Généralités sur la zone d’étude

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO

FACULTE DES SCIENCES

DEPARTEMENT DE PHYSIQUE

--o0o--

RAPPORT DE STAGE pour l’obtention du

DIPLOME D’ETUDE APPROFONDIE

Option : GEOPHYSIQUE ET RESSOURCES NATURELLES

Spécialité : GEOPHYSIQUE APPLIQUEE

Intitulé :

ETUDE PAR PROSPECTION ELECTRIQUE ET

ELECTROMAGNETIQUE POUR LA RECHERCHE D’EAU

SOUTERRAINE DANS LA COMMUNE RURALE DE

MASIABOAY, DISTRICT DE BETIOKY-SUD, REGION

ATSIMO-ANDREFANA.

Présenté le : 10 Juin 2014

Par: Mlle ROBIHARIVELO Felana Herilalaina Tiana

Devant la commission d’examen composée par:

Le Président : RANAIVO-NOMENJANAHARY Flavien Noël Professeur Titulaire

Le Rapporteur : RATSIMBAZAFY Jean Bruno Auguste Professeur Titulaire

L’Examinateur : RAZAFINDRAKOTO Boni Gauthier Maître de conférences

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO

FACULTE DES SCIENCES

DEPARTEMENT DE PHYSIQUE

--o0o--

RAPPORT DE STAGE pour l’obtention du

DIPLOME D’ETUDE APPROFONDIE (DEA)

Option : GEOPHYSIQUE ET RESSOURCES NATURELLES

Spécialité : GEOPHYSIQUE APPLIQUEE

Intitulé :

Présenté le : 10 Juin 2014

Par: Mlle ROBIHARIVELO Felana Herilalaina Tiana

Devant la commission d’examen composée par:

Le Président : RANAIVO-NOMENJANAHARY Flavien Noël Professeur Titulaire

Le Rapporteur : RATSIMBAZAFY Jean Bruno Auguste Professeur Titulaire

L’Examinateur : RAZAFINDRAKOTO Boni Gauthier Maître de Conférences

ETUDE PAR PROSPECTION ELECTRIQUE ET

ELECTROMAGNETIQUE POUR LA RECHERCHE D’EAU

SOUTERRAINE DANS LA COMMUNE RURALE DE MASIABOAY,

DISTRICT DE BETIOKY-SUD, REGION ATSIMO-ANDREFANA.

DEA Robiharivelo F. I 2014

SOMMAIRE

REMERCIEMENTS

LISTE DES ACRONYMES ET DES ABREVIATIONS

LISTE DES FIGURES

LISTE DES TABLEAUX

LISTE DES ANNEXES

INTRODUCTION

PARTIE I : GENERALITES SUR LA ZONE D’ETUDE

I-1 : CONTEXTES GEOGRAPHIQUE ET ADMINISTRATIF

I-2 : CONTEXTE CLIMATIQUE

I-3 : CONTEXTE GEOLOGIQUE

I-4 : CONTEXTES HYDROLOGIQUE ET HYDROGEOLOGIQUE

PARTIE II : METHODOLOGIE ET MATERIELS

II-1 : NOTION D’HYDROLOGIE

II-2 : TECHNIQUES DE PROSPECTION GEOPHYSIQUE DE SUBSURFACE ET

ACQUISITION DE DONNEES

II-3 : TRAITEMENT DE DONNEES

PARTIE III : RESULTATS ET INTERPRETATIONS DES DONNEES DE

RESISTIVITE

III-1 : EXEMPLE DE PRESENTATION DE RESULTATS

III-2 : RESULTATS ET INTERPRETATIONS

CONCLUSION

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

ANNEXE

TABLE DES MATIERES

DEA Robiharivelo F. II 2014

REMERCIEMENTS

Aux termes de ce travail, je tiens vivement à remercier toutes les personnes et

organisations qui, de près ou de loin, m’ont offert leurs aides précieuses pour la réalisation de

ce mémoire.

J’exprime particulièrement mes sincères remerciements :

- En premier lieu à Monsieur RAHERIMANDIMBY Marson, Professeur Titulaire,

Doyen de la Faculté des Sciences de l’Université d’Antananarivo, qui n’a jamais ménagé ses

efforts pour assurer le bon fonctionnement de notre Faculté.

- Puis à Monsieur RAKOTONDRAMANANA Hery Tiana, Chef de Département de

Physique de la Faculté des Sciences, qui a veillé à l’organisation et au bon déroulement de

notre cursus universitaire.

- Et à Monsieur RAMBOLAMANANA Gérard, Professeur Titulaire, Directeur de

l’Institut et Observatoire de Géophysique d’Antananarivo (IOGA), Responsable du

Laboratoire de Sismologie et Infrasons de l’IOGA, de m’avoir accueillie dans cet Institut en

tant qu’étudiante chercheur.

- Ensuite, ma plus profonde reconnaissance s’adresse à Monsieur RANAIVO-

NOMENJANAHARY Flavien Noël, Professeur Titulaire, Responsable de l’Equipe d’Accueil

Doctorale de la Physique de Globe, de l’Energie et de l’Environnement au Département de la

physique au sein de l’Université d’Antananarivo, qui a bien voulu présider ce jury de

mémoire.

- Puis, un vif remerciement à Monsieur RATSIMBAZAFY Jean Bruno, Professeur

Titulaire, Enseignant Chercheur au Laboratoire de Géophysique Appliquée de l’IOGA. Il m’a

accompagné tout au long de ce travail en tant qu’Encadreur et m’a fait l’honneur d’être le

Rapporteur de ce mémoire.

- Monsieur RAZAFINDRAKOTO Boni Gauthier, Maître de Conférences, Enseignant

Chercheur à l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo (ESPA), qui a accepté de

renforcer les membres de jury en tant qu’Examinateur, je lui adresse mes vifs remerciements.

- Je tiens également à remercier les membres de l’ONG humanitaire ACF International

à Madagascar de leur précieuse collaboration et de la confiance qu’il a accordée à la Société

Madageo Besoa pour la réalisation du Projet intitulé «Etude d’implantations géologiques et

hydrogéologiques en vue de la réalisation de 16 points d’eau modernes dans 3 communes

du district de Betioky Atsimo, région Atsimo Andrefana. »

- Je ne saurai oublier de remercier toute l’équipe de Madageo Besoa d’avoir bien

voulu m’accepter d’être parmi eux et de me laisser participer aux travaux sur terrain, ainsi que

pour leurs précieux conseils.

- Je remercie également toute ma famille qui m’a soutenue durant tout ce travail,

moralement et financièrement, et qui n’a pas ménagé ni leurs peines ni leurs amours.

- Enfin, un grand merci aussi à tous mes amis et mes collègues de Laboratoire qui

m’ont beaucoup aidée à l’accomplissement de ce mémoire.

DEA Robiharivelo F. III 2014

LISTE DES ACRONYMES ET DES ABREVIATIONS

ACF : Action Contre la Faim

AEP : Alimentation en Eau Potable

BD 500 : Base de Données à l’échelle de 1/500 000ème

CEG : Collège d’Enseignement General

ddp : différence de potentiel

ETP : Evapotranspiration potentielle

ETR : Evapotranspiration réelle

FTM : Foiben-Taontsaritanin’i Madagasikara

GPS : Global Position System

IOGA : Institut et Observatoires Géophysique d’Antananarivo

ONG : Organisation Non Gouvernementale

PAEAR : Projet d’Alimentation en Eau potable et Assainissement en milieu Rurale

PAEPAR : Projet pilote d’Alimentation en Eau Potable et Assainissement en milieu

Rurale

PNUD : Programme des Nations Unies pour le Développement

RCM : Remote Controlled Multiplexer

SAP : Système d’Alerte Précoce

SEV : Sondage Electrique Vertical

STEM : Sondage Transient Electromagnetic Method

DEA Robiharivelo F. IV 2014

LISTE DES FIGURES

Figure 1 : Carte administrative de la zone d’étude ...................................................................3

Figure 2 : les zones d’intervention ..........................................................................................4

Figure 3: Variation de la pluviométrie enregistrée par la station de Betioky Sud .....................5

Figure 4: Veinules de calcaire visibles sur grès à Ambatokapika Sud. .....................................7

Figure 5 : Succession de grès induré et de schiste de la Sakamena Inférieure ..........................7

Figure 6 : Carte géologique de la zone d’étude...................................................................... 10

Figure 7 : Carte hydrologique de la zone d’étude .................................................................. 11

Figure 8 : Cycle de l’eau dans sa nature ................................................................................ 13

Figure 9 : Eau sous différents forme ..................................................................................... 14

Figure 10 : Dispositif Schlumberger ..................................................................................... 18

Figure 11 : Dispositif Wenner normal ou Wenner α .............................................................. 19

Figure 12 : Principe du panneau électrique pour 20 électrodes .............................................. 19

Figure 13 : Principe de mesure par la méthode du trainé électrique ....................................... 20

Figure 14 : SYSCAL R2 et ses accessoires ........................................................................... 20

Figure 15:Principe et diagramme temporel d’un sondage TEM, ............................................ 22

Figure 16 : TEM-FAST 48 HPC et ses accessoires ............................................................... 22

Figure 17 : Extraction manuelle-visuelle des linéaments dans la zone d’étude....................... 25

Figure 18:Exemple de coupe géoélectrique (en A) et coupe de chargeabilité (en B),

représentations des distributions latérales et en profondeur des résistivités et des

chargeabilités. ............................................................................................................... 26

Figure 19:Exemple d’un sondage électrique, représentation en profondeur de la distribution

des résistivités ............................................................................................................... 27

Figure 20:Exemple de résultat d’un traîné électrique............................................................. 27

Figure 21 : Exemple de la courbe de sondage TEM, représentation de la résistivité en fonction

de la profondeur ............................................................................................................ 28

Figure 22 : Plan de masse de Masiaboay Centre .................................................................... 29

Figure 23:Courbe de sondage électrique obtenue au P38 ....................................................... 30

Figure 24:Coupe géoélectrique obtenue au profil P38 ........................................................... 31

Figure 25:Coupe géoélectrique obtenue au profil P38’ .......................................................... 32

Figure 26:Courbe de traîné électrique obtenue au profil T38 ................................................. 33

Figure 27:Courbe de sondage électrique obtenue au point P38 .............................................. 33

Figure 28:Courbe de traîné électrique obtenue à 100 mètres de la précédente ....................... 34

DEA Robiharivelo F. V 2014

Figure 29:Courbe de sondage obtenue au point P39 .............................................................. 35

Figure 30: Coupe géoélectrique obtenue au profil P39 .......................................................... 36

Figure 31:Courbe de trainé électrique obtenue au profil T39 ................................................. 37

Figure 32: Courbe de sondage TEM obtenue au point P39 .................................................... 37

Figure 33: Plan de masse d’Antararaty II .............................................................................. 39


Figure 35 : Courbe de sondage TEM obtenue au point P41 ................................................... 40

Figure 36:Coupes géoélectriques des 2 panneaux croisés réalisés sur le profil P41 ................ 41

Figure 37 : Courbes des traînés croisés obtenues au profil T41 et T41’ ................................. 41



Figure 40 : Coupe géoélectrique obtenue au profil P43 ......................................................... 44

Figure 41 : Courbe de traîné électrique obtenue au profil T43 ............................................... 44

Figure 42: Plan de masse d’Ambatokapika Nord................................................................... 46

Figure 43 : Courbe de sondage obtenue au point P44 ............................................................ 46


Figure 45 : Courbe de sondage électrique obtenue au point P46 ............................................ 48



Figure 48: plan de masse de Behara Centre ........................................................................... 50


Figure 50 : Coupe géoélectrique obtenue au profil P48’ ........................................................ 52

Figure 51 : Coupe géoélectrique obtenue au profil P48’’....................................................... 53



Figure 54 : Courbes des 2 traînés obtenues au profil T49 ...................................................... 55

Figure 55: plan de masse de Bekily ....................................................................................... 56



Figure 58 : Courbe de traîné obtenue au profil T50 ............................................................... 59




Figure 62: Plan de masse d’Ambatokapika Sud .................................................................... 62

DEA Robiharivelo F. VI 2014







LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1:Tableau de synthèse des séries Karroo du bassin de Morondava .............................9

Tableau 2 : Tableau comparatif de l’aquifère et de la nappe d’eau souterraine. ..................... 16

DEA Robiharivelo F. 1 2014

INTRODUCTION

« …Les premiers animaux naquirent de l’humidité » dit le philosophe présocratique

Anaximandre. Le père Teilhard de Chardin le confirme aussi que « La vie est fille des eaux ». Depuis

toujours, l’eau constitue l’un des sources des problèmes social, économique et même politique du

monde entier. Les ressources en eaux deviennent de plus en plus rares et n’arrivent plus à satisfaire

convenablement les besoins en eau potable des populations ainsi que les besoins en eau pour

l’agriculture et l’industrie mais aussi pour l’élevage. Madagascar figure parmi les pays qui n’échappent

pas à cet aléa. Le problème d’insuffisance en eau potable demeure le souci majeur du Grand Sud de

Madagascar en plus de l’insuffisance de la nutrition.

Plusieurs Projets ont été menés antérieurement afin de résoudre le problème :

- le Projet HYDROMAD/PNUD, dont malheureusement nous n’avons pas à notre disposition

les résultats de forage concernant les travaux effectués. Mais nous avons estimé que la profondeur des

ouvrages équipés est entre 8 m à 91,35 mètres lors de notre descente sur terrain.

- le Projet PAEPAR dit « volet 625 forages », mené dans cette région et a donné un résultat

plus ou moins significatif. Sur les 900 forages réalisées, 627 points d’eau ont été découvert c’est-à-dire

un taux de succès de 70%. Pourtant certains forages ont des résultats négatifs à savoir 177 forages secs

et 96 forages très minéralisées.

-le Projet PAEAR, qui a pour principal objectif l’amélioration des conditions de vie de la

population, notamment à travers la réduction de la moitié de la proportion des personnes n’ayant pas

un accès durable à l’eau potable et à l’assainissement hygiénique en milieu rural. Nous n’avons pas

recourt aux résultats mais nous avons constaté que la quasi-totalité des forages ne sont pas encore bien

équipés et que leurs profondeur moyenne est d’environ 19,73 mètres.

