Application des Méthodes Électromagnétiques à la Délimitation du Pergélisol Salin dans la Péninsule de Yamal, Secteur Nord‐Ouest de la Sibérie

Des sondages électromagnétiques (EM) dans le domaine des fréquences (SEMF) ont été utilisés pour cartographier la tranche supérieure du pergélisol continu au champ gazier de Bovanenkovo dans la péninsule de Yamal. Les mesures ont été effectuées dans la bande de fréquence 1–100 kHz. L'émetteur consiste en une bobine horizontale et le récepteur est constitué d'une antenne transversale avec noyau de ferrite. Les paramètres mesurés sont les suivants: (1) l'angle d'inclinaison pour un premier système EM, et (2) le rapport des amplitudes des composantes verticale et horizontale du champ magnétique résultant pour un second système EM. La majeure partie de l'aire étudiée est composée de sédiments marins gelés caractérisés par une grande salinité et en conséquence une faible résistivité électrique. Toutefois, la dispersion en fréquence des propriétés électriques cause une augmentation de la résistivité électrique dans la bande des basses fréquences et introduit des distorsions sur les courbes de réponse. Cet effet dispersif complique l'interprétation des résultats mais par contre il apporte une information complémentaire relative à la distribution du pergélisol. La fonction Cole–Cole est valide pour décrire et expliquer la dispersion en fréquence de sorte qu'une estimation de la polarisation et du temps de relaxation peut être obtenu. L'origine la plus probable de la polarisation est reliée à l'effet Maxwell–Wagner dans les milieux poreux hétérogènes. Il est démontré que la valeur de la résistivité électrique est dépendante de la dimension spatiale d'un milieu hétérogène au même titre que la dispersion en fréquence. En conséquence, l'échelle des hétérogénéités est susceptible d'expliquer les distorsions observées du champ EM. © 1997 John Wiley & Sons, Ltd. Frequency domain electromagnetic soundings (FEMS) have been used to map the upper layer of continuous permafrost at Bovanenkovo gas field in Yamal Peninsula, Siberia. Measurements were carried out in the 1–100 kHz frequency bandwidth. The transmitter consists of a horizontal loop and the receiver of a transverse antenna with a ferrite core. The measured parameters are: (1) tilt angle for one EM system, and (2) amplitude ratio of vertical and horizontal components of the magnetic field for another EM system. The main part of the area investigated is composed of frozen marine sediments characterized by a high salinity and consequently a very low electrical resistivity. However, frequency dispersion of electrical properties creates an increase of electrical resistivity in the low frequency bandwidth and causes perturbations on the EM response curves. This dispersive effect complicates the interpretation of the results but yields complementary information on permafrost distribution. The Cole–Cole function is valid to describe and explain frequency dispersion and an estimate of polarisation and relaxation time may be obtained. The most probable cause of polarisation is related to Maxwell–Wagner effect in heterogeneous porous media. It is shown that the electrical resistivity value depends as much on the spatial dimension of a heterogeneous medium as on frequency dispersion. Consequently, the scale of the heterogeneities can explain most of the distortions observed in the EM field. © 1997 John Wiley & Sons, Ltd.