Journées d’Animation Scientifique (JAS09) de l’AUF Alger Novembre 2009

M. Lazhar.Guergour 1, M..Kamel Amri2

1 Centre Nucléaire de Draria, BP 43, Draria. Alger-Algérie. Email.lazhar2001dz@yahoo.fr 2 Laboratoire Géodynamique, Géologie de l’Ingénieur et Planétologie. FSTGAT/USTHB BP32 El Alia Bab Ezzouar, Alger. E.mail. amri_kamell@yahoo.fr

Résumé— Le bassin de Tin Seririne, couvert essentielle-ment par une sédimentation détritique paléozoïque, repose en discordance majeur sur le socle précambrien, a fait l’objet de plusieurs études géologiques de terrain qui restent a nos jours incomplètes en matière de cartographie et de structurale .Ainsi la présente étude vise a caractériser les différentes unîtes li-tho stratigraphiques et a définir le réseau lineamentaire dans la région. Pour cela plusieurs méthodes d’investigation ont été appliquées en utilisant les données de Landsat ETM+7 qui comportent 8 bandes spectrales (visible, proche et moyen in-frarouge thermique et panchromatique). Les limites des diffé-rents ensembles géologiques dans le bassin ont été déterminées et une carte structurale a été établie. Mots clefs — Tin seririne, LandsatETM+7, linéaments,. Car-tographie structurale, traitement numérique

INTRODUCTION

Le bassin de Tin Séririne se situe à l’extrême Sud de l’Algérie. Il est localisé dans la partie Sud-est du Hoggar central, entre les coordonnées 20° et 22° de latitude Nord et 6° et 8° de longitude Est (Fig.1). La région est constituée de plateaux et de reliefs plus ou moins élevés notamment le Dj. Amaskor qui constitue une barrière infranchissable vers l’intérieur du bassin. Le réseau hydrographique à densité faible dont l’Oued Tin Tarabine et l’Oued Tisseghirine constituent parfois des accès de fortune aux zones intérieurs du bassin.

Fig.1 Carte de localisation du basin de Tin Séririne Du point de vue morphologique, le bassin est structuré en

deux pays très contrastés [1] [2] : les tassilis internes (Cambro-ordovicien), et les tassilis externes (Dévonien Carbonifère), séparés par la dépression intratassilienne (Si-lurien).il forme le prolongement Nord du bassin de Tin Mersoï et montre une structure synclinale asymétrique d’axe N-S, limitée entre deux môles, respectivement le môle d’In Guezzam à l’Ouest et le môle d’Issallen à l’Est. Il doit sa structuration actuelle à la conjugaison d’événements tectoniques majeurs qui ce sont succédés au cours des temps.

CADRE GEOLOGIQUE

La région a fait l’objet de nombreux travaux géologiques dont les plus récents sont les travaux du centre de recherche et d’exploitation des matériaux (1988 – 2003) dans le cadre de l’exploration minière dans la région. Du point de vue géologique on distingue deux domaines différents : Un socle cristallin qui affleure dans les terranes de Laouni et d’Azrou-n-fad, matérialisé par deux ensembles métamor-phiques d’âge paléo protérozoïque plus ou moins distincts [3].Trois familles de granites intrudent ces deux ensembles et représentent près de 40% de la superficie du Hoggar [4]. Les granites Anatéxtiques pré à syntectoniques (615 Ma) [5]. Les plutonites tardi-tectoniques (580 Ma). Les granites post-tectoniques type Taourirt [6]. Une couverture sédimentaire ou les séries sédimentaires Pa-léozoïques constituent l’essentiel du remplissage du bassin de Tin Séririne (Fig.2). Elles reposent en discordance ma-jeure (discordance intratassilienne) observable à l’échelle de la plate forme saharienne [1], sur le socle précambrien. Elles sont représentées par les dépôts d’âges allant du Cam-bro-ordovicien au Carbonifère inférieur (Fig.2) et couvrent une immense superficie, avec 1500m environ d’épaisseur. La sédimentation est essentiellement terrigène détritique (conglomérats, grès et argiles) avec de rares présences de carbonates notamment dans le dévonien moyen et le carbo-nifère inférieur. Notons aussi la présence d’un volcanisme basique à la base du dévonien inférieur représenté par des dolérites d’âge carbonifère [7].

