées sur le gisement (2) et qui épousent plus ou moins sa forme. ”

“ La présence des rails dans les galeries ne joue pas un rôle notable dans la répartition du courant, du moins si la prise de terre n'est pas placée très près d'un rail. Une discussion théorique permettrait de le démontrer et l'expérience le vérifie aisément. On constate notamment que le potentiel du sol ne varie pas appréciablement lorsqu'on s'approche d'un point quelconque du réseau ferré, ce qui ne serait pas le cas si ce réseau était le siège d'un courant important
celle de la roche encaissante, un cas exceptionnellement favorable que l'on ne retrouvera guère. ”

“ Un travail souterrain renseigne parfaitement sur la composition des roches traversées, mais il n'explore pour ainsi dire qu'un seul point du sol, et les déductions que l'on en tire ont tous les inconvénients des extrapolations; son exécution est généralement très lente et coûteuse. La prospection électrique paraît devoir présenter des propriétés inverses : manque de précision, mais possibilité d'étudier de vastes espaces, très rapidement, économiquement et en donnant une vue d'ensemble des terrains. ”

“ La carte des potentiels, avec ses courbes numérotées ou ses profils, donne d'une manière simple et concrète tous les éléments permettant d'étudier, à partir de la surface, la répartition d'un courant à l'intérieur du sol. Le passage de l'électricité produit, il est vrai, d'autres phénomènes que les chutes de potentiel. ”

“ La deuxième difficulté provient de ce que le courant est, en général, plus dense dans la croûte superficielle que dans les zones profondes du sol (2) . Si donc la masse perturbante est profondément enfouie, elle ne réagit que sur des filets de courant conduisant une faible intensité, soit sur une petite partie du courant total. On conçoit donc que cette perturbation ne se répercute que d'une manière très atté� nuée sur les courbes équipotentielles superficielles, qui elles sont au contraire dans une zone à grande densité de courant. ”

“ Si l'on envisage les phénomènes non plus profonds mais superficiels, les seuls qui soient pratiquement observables, on voit que l'on peut, dans toute la région intéressée par le courant, tracer des courbes équipotentielles, qui sont l'affleurement au jour des surfaces équipotentielles intérieures, et que ces courbes sont susceptibles de porter chacune un nombre représentant la valeur de leur potentiel. ”

“ Le but que je me suis proposé en abordant ces expériences était de localiser les gisements à conductibilité métallique,, tels que les amas de pyrite, magnétite, pyrolusite ou galène, par l'observation des phénomènes d'électrolyse que provoque à leur surface le passage dans le sol d'un courant de sens constant. En effet, un amas Z à conductibilité métallique enfoui dans le sol se comporte comme un morceau de métal plongeant dans l'eau. ”

“ Les différences de potentiel que l'on peut mesurer à la surface du sol d'une façon correcte sont donc au moins une centaine de fois plus petites que celles que l'on pourrait mesurer avec des électrodes métalliques. ”

“ La gravité ne provoque pas, semble-t-il, de différence de potentiel notable, parce que la pression opérante est trop faible et dépasse rarement quelques mètres d'eau (3) , mais il n'en est pas de même des actions capillaires. Voici quelques observations à ce sujet. Lorsqu'une électrode trempe dans l'eau et que l'autre touche le sol voisin, l'eau paraît positive (ascension par capillarité comme dans le cas de la cou pelle) . Sur les grèves de la mer, on constate une différence de potentiel de quelques millivolts entre les portions élevées d'un banc de sable et les portions basses (4) . ”

“ Lorsque l'on songe aux sommes formidables gaspillées chaque année en recherches inutiles, surtout dans les mines métalliques, on doit souhaiter que des efforts importants soient entrepris pour découvrir et mettre au point des méthodes de prospection à distance, même si leur champ d'action se trouve limité à quelques mètres de profondeur. ”

“ On peut dire qu'une masse Z', deux fois plus profonde que Z, apparaît aussi nettement sur la carte des potentiels, pourvu que toutes les dimensions de Z' soient doubles de celles de Z (1) , que l'on utilise des prises de terre deux fois plus éloignées et que la carte des potentiels embrasse une région double en tout sens.
On voit que l'étude des hétérogénéités profondes du sol est parfaitement possible, pourvu que celles-ci aient des dimensions en rapport avec leur profondeur. ”

“ Lorsque le sol contient des roches ou minerais de conductibilités différentes, ces hétérogénéités modifient la répartition des potentiels et entraînent des perturbations qui se répercutent plus ou moins sur la forme ou le numérotage des lignes équipotentielles superficielles. Or celles-ci pouvant être aisément tracées et numérotées sur le terrain, on peut relever leurs déformations et en induire les causes qui, en profondeur, les ont provoquées. ”

