UNIVERSITE DE YAOUNDE I UNIVERSITY OF YAOUNDE I

FACULTE DES SCIENCES FACULTY OF SCIENCE

CONTRIBUTION DE LA GEOPHYSIQUE A LA CARACTERISATION DES FORMATIONS SUPERFICIELLES DU SECTEUR NORD DE

YAOUNDE : CAS DE LA ZONE SPORTIVE D’OLEMBE

Introduction générale

I- Milieu naturel II- Méthodologie et résultatsIII- Interprétation et discussion

Conclusion et perspectives

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Le site destiné à accueillir la zone sportive d’Olembé a fait l’objet de plusieurs études géologiques ayant permis de caractériser les formation en présence.

ProblématiqueProblématique

La présence des niveaux indurés ainsi que l’hétérogénéité spatiale de la couverture pédologique observés nous a amené a nous interroger sur son impact :

Sur l’avancement des travaux de terrassement ,

Sur la quantification des matériaux retrouvé sur le site dont certains pourraient être de bonnes caractéristiques géotechniques et réutilisable dans les travaux construction des ouvrages du projet (assises de chaussée, de remblai, sol de fondation de stade…)

Pour résoudre ces problème et afin de mieux orienter les futur étude géotechniques (sondage mécanique) de fondation des ouvrage sur ce site nous avons procéder a une délimitation par sondage géo-électrique du site en question .

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Objectif principalObjectif principal

Donner la configuration en extension et en profondeur des formation superficiels rencontrer

Objectifs spécifiquesObjectifs spécifiques

De caractériser la structure verticale du manteau d’altération à travers les coupes géo-électriques ;

Etablir des corrélations entre les coupes géo-électriques et pédologiques;

D’identifier le toit du substratum rocheux à travers les profils de trainés électriques.

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Zone sportive d’Olembé

localisée dans la pénéplaine d’Olembe le site est situé entre: 03°55’ et 04°00’ lat. nord 11°30’et11°35’ long. est.

Superficie: environ 100 hectares.

Climat : Equatorial de type

guinéen à 4 saisons (Suchel 1987)

Figure 1 : Carte de localisation de la décharge « contrôlée » de Nkolfoulou

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Réseau Hydrographique : Son réseau hydrographique est de type dendritique à tendance rectangulaire et appartenant au bassin versant de l’Afamba

Sols : ferrallitiques rouges ou jaunes sur les interfluves et hydromorphes dans les bas-fonds marécageux (Bitom 1982, Yongue Fouateu 1986)

Végétation : Forêt dense semi-décidue à caducifoliée et ulmacées (Villiers 1995)

Géologie et tectonique : La zone d’étude fait partie du groupe de Yaoundé dans la chaîne néoprotérozoïque encore appelée Chaîne Panafricaine Nord Equatoriale (C.P.N.E.) (Nzenti et al., 1988)

L’étude pétrographique et géochimique montre que les

formations lithologiques de notre site d’étude appartiennent à

deux faciès : le faciès para dérivé (regroupe les paragneiss

avec ou sans interstratifications d’amphibolites, de quartzites

et de micaschites) et le faciès orthodérivé (représenté par les

orthogneiss migmatiques)

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Une subdivision en quatre zones ou unités morphologiques à été faite :

L’unité I aux altitudes inférieures à 700 m, représente 49% de la surface du domaine étudié et occupe les transects Est et Nord.

L’unité II regroupe tous les reliefs variant entre 700 et 800 m. occupe environ 46,5 % de l’aire explorée.

L’unité III se rapporte à la zone d’altitude comprise entre 800-900 m et représente près de 4% du secteur d’étude.

L’unité IV, la plus faiblement représentée (moins de 1%) se caractérise par des reliefs d’altitude supérieure à 900 m.

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PRINCIPAL MATÉRIEL

- Une carte topographique;

- Résistivimètre TERRATEST;

- Accumulateur ;

- (04) Bobines de câbles électriques en cuivre;

- (04) Electrodes en acier inoxydable;

- Un GPS;

- Une boussole.

