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Fiche détaillée Thèses
Université Joseph-Fourier - Grenoble I (15/12/2005), Michel Dietrich (Dir.)
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Etude expérimentale des phénomènes transitoires sismo-électromagnétiques: Mise en oeuvre au Laboratoire Souterrain de Rustrel, Pays d'Apt
Clarisse Bordes1

La propagation d'ondes sismiques dans les milieux poreux contenant des fluides engendre des phénomènes
électromagnétiques dus à des couplages électrocinétiques à l'échelle des pores. Ces effets sont perçus comme une
nouvelle méthode de caractérisation des milieux poreux avec des applications potentiellement importantes en
géophysique de réservoir. Afin de mieux comprendre les mécanismes de conversion d'énergie sismique en
énergie électromagnétique, nous avons construit une expérience analogique dans le Laboratoire Souterrain à Bas
Bruit (LSBB, Rustrel). Le dispositif expérimental est constitué d'une colonne cylindrique (1 m de haut et 8 cm de
diamètre) remplie de sable de Fontainebleau et équipée d'accéléromètres piézoélectriques, d'électrodes non
polarisables et de magnétomètres à induction. La comparaison des réponses sismo-électromagnétiques en milieu
sec ou humide permet de confirmer l'origine électrocinétique des phénomènes observés. Les différences de
vitesse apparente des champs sismique et électrique (1250 m/s) d'une part, et magnétique (800 m/s) d'autre part,
montrent que le champ sismo-magnétique est couplé aux modes de propagation transverses. Cette étude
s'enrichit par ailleurs d'une série d'observations du champ sismo-électrique qui soulignent l'intérêt de telles
mesures sur le terrain. Ce travail montre également la nécessité de poursuivre le développement de la théorie des
effets électrocinétiques en milieu partiellement saturé.
1 :  LGIT - Laboratoire de géophysique interne et tectonophysique
Géophysique de subsurface – Couplages électrocinétiques – Effets sismo-électromagnétiques – Caractérisation du milieu poreux

Investigation of transient seismo-electromagnetic phenomena: An experiment within the Low Noise Underground Laboratory of Rustrel Pays d'Apt
Seismic wave propagation in fluid-filled porous media generates electromagnetic phenomena due to
electrokinetic coupling at the pore scale. These effects are perceived as a new method for the characterization of
porous media with potentially important applications in reservoir geophysics. In order to better understand the
conversion mechanisms between seismic and electromagnetic energy, we built an analogical experiment within
the Low Noise Underground Laboratory (LSBB Rustrel, France). The experimental apparatus consists of a
cylindrical column (1 m high, diameter of 8 cm) filled with Fontainebleau sand and equipped with piezoelectric
accelerometers, unpolarizable electrodes and induction magnetometers. The comparison of the seismoelectromagnetic
responses in dry and moist sand allows us to confirm the electrokinetic origin of the observed
phenomena. The differences in apparent velocities of the seismic and electrical fields (1250 m/s) on the one hand
and magnetic field (800 m/s) on the other hand, show that the seismo-magnetic field is coupled to the transverse
propagation modes. In addition, our observations of seismo-electric signals emphasize the relevance of such
measurements in the field. Moreover, this work stresses the need to continue the developements of the theory of
electrokinetic effects in media with partial fluid saturation.
Subsurface geophysics – Electrokinetic couplings – Seismo-electromagnetics – Porous mediacharacterization