Malgré l’étendue de ces Projets, la Commune Rurale de Masiaboay ne dispose pas encore d’un

système AEP. Ceci confirme que la Commune est toujours confrontée au problème d’insuffisance en

eau. C’est la raison pour laquelle le thème de ce mémoire porte sur : « ETUDE PAR

PROSPECTION ELECTRIQUE ET ELECTROMAGNETIQUE POUR LA RECHERCHE

D’EAU SOUTERRAINE DANS LA COMMUNE RURALE DE MASIABOAY, DISTRICT DE

BETIOKY SUD, REGION ATSIMO-ANDREFANA.» qui se situe dans le cadre de l’implantation

des infrastructures Hydrogéophysique en vue de la réalisation des points d’eau modernes dans cette

Commune.


L’objet de la présente étude porte sur la recherche des eaux souterraines afin de réaliser des

implantations des points d’eau moderne dans les 06 Hameaux parmi les 21 Fokontany de la Commune

Rurale de Masiaboay. Cela à partir de la mise en œuvre des méthodes de prospection géophysique.

Elles comportent quelques méthodes de prospection électrique à savoir le sondage électrique vertical,

le panneau électrique et le trainé électrique ainsi qu’une méthode de prospection électromagnétique

dont le sondage électromagnétique.

La présente étude comprend trois parties :

- la première partie évoque la situation générale de la zone d’étude

- la deuxième expose les méthodologies et les matériels

- la troisième partie, les résultats des travaux géophysiques et les interprétations

Généralités sur la zone d’étude


PARTIE I : GENERALITES SUR LA ZONE D’ETUDE

I-1 : CONTEXTE GEOGRAPHIQUE ET ADMINISTRATIF

La Commune Rurale de Masiaboay se trouve à la limite sud du District de Betioky-Sud. Quant

à ce dernier, il est accessible en quittant la RN7 à Andranovory (70 km de Tulear) et en s’allongeant le

long de la RN10 (qui franchit le tropique de Capricorne à environ 45 km au sud d’Andranovory). La

Commune Rurale de Masiaboay est limitée :

- Au Nord : par la Commune Rurale Beantake et d’Ambahitrimitsinjo

- Au Sud : par la Commune Rurale de Beahitse et Itampolo

- A l’Est : par la Commune Rurale de Sakamasay

- A l’Ouest : par la Commune Rurale de Beheloka

Figure 1 : Carte administrative de la zone d’étude (BD 500, FTM)

La Commune Rurale de Masiaboay regroupe 21 Fokontany mais dans la présente étude nous

allons nous limiter aux six (06) hameaux de six (06) Fokontany dont :

- Hameau Masiaboay Centre, Fokontany de Masiaboay

- Hameau Antararaty II, Fokontany Antararaty

- Hameau Behara Centre, Fokontany Behara

- Hameau Bekily Centre, Fokontany Bekily

- Hameau Ambatokapika Nord, Fokontany Ambatokapika Nord

- Hameau Ambatokapika Sud, Fokontany Ambatokapika Sud



Figure 2 : les zones d’intervention (BD 500, FTM)

La Commune Rurale de Masiaboay a environ 4690 habitants sur une superficie de

485km2donnant une densité de 28 hab/km

2. Dans cette région s’est installé le groupe ethnique

« Mahafaly » qui vit en petits groupes formant ainsi des Hameaux. Leurs premières occupations,

presque dans tous les Fokontany, sont la culture de maïs, de manioc et de patate douce mais surtout les

élevages bovins, caprins et ovins.

I-2 : CONTEXTE CLIMATIQUE

Le Sud-Ouest de Madagascar est entièrement privé du vent humide de l’Océan Indien. Il est

marqué par une saison sèche presque tout au long de l’année et reçoit très peu de pluie. C’est un climat

de type subdésertique (Monographie de la région Atsimo-Andrefana UPDR 2003)

Dans la présente étude, nous allons nous référer aux données climatiques collectées auprès de

la station météorologique de Betioky Sud du fait que c’est la seule station la plus proche de la

Commune Rurale de Masiaboay.

Betioky Sud est caractérisé par une saison pluvieuse pendant les mois de Novembre à Avril et

une saison sèche pendant les autres mois. A chaque début des saisons, nous remarquons la présence de

rosées et beaucoup de brouillards, surtout dans les vallées, qui constituent un appoint hydrique de



grande importance pour la végétation et ces deux (02) phénomènes sont responsables de la correction

du déficit pluviométrique.

I-2-1 : Pluviométrie

« Le Sud-Ouest de Madagascar est caractérisé par un climat tropical semi-aride avec un

maximum humide unique de saison chaude à caractère orageux ou cyclonique. C’est dans la région de

Tulear et le long de la plaine côtière de Mahafaly (au sud de l’embouchure de l’Onilahy) que l’on

observe les pluviométries les plus faibles de Madagascar » (Battistini R., 1964).

Pendant ces quatorze (14) dernières années (1997-2010), la pluviométrie moyenne de la zone

Betioky Sud, est de l’ordre de 660 mm. Le nombre de jours de pluie varie de 0 à 23 jours par mois. La

variation de la pluviométrie moyenne, dans la région peut être due au passage des cyclones tropicaux.

Afin d’illustrer ces propos, la figure ci-dessous montre la tendance de la variation de la pluviométrie

du District de Betioky Sud pendant l’année 2011.

Figure 3: Variation de la pluviométrie enregistrée par la station de Betioky Sud (SAP, 2011)

Compte tenu de cette figure, nous pouvons dire que le mois le plus arrosé est le Janvier avec

une pluviométrie qui pouvait atteindre le seuil de 200 mm. Tandis que, les mois les plus secs sont les

mois de Juillet et Aout où la pluviométrie descend à un niveau très bas proche de 0.

I-2-2 : Température

L’amplitude thermique est très élevée, les écarts prélevés à Tulear allant de 6° à 40° C. La

période la plus chaude se situe entre les mois de Janvier et Février et la plus froide entre les mois de

juin et juillet avec une température moyenne annuelle de 24,6° C entre l’année 1969-1980. (SAP,

2011)



I-2-3 : Evapotranspiration et évaporation

La valeur moyenne annuelle de l’évapotranspiration est comprise entre 800 à 1000mm tandis

que la valeur moyenne annuelle de l’évaporation, de l’eau de surface est inférieure à 1400mm dans le

Sud- Ouest. (Chaperon et al, 1993 ; 2005). Celles calculées avec la méthode de Thornthwaite sur une

période de 10 ans sont de 1030 mm á Betioky (Rakotondrainibe, 1985).

I-3 : CONTEXTE GEOLOGIQUE

La Commune Rurale de Masiaboay se situe dans le bassin sédimentaire de Mahafaly,

appartenant au bassin sédimentaire de Morondava. Il diffère des autres bassins par un développement

longitudinal beaucoup plus étendu et par la moindre extension des coulées basaltiques, ce qui facilite le

drainage vers la mer par de nombreux fleuves. Il est physiquement caractérisé par de grands

escarpements en cuesta ou dérivées de failles (ANDRIAMANANTENA R. « Rapport final ECHYDRO

ACF Betioky, 2013 »).

I-3-1 : Les formations sédimentaires

À la suite de l’orogenèse panafricaine, le domaine précambrien malagasy est resté émergé

jusqu’au Carbonifère, où se déposent des assemblages semblables aux séries du Karroo d’Afrique

Australe. La mise en place de ces séries sédimentaires correspond à une phase de rifting

intracontinental, le “Rifting Karroo”, phase initiale de la dislocation du Gondwana, dès le Carbonifère

Supérieur et jusqu’au Jurassique Inférieur. La série sédimentaire du Sud malagasy est la plus complète

car elle débute en discordance sur le socle cristallin par la formation de la Sakoa affectée d’un

plongement de 30° à 20°. Au-dessus, la formation de la Sakamena qui commence par une discordance

avec des pendages allant brusquement de 20° à 10°. L’ensemble de ces deux formations, épais de

plusieurs milliers de mètres, compose le super groupe de Karoo (PGRM, 2008).

I-3-2 : Stratigraphie et tectonique

Le super groupe de Karroo comprennent de la base au sommet des assemblages de sédiments

terrigènes fluviatiles (argilites et grès), niveaux sédimentaires épicontinentaux évaporitiques et enfin

marins francs de plateforme (calcaires). Toutefois, des intercalations précoces de sédiments marins

fossilifères semblent indiquer des incursions marines épisodiques dès les premiers stades du rifting.

Dans cet assemblage continental, les formations marines ne constituent que des intercalations locales,

inégalement développées (planche 22).



Figure 4: Veinules de calcaire visibles sur grès à Ambatokapika Sud.

Le super groupe de Karroo à Madagascar comprend deux formations: le groupe de la

Sakamena et le groupe de la Sakoa, séparé par des discordances. Chacun de ces groupes est caractérisé

par sa composition pétrographique, sa faune et sa flore. Mais dans notre cas, le seul qui nous intéresse

est le groupe de la Sakamena.

Au-dessus du groupe de la Sakoa, séparé par une discordance angulaire d’une dizaine de

degrés, vient le groupe de la Sakamena qui débute par un important conglomérat de base. Son

épaisseur est considérable, 3000 mètres au parallèle de la Sakoa, 4000 mètres au moins sur l’Onilahy.

Figure 5 : Succession de grès induré et de schiste de la Sakamena Inférieure (Rivière Sakamena)

Le groupe de la Sakamena comprend trois formations : Sakamena III, Sakamena II et

Sakamena I.



- La Sakamena III :

La Sakamena inferieure continentale est constitué de roches grises à faciès schisteux (schistes

plus ou moins argileux et grès micacés très durs) avec des reptiles et flore à Glossopteris et

Thinnfeldia. Elle est marquée par une discordance angulaire au-dessus du groupe de la Sakoa, elle

débute par un conglomérat de base d’épaisseur variable et pouvant atteindre plusieurs dizaines de

mètres. C’est un poudingue à gros éléments très roulés provenant du socle cristallin ou des calcaires

de Vohitolia. Ce conglomérat marque une reprise de l’érosion à la suite d’un départ brutal de la

subsidence en liaison avec une phase de cassures post-Sakoa. Ce n’est pas un conglomérat de

transgression marine mais un dépôt torrentiel où les zones épaisses correspondent à des cônes de

déjection. Les phénomènes d’érosion ont été puissants et sont bien marqués par le démantèlement des

calcaires de Vohitolia subsistants en flots au milieu des conglomérats.

- La Sakamena II :

Epaisse d’environ 200 mètres, la Sakamena II, présente un faciès très diffèrent, en grande partie

marine et lagunaire, comprend surtout des argiles grises à nodules et septarias avec des lits argilo-

gréseux avec poissons marines et Crustacés lagunaires (Esthéries). Les nodules sont des concrétions

régulières aplaties tandis que les septarias, des concrétions a ornementation extérieur ondulée ou

étoilée avec cloisonnement interne par des fissures radiales remplis de calcite.

- La Sakamena I :

La Sakamena I, continentale est une série épaisse de 500 à 600 mètres, formée par une

alternance de grès et d’argiles rouges. Par suite de l’abondance des argiles, elle correspond à une zone

déprimée envahie par de nombreux marais en saison des pluies, et recouverte de carapace sableuse

masquant les affleurements. Les grès sont blanchâtres, mal cimentés, sableux, à stratification

entrecroisée, avec des lits psammitiques. Les argiles sont généralement rouges, parfois vertes, souvent

salifères. Nous avons ici un faciès mixte, continental et lagunaire.

Le super groupe du Karroo s’établissent dans 3 bassins d'effondrement ou «graben», à savoir:

-le Bassin de Diégo à l'extrême Nord de l'île

-le Bassin de Mahajanga au Nord-Ouest

-le Bassin de Morondava au Sud-Ouest : Il est le plus grand bassin sédimentaire de l'Île,

s'étendant sur plus de 1 000 km le long de la côte Ouest du centre-ouest jusqu'à l'extrême sud de l'Île.

Les formations sédimentaires de la zone d’intervention appartiennent à ce Sakamena du bassin de

Morondava. C'est dans le Sud de ce bassin que sont préservés des dépôts glaciaires spectaculaires en

discontinuité sur le socle précambrien.



Le Sud-Ouest de Madagascar est affecté par deux systèmes de faille. Au Sud de l’Onilahy, la

région montre un important système de faille avec une suite de fossés et de horsts. Les fossés étant

remplis par des formations de groupes de la Sakoa et de la Sakamena avec discordance entre les deux

formations.

Tableau 1:Tableau de synthèse des séries Karroo du bassin de Morondava

Le présent tableau illustre de façon simplifié la formation des trois groupes de la série Karoo de

Morondava avec leurs caractéristiques respectives.

GROUPE AGE LITHOLOGIE

SAKOA

Carbonifère Supérieur

Tillites

Série glaciaire

gondwanienne

Permien Inférieur

Charbons, grès arkosique et

argilites à Glossopteris et

Gangamopteris

Permien Moyen Calcaires marins

SAKAMENA

Permien Supérieur Conglomérats et grès

continentaux deltaïques

Trias Inférieur Grès continentaux et

marnes marines

ISALO Trias Moyen Grès continentaux

deltaïques

Source : Rapport final ECHYDRO ACF, mai2013

I-3-3 : Géologie structurale des formations sédimentaires

Toutes les couches sédimentaires montrent une structure monoclinale avec un faible pendage

vers l’Ouest (5 à 15°). Au contact du socle, la valeur de ce pendage est relativement élevée pouvant

atteindre 45°, mais au-delà, elle diminue progressivement jusqu’à devenir horizontal près du canal de

Mozambique. Par endroit, on note de légères ondulations, donc des changements de pente vers l’Est.