METHODOLOGIEMETHODOLOGIE

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Layonnage du site;

Echantillonnage et description des sols;

Levés géophysiques (S1 – S21, T1 ,T2).

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METHODES GEOPHYSIQUES

Méthode de sondage électrique

Principe: évaluation de l’aptitude des matériaux à laisser passer le courant électrique.

Mise en œuvre

+ -A

I

A M N BO

Lignes de champ Lignes de courant

Surface du sol

Quadripôle Schlumberger centré

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Méthode de trainé électrique

Principe: met en évidence les variations latérales des résistivités apparentes

Mise en œuvre

A BNM

V

I + -

a a a

Dispositif WennerDéplacement des stations de mesure des trainés

électriques

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TRAVAUX AU LABORATOIRE

Analyse granulométrique de la fraction fine (Argiles, Limons,

Sables) suivant la méthode de la pipette de Robinson;

Traitement des mesures géophysiques (logiciels):• Surfer8.0 (Pseudo section);• GéoElect.Mod (modélisation du S.E.1 – S.E.21);• Excel (Profil de résistivité apparente).

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Traitement des données du sondage électriqueTraitement des données du sondage électrique

Calcul de la résistivité apparente ( ρa ) :

I

Vaa

2

Traitement des données du trainé électriqueTraitement des données du trainé électrique

I

Vaa

2

Calcul de la résistivité apparente ( ρa ) :

a

ad

BNBMANAM

K22

211112

a= AM=MN=BN

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0 m

1 m

2 m

3 m

4 m

5 m

Fine pélicule humifère

Horizon organo-minéral

Horizon argileux meuble

Horizon argileux avec des taches Noires

Horizon latéritique

Horizon d'altération

0 m

1 m

2 m

3 m

4 m

5 m

75 % 100 %25 % 50 %

Gra v ie

rs

Profil pédologique du puits et évolution des différents constituants du sol.

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5 TERRAINS60 0.7080 2.00470 3.90160 6.00110

Sondage électrique 7 - layon 2 - zone A Sondage électrique 4 - layon 1 - zone A

5 TERRAINS80 0.9070 2.00600 3.90215 5.60100

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Sondage électrique 9 - layon 3 - zone B

5 TERRAINS210 0.90315 2.40150 2.7050 6.10180

Sondage électrique 14 - layon 4 - zone B

5 TERRAINS150 0.90240 2.0055 3.70100 7.20220

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Sondage électrique 17 - layon 6 - zone C 5 TERRAINS420 1.00430 0.80380 4.0055 6.20120

Sondage électrique 20 - layon 7 - zone C 5 TERRAINS280 1.00320 1.40450 3.2075 5.8070

Sondage électrique 15 - layon 5 - zone C

5 TERRAINS280 1.00290 0.80260 3.50230 5.6060

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LE PROFIL DE RÉSISTIVITÉ APPARENTE

Profils de résistivité apparente des sondages S1 à S5 de la zone A

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Profils de résistivité apparente des sondages S8 à S11 de la zone B

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Carte d’iso-résistivité

782000 782050 782100 782150 782200 782250 782300 782350 782400

437100

437150

437200

437250

437300

437350

437400

60 O hm .m80 O hm .m100 O hm .m120 O hm .m140 O hm .m160 O hm .m180 O hm .m200 O hm .m220 O hm .m240 O hm .m260 O hm .m280 O hm .m300 O hm .m320 O hm .m340 O hm .m360 O hm .m380 O hm .m400 O hm .m420 O hm .m440 O hm .m460 O hm .m480 O hm .m500 O hm .m

