La géophysique aéroportée

Technologie d’imagerie non invasive, la géophysique aéroportée permet une représentation 2D et 3D du sol et du sous-sol. Elle restitue une image homogène, y compris dans des zones d’accès difficile.
6 octobre 2020
Campagne de géophysique héliportée Aérovergne

Campagne de géophysique héliportée Aérovergne.

© BRGM

Le BRGM a développé depuis plus de 10 ans une expertise dans l’acquisition et le traitement de données géophysiques (en électromagnétisme, magnétisme, gamma-spectrométrie) par moyens aéroportés.

Acquérir des données dans des zones d’accès difficile

La géophysique aéroportée permet la mise en œuvre simultanée de plusieurs méthodes d’acquisition de données géophysiques, de façon rapide, y compris dans des zones d’accès difficile (forêts, montagnes) ou couvertes par une activité économique, à l’exception des zones densément urbanisées.

Les mesures sont réalisées à l’aide d’instruments géophysiques embarqués le plus souvent à bord d’un avion ou suspendus sous un hélicoptère. Après traitement et modélisation/inversion, elles restituent une image homogène, continue et localisée (précision du GPS) du milieu géologique souterrain, en 2D et en 3D.

Un outil pour le Référentiel géologique de la France

La géophysique aéroportée constitue un outil indispensable du Référentiel Géologique de la France (RGF), programme mené par le BRGM pour doter la France d’une connaissance tridimensionnelle du sous-sol français.

Elle offre une information utile pour l’aide à la décision sur la gestion raisonnée des ressources et l’aménagement de l’espace souterrain.

Des domaines d’application multiples

La géophysique aéroportée constitue une aide à la décision précieuse pour la prospection de matières premières, les risques et l’aménagement du territoire, l’évaluation et la gestion des ressources en eau souterraine, ou pour l’exploitation énergétique du sous-sol.

Une couverture du territoire national, région par région

Depuis la fin des années 1990, le BRGM relance des acquisitions de données par géophysique aéroportée, avec pour objectif une couverture complète du territoire, région par région.

Les levés les plus récents et haute résolution ont été réalisés en Guyane (1996), Massif Armoricain (1998), Région Centre (2008-2009), Ouest du bassin de Paris (2009-2010), Mayotte (2010), Bourgogne (2011), Guadeloupe et Martinique (2013), La Réunion (2014) et en Nouvelle-Calédonie (2015). Les campagnes sont généralement réalisées dans le cadre de cofinancements avec des partenaires locaux et/ou l’Europe.

Campagne ReunEM de géophysique héliportée, Réunion

Géophysique aéroportée : accéder aux données

De nombreuses études géophysiques aéroportées ont été effectuées en France depuis la fin des années 1960. Depuis la fin des années 1990, le BRGM relance des acquisitions de données par géophysique aéroportée, avec pour objectif une couverture complète du territoire, région par région.

Levés réalisés jusqu'aux années 1980

Jusqu'aux années 1980, de nombreux levés, principalement à finalité minière ciblés sur des zone restreintes, mais aussi pour la reconnaissance pétrolière, ont été réalisés sur le territoire. En raison de leur ancienneté, les données de ces levés n'existent généralement que sous forme papier et doivent être demandées aux compagnies qui les ont acquises.

Les données concernant les levés aérogéophysiques anciens (jusqu'aux années 1980) sont accessibles sur le portail Infoterre du BRGM, en chargeant la couche de données "Géophysique / Campagnes aéromagnétiques". Cette base de données permet notamment d'accéder aux informations suivantes :

  • emprise des levés aéroportés,
  • caractéristiques techniques (altitude de vol, espacement, instrumentation),
  • date, client et opérateur.
Campagne de mesures par géophysique héliportée à la Réunion

Campagne de mesures par géophysique héliportée à la Réunion. 

© BRGM - René Carayol 

Levés réalisés depuis les années 1990

Retrouvez ci-dessous les principales informations sur les levés réalisés depuis la fin des années 1990.

