MAPPEM Geophysics : un champ électromagnétique de possibilités

Mesurer la réponse électromagnétique des fonds marins pour mieux en révéler la structure… Telle est, en substance, l’approche innovante à l’origine de la création de MAPPEM Geophysics. Spin-off de l’Université de Brest, la jeune pousse basée à Saint-Renan, près de Brest, a été co-fondée début 2015 par l’ex-ingénieur CNRS et docteur en physique et électronique Jean-François D’Eu, aux côtés de Pascal Tarits, professeur des universités en géophysique marine, expert des méthodes d’imagerie électromagnétique appliquées aux géosciences. Actuels président et conseiller scientifique de l’entreprise, les deux hommes ont ainsi bâti leur projet entrepreneurial sur de solides bases scientifiques, issues de travaux de recherche académique portant sur des techniques de prospection indirectes par imagerie de la résistivité, utilisées de longue date sur la terre ferme. Des techniques en tête desquelles se trouve la méthode magnétotellurique.

« Cette méthode utilise la mesure des fluctuations naturelles des champs géoélectriques et géomagnétiques pour déterminer l’impédance des sous-sols », précisent les inventeurs (parmi lesquels figurent Jean-François D’Eu et Pascal Tarits) d’un brevet déposé en 2006, annonciateur des innovations portées aujourd’hui par MAPPEM Geophysics. Une « impédance des sous-sols » qui permet à son tour de déterminer la conductivité électrique – très variable en fonction de la nature des roches – de chacune des unités géologiques qui se succèdent sous nos pieds, et d’en révéler ainsi précisément la structure. Une approche efficace, du moins, sur la terre ferme…

De la terre à la mer

« Les méthodes électromagnétiques ont pris naissance sur la terre ferme, où elles sont utilisées de longue date dans le domaine de l’imagerie géophysique, mais nos deux co-fondateurs font partie des quelques acteurs qui contribuent à leur transposition en mer », explique le docteur en data-géosciences Andrew Weller, responsable du développement commercial de MAPPEM Geophysics.

Ces méthodes restaient cependant réservées à l’imagerie profonde de structures situées plusieurs kilomètres sous la surface. Pour les besoins plus « côtiers » de l’industrie, le développement des énergies marines renouvelables notamment, il fallait ainsi mettre au point des outils spécifiques. C’est ce qu’ont fait Jean-François D’Eu et Pascal Tarits en développant un dispositif éponyme de l’entreprise qu’ils ont cofondée : MAPPEM, pour « Marine profiler with penetrating electromagnetics ».

Un câble et deux « poissons »…

« MAPPEM est un système d’imagerie de la résistivité tracté par un navire près du fond à la vitesse de 3-4 nœuds environ », décrit l’entreprise brestoise sur son site internet. Un système d’imagerie composé de deux « poissons », aux faux airs de torpilles, renfermant les composants nécessaires à l’acquisition d’un signal qui permet, après traitement via les algorithmes développés par MAPPEM Geophysics, de dresser le profil des entrailles sous-marines.

Pour générer ce signal, le dispositif injecte un courant de plusieurs dizaines d’ampères entre les deux poissons, courant qui pénètre ainsi en profondeur le fond marin. En résulte la génération d’un signal électromagnétique alors capté par vingt électrodes réparties derrière le poisson de tête.

C’est précisément ce signal qui permet, via un traitement algorithmique maison, baptisé FASTINV, d’obtenir finalement un modèle de résistivité révélant les structures géologiques sous-jacentes au fond marin, et ce, en quasi-temps réel.

« Pour y parvenir, nous avons effectué un gros travail d’amélioration de nos algorithmes de traitement », souligne Andrew Weller. « Lorsque vous vous trouvez à bord du navire [tractant le dispositif], vous pouvez observer quasiment en live les résultats du processus d’acquisition », illustre le responsable.