Entre les séquences de dépôt, des discordances sont constatées, et les plus notables se trouvent

dans les formations du Karroo. Le groupe de la Sakoa à la base de la série sédimentaire suivi du



groupe de la Sakamena, marqué à la base par les calcaires de la première transgression marine. La

discordance est ici d’une dizaine de degrés. Une discordance plus faible, de quelques degrés sépare le

groupe de la Sakamena du groupe de l’Isalo qui le recouvre.

Figure 6 : Carte géologique de la zone d’étude (BD 500, FTM)

I-4 : CONTEXTES HYDROLOGIQUE ET HYDROGEOLOGIQUE

Dans la région de la zone d’étude, il existe deux grands fleuves très important qui passent et se

jettent dans la mer, à savoir l’Onilahy et Fiherenana. L’Onilahy possède un bassin versant d’environ

32000km2, dont les 2/3 dans le cristallin et le 1/3 restant dans le sédimentaire.

La zone a étudiée est drainée par la Sakamena, un affluent de l’Onilahy qui a un régime mixte.

Son maximum hydrologique est lié au maximum pluviométrique. Ce qui fait que la plupart des cours

d’eau des bassins versants de la zone s’assèchent mais ont souvent un sous écoulement. « Il est

possible de rencontrer un peu d’eau dans les intercalations circulaire du groupe Sakamena mais ceux-ci

est peu épais. Les eaux de circulation superficielle qui se rencontrent en sous-écoulement sont de

bonne potabilité chimique. » (Besairie H., Hydrologie de l’extrême Sud, fasc V, 1944)

Dans la partie sédimentaire, la Sakamena est méandriforme présentant des tracés quadratiques

ou coudés prouvant qu`elle est contrôlée par des fractures d`origine tectonique avec un certain

basculement des blocs, Cette partie est essentiellement drainée par des réseaux secondaires.



Les crues surgissent souvent soudainement. Elles suivent immédiatement les fortes pluies. Les

bas-fonds et terrasses sont inondés en forte pluie selon les riverains. Les hautes eaux ne durent que

quelques mois (décembre-mars) avec une montée importante en janvier et une période d`étiage très

marquée due aux températures élevées et une humidité atmosphérique très faible. Le débit de la

Sakamena sur la route Ambatokapika Nord - Masiaboay est de lòrdre de 4,5 L/s (Mai 2013).

Figure 7 : Carte hydrologique de la zone d’étude (BD 500, FTM)

I-4-1 : Systèmes aquifères existants (Rapport final ECHYDRO ACF Betioky, 2013)

Deux grandes familles de nappes peuvent être rencontrées dans la zone :

- Les nappes dàlluvions, libres, en zone alluviales jalonnant les cours des réseaux

hydrographiques.

Làquifère est constitué par des alluvions fluviatiles. On le rencontre au niveau des terrasses ou

dans les bas-fonds. La potentialité dépend de l`épaisseur et de la nature des alluvions. Celles-ci sont

très limitées dans la zone. Leur coefficient de perméabilité et de transmissivité sont respectivement de

5.10-3

m/s et 2.10-2

m2/s. Le débit spécifique peut atteindre 20 m

3/h/m (Ralaimaro J., mai 2013).

- Les nappes des formations sédimentaires des plateaux intérieurs, libres á captives.



Sous la carapace sableuse et sur l`épaisse argile rouge du Groupe de la Sakoa, la succession des

couches de schistes et de grès dÌsalo peuvent former un ou plusieurs systèmes aquifères superposés

potentiels á nappe libre ou en charge selon la puissance de la couche, le degré dàltération et la nature

des schistes, la fracturation des grès (densité ou fréquence, longueur, ouverture). Le coefficient de

perméabilité des grès est de lòrdre de 5.10-4

m/s avec un débit de 14 á 20 L/s. La transmissivité est de

2,8.10-5

m2/s pour un débit de 5 à 10 L/s. Cèst la cible principale pour lìmplantation en zone

sédimentaire (Ralaimaro J., mai 2013).

I-4-2 : Délimitation des entités hydrogéologiques

Les entités hydrogéologiques sont constituées par la zone d’alimentation, la zone de transition,

et la zone dèxutoire.

- Zone d’alimentation

En saison de pluies où il y a forte inondation, les eaux de crues alimentent les nappes

souterraines malgré l`écoulement très violent. La nappe assure le faible débit d`écoulement et sous

écoulement des cours dèau après la saison de pluies. Ce phénomène est prouvé par la physico-chimie

des eaux de surface et de certains puits et forages plus ou moins semblables. La recharge est assurée

par lìnfiltration des eaux de pluie au niveau du bassin versant.

- Zone de transition

En zone de formations compactes fracturées (socle ou sédimentaire), le bassin versant

hydrographique coïncide souvent avec le bassin versant hydrogéologique. Les drainages (surface et

souterrain) sont contrôlés par les réseaux de fracture vers lèxutoire. La vitesse d`écoulement dépend

de la pente de la ligne piézométrique entre la zone dàlimentation et lèxutoire.

- Zone dèxutoire

A part les lignes de suintement observées le long des rivières, aucun exutoire des nappes

souterraines n’est identifié dans la zone lors de notre passage. Le vidange se fait par l`évaporation et le

captage direct par forage ou par des puits dans làquifère.

Méthodologie et matériels


PARTIE II : METHODOLOGIE ET MATERIELS

II-1 : NOTION D’HYDROLOGIE

La planète Terre, appelée également aussi « la planète bleue » (sa surface est recouverte à 72%

d’eau) souffre d’une défaillance non négligeable d’eau. Certes, 72% voire 1400 millions de km3 est un

nombre très important mais cette quantité d’eau colossale n’est pas à 100% comestible (97,2 à 97.5 est

de l’eau de mer et 2,5 à 2,8 est de l’eau douce) et est inégalement réparties sur le globe.

L’hydrologie est une discipline qui a pour objet l’étude des ressources en eau.

I-1-1 : CYCLE DE L’EAU

L’étude du cycle de l’eau se situe au cœur même de l’hydrologie. Le cycle de l’eau ou cycle

hydrologique est un modèle représentant le parcours entre les grands réservoirs d’eau liquide, solide ou

gazeux sur Terre. C’est à cette raison que porte l’intérêt de ce chapitre dans ce mémoire.

a) : Définition

La circulation de l’eau entre les océans, l’atmosphère et les continents est appelée Cycle de

l’eau. C’est aussi l’ensemble de transformation et des mouvements de l’eau dans la nature. Ce cycle se

déroule dans une enveloppe superficielle de la Terre appelée l’hydrosphère.

Figure 8 : Cycle de l’eau dans sa nature

L’eau se transforme et se mette en mouvement grâce à une « machine » thermique solaire. Le

cycle de l’eau commence par l’évaporation des eaux des océans et évapotranspiration des eaux des

continents, puis la condensation de quelque jours dans l’atmosphère, et enfin la précipitation, le

ruissellement et l’infiltration. Outre, l’eau se présente sous divers aspects :



Figure 9 : Eau sous différents forme

b) : Temps de résidence moyenne de l’eau dans les réservoirs de l’hydrosphère :

Au cours de ses mouvements et de ses transformations, l’eau réside de quelque jours et parfois

même en plusieurs années dans les réservoirs qu’il contienne.

(D’après World Ressources 1990-1991)

Selon cette source, l’eau peut demeurer plusieurs années dans les réservoirs « accumulateurs » ;

par contre il n’est que transitoire dans les réservoirs « conducteurs ».

Ainsi, le cycle de l’eau est une histoire sans fin. L’eau sur terre se transforme et se mette en

mouvement en un cycle ininterrompu depuis toujours.



I-1-2 : AQUIFERE ET NAPPE D’EAU SOUTERRAINE

Parmi les différents réservoirs, les sites de stockages souterrains sont les plus importants à

l’échelle humanitaire. Sur le globe, 97% de l’eau douce liquide sont stocké dans ces sites. Les roches

ont une porosité différente et ayant une perméabilité variable, implique qu’ils laissent l’eau circuler

librement et le stock dans des réservoirs appelée aquifère et/ou nappe d’eau souterraine.

Un aquifère est une formation géologique ou une roche, suffisamment poreux et/ou fissurée

(qui peut stocker de l’eau) et perméable (où l’eau circule librement), pour contenir, de façon

temporaire ou permanant une nappe d’eau souterraine mobilisable.

Une nappe d’eau souterraine est un réservoir naturel d’eau douce susceptible d’être exploitée.

C’est une masse d’eau continue et mobile, contenue dans une formation géologique.



Tableau 2 : Tableau comparatif de l’aquifère et de la nappe d’eau souterraine.

Aquifère Nappe d’eau souterraine

Car

acté

rist

iqu

es

Deux (02) paramètres hydrauliques :

1-conductivité K : propriété du

milieu à traverser par l’eau en

mouvement

2-porosité efficace ηₑ ou

coefficient d’emmagasinement

spécifiques correspondant au volume

relatif d’eau contenu dans un aquifère

Trois (03) caractéristiques physiques

1. nappe phréatique : nappe peu

profond (atteinte par les puits en

particulier de 0 à 50mètres)

2. nappe de subsurface : 50 à

100mètres de profondeur

3. nappe profonde : au-delà de

100mètres

Types

1. Aquifère à porosité d’interstices :

l’eau se trouve dans les pores ouverts

de la formation et peut y circuler

librement (sable, craie, graviers, grès)

2. Aquifère à porosité de fissures :

l’eau est contenue et circule dans les

failles, fissures ou diaclases de la

roche (calcaire, granite)

3. Aquifères Karstiques : système

complexe particuliers associant une

zone superficielle plus ou moins

fissurée et insaturée servant de zone

d’infiltration et une zone inferieur

fissurée présentant également des

conduits ou des grottes.

1. Nappe libre : nappe contenue

dans l’aquifère de surface c’est-à-dire

peu profond pour alimenter les puits.

-contact direct avec l’atmosphère

-alimentation (recharge) rapide

-pas de protection naturelle face aux

pollutions de surface

2. Nappe captive : plus profondes

-pas de contact direct avec

l’atmosphère

-alimentation lente

-protection naturelle contre les

pollutions

-eau généralement fortement

minéralisée


ACQUISITION DE DONNEES

Dans ce chapitre, nous décrivons les méthodes géophysiques que nous avons utilisées lors des

travaux sur terrain à la réalisation de ce mémoire. Parmi les nombreuses méthodes de prospection

géophysique, nous avons choisi les méthodes actives, à savoir la méthode électrique et la méthode

électromagnétique en tenant compte des avantages et inconvénients de chaque méthode.

II-2-1 : PROSPECTION ELECTRIQUE

La prospection électrique est la méthode de prospection souterraine la plus utilisée lors d’une

étude géophysique. Elle est basée sur la mesure de la différence de potentiel (ddp) entre deux (02)



électrodes N et M, généré par un courant continu d’intensité I injecté dans le sous-sol par

l’intermédiaire de deux (02) autres électrodes A et B. L’objectif est de connaitre la résistivité

électrique du sous-sol. Plus précisément la résistivité apparente en considérant que le sous-sol est

homogène.

Définition : la RESISTIVITE apparente ρa d’un milieu est la propriété physique qui

détermine la capacité de ce milieu à laisser passer le courant électrique. Elle est donnée par la

formule suivante :

Où ρa : résistivité apparente (en Ωm)

k : facteur géométrique de la configuration du dispositif

I : intensité du courant injectée dans le sous-sol par les électrodes AB (en A)

ΔV : différence de potentiel entre les électrodes MN (en V)

a) : Sondages électriques

- Description du dispositif :

Un sondage électrique vertical consiste à faire une série de mesure de la résistivité afin

d’obtenir une courbe appelée courbe de sondage électrique qui fera l’objet d’une interprétation. On

utilise : cinq (05) électrodes, O, A, M, N et B, avec O étant le centre immobile , A et B les électrodes

d’injection du courant, M et N les électrodes pour la mesure de la ddp, une batterie de 12V pour

l’alimentation de tout le système, un convertisseur pour le contrôle des paramètres d’injection du

courant, un résistivimètre pour l’enregistrement des données, enfin des câbles électriques pour relier le

tout.

- Technique de mesure :

Le SEV est une technique de prospection électrique qui permet l’investigation en profondeur,

d’où il permet de connaitre la distribution verticale des résistivités du sous-sol. Entre chaque mesure, il

faut écarter progressivement la distance des électrodes d’injection mais aussi de temps en temps celles

des électrodes de mesure du ddp pour ne pas fausser les résultats, et qu’il faut garder la direction

constante. Plus la distance entre les électrodes de courant est grande, plus la profondeur de pénétration

l’est aussi. Plusieurs dispositifs existent (dispositifs Wenner, Schlumberger,…), mais on choisit de

préférence le dispositif Schlumberger (figure 10) pour la facilité de sa manipulation. Il est intéressant



de faire plusieurs mesures sur un même point, mais dans des directions différentes, pour la mise en

évidence de l’anisotropie des terrains ou les limites des couches et/ou de la cible.

Figure 10 : Dispositif Schlumberger

Remarque : M et N doivent être situé entre A et B.

b) : Panneaux électriques

- Description du dispositif :

Le panneau électrique est similaire à l’utilisation de plusieurs sondages électriques sauf qu’il

nécessite plusieurs électrodes (32 électrodes dans notre cas), d’où l’utilisation du système multi-

électrodes, plus un autre supplémentaire qui sert de RS Check pour la vérification de la résistance de

prise de tous les multi-électrodes. En plus des appareils de sondage, il nécessite d’un « Remote

Controlled Multiplexer » (RCM) pour servir d’interface entre le résistivimètre et le multinode et une

autre batterie de 12V pour l’alimentation du RCM. Un panneau électrique permet d’avoir une imagerie

à 2Dimensions de la distribution des résistivités du sous-sol. Le résultat obtenu est une coupe

géoélectrique caractérisant la distribution des résistivités du milieu.

