Géophysique aéroportée

La géophysique aéroportée fournit des informations utiles à la compréhension des structures géologiques, à la gestion des ressources et à l'aménagement de l'espace souterrain. À grande échelle (mesures loin du sol), elle aide à la compréhension des grands édifices de la croûte terrestre (socles cristallins, massifs montagneux, bassins sédimentaires). À plus petite échelle (mesures proches du sol), elle décrit des structures plus fines, généralement proches de la surface. Cette application est donc surtout utile à l'exploration des ressources naturelles et aux études environnementales.

Les mesures sont classiquement réalisées à l'aide d'instruments de mesures géophysiques embarqués à bord d'un avion ou d'un hélicoptère ou encore suspendus sous un hélicoptère.

Quelles que soient les méthodes mises en œuvre, les levés se font toujours le long de lignes de vol parallèles entre elles, recoupées par des lignes de contrôle perpendiculaires. Aujourd'hui la plupart des levés sont réalisés en suivant une surface dite drapée, c'est-à-dire une surface continue au dessus du sol, calculée à l'avance à partir d'un modèle topographique de la région étudiée. Cette méthode est indispensable pour que les lignes de vol et les lignes de contrôle se recoupent à la même hauteur au-dessus du sol.

L'espacement des lignes de vol dépend de la résolution attendue et donc de la taille des objets géologiques que l'on souhaite imager. L'enregistrement simultané de plusieurs paramètres géophysiques est généralement mis en œuvre, de manière à optimiser les coûts d'acquisition.

Le plus souvent, l'avion ou l'hélicoptère évolue à basse hauteur au-dessus du sol, typiquement entre 50 m et 120 m, pour les levés dits de « haute résolution », ce qui requiert des autorisations administratives et des consignes de sécurité préalables. Plus le porteur vole lentement, plus la distance séparant les points de mesure est petite et plus la résolution est grande. Classiquement le survol est réalisé à une vitesse de l'ordre de 265 km/h en avion et 80 km/h en hélicoptère. Les données acquises sont positionnées à l'aide de récepteurs GPS, à la précision de quelques mètres avant correction, quelques cm après correction.

La géophysique aéroportée a surtout été mise en oeuvre dans les pays riches en ressources naturelles, principalement le Canada, l'Australie, les pays scandinaves, certaines régions d'Afrique, etc. C'est surtout la méthode magnétique qui a été mise en oeuvre et qui est toujours la plus utilisée, en raison de la très grande richesse des boucliers en minéraux magnétiques. Les levés magnétiques par avion dits de haute résolution sont aujourd'hui systématiquement mis en oeuvre dès les premières phases de la reconnaissance ; puis complétés par les levés dits de très haute résolution par hélicoptère à basse hauteur ; et plus récemment (depuis les années 2000) par les levés électromagnétiques. La radiométrie est généralement ajoutée aux levés magnétiques afin de compléter les informations sur les roches proches de la surface du sol. La gravimétrie, plus délicate à mettre en oeuvre à partir d'un aéronef, est utilisée pour des applications plus spécifiques, généralement à grande échelle.

En France, les déclarations de fouille et de levés géophysiques sont régies par le Code Minier^[1]

Les premiers levés de géophysique aéroportée en France ont été entrepris dans la première moitié du XX^e siècle. Ils concernent, pendant quelques dizaines d'années, essentiellement des études de reconnaissance minière ou pétrolière. À partir des années 1970 ces méthodes se répandent peu à peu au point de devenir systématiques dès les premières phases de la reconnaissance géologique. Depuis les années 1990, les applications de la géophysique aéroportée se diversifient : elles sont utilisées systématiquement pour l'exploration des ressources naturelles ; pour l'aménagement et les études géotechniques (l'implantation de nouveaux tunnels) ; pour les études environnementales (par exemple pour cartographier le fond radiologique naturel ou les dispersions accidentelles de produits issus de l'exploitation de l'uranium) ; pour les études hydrogéologiques ; pour les risques naturels ; etc.

Tous les pays riches ont réalisé la couverture magnétique complète de leur territoire et s'efforcent depuis d'accroitre la résolution des régions ayant un intérêt géologique particulier à l'aide de levés volés plus près de la surface, le longs de profils plus serrés afin de préciser les traits géologiques reconnus dans les levés régionaux.

