Géophysique héliportée à La Réunion

-La Réunion est une île unique dans l'océan Indien. La jeunesse de son volcanisme, parmi les plus actifs du monde, et le climat tropical humide ont façonné un territoire au relief et à la morphologie uniques au monde. Pendant l'hiver austral 2014, le BRGM a réalisé à la Réunion une opération déjà conduite en Afrique, dans 4 régions françaises et dans 4 départements outre-mer. Une opération permettant de scanner le sous-sol de la Réunion jusqu'à 200 m de profondeur. La géologie de la Réunion intéresse de près le BRGM, le Bureau de recherches géologiques et minières. Une référence dans les applications des sciences de la terre pour gérer les ressources et les risques du sol et du sous-sol. Pour comprendre la géologie de la Réunion, le BRGM a réalisé une couverture de l'île en magnétisme et électromagnétisme haute résolution. Une société danoise, SkyTEM, a remporté l'appel d'offres du BRGM pour effectuer ces levés géophysiques. Leur technologie est unique au monde. Elle a été développée à l'université d'Aarhus, au Danemark. L'hélicoptère transporte un dispositif de mesures électromagnétiques et magnétiques géophysiques pouvant imager les 1res centaines de mètres du sous-sol qu'il survole. 

-La Réunion présente des reliefs particulièrement escarpés avec des accès très complexes voire impossibles par endroits. L'avantage de ce dispositif et de cette technicité uniques au monde est de pouvoir couvrir l'intégralité de l'île même les zones les plus inaccessibles, d'avoir une vision globale des objets géologiques, ce qui est plus compliqué avec une approche de géophysique au sol. Quand il arrive sur la zone d'investigation, le pilote se rapproche du relief jusqu'à faire voler le dispositif à 50 m au-dessus du sol. S'il est trop haut, au-delà de 100 m, les données ne sont pas exploitables. L'hélicoptère vole à environ 80 km/h suivant un plan de vol prédéfini chaque jour. Cette technique servait d'abord pour la prospection minière. Elle a été adaptée pour réaliser une image plus fine des 1res dizaines de mètres du sous-sol, critiques pour l'activité humaine. 

-Pour voler aussi bas, avec le système, on est équipé d'un laser. Il donne en permanence la hauteur du système par rapport au sol. 

-L'altimètre laser est complété par la présence d'un technicien. Il surveille les obstacles qui se situent autour de la structure et que le pilote pourrait ne pas voir. 

-La tension est constante car, du décollage jusqu'à l'atterrissage, on garde une très faible hauteur par rapport au relief. C'est très fatiguant car la vigilance doit être constante. 

-L'équipe de géophysique aéroportée du BRGM a défini le plan de vol de l'hélicoptère. 10 500 km de lignes de vol ont ainsi été couvertes pour analyser la quasi totalité du sous-sol de la Réunion. Les zones urbanisées n'ont pas été survolées, du fait de l'environnement radioélectrique. D'autres techniques seront donc utilisées pour analyser le sous-sol dans ces zones. 

-Voici l'appareil de mesures géophysiques. C'est une boucle de plus de 300 m2. Cette boucle, on a besoin de savoir où elle se situe dans l'espace. On a deux altimètres laser de chaque côté de la boucle. On a également, derrière, un inclinomètre pour mesurer l'inclinaison suivant cet angle et suivant celui-là. On a également deux GPS. Comme ça, on a l'altitude de la boucle, son inclinaison et sa position. Voici le principal de la structure. En vert, c'est l'armature. On peut voir la boucle émettrice, qui est le gros câble noir qui fait le tour. A l'intérieur, on injecte le courant pour émettre le champ magnétique. 

-Le dispositif génère en alternance deux courants électriques d'intensité différente sur quelques microsecondes. Cette particularité en fait un dispositif unique au monde. Tout d'abord, un 1er courant de faible intensité interagit avec le sous-sol dans les 50 premiers mètres. Puis, un 2e courant de forte intensité interagit jusqu'à 200 m ou plus, en fonction de la nature du sous-sol. En avançant, le dispositif réalise un sondage électromagnétique tous les 30 mètres. En recollant les signaux, on obtient des données qui seront transformées en images. Ce système offre une image de haute résolution proche de la surface et une importante profondeur de pénétration. 

