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La présente invention a pour objet un procédé et l'appareillage y relatif qui permettent de repérer directement dans le sous-sol des substances telles que :eau, hydrovarbures. minerais en généal et similaires, au moyen d'une action élec- tromagnétique produite par les décharges électriques d'un cou- rant alternatif, effectuées à impulsions convenablement inter- vallées.
L'action électromagnétique selon l'invention fait ressortir des propriétés intrinsèques déterminées qui caracté- risent la constitution spéciale de la matière recherchée et permet de constater l'existence de cette matière par la compa- raison scientifique directe des dites propriétés avec celles
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d'une portion échantillon de la matière recherche soumise à un traitement analogue.
En outre, selon la présente invention, on exerce sur la matière échantillon des effets électrophysiques dét rminés; identiques à ceux que le terrain peut exercer sur la substance recherchée, sous l'effet de la même impulsion électro- magnétique, ce qui permet de déterminer en même temps que l'exis- tence de la substance, la position de celle-ci sur la base de la position géométrique assumée par certains moyens pendant les opé- rations de recherche .
L'appareillage qui réalise la méthode selon l'invention se compose de moyens susceptibles dé produire des impulsions électri- ques déterminées qui provoquent des actions électromagnétiques appropriées transmissibles au terrain de recherche et qui se réflé- chissent sur la substance échantillon disposée dans des moyens appropriés dans le dit appareillage, ainsi que des moyens pour la réalisation d'effets électrophysiques susceptibles de déterminer la position de la substance recherchée. L'appareillage est complé- té par des moyens appropriés de réglage, de filtrage, de mesure 'et similaires.
Les systèmes et les appareillages utilisés jusqu' ici pour la recherche de matières dans le sous-sol, avec leurs différents procédés: gravimétriques, magnétomêtrigues, électri- ques ; sismiques, radioélectriques, se basent essentiellement soit sur les relèvements de la structure du terrain , soit sur ces re- lèvements et sur la résistivité ou conductivité de la matière recherchée, 'dont l'existence est présumée par des procédés pure- ment déductifs .
Il est partant évident ,que pour repérer un gisement ,,ces méthodes demandent arant tout un examen géologique très approfondi du sol, afin de pouvoir établir à priori, avec une certaine pro- babilité, l'existence de la matière recherchée. L'opération de recherche successive se limite uniquement à établir la présence..- d'une structure, géologique favorable.
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La méthode et l'appareillage selon la présente invention agissent par contre directement sur des propriétés déterminées de la matière, propriétés qui constituent des caractéristiques pronres et bien définies pour chaque substance, c'est pourquoi la dite méthode et le dit appareillage permettent d'établir ou', d'exclure la présence de la substance recherchée et d'en préciser aussi la position, sans devoir faire recours aux présuppositions nécessaires dans les méthodes susmentionnées.
L'appareillage.qui sert à la réalisatïon de la méthode, se- lon l'invention permet d'effectuer une comparaison scientifique directe des parties d'une même substance, placées', idéalement dans les mêmes conditions ( la substance recherchée qui est, si- tuée dans le champ magnétique terrestre, un échantillon de la substance placée dans le champ magnétique d'un solénoïde et sous les différents effets d'un circuit électrique créé de propos délibéré, tous les deux soumis à un traitement analogue), et com- prend diverses-parties fonctionnelles dont chacune exerce une fonction à part, et qui coordonnées permettent d'obtenir la révé- lation du résultat surprenant, imprévu et imprévisible ,de pas-, sages de courant ( effets de résonance), à impulsions électro- magnétiques déterminées,
soit sur la substance renfermée dans le, sous-sol, soit sur une substance identique prédisposée à dessein.
Selon l'invention, l'appareillage comprend un circuit spinthéro- métrique propre produire des charges de courant à haute ten- sion, dont les pointes sont micrométriquement espàçables entre elles, et contenues dans l'espace compris entre les armatures d'un condensateur. Au moyen d'un interrupaur on produit entre les dites pointes des décharges électriques, dont les fréquendes et dont la longueur d'onde, sont variables avec la distance qui exis- te entre les dites pointes et peuvent être réglées à volonté , jusqu' à intéresser lesfréquences caractéristiques de chaque subs- tance.
