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Jean Bernard, IRIS Instruments, Orléans
Les capteurs et équipements de géophysique électriques
et électro-magnétiquespour les géosciences, l’eau,
l’environnement, la géotechnique
Notre équipe: 21 employés- 8 ingénieurs et techniciens en R&D:
- 6 ingénieurs et techniciens en production- 7 employés en commerce et administration
IRIS Instruments: des équipements de géophysique pour l’exploration du sous-sol
CONCEPTION
FABRICATION
VENTE
FORMATION
MAINTENANCEIRIS Instruments
Secteurs de l’industrie :- Recherche d’eau
- Exploration minière
- Géotechnique
- Environnement
IRIS Instruments, SAS filiale de :- BRGM (établissement public) : 51%
- OYO (société privée japonaise) : 49%
Équipement de prospection électrique
IRIS Instruments: des équipements de terrain travaillant sur tous les continents
L’EQUIPE D’IRIS INSTRUMENTS
CONCEPTION – PRODUCTION - VENTE
Etudes de géotechnique
Etudes environnementales
Recherche archéologique
Exploration minière
Eau souterraine
IRIS Instruments: des équipements de géophysique pour l’exploration du sous-sol
GAMMES DE PRODUITS d’IRIS InstrumentsSONDAGE
ELECTRIQUE
IMAGERIE ELECTRIQUE
POLARISATIONPROVOQUEE
RESONANCE MAGNETIQUE
ELECTRO-MAGNETIQUE
ENVIRONNEMENTEAU
ENVIRONNEMENT EAU, MINE
EXPLORATION MINIERE
EAU SOUTERRAINE
EAU,EXPLO MINIERE
VIP, ELREC
SYSCAL Switch
SYSCAL
PROMIS
NUMIS
LES CAPTEURS ET EQUIPEMENTS DE
GEOPHYSIQUE----
1/ SONDAGE / IMAGERIE ELECTRIQUE
2/ POLARISATION PROVOQUEE
3/ RESONANCE MAGNETIQUE
4/ PROFILAGE ELECTRO-MAGNETIQUE
LES CAPTEURS ET EQUIPEMENTS DE
GEOPHYSIQUE----
1/ SONDAGE / IMAGERIE ELECTRIQUE
2/ POLARISATION PROVOQUEE
3/ RESONANCE MAGNETIQUE
4/ PROFILAGE ELECTRO-MAGNETIQUE
PRINCIPE DE L’IMAGERIE ELECTRIQUE
RESISTIVITY IMAGING
- A multicore cable connects many electrodes to the equipment
- A sequence of readings is carried out by switching combinations of current (A,B) and potential (M, N) electrodes
- This set up permits to obtain a high acquisition speed
2D interpreted resistivity section
400 readings, 5’ measuring time
SYSCAL Pro Switch 48
EQUIPMENT: SYSCAL R1 Plus SWITCH-48
CONFIGURATION: Schlumberger-Wenner
NUMBER OF READINGS: 362
SPACING BETWEEN ELECTRODES: 5 m
SITE: Spain
GEOLOGY: granitic area with altered and fractured zones
DURATION OF MEASUREMENTS: 1 hour (system set-up + reading taking)
GEOTECHNIQUE : LOCALISATION D’UNE FAILLE DANS DU GRANITE, Espagne
altered granit: less than 200 ohm.m
hard granit: more than 2 000 ohm.m
ProfondeurFISSURED GRANIT
ALTERED GRANITFRACTURE
HARD GRANIT
Depth (m)
Resistivity in ohm.m
GEOTECHNIQUE: DETECTION DE STRUCTURES SUPERFICIELLESDUBAI, EMIRATES
SYSCAL Pro Switch 72
- cavity detection down to 30m depth, in geological formations with gypsum
dissolution, 2D & 3D surveys
- Dubai new airport study
- High Speed Train Line projectbetween the various Emirates
Trench axis
Trench, filled with wood and sand (resisitive)