S1S1S1S1S1S1S1S1S1S1S1

S2S2S2S2S2S2S2S2S2S2S2

S3S3S3S3S3S3S3S3S3S3S3

S4S4S4S4S4S4S4S4S4S4S4S5S5S5S5S5S5S5S5S5S5S5

S6S6S6S6S6S6S6S6S6S6S6

S7S7S7S7S7S7S7S7S7S7S7

S8S8S8S8S8S8S8S8S8S8S8

S9S9S9S9S9S9S9S9S9S9S9

S10S10S10S10S10S10S10S10S10S10S10

S11S11S11S11S11S11S11S11S11S11S11

S12S12S12S12S12S12S12S12S12S12S12

S13S13S13S13S13S13S13S13S13S13S13

S14S14S14S14S14S14S14S14S14S14S14

S15S15S15S15S15S15S15S15S15S15S15

S16S16S16S16S16S16S16S16S16S16S16

S18S18S18S18S18S18S18S18S18S18S18

S19S19S19S19S19S19S19S19S19S19S19

S17S17S17S17S17S17S17S17S17S17S17

S20S20S20S20S20S20S20S20S20S20S20

S21S21S21S21S21S21S21S21S21S21S21

782000 782050 782100 782150 782200 782250 782300 782350 782400

437100

437150

437200

437250

437300

437350

437400

N

zone Bzone C

zone A

Stations de sondages

Layons

D ivis ion du site en tro is zones A , B et C

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TRAINE ELECTRIQUE

Chutes de résistivités Chutes de résistivités

Profil de trainé électrique T1 (zone A vers zone C). Profil de trainé électrique T2 (zone B vers zone C).

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Recouvrement argilo-meuble Couche argileuse tachetée Couche latéritique

Couche d’altération

gneiss partiellement altéré

Coupes géo-électriques et pédologiques d’Olembé zone A, (a) layon 1, (b) layon 2

(b)(a)

INTERPRETATIONINTERPRETATION INTERPRETATION DES SONDAGES ELECTRIQUES

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Recouvrement argilo-meuble Couche argileuse tachetée Couche d’altération

gneiss partiellement altéré Couche latéritique

Coupes géo-électriques et pédologiques d’Olembé zone B, (a) layon 3, (b) layon 4

(b)(a)

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Recouvrement argilo-meuble Couche argileuse tachetée Couche latéritique

Couche d’altération

gneiss partiellement altéré

Coupes géo-électriques et pédologiques d’Olembé zone C, (a) layon 5, (b) layon 6, (c) layon 7

(b)(a)(c)

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Comparaison des sondages électriques

0 m

5 m

1 0 m

P r o f o n d e u r

80 Ohm.m

70 Ohm.m

600 Ohm.m

215 Ohm.m

100 Ohm.m

S4

210 Ohm.m

315 Ohm.m

150 Ohm.m

50 Ohm .m

180 Ohm.m

S9

420 Ohm.m

430 Ohm.m

380 Ohm.m

55 Ohm.m

120 Ohm.m

S17

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les profils de résistivités apparentes

Zone de discontinuité conductrice

Zone de discontinuité conductrice

On observe 2 pics de résistivité:Le premier dans la zone ALe second dans la zone B

Ceci traduirait une discontinuité superficielleMarqué du S2 au S4 de la zone A et une autrePeu marqué du S9 au S11 de la zone B

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la corrélation entre les profils de résistivités apparentes et la carte d’iso-résistivité permet d’émettre l’hypothèse de l’existence à la zone A d’une discontinuité conductrice et d’une autre peu marquée à la Zone B, ces zones de discontinuités superficielle seraient dues au niveau aquifère relativement proche de la surface. Les valeurs de résistivités apparentes divisent le site en trois zones ; une zone conductrice et une autre résistante séparées une zone conductrice moins accentuées

qui traverse tout le site.

