Archimède 7. 2020. Dossier 2. De nouvelles perspectives pour les applications des méthodes électromagnétiques basse fréquence en archéologie

Auteurs

François-Xavier SIMON, Inrap, Direction Scientifique et Technique, Université Bourgogne Franche-Comté, CNRS, UMR 6249 Chrono-Environnement

Julien GUILLEMOTEAU, Université de Potsdam, Institut des Sciences de la Terre et Environnementales

Guillaume HULIN, Inrap, Direction Scientifique et Technique, Sorbonne Université, CNRS, EPHE, UMR 7619 Metis

Joachim RIMPOT, Inrap, Direction Scientifique et Technique

Julien THIESSON, Sorbonne Université, CNRS, EPHE, UMR 7619 Metis

Alain TABBAGH,  Sorbonne Université, CNRS, EPHE, UMR 7619 Metis

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DOI https://doi.org/10.47245/archimede.0007.act.14

RÉSUMÉS : français - english           CITER CET ARTICLE : réf. électronique

Résumé

La méthode électromagnétique basse fréquence (ou EMI pour ElectroMagnetic Induction), située à la croisée des méthodes magnétique, électrique et radar, offre de nombreuses possibilités de développement mais subit également d’importantes contraintes techniques. Malgré des développements instrumentaux initiés dans les années 60, son utilisation a longtemps été limitée en archéologie à la cartographie de la conductivité électrique apparente et/ou de la susceptibilité magnétique soit sur des surfaces restreintes soit avec des stratégies à large maille. Depuis la fin des années 2000, du fait de leur application en science du sol, les méthodes EMI se sont plus largement diffusées. Les appareils mono-fréquence et mono-récepteur ont ouvert la voie à des appareils multi-récepteurs et multi-fréquences avec des perspectives très larges en termes de caractérisation spatiale 3D des structures cartographiées comme d’analyse des propriétés physiques des sols. Le développement de systèmes tractés et automatisés a permis à cette méthode de trouver une place dans l’archéologie du paysage. Ce progrès technique, qui s’est traduit par une quantité importante de données a prévalu sur un travail théorique approfondi illustré aujourd’hui par l’inversion de données et l’analyse des sensibilités aux différentes propriétés géophysiques qui ouvrent de larges perspectives. Nous évoquerons les limites instrumentales auxquelles ces applications doivent faire face mais sont souvent négligées par les utilisateurs de ces méthodes. Nous présenterons également le résultat de modélisations 1D et 3D.

Mots-clés : Prospection électromagnétique, Inversion, Susceptibilité magnétique complexe, Conductivité électrique, Permittivité diélectrique.

Abstract

The low-frequency electromagnetic method (or EMI for ElectroMagnetic Induction), at the crossroads of the magnetic, electrical and GPR methods, offers many possibilities of development but is also limited by important technical constraints. In spite of instrumental developments initiated during the sixties, their use has long been limited in archaeology to the mapping of apparent electrical conductivity and/or magnetic susceptibility over restricted areas or with wide mesh sampling strategies. Since the end of the 2000s, due to their application in soil science, EMI methods have been widely diffused. Multi-coils and multi-frequency systems have replaced single-frequency and single-receiver devices, then opening up new perspectives in terms of 3D spatial characterization of buried features but also in terms of soil properties analysis. The development of towed systems allowed application to landscape archaeology. This technical advance, which has been expressed in terms of amount of measurement, has prevailed over in-depth theoretical work nowadays illustrated by data inversion and analyses of sensitivity to the different geophysical properties. These two specific points, however, open up the soundness perspectives to future applications. We will discuss the instrumental limitations to which these applications face and which are often neglected by practitioners. We will also present the results of 1D and 3D modelling.

Keywords: Electromagnetic survey, Inversion, Complex magnetic susceptibility, Electrical conductivity, Dielectric permittivity.

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