Brevet FR3063823A1 — publié le 20180914

Procédé de construction d'une carte de favorabilité d'une occurrence d'un évènement, telle que la présence d'un élément minier L'invention concerne le domaine de la prédictivité minière, et plus généralement le domaine des procédés de construction de carte de favorabilité d'une occurrence d'un 5 évènement, telle que la présence d'un élément minier. Dans le domaine technique de la prospection minière, il est indispensable de pouvoir définir des zones du sous-sol susceptibles de renfermer l'élément minier recherché (tungstène, or, plomb, argent, cobalt....). Pour ce faire il existe des techniques qui, à partir d'informations géologiques, telles 10 que des cartes des formations géologiques, permettent de construire des cartes de prédictivité. On connait par exemple la méthode appelée « Weight of Evidence » et décrite dans les documents suivants : Bonham-Carter, G.F., 1994. Geographic Information Systems for Geoscientists: 15 Modelling with GIS: Pergamon, Oxford, 398 pp. Bonham-Carter GF (2002). Geographic information system from geoscientists: modeling with GIS. Pergamon, Oxford, pp 1-398 Cependant, de telles méthodes ne sont pas adaptées dans les études à l'échelle régionale ou continentale pour lesquelles des données peuvent être mal positionnées ou 20 rares, et les contours des formations géologiques imprécis. On connaît également une méthode appelée CBA (« Cell Based Association » en anglais) décrite dans le document suivant : Tourlière, B, 2012. Ce!! Based Associations: A procedure for considering scarce and mixed minerai occurrences in predictive mapping. Computers and 25 Geosciences, Elsevier, 2015, 78, pp.53-62. La méthode CBA est une approche non dirigée. Elle s'intéresse aux associations de formations lithologiques présentes dans chaque cellule de forme carrée d'une grille définie arbitrairement. Elle permet ainsi de mettre en évidence des types d'associations de formations lithologiques favorables à la présence d'une minéralisation. 30 L'apprentissage se fait sur les cellules contenant au moins une occurrence de la minéralisation recherchée (les minéralisations existantes forment un set d'apprentissage). Dans ces cellules, tous les facteurs géologiques sont recensés, constituant une signature ou association. Ensuite, les associations les plus pertinentes sont recherchées à partir d'un tableau de contingence. Les cellules présentant des 35 associations similaires sont alors scorées. Toutefois, cette façon de procéder ne permet pas de hiérarchiser les cellules car la réponse est de type binaire : une classe est favorable ou pas. Cette méthode donne donc 3063823 2 des résultats valides mais ne permet pas de quantifier la favorabilité, toutes les cellules favorables ayant la même valeur. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients en fournissant un procédé permettant de hiérarchiser la favorabilité de chaque cellule. L'invention y parvient en 5 déterminant un score (indice de favorabilité) pour chaque cellule à partir des fréquences des formations présentes dans les cellules associées aux cellules contenant au moins une occurrence de l'évènement recherché (occurrence minéralisée par exemple). Ainsi, l'objet de l'invention concerne un procédé permettant de construire une carte de favorabilité d'une occurrence d'un évènement dans une zone d'étude donnée, à partir 10 d'une carte de caractéristiques géo-référencées relatives à ladite zone d'étude. Le procédé comporte les étapes suivantes : i. on discrétise la zone d'étude en construisant un maillage recouvrant entièrement la zone d'étude par un ensemble de cellules de géométrie définie ; ii. on identifie un ensemble de cellules étalon contenant une occurrence de 15 l'évènement ; iii. on attribue à chaque cellule, et pour au moins un ensemble de caractéristiques géo-référencées sélectionnées, un attribut binaire (0/1) indiquant la présence ou l'absence de la caractéristique géo-référencée dans la cellule ; iv. on détermine, pour chaque caractéristique géo-référencée sélectionnée, un 20 rapport de fréquence (FRatio) entre les cellules étalon et l'ensemble des cellules, à partir de l'attribut binaire contenu dans chaque cellule ; y. on attribue à chaque cellule un indice de favorabilité calculé en sommant les rapports de fréquence des caractéristiques géo-référencées sélectionnées présentes. 