Le dit condensateur , dont la capacité est variable, fait
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partie d'un circuit électrique oscillant constitué par le dit condensateur, par un autre condensateur ( ou système de conden- sateurs) couplé en parallèle avec le premier et ayant pour arma- ture, d'un côté un conducteur appelé improprement "antanne" et de l'autre une armature factice, constituée par la substance re- cherchée existante dans le sous-sol, énsrgisée et polarisée par la décharge électrique susmentionnée, et enfin par un circuit, dit communément Il révélateur", qui contient la matière-échantil- lon et qui forme la partie inductive du circuit oscillant. Le dit circuit oscillant comprend naturellement.des appareils de recti- fication et de sélection, d'amplification et de régulation, de mesure et similaires.
Un autre élément essentiel du circuit est la substance de recherche dans le sous-sol, qui est énergisée c'est -à-dire plongée dans le champ magnétique terrestre et soumise aux effets électriques produits par les fréquences des décharges du circuit spinthérométrique. Le dit condensateur va- riable a l'office d'établir l'équilibre des effets que les ondes électromagnétiques, produites par la.décharge spinthérométrique et qui ,intéressent celles des substances en examen, engendrent dans le terrain contenant le gisement et, par réflexion dans le circuit de l'appareillage qui contient 1'échantillon de la subs- tance recherchée. Cet équilibre s'établit en variant la capacité du condensateur par le déplacement micrométrique des plaques, ou par n'importe quel autre-système approprié.
De ce fait, pour certaines dimensions des plaques du condensateur et de "l'antenne" il existe une correspondance entre la capacité du condensateur du circuit et la capacité du gisement polarisé par rapport à "l'antenne. c'est à dire entre la. distance des armatures du con- densateur et la distance du gisement de l'antenne.
Les effets de la capacité du dit condensateur variable peuvent être sensiblement améliorés par une *citation constante prodiite par la présence d'une substance radioactive entre les
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armatures, qui a l'office de rendre le champ plus homogène et plus efficace et insignifiants les effets des inévitables et dé- létaires variations de différence de potentiel entre les armatu- res, dans le but d'augmenter la précision des résultats des recher- ches.
Le conducteur, dit '!antenne '/ et qui constitue une des arma- tures du dit condensateur dont la deuxième est représentée par la substance dans le sous-sol, polarisée, peut être filiforme, ou en ruban ou réseau, ou présentér une superficie quelconque dont les dimensions seront toujours constantes en vue de conserver tou- jours le même paramètre dans les lectures des profondités révélées par la position réciproque des plaques du dit condensateur varia- ble. La dite "antenne" peut aus,si être double,c'ées-à-dire formée par deux conducteurs reliés ou 'connectés aux deux armatures du condensateur variable et réalisés en général en deux matières différentes, très éloignées l'une de l'autre dans la série élec- trolytique des éléments.
L'appareillage selon l'invention comprend, ainsi que nous venons de le dire, des appareils de sélection et de rectification constitués par un couple de tubes en verre, de forme appropriée, contenant des gaz inertes ou rares le plus pos- sible différents entre eux pour nombre atomique, parmi lesquels le gaz à nombre atomique le plus bas doit contenir quelque trace d'un gaz déterminé composé à l'état naturel qui présente spos- sible quelque élément contenu aussi dans la substance recherchée ( addition ùtile pour toute recherche et indispensable pour la recherche des gaz natumels composés).
Le dit couple de tubes est inséré dans le circuit principal et a l'office de sélectionner ou rectifier les courants dûs aux effets obtenus dans le circuit par l'action des impulsions électromagnétiques, en vue de les rendre facilement repérables à l'aide d'instruments de mesure or- dinaires, en tant que les dits effets sont sujets aux interfé- rences inévutables des actions électromagnétiques étrangères ou de substances ayant des caractéristiques très proches de celles de la matière recherchée. Ces tubes sont traversés par le circuit
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principal et sont connectés un circuit spécial, qui comprend un générateur à courant alternatif, qui se charge de l'excitation du gaz contenu dans les dits tubes.
