Centre Européen
de Recherche et d'Enseignement
des Géosciences de l'Environnement

Magnétisme, Matériaux et Géophysique de Terrain (MMGT)

Les activités de la plateforme MMGT incluent les activités du Laboratoire de Magnétisme des Roches, de la Géophysique de Terrain et de l'atelier de préparation et d'observation d'échantillons. Ces activités concernent un ingénieur de recherche spécialisé dans le développement instrumental et la géophysique de terrain, un ingénieur d'études spécialisé dans le développement d'experimentation et un technicien spécialiste de la prépartion des échantillons.

Magnétométrie de laboratoire

Les équipements de magnétométrie sont localisés dans un chalet situé à une centaine de mètres du CEREGE. Ce chalet est doté d'une chambre amagnétique à parois de fer doux dans laquelle l'intensité du champ magnétique est 100 fois inférieure à l'intensité champ magnétique mesurée à l'extérieur de la chambre.

Nous disposons d’un magnétomètre supraconducteur SRM760R (2G Enterprises, sensibilité de 2 10-12 Am2), doté du système de désaimantation par champ alternatif acquisition d’aimantation rémanente anysthérétique, de magnétomètres spinner JR5 (AGICO) et Minispin (Molspin), ce dernier étant dédié aux gros échantillons. Enfin nous disposons aussi d’un magnétomètre à échantillon vibrant MicroMag 3900 (Lakeshore) avec systèmes haute et basse température.

Nous disposons aussi de 2 susceptibilimètres MFK1 (AGICO) dont 1 doté du four CS3 et d’un susceptibilimètre KLY2 à grand bobine pour échantillon de 65 cm3, d’un susceptibilimètre MS2 (Bartington) dédié au carottes longues et d’un susceptibilimètre transportable SM150 (ZH Instruments)

Pour le traitement des échantillons, nous disposons d’un four pour désaimantation thermique capacité de 80 échantillons (Magnetic measurements ltd., MMTD80, mesure jusqu'à 800°C, champ ambiant < 10 nT, possibilité d'ATR), d’un aimanteur à champ pulsé (Magnetic Measurements ltd., Modèle MMPM9, champ maximum : 9 T), de 4 anneaux de Halbach (1T, 0.6T, 0.3T), un désaimanteur par champ alternatif LDA5 (AGICO) pouvant atteindre 200 mT.


Magnétomètre supraconducteur
(SRM760R, 2G Enterprises


Magnétomètre spinner (JR5, AGICO) à gauche
et désaimanteur par champ alternatif
(LDA5, AGICO) à droite


Magnétomètre à échantillon
vibrant(Micromag 3900, LakeShore)
avec système haute
et basse température.

Développements internes en magnétométrie

Nous avons développé un scanner haute résolution pour la mesures de la rémanence de carottes longues. Ce dispositif a été l’objet d’un dépôt de demande de brevet à l’INPI le 8 avril 2016, la demande de brevet international est en cours de préparation.


scanner haute résolution pour carottes longues

Nous avons aussi développé un magnétomètre et un susceptibilimètre pour des missions particulières. Assemblés et testés au CEREGE puis transportés à la NASA, ils ont servi à mesurer le moment magnétique et la susceptibilité d’échantillons de grande taille de la missio Apollo. Les mesures ont été effctuées dans une chambre de stockage à l’environnement controllé (oxygème, humidité, poussière…).


Les instruments utilisés lors de la mission au Centre spatial Lyndon B. Johnson de la NASA à Houston (à gauche : magnétomètre, à droite : susceptibilimètre).

 

Pétrophysique

Pycnomètre à hélium (Quantachrome Instruments, modèle Stereopycnometer). Le pycnomètre à hélium permet de déterminer de façon précise le volume d'un échantillon solide (massif, divisé ou poreux) de masse connue, permettant d'accéder à sa masse volumique.


