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Parmi les méthodes géophysiques permettant d'imager le sous-sol, le géoradar (ou GPR pour Ground Penetrating Radar en anglais, Radar à pénétration de sol) est l'une des plus communément utilisées. Son principal avantage est qu'il s'agit d'une méthode non destructive facile à mettre en œuvre dans un grand nombre de contextes (terrains variés, applicationsapplications).
Des ondes électromagnétiques pour sonder le sous-sol
Le géoradar repose sur l'utilisation d'ondes électromagnétiquesondes électromagnétiques, qui sont envoyées dans le sous-sol via une antenne. Le principe est donc très différent de celui utilisé lors de campagnes sismiques, celles-ci reposant sur l’utilisation d’ondes acoustiques. Pourtant, l'image finale qui en résulte est très approchante.
Tout comme les ondes sismiques, les ondes magnétiques vont réagir aux changements du milieu, mais pas suivant le même paramètre physiquephysique. Alors que les ondes sismiques vont se fléchirfléchir au niveau des interfaces caractérisées par un changement d'impédance acoustique, les ondes électromagnétiques vont se réfléchir au niveau des zones de changement de la constante diélectriquediélectrique.
La propagation des ondes électromagnétiques émises par le géoradar dépend donc de la conductivitéconductivité électrique des roches du sous-sol. Cela va également influencer la profondeur de pénétration des ondes : plus le sol est conducteur, plus l'énergieénergie électromagnétique se dissipe sous forme de chaleurchaleur et moins l'on peut sonder profondément.
La profondeur de pénétration va également dépendre de la fréquence des ondes utilisée. Plus la fréquence est élevée, moins les ondes pénétreront profondément. La résolutionrésolution sera cependant de bonne qualité pour les niveaux imagés. À l'inverse, si l'opérateur veut sonder plus profondément, il faudra diminuer la fréquence. Cela implique également une perte de résolution. Habituellement, le géoradar permet d'imager les premières dizaines de mètres du sous-sol.
Une méthode facile à mettre en œuvre dans de multiples situations
L'avantage du géoradar est qu'il peut facilement être appliqué à une grande variété de terrains : prairie, désert, glace, eau... Ce système a même été utilisé sur Mars pour imager les premiers mètres de régolitherégolithe. Le radar peut en effet être monté sur une multitude d'équipements (chariot à roue, luge...) adaptés à chaque type de terrain.
Le géoradar est ainsi utilisé pour un grand nombre d'applications. Il est bien sûr mis en œuvre pour les études géologiques du sous-sol (détermination de la structure du sol, recherche de couches minérales et de failles, identification de cavités...), pour les recherches archéologiques (présence de mursmurs enfouis, ou de divers artefacts liés à une ancienne présence humaine), mais surtout en géotechnique (recherche de canalisationcanalisation et d’engins explosifs, auscultationauscultation d'ouvrages en bétonbéton ou de monuments historiques).