Accès aux données numériques

La diffusion des données aérogéophysiques numériques acquises par le BRGM est réalisée suivant 2 modalités :

  • sous forme de licenses d'utilisation, avec un coût de mise à disposition,
  • dans le cadre de conventions de recherche, gratuitement.

Le projet ECORSE 82 a pour but d’améliorer la connaissance des nappes d’eau souterraine dans le département et de disposer d’éléments techniques pertinents pour une gestion durable de cette ressource. Il est conduit sous la maîtrise d’ouvrage du Conseil départemental du Tarn-et-Garonne, avec des co-financements de l’agence de l’Eau Adour-Garonne, de la Région Occitanie et du BRGM.

C’est dans le cadre de ce projet que le BRGM a lancé une campagne de géophysique aéroportée, en septembre 2021, sur le Quercy Blanc entre les vallées de la Séoune à l’ouest et du Candé-Lère à l’est. Ce survol a pour but de repérer les contrastes de résistivité électrique du sous-sol. La mesure permettra aux géophysiciens de déterminer les limites entre les couches géologiques et si possible de détecter la profondeur des nappes souterraines, ce jusqu’à 400 mètres de profondeur au mieux.

Pour mieux gérer l’exploitation des nappes d’eau souterraine de la région, le BRGM, les conseils départementaux de la Dordogne, du Lot-et-Garonne, du Lot et de la Charente, avec le Conseil régional de Nouvelle-Aquitaine via le FEDER (Fonds européen de développement régional) et l’agence de l’eau Adour-Garonne, ont lancé le programme de recherche hydrogéologique Eaux-SCARS. Ce projet a débuté en septembre 2021 par une acquisition aéroportée de données géophysiques, sur le nord-est du Bassin aquitain. L'acquisition couvre une bande en arc de cercle de 40 km de large et presque 200 km de long, partant du sud d’Angoulême (Charente) au nord, centrée ensuite sur les secteurs de Périgueux puis Sarlat (Dordogne), jusqu'à Agen (Lot-et-Garonne) au sud. Ce survol a pour but de repérer les contrastes de résistivité électrique dans les roches. Les données obtenues permettront aux géophysiciens de déterminer les contours des couches géologiques et de mieux délimiter les nappes souterraines, ce jusqu’à 400 mètres de profondeur environ.

Pour mieux connaître le sous-sol et réunir des données qui serviront aux acteurs du territoire, le BRGM lance une campagne de géophysique héliportée sur l’emblématique Chaîne des Puys. Ce projet est cofinancé par le BRGM et par l’Union européenne via les fonds FEDER gérés par la région Auvergne.

Le BRGM, pour le compte du CNRT, au sein d’un consortium scientifique avec l’Université d’Aarhus (Danemark) et l’UNC, a conduit une campagne de géophysique héliportée sur des zones ciblées de la Grande Terre de Nouvelle-Calédonie, en mai 2015. Cette acquisition, réalisée dans le cadre du projet Ophiostruct, dédié à l’étude de la structuration de l’ophiolite, pour mieux appréhender les gisements de nickel latéritiques, était cofinancé par le CNRT. Profitant du levé, le SGNC a financé le survol de la zone de Boulouparis à des fins de connaissance géologique et le CGE-VKP la zone de Koné, à des fins hydrogéologiques.

Electromagnétisme et magnétisme héliporté

  • Zone : zones ciblée de la Grande Terre de Nouvelle-Calédonie
  • Kilométrage : 850 km linéaires
  • Acquisition : BRGM / Univ. Aarhus / SkyTEM ApS / Hélicocéan.
  • Période d'acquisition : Mai 2015

Accéder aux données

Le BRGM, en partenariat avec l'Europe (fonds FEDER), l’Etat et la Région, a conduit une campagne de géophysique héliportée sur l’ensemble de l’île de La Réunion, de fin avril à juillet 2014, pour la cartographie des ressources géologiques réunionnaises.