Pycnomètre à hélium

 

Magnéto-optique

L’imagerie magnéto-optique (Magneto-Optical Imaging, MOI, en anglais) a pour vocation de carter la distribution du champ magnétique en surface à l’échelle sub-micrométrique, ce qui permets d’observer les structures magnétiques fines dans les minéraux magnétiques. A l’aide d’un microscope optique doté d’un modulateur optique, on peut observer l’intensité du champ magnétique perpendiculaire à l’échantillon après l’analyse d’images acquises à l’aide d’une caméra CCD. Cette technique a été développée en collaboration avec l’école polythechnique, le modulateur optique et l’analyse d’images ayant été développés au CEREGE.

La technique MOI couplée à d’autres approches minéralogiques par SEM, EBSD et TEM a révélé de magnifiques structures magnétiques dans les grains de métal des météorites.

Le système MOI et ses résultats pour un grain métallique dans une chondrite ordinaire montrant une structure en papillon correspondant à la distribution de nano-cristaux de tétrataénite (CZ, Fe0.5Ni0.5). (Uehara, Gattacceca, Leroux, Jacob, van der Beek (2011) Magnetic microstructures of metal grains in equilibrated ordinary chondrites and implications for paleomagnetism of meteorites, http://dx.doi.org/10.1016/j.epsl.2011.04.008)

 

Magnifique structure de domaines magnétiques d’une cohénite ‎(‎Fe‎,‎Ni‎,‎Co‎)_3C trouvée dans une météorite de fer. Les domaines changent selon le champ appliqué (anisotropie magnétique). (Reznik, Kontny, Uehara, Gattacceca, Solheid, Jackson (2016), Magnetic domains and magnetic stability of cohenite from the Morasko iron meteorite, http://dx.doi.org/10.1016/j.jmmm.2016.10.161)

ERT

Nous disposons de 2 systèmes ABEM Terrameter Lund System pour réaliser des profils de tomographie de résistivité électrique (Electrical Resistivity Tomography, ERT), ainsi que d'une dizaine de câbles avec des sorties (take-out) d'espacement 5 m et de 4 câbles avec des sorties d'espacement 1 m. Ainsi, nous pouvons autant réaliser des profils haute-résolution pour la proche sub-surface (premiers mètres ; application : archéologie, environnement) que des profils d'échelle kilométrique (espacement 20 m) pour atteindre les 200 m de profondeur environ (application : géologie, tectonique). Environ 150 électrodes sont disponibles, ainsi que des câbles de connexion aux take-out. En outre, pour transformer les mesures de résistivité apparente aux prédictions de résistivités vraies, nous utilisons le logiciel RES2DINV/RES3DINV. La plupart de ces éléments ont été acquis auprès de l'entreprise Georeva. En outre, nous possédons 2 systèmes à 4 électrodes pour des profils de résistivité électrique en configuration Wenner et Schlumberger.


Profil d'ERT déployé sur le site archéologique de Richeaume XIII au pied de la Sainte-Victoire

Magnétométrie de terrain

Nous disposons de 2 magnétomètres à pompage optique de césium, modèle Geometrics G858, dont 1 peut être utilisé en mode gradient, ainsi que d'1 magnétomètre à précession de protons, modèle Geometrics G856AX (mode station de base possible). De plus, 2 gradiomètres sont disponibles : 1 Foerster FEREX 4.032 API et 1 Magnetic Locator GA-72Cd de Schondstedt. Ces appareils sont utilisés pour diverses opérations de cartographie de champ magnétique sur le terrain (archéologie, géologie, risques). Le gradiomètre Foerster peut être utilisé en mode sous-marin.  La plupart ont été acquis via l'entreprise Iris Instrument. En outre, nous disposons de 3 susceptibilimètres portatifs SM30 acquis chez ZH Instruments.


Magnétomètre à pompage optique de césium, modèle Geometrics G858.


Gradiomètre Foerster utilisé en mode sous-marin

Atelier de préparation et d'observation de roches

L'atelier offre un panel complet d'équipements permettant de préparer des échantillons à partir de roches dures ou de sédiment meuble. Dans ce panel, on retrouve des scies humides ou à sec depuis des diamètres de lame de 500 mm pour les très gros échantillons jusqu'à la scie à fil diamanté.


Module roche contenat les équipements de sciage


Scie humide pouvant recevoir des lames de 400 à 500 mm