25 Dans le cadre de la prédictivité minière, le procédé selon l'invention permet d'obtenir pour chaque cellule un score (indice de favorabilité) qui traduit la présence plus ou moins fréquente de formations associées à une minéralisation dans les cellules étalons. Le procédé permet ainsi de produire une carte de résultats directement interprétables en termes de favorabilité. 30 A la différence des autres procédés, le procédé selon l'invention indique géographiquement les zones où il est préférable de rechercher l'élément minier, tout en tenant compte de plusieurs informations géologiques. La carte ainsi générée est plus parlante pour les décideurs, qui doivent explorer le sous-sol, et améliore donc la pertinence d'exploration. 35 En quantifiant la favorabilité, le procédé permet de restreindre la zone d'exploration directe. Le procédé peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, 3063823 3 prises seules ou en combinaison : les caractéristiques géo-référencées sont des caractéristiques géologiques ; les caractéristiques géologiques sont des formations lithologiques ; l'occurrence de l'évènement correspond à la présence d'un minéral donné ; les cellules ont une superficie définie en fonction d'une carte géologique, et de façon à ce qu'un maximum de cellules contient plusieurs caractéristiques géo-référencées ; on détermine pour chaque caractéristique géo-référencée, le rapport de fréquence (FRatio) en réalisant les étapes suivantes : i. on détermine le rapport, nommé FSC, entre le nombre de cellules étalons contenant ladite caractéristique géo-référencée sur le nombre total de cellules étalons ; ii. on détermine le rapport, nommé FSA, entre le nombre de cellules dans la zone d'étude contenant ladite caractéristique géo-référencée sur le nombre total de cellules dans la zone d'étude ; puis iii. on détermine le rapport entre les deux valeurs : FRatio = FSC / FSA ; on sélectionne l'ensemble des caractéristiques géo-référencées. Nous allons maintenant présenter un mode de réalisation de l'invention donné à titre 20 d'exemple non limitatif et à l'appui des figures annexées sur lesquelles : - la figure 1 illustre une grille de 2km x 2km appliquée à une carte géologique d'une zone d'étude ; - la figure 2 illustre un résultat de carte de favorabilité obtenue grâce au procédé selon l'invention. 25 L'invention concerne un procédé pour construire une carte de favorabilité d'une occurrence d'un évènement dans une zone d'étude donnée, sachant que l'occurrence de cet évènement est liée à un ensemble de caractéristiques géo-référencées relatives à la zone d'étude. 30 La favorabilité est définie comme étant la capacité à pouvoir être favorable. Ainsi, lorsqu'une zone de la carte comporte un fort indice de favorabilité, cela signifie que cette zone est favorable à l'occurrence de l'évènement. L'invention a été développée pour la prédictivité minière. C'est pourquoi, on décrit, ci-après, un exemple particulier de réalisation, dans lequel l'occurrence de l'évènement est 35 la présence ou pas d'un minéral donné, tel que le tungstène, dans le sous-sol. Cette propriété est appelée minéralisation. Dans cet exemple, les caractéristiques géoréférencées sont les formations lithologiques que l'on peut rencontrer dans le sous-sol 3063823 4 au niveau de la zone d'étude. Mais l'on pourrait utiliser tous autres informations géologiques, autres que les formations lithologiques. Selon cet exemple, l'invention concerne un procédé de prédictivité minière dans une zone d'étude comportant un ensemble de formations lithologiques connues et localisées. 