Contribution des images landsat 7 ETM+ à la cartographie géologique et structurale du Bassin de Tin

Séririne. (Tassilis Oua - N - Ahaggar. Hoggar). Algérie.

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Fig.2 Extrait de la carte de géologique du Hoggar (Caby et al 1977) CO Cambro-ordovicien ;S Silurien ;DC Dévonien et Carbonifère

Approche et méthode

A. Les données utilisées

Le bassin de Tin Seririne est couvert par les scènes : elp191046_7t20000410_z32 et elp191045_7t20001129_z32 de Landsat ETM+ prises respectivement le 10 avril 2000 et le 29 septembre2000, la réalisation d’une mosaïque s’est avérée nécessaire pour la cartographie de la région étant donné la continuité des terrains sédimentaires dans la zone. Les données auxi-liaires comprennent diverses cartes thématiques ayant servi lors des missions de terrain et aux interprétations structurales des images satellitaires.

Il s’agit des cartes topographiques [l’IGN France 1972] au 1 : 50000 (Feuille In Abbegui, Feuille In Attei, Feuille In Azzaoua et Feuille In Guezzam) et de la carte géolo-gique du Hoggar au 1 : 200000 [Caby et al, 1977].

Prétraitement: La reconstitution de la mosaïque des deux scènes prises à différentes époques, exige un calibrage afin d’atténuer certains bruits présents dans les images [8] [9], pour cela nous avons procédé à un filtrage en ap-pliquant le filtrage FFT sur les bandes 7, 5,3 et 1.

B. Traitement numérique (Fig. 3)

Fig.3 Approche d’investigation de l’information géologique à partir des

images Landsat ETM+

B1. Investigation de la lithologie

Dans le cas du bassin de Tin Séririne, la couverture sédi-mentaire repose en discordance majeure sur le socle pré-cambrien. Pour l’investigation de la lithologie, des images ont été re-haussées afin de déceler le maximum d’informations litho-logiques. Plusieurs méthodes d’investigation ont été employées dans le but de déterminer celles qui sont les plus appropriées à la discrimination des unités lithologiques [8].

Rehaussement spectral

La composition fausse couleur (ETM7, ETM 3 et ETM1 respectivement dans les canaux : Rouge, Vert et bleu) pro-duit une image de bonne qualité (Fig. 4a). Ainsi la limite Socle couverture est très nette. Les roches cristallines du socle apparaissent en marron foncé et noir alors que le Cambro-ordovicien, au dessus apparait en vert bleuté (Fig. 4b). Le reste de la sédimentation dans le bassin en jaune et jaune orange (Fig. 4a). Le liseré noir sur l’image de détail représente le profil d’altération de la partie superficielle du socle.

Fig.4 Rehaussement spectral de l’image composite couleur (731) Investigation de la lithologie par l’Analyse en composantes principales (ACP) C’est une transformation mathématique basée sur l’analyse de la covariance de l’image ou bien sur la matrice de corré-lation des bandes spectrales fortement corrélées entre elles (Fig.5). Cette application génère des néo bandes (CP) en combinaison linéaire avec les bandes originales. Les trois premières CP contiennent la majorité du pourcentage de la variance des bandes originales [9] [10].

a

b

a

b

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Dans le cas du bassin de Tin Séririne, nous avons appliqué cette transformation sur l’ensemble du domaine spectral à savoir : Dans le visible pour les bandes ETM1, 2 et 3, on obtient les néo bandes : CPv1, 2 et 3. Dans le moyen infrarouge pour les bandes ETM 7 et 5, on obtient : CP mir 1 et 2. Dans le domaine mixte pour les bandes ETM 7,3 et1, on obtient : CP mix 1, 2 et 3. A partir des trois premières CP de chaque domaine spectral, nous avons reconstitué une composition colorée nette qui permet de discriminer les différentes unités lithologiques et les tracés linéamentaires (Fig. 6).