- Technique de mesure :

Le panneau électrique repose sur la mesure de la ddp et d’un courant I entre deux (02)

électrodes, afin de calculer la résistance électrique d’un terrain. Dans un premier temps, on implante le

long d’un profil que l’on veut étudier, les électrodes espacées à intervalle constant. Ensuite, on

raccorde chacune d’entre eux à un multinode, cet appareil permet de reconnaitre chacune des

électrodes. Enfin, on assemble le reste par des câbles et le tout relier au résistivimètre qui effectuera

automatiquement les mesures. Notons par« a » la distance entre deux (02) électrodes. En dispositif

Wenner (figure 11), dispositif classique pour un panneau électrique, la première mesure du premier

niveau d’acquisition va se faire à l’aide des électrodes 1, 2, 3, et 4 tel que les électrodes 1 et 4 servent à

l’injection du courant I tandis que les électrodes 2 et 3 servent à la mesure de la ddp. Tous les

dispositifs vont ensuite se déplacer d’une distance « a », donc 1 et 7 qui servent maintenant à

l’injection des courants I puis 3 et 5 à la mesure du ddp. Et le processus se répète de nouveau jusqu’à

la dernière électrode.



Figure 11 : Dispositif Wenner normal ou Wenner α

Soit « ni » le niveau d’acquisition et « N » le nombre total des électrodes, nous avons « mi=N-

3ni » le nombre de points de mesure, d’où « M=Σmi » le nombre de mesure lors d’un panneau

électrique.

Figure 12 : Principe du panneau électrique pour 20 électrodes (Tutorial Res2Dinv)

Remarque : lorsque le nombre de niveau d’acquisition « ni » varie, la station change, c’est-à-

dire, si « a » est la distance inter-électrodes pour la première série de mesure (n=1, station 1), « 2a »

serrait pour la seconde série (n=2, station 2), « na » pour le n-ième mesure et ainsi de suite.

c) : Trainés électriques

Même matériel que le SEV, le trainé électrique adopte le même principe sauf qu’au lieu

d’écarter les électrodes, on les déplace dans une même direction comme la figure 13 nous le montre.



Figure 13 : Principe de mesure par la méthode du trainé électrique

(MEAR Y., 2002)

A partir des valeurs des résistivités obtenues, on peut construire la coupe interprétative et après

l’interprétation des données, il est possible de détecter des anomalies qui peuvent nous révéler

l’existence de la cible.

Lors de la campagne géophysique, nous avons utilisées un résistivimètre électrique SYSCAL

R2 avec leurs accessoires (figure 14), pour toutes les prospections électriques.

Figure 14 : SYSCAL R2 et ses accessoires

Avec : (1) multinode

(2) RCM

(3) convertisseur

(4) câbles de connections

(5) électrodes



Le tout alimenté par une batterie grand model de 12Volt.

Pour les relever de toutes les coordonnées des points de mesure, que ce soit électrique ou

électromagnétique, un GPS a été utilisé :

II-2-2 : PROSPECTION ELECTROMAGNETIQUE

La prospection électromagnétique est une méthode qui utilise le phénomène de diffusion

d'un champ électromagnétique transitoire pour déterminer la résistivité électrique des terrains en

fonction de la profondeur. Elle permet de sonder le sous-sol grâce à l’induction électromagnétique

produite par la coupure brusque d’un champ magnétique statique établi en surface grâce à une boucle

de câble déployée à la surface dans laquelle on a fait circuler un courant électrique. La différence de

flux crée une induction dans le sol, sous forme de boucle de courant qui crée à son tour un champ

secondaire enregistré soit par la même boucle de câble (dispositif coïncident), comme dans notre cas,

soit par une autre boucle de câble. Le champ secondaire est décroissant dans le temps. L’étude de la

forme de sa décroissance se traduit par une courbe de sondage reliant la résistivité apparente (en

ordonnée) au temps (en abscisse) de façon analogue aux sondages électriques à courant continu. Cette

courbe est étudiée et inversée pour reconstituer la variation de la résistivité en fonction de la

profondeur. La profondeur d’investigation dépend de la taille du boucle, de l’intensité du courant

émis et du temps au bout duquel la mesure du champ secondaire est faite après la coupure du

courant.



Une fois installé, le dispositif peut effectuer des sondages et/ou des profils en une dizaine de

minutes et le résultat obtenu est une courbe de résistivité apparente en fonction du temps, qui fait

l’objet d’une interprétation.

Figure 15:Principe et diagramme temporel d’un sondage TEM,

(Modifié par Descloitres M., 1998)

Lors des travaux sur terrain, le TEM-FAST 48 HPC avec ses accessoires (figure 16) ont été

utilisés.

Figure 16 : TEM-FAST 48 HPC et ses accessoires



II-2-3 - ACQUISITION DE DONNEES

a) : Données électriques

L’acquisition des données de résistivités électriques a été réalisée :

-en mode Wenner, pour sa sensibilité aux changements verticaux qu’aux horizontaux de la

résistivité, (recommander pour détecter des structures horizontales car il a une bonne résolution

verticale) pour les panneaux électriques sur lesquels ont été implantées 32 électrodes espacées de 5

mètres, 7 mètres ou 10 mètres selon le besoin,

-en mode Schlumberger sensible aux variations horizontale et verticale pour le sondage

électrique,

-et en mode Wenner aussi pour la trainé.

Pour le panneau, le SYSCAL R2 effectue automatiquement les mesures, ensuite, il enregistre

les données. Par contre, l’acquisition des données pour les sondages et les trainées se font

manuellement.

b) : Données électromagnétiques

L’acquisition des données a été réalisée en utilisant une boucle émetteur/récepteur de 25x25

mètres ou 50x50 mètres selon le besoin. Une fois les mesures sont terminées, les résultats sont affichés

sur l’interface du logiciel TEM-Fast. Ensuite, il faut les sauvegarder pour pouvoir les traiter et les

interpréter ultérieurement.

II-3 TRAITEMENT DES DONNEES

Dans ce chapitre, nous allons aborder les techniques de traitements des données.

II-3-1- DONNEES ELECTRIQUES

- panneau électrique

Apres que les mesures sont terminées, nous procédons au transfert des fichiers de données du

résistivimètre SYSCAL R2 vers l’ordinateur par le biais du logiciel nommé PROSYS. Puis, depuis

PROSYS, nous effectuerons le traitement de données. Ces dernières seront ensuite exportées vers des

logiciels d’interprétation tels que RES2DINV ou RES3DINV. Dans notre cas, nous utilisons le logiciel

RES2DINV (H. Loke, 1996). Ce logiciel effectue une inversion, en utilisant la méthode des moindres

carrés, des données expérimentales et donne un modèle géoélectrique ou pseudo-section. Grace à une

méthode itérative, il essaie de réduire la différence entre les valeurs calculées et les valeurs mesurées et

cette différence est exprimée par l’erreur RMS ou l’écart quadratique moyen.



- sondage électrique

Les données imprimées sur une feuille de mesure vont être saisies dans le logiciel QWSEL. Ce

dernier affiche ensuite le résultat de mesures sous forme d’une courbe (en abscisses la demi-longueur

de AB et en ordonnées la valeur de la résistivité apparente correspondante) nommée Courbe de

sondage qui fera après l’objet d’une interprétation.

- trainée électrique

Les données collectées manuellement sur une feuille de mesure vont être saisies sur un fichier

Excel et vont être ensuite traitées par le logiciel Grapher 4. De ce logiciel, nous obtiendrons une

courbe (en abscisses le pas de mesure et en ordonnées la valeur de la résistivité) qui fera

ultérieurement l’objet d’interprétation.

II-3-2-DONNEES ELECTROMAGNETIQUES

- sondage TEM

Les données enregistrées dans le TEM-FAST seront traitées à l’aide du logiciel TEM-RES. Ce

logiciel effectue les calculs directs des réponses TEM pour des sections de couches suivant la méthode

d’Anderson(1979) et le principe d’approximation proposée par Stoyer(1990). Ensuite, il permet de

faire une inversion des données selon la méthode des moindres carrées en utilisant l’algorithme de

calcul de « Ridge regression » décrite par Inman(1975). Les résultats obtenus, qui vont servir à

l’interprétation, sont des courbes de sondage TEM, de la résistivité en fonction de la profondeur.

En bref, cette deuxième partie expose successivement une partie théorique portant sur la notion

d’hydrologie et une autre partie descriptive présentant les différentes méthodes adoptées ainsi que les

appareils de mesure utilisés lors des travaux sur terrains. A cet égard, les méthodes de prospections,

entre autres sondage ; tomographie ; traîné électriques et sondage électromagnétique, ont été choisis

pour tous les points. Elles ont été mises en œuvre par l’utilisation d’un résistivimètre SYSCAL R2

avec ses accessoires pour les prospections électriques et par l’utilisation du TEM-FAST 48 HPC avec

ses accessoires pour les prospections électromagnétiques. Les types de résultats obtenus sont des

courbes pour les sondages et traînés, et des coupes géoélectrique pour la tomographie électrique. Leurs

interprétations feront l’objet de la troisième et dernière partie.

Résultats et interprétations


PARTIE III : RESULTATS ET INTERPRETATIONS

Plusieurs prospections électrique et/ou électromagnétique ont été réalisées. Mais avant de faire

une campagne géophysique, des reconnaissances géologique et géomorphologique sont nécessaire afin

de bien délimiter les lieux favorables à l’implantation des points d’eau. Six sites ont été prospectés à

savoir : Masiaboay Centre, Antararaty II, Behara Centre, Bekily Centre, Ambatokapika Nord, et

Ambatokapika Sud.

-Caractéristiques géologiques de l’ensemble de la Commune Rurale Masiaboay

Les zones d’intervention se situent sur la formation schisto-gréseuse de la Sakamena inferieur

sauf le Hameau Antararaty II qui est éloignée vers le Sud-Est des autres Hameaux. Cette formation

montre un affleurement d’une dizaine de kilomètres et s’allonge suivant une direction NNO-SSE. Elle

est aussi fractionnée par des failles de direction NNO-SSE.

Figure 17 : Extraction manuelle-visuelle des linéaments dans la zone d’étude (Source : ASTER)



III-1 : EXEMPLE DE PRESENTATION DES RESULTATS :

Des exemples de résultats sont présentés par les figures 17 ci-après.

- pour un panneau électrique :

Figure 18:Exemple de coupe géoélectrique (en A) et coupe de chargeabilité (en B), représentations

des distributions latérales et en profondeur des résistivités et des chargeabilités.

A : coupe géoélectrique en 2D de la résistivité et A’ : gamme de valeur de la résistivité

exprimée en Ohm-mètre (Ωm) ; B : coupe géoélectrique en 2D de la chargeabilité et B’ : gamme de

valeurs de la chargeabilité exprimée en millivolt par volt (mV/V)

Chaque couleur correspond à une gamme de résistivités et de même pour la gamme de

chargeabilités.

- pour un sondage électrique :



Figure 19:Exemple d’un sondage électrique, représentation en profondeur de la distribution des

résistivités

L’étude concerne la variation en profondeur de la distribution des résistivités des formations

en un point donné de la zone d’étude. Sur ces axes du diagramme, l’ordonnée correspond à la

résistivité apparente (en Ohm-mètre) de la formation et l’abscisse, à la longueur de ligne AB/2 (en

mètre).

Le nombre de points d’inflexions de la courbe indique le nombre de terrains.

- pour un traîné électrique :

Figure 20:Exemple de résultat d’un traîné électrique



Pour le traîné, l’étude concerne la variation latérale de la résistivité des formations existantes

a une profondeur donnée dans le sous-sol. La présence d’un pic (représentée en rouge) sur la courbe

met en évidence l’existence d’une anomalie de forte résistivité ou plus précisément d’une

hétérogénéité résistante.

- pour un sondage TEM :

Figure 21 : Exemple de la courbe de sondage TEM, représentation de la résistivité en fonction de la

profondeur

Le sondage TEM met en évidence la distribution verticale des résistivités allant à des

profondeurs bien supérieures à celles atteintes par le sondage électrique. De plus, le sondage TEM est

plus sensible à une investigation en profondeur (supérieur à 30m), alors que le SEV est peu profonde.

D’où la nécessité de faire à la fois SEV et STEM.

Au cours de nos travaux sur terrain, nous avons utilisés des boucles carrées et coïncidentes

(même boucles émetteur-récepteur) de tailles variables (25x25m ou 50x50m) selon le besoin.

Dans cette partie, les résultats des prospections électrique et électromagnétique vont être représentés

par site.

III-2 : RESULTATS ET INTERPRETATION

III-2-1- Hameau Masiaboay centre

Superficiellement, le Hameau Masiaboay est presque recouvert de la formation argilo-sableuse,

nommée aussi carapace sableuse, faiblement indurée et meuble en surface. Son épaisseur varie de 2 à 5

mètres et elle couvre les formations géologiques du secteur. En-dessous de cette formation se sont



constituées les couches stratifiées de grès et de schistes Glossopteris en alternance avec une inclinaison

vers l’Ouest suivant une structure monoclinale. L’alternance grès-schiste se fait d’une manière

aléatoire sans règle précise, elle change d’un endroit à un autre. Dès fois c’est la couche gréseuse qui

est dominante, mais il arrive aussi que c’est la couche schisteuse qui est importante. Les grès forment

des barres rocheuses dans les lits de rivières et constituent des escarpements en surface à cause de leur

dureté et la résistance à l’érosion. Par ailleurs, on observe deux variantes de schistes. D’une part, les

schistes argileux reconnus par sa friabilité à sec et sa plasticité à l’état humide. D’autre part, les

schistes gréseux qui renferment des éléments micacés et de débris végétaux fossiles.

Notre cible privilégiée est la formation schisteuse argilo-sableuse, du fait de sa porosité et de sa

texture feuilletée qui favorisent une haute capacité de stockage d’eau.

Dans le site Masiaboay Centre, on a réalisé 3 panneaux électriques, 3 sondages électriques, 3

traînés électriques et 1 sondage TEM sur les 2 points inventoriés P38 (X= 198352 m ; Y= 245527 m ;

Z= 352 m) et P39 (X= 198386 m ; Y= 256235 m ; Z= 246 m) et dont les résultats avec leurs

interprétations ainsi que le plan de masse sont les suivants (système de référence Laborde, pour toutes

les cartes) :

Figure 22 : Plan de masse de Masiaboay Centre (Source : Google Earth)

-Point P38

Ce point se situe sur un plateau de carapace sableuse.



