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La gravimétrie

Précision : pour plus de clarté, nous avons choisi de présenter la gravimétrie dans une section séparée de ce site web bien qu’elle soit l’une des composantes de la géodésie. En effet, la géodésie se concentre sur l’étude de la forme et des dimensions de notre planète. Celle-ci exerçant une influence sur le champ de pesanteur de la Terre, la géodésie intègre également l’analyse de la gravité.

La gravimétrie, qu’est-ce-que c’est ?

La géodésie, au sens large, est la science s’intéressant à la mesure et à la compréhension de la forme de la Terre, son champ de gravité et sa rotation, ces trois quantités étant intimement liées. Comme son nom l’indique la gravimétrie se concentre sur la mesure du champ de gravité terrestre, variable dans le temps et dans l’espace.

La gravité résulte essentiellement de l’attraction par la Terre ; en raison de la forme aplatie de cette dernière, la gravité, qui a la dimension d’une accélération, varie avec la latitude, de 9.78 m/s2 (mètres par seconde au carré) à l’équateur à 9.83 m/s2 aux pôles. Elle diminue également avec l’altitude (du fait qu’on « s’éloigne des masses »). Les mesures de gravité en surface de la Terre permettent de modéliser la structure de la Terre, et plus particulièrement sa densité.

L’accélération de la pesanteur (g valant autour de 9.80 m/s2) se mesure à l’aide de gravimètres qui peuvent être utilisés en surface, aéroportés et bien encore embarqués sur des navires pour couvrir des surfaces plus importantes, mais avec des précisions moindres. Ces instruments peuvent être de deux types : relatifs ou absolus.

En savoir plus

La série « Des oreilles au sol » relate la construction du Réseau sismologique et géodésique français Résif-Epos. Tournée en 2016, elle présente les enjeux (épisode 1), les étapes (épisode 2), les disciplines scientifiques (3 et 4) et les acteurs de ce grand projet qui s’est déroulé de 2012 à 2022. En savoir plus sur Résif-Epos – Voir tous les épisodes sur la chaîne Youtube Résif-Epos.

La gravimétrie, à quoi ça sert ?

La gravimétrie est une discipline transverse et complémentaire des autres domaines des géosciences. Ses champs d’application sont divers et très variés. Elle permet typiquement de mieux caractériser la structure de la Terre.

L’application la plus classique consiste à cartographier les variations de gravité, directement reliées aux variations de relief et de masse aux alentours. La gravimétrie permet ainsi de « peser » le sol et le sous-sol pour détecter des anomalies éventuelles de densité. Cela permet la caractérisation de la structure de la croûte terrestre (épaisseur, densité), l’imagerie de chambres magmatiques sur les volcans, la prospection du sous-sol pour la détection de minerais, la détection de cavités, etc.

Les variations temporelles de gravité sont induites par des déplacements de masse à l’intérieur, en surface ou à l’extérieur de la Terre.

Les variations les plus importantes sont induites par l’attraction et la déformation de la Terre qui en résulte, par la Lune et le Soleil (marées solides) avec des périodes caractéristiques des mouvements de ces trois corps (Terre, Lune et Soleil) de l’ordre de la demi-journée (marées semi-diurnes), de la journée (marées diurnes) et sur de plus longues périodes.

Le cycle climatique induit également des variations du stock en eau dans les premiers mètres du sol, et donc des variations de gravité qu’il est possible de mesurer. La gravimétrie permet ainsi également, en complément d’autres mesures géophysiques, de quantifier (« peser ») l’eau présente dans le sol. A de plus longues échelles de temps, les mesures de gravimétrie peuvent être sensibles aux évolutions des calottes glaciaires et des glaciers.

Pour plus de détails sur ces diverses applications, consulter la page Domaines d’application de la gravimétrie

Gravimétrie : enregistrement de gravité par l’IOG 23 à Strasbourg sur un an (haut) et déplacements verticaux modélisés dus aux marées solides (bas)

Enregistrement de gravité par le gravimètre absolu l’IOG 23 à Strasbourg sur un an (haut) et déplacements verticaux modélisés dus aux marées solides (bas) © Jean-Paul Boy, Eost