Les effds de cette excitation du gaz peuvent être réglés au moyen de rhéostats appropriés, in- sérés dans le circuit. Ceci en vue de créér un certain équilibre dans les courants du circuit principal pendant une phase prélimi- faire d'étalonnage, de façon à obtenir des indications bien clai- res et immédiates en cas de déséquilibre même minimum, provoqué par le passage des couranst révélateurs dans la phase de recher- che sur le sol. Entre une des armatures du condensateur de l'ap- pareillage et un des dits tubes à gaz est inséré un circuit ali- menté par un générateur de courant continu ( par exemple batterie d'accumulateur ) varié par un rhéostat ,ce qui. a pour but d'in- tensifier les valeurs des courants dans certains cas d'effets. particulièrement faibles ( armatures fort espacées), pour faci- .liter les relèvements.
L'appareillage,selon l'invention comprend en outre un .circuit " révélateur" constitué par un tube de verre fermé, qui contient un échantillon de la substance recherchée et qui est placé entre deux électrodes qui aboutissent aux conducteurs du circuit principal et qui s'avancent en dehors des tubes de sélec- tion et de rectification. Cet échantillon peut ëtre respectivement liquide, pulvérulent ou gazeux selon la nature de la substance recherchée. Le tube révélateur est plongé dans un champ magné- tique alimenté par une source de courant continu.
Ce circuit a pour fonction d'engendrer pour l'échantillon de la substance re- cherchée des conditions magnétiques en tout similaires à celles dans lesquelles peut se trouver sous l'action du champ magnétique terrestre, la substance située dans le sous=sol, les deux subs- tances étant soumises aux effets de l'action électromagnétique provoquée par les décharges électriques du circuit spinthéromé- trique, de manière à déterminer la révélation de passages de lorsque courant ans le circuit, l'on vient rejoindre une fréquence
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qui intéresse la fréquence de la matière en examen.
Les dits effets peuvent être amplifiés ou de toute façon repérés par un instrument approprié, constitué par exemple par un galvanomètre, dérivé aux extrémités des électrodes du dit tube révélateur qui, à son tour, est en dérivation sur le circuit principal des -tubes à;gaz de sélection et de rectification. L'appareillage que nous venons de décrire et qui sert à réaliser le procédé suivant l'in- vention, a deux éléments variables :
1) la fréquence des décharges du circuit spinthérométrique.- Dans le cas décrit la dite variation s'obtient par la variation de la distance entre les pointes du circuit.
2) la capacité du condensateur.- Dans le cas décrit la dite variation de capacité s'obtient en variant la distance entre les armatures du condensateur lui-même, puisque à chaque distance entre les pointes du circuit spinthérométrique correspond une longueur d'onde de la décharge électrique qui s'exerce entre elles et partant une fréquence, il est évident que dans la des dites fréquences il y a celle qui intéresse la fréquence propre 'de chaque substance et susceptible d'engendrer dans le circuit un effet de résonance, c'est-à-dire un passage de courant lorsque la dite fréquence intéresse celle de la substance recherchée.
Partant,à chaque substance qui présente une fréquence propre,cor- respond une distance entre les pointes bien déterminée. La déter-' mination de la distance caractéristique pour chaque substance, entre les pointes spinthérométriques, s'effectue par un étalonna- -ge de l'appareillage sur un terrain dépourvu de la substance en examen et dont l'échantillon est contenu dans l'appareillage. La mesure de la position de la .substance dans le sous-sol s'effectue en fonction de la position réciproque assumée par les armatures du condensateur variable, à'l'aide d'un paramètre dont la déter- mination peut être pratiquement effectuée par des repérages réali- sés en deux points du terrain ou la substance existe à des pro- fondeurs bien connues.
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Après avoir ouenu les deux positions réciproques des ar- maures du condensateur, le rapport entre la différence des dis- tances connues.de la substance dans le sous-sol et la différence e tre les positions assurées;par les dites armatures dans les deux cas, vient constituer un coéfELcient ou paramètre, Ayant obtenu ce paramètre et compte tenu de la position assumée par la plaque par rapport à une profondeur connue de la substance, on détermine, par voie analytique, la position de la plaque mo- bile qui correspond à la position factice de la substance au ni- veau de l'antenne, c'est-à-dire que -l'on détermine la position de la plaque mobile qui-correspond à la profondeur zéro.