-Sondage électrique du P38 :

Un sondage électrique a été réalisé à 20 mètres au Nord-Ouest de l’école de Masiaboay Centre,

sur ce point P38, avec une longueur de ligne de 800 mètres et de direction NE-SO. Le résultat obtenu

est représentée par la figure suivante :

Figure 23:Courbe de sondage électrique obtenue au P38

La courbe de sondage effectuée sur ce point met en évidence l’existence de 5 terrains :

- d’abord, un premier terrain très résistant ayant comme valeur de résistivité 479Ωm, faisant

une épaisseur d’environ un mètre, correspondant à la carapace sableuse remarquée sur terrain

- un deuxième terrain peu conducteur de résistivité 33 Ωm, d’épaisseur environ 7 mètres, que

l’on peut considérer comme étant une formation schisteuse compte tenu de sa résistivité et de sa

géologie décrite précédemment

- un troisième terrain moyennement résistant de valeur de résistivité 79 Ωm, se trouvant

environ à 8 mètres de profondeur avec une épaisseur de 6 mètres et correspondant à des schistes

- puis, un quatrième terrain conducteur d’une gamme de résistivité d’environ 12Ωm avec une

épaisseur assez épais allant jusqu’à 87 mètres et supposant comme étant de l’argile selon la valeur de

sa résistivité

- enfin, un dernier terrain peu conducteur de résistivité 35Ωm et qui pourrait être caractérisé

comme une formation schisteuse.



Compte tenu de ces informations, cette courbe ne nous dévoile pas l’existence d’un aquifère à

la verticale du point de mesure, donc il est nécessaire de réaliser un panneau électrique car chaque

résultat doit faire l’objet des interprétations axées sur le but de l’étude.

-Panneau du P38 :

Figure 24:Coupe géoélectrique obtenue au profil P38

Le panneau est implanté au point P38 avec une distance inter-électrodes de 10m pour avoir une

longueur de ligne de 310m et une profondeur d’investigation de l’ordre de 50m. Au niveau de ce point,

une succession de 3 formations ont été mises en évidences :

- premièrement, une formation superficielle représenté par les couleurs jaune, marron, rouge et

violet sur la figure, résistante d’une gamme de résistivité supérieure à 40 Ωm et hétérogène avec une

épaisseur d’environ 20 mètres, elle est quasiment tabulaire et caractérisée comme une carapace

sableuse d’après l’observation directe lors de la descente sur terrain

- deuxièmement, une formation représentée par les couleurs vert et vert foncé sur la figure,

moyennement conductrice d’une gamme de résistivité entre 20Ωm et 40 Ωm. Cette formation peut

correspondre à des grès fracturés, compte tenue de la valeur de sa résistivité et de la géologie du site

énoncé précédemment.

- troisièmement, une formation conductrice colorée en bleues sur la figure, avec une gamme de

résistivité inférieure à 20Ωm et qui pourrait être une barrière argileuse.

De plus, la coupe géoélectrique montre que la couche supposée couche d’argile se termine à

l’abscisse 80 mètres environ, donc un autre panneau a été réalisé suivant la même direction mais dont

le centre a été déplacé entre les 8ème

et 9ème

électrodes du panneau précèdent. Cela est utile pour voir

l’extension de cette formation.



Figure 25:Coupe géoélectrique obtenue au profil P38’

Le résultat du panneau implanté au point P38’ avec la même distance inter-électrodes et la

même direction que précédente met en évidence 3 formations bien distinctes :

- une formation superficielle résistante de valeur de résistivité supérieure à 40Ωm, colorée dans

la gamme de couleur de jaune au violet, correspond à la carapace sableuse

- une formation peinte en vert et vert foncé sur la figure, moyennement conductrice de valeur

de résistivité entre 20Ωm et 40Ωm visible tout le long du profil, se situe à 25 mètres de profondeur

environ

- une formation très conductrice, colorée en bleu, indique une formation saturée en eau. Elle

correspond à une formation argileuse qui pourrait être le substratum.

Au niveau de ce site, une ouverture entre les abscisses 120 mètres et 130 mètres a été mise en

évidence. Cette ouverture pourrait correspondre à une fracture d’où l’existence d’un alignement des

végétaux à la surface.

-Trainé électrique du T38 :

Il est bien judicieux de faire une autre technique de prospection électrique pour confronter les

résultats. Un traîné électrique de distance inter-électrodes AB/3=36 mètres soit AB=108 mètres,

correspondant à la profondeur d’investigation de 19 mètres, profondeur estimée de la cible, a été

réalisée en ce même point pour bien vérifier cette hypothèse.



Figure 26:Courbe de traîné électrique obtenue au profil T38

Cette courbe de traîné met en évidence une pic à l’abscisse X= 60 mètres. La valeur de la

résistivité (ρ=30Ωm environ) en ce point nous montre qu’il y a bien une concordance entre la

résistivité en ce point et celle à la fracture précédente. De plus, un deuxième sondage électrique de

longueur de ligne AB égale à 700 mètres a été réalisé en ce point pour confirmer cette concordance.

Figure 27:Courbe de sondage électrique obtenue au point P38

La courbe obtenue donne les informations suivantes :

a = 36m

p = 19m



- une succession de 3 couches résistantes et hétérogènes, d’épaisseur moyenne de 8 mètres,

correspondant à des carapaces sableuses ;

- juste après cette carapace vienne une formation moyennement conductrice ayant une

résistivité de 45Ωm qui pourrait correspondre à notre cible hydrogéologique

- et enfin, cette formation repose directement sur une couche très conductrice pour une valeur

de résistivité égale à 12Ωm suivi d’une autre couche moyennement résistante de résistivité égale à

95Ωm environ qui pourrait correspondre à des schistes.

Un autre traîné électrique de longueur de ligne AB égale 108 mètres correspondant à la même

profondeur que précédemment a été réalisée aux alentours de ce point, plus précisément à 100 mètres

au Sud-Est du traîné précèdent, pour poursuivre l’extension de la cible observée.

Figure 28:Courbe de traîné électrique obtenue à 100 mètres de la précédente

Cette figure nous montre l’existence de 2 pics. Compte tenu de leurs valeurs de la résistivité qui

sont respectivement 23Ωm environ à l’abscisse X= 30 mètres et 29Ωm à l’abscisse X=110 mètres, ces

2 pics montrent qu’il s’agit de 2 zones de drainage.

Compte tenu de ces résultats obtenus, l’existence d’un aquifère dans cette zone est probable. Il suffit

juste de faire un forage de puits à une profondeur d’investigation de 25 mètres tout au plus.

-Point P39

Passons maintenant au deuxième point inventorié P39 dans ce hameau Masiaboay Centre. Il se

trouve sur des galets de grès rouge et de schistes.

a = 36m

p = 19m




D’abord, un sondage électrique de longueur de ligne égale à 300 mètres a été réalisé en ce

point.

Figure 29:Courbe de sondage obtenue au point P39

Cette courbe met en évidence quatre terrains successifs :

- un premier terrain très résistant dont la valeur de résistivité est 133 Ωm avec une épaisseur

d’environ 3 m.

- un deuxième terrain moyennement conducteur de 18 m d’épaisseur. Compte tenu de sa valeur

de résistivité qui est de 24 Ωm, sa nature s’apparente à celle d’une carapace sableuse.

- un troisième terrain correspondant à de l’argile, caractérise par une valeur de résistivité de 15

Ωm et d’épaisseur assez grande près de 46m

- enfin, cette couche d’argile repose directement sur une autre couche peu résistante de

résistivité égale à 29Ωm.

-Panneau du P39 :

Ces résultats sont confirmés par la coupe géoélectrique suivante.



Figure 30: Coupe géoélectrique obtenue au profil P39

Ce panneau électrique de distance inter-électrodes égale à 5 mètres, orienté de NE-SO, met en

évidence quatre formations.

- une première couche très superficielle appartenant à une gamme de couleur allant du jaune au

violet sur la figure, très résistante de résistivité de l’ordre de 90 Ωm et plus.

- une deuxième couche qui appartienne à la gamme de couleur vert et vert foncé, moyennement

résistante, de gamme de résistivité entre 30 et 90 Ωm, et que l’on remarque tout le long du profil sur la

figure ci-dessus.

- une troisième formation (colorée en bleu clair) qui apparait beaucoup plus dans la partie

Nord-Est du profil entre les abscisses 50 et 55 mètres. La gamme de résistivité de cette formation est

de l’ordre de 20 à 30 Ωm. Compte tenu de ses caractéristiques, cette troisième formation satisfait à une

ouverture qui pourrait être notre cible.

- une quatrième formation conductrice (colorée en bleus) de résistivité inférieure à 20 Ωm

correspond à une couche d’argile. Elle s’allonge de part et d’autre de la troisième formation.

-Trainé électrique du P39 :

A titre de démonstration, un trainé électrique de longueur 108 mètres et de profondeur d’environ 18

mètres a été réalisé et dont le résultat est présenté par la figure ci-dessous.



Figure 31:Courbe de trainé électrique obtenue au profil T39

Cette courbe présente à la position de 80 mètres un pic d’anomalie de 28 Ωm. Ce qui confirme

notre propos sur l’existence d’une ouverture démontrée par la figure des résultats du panneau

électrique précédente.

-Sondage TEM du P39 :

Sur ce même point, un STEM, utilisant une boucle 50x50 mètres pour obtenir une profondeur

d’investigation de l’ordre de grandeur de 50m a été aussi réalisé.

Figure 32: Courbe de sondage TEM obtenue au point P39

a = 36m

p = 19m



Cette courbe montre l’existence de deux formations : une formation résistante de 84 Ωm

d’épaisseur d’environ 5 mètres et une autre formation conductrice, plus épaisse, de résistivité de 7 Ωm.

Cette dernière correspond à une couche d’argile qui est le substratum de notre cible.

En combinant les résultats de ces différentes méthodes, l’implantation d’un puits de profondeur

d’environ 20 mètres, dans ce Hameau de Masiaboay Centre, est envisageable.

III-2-2- Hameau Antararaty II

Le Hameau Antararaty II, se situe dans un grand bassin versant formé par des grès et argiles

rouges ou par des grès et schistes à Glossopteris. La feuille d’Antararaty commence par les couches à

charbon ou cette couche apparaît sur la partie Est et elle se présente sous forme de gros blocs de grès

arkosique de couleur claire, en passant par les grès et argiles rouges inférieurs qui sont les seuls

affleurements observables et qui émergent de quelques centimètres de la surface topographique. Cette

formation couvre les 2/3 de la feuille d’Antararaty, les grès sont plus ferrugineux avec des couleurs

plus foncées ils sont lités et très diaclasés. Enfin, elle se termine par les conglomérats de base. Cette

formation est la base du groupe de Sakamena, elle devrait affleurer à l’Ouest de la feuille mais en

raison de la surface topographique relativement plane, seuls des indices comme de rares éboulis et des

alignements sur le sol nu ont permis de déceler la présence de cette formation.

Notre cible est le sous écoulement de la rivière Antararaty et/ou les grès fracturés.

Au total, 2 SEV, 2 STEM, 4 panneaux électriques et 3 trainés électriques ont été réalisés sur les

2 points choisis : P41 (X=207365 m ; Y=236757 m ; Z=376 m) et P43 (X=208160 m ; Y=237174 m ;

Z=366 m). Tous les résultats, les interprétations et le plan de masse correspondants à ces méthodes

sont présentés par les paragraphes suivants :



Figure 33: Plan de masse d’Antararaty II (Source : Google Earth)

-Point P41


D’abord, prenons le point P41, un sondage électrique de direction SSE-NNO et de longueur de

ligne égale à 400 mètres a été réalisé sur ce point d’où la courbe en-dessous :




La courbe met en évidence la superposition de quatre terrains. Un terrain superficiel résistant

caractérisé par une résistivité de 88 Ωm, suivi d’une couche conductrice de résistivité de 18 Ωm avec

une épaisseur d’environ 11m. Un troisième terrain apparait ensuite avec une résistivité de 61 Ωm,

d’épaisseur 8m environ, correspondant à des grès altéré. La quatrième couche qui suit est conductrice.

Elle a une résistivité de 20 Ωm, correspond à de l’argile selon la valeur de sa résistivité et est

considérée comme le substratum.

- Sondage TEM du P41 :

Combiné à ce sondage électrique, un STEM de boucle 50x50 mètres a été effectuée et dont la

courbe des résultats est la suivante :

Figure 35 : Courbe de sondage TEM obtenue au point P41

La conformité de la géométrie de cette courbe par rapport à celle observée à travers la courbe

de sondage électrique montre que la cible hydrogéologique se trouve à environ 20 mètres de

profondeur. Elle correspond à des grès altérés selon la valeur de sa résistivité (30 Ωm environ) et la

géologie de ce hameau le confirme aussi.

-Panneau du P41 :

Apres ces 2 sondages, 2 panneaux croisés ont été réalisée sur ce même point.



Figure 36: Coupes géoélectriques des 2 panneaux croisés réalisés sur le profil P41

Les 2 coupes mettent en évidence la succession de différentes formations mais la plus évidente

est l’existence de la formation cible, vue précédemment ainsi que leurs continuités tout le long du

profil. Cette formation est caractérisée par les couleurs jaune et marron sur ces figures avec une

gamme de résistivité entre 20 et 30Ωm.


Toujours sur ce point, à titre de justification, 2 traînés électriques croisés comme les 2

panneaux ont été réalisés avec une longueur de ligne 400 mètres environ équivaut à 20 mètres de

profondeur et de pas de mesure égale à 7 mètres.

Traîné suivant la direction SSE-NNO, 140m Traîné suivant la direction SSO-NNE, 119m

Figure 37 : Courbes des traînés croisés obtenues au profil T41 et T41’

NNE SSO

a = 40m

p = 20m



Ces 2 courbes ne montrent pas des changements brutaux des valeurs de la résistivité, la gamme

de valeur de la résistivité est presque invariable (17Ωm à 23Ωm), le long de ce profil, d’où, la

continuité de la formation est justifiée. Par contre, une légère diminution de la résistivité (18Ωm) est

observée à une certaine distance conduisant à un bon potentiel aquifère.