Schlumberger apparent resistivity, 1200 readings, 30’ acquisistion, 72 électrodes at 0.5m spacing
2D IMAGING profile over the trench
3D IMAGING horizontal section, at 1.2m depth
EQUIPMENT: SYSCAL R2 – CONVERTER 250 W - 64 electrodes
CONFIGURATION: Wenner
NUMBER OF READINGS: 714
SPACING BETWEEN ELECTRODES: 5 m
SITE: France (The Alps)
GEOLOGY: Alluviums with volcanic and glacial materials
DURATION OF MEASUREMENTS: 2 hours and 45 minutes(system set-up + reading taking)
ENVIRONNEMENT : SITE DE STOCKAGE DE DECHETS, FRANCE
inside of disposal: less than 10 ohm.m
alluviums: more than 1 000 ohm.m
disposal areaclay layer
clay layer
resistivity (ohm.m)
Elevation (m)
440
420
400
MESURES DE RESISTIVITE 3D
Câble d’électrodes
resistivimetre
field PC COMSYS
recording station
task management
data collection and interpretation
image n
image 2image 1
office PC
telephone line
GSM
image 1
SURVEILLANCE DE RESISTIVITE: MESURES 4D
image 1
cable withelectrodes
Leachate injection(horizontal trenches)
Biogas collecting
Leachates storageBiogas collecting
and reclaiming
Leachate collecting
Leachate injection(wells)
-6
-4
-2
0
5
6
8
10
13
17
22
28
36
46
-6
-4
-2
0
-6
-4
-2
0
-6
-4
-2
0
-6
-4
-2
0
5 10 15 20 25 30 35 40
-6
-4
-2
0
W E
ρ (Ω.m)
-13
-11
-9
-6
-4
-1
1
4
6
8
%
15 minutesduring
42 minutesduring
65 minutesduring
3 minutesafter
84 minutesafter
borehole
AIM OF BIOREACTORS: Accelerating the biodegradation of a waste
landfill through the recirculation of the leachate
ONYX site, in France, CREED, Paris University, IRD,
SYSCAL Pro Switch 192Leachate recirculation time: between 45’ and 2h 30’Image acquisition time: about 45’ (1 channel equip.) only 4’ with a SYSCAL Pro Switch (10 channel equip.)
Leachate = low resistivity, hot, acid and salty fluid
Black & white image: reference resistivity image (ohm.m)
Colour images: time variation of resistivity (%)
SURVEILLANCE DE RESISTIVITE: LIXIVIATS D’UN BIOREACTEUR
EQUIPEMENT D’IMAGERIE ELECTRIQUE
24 segments de5 électrodes
1 200m
12 segments de 8 électrodes
960m
8 segments de 9 électrodes
720m
4 segments se 12 électrodes
480m
10m d’espacement
longueur de ligne
12 segments de 10 électrodes
600m
6 segments de 16 électrodes
480m
4 segments de 18 électrodes
360m
2 segments de 24 électrodes
240m
5m d’espacement
longueur de ligne
120967248SYSCAL Pro Switch
SYSCAL Pro Switch
- sorties: 800V, 2.5 A
- dix voies simultanées
- écran graphique
- commutation automatique
- 48, 72, 96, 120+ électrodes
LES CAPTEURS ET EQUIPEMENTS DE
GEOPHYSIQUE----
1/ SONDAGE / IMAGERIE ELECTRIQUE
2/ POLARISATION PROVOQUEE
3/ RESONANCE MAGNETIQUE
4/ PROFILAGE ELECTRO-MAGNETIQUE
PRINCIPE DE LA POLARISATION PROVOQUEE
DEFINITION OF THE INDUCED
POLARIZATION PARAMETER:
CHARGEABILITY = ∫ v(t) dt / VMN Δt
Unit of chargeability: mV / V, or per mil
The Induced Polarization (IP)effect occurs with some minerals such as sulphide particles: it is equivalent to a charge / discharge behaviour of capacitors when currents are switched on and off.
