Laurence Jouniaux

Thèmes de recherche

Mes centres d'interêt sont principalement reliés aux phénomènes électrocinétiques en sciences de la Terre. Il s'agit d'étudier les couplages entre flux hydriques et flux électriques dans les roches. Pourquoi étudier ces couplages ? Ils existent dans de nombreux endroits : les réservoirs hydrologiques ou d'hydrocarbures, les volcans, les zones de subduction, les zones hydrothermales, les fractures, les zones polluées. Détecter ces couplages, par des mesures électriques ou magnétiques, peut aider à mieux caractériser les fluides en général (eau, glace, CO2, polluants). L'interprétation de ces observations nécessite une meilleure compréhension de ces processus, à la fois par des mesures en laboratoire et sur le terrain, et par des modélisations appropriées.

Ces couplages se manifestent à la fois en régime d'écoulement permanent à travers les potentiels spontanés (voir ici ou pdf), et en régime transitoire (lié à la propagation d'ondes sismiques) par les conversions sismo-électromagnétiques (voir ici ou pdf).

 

 

 

 

 

Les couplages hydro-électriques

Il s'agit essentiellement de mieux comprendre l'électrofiltration dans les roches. Les signaux électriques induits par les circulations d'eau sont appelés effets d'électrofiltration ou électrocinétiques et sont dus à la présence d'ions dans l'eau pouvant créer un courant électrique. Ces courants électriques créent eux-mêmes un champ magnétique. Ces signaux reflètent principalement l'interaction électrique entre la roche et l'eau. L'électrofiltration est proportionnelle au gradient de pression d'eau, ce qui en fait une méthode de choix pour la détection des circulations d'eau en subsurface. De plus, les signaux de Potentiels Spontanés mesurés sur les volcans sont en général attribués à l'électrofiltration.

Les mesures en laboratoire sont effectuées de l'échelle centimétrique à métrique (sur des matériaux consolidés et non consolidés, et dans des fractures) et sont nécessaires pour contraindre les modèles de calcul des champs électriques et magnétiques induits par les circulations de fluides dans la croûte. À ce jour, l’évolution de l’électrofiltration avec la teneur en eau du sol est encore débattue, que ce soit d’après les observations (assez rares) et d’après les modélisations. Dans le cadre du réseau REALISE, et en collaboration avec le LHyGeS, notre équipe travaille sur la quantification de l’électrofiltration lors d’écoulements dans un sable, en condition partiellement saturée, en couplant chaque mesure de potentiel électrique à une mesure de teneur en eau et une mesure de pression.

photo d’après V. Allègre [Allègre et al., GJI, 182, 1248-1266, 2010 pdf]

[Allègre et al., GJI, 189, 285-295, 2012 pdf]

[Allègre et al., Geophysical Prospecting, 63, 694-712, 2015]

Programme : REALISE

Phénomènes transitoires sismo-électromagnétiques en milieu poreux

Il s'agit ici de mieux comprendre les phénomènes électrocinétiques qui régissent les conversions sismo-électromagnétiques en milieu saturé et non saturé [Strahser et al., GJI 187, 1378-1392, 2011 pdf], et d'exploiter ces conversions de manière optimale en tant qu'outil d'imagerie et de caractérisation géophysique du sous-sol. Les signaux électromagnétiques sont engendrés par la propagation des ondes sismiques dans le sous-sol, par le mouvement relatif entre la roche et l’eau, lors du passage de l’onde sismique. Les méthodes sismo-électromagnétiques couplent la résolution spatiale des méthodes sismiques à la sensibilité des méthodes électriques au contenu en eau. On essaie de l’utiliser pour caractériser le contenu de réservoirs hydrologiques, et le contenu en hydrocarbures de réservoirs pétroliers.

schéma d’après Thompson et al. (2005).

L’interprétation des conversions sismo-électriques observées sur le terrain est encore difficile. Notre équipe travaille sur ce sujet dans le cadre du projet ANR-TRANSEK, en collaboration avec l’université de Pau et des Pays de l’Adour (LFC, UPPA) et l’université de Grenoble (IsTerre, UJF).

[Warden et al., Geophysical Journal International, 190, 1533-1550, 2012]

[Jouniaux and Bordes, Internationla Journal of Geophysics, article ID648781, 2012]

[Jouniaux and Ishido, International Journal of Geophysics, article ID286107, 2012]

[Warden et al., Geophysical Journal International, 194, 1498-1513, 2013]

Projet : ANR-TRANSEK lien