-Point P43

Passons maintenant au point P43 se trouvant sur une terrasse de carapace sableuse et des sols

noirâtres.


En ce site, un sondage électrique de longueur de ligne égale à 400 mètres suivant une direction

SSE-NNO, un sondage TDEM utilisant une boucle 50x50 mètres, un panneau de distance inter-

électrode de 10 mètres avec une direction NE-SO et un traîné électrique de direction NO-SE et de

longueur de 112 mètres ont été réalisés.


Cette courbe illustre l’existence de quatre terrains :

- une formation superficielle résistante de résistivité de 61 Ωm avec une puissance de 1m

environ.



- un deuxième terrain très conducteur peu épais de résistivité 9 Ωm et d’épaisseur d’environ 5

mètres.

- un troisième terrain moyennement conducteur de valeur de résistivité de l’ordre de 40 Ωm

correspondant à une cible hydrogéologique se trouvant environ à 7 mètres de profondeur.

- enfin, un terrain très conducteur de résistivité 5 Ωm.


Ces quatre formations sont aussi démontrées en utilisant le sondage TEM. Les résultats sont

donnés par la courbe suivante. Cette dernière indique les mêmes formations ainsi que la cible

hydrogéologique.


-Panneau du P43 :

Un panneau électrique de distance inter-électrodes de 10 mètres et de longueur 310 mètres

suivant une direction NE-SO a été réalisé sur ce point afin de déterminer l’extension latérale de cette

nappe de grès altéré.



Figure 40 : Coupe géoélectrique obtenue au profil P43

L’analyse des résultats de ce panneau fait ressortir les constats suivants :

- tout le long du profil, on remarque la présence de couches conductrices (entre 3 et 20 Ωm) qui

s’organisent en zones continues ou isolées représentées par les couleurs bleue et vert sur la figure.

- une formation en altération en zone continue se trouvant d’environ à 25 mètres de profondeur

correspondant à la cible hydrogéologique. Elle est colorée en jaune et marron dans cette figure.

- enfin, en profondeur, des terrains résistants apparaissent. Ils sont représentés en couche rouge

et violet sur la figure ci-dessus.


Combinés à ces différentes techniques de prospection géophysique, un traîné électrique

de même direction que le panneau sur une longueur de 112 mètres a été réalisé dans le but de vérifier

les suppositions précédentes.

Figure 41 : Courbe de traîné électrique obtenue au profil T43

Cette courbe met en exergue la stationnarité de la valeur de la résistivité (entre 12 et 21 Ωm)

tout le long du profil. Notons que la profondeur d’investigation de ce traîné (environ 26 mètres) a été

a = 50m

p = 26m



choisie à partir des résultats de sondages. Par contre, une faible variation de la résistivité qui divise la

courbe en deux parties sur l’abscisse X=63 mètres invoque l’existence de deux formations : une

formation en altération ayant une gamme de résistivité 15 à 21 Ωm et le substratum de résistivité

d’environ 12 Ωm.

En s’appuyant sur ces résultats géophysiques, nous déduisons qu’il est possible de réaliser des

forages d’environ 30 mètres de profondeur sur les deux points P41 et P43.

III-2-3- Hameau Ambatokapika nord

Le Hameau Ambatokapika Nord se situe sur une formation épaisse de schistes gréseux se

débitant en plaquettes et sectionnés par des fractures et des diaclases. Les reliefs sont suffisamment

marqués par des collines gréseuses résistantes à l’érosion et les thalwegs ont été marqués dans des

zones moins résistantes et/ou dans des couches de formation plus molle comme les schistes argileux ou

argilites. L’érosion devient moins agressive lorsque la couche de grès ou schiste gréseux apparaît. Les

schistes gréseux sont les plus dominants et ils forment des couches épaisses et indurées se débitant par

des plaquettes et sectionnés par des fractures et diaclases. Intercalé à ce dernier, il existe également des

schistes ardoisiers durs et compacts moins fracturés. Un peu plus à l’Ouest, il existe aussi des schistes

argileux à argilo-sableux.

Notre cible dans ce secteur est les grès fracturés et les réseaux de fractures drainantes marqués

par les réseaux hydrographiques et l`alignement des végétaux.

Sur ce site, 2 sondages électriques, 2 panneaux électriques et 1 trainé électrique ont été réalisés

sur les deux points choisis : P44 (X=201747 m ; Y=245409 m ; Z=260 m) et P46 (X=201832 m ;

Y=245182 m ; Z=257 m). Le plan de masse est donné par la figure suivante :



Figure 42: Plan de masse d’Ambatokapika Nord (Source : Google Earth)

-Point P44

Ce point se trouve entre deux ruisseaux et s’étale sur une terrasse alluviale.


Après le traitement des données issues du sondage électrique réalisé au point P44, on obtient la

courbe de sondage suivante :

Figure 43 : Courbe de sondage obtenue au point P44



La courbe de sondage montre la succession de trois couches :

- une couche superficielle résistante de 124Ωm d’une puissance d’environ 2 mètre correspond à

des schistes gréseux semi-perméables.

- une couche conductrice de résistivité de 25Ωm et d’épaisseur égale à 11 mètres qui pourraient

constituer notre cible.

- une dernière couche résistante de résistivité 140 Ωm supposée être des grès qui constitue le

substratum.

-Panneau du P44 :

Un panneau électrique de direction SE-NO avec une distance inter-électrodes de 5 mètres a été

effectué sur ce point afin de mettre en évidence l’extension latérale de la cible.

La coupe géoélectrique obtenue est représentée par la figure 47. On y voit principalement : une

formation résistante (couleur entre vert et violet) de résistivité supérieure à 50 Ωmet d’épaisseur

d’environ 6 mètres couvre la moitié NO du profil, une formation conductrice de résistivité 25 Ωm

(couleurs bleues) qui repose directement sur une autre formation résistante. Ces deux dernières

formations sont plus visibles dans la partie SE du profil jusqu’à 10 mètres de profondeur environ. Puis,

une autre formation résistante vienne.


-Point P46

La prospection effectuée sur ce Hameau d’Ambatokapika Nord s’étend ensuite sur un nouvel

point P46.


Un sondage électrique a été implanté sur ce point. Le traitement des données issues de ce

sondage aboutit à la figure suivante :



Figure 45 : Courbe de sondage électrique obtenue au point P46

La courbe évoque la succession de six terrains :

- deux terrains superficiels minces environ 2 mètres d’épaisseur, très résistants de résistivités

supérieurs à 86 Ωm.

- une couche conductrice de résistivité 28 Ωm et de 7 mètres d’épaisseur correspondant à une

nappe perchée.

- une formation résistante avec une valeur de résistivité 324Ωm et d’épaisseur égale à 20

mètres considérée comme étant des grès non altérés.

- une couche conductrice de résistivité 11Ωm avec une épaisseur de 18 mètres correspondant à

une cible hydrogéologique (nappe de grès en profondeur).

- enfin, une dernière couche très résistante de résistivité 542Ωm constituant le substratum de la

nappe.

-Panneau électrique du P46 :

Afin de confirmer les résultats du sondage électrique, un panneau électrique de direction SE-

NO avec une distance inter-électrodes de 5 mètres a été réalisé. La coupe ainsi obtenue certifie bien

l’existence d’une nappe perchée à 2 mètres de profondeur. Elle est représentée en couleur bleue sur la

figure ci-dessous avec une valeur de résistivité inférieur à 40 Ωm. De plus, la coupe de la chargeabilité



confirme cette hypothèse compte tenue de la valeur de la chargeabilité qui est très faible, moins de

4mV/V équivaut à une porosité élevée. La nappe repose sur une couche épaisse résistante entre la

gamme de résistivité de 40 Ωm et 300 Ωm correspondent à des grès imperméable.



Un traîné électrique, même direction que le panneau, de profondeur 31 mètres avec une

longueur de ligne de 180 mètres (a = 60 mètres) a été réalisé sur le même point. La courbe ainsi

obtenue met en évidence une gamme de résistivité allant de 85 à 114 Ωm. Sur l’abscisse X=63 mètres,

la valeur de la résistivité commence à diminuer jusqu’à atteindre un minimum de 85 Ωm en abscisse

77 mètres.


a = 60m

p = 31m



Sur les deux points P44 et P46, il est possible de réaliser au minimum un puits de 12 mètres de

profondeur compte tenu des résultats obtenus.

III-2-4- Hameau Behara centre

Comme tous les autres Hameaux étudiés précédemment, Behara Centre est bâti dans un bassin

versant sur des couches de grès et schistes à Glossopteris. La couche épaisse de grès et de schiste en

alternance aléatoire s’observe dans les lits de cours d’eau. Les schistes de la partie inférieure sont

beaucoup plus argileux, ce qui veut dire plus vulnérables à l’érosion mais par contre, ils pourraient

constituer notre cible hydrogéologique en tant que roche réservoir.

Géologiquement, notre cible est les nappes de grès et des linéaments et/ou les nappes de grès et

des failles.

Concernant les études géophysiques en ces points P48(X=204696 m ; Y=249626 m ; Z=235

m) et P49 (X=204808 m ; Y=248863 m ; Z=238 m),3 panneaux électriques, 1 sondage TEM, 1

sondage électrique et 2 traînés électriques croisés ont été réalisés et dont le plan de masse est le

suivant :

Figure 48: plan de masse de Behara Centre (Source : Google Earth)

-Point P48

Ce site se trouve entre une rivière et un ruisseau, sur une terrasse alluviale. Premièrement, il

importe d’observer les résultats des trois panneaux électriques et un sondage TEM, du point P48,

représentés par les figures suivants :





Ce panneau de direction SO-NE, de distance inter-électrodes 10 mètres et de longueur 310

mètres donne ces trois informations: une formation superficielle conductrice de résistivité inférieure à

25Ωm, représentée par les couleurs bleues sur la figure entre les abscisses X=50 mètres et X=180

mètres ; une autre formation, supposée comme étant de l’argile sableuse semi-perméable, peu

résistante de résistivité entre 25 et 45Ωm jusqu’à 12 mètres de profondeur en cadrant une cible

hydrogéologique ; et une dernière formation résistante de résistivité supérieure à 45Ωm, en couleur

jaune au violet sur la figure. Elle est considérée comme étant du schiste semi-imperméable.

En outre, à partir de la 21ème

électrode jusqu’à l’extrême droite du profil, on remarque la

présence d’une formation résistante. Un autre panneau parallèle au précédent a été effectué afin de

pouvoir largement observer la variation latérale de la structure géologique de ce même point.



Figure 50 : Coupe géoélectrique obtenue au profil P48’

La coupe géoélectrique nous montre le prolongement avec une faible pente d’une formation

peu conductrice (couleur : bleue) observée dans la figure précédente vers une direction NE sous une

formation résistante de résistivité supérieure à 45Ωm. On en déduit que la première formation, peu

conductrice, constituerait une nappe d’aquifère. La faible valeur de la chargeabilité (inférieure à

4 mV/V) relative à cette formation renforce cette hypothèse (coupe du bas de la figure). De plus, la

nappe repose sur une couche résistante de schistes semi-perméable, malheureusement, ce n’est pas un

bon substratum.

Un autre panneau électrique de distance inter-électrodes 5 mètres et de longueur 155 mètres

perpendiculaire au dernier panneau a été effectué. Il permettra de mettre en évidence l’extension

latérale de la formation indiqué dans les précédents paragraphes. L’analyse de la coupe géoélectrique

aboutit aux informations suivantes :

- une formation résistante de résistivité supérieure à 80 Ωm, de couleurs jaunes au violet,

supposé comme étant du grès, avec une épaisseur d’environ 10 mètres

- puis, une formation conductrice, peut être imperméable, de résistivité d’environ 22 Ωm est

identifiée au centre et dans la partie NO de la coupe. Sur cette coupe, on y voit bien aussi entre ces

deux formations, une couche mince peu résistante, correspondant à une formation de grès en altération,

de valeur de résistivité entre 50 et 80 Ωm. Cette couche pourrait encaisser une nappe perchée.



Figure 51 : Coupe géoélectrique obtenue au profil P48’’


En outre, le sondage TEM utilisant une boucle 50x50 mètres, représenté par la figure ci-

dessous illustre la structure verticale du sous-sol en ce même point P48.


Elle met en évidence l’existence de trois formations. Une formation superficielle résistante

correspondant à une couche de schistes de résistivité d’environ 60 Ωm est tout d’abord observée. Suivi

d’une couche conductrice très épaisse, de résistivité 23 Ωm. Cette dernière correspond à une couche de

sable argileuse. Enfin, une couche plus conductrice de résistivité d’environ 11 Ωm considéré comme

de l’argile.



-Point P49

Pour le point P49, il se trouve sur la rive droite de la rivière sur des formations alluviales.


Le résultat de l’interprétation de la courbe de sondage électrique (figure 55) met en évidence la

succession de cinq terrains, à savoir:

- une couverture mince résistante de résistivité 138Ωm, d’épaisseur 1 mètre, qui pourrait

correspondre à la formation alluviale vue à la surface du site

- un terrain résistant avec une valeur de résistivité égale à 147 Ωm, d’épaisseur 7 mètres

environ. Il est la continuité de la couverture superficielle sauf qu’il est plus résistant

- un troisième terrain épais, conducteur de résistivité 36 Ωm et d’épaisseur d’environ 26 mètres.

Ce troisième terrain pourrait correspondre à une cible hydrogéologique qui pourrait présenter un bon

potentiel aquifère

- un quatrième terrain formé par une couche résistante de résistivité 151Ωm, d’épaisseur 9

mètres, qui peut être constitué de schistes semi-imperméable

- enfin, un terrain moyennement résistant de résistivité 45Ωm supposé comme étant le

substratum.