Avec l'appareillage ainsi étalonné, il est possible de déterminer la profondeur d'une substance recherchée en multipliant par le pa- ramètre le déplacement de la plaque mobile de sa position corres- pondante à la profondeur zéro. Il va sans dire, que soit pendant l'opération d'étalonnage, soit pendant les opérations de recher- che proprement dites, les caractéristiques géométriques des parties qui constituent l'appareillage et"l'antenne" doivent se maintenir toujours constantes.
Pour effectuer la recherche d'une substance dans le soue- sol, on place l'appareillage sur le terrain de recherche en éten- dant "l'antenne" parallèlement au terrain. On introduit alors dans le circuit "révélateur" de l'appareil un échantillon de al substance recherchée et l'on met en fonction les sources de courant. On établit entre les pointes spinthérométriques la distance caractéristique correspondante à la substance recherchée on provoque les décharges et l'on procède àux déplacements de l'armature du condensateur jusqu'à obtenir à si la substance recherchée existe effectivement - l'indication de passage de courant dans le galvanomètre.
On a'ainsi la preuve de la présen- ce de la dite substance et l'indication de sa distance de l'an- tenne , ainsi qu'une indication relative à l'extension dm gise-
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sent, déterminée proportionnellement à la déviation de l'instru.- ment révélateur. La mesure de la profondeur du gisement est don- née par rapport au déplacement des plaques du dit condensateur variable dans lequel a lieu l'indication du galvanomètre. La po- sition de la substance recherchée peut être déterminée avec une plus grande précision si l'on effectue plusieurs essais avec dif- férentes positions de l'antenne.
Les dessins annexés montrent, purement à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareillage qui sert à réaliser le procédé selon l'invention ; dans ces'dessins : - la figure 1 montre un schéma de l'appareillage pour la recherche dans le sous-sol; la figure 2 montre d'une manière schématique la disposi- tion détaillée du condensateur variable; - la figure .3 montre d'une manière schématique un des tu- bes de sélection et de rectification; - la figure 4 montre d'une maniére schématiqur le tube à électrodes qui contient l'échantillon de matière recherchée; - la figure 5 montre toujours d'unemanière schématique un exemple de l'appareillage selon l'invention.
Par rapport à la figure 1, nous voyons un conducteur 1 dit "antenne" qui forme l'organe de couplage de l'appareil avec le sol en même temps qu'il constitue partie intégrante du cir- cuit terrestre en tant qu'il représente l'armature'd'un conden- sateur, dont la deuxième armature est constituée par la substan- ce recherchée dans le sous-sol et polarisée par les effets de l'action électromécanique. Le dit conducteur est accouplé avec l'armatunE 2 d'un condensateur variable de l'appareillage, tandis que l'autre armature 4 du même conducteur variable se trouve en communication avec le sol.
Le dit conducteur ou Il antenne" peut présenter un aspect filiforme, ou en ruban ou en réseau ou pla- que et enfin une surface quelconque, étant disposé parallèlement au sol, isolé et à proximité de celui-ci. le condensateur 2-4 est réalisé de façon à pouvoir varier la distance ou, de toute façon.,
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la position relative de ses armatures, par le déplacement micro- métrique de l'une d'elles. Ces armatures 3-4 sont réalistes de ma- tières conductrices différentes, et, de préférence,,très espacées entre elles dans là série électrochimique des éléments.
Dans, l'ec- pace compris entra les.deux armatures, sont placées les poin- tes 6-6a d'un circuit spinthérométrique 9-10 alimenté par un gé- nérateur à étincelles 7 de haute tension et commandé au moyen d'un interrupteur 8 et, éventuellement, par une source radioac- tive 5.
Le dit circuit spinthérométrique peut être pourvu d'une propre antenne d'irradiation - non représentée sur le dessin
La distance entre lesdites pointes 6-6a peut être réglée moyen- nant le déplacement micrométrique de l'une d'îles, déplacement qui est exactement mesurable par des moyens connus, non repré- xentés. Les armatures du condensateur sont reliéesnaspectivEMET aux électrodes centrales 38-39 des tubes à gaz 18-19 au Doyen 'des conducteurs 11-17. eNTRE l'armature 4 et l'électrode/'38 est in- séré, dans les conducteurs 11 et 17, le circuit 14-1µ qui à une batterie à courant continu 16, réglée par un potentiomètre 15 et ''contrôlée pas l'instrument indicateur 13.
