La géophysique concerne l'étude des caractéristiques physiques de la Terre. Cette discipline est notamment mise en oeuvre afin de repérer et d'interpréter d'éventuelles structures enfouies (mur, fossé, cavité...). Différentes techniques de prospection géophysique sont aujourd'hui disponibles. Elles permettent de fournir des résultats compréhensibles sous forme cartographique et d'identifier certains vestiges.

Deux types de mesure des sols sont utilisés, passive et active. La mesure passive ne perturbe pas le milieu (analyse magnétique terrestre avec les magnétomètres, mesure infrarouge lointain, gravimétrie...). Quant à la mesure active, elle génère une perturbation dans le milieu et analyse les modications et anomalies apportées (résistivité des sols, conductivité des sols, méthode électrostatique, méthode électromagnétique avec émetteur/récepteur HF dont le radar de sol...).

1. Résistivité électrique des sols

La résistivité d'un terrain correspond à la résistance électrique théorique d'un cylindre de terrain de 1 m² de section et de 1 m de longueur (plutôt de profondeur). Elle traduit la résistance d'un terrain face à la circulation d'un courant électrique. La résistivité s'exprime en ohm.mètre.

Résistivité = r = Résistance x Surface / Longueur = Résistance x 1 m² / 1 m = R * (S/L)

La résistivité correspond à la capacité d'un matériau à s'opposer au passage du courant électrique. La résistivité des sols est très variable suivant les régions et la nature des terrains. Voici quelques exemples :
      - Terrains marécageux = 5 à 30 ohm.mètre
      - Humus / terre végétale = 10 à 150 ohm.mètre
      - Limon des plateaux = 20 à 100 ohm.mètre
      - Marnes et argiles compactes = 100 à 200 ohm.mètre

Le taux d'humidité et la température interviennent dans le résultat des mesures. La sécheresse et le gel augmentent la résistivité. Pour le sol, un milieu sec et peu conducteur électriquement a une valeur de résistivité élevée, inversement un milieu humide et conducteur a une résistivité faible.

La différence de mesure (contraste) de résistivité permet de détecter des structures enfouies (fossé préhistorique, mur antique, cavité, chemin empierré...). La présence de vestiges empierrés enfouis provoque un maximum de résistivité. Par contre, des fosses creusées dans un sol compact se signalent par une résistivité plus faible que le milieu environnant. Les variations de résistivité sur une parcelle examinée permettent de dresser le plan des éventuelles structures enterrées (présentation sous forme de courbes de niveaux dites courbes d'iso résistivité). La température et l'humidité du sol sont prises en compte pour une campagne de mesures de plusieurs jours comportant des variations climatiques.

Pour nos travaux, nous disposons d'un résistivimètre Norma effectuant sa mesure par la méthode des 4 points alignés (4 sondes de Terre : 2 génératrices et 2  réceptrices). Cet appareil fonctionne suivant 2 principes différents de mesure, Wenner et Dipôle-dipôle, que nous utilisons systématiquement afin de réduire les erreurs de mesures éventuelles (comparaison des résultats). Toutefois, et pour les sols peu "réceptifs", le mode Dipôle-dipôle est seul à être exploité (amplitude du signal détecté 3 fois supérieur au principe Wenner). Le signal injecté dans le sol est du type alternatif (tension = 60 Vca, fréquence = 130 Hz).

    Principe Wenner :

Profondeur de détection = a

       C1P1 = P1P2 = P2C2 = d = a                                                    r = 2  pi  a  R

       C1 et C2 : sondes injection signal (récepteur)                          r : Résistivité

       P1 et P2 : sondes mesure (récepteur)                                       R : Résistance

     Principe double dipôle (Dipôle - dipôle) :                    r = 6  pi  a  R

Principe de mesure (d'après Michel DABAS, université Paris 7 - Jussieu)

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