Electromagnétisme et magnétisme héliporté

  • Zone : île de La Réunion
  • Prestataire : SkyTEM ApS. - Danemark
  • Période d'acquisition : avril - juillet 2014
  • Kilométrage : environ 10 400 km linéaires

Accéder aux données

Le BRGM, en partenariat avec l'Europe (fonds FEDER), la Région et l'Office de l'Eau de Guadeloupe, a conduit une campagne de géophysique héliportée sur l’ensemble de l’île, au printemps 2013, pour la cartographie des ressources géologiques guadeloupéennes.

Electromagnétisme et magnétisme héliporté

  • Zone : îles de l’archipel de Guadeloupe
  • Prestataire : SkyTEM ApS.
  • Période d'acquisition : Mars - Avril 2013
  • Kilométrage : 5 394 km linéaires

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Le BRGM, en partenariat avec l'Europe (fonds FEDER), la DEAL, la Région et l'Office de l'Eau de Martinique, a conduit une campagne de géophysique héliportée sur l’ensemble de l’île, au printemps 2013, pour la cartographie des ressources géologiques martiniquaises.

Electromagnétisme et magnétisme héliporté

  • Zone : île de la Martinique
  • Prestataire : SkyTEM ApS.
  • Période d'acquisition : Février - Mars 2013
  • Kilométrage : 3 730 km linéaires

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Comment réaliser une cartographie géologique 3D dans des contextes d’îles accidentées et volcaniques ? Avec la campagne de géophysique héliportée réalisée en 2011 à Mayotte, le BRGM dispose d’une première cartographie géologique de l’île au 1/25 000 et d’un modèle du sous-sol jusqu’à 200 mètres de profondeur.

Electromagnétisme et magnétisme héliporté

  • Zone : île de Mayotte
  • Kilométrage : 3 000 km linéaires
  • Acquisition : BRGM / Univ. Aarhus / SkyTEM ApS.
  • Période d'acquisition : Octobre 2010

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Durant l’automne 2011, le BRGM a réalisé sur les 2/3 sud de la région Bourgogne une campagne de géophysique aéroportée destinée à l’amélioration de la connaissance du sous-sol de la région. Cette campagne a été cofinancée par le BRGM et les fonds Carnot (action 2009-24).

Magnétisme et spectrométrie gamma aéroportée

  • Zone : région Bourgogne
  • Kilométrage : 27 670 km linéaires
  • Prestataire : Terraquest Ltd. - Canada
  • Période d'acquisition : Août - Oct. 2011

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Durant l’hiver 2009-2010, le BRGM a réalisé une campagne de géophysique aéroportée sur une zone s’étendant à la jonction entre le Massif Armoricain et la région Centre, le seuil du Poitou et le nord du bassin Aquitain.

Magnétisme et spectrométrie gamma aéroportée

  • Zone : ouest du bassin parisien et jonction avec le bassin aquitain
  • Kilométrage : 39 575 km linéaires
  • Prestataire : Terraquest Ltd. - Canada
  • Période d'acquisition : Oct. 2009 - Mars 2010

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En 2008-2009, le BRGM a conduit une campagne de géophysique aéroportée en Région Centre (magnétisme et radiométrie spectrale). Réalisée dans le cadre du programme ResoNat, inscrit au Contrat de Projets Etat-Région Centre (2007-2013), cette campagne avait pour objectif principal de contribuer au développement et à la gestion raisonnée des ressources naturelles du territoire régional. Elle était financée par la Région Centre, le BRGM et l'action Carnot 2007-13 pour la phase 2.

Phase 1 - Magnétisme et spectrométrie gamma aéroportée

  • Zone : emprise administrative de la région Centre
  • Kilométrage : 43 450 km linéaires
  • Prestataire : Terraquest Ltd. - Canada
  • Période d'acquisition : Août 2008 - Juin 2009

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Phase 2 - Electromagnétisme et magnétisme héliportés

  • Zone : 3 zones rectangulaires, en région Centre
  • Kilométrage : 3 000 km linéaires
  • Prestataire : SkyTEM ApS. - Danemark
  • Période d'acquisition : Février - Mars 2009

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Dans le cadre d’un projet de recherche financé par le BRGM, EUFAR (European Fleet for Airborne Research) et les fonds Carnot (action 2008-22), une campagne de géophysique aéroportée (magnétisme, radiométrie spectrale et éléctromagnétisme) a été réalisée en 2008 dans le Languedoc-Roussillon. Cette campagne a couvert une zone pilote de la plaine littorale. Elle avait pour objectif principal de contribuer à la protection de la ressource en eau de la région.