Les tubes 18-19 sont pourvus,,en dehors des électrodes centraleS 38-39, respectivement des électrodes 21-22 pour le tube 28 et des électrodes 20-23 pour le tube 19. Ces électrodes sont reliées au générateur de courant
26, qui se charge de l'ionisation des gaz contenus dans les dits tubes 18-19, à travers les conducteurs 24-25 et les rhéostats
41-42. Le couplage des électrodes centrales des tubes à gaz avec le révélateur 30, se fait au moyen des conducteurs 27-28.et 29-
29a. Le couplage avec l'instrument indicateur de courant 32, est dérivé des extrémités 29-29A.
Le dit révélateur 30 est constitué par un tube ou récipient qui comporte, deux électrodes 40-40a entre lesquelles est disposée une certaine quantité de substance
31, le plus possible égale pour ce qui concerne ses caractéristi- ques chimico-physiques à la substance recherchée. Ce tube qui contient la substance 31 est placé ou situé dans un champ magnétique
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engendré par le solénoïde 3, alimenté par la batterie 34 à travers le circuit 35, et vient constituer la partie inductive du circuit électrique susceptible de révéler des effets de résonance (circuit oscillant).
La'figure 2 montre le détail du condensateur muni des armatures 3-4, dont la forme peut être différente, nais qui sont superposables et réalisées de matières diverses, de préférence réciproquement bien éloignées dans la série électrochimique des éléments. Une des dites armatures, par exemple 4, est fixe et comporte une échelle 36, tandis que l'autre est mobile, microné- triquement déplaçable *et qui comporte l'index 37. La figure 2 fait ressortir la source radioactive 5. Entre les deux armatures 3 et 4, sont aménagées les pointesspinthcrométriques 6-Sa, qui en sont isolées et alimentées - ainsi que nous l'avons dit plus haut - par le circuit 7,8,9 10.
De ces pointes spinthé-rornétriques, l'une 'est en position fixe (par exemple 6a) par rapport à une des armatures du condensateur ( par exemple 4), et l'autre (par exem- ple 6)est mobile indépendamment de l'autre armature du condensa- teur -(par exemple 3) avec des déplacements micrométriques le long 'de son axe. Les dites pointes peuvent être munies d'une antenne appropriée d'irradiation , non représentée dans le dessin .
La figure 3. montre en détail un des tubes 18 et 19, qui contient à l'intérieur un gaz rare, qui sera différent pour chaque tube du même appareillage et fortement contrastant pour ce qui concerne son nombre atomique. Le tube qui contient le gaz à nombre atomique le plus bas doit contenir en outre, ainsi que nous venons de la dire, de petits pourcentages de gaz composé à l'état naturel. Le dit tube à gaz, par exemple 18, contient une électrode axiale 38, deux électrodes 21-22 auxquelles aboutissent respectivement les conducteurs 17-27 et 25-24. Selon l'invention l'électrode cen- trale 38 est disposée transversalement à l'axe des électrodes 21- 22.
La figure 4 montre le révélateur 30, coutitué par un tube ou récipient dans lequel sont disposées les électrodes 40 et 40a , connectées aux conducteurs 29-29a . Dans le tube 30 est introduite
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entre les él:ctrodes 40-40a, la matière échantillon 31. qui peut être liquide si la substance recherchée est liquide, ou en pou- dre si la dite substance est en poudre, ou solide, et un gaz si la substance recherchée est un gaz. Le dit tube 30 est plongé dans un champ magnétique engendré par un solénoïde, non repré- senté.
La figure 5 nous montre un appareil;qui réalisé sous une forme concrète les différentes parties nécessaires an fonc- 'tionnement de l'appareillage. Les nombres de repère sont les mê- mes que ceux indiqués dans les figures de 1 â4 pour les'mêmes élé- ments et pour les mêmes connexions et dispositions.
