La technique de spectrométrie gamma peut être employée dans les levés aériens et les levés au sol. Dans les airs, elle assure un balayage systématique, peu coûteux, de vastes étendues, et peut se combiner aisément aux techniques magnétiques et électromagnétiques classiques au cours d'un levé multicapteurs unique. Au sol, la spectrométrie in situ fournit des résultats quantitatifs en temps réel, qui permettent la distinction entre les formations géologiques et les altérations causées par les corps minéralisés.

En effet, la spectrométrie gamma permet de faire la distinction entre les altérations associées à une minéralisation et les roches stériles. Sur cette illustration, la carte des données sur le potassium (K) (correspondant à l'une des 14 variables produites par le levé aérien) révèle (à gauche) des valeurs élevées de K associées à une altération dans un grand gisement de porphyre (Cu-Au +/-Mo), et (sur la droite) une intrusion felsique stérile.

Pouvons-nous donc distinguer l'important gisement de potassium du gisement moins intéressant? Oui! La veine avec minéralisation de porphyre est caractérisée par un rapport éTh./K typiquement bas (courbe verte), qui apparaît à la fois dans les données du levé aérien et dans celles du levé au sol. En revanche, les valeurs éU/éTh (courbe bleue) sont élevées uniquement dans la zone de l'intrusion felsique.

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Bien que les levés géophysiques aériens présentent de grands avantages en raison du grand nombre de données utiles qu'ils produisent, il faut prendre en considération l'inconvénient des coûts relativement élevés de vol. Le jugement à porter sur les avantages et les inconvénients constitue probablement l'aspect le plus délicat de la décision d'effectuer un levé aérien.

On doit tenir compte de nombreux facteurs dans la planification d'un levé, notamment:

• les questions géophysiques:
  • la hauteur de vol (la distance par rapport à la source)
  • les variables à mesurer et les instruments requis
  • les variables «obligatoires» à obtenir et les variables secondaires (dans le cas de panne d'instruments ou d'autres dérangements)
  • le volume des capteurs requis (dans le cas de la spectrométrie gamma aéroportée);
  • la présence de masses d'eau pour les mesures SGA du rayonnement naturel (pour le comptage parasite autant que pour l'étalonnage);
  • la direction de vol (habituellement «perpendiculaire au pendage de la couche»)
  • l'espacement entre les lignes de vol (250 m? 500 m? 1000 m?)
  • l'étendue de la zone de balayage

• certaines considérations pratiques:
  • les coûts: aéronef, carburant, personnel
  • la hauteur de vol et l'autonomie de l'aéronef (nature du terrain, relief, température de l'air)
  • le poids des instruments et du carburant
  • la facilité avec laquelle on peut se procurer du carburant

La Section de la géophysique de rayonnement assure depuis longtemps l'élaboration et la mise en oeuvre de levés aériens multicapteurs réalisés par des aéronefs à voilure fixe. Même si nous n'effectuons plus les levés nous-mêmes de façon systématique, nous faisons profiter de notre vaste expérience les entreprises, nationales et internationales, chargées d'effectuer des levés géophysiques sous contrat, plusieurs desquelles sont listées dans le "Annual Survey of International Exploration Geophysics" de la CGC.

Pour de plus amples renseignements sur l'aide fournie dans la planification des levés aériens, veuiller contactez-nous.

Planification

À la suite du traitement des données recueillies durant le levé aérien et de la composition de cartes de courbes de niveau et de profils superposés, le géophysicien peut repérer les zones (anomalies) qui méritent une recherche plus poussée au sol, au moyen de spectromètres portatifs. On peut ainsi définir plus précisément l'emplacement et la forme de l'anomalie dans l'ensemble de la formation géologique locale. Durant le levé au sol, on prélève également des échantillons pour analyse.

Le levé au sol peut être autonome ou bien effectué à la suite d'un levé aérien. Il nécessite une planification rigoureuse et la prise en compte des facteurs déterminants dans la collecte des données spectrométriques et géologiques.

