Détermination à haute résolution spatiale de l'épaisseur du mort-terrain
et évaluation de sa statigraphie par géophysique
Projet DIVEX-B SC41
|
Introduction
L’Abitibi est généralement recouvert d’une couverture de sédiments glaciaires, allant de quelques mètres à quelques dizaines de mètres, qui masque la géologie du socle. Ce mort-terrain peut être à la fois un avantage et une entrave. En effet, l’analyse de certains minéraux indicateurs contenus dans ces sédiments permet, connaissant la direction de la dispersion glaciaire reliée aux évènements, de remonter à la source de la minéralisation dans le roc. Par contre, son épaisseur variable peut être une entrave à l’interprétation géophysique, en gravimétrie et en magnétométrie par exemple, mais aussi pour les méthodes électromagnétiques. En gravimétrie par exemple, il faut enlever l’effet du mort-terrain variable de l’anomalie gravimétrique pour interpréter les structures dans le socle. Pour réaliser cette opération, il faut connaître précisément la topographie du socle. Un travail colossal a été réalisé par la CGQ (Boisvert et Parent, 2008) pour déterminer l’attitude du socle sous la surface en utilisant 27,000 forages répertoriés pour l’Abitibi québécois dans la base du MRNF. De plus, une campagne ciblée de 134 forages stratigraphiques jusqu’au socle dans la région de la Rivière Octave (Parent et al., 2009) a permis de déterminer localement la profondeur au socle et de déterminer la stratigraphie des dépôts sédimentaires. Malgré cet effort important, la connaissance de l’attitude du socle est au mieux connue en un point par 5 km2 en moyenne! On a en effet environ 27 000 forages pour une superficie de l’Abitibi québécois de 300 km x 400 km. De plus, la distribution des forages est loin d'être uniforme.
D’autre part, une bonne partie de l’Abitibi a fait l’objet de levés électromagnétiques aéroportés de type transitoire (MEGATEM, GEOTEM, VTEM). Récemment, des levés MEGATEM (estimés à 8,9 M$), couvrant une grande partie de l’Abitibi a été transféré par Xstrata et Virginia au Ministère pour les rendre publics. Ces données sont sensibles à la conductivité et à l’épaisseur du mort-terrain, et leur résolution est de l’ordre de 15 m au sol le long des lignes et de 200 m entre les lignes. Un levé MEGATEM a aussi été réalisé dans le cadre du programme IGC-3 de la CGC dans la région de Chibougamau-Chapais en 2006 (Dumont et Potvin, 2006). L’utilisation de ces données couplées avec les informations stratigraphiques connues en certains endroits permettrait de cartographier l’épaisseur du mort-terrain en Abitibi à peu de frais.
Objectifs
Les objectifs principaux de ce projet sont (1) de développer des approches peu coûteuses pour déterminer l’épaisseur du mort-terrain par géophysique, et (2) de produire une carte des épaisseurs de l’Abitibi québécois à l’aide des données ATEM (EM transitoire aéroporté) existantes.
Méthode
Pour la technologie MEGATEM, la mesure de 20 canaux toutes les 1/5 secondes le long des lignes permet d’évaluer l’amplitude de la réponse en fonction du temps. Cette dernière permet de réaliser un sondage électromagnétique des couches sous-jacentes. Une première approche est de supposer qu’on a une couche conductrice (le mort-terrain) recouvrant un socle très résistant. L’inversion des amplitudes en fonction du temps fournit un estimé de la conductivité et de l’épaisseur. Ce problème est non-unique et pour contraindre la solution, on se servira des épaisseurs en certains points connus au droit de forages. Cette contrainte peut être incluse dans le logiciel d’inversion (1ère approche), ou elle peut être introduite comme condition à respecter dans un processus d’estimation (2ème approche). En effet, à partir des données MEGATEM on peut obtenir en tout point un estimé précis du produit conductivité-épaisseur; en se servant des épaisseurs connues en certains endroits, on obtiendra la distribution des épaisseurs à toutes les stations MEGATEM par cokrigeage des épaisseurs à l’aide des produits conductivité-épaisseur. Cette approche a déjà été essayée avec succès pour estimer les épaisseurs de dépôts par géoradar par Gloaguen et al. (2001). Pour valider la méthode, on choisira tour à tour un certain nombre de forages contribuant à l’interprétation et on vérifiera que l’épaisseur estimée aux forages n’ayant pas participé est concordante. Dans ce projet, on développera et on évaluera les deux approches.
Pour l’inversion des données ATEM, on utilisera l’approche d’inversion 1D contrainte latéralement (LCI), développée par le groupe hydrogéophysique d’Aarhus, Danemark (Auken et al, 2005).
De plus, au moins 2 forages des 134 réalisés sur la région de la Rivière Octave sont encore accessibles car protégés par un tubage en PVC (M. Parent, comm. Pers.). La stratigraphie y est connue (Parent, 2009) et on pourrait y réaliser une diagraphie de conductivité électromagnétique pour caractériser électriquement les divers horizons. Cette information pourrait permettre de prolonger les séquences entre les trous avec l’aide de l’inversion (contrainte par les conductivités) des données MEGATEM sur la zone.
Références
Auken, A., Christiansen, A.V., Jacobsen, B.M., Foged, N., Sorensen, K.I., 2005, Piecewise 1D laterally constrained inversion of resistivity data, Geophysical Prospecting, p 497-506.
Boisvert, É. Parent, M. 2008, Carte isopaque des formations superficielles, Secteur Normétal/Lebel-sur-Quévillon, Abitibi, Québec. Commission géologique du Canada, Dossier public 5830, échelle 1 :250 000.
Gloaguen, E., Chouteau, M., Marcotte, D., Chapuis, R., 2001, Estimation of hydraulic conductivity of an unconfined aquifer using cokriging of GPR and hydrogeological data; JAG, 47, 135-152.
Parent, M., Rhéaume, P, Boisvert, É, Dubé-Loubert, H., Hardy, F., Bédard, K., Garneau, M.P., 2009, Stratigraphie et provenance des tills en Abitibi- Application à l’exploration minérale dans la Bande Volcanique Nord; présenté au Congrès Abitibi Cuivre- Abitibi 2009, Rouyn-Noranda, 29 septembre 2009.
