Terres Du Passé
L'histoire de notre Terre et de nos Océans
Tomographie de résistivité électrique
La tomographie de résistivité électrique (TRE), ou Electrical Resistivity Tomography (ERT), est une méthode géophysique d’imagerie du sous-sol basée sur la mesure de la résistivité électrique des matériaux.
Elle permet de reconstituer une coupe 2D ou un volume 3D de la distribution de résistivité dans les premières dizaines de mètres.
Principe général
Un courant électrique est injecté dans le sol au moyen de deux électrodes (A et B). Les différences de potentiel entre d’autres électrodes (M et N) sont mesurées.
Le rapport ΔV/I donne une résistance apparente, convertie en résistivité apparente en tenant compte de la géométrie. Ces mesures sont répétées avec de nombreuses combinaisons d’électrodes, ce qui crée un jeu de données sensible à différentes profondeurs. Un algorithme d’inversion reconstruit ensuite un modèle de résistivité du sous-sol permettant d'expliquer au mieux l’ensemble des mesures.
Lors des analyses sur l'estran en domaine côtier sableux, comme sur les plages de Nouvelle-Aquitaine (Gironde, Landes), des trains d'électrodes sont employées pour permettre les mesures de TRE.
Plusieurs configurations d'électrodes sont utilisées pour adapter la sensibilité, la profondeur d'investigation et la résolution latérale :
- Dispositif Wenner : les électrodes de courant AB = 2 MN, avec un espacement constant a ;
- Dispositif Schlumberger : les électrodes de courant A et B s’éloignent progressivement, tandis que M et N restent proches.
- Dispositif Wenner-Schlumberger : combinaison des géométries Wenner et Schlumberger ;
- Dispositif dipôle-dipôle : les électrodes sont regroupées en deux dipôles : (A, B) et (M, N), séparés d’un multiple de l’espacement a ;
- Dispositif Gradient : deux électrodes de courant très espacées créent un champ quasi constant ; les mesures de potentiel se font entre de nombreuses paires d’électrodes ;
- Dispositif pôle-pôle : une électrode de référence est placée “à l’infini” (ou suffisamment loin) ;
- Dispositif pôle-dipôle : le courant est injecté par un dipôle, la mesure se fait avec une électrode “infinie”.
Pourquoi cela fonctionne ?
Les roches et les sols n'ont pas la même résistivité :
- Matériaux secs et consolidés → résistivité élevée ;
- Milieux argileux, riches en ions → résistivité faible ;
- Milieux saturés en eau salée → très faible ;
- Cavités, blocs rocheux, zones fracturées → signatures contrastées.
Ainsi, la TRE permet de cartographier les hétérogénéités en profondeur.
La donnée obtenue
Le résultat final est une image du sous-sol (une “tomographie”) montrant les variations de résistivité. Ces variations sont ensuite interprétées en termes géologiques ou hydrologiques : présence d’eau, couches de sédiments, failles, zones perturbées, etc.
Applications principales
Hydrogéologie : délimitation d’aquifères, interfaces eau douce/eau salée suivi d’infiltration, cartographie des zones saturées.
Études environnementales : détection de pollutions, lixiviats en décharge surveillance de digues, barrages.
Géotechnique / travaux publics : reconnaissance de sols, repérage de cavités ou zones instables.
Archéologie : mise en évidence de structures enfouies.
Sciences du climat et de la cryosphère : étude du pergélisol, interfaces glace/eau.
Un mot sur l’inversion
L’inversion en TRE consiste à trouver le modèle de résistivité qui minimise l’écart entre les données mesurées et les données calculées.
On utilise généralement une approche contraintes lissantes (smoothness-constrained least-squares). Le résultat dépend donc : de la qualité des données, de la couverture du sous-sol par les configurations d’électrodes, des hypothèses du modèle d’inversion.
