Étude du champ électromagnétique et interprétation de données magnétotelluriques au vietnam

par Viet Hung Luu

Thèse de doctorat en Sciences de la terre

Sous la direction de Michel Menvielle et de Minh Le huy.

Le président du jury était Hermann Zeyen.

Le jury était composé de Michel Menvielle, Minh Le huy, Hermann Zeyen, Jérôme Dyment, Pascal Tarits, Christine Amory-mazaudier.

Les rapporteurs étaient Jérôme Dyment, Pascal Tarits.


  • Résumé

    Ce travail de thèse est consacré à l’étude de la structure électrique de la croûte terrestre dans deux régions du Vietnam, au Nord dans le delta du Fleuve Rouge et au Sud dans la région de la faille de la Rivière Saigon, et en Afrique de l’Ouest, où les données utilisées sont celles acquises durant l’Année Internationale de l’Electrojet Equatorial (AIEE). La technique utilisée est celle du sondage magnétotellurique. Deux des régions étudiées (le sud du Vietnam et l’Afrique de l’Ouest) sont situées au voisinage de l’équateur magnétique. Du fait de la présence de l’électrojet équatorial, l’hypothèse de l’onde plane, sur laquelle est basée la magnétotellurique, n’y est vérifiée que pour une gamme de périodes limitée. La modélisation de l’induction par un électrojet gaussien nous a permis de caractériser l’effet de source associé à l’électrojet équatorial, et de déterminer pour chacune des zones étudiées les gammes de périodes pour lesquelles cet effet de source est négligeable. Nous avons par ailleurs montré que l’effet de source associé à l’électrojet équatorial dépend des principales caractéristiques de la structure électrique du sous-sol, et de la distance entre le centre de l’électrojet équatorial et la position examinée. Dans le delta du fleuve Rouge, le profil magnétotellurique est orienté SO-NE. Long d’environ 32 km, il recoupe les failles majeures du système de failles du Fleuve Rouge. Les données magnétotelluriques ont été inversées pour obtenir une coupe transversale de résistivité électrique pour les trois premiers kilomètres. Cette coupe de résistivité électrique et une coupe de densité obtenue par modélisation des données gravimétriques acquises le long du même profil, ainsi que des informations déduites de forages effectués au voisinage du profil ont été utilisées pour proposer une coupe géologique de la région étudiée. Dans la région de la faille de la Rivière Saigon, le profil magnétotellurique, long d’environ 15 km, recoupe le trajet supposé de la faille. La structure électrique des premiers kilomètres de la croûte a été déterminée par inversion 2-D des données pour les gammes de périodes qui ne sont pas affectées par l’électrojet équatorial (< 0,7 s). La coupe transversale de résistivité électrique ainsi obtenue nous a permis de proposer une nouvelle localisation de la faille de la Rivière Saigon, à la limite entre un domaine résistant, le bloc de Da Lat au nord-est, et un domaine moins résistant, le bloc de Can Tho au sud-ouest. Cette nouvelle localisation est à environ 2,2 km au sud-ouest de la localisation généralement supposée pour cette faille. En Afrique de l’Ouest, nous avons montré que les données de jour sont affectées par l’électrojet équatorial pour toute la gamme de période étudiée (>120 s); ces données n’ont donc pas été utilisées pour déterminer la structure électrique de la croûte et du manteau supérieur. L’inversion 2-D des données de nuit, montre la présence d’une structure subverticale, relativement conductrice, qui sépare le Craton Ouest-africain très résistant des terrains situés sous le bassin du fleuve Sénégal.

  • Titre traduit

    Study of the electromagnetic field and interpretation of magnetotelluric data in Vietnam


  • Résumé

    This thesis is devoted to the study of the electrical structure of the Earth’s crust in two regions of Vietnam (the Red River Delta in the north and the region of the Saigon River fault in the south) and in West Africa. The data were those acquired during the International Year of the Equatorial Electrojet (IYEE). The technique used is the magnetotelluric (MT) sounding method. Two of the regions studied (southern Vietnam and West Africa) are located near the magnetic equator. Due to the presence of the equatorial electrojet in these regions, the assumption of plane wave, on which MT relies, is valid for a limited range of periods. Modeling of the induction by a Gaussian electrojet allowed us to characterize the source effect associated with the equatorial electrojet, and to determine for each studied region the period ranges for which the source effect is negligible. We have also shown that the source effect associated with the equatorial electrojet depends on the main features of the electrical structure of the basement, and the distance between the center of the equatorial electrojet and the location of the considered station. In the Red River Delta at the north, the MT profile is oriented SW-NE. It is about 32 km long, and goes across the major faults of the Red River fault system. MT data were applied 2-D inversion to obtain a electrical cross-section for the first three kilometers of the crust. This electrical cross-section, a density cross-section obtained by modeling of gravity data collected along the same profile, and information derived from holes drilled in the vicinity of the profile, both were used to construct a geological section of the study area. In the region of the Saigon River fault, the magnetotelluric profile is about 15 km long. It goes across the supposed location of the fault. The electrical structure of the first three kilometers of the crust was determined by 2-D inversion of data for periods which are not affected by the equatorial electrojet (< 0.7 s). The electrical cross-section obtained allowed us to propose a new location for the Saigon River fault; it corresponds to the boundary between a resistant domain, the block of Da Lat in the north-east, and a less resistant domain, the block of Can Tho in the south-west. This new location is about 2.2 km southwest of the location currently assumed for this fault. In West Africa, we have shown that electromagnetic impedances derived using day time data are affected by the equatorial electrojet for the whole range of period studied (> 120 s), so these data have not been used to determine the electrical structure of the crust and the upper mantle. The 2-D inversion of nighttime data shows the presence of a subvertical structure, relatively conductive, which separates the West African Craton which is very resistant from the geological structures beneath the Senegal River basin.


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