5 Le principe du procédé consiste à remplacer la carte géologique (et/ou toute autre jeu de données géo-référencées - comme des anomalies géophysique ou géochimiques) par une grille régulière de cellules pour lesquelles la présence ou l'absence de toutes les formations présentes sur la zone d'étude sont codées. Le procédé, permettant de construire une carte de favorabilité à partir d'une carte de 10 caractéristiques géo-référencées relatives à une zone d'étude, comporte alors les étapes suivantes : i. on discrétise la zone d'étude en construisant un maillage recouvrant entièrement la zone d'étude par un ensemble de cellules de géométrie définie ; ii. on identifie un ensemble de cellules étalon contenant une occurrence de 15 l'évènement ; iii. on attribue à chaque cellule, et pour au moins un ensemble de caractéristiques géo-référencées sélectionnées, un attribut binaire (0/1) indiquant la présence ou l'absence de la caractéristique géo-référencée dans la cellule ; iv. on détermine, pour chaque caractéristique géo-référencée sélectionnée, un rapport de fréquence (FRatio) entre les cellules étalon et l'ensemble des cellules, à partir de l'attribut binaire contenu dans chaque cellule ; y. on attribue à chaque cellule un indice de favorabilité calculé en sommant les rapports de fréquence des caractéristiques géo-référencées sélectionnées présentent 1. Discrétisation de la zone d'étude par un maillage régulier Au cours de cette étape, on construit un maillage (grille ou pavage) recouvrant entièrement la zone d'étude par un ensemble de cellules identiques. Chaque cellule a une géométrie définie. Généralement la géométrie utilisée est un carré. Ce maillage conduit ainsi à une grille régulière discrétisant la zone d'étude en un ensemble de cellules. La figure 1 illustre le résultat de cette étape de discrétisation de la zone d'étude. La taille des cellules, typiquement sa superficie, est définie en fonction du phénomène à étudier. La superficie doit permettre une variabilité des formations lithologiques au sein 35 d'une cellule. Il s'agît de définir une superficie de cellule permettant à un maximum de cellules de contenir plusieurs formations lithologiques. Pour définir cette taille, on s'appuie donc sur la carte géologique de la zone d'étude. 3063823 5 2. Identification de cellules contenant une occurrence de l'évènement Au cours de cette étape, on identifie un ensemble de cellules, que l'on appelle « cellules étalons », qui contiennent au moins une occurrence de l'évènement (gisement, 5 indice d'intérêt économique...). Selon l'exemple choisi, il s'agît des cellules contenant la minéralisation recherchée : par exemple la présence de tungstène. 3. Remplissage du maillage par un attribut géologique binaire 10 Au cours de cette étape, on attribue à chaque cellule, un attribut géologique binaire (valeur booléenne 0/1) pour chaque formation lithologique : les formations lithologiques contenues sur la zone d'étude sont codées en 1 quand elles sont présentes dans une cellule ou en 0 si elles en sont absentes. Ainsi, chaque cellule est caractérisée par un attribut binaire indiquant la présence ou 15 l'absence de chaque formation lithologique dans cette cellule. 4. Calcule d'un rapport de fréquence pour chaque formation lithologique Au cours de cette étape, on détermine un rapport de fréquence à partir de l'attribut lithologique contenu dans chaque cellule. 20 Il s'agît d'un rapport d'une valeur calculée sur les attributs contenus dans les cellules étalons (FSC) et d'une valeur calculée sur les attributs contenus dans l'ensemble des cellules de la zone d'étude (FSA). On détermine ce rapport de fréquences, nommé FRatio, en réalisant les étapes suivantes, pour chaque formation : 25 i. on détermine le rapport, nommé FSC, entre le nombre de cellules étalons contenant ladite formation sur le nombre total de cellules étalons ; ii. on détermine le rapport, nommé FSA, entre le nombre de cellules dans la zone d'étude contenant ladite formation sur le nombre total de cellules dans la zone d'étude ; puis 30 iii. on détermine le rapport entre les deux valeurs : FRatio = FSC / FSA. Ainsi, on obtient pour chaque formation lithologique une valeur FRatio. Une valeur de FRatio significativement supérieur à 1 est interprétée comme mettant en évidence une formation plus fréquente dans les cellules minéralisées (occurrence de l'évènement) que dans les cellules de la zone d'étude et donc, que cette formation peut avoir un lien avec la minéralisation. 