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Méthodes électriques
La sonde de polarisation induite (PI) contient un assemblage d'électrodes, généralement une électrode de courant (d'alimentation) et deux électrodes de potentiel (de mesure). On transmet une onde carrée (l'intervalle entre les ondes peut varier de 1 à 8 secondes) avec un temps mort entre les sections positives et négatives de l'onde. Les mesures du potentiel électrique effectuées à des intervalles sélectionnés peuvent liées à l'effet de PI (chargeabilité) et de la résistivité (R) de la roche et des potentiels spontanés (SP) générés par la roche. L'émetteur est une source de courant continu situé à la surface. Plus loin, on donne une description complète de la sonde de PI.
Pour les mesures de la polarisation induite dans le domaine temporel, le rapport de la tension secondaire (mesurée pendant les temps morts) à la tension primaire (mesurée alors que le courant circule) est une fonction de la capacité de la roche à se polariser électriquement; une propriété que l'on nomme chargeabilité. Une chargeabilité élevée indique la présence de sulfures ou d'oxydes métalliques ou encore d'argiles riches en cations, comme l'illite et la montmorillonite (Mwenifumbo, 1989). Comme la pyritisation (une altération caractérisée par la présence d'un surplus de pyrite dans la roche) est un des principaux phénomènes d'altération dans plusieurs camps miniers de métaux communs et d'or, une grande partie des diagraphies de PI pour l'exploration de l'or est effectuée pour détecter ce type d'enrichissement en pyrite.
La résistivité électrique des roches dépend de plusieurs facteurs dont la présence de minéraux conducteurs comme les sulfures ou les oxydes de métaux communs et le graphite. Sans ces minéraux, la plupart des roches sont de piètres conducteurs et leur résistivité dépend surtout de leur porosité, de leur degré de fracturation, de la salinité de l'eau interstitielle, du degré de saturation des pores et, dans une moindre mesure, des minéraux qui constituent la roche. Certains phénomènes d'altération, comme la silicification ou la carbonatisation, diminuent la porosité et donc augmentent la résistivité de la roche. Dans le cas des roches ignées et métamorphiques, la diagraphie de la résistivité sert surtout à cartographier les minéraux conducteurs et les zones fracturées. Dans les roches sédimentaires, les diagraphies de résistivité sont souvent utilisées pour cartographier la lithologie parce que les changements lithologiques sont souvent associés à des variations de porosité.
Les anomalies de potentiel spontané (PS) indiquent le plus souvent la présence de graphite, de pyrite ou de sulfures de métaux communs. Les valeurs élevées de potentiel spontané enregistrées au sein et autour des corps de sulfures et de graphite sont surtout causés par des phénomènes électrochimiques (Sato et Mooney, 1960), (Hovdan and Bolviken, 1984). Par conséquent, les anomalies de basse résistivité associées à des anomalies PS et PI indiquent la présence de minéraux conducteurs. Les anomalies PS peuvent également être causées par l'écoulement d'un fluide dans un matériau poreux (potentiel électrocinétique ou d'électrofiltration) (Bogoslovsky et Ogil'vy, 1970, 1972) ainsi que par les flux de chaleur (couplage thermoélectrique) (Corwin et Hoover, 1979).
L'émetteur à la surface est une source de courant continu qui peut produire jusqu'à 250 mA. On peut choisir entre 4 temps d'impulsion pour les ondes carrées : 0,25 s, 0,5 s, 1 s et 2 s (c.-à-d. que l'onde complète a une durée de 1 à 8 secondes). On utilise des intervalles plus longs quand on réalise des diagraphies à très basse vitesse pour éviter d'étaler les mesures sur de grandes intervalles de profondeur. Le volume de roche échantillonné varie en fonction de l'espacement des électrodes de mesure. On enregistre l'oscillogramme au complet (numérisé à des intervalles de 4 ms) sur un support magnétique. Les vitesses de diagraphie varient de 1 à 6 m/min selon l'impulsion choisie (durée de l'onde). Le temps d'échantillonnage est fonction de la vitesse de diagraphie et de la durée de l'impulsion. Typiquement, une impulsion de 1 seconde pour une vitesse de diagraphie de 6 m/min donne un échantillonnage à tous les 10 cm le long du trou de sondage. La sonde ne fonctionne que dans des trous de sondage sans tubage et remplis d'eau.
Pour la polarisation induite (PI), le paramètre normalisé est la chargeabilité déterminée au milieu du temps mort de l'onde alors que l'onde est en cours de descente. Les chargeabilités apparentes peuvent être mesurées avec trois types de configuration d'électrodes : configuration normale de 40 cm; configuration latérale (configuration pôle-dipôle) et configuration Dakhnov micro-normale de 10 cm. L'électrode de courant de la sonde et l'électrode de potentiel sont des cylindres de laiton plaqués or de 40 mm de diamètre (Mwenifumbo, 1990).
On mesure la résistivité après que les effets PI initiaux ont cessé et ce, à partir des formes d'onde reçues pendant que le courant constant est appliqué et que l'onde carrée est générée. Les mesures de la résistivité sont effectuées avec les mêmes configurations que celles utilisées pour les mesures de PI. On peut également effectuer des mesures de la résistance en un point en utilisant une électrode de courant-potentiel unique (Pb) dans le trou et une électrode de retour/référence à la surface.
La polarisation spontanée est mesurée dans la dernière partie du temps mort de la descente de l'onde PI. On effectue les mesures de PS en mode gradient avec la même configuration d'électrodes que les mesures PI, ou encore en mode potentiel avec une électrode unique en Pb ou en Cu/CuSO4 dans le trou et une électrode de référence à la surface. On peut faire des mesures simultanées de PS et PI/résistivité ou encore pendant une diagraphie séparée sans courant. C'est la deuxième méthode qui est privilégiée.