Gravité

Gravité

La gravité, la propriété physique fondamentale se traduisant par une attraction mutuelle entre tous les corps, est surtout traitée ici en ce qu'elle touche l'étude de la Terre. Les mesures de l'accélération due à la gravité servent en géodésie pour l'étude des dimensions et de la forme de la Terre, et en géophysique pour déterminer la répartition et la structure des masses sous la surface de la Terre. L'accélération due à la pesanteur se mesure en gals (en l'honneur de Galilée) : 1 gal = 0,01 mètre par seconde par seconde. À la surface de la Terre, elle est d'environ 980 gals et varie d'au plus 7 gals environ en fonction de la latitude et de l'élévation. Les mesures absolues, d'une précision de l'ordre de 0,01 milligal, sont maintenant effectuées à l'aide de LASERS et de l'ÉLECTRONIQUE de pointe permettant l'observation directe de l'accélération des corps en chute libre. Les mesures relatives, d'une précision de 0,05 milligal ou mieux, sont effectuées de façon routinière à l'aide d'appareils de mesure de la gravité (les gravimètres) qui se transportent facilement et qui mesurent les différences d'attraction à l'aide d'un mécanisme à ressort délicat. Ces instruments ont été conçus pour servir au fond de la mer, sur les surfaces de glace, à bord de bateaux ou d'aéronefs en mouvement. On a aussi calculé les champs gravitationnels au moyen d'un repérage précis effectué par des SATELLITES en orbite autour de la Terre, de la Lune, de Mars et d'autres planètes.

On compare les mesures de la gravité à une formule théorique adoptée dans le monde entier et déterminée à partir de paramètres de base définissant la forme de la Terre. La différence entre les valeurs mesurées et les valeurs théoriques donnent la réduction de Fay dite à l'air libre, c'est-à-dire la mesure qu'on aurait si le point d'observation était au niveau de la mer, ou l'anomalie de gravité de Bouguer, qui se calcule en supposant qu'il y a une plaque de roc de densité uniforme (habituellement 2,67 mégagrammes/m³) entre le point d'observation et le niveau de la mer. Dans les régions montagneuses, il faut aussi calculer l'effet des terrains accidentés.

On obtient les cartes de gravité en joignant les points d'égale anomalie de gravité ou en attribuant une couleur à chaque anomalie de gravité moyenne dans un pixel ou une cellule élémentaire, ce qui permet d'obtenir une carte à teintes nuancées à l'aide d'un traceur de courbes automatisé moderne. Les régions d'anomalies relativement positives (les maxima de gravité) et celles d'anomalies relativement négatives (les minima de gravité) correspondent aux excès et aux manques de masses sous la surface. La carte d'anomalies de gravité du Canada de 1987 combine les anomalies de Bouguer sur la terre ferme et les anomalies à l'air libre en mer; elle couvre environ 80 p. 100 du Canada et des océans adjacents par des observations distantes d'au plus 12 km. Le réseau d'anomalies au-dessus du Canada reflète l'histoire géologique des phases reculées de formation des montagnes, d'activité volcanique, de sédimentation et d'autres transformations géologiques (voir GÉOLOGIE).

Les prospecteurs utilisent les mesures de gravité pour trouver la région la plus propice à une exploitation rentable de pétrole, de gaz et de ressources minérales. Par exemple, dans la mer de Beaufort, dans les îles de l'Arctique et sur le fond de la mer au large de la Nouvelle-Écosse et de Terre-Neuve, l'analyse des réseaux d'anomalies de gravité constitue une bonne part de la recherche de formations contenant du pétrole et du gaz. Au Canada, les anomalies de gravité ont aussi servi à tracer l'étendue des provinces minérales. Un bon exemple de cela est la ceinture de nickel du Manitoba où les amas de minerai isolés sont répartis le long d'un axe d'anomalie de gravité négative. D'autres provinces minérales ont été examinées de cette façon : les chaînes ferrugineuses du Labrador, le bassin de Sudbury, la ceinture Abitibi-Timmins et les rochers cuprifères de la cordillère de l'Ouest. On découvre peu d'amas de minerai isolés directement par le relevé exploratoire des anomalies, mais on se sert souvent des relevés de gravité détaillés pour déterminer l'étendue des réserves de minerais et des réserves estimées. C'est de cette façon qu'ont pu être évalués le tonnage des énormes dépôts sulfurés des Territoires du Nord-Ouest et du Nord de l'Ontario et le volume de sel en Nouvelle-Écosse.

Les mesures de la gravité servent aussi à l'étude des mouvements de la surface de la Terre provoqués par les grands TREMBLEMENTS DE TERRE, les VOLCANS, ou à l'étude de la dérive des continents et du soulèvement de régions telles que la baie d'Hudson, qui se soulève encore à la vitesse d'environ 2 cm par an après son abaissement lors de la dernière GLACIATION continentale il y a plus de 10 000 ans.