Des cartes d'assemblage des levés magnétiques régionaux ont été réalisées ces dernières années, notamment au-dessus de l'Amérique du Nord^[2] et de l'Europe (Mouge, P., 1990^[3]) et plus récemment à l'échelle du Globe par le projet international World Digital Magnetic Anomaly Map^[4].

À l'automne 2025, plusieurs campagnes de géophysique héliportée sont lancées par le BRGM dans quatre régions françaises pour améliorer la connaissance et la gestion des eaux souterraines face aux effets du changement climatique et à la pression croissante sur cette ressource^[5] :

• Un projet scientifique AquaSEL (sur 4 ans) va , à partir d'octobre 2025, évaluer le degré de salinisation des aquifères côtiers du bassin Artois‑Picardie, financé par l'Agence de l'eau Artois‑Picardie et le BRGM. Cette campagne de géophysique héliportée le longera le trait de côte de la Somme au Pas‑de‑Calais. Les modèles géologiques du sous‑sol côtier seront ainsi affinés, pour mettre en place un réseau de suivi hydrogéologique suivant le biseau salé, analyser les origines et l'évolution de la salinisation des nappes souterraines, dans un contexte de surexploitation des ressources, de montée du niveau marin et de renvoi à la mer des pompages d'inondations du bassin de l'Aa et du réseau des watringues. Les levés aériens, faits par un hélicoptère équipé d'une antenne de 20 mètres, totaliseront 150 km de lignes de vol entre Le Tréport et Calais et permettront, en complément de mesures au sol et d'observations géologiques et hydrogéochimiques, d'imager la structure du sous‑sol jusqu'à 300 mètres de profondeur et de caractériser les mélanges entre eau douce et eau salée, fournissant ainsi des données essentielles pour la gestion durable des eaux littorales^[5].
• En normandie, le projet MORITO (sur 4 ans) porté par le BRGM et le Syndicat mixte d'aménagement du bassin de l'Iton (SMABI), inscrit dans une étude « volumes prélevables », à partir d'octobre 2025, vise, lui, à améliorer la connaissance des ressources en eau souterraine du bassin de l'Iton, jugé stratégique comme réservoir d'eau potable. L'hélicoptère va couvrir 300 km de lignes entre Évreux et Le Tréport pour imager les contrastes de résistivité électrique du sous‑sol jusqu'à 300 mètres de profondeur, en complément d'observations géologiques et hydrogéologiques, pour quantifier la ressource en eau et modéliser en 3D les écoulements de nappes et les échanges entre nappes et rivières, pour anticiper les effets du changement climatique^[5].
• Dans les Vosges, dans le cadre du Schéma d'aménagement et de gestion des eaux des Grès du Trias inférieur (SAGE GTI), autour de Vittel et Contrexéville (Vosges), le BRGM, avec le Conseil départemental des Vosges et l'Agence de l'eau Rhin-Meuse lance, en 2025, une étude (de 4 ans) de la structure du sous‑sol et les circulations d'eau souterraine. Un modèle multinappes sera construit pour renforcer les connaissances hydrogéologiques et à créer une plateforme de diffusion et de gestion des données (à partir de 400 km de lignes de vol, concentré sur les zones de faille connues, pour imager les contrastes de résistivité électrique du sous‑sol jusqu'à 300 mètres de profondeur^[5].
• Dans les Pyrénées, une étude inédite des nappes d'eau souterraine, s'appuie sur une campagne de géophysique héliportée, lancée le 7 octobre 2025, dans les vallées pyrénéennes de la Haute-Garonne, de l'Ariège et des Hautes-Pyrénées pour identifier des ressources en eau liées aux nappes fluvio‑glaciaires (ces vallées abritent de vastes couches sédimentaires post‑glaciaires, encore mal connues, susceptibles d'abriter d'importantes réserves hydriques dont le fonctionnement reste à préciser. En quatre ans, le BRGM avec les collectivités locales et agences de l'eau, élaborera un modèle géologique de mise en place des sédiments, étudiera la nature des aquifères et leurs conditions de recharge, notamment par des forages de reconnaissance. La première étape consiste en un survol aérien de deux semaines, destiné à imager les contrastes de résistivité électrique du sous‑sol jusqu'à 300 mètres de profondeur. Les levés, réalisés sur 800 km de lignes de vol couvrant les vallées de la Garonne, des Nestes, du Gave de Pau et de l'Ariège, fourniront des données essentielles pour améliorer la compréhension des écoulements souterrains et la gestion durable des ressources en eau ^[6].