Avantage et inconvénients de la méthode magnétique

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Théorie du magnétisme

Nous allons parler quelques points essentiels dans ce paragraphe : notion du magnétisme, champ magnétique terrestre, éléments du champ magnétique et propriétés magnétiques.

Notion du magnétisme

Quelques principes du magnétisme doivent être exposés afin de bien comprendre les propriétés physiques des anomalies rencontrées.

Force magnétique

Si deux pôles de 1ému sont placés dans le vide à 1cm l’un de l’autre la force entre eux sera de 1dyne. La force est attractive si les deux pôles sont de signe opposé et répulsive s’ils sont de même signe. Par convention, un pôle est positif s’il est attiré par le Nord magnétique de la Terre et négatif s’il est attiré par le pôle Sud. La méthode magnétique est basée sur la loi de Coulomb. La force magnétique est définie à partir de la loi de Coulomb.

Susceptibilité magnétique

La susceptibilité magnétique k est une mesure du degré auquel un matériau peut être magnétisé. Plus grande que serait la susceptibilité, plus grand serait l’intensité de la magnétisation induite et, par conséquent, plus grand serait l’anomalie produite par rapport au champ terrestre.
La susceptibilité magnétique d’un volume de roche est une fonction de la quantité de minéraux magnétiques (surtout la magnétite et la pyrrhotite) qu’elle contient. Les mesures de la susceptibilité magnétique peuvent donner une estimation rapide du caractère ferromagnétique de la roche. Ces mesures peuvent être interprétées comme étant des changements lithologiques ou d’homogénéité de la roche ou encore comme une indication de la présence de zones d’altération dans le massif rocheux. Pendant le processus d’altération hydrothermale, les minéraux magnétiques primaires (la magnétite) peuvent être altérés ou oxydés en minéraux peu ou pas magnétiques (par exemple en hématite). Une susceptibilité magnétique anormalement basse dans une roche autrement homogène à susceptibilité magnétique élevée peut indiquer la présence de zones d’altération.
Le tableau suivant montre quelques valeurs de susceptibilité magnétiques de certains roches et minéraux :
Tableau 4: Valeur de la susceptibilité magnétique k (10-6cgs) de quelques roches et minéraux Malgaches (D’après les travaux de R.Rémiot, IRSM, Tsimbazaza-Tananarive 1966)
La géométrie de ce champ est très complexe alors qu’en ce qui concerne le champ induit, des courants sont induits dans un corps conducteur plongé dans un champ magnétique variable et crée ce qu’on appelle champ induit. Ce champ est présent dans tout l’espace, il décroît lorsqu’on s’éloigne du corps conducteur et dépend ainsi :
– de la géométrie des sources externes
– de la période du phénomène conducteur et de la distribution de conductivité du corps.
L’étude de ce champ induit renseigne sur la conductivité du sous sol. Le champ principal ou la partie principale du champ magnétique terrestre est d’origine purement interne. En première approximation sa géométrie est celle d’un dipôle centré du moment M=7,81.1022Am2 faisant avec l’axe de rotation un angle θ =11,5° orienté vers l’hémisphère sud. Cette structure du champ magnétique terrestre est appelée champ de Gauss.

Eléments du champ magnétique

Le champ magnétique terrestre peut être définit par trois composante en tout point donné : Nord, Sud et Vertical (X, Y, Z).
On donne une valeur exprimée par la grandeur du champ total F, sa déclinaison D ainsi que son inclinaison I, où D est l’angle entre la composante horizontale du champ et le nord géographique et I, l’angle entre F et l’horizontale.

Propriétés magnétiques

Tous les matériaux peuvent être classés à l’intérieur de 3 groupes définissant leurs propriétés magnétiques :
• diamagnétisme
• paramagnétisme
• ferro et ferrimagnétisme

Diamagnétique

Si k<0, on parle de diamagnétisme. L’intensité de la magnétisation induite est dans la direction opposée au champ inducteur. Phénomène faible, réversible, affecte tous les corps et souvent caché par un autre phénomène.
La susceptibilité magnétique est négative. Un diamagnétique parfait offre une grande résistance au passage du champ magnétique. Les lignes de champ H ne pénètrent pas dans le matériau. La perméabilité est donc nulle.
Ex : quartz, feldspath, sel.