Magnétisme, spectrométrie gamma et électromagnétisme fréquentiel aéroportés

  • Zone : Languedoc littoral de Leucate à Argelès
  • Kilométrage : 4 500 km linéaires
  • Prestataire : JAC - Angleterre/Finlande
  • Période d'acquisition : 15-25 Septembre 2008

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Magnétisme et spectrométrie gamma aéroportée

  • Zone : socle du Massif armoricain
  • Période d'acquisition : 2nd semestre 1998
  • Prestataire : Sander Geophysics Ireland Ltd.
  • Financement : Ministère de l'Economie, des finances et de l'Industrie
  • Kilométrage : 115 700 km linéaires
  • Espacement des lignes de vol : 1000/500/250 m
  • Altitude de vol : 120m au-dessus du sol

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Magnétisme et spectrométrie gamma aéroportée

  • Zone : 2/3 nord de la Guyane
  • Période d'acquisition : 2nd semestre 1996
  • Prestataire : CGG - France
  • Financement : Ministère de l'Industrie de la Poste et des Télécommunications
  • Kilométrage : 135 000 km linéaires
  • Espacement des lignes de vol : 1000/500/250 m
  • Altitude de vol : 120m au-dessus de la canopée

Accéder aux données

Campagne ReunEM de géophysique héliportée, La Réunion

Géophysique aéroportée : questions fréquentes

La géophysique aéroportée offre une image 2D/3D du sol et du sous-sol. Le BRGM mène des campagnes d’acquisition de données en régions. Découvrez les réponses aux questions fréquentes sur ce sujet.

Quel est l’objectif des levés géophysiques par voie aéroportée ?

Les études de géophysique aéroportée engagées par le BRGM et ses partenaires contribuent à la modernisation de l'infrastructure géologique du territoire. L'acquisition de ce type de données innovantes permet d'approfondir la connaissance du sous-sol de la Métropole comme de l’Outre-Mer. Cet objectif est inscrit dans les missions du BRGM, Service Géologique National.

Selon les méthodes mises en œuvre, la géophysique aéroportée apporte une information depuis la surface jusqu'à plusieurs kilomètres de profondeur.

En complément des autres informations disponibles (carte géologique, forages, sismique, etc.), la géophysique aéroportée permet de mieux décrire et comprendre le sous-sol, avec des applications dans les domaines de l'aménagement du territoire, des ressources (en eau, en matériaux), des risques géologiques, de la géothermie et des stockages, et de manière générale, dans la connaissance géologique.

De telles études ont-elles déjà eu lieu en France ?

De nombreuses études géophysiques aéroportées ont déjà été effectuées en France, pour le compte de divers opérateurs, depuis la fin des années 60 : jusqu'aux années 80 principalement à des fins minières, puis plus récemment avec des objectifs géo-environnementaux.

Une description détaillée (métadonnées) des levers recensés par le BRGM sur le territoire national est disponible sur le portail InfoTerre du BRGM, en chargeant la couche de données "Géophysique / Campagnes aéromagnétiques".

En quoi consistent les mesures effectuées ?

Les méthodes géophysiques aéroportées sont multiples et chacune est adaptée à renseigner sur un/des paramètres du sol/sous-sol, avec des résolutions différentes et des profondeurs de pénétration différentes.

