Résumé
Les gravimètres quantiques permettent une surveillance continue de la gravité absolue à haute fréquence tout en restant aisément transportables et facile à installer. Cette thèse a évalué les performances de mesure haute précision des premiers gravimètres quantiques absolus commerciaux AQG#A01 et AQG#B01 développés par Muquans. Cela a été réalisé en comparaison avec des gravimètres absolus et relatifs de haute précision et des données géophysiques et environnementales complémentaires. Ces acquisitions ont été effectuées dans des conditions contrôlées dans une perspectives de déploiement sur le terrain. Les deux gravimètres AQG permettent des mesures stables de g sur plusieurs semaines sans aucunes dérives. Les deux instruments ont été transportés et réinstallés plusieurs fois et ont permis d’effectuer des acquisitions avec succès dans des conditions différentes. La sensibilité de l'AQG#A01 est inférieure à 10 nm/s² après 24 h, ce que l'AQG#B01 atteint après seulement une heure dans un environnement calme, (20-30 nm/s² en conditions plus bruités). La répétabilité de l'AQG#B01 est estimée à environ 50 nm/s². Les changements d'inclinaison de l'instrument et de température externe (20 à 30° C) et la combinaison des deux n'ont pas influencé la mesure g. Ces résultats ont été confirmés par deux semaines d'acquisition dans un garage sujet à des changements rapides de température. Un événement pluvieux à l'observatoire géodésique du Larzac a provoqué une augmentation gravimétrique de 100 nm/s², détectée avec l'AQG#B01 en accord avec le gravimètre supraconducteur (GWR, iGrav#002) et une approximation du plateau de Bouguer correspondante. Le gain potentiel de précision et de temps fait de l'AQG#B01 un instrument prometteur pour, par exemple, la cartographie gravimétrique à grande échelle. Ces études n'étaient auparavant réalisables qu’au moyen d’un gravimètre relatif (nécessitant des boucles d'acquisition répétées) couplé à un gravimètre absolu de référence pour les corrections de dérive. L'AQG#B01 peut être utilisé sans instrument de référence: il fournit des mesures stables et reproductibles tout en étant transportable et simple d’installation. Cette surveillance continue permet des études de haute résolution à différentes échelles temporelles. L'AQG#B01 serait particulièrement adapté pour la surveillance des changements de masse transitoires sur des durées trop courtes (par exemple quelques semaines) pour justifier l'effort d'installation d'un gravimètre supraconducteur. Certains aspects sont encore à l'étude, comme l'effet potentiel de l'orientation de la tête du capteur, l'effet Coriolis, sur la mesure de g et l'évaluation de la précision au vu des différences entre l'AQG#B01 et le gravimètre absolu (Micro-g LaCoste, FG5#228) qui sert de référence. La gravimétrie au sol est de plus en plus appliquée en hydrologie souterraine pour surveiller la dynamique du stockage de l'eau. Les sensibilités spatiales complémentaires de la gravité et des gradients de gravité verticaux (VGG) peuvent être utilisées pour déduire les caractéristiques spatiales des changements de masse sous la surface. Les VGG ont été estimés à partir d'une année de levés mensuels de gravité relative sur trois hauteurs différentes et à trois emplacements au coeur de l'observatoire du Larzac. La répétabilité des estimations des VGG s'est avérée meilleure que 23 ± 9 E. L'étude suggère l'influence des hétérogènéité dans la saturation des sols sur les VGG, et le potentiel de la surveillance différentielle des VGG dans la résolution des distributions spatiales de masse. Les changements de VGG différentiels observés dans le temps ont fourni des contraintes supplémentaires au modèle hydrogravimétrique de subsurface. La surveillance conjointe de la VGG et de la gravité constitue une nouvelle approche prometteuse pour l'imagerie hydrogéophysique du sous-sol. Elle trouve une application pratique dans la surveillance de la gravité pendant les essais hydrauliques des aquifères.