Fig.5 Matrice de corrélation des bandes ETM+ dans le bas-sin de Tin Séririne.

Fig.6 Image RGB obtenue avec les trois CP1 :

CP1v, CP1mir, CP1mix Ainsi on peut distinguer nettement le profil d’altération entre le socle et la couverture (Fig. 6a), des décrochements senestres dans la zone de Timouzeline (Fig. 6b) et aussi la mise en évidence de la succession des combes argileuses et des crêtes gréseuses de la base du Dévonien Moyen (Fig. 6c). Investigation de la lithologie par les rapports des bandes spectrales Cette méthode, basée sur la notion de réflectance, est le rapport entre la quantité de radiation réfléchie par un maté-riau et la quantité d’énergie reçue par le capteur pour une même longueur d’onde.

Elle consiste donc en la division du DN (digital number) dans une bande/ le DN d’une autre bande pour le même pixel [11]. L’utilisation de ces indices permet la réduction des effets de la topographie et un rehaussement du contraste de réflec-tance entre les surfaces minérales. Ainsi les rapports : ETM5/ETM1 ; ETM7/ETM5 et ETM3/ETM5 sont réalisés et les différentes compositions colorées générées à partir des néo-bandes permettent une identification lithologique. (Fig.7).

Fig.7 Image RGB obtenue avec les néobandes générées

par les ratios : ETM+5/ETM+1, ETM+7/ETM+5,

ETM+3/ETM+5

Ce traitement permet une bonne distinction entre le socle qui présente des couleurs bleutées et la couverture du bassin à tendance rouge-orange. En raison de la monotonie de la sédimentation et de la faible résolution des bandes ETM+ il nous a été difficile de séparer les différentes unités litholo-giques du Cambro-ordovicien. Le Silurien par contre cons-titué d’argiles à graptolithes et silts très érodé apparait en lambeaux verts sur l’image issue des rapports des bandes spectrales (Fig.7a). Le Dévonien moyen est aussi très bien représenté. En effet, les combes argileuses apparaissent en bleu et les crêtes en rouge orangé (Fig. 7b)

Investigation de la lithologie par l’application des filtres texturaux L’image RGB obtenue à partir de trois néo canaux relatif aux variances du filtre textural [12] appliqué aux bandes ETM321 permet de fournir de meilleures informations con-cernant « les limites stratigraphiques » dans le bassin (Fig. 8). Ainsi des discontinuités images ont été mises en évi-dence. Le socle cristallin et la couverture sédimentaire sont très bien individualisés. Le Dévonien moyen et le Dévo-nien supérieur, qui présentent pratiquement les même ca-ractéristiques lithologiques sont séparés par une disconti-nuité image qui pourrait correspondre à la limite entre les

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deux sous-étages. Nous remarquons de même le grand con-traste que génère la grande faille d’In Guezam (rétrécisse-ment des épaisseurs des couches à cet endroit ( Fig.8) .

Fig.8 Image RGB obtenue avec les filtres texturaux :

Occurrence : Variance de chaque spectrale.

Investigation des linéaments L’extraction des éléments structuraux a été faite grâce à L’application des filtres directionnels sur les bandes ETM+ [13] [14]. Le choix des bandes pour l’application de ces filtres à été porté sur la bande ETM+8 (Panchromatique) qui présente une résolution spatiale de 15m Ainsi, trois filtres directionnels ont été appliqués : - Filtre de direction N90° avec une matrice 3*3.pour dé-celer les grands linéaments (Fig. 9a).