782000 782050 782100 782150 782200 782250 782300 782350 782400

437100

437150

437200

437250

437300

437350

437400

60 O hm .m80 O hm .m100 O hm .m120 O hm .m140 O hm .m160 O hm .m180 O hm .m200 O hm .m220 O hm .m240 O hm .m260 O hm .m280 O hm .m300 O hm .m320 O hm .m340 O hm .m360 O hm .m380 O hm .m400 O hm .m420 O hm .m440 O hm .m460 O hm .m480 O hm .m500 O hm .m

S1S1S1S1S1S1S1S1S1S1S1

S2S2S2S2S2S2S2S2S2S2S2

S3S3S3S3S3S3S3S3S3S3S3

S4S4S4S4S4S4S4S4S4S4S4S5S5S5S5S5S5S5S5S5S5S5

S6S6S6S6S6S6S6S6S6S6S6

S7S7S7S7S7S7S7S7S7S7S7

S8S8S8S8S8S8S8S8S8S8S8

S9S9S9S9S9S9S9S9S9S9S9

S10S10S10S10S10S10S10S10S10S10S10

S11S11S11S11S11S11S11S11S11S11S11

S12S12S12S12S12S12S12S12S12S12S12

S13S13S13S13S13S13S13S13S13S13S13

S14S14S14S14S14S14S14S14S14S14S14

S15S15S15S15S15S15S15S15S15S15S15

S16S16S16S16S16S16S16S16S16S16S16

S18S18S18S18S18S18S18S18S18S18S18

S19S19S19S19S19S19S19S19S19S19S19

S17S17S17S17S17S17S17S17S17S17S17

S20S20S20S20S20S20S20S20S20S20S20

S21S21S21S21S21S21S21S21S21S21S21

782000 782050 782100 782150 782200 782250 782300 782350 782400

437100

437150

437200

437250

437300

437350

437400

N

zone Bzone C

zone A

Stations de sondages

Layons

D ivis ion du s ite en tro is zones A , B e t C

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Le profil de trainé T1 montre une variation en dent de scie des résistivités entre 100 Ω.m et 310 Ω.m, ce qui pourrait traduire un substratum très fracturé et situé à une profondeur relativement variables.

Zone fracturée

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Le profil de traine T2montre une première zone d e 0 m à 100 m caractérisée par une courbe très irrégulière avec un pic important où la chute de la résistivité atteint une valeur de 100 Ω.m, ce qui atteste de la présence d’un corps conducteur qui peut être interprété comme une fracture aquifère. Entre 100 m et 250 m, la deuxième zone est caractérisée par une baisse générale des valeurs de résistivités et pourrait être interprété comme une zone très fracturée avec une baisse du niveau du toit du substratum.

Zone fracturée

Fractures

L’allure des courbes de sondage met en évidence les variations verticales de facies entre les différents horizons qui constituent le manteau d’altération;

Les profils des trainés électriques révèlent la présence d’un substratum gneissique très fracturés;

L’aquifère est proche de la surface, à environ 8 m de profondeur et correspondrait à l’ensemble d’altération de faible résistivité ;

L’existence d’une autre nappe dans le socle gneissique fracturé et partiellement altéré est envisageable;

les cinq horizons décrits par l’analyse pédologique du puits correspondent aux trois couches superficielles obtenues par les coupes géo-électriques avec une variation au niveau des épaisseurs différents des couches.

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L’étude des formations superficielles de la zone sportive d’Olembé par les méthodes géo-électriques (sondages et trainés) de prospection géophysique a permis de:

Déterminer la nature des sols, constitués essentiellement des sols ferralitiques

Ressortir le profil pédologique de la zone sportive d’Olembé ;

Suivre l’évolution des différents constituants du sol tout le long du profil;

Caractériser le manteau d’altération, constitué de quatre couches terrains distinctes par leurs résistivités et leurs épaisseurs ;

Identifier un substratum rocheux très fracturé ;

Identifier des zones propices à d’éventuelles exploitations de l’aquifère supérieur localisé à 8 m en moyenne, et de l’aquifère inférieur localisé au niveau du substratum gneissique partiellement altéré.

Associer à la méthode géo-électrique des méthodes d’investigations géophysiques profondes telles que la sismique et l’électromagnétique, afin de vérifier si les fractures n’indiqueraient pas la présence de failles en profondeur ;

Associer à la caractérisation géo-électrique des formations latéritiques de ce site une caractérisation géotechnique, vue l’ampleur des travaux qui y seront effectués ;

Enfin, associer sur le terrain les données géomorphologiques, pétrologiques et structurales.

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