-Voici l'aileron où est positionnée au-dessus une boucle horizontale qui permet de mesurer le champ magnétique secondaire vertical. L'œuf, derrière, nous permet, grâce à une boucle verticale, de mesurer le champ magnétique horizontal. 

-Le dispositif est complété par un capteur magnétique qui mesure le magnétisme naturel qui émane du sous-sol. Le géophysicien va ensuite vérifier que les informations collectées par le système sont de bonne qualité et va valider ou non les lignes de vol effectuées. Le cas échéant, il pourra demander un nouveau survol de la zone. 

-Une fois le levé terminé, on est sûrs de pouvoir en faire quelque chose, que ce sera exploitable et qu'on pourra en tirer le modèle qu'on attend de résistivité. C'est vraiment crucial de suivre ce levé tous les jours, ces deux vols et de réaliser le contrôle de la qualité de ces deux vols. 

-Les informations recueillies sous forme de signal électromagnétique informent sur les contrastes de résistivité dans le sous-sol. Ces données seront transformées par les géophysiciens du BRGM pour une visualisation en 3 dimensions. Nous voici à la Réunion, quelques mois après le levé aéroporté. Grâce à un logiciel, les hydrogéologues peuvent observer le sous-sol sous tous les angles. L'une des applications est la prospection de nouvelles ressources en eaux souterraines. 

-Voici une coupe de résistivité électrique qui montre la capacité du sol à conduire le courant. Ce qui nous intéresse, ce sont les aquifères, les nappes d'eau souterraines. 

-L'enjeu est de préserver les ressources en eau. Près des côtes, les pompages créent un appel d'eau salée qui pollue l'eau douce. Ce phénomène est bien connu du BRGM. Mais grâce aux images 3D, l'interaction entre eau salée et eau douce sera mieux identifiée et interprétée. 

-On voit l'intrusion saline, l'eau de mer qui arrive sous la terre. Grâce au levé aéroporté, on voit la différence entre l'eau de l'océan, salée et conductrice d'électricité, et l'eau douce, qui conduit moins bien l'électricité. Le levé aéroporté montre la géométrie de ces aquifères. 

-Sur le terrain, les mesures réalisées dans les forages par le BRGM et l'Office de l'eau permettent de confirmer l'interprétation des données de géophysique aéroportée. Le levé aéroporté permet de nombreuses applications. Outre le repérage des aquifères, il permet d'identifier les gisements de roches et de matériaux de construction, ou les glissements de terrain, comme ceux de Salazie. Mais il y a beaucoup d'autres applications. Cette technique unique au monde permet d'obtenir une vision globale des objets géologiques. Toutes ces applications intéressent les partenaires du BRGM. 

-Nous souhaitons avoir des précisions intéressantes sur la géométrie des aquifères, là où se trouvent les ressources en eau de la Réunion. Nous sommes aussi intéressés par la géologie et l'hydrogéologie, par la nature des matériaux, pour mettre à jour une cartographie pour les carrières. 

-Nous avons travaillé sur un financement croisé entre l'Etat, la région et l'Europe. Pour la part du ministère de l'Enseignement supérieur, la LOLF 172 et les fonds de la région ont été mobilisés. L'effet levier du FEDER a été optimal. C'est ce qu'on appelle la bonne et saine gestion des fonds européens en la matière. 

-La donnée issue du levé de géophysique héliportée sera publique et accessible à tous. Etant donné l'importante quantité de données acquises, son exploitation va durer des années. Elle permettra par ailleurs d'avoir de nouvelles perspectives encore insoupçonnables. C'est un progrès dans la connaissance du sous-sol et de la géologie. 

-Tout ceci constitue une immense source d'informations pour les scientifiques. Parmi les utilisateurs de ces données, le BRGM travaille avec l'Université de la Réunion dans la mise en œuvre d'une thèse en hydrogéophysique. Malgré l'utilisation de l'hélicoptère, le coût de l'opération est très faible en rapport avec la quantité d'informations recueillies. En employant d'autres techniques au sol, cela aurait pris des décennies sans obtenir les mêmes résultats. C'est donc un outil exceptionnel dont s'est doté le BRGM pour mieux analyser et comprendre le sous-sol de la Réunion.