L'appareil est complété par un boîtier 60, un générateur de courant alterné 61, une bobiné de transformation de haute tension 62, un rupteur .ou vibrateur 63, un redresseur de courant auto-régulateur 64, une batterie 65. un transformateur.65; les manettes de commande 67 et 68 respectivement des pointes spinthérométriques et des arma- tures du condensateur variable ; terrain de recherche 69 avec le gisement 70
Le fonctionnement de l'appareillage selon la présente invention est le suivant : entre les pointes 6-6a ( figure 1 et 5) il se produit une décharge électrique provoquée par le générateur à étincelles 7 à travers les conducteurs 5-10 et l'interrupteur 8.
La dite décharge a lieu dans le champ du condensateur 3-4, éventuellement excité par la soune radioactive 5, et est de fréquence variable avec la distancenentre les pointes 6-6a, qui est réglée par le déplacement micrométrique d'une des dites pointes ( par exemple 6) Les effets de cette décharge, qui,rayonne directement dans le ter- rain et effleure la substance recherchée, se réfléchissent sur le circuit électrique nscillant, composé de l'armature ( antenne) 1 du condensateur, dont la deuxième armature est représentée par la couche polarisée de la substance recherchée, toutes les deux reliées ( la première directement , la deuxième au moyen de la
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prise de -terre 2) au condensateur variable et 4 et,
? travers les tubes de sélection et de rectification 18 et 19, aux cir- cuits de régulation et de contrôle -13-14-15-16, et au circuit révélateur 30. Les conducteurs 11, 14,15,17 et 12, transmettent les effets des dites impulsions électriques au circuit général et les tubes à gaz de sélection et de rectification 18 et 19, avec un propre circuit 24-25 alimenté.par le générateur à courant alternatif 26 et muni des rhéostats 41 et 42 et des électrodes
21-22-20-23, se chargent du filtrage des fréquences en jeu, ,en tant que les conducteursprincipaux 38 et 39 passent à travers les gaz rares contenus dans les dits tubes et excités par le gé- nérateur courant alternatif 26.
Les dites fréquences sont cap- tées au moyen des conducteurs 27 et 28, 29 et 29a, du tube révé- lateur 30 qui contient l'échantillon 31 de la substance en exa- men.le dit révélateur est soumis à l'action du champ magnétique ,produit par le solénoïde 33, alimenté par la batterie- 34 au moyen du circuit 35. Le circuit 14-15, alimenté par la source de courant continu 16 et qui a le potentiomètre 15, a pour fonc- tion d'intensifier l'action des courants dans le circuit princi- pal et est utilisé comme auxiliaire de celui-ci lorsque les résul- tats des mesures sont difficiles à repérer.
Il peut être différent et/ou inséré dans le circuit d'une manière différente; il suffit d'obtenir l'effet voulu. Les rhéostats 41 et 42, insérés dans le circuit alimentaire des élec- trodes transversales des tubes à gaz 16 et 19, sont appelés à régler l'action excitatrice sur les gaz, de manière à obtenir 'parmi les courants du circuit principal un certain équilibre pendant une première phase d'étalonnage, pour permettre des indi- cations bien claires et immédiates, dans le cas.de déséquilibre déterminé par les résultats positifs pendant la phase de recher- che.
L'instrument indicateur 32 fait ressortir le passage de courant, lorsque, après avoir intéressé la fréquence propre de la substance contenue dans le circuit révélateur et dans le sol
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moyennant la régulation des pointes spinthéromtriques, on vient de trouver que la position de l'armature mobile du condensateur correspond à la position de la substance recherchée dans le sous-sol..,
Revendications.
1) Procédé pour repérer des gisements géologiques et miné, raux dans le sous-sol, caractérisé en ce que les ondes électro- magnétiques de longueur appropriée sont produites et diffusées et rayonnent à travers le terrain si bien d'intéresser la subs- tance recherchée qui en est énergisée et déterminent ., par ré- flexion, des effets de résonance dans un circuit électrique os- cillant approprié ;
ce circuit oscillant, comprenant un conden- sateur. fixe, un condensateur variable, une -partie inductive cons- tituée par une substance échantillon identique à la substance recherchée et plongée' dans un champ magnétique, des organes de rectification et de sélection convenables pour les courants en jeu, donne la possibilité de s'assurer de la présence de la cubs- tance recherchée dais la sone d'exploration et de déterminer sa position par l'exploration du sous-sol effectuée en toute direc- tion et profondeur .