PEGGHy: A controlled geological environment to challenge geophysical instruments and imaging methods

PEGGHy : Un environnement géologique contrôlé pour tester instruments et méthodes d’imagerie géophysique

¹ GeoRessources / ENSG, Université de Lorraine / CNRS, Nancy, F-54000 France
² Enerex SAS, Vandœuvre-lès-Nancy, F-54500 France

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Abstract

When testing new imaging methods, researchers often rely on synthetic cases. These latter usually consist of a reference geomodel in which data are computed so that the methods can be challenged. To make these data realistic, noise is added, whose features can be questionable. Moreover, geomodels are simpler than real geological environments because they cannot contain the whole spectrum of geological scales. To circumvent these issues, we have developed the Platform for Experimental Geophysics, Geotechnics and Hydrogeology (PEGGHy), which holds artificial, fully controlled geological structures and heterogeneities. PEGGHy is filled with aggregates which have been selected based on their lithological properties so that significant geophysical contrasts are expected. Moreover, PEGGHy contains local anthropic heterogeneities which can generate wave diffraction and small-scale anomalies. Thanks to photogrammetric data acquired by drone, PEGGHy goes with a 3D, centimetric precision digital twin. Such a numerical tool allows to quantitatively compare models derived from geophysical data with the true subsurface geometry, providing a unique opportunity to test and teach instrumentation and imaging strategies.

Résumé

Pour tester les performances des méthodes d’imagerie, les chercheurs s’appuient souvent sur des cas synthétiques. Ces derniers consistent généralement en un géomodèle de référence dans lequel des données sont calculées afin de mettre les méthodes à l’épreuve. Pour rendre ces données réalistes, du bruit est ajouté, dont les caractéristiques peuvent être sujettes à caution. De plus, les géomodèles sont souvent plus simples que les environnements géologiques réels car ils ne contiennent pas l’ensemble des échelles géologiques. Pour contourner ces problèmes, nous avons développé la Plateforme d’Expérimentation Géophysique, Géotechnique et Hydrogéologique (PEGGHy), qui comprend des structures géologiques artificielles et des hétérogénéités anthropiques dont la géométrie (forme et position) est entièrement contrôlée. Les couches de la plateforme sont constituées d’agrégats sélectionnés en fonction de propriétés lithologiques qui permettent de créer des contrastes géophysiques significatifs. De plus, PEGGHy contient des hétérogénéités anthropiques locales susceptibles de générer une diffraction des ondes (sismiques ou électromagnétiques) ainsi que des anomalies à petite échelle. Grâce à des données photogrammétriques acquises par drone, la plateforme s’accompagne d’un jumeau numérique 3D d’une précision centimétrique. Cet outil numérique permet de comparer quantitativement les modèles obtenus par traitement de données géophysiques avec la géométrie réelle du sous-sol, offrant ainsi une opportunité unique de tester mais aussi d’enseigner les instruments géophysique et les méthodes d’imagerie.