Paramagnétique

Si k>0, la substance est alors paramagnétique. Comme le diamagnétisme, c’est un phénomène faible et réversible, mais tend à renforcer l’action du champ inducteur. Le champ induit décroît cependant avec la température.
Ex : métaux, gneiss pegmatite, dolomie, syénite.
Par définition tous les matériaux qui ne sont pas diamagnétiques sont paramagnétiques. Dans un matériau paramagnétique chaque atome a un moment magnétique non nul. Sous l’action d’un champ, ces moments magnétiques s’orientent, et augmentent le champ H appliqué.

Ferro et ferrimagnétique

La magnétisation des matériaux ferromagnétiques correspond à l’orientation des dipôles élémentaires dans une même direction. A la différence des paramagnétiques, cette orientation peut se faire spontanément en absence d’un champ extérieur. La région de l’espace dans laquelle tous les moments magnétiques sont orientés selon une même direction s’appelle domaine de Weiss et les limites entre ces domaines, des parois de Bloch.
Si on place un matériau ferromagnétique dans un champ extérieur , les parois vont se déplacer de manière à renforcer le champ . Si augmente beaucoup, le domaine favorable occupera tout le volume du matériau qui est alors aimanté à la Si les moments magnétiques d’une substance sont antiparallèles dans les domaines et de grandeurs différentes, le moment magnétique total est différent de zéro. La substance est alors appelée ferrimagnétique.
Ex : magnétite, ilménite
Dans le cas d’une substance ferrimagnétique dont la somme de moments parallèles et antiparallèles est nulle, on parle d’antiferromagnétisme.
Ex : hématite
La susceptibilité d’une roche est entièrement dépendante de la quantité de minéraux ferromagnétiques qu’elle contient, de la dimension des grains et de leur distribution. Donc, c’est une propriété très variable et il est pratiquement impossible de prédire la teneur en minéraux à partir de la susceptibilité.
La sensibilité minimale requise pour mesurer les anomalies avec suffisamment de détail est de ±5nT. Il est alors possible de détecter des anomalies provenant de sources situées à plus de 10.000m de profondeur. Comme le champ induit est proportionnel au champ ambiant, les anomalies seront plus intenses aux hautes latitudes magnétiques qu’à l’équateur magnétique.

Prospection magnétique

En prospection minière, la méthode magnétique est souvent utilisée à la recherche directe des minerais présentant des caractéristiques magnétiques. Certains minéraux non magnétiques, en eux-mêmes, sont associés à d’autres qui ont des effets magnétiques détectables à la surface du sol. Des campagnes aéromagnétiques à grande échelle ont été effectuées pour localiser les grandes failles et fractures ainsi que les zones de fissuration. De telles zones peuvent receler des variétés de minéraux et servent d’indices significatifs pour la prospection minière dans la région étudiée.
Le but recherché est d’améliorer la connaissance d’un gisement de minerai magnétique et de conduire de manière optimale, plus tard, le programme d’exploitation puisque les limites du gisement a été assez bien défini par cette méthode géophysique.

Spécificités de la méthode

Elles sont basées sur le champ magnétique terrestre et sur la susceptibilité magnétique des minéraux composant les roches. La susceptibilité est la propriété qu’ont certains matériaux à s’aimanter en présence d’un champ magnétique ambiant et à créer un champ magnétique secondaire.
La prospection magnétique consiste donc à rechercher les roches, les formations, et les gisements magnétiques par l’observation des anomalies ou des variations locales qu’ils produisent dans le champ terrestre. La plupart des minéraux ont une susceptibilité magnétique très faible ou même nulle sauf la magnétite (Fe3O4) et quelques minéraux plus rares.
La magnétite est présente dans presque toutes les roches en quantité plus ou moins grande, une fraction de 1% étant détectable. La teneur en magnétite a tendance à être à peu près constante dans une même formation quoiqu’elle puisse varier d’une formation de même type de roche à une autre.
Même si la présence de minéraux magnétiques est facilement détectable par la prospection magnétique, il est généralement impossible d’évaluer les possibilités économiques d’un gisement en se basant sur des données magnétiques seules.
La magnétite a une susceptibilité supérieure aux autres matériaux ferriques et les données magnétiques reflètent surtout sa concentration. Ainsi une faible quantité de magnétite dans une roche non magnétique peut donner une anomalie beaucoup plus importante qu’un dépôt.
En général, plus une roche est basique, plus la teneur en magnétite est haute, plus sa susceptibilité est haute. La gamme de valeurs possibles de la susceptibilité d’un type de roche est relativement large et recouvre les valeurs d’autre type de roches. Il est donc impossible d’identifier avec certitude la roche en se basant seulement sur sa susceptibilité.