Et outre cet important travail achevé en mars 2022, l’équipe d’ingénieurs de MAPPEM Geophysics s’est attelée au développement d’autres innovations, enrichissant au fil des ans la palette de technologies de l’entreprise : PASSEM et STATEM, deux systèmes de mesure des champs électromagnétiques ambiants émis par les structures sous-marines d’origine anthropique telles que les parcs éoliens offshore ; MAPPEM-S – version « light » de MAPPEM adaptée à une acquisition dans de faibles profondeurs d’eau – mais aussi un ultime dispositif d’imagerie électromagnétique travaillant quant à lui non plus seulement en deux, mais en trois dimensions, et visant ainsi la détection d’objets enfouis.

De la 2D à la 3D

« Sur la base de la technologie MAPPEM, nous avons développé un autre dispositif d’imagerie électromagnétique, en trois dimensions cette fois : MAPPEM-3D », dévoile Andrew Weller. Reprenant les fondements du système MAPPEM que sont les deux « poissons » tractés par un bateau, la solution a ceci de différent qu’elle ne comprend pas un mais trois câbles équipés d’électrodes réceptrices. « C’est ce qui permet d’obtenir un système d’acquisition 3D » éclaire le responsable du développement commercial de l’entreprise.

Visant toujours un objectif d’acquisition en temps réel, MAPPEM Geophysics a développé un autre système de traitement algorithmique des signaux captés par les électrodes, baptisé quant à lui BODIES.

« Ce système 3D nous permet de détecter et de localiser précisément des objets ponctuels », explique Andrew Weller. Des objets parmi lesquels figurent notamment les « UXO[1] », ou munitions non explosées. « Il s’agit souvent de vestiges de la Seconde Guerre mondiale, qui constituent une menace importante pour les projets d’énergies marines renouvelables », illustre Andrew Weller.

De quoi enrichir encore un peu plus l’offre de services proposés par MAPPEM Geophysics et la palette de secteurs auxquels elle s’adresse : dragage, oil & gas, géothermie et énergies renouvelables, mais aussi défense ou encore recherche scientifique. « Nous avons la possibilité de faire vraiment pas mal de choses… ! », glisse Andrew Weller.

Des projets tous azimuts

Depuis sa création en 2015, l’entreprise bretonne a ainsi mené pas moins d’une quarantaine de projets aux côtés d’une trentaine de clients parmi lesquels, notamment, plusieurs entreprises du secteur des énergies marines renouvelables. Outre la détermination précise de la lithologie des fonds marins – qui peut aller jusqu’à l’identification d’une éventuelle altération des roches de subsurface –, les technologies de MAPPEM Geophysics permettent en effet aux futurs exploitants de parcs éoliens de s’assurer de l’absence d’autres risques géologiques : cavités, poches de gaz, ou encore roches enfouies sous la surface, plus difficilement détectables via les techniques géophysiques conventionnelles.

Des aléas géologiques, mais donc aussi des bombes, comme l’évoquait plus haut le responsable du développement commercial de l’entreprise. Des munitions qui étaient justement au cœur de l’un des plus importants projets menés jusqu’à présent par MAPPEM Geophysics. « Dans le cadre de l’implantation d’un parc éolien offshore au large des Pays-Bas, nous avons réalisé une mission de relevé électromagnétique visant à dresser une carte du risque de présence de bombes sur la zone concernée. Plus précisément de munitions non ferreuses, principalement des mines en aluminium, qui sont pourtant d’habitude très difficiles à détecter », décrit Andrew Weller.

Un projet de grande ampleur mené à l’étranger, signe que MAPPEM Geophysics ne cantonne pas ses activités au seul littoral breton qui l’a vu naître… « Il y a de belles opportunités à saisir à l’étranger ! », assure en effet son responsable du développement commercial, qui vise ainsi les marchés anglais, scandinave, mais aussi, pourquoi pas, les littoraux américains et australiens.

[1] Unexploded Ordnance