5. Remplissage du maillage par un indice de favorabilité 3063823 6 Au cours de cette étape, on attribue à chaque cellule du maillage un indice de favorabilité, nommé Ranking. Cet indice traduit la présence plus ou moins fréquente de formations lithologiques associées à une minéralisation dans les cellules étalons. L'indice de favorabilité est calculé en sommant les rapports de fréquence (FRatio) des 5 formations lithologiques présente dans la cellule. Ainsi, cet indice de favorabilité est déterminé en réalisant les étapes suivantes : i. on reporte, dans chaque cellule, le rapport de fréquence FRatio de chaque formation lithologique ; ii. on réalise la somme, dans chaque cellule, des rapports de fréquence FRatio de 10 chaque formation présente dans la cellule : Ranking = Z FRatio Plus cette valeur est élevée pour une cellule, plus il y a de formations favorables présentes dans cette cellule. Par principe, l'indice de favorabilité ne prend en compte que les formations pertinentes présentes dans les cellules étalons, les autres formations sont ignorées. 15 L'ensemble des cellules, ainsi renseignées par un indice de favorabilité, constitue une carte de favorabilité d'une occurrence d'un évènement. La figure 2 illustre un résultat obtenu par cette méthode dont l'intérêt est de fournir une valeur qui traduit la présence dans chaque cellule d'une ou plusieurs formations lithologiques associées à des minéralisations. 20 Exemple de réalisation Comme illustré sur la figure 1, sur la zone d'étude, une grille de 2x2 km a été appliquée à la carte géologique. Cette maille de 2x2 km permet d'obtenir une bonne variabilité géologique au sein de chaque cellule. Elle est cohérente avec l'échelle de la carte 25 géologique et à la taille des objets recherchés. Sur cette zone, trois gisements de minerai sont connus et localisés. Ils sont repérés sur la figure 1 par des étoiles. Les trois étoiles se situent au sein de trois cellules qui définissent ainsi les cellules étalon. 30 L'ensemble des formations contenues sur la zone d'étude a été codée en 1 quand elles sont présentes dans une cellule ou en 0 si elles sont absentes. On appelle spectre lithologique un tableau indiquant pour chaque formation sa présence ou non dans une cellule donnée. Un extrait du spectre lithologique est donné dans le tableau ci-après, dans lequel les différentes formations sont notées : CALC5, 35 CALC6 SCSH2 à SCSH6, GDIOR6 et MZGR6. 3063823 Cellules 2_- 29-96 29-97 c c; c ,ce çcs _ scç , 7 SCSF-I SCS-5 L;CS 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 C 0 0 1 1 0 1 1 O 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 3 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 o 0 Tableau 1 : exemple d'une partie d'un spectre lithologique sur la zone d'étude Les rapports FSA, FSC et FRatio sont calculés. Le tableau ci-après illustre un résultat. 5 Les différentes formations sont notées : CALC2, CALC5, CGT2, GDIOR6, GNEISS2, GRAN6, GRES5, LYD5, MCSH2, MCSH3, MCSH6, MIGM6, OPHIT, PEGM, QZITE2, SCSH, SCSH2, SCSH3, SCSH4, SCSH5, VOACI3, VOACI6. FSC Formation name CALC2 CALC5 CGT2 GDIOR6 GNEISS2 GRAN6 GRES5 LYD5 MCSH2 MCSH3 MCSH6 0,29 0,29 0,14 0,43 0,14 0,57 0,14 0,14 0,43 0,14 0,14 FSA 0,091 0,329 0,022 0,154 0,005 0,173 0,056 0,096 0,131 0,034 0,026 FRatio= FSC/FSA 3,13 0,87 6,46 2,78 31,00 3,30 2,54 1,49 3,27 4,19 5,54 FSC Formation name MIGM6 OPHIT PEGM CIZITE2 SCSH SCSH2 SCSH3 SCSH4 SCSH5 VOACI3 VOACI6 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,29 0,14 0,43 0,14 0,14 FSA 0,123 0,147 0,053 0,029 0,023 0,228 0,159 0,274 0,296 0,009 0,019 FRatio= FSC/FSA 1,17 0,97 2,72 5 6,20 0,63 1,79 0,52 1,45 15,50 7,38 Tableau : FRatio des formations associées aux cellules associées aux gisements (cellules étalons) 10 3063823 8 Un FRatio significativement supérieur à 1 est interprétée comme mettant en évidence une formation plus fréquente dans les cellules minéralisées que dans les cellules de la zone d'étude et donc, que cette formation peut avoir un lien avec la minéralisation. Afin de ne pas donner trop d'importance à des formations à score très élevés (GNEISS2 et 5 VOACI3) mais peu représentées dans la zone d'étude, la valeur maximale a été seuillée à 10. L'étape suivante consiste à calculer l'indice de favorabilité. La figure 2 illustre un exemple de résultat : chaque cellule du maillage est renseignée par une valeur d'indice de favorabilité. L'intérêt est de fournir une valeur qui traduit la présence dans