Utilisation de la méthode magnétique

En exploration minière, on se sert des levés magnétiques pour localiser et pour délimiter :
– des gisements de minerais de Fer magnétique
– un gisement d’amiante (les fibres sont associées avec la magnétite et se trouvent dans les roches très basiques)
– des dykes magnétiques qui forment souvent une barrière pour l’accumulation de l’eau souterraine
– des gisements de minerais métalliques qui pourraient avoir soit de la magnétite, soit de la pyrrhotite soit de l’ilménite associée avec le minerai.
Détection indirecte :
– des zones riches en magnétite qui pourraient avoir une association quelconque indirecte avec un gisement métallique.
– des restes archéologiques
– du Nickel associé avec des roches basiques
– de la minéralisation généralement associée à des structures (faille, plissements, intrusifs, etc.)
En cartographie que ce soit en géologie structurale ou minière :
– utilisation la plus importante tant au sol qu’aéroporté, tant local que régional
– permet d’interpoler entre les affleurements sans être obligé de forcer ou de creuser.

Table des matières

INTRODUCTION
PARTIE I CONTEXTE GENERALE DE LA ZONE D’ETUDE
I.1- Contexte géographique
I.2- Aspects physiques
I.2.1 – Morphologie
I.2.2 – Hydrographie
I.3- Contexte climatique
I.3.1- Température
I.3.1- Précipitation
I.4- Contexte géologique
I.4.1- Géologie régionale
I.4.2-Géologie appliquée
I.4.2.1- Chromite
I.4.2.2- Or
I.4.2.3- Minéraux des pegmatites
I.5- Contexte socio-économique
I.5.1- Population
I.5.2- Agriculture et élevage
I.5.3- Contexte environnemental
I.6- Roches basiques et ultrabasiques
I.7- Travaux antérieurs
PARTIE II BASES METHODOLOGIQUES
II.1- Théorie du magnétisme
II.1.1- Notion du magnétisme
II.1.1.1- Force magnétique
II.1.1.2- Moment magnétique
II.1.1.3- Intensité d’aimantation
II.1.1.4- Susceptibilité magnétique
II.1.2- Champ magnétique terrestre
II.1.3- Eléments du champ magnétique
II.1.4- Propriétés magnétiques
II.1.4.1- Diamagnétique
II.1.4.2- Paramagnétique
II.1.4.3- Ferro et ferrimagnétique
II.2- Prospection magnétique
II.2.1- Spécificités de la méthode
II.2.2- Utilisation de la méthode magnétique
II.2.3- Définition de l’anomalie
II.3- Traitement des données magnétiques
II.3.1- Taux de dérive
II.3.2- Champ magnétique total réduit à la base
II.3.3- Anomalie magnétique
II.4- Traitement numérique des données
II.4.1- Champ magnétique total
II.4.2- Champ magnétique réduction au pôle
II.4.3- Signal analytique
II.4.4- Gradients verticales
II.4.5 Logiciel de traitement
II.5- Avantage et inconvénients de la méthode magnétique
PARTIE III RESULTATS ET INTERPRETATIONS
III.1- Matériel utilisé
III.2 Présentation des secteurs prospectés
III.3- Interprétation
III.3.1- Secteur Ambaiboho
III.3.2- Secteur Ambatobe
CONCLUSION
Références bibliographiques
ANNEXE 1
ANNEXE 2

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