A Study of the SP Geophysical Technique in a Campus Setting

A. M. Leitch, C. R. Boone

Abstract


The self potential (SP) method is a simple and inexpensive geophysical surveying technique, which involves measuring electrical potentials on the surface due to charge separations in the subsurface. These charge separations can arise from a number of different physical and electrochemical processes, and hence interpretations tend to be qualitative. Small anomalies are typically neglected as transient, inexplicable, or uninteresting. In contrast, large negative anomalies associated with ore bodies are noted for their constancy. In this study, an area on the campus of Memorial University was repeatedly surveyed in order to determine which natural and anthropogenic features generated SP anomalies, and whether these anomalies were constant or transient. We found anomalies associated with a building, a buried metallic pipe, trees, and subtler ground variations. The locations of anomalies, both large and small, were notably unvarying over a period of days and weeks. The building always generated a significant negative anomaly, but the sign of other anomalies (including that associated with the pipe) and the magnitude of all anomalies varied with time. In a second area dominated by a shallow sewer pipe, SP data allowed modeling of the burial depth and charge distribution of the pipe. Our results show that SP can be a useful and reliable method for shallow ground surveys, but that the time-varying nature of both sign and magnitude of small to moderate anomalies should be taken into account in data collection and interpretation.

Résumé

La méthode des potentiels spontanés est une technique d’exécution de levés géophysiques simple et peu dispendieuse consistant à mesurer les potentiels électriques à la surface liés aux séparations des charges dans le sous-sol. Ces séparations des charges peuvent découler d’un certain nombre de processus physiques et électrochimiques différents, de sorte que les interprétations données ont tendance à être qualitatives. On néglige généralement les petites anomalies, les considérant comme des anomalies transitoires, inexplicables ou peu intéressantes. En revanche, on note les anomalies négatives poussées qui sont associées aux corps minéralisés en raison de leur constance. Dans le cadre de cette étude, on a réalisé des levés répétés dans un secteur du campus de l’Université Memorial pour déterminer quelles particularités naturelles et artificielles produisaient des anomalies des PS et si ces anomalies étaient constantes ou transitoires. Nous avons découvert des anomalies associées à un bâtiment, à un tuyau en métal enfoui, à des arbres et à des irrégularités du terrain plus subtiles. Fait remarquable, les emplacements des anomalies, tant prononcées que minimes, n’ont pas changé au cours d’une période de plusieurs jours et semaines. Le bâtiment a toujours produit une anomalie négative marquée, mais le signal d’autres anomalies (notamment celle associée au tuyau) et la magnitude de toutes les anomalies ont varié au fil du temps. Dans un second secteur où était surtout présent un tuyau d’égout peu profond, les données des PS ont permis la modélisation de la profondeur d’enfouissement et de la distribution des charges du tuyau. Nos résultats révèlent que la polarisation spontanée peut s’avérer une méthode utile et fiable pour les levés terrestres peu profonds, mais qu’il faudrait tenir compte de la nature variable des signaux et de la magnitude des anomalies minimes à moyennes lors de la collecte et de l’interprétation des données.

[Traduit par la redaction]

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DOI: https://doi.org/10.4138/4956