chaque 10 cellule d'une ou plusieurs formations lithologiques associées à des minéralisations. Les différentes étapes du procédé sont réalisées au moyen d'un ordinateur, à l'exception de l'acquisition des données permettant de construire les cartes géologiques, ainsi que les données permettant de localiser les occurrences connues (gisements par 15 exemple). Ces dernières sont réalisées à partir d'outils techniques connus des spécialistes. Par ailleurs, l'invention concerne également un procédé d'extraction d'un élément minier du sous-sol, dans lequel : 20 on détermine une zone favorable à la présence de l'élément dans le sous-sol au moyen du procédé selon l'invention ; on extrait du sous-sol l'élément recherché dans la zone favorable, au moyen d'outils techniques. 25 L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation présentés et d'autres modes de réalisation apparaîtront clairement à l'homme du métier. Le procédé peut notamment être appliqué à des thématiques agricoles liées à la pédologie. Le procédé peut en effet permettre d'étudier une adéquation entre les cultures et les sols. 30 Le procédé peut également être appliqué à des thématiques médicales de type analyse d'image. Le procédé peut en effet permettre de rechercher l'environnement d'une tumeur par exemple, puis scanner sur l'ensemble de l'image transformée en grille, les zones les plus semblables et donc potentiellement affectées. REVENDICATIONS1. Procédé permettant de construire une carte de favorabilité d'une occurrence d'un évènement dans une zone d'étude donnée, à partir d'une carte de caractéristiques géo-référencées relatives à ladite zone d'étude, caractérisé en ce que le procédé comporte les étapes suivantes : i. on discrétise la zone d'étude en construisant un maillage recouvrant entièrement la zone d'étude par un ensemble de cellules de géométrie définie ; ii. on identifie un ensemble de cellules étalon contenant une occurrence de l'évènement ; iii. on attribue à chaque cellule, et pour au moins un ensemble de caractéristiques géo-référencées sélectionnées, un attribut binaire (0/1) indiquant la présence ou l'absence de la caractéristique géo-référencée dans la cellule ; iv. on détermine, pour chaque caractéristique géo-référencée sélectionnée, un rapport de fréquence (FRatio) entre les cellules étalon et l'ensemble des cellules, à partir de l'attribut binaire contenu dans chaque cellule ; y. on attribue à chaque cellule un indice de favorabilité calculé en sommant les rapports de fréquence des caractéristiques géo-référencées sélectionnées présentes. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les caractéristiques géo-référencées sont des caractéristiques géologiques. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel les caractéristiques géologiques sont des formations lithologiques. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'occurrence de l'évènement correspond à la présence d'un minéral donné. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les cellules ont une superficie définie en fonction d'une carte géologique, et de façon à ce qu'un maximum de cellules contient plusieurs caractéristiques géo-référencées. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel on détermine pour chaque caractéristique géo-référencée, le rapport de fréquence (FRatio) en réalisant les étapes suivantes : i. on détermine le rapport, nommé FSC, entre le nombre de cellules étalons contenant ladite caractéristique géo-référencée sur le nombre total de cellules étalons ; ii. on détermine le rapport, nommé FSA, entre le nombre de cellules dans la zone d'étude contenant ladite caractéristique géo-référencée sur le nombre total de cellules dans la zone d'étude ; puis 3063823 10 iii. on détermine le rapport entre les deux valeurs : FRatio = FSC / FSA. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel on sélectionne l'ensemble des caractéristiques géo-référencées. 8. Procédé d'extraction d'un élément minier du sous-sol, dans lequel : 5 on détermine une zone favorable à la présence de l'élément dans le sous-sol au moyen du procédé selon l'une des revendications précédentes ; on extrait du sous-sol l'élément recherché dans la zone favorable, au moyen d'outils techniques.