TIME DOMAIN CHARGEABILITY
(INDUCED POLARIZATION)
dyke with sulphides and gold
INTERPRETED RESISTIVITY
INTERPRETED IP CHARGEABILITY
Geodatos, Brasil, 20m spacing dipole dipole, 5m shift
POLARISATION PROVOQUEE AU BRESIL pour l’exploration minière
EQUIPEMENT DE POLARISATION PROVOQUEE
Emetteurs (courant régulé):
- VIP 5000, 5kW, 3000V, 10A
- VIP 10000, 10kW, 3000V, 20A
Récepteur (mesure de l’effet PP):
- ELREC Pro, 10 voies de mesureELREC Pro
LES CAPTEURS ET EQUIPEMENTS DE
GEOPHYSIQUE----
1/ SONDAGE / IMAGERIE ELECTRIQUE
2/ POLARISATION PROVOQUEE
3/ RESONANCE MAGNETIQUE
4/ PROFILAGE ELECTRO-MAGNETIQUE
Water layer H protons
Energizingpulse
PMRsignal
LOOP Tx / Rx
MRS
CHAMP TERRESTRE : B0 (nT)
FREQUENCE D’EXCITATION: F0 (Hz) = 0.04258 B0 (nT)
METHODE DE RESONANCE MAGNETIQUE: mise en œuvre sur le terrain
5 - 450 A
energising pulse
e(t) = E0 exp(- t / T2*) sin(ω0t +φ0)MRS relaxation signal
t
i(t)= I0 cos(ω0t )
noise
"dead time " about 35 ms
10 - 10000 nV 10 - 1000 nV
1 - 3 kHz
Larmor frequency
40 ms
METHODE DE RESONANCE MAGNETIQUE: principe de mesure
SHALLOW DEEP TWO MEDIUM THICK MULTILAYER AQUIFER AQUIFER AQUIFERS AQUIFER AQUIFER AQUIFER
MRS signal
MRS signal
MRS signal
MRS signal MRS
signal
Pulse moment Pulse momentPulse momentPulse momentPulse moment
MRS signal
Pulse moment
METHODE DE RESONANCE MAGNETIQUE : courbe de sondage thorique
Interprétation du sondage :
aquifère : de 30 à 70m
porosité : ~4%
Boucle : 100*100m, carrée 64 accumulations
Fréquence : 2282 Hz
Géologie : Alluvions, sédiments
SONDAGE DE RESONANCE MAGNETIQUE Institut de l’Environnement, Qinghai, Chine
EQUIPEMENT NUMIS Poly, version 1 voie
LES CAPTEURS ET EQUIPEMENTS DE
GEOPHYSIQUE----
1/ SONDAGE / IMAGERIE ELECTRIQUE
2/ POLARISATION PROVOQUEE
3/ RESONANCE MAGNETIQUE
4/ PROFILAGE ELECTRO-MAGNETIQUE
RECEIVER
CABLE
BACK PACKED TRANSMITTER BATTERY BELT
TRANSMITTING LOOP
MAGNETIC SENSOR
SYSTÈME EM MULTI-REQUENTIEL ET MULTI-ESPACEMENT A 3 COMPOSANTES POUR
SONDAGE ET PROFILAGERECEIVER
measuringthe vertical & 2 horizontal
magnetic components
TRANSMITTERproducinga vertical
magnetic moment
SPACING: 20 to 400m FREQUENCY: 110Hz to 56kHz
COMPARAISON RESISTIVITE ELECTRO-MAGN. ET RESISTIVITE A COURANT CONTINU, Orléans
ORLEANS FOREST SITE, France: sandy and clayey sediments
0
5
10
15
20
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Hz,ip / H0
Hz,op / H0
1760 Hz frequency
distance (m)
PROMIS interpreted resistivity section (Hz,ip & HZ,op) from 220Hz to 56 kHz
-IX1D software-
SYSCAL Pro Switch Wenner Schlumbergerinterpreted DC resistivity section
-RES2Dinv software-
Res
istiv
ity(o
hm.m
)
Tr-Re = 50m
spacing = 1.5m
% STATION 30FREQUENCY SOUNDING AT STATION 30
Hz
Hy
Hx
frequency
out of phase
in phase
Tr-Re = 50m
INVERSION RESISTIVITE ELECTRO-
MAGNETIQUE PROMIS
(COMPOSANTE VERTICALE),
A DIFFERENTS ESPACEMENTS,
Italie0
40
80
120
0
40
80
0
40dept
h(m
)de
pth
(m)
dept
h(m
)
Tr-Re 50m
Tr-Re 100m
Tr-Re 200m
INTERPRETED Hz RESISTIVITY SECTIONS vs DEPTH
LES EQUIPEMENTS DE GEOPHYSIQUE
-----
1/ CAPTEUR (mesure d’un paramètre)
2/ UITE D’ACQUISITION (électronique analogique, numérique)
3/ TRAITEMENT (filtrage des données)
QUALITES SPECIFIQUES DES EQUIPEMENTS DE TERRAIN
-----
1/ ROBUSTESSE MECANIQUE
2/ LARGE GAMME DE TEMPERATURE
3/ ETANCHEITE
4/ FAIBLE CONSOMATION
5/ FAIBLE POIDS
NOS INTERLOCUTEURS-----
- BRGM, toutes méthodes de géophysique
- IRD, résonance magnétique
- LPC2E, capteur magnétique HF
- ISTO, thèse CIFRE
- OSUC Orléans
- Mastère Spécialisé Capteurs et Géosciences
- ENAG (BRGM)
REMARQUE SUR L’EVOLUTION DE L’UTILISATION DES CAPTEURS
-----
-CAPTEURS: de plus en plus automatiques
-LOGICIELS D’INTERPRETATION: de plus en plus automatiques
mais
EXPERTISE =
connaissance scientifique (formation)
+ outil (capteur)
+ expérience vécue