Description des principes de bases de ces méthodes
Introduction :
On ne développera pas ici les théories liées à la radioactivité (qui relèvent plutôt de la physique nucléaire).
La plupart des méthodes qui utilisent la radioactivité sont des méthodes de diagraphies.
- Radioactivité naturelle :
La radioactivité naturelle (RAN) des sols ou des roches est due à la présence en quantité infime de trois radioéléments naturels de longue période, l'Uranium 238, le Thorium 232, le Potassium 40 et du Radium.
Elle peut être mesurée au moyen d'un compteur à scintillation.
Les sols et les roches, selon leur nature, ont une radioactivité spécifique qui permet de les différencier. Ainsi par exemple, les argiles et certains sables produits à partirde la désagrégation des massifs primaires sont nettement plus radioactifs que des craies ou des calcaires.
Les observations effectuées sur des roches sédimentaires de provenances diverses montrent que:
- la radioactivité moyenne des sables, des grès, des calcaires et des dolomies est faible,
- les argiles, qui absorbent préférentiellement les ions k+, ont une radioactivité élevée,
- la radioactivité des marnes dépend donc avant tout de leur teneur en argile,
- les gypses et l'anhydrite sont des roches de très faible radioactivité.
La radioactivité à des niveaux géologiques analogues varie très peu.
Il est donc possible de procéder à une interprétation qualitative de la teneur en argile, à condition de bien connaître le contexte géologique. Les éléments U, Th et K sont fixés sur les argiles et permettent en principe le dosage.
En revanche, le radium est mobile et peut être trouvé dans tous les terrains. Pour que l'interprétation soit valable, il faut mesurer la part de la radioactivité naturelle due au radium.
- gamma-gamma (ou de densité):
Cette méthode nucléaire est utilisée pour la mesure du poids volumique des sols : elle est basée sur la diffusion de rayons gamma.
L’intensité avec laquelle ceux-ci sont captés au récepteur est d’autant plus grande que : la densité du terrain est faible ;
la porosité est grande ; la saturation des pores est faible ;… .
Exemple (en diagraphie) :
Source [22]
Dans la sonde, un premier détecteur est placé à une distance faible de 20 cm de la source;
sa mesure est très sensible à l'effet de surface et peu sensible à la densité.
La mesure du second détecteur, plus éloigné de la source, soit 40 cm, est moins sensible aux effets de surface, mais plus aux variations de la densité dans certaines limites de variations du diamètre.
La définition verticale correspond sensiblement à l’écartement entre les deux détecteurs s’il n’y en a que deux.
On couplera éventuellement cette mesure avec un diamétreur de forage.
Le dépouillement se fait à l'aide d'abaques obtenus en laboratoire sur des blocs étalons correspondant à différentes conditions de mise en oeuvre, soit le sondage vide ou plein d'eau tubé de différentes manières ou non.
La précision de la mesure dépend de la régularité du diamètre du forage.
- diagraphie neutron - neutron :
Cette diagraphie est basée sur la mesure par une source radioactive de la teneur en eau du sol en place.
En effet, les neutrons sont ralentis par l’hydrogène principalement, ce qui donne une idée de la porosité du milieu.
L'influence de l'état de surface est éliminée par l'utilisation d'un système à deux détecteurs.
En revanche, il n'est pas possible de réduire l'influence de la composition chimique.
Certains éléments, tels que le chlore, le fer ou l’argile perturbent fortement la mesure, aussi l'information fournie par la sonde est-elle liée à la fois à la teneur en eau et à la composition du matériau ausculté.
Exemple :
Source [23]
Exemples de méthodes(radioactivité)
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