• À quel endroit doit-on prendre les lectures? Quel doit être l'intervalle entre les lignes de quadrillage? Quel doit être l'intervalle entre les stations le long des lignes?
  Comme pour toute technique géochimique, il est recommandé d'effectuer un levé de reconnaissance préalable, afin de déterminer si le contraste entre les radioéléments du substratum rocheux et des diverses formations de surface est suffisant pour justifier une recherche plus poussée. Il est inutile de prendre des centaines de lectures à intervalles très rapprochés sur une vaste étendue si les contrastes radioactifs ne sont pas discernables.

  Une brève reconnaissance (de quelques heures ou de quelques jours, selon l'étendue de la recherche et la logistique existante) permet de vérifier si les radioéléments des formations les mieux exposées et les moins altérées présentent des contrastes avec ceux des zones minéralisées et altérées.

  À partir de ces résultats préliminaires, on peut déterminer s'il est nécessaire de prévoir un quadrillage uniforme de stations en vue du levé au sol ultérieur et choisir l'emplacement de ces stations.

• Combien de temps faut-il attendre après une pluie?
  Après une forte pluie qui a détrempé le sol, on doit attendre entre 12 et 24 heures pour effectuer une spectrométrie au sol, afin que le taux d'humidité revienne à son niveau d'avant la pluie.

• Combien de temps doit-on compter?
  Lorsqu'on utilise les capteurs au NaI de 0.34 L, relativement gros, la période de comptage doit durer au minimum 2 minutes. Les périodes de comptage sont plus longues dans le cas des capteurs portatifs plus petits.

• Doit-on utiliser une «station de base»?
  Il n'est pas nécessaire d'utiliser une station de base pour «référencer» les données, comme dans les levés au magnétomètre, mais il est conseillé de prendre des lectures régulières (le matin et le soir) à un endroit fixe, bien connu, afin de vérifier que le spectromètre et les capteurs sont en bon état de fonctionnement.

• Doit-on mémoriser uniquement les «zones d'intérêt» (les fenêtres) ou bien toutes les données provenant de l'ensemble des canaux (256 ou 512)?
  Bien que la plupart des usagers ne désirent obtenir que les concentrations de K, éU et éTh, l'enregistrement et le téléchargement de toutes les données du spectre sont des opérations simples et elles permettent le traitement ultérieur des données. Même si les spectromètres récents peuvent enregistrer et mémoriser les données sur 512 canaux, cette résolution devrait être réservée aux travaux en laboratoire; une résolution à 256 canaux est suffisante pour les applications géologiques.

• Quand doit-on télécharger les données dans l'ordinateur?
  La grande capacité de mémoire des spectromètres les plus récents permet de stocker des centaines de milliers de spectres de rayonnement sur 256 canaux. Cela représente de nombreuses semaines de relevés, mais il est tout de même recommandé d'extraire les données à la fin de chaque journée de travail, dans la mesure du possible, afin d'éviter une perte des données en cas de panne ou de bris de l'instrument. En même temps, on peut noter ses observations dans le carnet de terrain.

• Mon spectromètre comporte une entrée pour les données en provenance d'un appareil GPS. Est-ce que je dois utiliser cette fonction ou simplement noter les coordonnées GPS dans mon carnet de terrain?
  Cela dépend du temps nécessaire à l'appareil GPS pour obtenir un «point fixe» fiable. Si le spectromètre enregistre la position du GPS avant que ce dernier ait établi une position stable, ou si on prend plusieurs lectures à l'intérieur de la même zone «GPS», il peut être préférable de neutraliser la fonction GPS et de noter manuellement les valeurs de position, qui seront ensuite consignées manuellement sur une feuille de calcul.

• Quelle autre information doit-on consigner?
  Pour effectuer une bonne interprétation des données du spectromètre, on doit noter le plus de renseignements possibles sur le matériel de la source, à chacune des lectures, ainsi que sur la qualité de la lecture. L'utilisation d'un formulaire normalisé ou d'une feuille de calcul permet de garantir que l'on n'oublie rien. Le mélange des données sur les affleurements et sur les morts-terrains, ou celles des roches altérées et celles des roches non altérées (par exemple), risque de fausser les résultats.