Deux traînés électriques perpendiculaire, de même profondeur d’investigation égale à 26

mètres et de longueur 140 mètres, ont été réalisés sur le même point afin de montrer la variation

latérale de la formation du sous-sol au voisinage de ce point.

Traîné de direction S-N Traîné de direction O-E

Figure 54 : Courbes des 2 traînés obtenues au profil T49

La première courbe est presque stationnaire, il n’y a aucun changement brusque de la courbe

tout au long du profil et la gamme de résistivité varie entre 49 Ωm et 60 Ωm. De même pour la

seconde courbe avec les valeurs de résistivités apparentes qui varient entre 51 Ωm et 56 Ωm. Ce qui

implique qu’il n’y a pas de changement de structure géologique à cette profondeur de 26 mètres sur

une grande superficie et dont une nappe y est présente avec un bon potentiel.

En comparant ces résultats, il est plus difficile de faire une exploitation hydrogéologique sur le site

P48 à cause de l’inexistence d’un bon substratum mais l’implantation d’un puits pourrait être possible

à une profondeur de 12 mètres sous l’abscisse 130 mètres du premier panneau. Par contre, sur le point

P49, une nappe d’aquifère à bon potentiel existe à environ 10 mètres de profondeur seulement.

L’implantation d’un forage est possible aux alentours de ce point P49 mais avec un taux de réussite

plus élevé si le forage atteint environ 30 mètres de profondeur.

a = 50m

p = 26m



III-2-5- Hameau Bekily

Le Hameau Bekily se situe aussi dans un bassin versant en zone sédimentaire avec une

géologie formée par des grès et schistes à Glossopteris. Nous avons effectué 2 sondages électriques, 1

panneau électrique de distance inter-électrodes 5 mètres, 2 trainés électriques et 1 sondage TEM sur les

deux points P50(X=202640 m ; Y=249592 m ; Z=236 m) et P51(X=202423 m ; Y=249722 m ; Z=232

m). Le plan de masse de ces travaux est représenté par la figure suivante :

Figure 55: plan de masse de Bekily (Source : Google Earth)

-Point P50

Il se situe sur des couvertures alluviales avec des galets de schistes et de grès.


La courbe du premier sondage électrique, effectué au point P50, avec son interprétation est

donnée par la figure ci-dessous:




La courbe d’interprétation montre l’existence de cinq terrains successifs :

- un premier terrain superficiel mince et résistant de résistivité 101 Ωm, correspondant à la

carapace sableuse vue sur terrain

- un deuxième terrain conducteur, imperméable, de résistivité 8Ωm, d’épaisseur 4 mètres

supposé comme étant de l’argile à nodules

- un troisième terrain moyennement conducteur de résistivité 27 Ωm et d’épaisseur environ 11

mètres. Cette formation correspond à des grès et schistes altérés semi-perméable, donc favorable à

l’existence d’une nappe aquifère. De plus, il se trouve entre deux formations imperméables

- un quatrième terrain épais, imperméable, conducteur de résistivité 7 Ωm qui pourrait être

considérer comme de l’argile

- un dernier terrain très résistant formé par le grès et schistes à Glossopteris, géologie de cette

zone, proprement dit.


Afin de mettre en évidence les différentes formations du sous-sol, un panneau de direction SE-

NO et de distance inter-électrodes de 5 mètres sur une longueur plus de 150 mètres a été réalisé. Le

résultat de ce panneau est représenté par la figure suivante :




A première vue, la coupe peut se diviser en deux, la partie SE constituée par des couches

résistantes et la partie NE composée par des couches conductrices sous une couche superficielle

résistante. L’analyse de cette coupe fait ressortir l’existence de quatre formations.

- une formation résistante de résistivité supérieure à 40 Ωm, de couleurs rouge et violet sur le

profil et avec des épaisseurs différentes. Elle est superficielle à partir de l’abscisse X= 80 mètres

environ vers le NO du profilage et plus épaisse entre les abscisses X=0 à 35,5 mètres dans la partie SE

- une formation peu résistante, de couleur marron, de gamme de résistivités apparentes entre 30

et 40 Ωm plus visible en-dessous de la première formation résistante, de couleur rouge et violet, de la

partie SE du profil avec un petit affleurement à la surface entre les abscisses X=35,5 à 45,5 mètres.

Elle s’allonge vers le NO avec une pente d’environ 45° jusqu’à l’abscisse X=70 mètres.

- une formation conductrice de résistivité entre 20 à 30 Ωm, de couleurs vert olive et jaune,

ayant à peu près la même forme que le second terrain. Cette formation constitue la nappe

hydrogéologique à une profondeur d’environ 10 mètres

- enfin, une formation imperméable, très conductrice de résistivité inférieur à 20 Ωm qui forme

le substratum de la nappe aquifère.


Un traîné électrique parallèle au panneau avec un pas de mesure de 10 mètres et de profondeur

d’environ 10 mètres a été effectuée dans le but d’apercevoir la variation latérale de la formation cible.



Figure 58 : Courbe de traîné obtenue au profil T50

La valeur de la résistivité apparente sur cette courbe est presque inchangée (entre 12 et 16 Ωm).

La courbe est stationnaire ce qui signifie qu’il n’y a aucun variation de la formation géologique.

-Point P51

Passons maintenant au point P51 qui se localise sur un versant à faible pente sous couvert de

carapace sableuse.


Tout d’abord, un sondage électrique de longueur de ligne AB=500 mètres a été réalisé. La

courbe d’interprétation donne les informations suivantes :

- une formation superficielle résistante de résistivité 40Ωm correspondant à des formations

alluviales

- une deuxième formation conductrice de résistivité de 10 Ωm, d’épaisseur 8 mètres. Cette une

couche imperméable supposée comme étant une couche d’argile à nodules

- une troisième formation moyennement résistante de résistivité 20Ωm avec une épaisseur de

13 mètres correspond à l’altération des grès et schistes Glossopteris. C’est une couche semi-perméable

encaissant la nappe aquifère. Elle repose directement sur une couche d’argile épaisse, imperméable,

conductrice de résistivité 8 Ωm avec une épaisseur de 55 mètres

- enfin, une formation très résistante de résistivité supérieur à 171Ωm qui concorde avec des

grès et schistes Glossopteris qui constitue la géologie de la zone.

a = 20m

p = 10m





Un traîné électrique de direction SE-NO et de longueur de 100 mètres homologue à 10 mètres

de profondeur avec un pas de mesure de 10 mètres a été effectué pour voir la variation de la troisième

formation abordée sur la courbe de sondage électrique.


La courbe d’interprétation met en évidence des extrema, plus précisément deux minima, l’un

sur l’abscisse X=20 mètres caractérisé par une résistivité 7 Ωm et l’autre sur l’abscisse X=50 mètres

a = 20m

p = 10m



avec une résistivité de 12 Ωm, et deux maxima sur les abscisses X=30 et 40 mètres caractérisé par une

résistivité supérieur à 20 Ωm. Compte tenu de la valeur de la résistivité sur les pics de maximum, on

suppose l’existence d’une ouverture correspond à une nappe de fracture aux alentours de l’abscisse

X=40 Ωm.


Un sondage TEM utilisant une boucle de 25x25 mètres a été réalisé afin de confirmer

l’existence de la nappe.


A part la formation superficielle qui n’est pas visible, car le STEM n’arrive pas à voir les

anomalies de surface, la courbe d’interprétation met en évidence deux formations, l’un moyennement

résistante et l’autre très conductrice (ρ=7 Ωm) correspondant à une couche d’argile imperméable qui

constitue le substratum de la nappe.

La réalisation d’un puits de plus de 15 mètres de profondeur est probable sur le point P50 et un

forage de 10 mètres de profondeur sur le point P51 selon ces interprétations.

III-2-6- Hameau Ambatokapika sud

Le Hameau Ambatokapika Sud se situe sur un relief plissé. Les zones redressées coïncident à

des affleurements de grès ou schistes gréseux et les zones affaissées à de schistes argileux. Concernant

les travaux géophysique sur ce site, 2 sondages électriques ; 1 sondage TEM ; 2 traînés électriques et 1

panneau électrique ont été réalisé sur les deux points choisis P53(X =201469 m ; Y= 241899 m ; Z=

293 m) et P54(X= 201340 m ; Y= 241598 m ; Z= 283 m).



Figure 62: Plan de masse d’Ambatokapika Sud (Source : Google Earth)

-Point P53

Sur le point P53, se trouvant sur une terrasse alluviale avec des galets de grès.


La courbe de SEV montre la succession de quatre terrains :

- un premier terrain résistant de résistivité 80Ωm, d’épaisseur 3 mètres correspondant à une

couche d’alluvion

- un deuxième terrain épais, moins résistant de résistivité 50 Ωm, d’épaisseur 12 mètres

environ. Cette formation pourrait être considérer comme des galets de grès et de schistes en altération

selon la géologie du site

- un troisième terrain conducteur de résistivité 35 Ωm, d’épaisseur 7m correspondre à une

couche de schiste argilo-gréseux altérés, mais avec un degré d’altération plus considérable. On

rencontre cette troisième formation à 18m de profondeur environ.

- enfin, un dernier terrain résistant de résistivité 75 Ωm, à plus de 20m de profondeur et qui

pourrait être considérer comme une formation constituée de grès et schistes à Glossopteris.





Un sondage TEM utilisant une boucle de 50x50 mètres a été mis en œuvre sur le même point.




La courbe d’interprétation met en évidence l’existence de trois formations, des couche de grès

et schiste altérés mais avec des degrés d’altération différent, valeur de la résistivité différente (65 Ωm

et 35 Ωm). Cela ne permet pas de déterminer la cible, d’où la réalisation d’un panneau électrique de

direction SO-NE et de distance inter-électrodes de 7 mètres.

-Panneau du P53 :

La coupe géoélectrique fait ressortir les constats suivants :

- une couche résistante, représentée par les couleurs jaune, rouge et violet sur la figure, de

résistivité supérieure à 100 Ωm dans la parie NE du profil (à partir de l’abscisse X=175 mètres). Elle

pourrait correspondre au grès et schiste à Glossopteris constituant la géologie du site.

- une formation allongée et inclinée, en couleur bleue, conductrice de résistivité inférieur à 40

Ωm et est contournée par une autre couche peu conductrice de résistivité entre 40 et 100 Ωm qui

domine le long du profil coïnciderait à l’altération du grès et schiste. Cette formation, rencontrée entre

les abscisses 70 et 133 mètres, pourrait correspondre à une ouverture. En tenant compte des

alignements de végétaux en surface, cette ouverture est une fracture.

La courbe de chargeabilité en bas de la courbe de résistivité montre que la zone conductrice

identifiée précédemment correspond à une gamme de chargeabilité supérieure à 4 mV/V. Ce qui

certifie la présence d’une grande partie de grès et schistes en altération.





Dans le but de voir la continuité de la structure géologique, un traîné électrique quasi-parallèle

avec le panneau électrique, pour une investigation de 30 mètres suivant un pas de mesure de 7 mètres a

été effectué.


Après l’étude de cette courbe, on pourrait en déduire l’existence de deux structures. La courbe

s’accroit à partir de l’abscisse X=84 mètres. Dans la partie SO, la valeur de la résistivité est comprise

entre 56 à 70 Ωm correspond à une formation en altération et à droite de l’abscisse X=84 mètres, la

résistivité augmente jusqu’à 90 Ωm qui concorde avec une formation rocheuse. De plus, on peut en

tirer l’existence d’une nappe d’altération entre les abscisses X=56 et 63 mètres compte tenu de la

valeur de la résistivité.

-Point P54

En dehors des études menées sur ce point P53, une autre étude sur un point P54 comportant un

sondage électrique et un traîné électrique est aussi réalisée dans ce hameau Ambatokapika Sud.


Le premier résultat montré par la figure ci-dessous est celui d’un sondage électrique de

longueur de ligne 300 mètres environ afin de déterminer la profondeur de la formation cible.

a = 60m

p = 30m




La courbe ainsi obtenue met en évidence la succession de six terrains dont :

- une première strate, comprenant trois terrains homologues (loi de similitude) moyennement

conducteurs de résistivité moyenne de 55 Ωm, d’épaisseur d’environ 6 mètres. Elle correspond à une

formation d’alluvion récente composée des galets de grès et schistes.

- une seconde strate caractérisée par une formation très résistante de résistivité 107 Ωm,

d’épaisseur 35 mètres environ. On suppose qu’il s’agit d’une couche de grès et schistes.

- une troisième strate définie par une couche d’une couche conductrice de grès et schistes en

altération de résistivité de 12 Ωm et d’épaisseur de 14 mètres. Elle se situe entre deux formations

résistantes, il est probable de la considérer comme étant une cible hydrogéologique.

- une dernière strate résistante de résistivité 70 Ωm.


Pour pouvoir suivre la distribution latérale de la formation cible, un traîné électrique de

direction NO-SE a été réalisé. Le pas de mesure est de 7 mètres et la profondeur d’investigation est de

40 mètres.




Un aperçu direct de la courbe permet de déduire que les valeurs de la résistivité tendent à se

diminuer progressivement. Cela indique la présence d’une jonction entre deux formations. Cette

jonction constitue la cible hydrogéologique.

Compte tenu des interprétations de ces différents résultats, l’implantation des forages de 30

mètres de profondeur sur le point P53 et de 40 mètres de profondeur sur le point P54 est envisageable

sur le Hameau Ambatokapika Sud.

D’après ces différentes études réalisées, nous avons pu estimer la présence d’un nappe aquifère

dans tous les zones d’intervention de la Commune Rurale de Masiaboay, et on peut en déduire que le

niveau de l’eau souterraine est généralement situé entre 10 et 40 mètres de profondeur avec une

moyenne de 15 mètres selon encore ces différents résultats.

a = 80m

p = 40m

Conclusions


CONCLUSION

L’élaboration du présent mémoire nous a donnée l’opportunité de capitaliser toutes les

connaissances acquises au cours de notre Cursus Universitaire auprès du Département de Physique et

plus particulièrement dans la filière Géophysique. Elle nous a permis aussi de nous familiariser avec

des appareils géophysiques, surtout lors de notre stage sur terrain.