“ On conçoit donc que l'oxydation des chapeaux de fer, que l'on rencontre sur les lentilles de pyrite, ait fourni sans difficulté l'énergie nécessaire au maintien permanent du courant depuis les temps géologiques.
Perturbations dues à divers phénomènes. — Les différences de potentiel que l'on constate à la surface du sol ne proviennent pas uniquement de la présence de pyrite ou d'un minerai. ”

“ Les courants telluriques ont une origine lointaine, peut-être cosmique (1) , ils sont très irréguliers et il est impossible de démêler, exactement dans la différence de potentiel observée entre deux points du sol, quelle est la part exacte due à l'effet ohmique d'un courant tellurique. Seule une étude d'ensemble un peu prolongée doit éliminercette perturbation, à cause même de son irrégularité. ”

“ Il convient de remarquer que lorsque les morts-terrains sont irréguliers, cela peut introduire une grosse difficulté, parce qu'aux perturbations dues au terrain profond se superposent celles produites par le recouvrement et qu'il est difficile de distinguer les deux causes. Dans la pratique, on se trouvera par exemple fréquemment en présence d'irrégularités dans l'épaisseur des morts-terrains et l'on pourra attribuer par erreur au terrain profond une augmentation de résistance qui provient simplement d'une moindre épaisseur de la couverture, plus conductrice que son substratum. ”

“ La partie supérieure A est soumise à une oxydation, surtout intense quand il y a des travaux entraînant des infiltrations. La partie profonde B reste au contraire intacte. Sous l'action de cette dissymétrie, le gisement forme pile et débite dans le sol ambiant un courant dirigé de B vers A et qui se ferme dans le minerai de A vers B. Le sommet A vers lequel le courant s'écoule de tous côtés constitue donc un centre de potentiels négatifs, les différences de potentiel étant dues à la chute ohmique qui résulte de la résistance du sol. ”

“ Alors qu'au début des essais, je croyais apprécier aisément l'importance d'un gisement à l'ampleur de sa polarisation (2) , je crains aujourd'hui que les gisements vierges, même développés, ne se signalent que par une polarisation localisée près dé leur sommet et que celle-ci ne soit perceptible avec sécurité que lorsque le minerai arrive près du jour (IOm par exemple) , du moins si la porosité du sol et la position du niveau hydrostatique né favorisent pas l'oxydation. Enfin, on risque peut-être de confondre un terrain pyriteux avec un gisement de pyrite massive. ”

“ L'évolution trop rapide de procédés qu'on hésite à décrire avant qu'ils soient stabilisés, la crainte d'avancer des affirmations encore insuffisamment contrôlées par des résultats pratiques et aussi le peu de loisirs que laisse la conduite de travaux d'un caractère forcément industriel, nous ont fait renoncer jusqu'à présent à la rédaction d'un nouvel ouvrage complet sur la prospection électrique. ”

“ Il est en conséquence possible que les eaux sulfuriques produites par l'oxydation du minerai interviennent dans la polarisation spontanée des lentilles de pyrite.
Les actions électrocapillaires sont importantes. On sait que la circulation d'un électrolyte quelconque, par exemple de l'eau, dans un diélectrique en poudre tel que du sable, provoque des différences de potentiel dont le sens est celui de l'écoulement liquide ou l'inverse suivant la nature des corps en contact. ”

“ Le Chapitre V développe la manière d'appliquer la carte des potentiels à l'étude d'un terrain stratifié redressé et il appuie ces considérations générales de l'exemple d'expériences pratiques effectuées sur le Silurien de la Normandie.
Le Chapitre VI traite dans les mômes conditions le cas de l'étude d'un amas conducteur de pyrite et résume les travaux faits à ce sujet sur la lentille de Bor (Serbie) . ”

“ Si celles-ci sont la cause unique du phénomène, il est probable que la polarisation des gisements neufs, les seuls qui intéressent le prospecteur, est peu importante et elle risque de tomber dans l'ordre de grandeur des erreurs d'expérience (10 à 20 millivolts) . Cela est d'autant plus vrai que le minerai est plus profondément enfoui dans le sol et entouré d'une roche plus compacte et imperméable. ”

“ En effet, une masse conductrice enfouie dans le sol n'abaissera notablement la résistance du circuit qu'à condition d'être extrêmement près d'une des prises de terre A ou B, et en pareil cas son action sera sensiblement équivalente, qu'elle soit située entre A et B ou dans une autre orientation. ”