Instrumentation

Un levé spectrométrique au sol nécessite le matériel suivant:

• un spectromètre gamma autostable adéquatement étalonné (à droite, dans le sac à dos) branché à un capteur dont le volume est relativement important (cristal d'iodure de sodium de 0.35 L, cylindre blanc à gauche)

• un compteur à scintillation de poche (en bas à gauche), qui fournit un flot continu d'indications tout le long du cheminement, permettant de noter les endroits où les variations dans la radioactivité totale doivent être mesurées avec le spectromètre

Matériel facultatif, mais fortement recommandé:

• un récepteur GPS portatif pour les données de localisation (au centre)
• un appareil robuste et facile d'emploi, pour mésurer la susceptibilité magnétique (en bas, jaune) pour des renseignements complémentaires

Exécution d'un levé

	Une surface d'affleurement plane constitue une source géométrique parfaite pour une lecture (elle s'approche de la valeur 2π (demi-sphère) plane de la source constituée par les blocs en béton servant à l'étalonnage du spectromètre). Des écarts par rapport à cette situation idéale sont bien entendu tolérés, mais on doit éviter les écarts excessifs dans la mesure du possible: placer, par exemple, le spectromètre à la bordure d'un affleurement (géométrie <2π), dans une profonde fissure ou entre plusieurs blocs rocheux (géométrie >2π).
	Un autre exemple de bonne condition de lecture: le capteur est placé sur une surface plane, à 1 m de la limite de la falaise derrière le géologue. Il obtient ainsi une bonne géométrie 2π de la source, qui produit une détermination quantitative précise de K, éU et éTh.
	Un gros bloc rocheux (d'un diamètre > 1 m) constitue un volume suffisant pour assurer une géométrie 2π. Toutefois, le géologue doit évaluer la pertinence d'une telle lecture en matière de lithologie du substratum rocheux. On peut prendre des mesures sur des blocs de diamètre plus petit encore, mais les résultats doivent être interprétés avec précaution.
	Un levé au sol bien planifié doit conjuguer la spectrométrie gamma à d'autres techniques comme le prélèvement d'échantillons de roche, de sol, de matériaux hydro/biogéochimiques. L'établissement de relations entre les radioéléments et d'autres indicateurs géochimiques peut permettre de limiter le nombre d'échantillons géochimiques (et les frais qui en découlent) nécessaires pour constituer la cible d'exploration. Sur la photographie, on a combiné la spectrométrie gamma (à gauche), l'échantillonnage biogéochimique (en arrière à droite), l'échantillonnage de sol (à l'avant-plan) et l'échantillonnage lithogéochimique.

Pour une interprétation complète des données de spectrométrie aérienne ou au sol, on doit avoir des notions de pétrologie, de géologie des formations en surface et du substratum rocheux, de géochimie, et connaître la technique de spectrométrie gamma ainsi que certaines techniques géophysiques complémentaires.

On peut représenter les résultats d'un levé au sol au moyen de diverses techniques d'intercorrélation, comme ce tableau de coordonnées X-Y de éTh par rapport à K provenant de stations situées autour du gisement de Casino, au Yukon. La répartition en grappes révèle que, même si toutes les données se classent dans la même plage de valeurs du thorium, la teneur en potassium peut servir à distinguer une minéralisation (en jaune), des intrusions non minéralisées (en rose) et des roches hôtes plus anciennes (en vert). On peut comparer ces données topographiques avec les résultats de la spectrométrie gamma aérienne correspondante, en notant le guidage de minerai fourni par le rapport éTh/K.

Après avoir tracé les courbes de éTh par rapport à K, ou de éU par rapport à éTh, on est en mesure de déterminer les concentrations relatives des radioéléments dans les différents sites, pour des causes primaires (c'est-à-dire magmatiques) ou pour des causes secondaires (altération liée à un processus magmatique, hydrothermal ou atmosphérique). Quand ces processus sont associés à une minéralisation, les avantages sont évidents. Par ailleurs, le regroupement de certains lithotypes facilite souvent le repérage de formations nouvelles ou mal cartographiées.

Pour effectuer l'interprétation spatiale des résultats d'un levé au sol, on doit les mettre en relation avec d'autres données, de nature géologique ou géochimique, et avec les résultats d'autres levés géophysiques aériens ou au sol. Il est possible de le faire manuellement, mais des logiciels comme SurView ou d'autres logiciels SIG offerts dans le commerce, permettent de réaliser d'excellentes présentations des données.