Une bonne connaissance de la géologie et de la géomorphologie locale d’un site est très

importante pour la prospection d’eaux souterraines surtout en terrain sédimentaire comme dans notre

cas. Puis, les informations géologiques, combinées avec celles apportées par les données géophysiques

permettent une vérification géologique, structurale, hydrogéologique et hydrodynamique du milieu.

Le choix d’une méthode à un autre est vraiment important lors d’une campagne géophysique. Il

faudrait que les méthodes choisies soient les mieux adaptées pour résoudre le problème posé. Dans

notre cas, pour une prospection d’eaux souterraines, on a recours à la méthode électrique qui est une

méthode classique pour définir les structures et la géométrie du milieu souterrain, sondage électrique

pour sa sensibilité à la variation verticale de la structure du sous-sol ; trainé électrique pour sa

sensibilité à la variation latérale de la structure et tomographie électrique pour une imagerie en 2D des

propriétés physique du sous-sol, et à la méthode électromagnétisme qui est une méthode alternative

pour la détection des formations conductrices et elle est aussi caractérisé par sa forte investigation en

profondeur.

La méthode par sondage électrique a été pratiquée d’une façon intensive, non seulement, car

elle est considérée comme indispensable pour la recherche d’eaux souterraines, mais aussi parce

qu’elle permet de déterminer l’épaisseur des couches sédimentaires et d’estimer la profondeur de

l’aquifère. Tandis que, les autres méthodes : traîné électrique ; STEM et panneaux électrique sont

utilisées à titre de vérification et de justification.

Les résultats présentés dans la dernière partie du mémoire dévoilent l’intérêt de l’utilisation

combinée de méthode de prospection afin de confronter les nombreuses informations, géologique et

géophysique, pour localiser les aquifères ou d’autres cibles d’exploitation et de préciser leurs étendues.

L’utilisation des différentes méthodes de prospection géophysique, méthodes électrique et

électromagnétique, dans notre travail a été aussi d’une grande importance, pour étudier des propriétés

physiques du sous-sol (recherche d’une anomalie).

Conclusions


Compte tenu des résultats obtenus, on peut en tirer que ces méthodes s’avèrent très efficaces

pour une prospection d’eau souterraine et elles contribuent considérablement au choix de

l’emplacements des puits et/ou forage.

Concernant l’ensemble de l’objectif de ce mémoire, les études faites ont permis d’en conclure

que la zone d’étude bénéficie des formations sédimentaires qui renferment des nappes aquifères

important, en particulier des nappes d’altération et de fracture. De plus, notre étude a permis de définir

les éléments fondamentaux, matériels et méthodologies, nécessaires pour une future prospection.

Références bibliographiques

DEA Robiharivelo F. i 2014

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Fascicule XXXVI.

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12. HACINI Y., 2006. Application des méthodes géophysiques à l’étude des deux sites (Kappelen et

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Lausanne.

13. MARGAT J., 1990. Les gisements d’eaux souterraines.

14. NICOLAS M., 2003. Ecoulement dans les milieux poreux, Université de Provence, Marseille.

15. RALAIMARO J., 2004. Compréhension de la structure et du fonctionnement des aquifères par

divers approches scientifiques en vue de l’alimentation en eau potable, en zone de socle altéré

des hautes terres centrales et en zone sédimentaire du Sud-Ouest de Madagascar., Thèse de

doctorat du troisième cycle, ESPA, Université d’Antananarivo.

16. RAZAFINDRABE N. A., 2002. Contribution de la télédétection et du SIG à la révision de la

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2- www.agora21.org/environnement.htmlJanvier 2014

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5- www.ecoconsommation.org,- www.worldmeters.info.Accès à l’eau potable Madagascar 2008.

Janvier 2014

http://www.eau_artois-picardie.fr/

http://www.agora21.org/environnement.html

https://fr.wikipedia.org/wiki/Geophysique_appliquee

http://www.madagascarica.com/climat.html

Annexes

DEA Robiharivelo F. iii 2014

ANNEXES

Annexe 1 : Position des six Hameaux

Hameau Numéro du site Coordonnées

Masiaboay Centre 11140513 X=198602 mètres

Y=245763 mètres

Antararaty II 12150513 X=207364 mètres

Y=236625 mètres

Ambatokapika Nord 13160513 X=201681 mètres

Y=245793 mètres

Behara Centre 14180513 X=205058 mètres

Y=249161 mètres

Bekily 15190513 X=202592 mètres

Y=249959 mètres

Ambatokapika Sud 16206513 X=201290 mètres

Y=242193 mètres

Source : l’impétrante

Annexe 2 : Synthèse des résultats

HAMEAUX POINTS CHOISIS COORDONNEES OUVRAGES PROFONDEUR

(m)

NAPPES

Masiaboay

Centre

P38 X 198352 Y 245527

Z 352

Puits/forage 25 Fracture

P39 X 198386 Y 256235

Z 246

Puits/forage 20 Fracture

Antararaty II

P41

X 207365

Y 236757 Z 376

Forage 25 Captive

P43

X 208160

Y 237174

Z 366

Forage 22

Ambatokapika

Nord

P44

X 201747

Y 245409

Z 260

Puits 12 Libre

P46 X 201832 Y 245182

Z 257

Puits 11 Perchée

Bekily Centre P50 X 202640 Y 249592

Z 236

Puits 15 Libre

Annexes

DEA Robiharivelo F. iv 2014

P51

X 202423

Y 249722 232

Puits/Forage 10 Fracture

Ambatokapika Sud

P53

X 201469

Y 241899

Z 293

Forage 30

P54

X 201340

Y 241598

Z 283

Forage 40 Captive

Behara Centre

P48 X 204696 Y 249626

Z 235

Puits 12 Perchée

P49

X 204808

Y 248863 Z 238

Forage 30 Libre

Source : l’impétrante

Annexe 3: Gamme de résistivité des différentes roches

Types des roches Gamme de résistivité (en Ohm-mètre)

Alluvion et sable 10-800

Argiles compactes 100-200

Argiles sableuses 5-50

Sables gréseux 350-2500

Sables argileux 50-500

Schistes 50-300

Schistes altérés 30-60

Schistes fissurés 150-200

Grès 1500-10000

Grès altérés 100-600

Source : Monjoie (1987) et Giroux (1999).

Annexe 4: Base mathématique du logiciel géophysique RES2DINV

Le logiciel employé dans la présente étude pour l’inversion des pseudo-sections de résistivité

électrique apparente mesurée se nomme RES2DINV™ de Geotomo (Loke et Barker, 1996). La

méthode d’inversion utilisée par ce logiciel est basée sur la méthode des moindres carrées

(smoothness-constrained least-squares method). Il s’agit d’une méthode d’optimisation stable et qui

converge rapidement. Elle est utilisée pour déterminer la résistivité électrique des cellules qui

minimisera la différence entre les valeurs de résistivité électrique apparente observées et calculées.

Annexes

DEA Robiharivelo F. v 2014

La fonction à minimiser est appelée fonction objective ψ tel que : où i le

nombre d’itération, λ le facteur d’amortissement, g le vecteur d’anomalie et C la matrice de filtre

d’aplatissement. L’équation , qui est l’équation des moindres carrées, est

la solution de cette fonction selon Loke et Barker (1996) où J est la matrice Jacobienne des dérivées

partielles et pi est le vecteur de correction.

La méthode d’inversion comprend quatre étapes. La première étape consiste à déterminer les

différents paramètres qui vont guider le processus d’inversion. La seconde étape consiste à calculer la

résistivité électrique apparente du modèle initial (modélisation directe). La troisième étape, calcul de la

matrice Jacobienne. Et finalement, la dernière étape de l’inversion est de résoudre le système

d’équation linéaire des moindres carrées.

TABLE DES MATIERES

SOMMAIRE ........................................................................................................................................ I

REMERCIEMENTS ........................................................................................................................... II

LISTE DES ACRONYMES ET DES ABREVIATIONS ................................................................... III

LISTE DES FIGURES ....................................................................................................................... IV

LISTE DES TABLEAUX .................................................................................................................. VI

INTRODUCTION ............................................................................................................................... 1

PARTIE I : GENERALITES SUR LA ZONE D’ETUDE .................................................................... 3

I-1 : CONTEXTE GEOGRAPHIQUE ET ADMINISTRATIF ........................................ 3

I-2 : CONTEXTE CLIMATIQUE .................................................................................. 4

I-2-1 : Pluviométrie ....................................................................................................... 5

I-2-2 : Température ....................................................................................................... 5

I-2-3 : Evapotranspiration et évaporation ....................................................................... 6

I-3 : CONTEXTE GEOLOGIQUE ................................................................................. 6

I-3-1 : Les formations sédimentaires.............................................................................. 6

I-3-2 : Stratigraphie et tectonique .................................................................................. 6

I-3-3 : Géologie structurale des formations sédimentaires .............................................. 9

I-4 : CONTEXTES HYDROLOGIQUE ET HYDROGEOLOGIQUE .......................... 10

I-4-1 : Systèmes aquifères existants (Rapport final ECHYDRO ACF Betioky, 2013) .... 11

I-4-2 : Délimitation des entités hydrogéologiques ....................................................... 12

PARTIE II : METHODOLOGIE ET MATERIELS ........................................................................... 13

II-1 : NOTION D’HYDROLOGIE ............................................................................... 13

I-1-1 : CYCLE DE L’EAU .......................................................................................... 13

a) : Définition .............................................................................................................. 13

b) : Temps de résidence moyenne de l’eau dans les réservoirs de l’hydrosphère : ........ 14

I-1-2 : AQUIFERE ET NAPPE D’EAU SOUTERRAINE .......................................... 15


ACQUISITION DE DONNEES ................................................................................................. 16

II-2-1 : PROSPECTION ELECTRIQUE ..................................................................... 16

a) : Sondages électriques ............................................................................................. 17

b) : Panneaux électriques ............................................................................................. 18

c) : Trainés électriques ................................................................................................ 19

II-2-2 : PROSPECTION ELECTROMAGNETIQUE .................................................. 21

II-2-3 - ACQUISITION DE DONNEES...................................................................... 23

a) : Données électriques .............................................................................................. 23

b) : Données électromagnétiques ................................................................................. 23

II-3 TRAITEMENT DES DONNEES........................................................................... 23

II-3-1- DONNEES ELECTRIQUES ........................................................................... 23

II-3-2-DONNEES ELECTROMAGNETIQUES ......................................................... 24

PARTIE III : RESULTATS ET INTERPRETATIONS ...................................................................... 25

III-1 : EXEMPLE DE PRESENTATION DES RESULTATS :..................................... 26

III-2 : RESULTATS ET INTERPRETATION .............................................................. 28

III-2-1- Hameau Masiaboay centre .............................................................................. 28

III-2-2- Hameau Antararaty II ..................................................................................... 38

III-2-3- Hameau Ambatokapika nord........................................................................... 45

III-2-4- Hameau Behara centre .................................................................................... 50

III-2-5- Hameau Bekily ............................................................................................... 56

III-2-6- Hameau Ambatokapika sud ............................................................................ 61

CONCLUSION .................................................................................................................................. 68

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ............................................................................................... i

ANNEXES ........................................................................................................................................ iii

Titre : « ETUDE PAR PROSPECTION ELECTRIQUE ET ELECTROMAGNETIQUE POUR

LA RECHERCHE D’EAU SOUTERRAINE DANS LA COMMUNE RURALE DE

MASIABOAY, DISTRICT DE BETIOKY-SUD, REGION ATSIMO-ANDREFANA.»

RESUME

Afin de réduire la proportion des personnes n’ayant pas un accès durable à l’eau potable dans

la Commune Rurale de Masiaboay, une étude d’implantation géologique et hydro géophysique en vue

de la réalisation de points d’eau modernes a été réalisée.

Des études ont été réalisées dans le but d’exploiter les ressources en eaux souterraines, dans la

Commune Rurale de Masiaboay afin de réaliser des points d’eau modernes pour une adduction en eau

potable des Villageois qui souffre tant d’un manque d’eau. Les études d’exploitations font appel aux

méthodes électrique et électromagnétique pour connaitre la distribution de la résistivité électrique

dans toutes les directions et pour donner une imagerie à 2D du sous-sol.

Les résultats observés ont permis de déterminer des zones de fractures et d’altérations

favorables à la présence d’eaux souterraines (aquifères) et à l’implantation de puits/forages en vue de

la réalisation des points d’eau modernes. On peut en déduire que l’existence de l’eau souterraine est

généralement situé entre 10m et 40m de profondeur environ avec une moyenne de 15m.

Les résultats ainsi obtenus montrent que les méthodes électrique et électromagnétique sont les

plus appropriées pour caractériser une nappe d’eau et la localiser.

Mots Clés : Masiaboay, prospection électrique et électromagnétique, ressource en eau.

ABSTRACT

To reduce the proportion of people without sustainable access to potable water in the Rural

Municipality of Masiaboay a study of geological and hydro-geophysical location for the realization of

modern water points was performed.

Studies have been conducted to exploit groundwater resources in the Rural Municipality of

Masiaboay to create modern water points for drinking water supply of villagers suffering as a lack of

water. Studies of farms rely on electrical and electromagnetic methods to know the distribution of the

electrical resistivity in all directions and to give a 2D imaging basement.

The observed results were used to determine fracture zones and favorable to the presence of

groundwater (aquifers) and alterations to the installation of wells / boreholes for the realization of

modern water points. We can deduce the existence of groundwater is generally between about 10m

and 40m with an average depth of 15m.

The results thus obtained show that the electric and electromagnetic methods are more

appropriate to describe a groundwater and locate.

Keywords: Masiaboay, geophysical study, water resources.

Encadreur : Prof. RATSIMBAZAFY

Jean Bruno

E-mail : [email protected]

Tel : +261 33 11 580 19

Impétrante: ROBIHARIVELO Felana

Herilalaina Tiana

Lot FA 20 Ambohitsiroa Est. (A/mo)

E-mail: [email protected]

Tel: +261 33 08 177 78

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

Généralités sur la zone d’étude

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