“ Admettons que le banc PQ (fig. 35) de roche à étudier soit plus résistant que le terrain ambiant, ait par exemple une résistivité double, comme cela peut être le cas pour un banc de grès enfermé dans des schistes. Pour localiser l'emplacement d'un tel banc, nous examinerons deux procédés, l'un reposant sur l'établissement d'un profil du champ
électrique (p. 18) et l'autre sur la réfraction des courbes équipotentielles (p. 22) . ”

“ Ils permettent d'étudier complètement et avec précision la répartition des potentiels à la surface du sol dans une région pouvant embrasser plusieurs kilomètres carrés autour des prises de terre A et B, tout en ne dépensant, pour la production du courant électrique, qu'une puissance de l'ordre de i kilowatt. ”

“ La prise de terre A2 a été placée près du sondage ayant recoupé les Schistes à calymènes et le minerai de fer. La courbe C2 de' ioom de rayon est très sensiblement circulaire, parce que la surface équipotentielle correspondante ne mord pas suffisamment dans le silurien et n'est que sous l'influence des morts-terrains horizontaux. La courbe C commence à manifester une légère ellipsité, mais celle-ci n'est franchement accusée que pour C;, avec un rayon moyen de qoom, c'est-à-dire très supérieur à l'épaisseur du jurassique qui est de l'ordre de ioom. La courbe C; présente la même déformation. ”

“ La perméabilité magnétique est la seule propriété physique des roches et minéraux qui ait été pratiquement mise à profit pour l'investigation en profondeur du sous-sol par des observations faites à la surface. On sait en effet que certains gisements de magnétite ont été étudiés à la boussole, en déterminant les perturbations qu'ils provoquent dans leur voisinage sur l'intensité ou la direction du champ magnétique terrestre. Les autres propriétés également susceptibles de se prêter à des recherches faites à distance, telles que la densité, llélasticité. ”

“ La carte, qui a une allure différente dans chaque cas particulier, reste alors indépendante de la différence de potentiel appliquée, de la résistivité moyenne du sol et des dimensions ou formes des prises.
Répartition du courant dans le sol. — On est habitué à considérer le courant comme la cause des chutes de potentiel observées. ”

“ La zone centrale B est particulièrement importante. Elle a une longueur de Ikm et une largeur de plus de 5oom, c'est-à-dire que les phénomènes intéressent une région de plus de 5o hectares. La différence de potentiel entre les points très éloignés et le centre négatif atteint une valeur de 220 millivolts environ, ainsi que cela ressort du profil (2) établi le long de l'alignement xy au travers du gisement. Les courbes CI et C2, tracées aux niveaux yx et y2 du profil, sont à 5o et 100 millivolts au-dessous du sommet des potentiels. ”

“ Son action est, comme toujours, d'estomper les phénomènes. La bosse du profil du champ électrique sera étalée et moins haute, les coudes de la courbe équipotentielle réfractée seront arrondis. Pour que ces déformations restent encore perceptibles, il faut d'abord que l'écart entre les résistivités des deux sortes de roches soit suffisant, puis que l'épaisseur du banc PQ soit assez grande vis-à-vis de celle du recouvrement. Comme toujours les phénomènes profonds ne sont perceptibles qu'à la condition d'être suffisamment amples. ”

“ Dans les actions chimiques ou effets de contact, il faut ranger le cas de la pyrite enfouie dans le sol. Les autres actions chimiques du sol me semblent ne donner en général lieu qu'à des phénomènes électriques beaucoup plus atténués. En effet, de nombreuses mesures sur le terrain' ne m'ont révélé aucune différence de potentiel appréciable entre deux roches de natures différentes, telles par exemple que du granit et du calcaire ”

“ L'obligation d'opérer sur des courbes de grands rayons, de plusieurs centaines de mètres par exemple, a comme conséquence que seule la direction moyenne de stratification d'une région assez vaste peut être ainsi étudiée. ”

“ Ces couches siluriennes sont en général redressées et recouvertes par du calcaire jurassique bien horizontal; le relief du sol est peu accusé.
Expériences de FienJille-la-Campagne. — Ces expériences ont porté sur une région à recouvrement relativement épais, où les terrains anciens avaient été bien reconnus par une série de sondages.
Le silurien est très redressé (voisin de la verticale) ; le jurassique, qui est assez argileux, ce qui est une condition défavorable (p. 28) , a une épaisseur de 60m à gom.
La direction de la stratification a été étudiée par courbes équipotentielles. ”