Les méthodes le plus couramment mises en œuvre par le BRGM pour l'imagerie du sous-sol du territoire sont :

  • le magnétisme : cette méthode enregistre les variations du champ magnétique naturel terrestre (sans aucune émission depuis l'avion). Ces variations sont restituées sous forme de cartes et des méthodes de traitement sophistiquées permettent ensuite d'en restituer, depuis la surface jusqu'à plusieurs kilomètres de profondeurs, des modèles 3D des propriétés magnétiques des roches. Cette méthode est classiquement utilisée en complément d'autres informations, pour modéliser la géologie et sa structuration jusqu’à de grandes profondeurs.
  • la radiométrie spectrale ou spectrométrie gamma : cette méthode enregistre le rayonnement radioactif naturel qui provient du premier mètre de la surface des roches et des sols (sans aucune émission depuis l'avion). En effet, toutes les roches contiennent naturellement des isotopes radioactifs à des teneurs très faibles, non-nocives pour la santé, et les détecteurs spectrométriques très sensibles embarqués pour ce type de mesure permettent de déceler le rayonnement gamma qui se dégage ainsi du sol. Selon la minéralogie de la roche, le rayonnement gamma diffère : il est mesuré et analysé par des capteurs et logiciels de haute technologie qui permettent d'en extraire les teneurs au sol en Uranium (U), Potassium (K) et Thorium (Th). Les résultats de ce type d'acquisition sont restitués sous forme de cartes en U, K et Th. Complémentaires des cartes géologiques et pédologiques, ces données sont notamment analysées pour affiner les cartographies des sols et de la géologie de la proche surface et mieux appréhender l'état géochimique de notre environnement.
  • l'électromagnétisme : cette méthode permet d'imager les variations de conductivité électrique du sous-sol, depuis la surface jusqu'à quelques centaines de mètres de profondeur, selon le matériel utilisé. Cette méthode est active, c'est à dire que des ondes électromagnétiques sont émises, se propagent dans l'air puis dans le sol, et enfin une partie est ré-émise par le sol et détectée en retour dans le dispositif de mesure. Le signal mesuré en retour, varie selon les propriétés de conductivité du sous-sol, et une analyse sophistiquée de ces signaux permet de produire des modèles 3D de conductivité du sous-sol avec une résolution de quelques mètres en surface. Cette méthode est influencée par la porosité des roches et leur contenu en fluides (mais aussi par la salinité de ces fluides), ainsi que par la présence d'argile.

Quel est l'intérêt de la géophysique aéroportée ?

Le principal avantage des études aéroportées tient au fait qu’elles permettent de couvrir de très larges surfaces en peu de temps et remplacent ainsi de longues campagnes de prospection au sol. Ce type d'acquisition permet par ailleurs d'accéder à l'ensemble du territoire, à l'exception des agglomérations (qui ne peuvent être survolées à basse altitude) et de certains sites réservés (centrales nucléaires, sites stratégiques, etc.).

Des autorisations de vol sont systématiquement demandées avant tout survol.

Avez-vous demandé les autorisations nécessaires ?

Les acquisitions géophysiques aéroportées pour acquérir des données de haute résolution requièrent des altitudes de vol très basses, entre 80 et 120 m environ.

Toute zone qui doit être survolée dans ces conditions fait l'objet d'un dossier auprès de l'administration française régulatrice de l'espace aérien la DGAC, et également des préfectures des départements concernés. Les survols n'ont lieu que si un arrêté a été délivré par les 2 instances précitées. Cet arrêté concerne un avion et son pilote uniquement, pour une période précise.

Les compagnies impliquées dans les acquisitions suivent scrupuleusement ces arrêtés.

Des sites sensibles comme les centrales nucléaires, zones militaires, etc. font par ailleurs l'objet de demandes spécifiques.

Pourquoi devez-vous voler à si basse altitude ?

Pour assurer une bonne acquisition des données, l’altitude optimale de vol est comprise entre 80 m et 120 m. Cette altitude représente en réalité un compromis entre les exigences de la technique de mesure mise en œuvre, qui nécessite d’être aussi près du sol que possible et les considérations de sécurité et d’environnement.

Est-ce que des compensations financières seront accordées ?

L’espace aérien est libre et toutes les autorisations de l’Etat nécessaires à la mise en œuvre de ce type d'étude ont été obtenues préalablement aux survols. Dans le cas improbable où un incident directement lié à l’étude adviendrait, des investigations rapides et approfondies seraient menées. Les compagnies opératrices sont pleinement assurées pour ce type de travail et feront face à toute réclamation légitime dont on pourrait leur faire part.