Fig.9a Filtre directionnel à 90° appliqué à la bande 8

avec une matrice 3*3

- Filtre N135° avec une matrice 5*5. Pour les struc-

tures de détail de direction NO-SE (Fig. 9b)

Fig.8b Filtre directionnel à 135° appliqué à la bande 8

avec une matrice 5*5.

Enfin, un filtre N45°avec une matrice de 5*5.pour déceler les structures de détail de direction NE-SO. (Fig. 9c)

Fig.9c. Filtre directionnel à 45°appliqué à la bande 8

Avec une matrice 5*5

Les différentes images issues de l’application des filtres di-rectionnels font ressortir des discontinuités images (linéa-ments rectilignes et curvilignes) que l’on sépare en trois faisceaux de directions majeures : - Méridiennes N-S à NNE-SSO - NE-SO et - NO-SE. L’interprétation de ces directions en rapport avec les don-nées préexistantes disponibles (Cartes géologique du Hog-gar, Caby et al, 1977), a permis de dresser une esquisse structurale du Bassin de Tin Séririne, sous forme de carte linéamentaire (Fig.10) qui montre bien l’importance des di-rections N-S à NNO-SSE et correspondent aux faisceaux

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de faille 7°30 (Fig. 11a) et le faisceau de faille de In Guez-zam (Fig.11b).

Fig.10 Carte linéamentaire du bassin de Tin Séririne

L’application des filtres directionnels a fait ressortir les trois directions majeures qui affectent la région en général et le bassin de Tin Séririne en particulier, à savoir les directions méridiennes à NNO-SSE, une direction NO-SE et une di-rection NE-SO.

Fig. 11 : Directions majeures dans le bassin de Tin Séririne a : Faille 7°30’. b : Réseau De failles Ain Guezzam

L’étude des diagrammes de fréquence confirme bien l’existence des trois directions majeures et souligne l’importance des accidents méridiens par rapport aux autres directions (Fig. 12).

Fig.12 Rosace des linéaments du bassin de Tin Séririrne

Les accidents méridiens qui affectent tout le Hoggar sem-

blent avoir rejoué en failles conjuguées dans la couverture

sédimentaire ceci est surtout observable dans les régions

Tamart-N-Bliss et Tahifet où les réseaux de failles NO-SE

et NE-SO jouent en conjuguées (Fig.13).

Fig. 13 : Décrochements dextres dans la région de Tamart N’Bliss

V. CONCLUSION

A l’issue de ce travail nous confirmons l’intérêt de l’exploitation de l’imagerie optique en matière de cartogra-phie lithologique et structurale. En effet l’investigation de la lithologie dans le bassin de Tin Seririne par la combinaison des différentes méthodes de traitements numériques à savoir le rehaussement spectral (ETM7 ETM3 ETM1), l’Analyse en Composantes Principales (CP1vis CP1mir, CP1mix), le rapport des bandes spectrales (ETM5/ETM1 ETM7 /ETM5 ETM3/ETM5) nous a permis de séparer les différentes uni-tés stratigraphiques dans le bassin. Les filtres texturaux montrent bien des discontinuités images qui séparent l’ensemble des étages stratigraphiques et notamment une discontinuité image qui pourrait corres-

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pondre à la limite entre le Dévonien moyen et le Dévonien Supérieur (Fig. 8) qui jusqu’à nos jours reste incohérente dans les études géologiques du terrain du fait de l’absence des arguments paléontologiques. Les filtres directionnels font ressortir les directions ma-jeures des accidents qui affectent la région : Les directions subméridiennes à NNO-SSE, les directions NO-SE et les directions NE-SO.

Ces différents traitements ont abouti à la confection d’une carte lithostructurale qui propose des modifications à la carte géologique de [15] (Fig. 14)

Fig.14 Carte lithostructurale obtenue à partir des traitements appliqués

aux images Landsat ETM+7 du bassin de Tin Séririne

VI. REFERENCES

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