Les pointés individuels ainsi que leur moyenne par tranche d’offset sont tracés en Figure 0.18 pour valider l’approche 1D de l’analyse de vitesse sur les moyennes directement (Figure 0.19).
Figure 0.18 : Pointés et moyenne des pointés en fonction de l’offset pour av10
CHAPITRE 3 : Suivi temporel des variations de saturation
154
L’analyse des pentes montre un milieu à 4 couches (Figure 0.19). La deuxième et la troisième interface (à 3 et 24 m de profondeur environ) correspondent vaguement aux limites observées dans le log de forage (Figure 0.9) : interfaces alluvions/calcaires caverneux (6 m) et calcaires caverneux/calcaires fracturés (31 m). Entre les acquisitions de av10 et ja11, la vitesse a diminué d’environ 20% dans la première couche et de 8% dans la deuxième. Ensuite, la vitesse augmente faiblement de 1.5% dans la troisième couche avant de baisser légèrement de 2.5% dans la dernière.
Les niveaux piézométriques de ja11 et av10 étant les mêmes (16 m), il semble normal que les couches plus profondes (calcaires) ne voient pas vraiment leurs vitesses varier. Cependant, des faibles variations sont quand même présentes. Celles-ci peuvent être dues à :
- des variations de saturation à la fois dans la zone non saturée et dans la zone noyée, - des variations sur la position des géophones et le caractère 3D du milieu.
Figure 0.19 : Hodochrones moyens ainsi que les pointés individuels sur la ligne 1 pour les acquisitions de av10 et ja11. Les vitesses et les épaisseurs des couches y sont figurées
Les vitesses dans la couche d’alluvions (au moins les deux premières couches sismiques) ont bien varié (8 à 20%) et la corrélation de ces variations avec la pluie qui est tombée dans les 20 jours précédant la mesure est cohérente avec l’effet densité de la théorie de Gassmann (Figure 0.5). En effet, quasiment aucune pluie n’est tombée dans les 25 jours précédant les mesures de av10. Ainsi, les pluies tombées dans les jours précédents les mesures de ja11 semblent provoquer une baisse de vitesse dans les alluvions. L’effet densité (baisse de Vp) lié à la
155
présence d’eau doit être important, surtout pour la première couche du fait de la faible densité de celle-ci. La couche d’alluvions n’est donc pas proche de la saturation totale en ja11 pour que les mesures s’accordent avec la théorie de Gassmann.
La différence entre les modèles inversés montre d’une manière générale les mêmes informations (Figure 0.20) : une bande horizontale de surface dont les vitesses ont beaucoup diminué, ce qui est cohérent avec l’analyse précédente. Puis, une couche plus large où les vitesses ont diminué est présente en dessous, et enfin, une hausse de vitesse est ensuite observée en profondeur avant de re-diminuer à nouveau. Cependant, les formes observées ne sont pas 1D et les variations peuvent parfois être beaucoup plus fortes que sur l’analyse des hodochrones. En effet, les variations des deux premiers mètres sont continues mais peuvent parfois atteindre -50% (Figure 0.20).
Ensuite, sur les dix mètres suivants, on observe majoritairement des baisses de vitesse allant de 0 jusqu’à 15%. Il faut noter toutefois la hausse de vitesse entre les abscisses 80 et 100 m notamment. Peut être cette structure a t’elle un lien avec l’anomalie de vitesse observée en Figure 0.16. Si cette anomalie est bien une zone plus fracturée ou plus altérée, peut être que c’est une zone de stockage proche de la saturation totale en ja11, ce qui expliquerait la hausse de Vp.
Figure 0.20 : Variations relatives du modèle de vitesse ja11 par rapport à celui de av10 (3850 pointés modélisés avec des RMS d’environ 1 ms)
Ensuite, les vingt mètres suivants entre 12 et 32 m de profondeur montrent globalement une hausse de vitesse, mais celle-ci est plus forte (5 à 12%) à l’aval (coté forage) qu’à l’amont.
Cette hausse peut s’expliquer de deux manières selon la théorie de Gassmann. Soit il s’agit d’un front d’infiltration plus profond et plus fort pour av10 (Sav10 > Sja11), ce qui diminuerait alors les vitesses de av10 par effet densité ; soit il s’agit d’un phénomène de
CHAPITRE 3 : Suivi temporel des variations de saturation
156
saturation quasi-complète pour ja11 qui augmenterait alors les vitesses de ja11 (Sav10 <
Sja11). Le fait que cette hausse soit plus forte en aval qu’en amont peut s’expliquer par le caractère plus altéré du coté aval par rapport à l’amont (vitesses plus faibles sur la Figure 0.16). Les différences de saturation sont peut être plus importantes où la densité de la matrice est éventuellement plus faible. Il faut noter aussi un changement de signe sur les cinquante derniers mètres qui peut s’expliquer par le débordement et l’infiltration du ruisseau de Fontille. En effet, si le secteur est bien drainé, il n’y aura pas d’accumulation d’eau et c’est l’effet densité qui prime.
Il est difficile de conclure définitivement sur les hausses de vitesse en profondeur et les différences entre amont et aval car le niveau piézométrique est le même au niveau du forage (16 m). Si on suppose que la saturation de ja11 est plus forte que av10 comme le suggère la pluviométrie à 20 jours : soit le niveau du forage ne reflète pas le niveau de la "nappe" à cause des hétérogénéités structurales de l’aquifère, et les variations de vitesses sont dues à des variations de charge (moins fortes en amont). Ou bien ces variations de vitesse reflètent des variations de saturation dans la zone vadose des calcaires, avec peut être un comportement différent de celui des alluvions : l’effet densité (baisse de Vp) associé à une faible masse volumique prime dans les alluvions ; alors que pour les calcaires, l’eau peut éventuellement renforcer le comportement mécanique du milieu avec le phénomène de "patchy saturation" du à la porosité de type caverneuse avec des "patchs" d’une certaine dimension.
Il faudrait avoir des informations directes sur la saturation pour conclure ou bien comparer avec une période vraiment sèche comme oct09 et avec la même densité de mesures pour pousser plus loin les interprétations.