Interprétation conjointe de cartographies magnétique et électromagnétique des propriétés magnétiques des sols anthropisés

The magnetic properties are involved in two geophysical exploration methods: the magnetic method with which we measure the spatial variations of the geomagnetic field, and low frequency electromagnetic method that an artificial electromagnetic field is emitted and we measure the response of soil this field.<br />The thesis presented here proposes a method for simultaneous interpretation of data from these two types of method. This may make it possible to characterize the different types of magnetization in the near subsurface of the soil and to better assess the depth and geometry of magnetic sources. An extensive magnetic survey conducted in the Hellenistic site of Apamea on the Euphrates shows the interest of such exploration in the context of a search of urgency and importance to refine the interpretation of magnetic data. <br />The first chapter presents a synthesis on the study of magnetic properties of soil samples. These properties allow to characterize the behaviour of surface horizons and to study pedological and anthropological soil processes. The magnetic and electromagnetic surveys can map the magnetic properties, maps that can be supplemented by studies on samples. <br />There are many electromagnetic devices for measuring apparent magnetic susceptibility but their performance, especially in terms of depths of investigation, are highly variable. A theoretical and experimental study conducted on a test site shows that the spacing and orientation of the coils selected for CS150 make the device with the best depth of investigation and the order of 1 m, and for which the conductivity of the ground has very little influence on the phase response. <br />The joint interpretation of magnetic and electromagnetic data is based on linear filtering of electromagnetic data which allows to restore the magnetic anomaly due to induced magnetization. The theoretical study shows that the main difference between the magnetic data and electromagnetic filtered data comes from the difference in depth of investigation between the devices. <br />Finally, experimental trials on archaeological sites have resulted in one case, to separate the remanent magnetization of the induced magnetization and calculate the depth of the magnetic source and the other case, to separate the viscous magnetization from the induced magnetization and here again to calculate the depth of the magnetic source.Les propriétés magnétiques interviennent dans deux méthodes de prospection : la méthode magnétique où l'on mesure les variations spatiales du champ magnétique terrestre et le méthode électromagnétique basse fréquence où l'on émet un champ artificiel et où l'on mesure la réaction du sol à ce champ.<br />La thèse présentée ici propose une méthode d'interprétation simultanée des données de ces deux types de méthode. Une telle démarche peut en effet permettre de caractériser les différents types d'aimantations affectant le proche sous-sol et de mieux évaluer la profondeur et la géométrie des sources magnétiques.<br />Une vaste prospection magnétique réalisée sur le site hellénistique d'Apamée de l'Euphrate montre l'intérêt de la prospection dans le contexte d'une fouille d'urgence et l'intérêt qu'il y a à affiner l'interprétation des données magnétiques.<br />Le premier chapitre présente une synthèse concernant l'étude des propriétés magnétiques des sols sur échantillons. Ces propriétés permettent de caractériser les comportements des horizons superficiels et d'en étudier les processus pédologiques et anthropiques. Les prospections magnétique et électromagnétique permettent de cartographier ces propriétés magnétiques, cartographies qui peuvent être complétées par des études sur échantillons.<br />Il existe de nombreux appareils électromagnétiques permettant de mesurer la susceptibilité magnétique apparente mais leurs performances, particulièrement en termes de profondeurs d'investigation, sont très variables. Une étude théorique et expérimentale réalisée sur un site test montre que l'écartement et l'orientation des bobines choisis pour le CS150 en font l'appareil possédant la meilleure profondeur d'investigation, de l'ordre de 1 m, et pour lequel la conductivité du terrain n'a qu'une très faible influence sur la réponse en phase.<br />L'interprétation conjointe des données magnétique et électromagnétique est basée sur le filtrage linéaire des données électromagnétiques qui permet de restituer l'anomalie magnétique due à l'aimantation induite. L'étude théorique montre que le principal écart observé entre les données magnétique brute et électromagnétique filtrée vient de la différence de profondeur d'investigation entre les appareils.<br />Enfin, des essais expérimentaux sur des sites archéologiques ont permis dans un cas, de dissocier l'aimantation rémanente de l'aimantation induite et de calculer la profondeur de la source magnétique et dans l'autre cas, de dissocier l'aimantation visqueuse de l'aimantation induite et là aussi de calculer la profondeur de la source magnétique