Magnetotelluric prospecting in the Matagami mining camp

Dans ce mémoire, un logiciel de modélisation 2D MT a été modifié afin d'y inclure une résistivité complexe variant en fonction de la fréquence suivant une équation Cole-Cole. Ce nouveau logiciel a été validé à l'aide de solutions analytiques et certains résultats publiés de modèles 2D incluant des effets de dispersion. Les réponses calculées de modèles présentant des effets de dispersion ont la possibilité d'être détectées mais seulement pour des corps situés à une profondeur inférieure à leurs dimensions. Les propriétés électriques (i.e. résistivité, chargeabilité, constante de temps) et les dimensions du corps influencent grandement les réponses MT et l'habilité d'être detectés par la méthode MT. La possibilité d'imager des structures dans le camp de Matagami a été examinée par le moyen de modélisation et d'interprétation des sondages MT éxistants. La présence de distorsion et de bruit dans les données a été mise en évidence dans les sondages MT. Plusieurs méthodes ont été utilisées pour déterminer la dimension du sous-sol localisé sous la région sondée par la MT. Ces méthodes démontrent que la région se trouve entre 2D/3D et 3D. Des inversions 2D ont été effectuées pour les profils MT et les pseudo-profils (profils perpendiculaires aux profils MT). On en déduit que le milieu contient des structures 2D de toutes tailles, dimension et orientation dans un milieu 3D. Les résultats des inversions 2D ont été interpolés pour construire un modèle 3D. Une modélisation 3D MT a été faite pour vérifier la qualité des inversions 2D dans un cas 3D. Le résultat a été satisfaisant pour les données MT dont les réponses MT modélisées ressemblent fortement aux sondages. En ajustant les couches profondes et en ajoutant les corrections des effets statiques, il est possible de reproduire des modèles qui ajustent beaucoup mieux les données MT.

Abstract

In this thesis, 2D MT modeling program was modified to include a varying complex resistivity with frequency by implementing the Cole-Cole equation in the forward code. The code was validated with analytical solutions and some existing results to MT models with resistivity dispersion. Bodies with induced polarization (IP) effects were found to be detectable but only for bodies at depths less than their geometrical dimensions. The electrical and inductive properties (i.e. chargeability (m), time constant (τ) ...) of the body greatly influence the outcome of the MT response and the ability to be detected by the MT. The capability of mapping structures in the Matagami mining camp was investigated by modelling and by interpretation of a very large existing MT survey. Strong presence of distortion and noises were found in the magnetotelluric (MT) survey data at the Matagami southern flank region. Various methods were used to quantify the dimensionality of the surveyed region as 2D/3D and 3D. 2D inversion was done parrallel and perpendicular to the determined strike direction. We have found the MT surveyed area to contain 2D medium size structures of mixed size, orientation and shape in a 3D medium. The inversion results were then interpolated to build a 3D model. 3D forward response was done to verify the fit of the 3D model responses with the survey data. The 3D model responses resemble the survey data. By adjusting the 1D earth crust model and by adding a static shift correction, it is possible to produce responses that better fit the survey data.