Prospection électrique des alluvions de la basse vallée de...
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O. R.S.T.O.M. CENTRE DE NOUMÉA
Prospection électrique
des alluvions de la basse vallée
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IMP RÉUNIES le~HS
INTRODUCTION
Dans le cadre d'une Convention d'Etude Hydrologique des bassins
de la Golone et de la Néhoué, la Société le Nickel demanda à l'O.R.S.T.O.M.
de réaliser une campagne de prospection électrique des alluvions de la basse
vallée de la Néhoué.
Les questions posées étaient les suivantes :
- déterminer l'épaisseur des alluvions de la vallée
- reconna1tre les zones favorables pour l'exploitation de la
nappe par pompage.
Avant la campagne de prospection géophysique, la Société le
NiBkel avait fait exécuter un certain nombre de forages, dont un seul, le forage
p-" situé au voisinage du sondage électrique nO 44 a donné des débits intéres
sants de l'ordre de 80 à 100 m'/ heure. Ces forages nous ont permis de caler
nos sondages électriques, mais en même temps il convenait de savoir pourquoi
le forage P-' donnait un débit important alors que le P-4 distant seulement de
250 m du premier était complètement stérile.
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PLAN DE SITUATION DE LA ZONE PROSPECTEE
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Préliminaires de la campagne de prospection géophysique--- -- ------,..----------
Cette campagne de mesures électriques d'une durée de 3 semaines
sur le terrain, a commencé au début du mois de février 1971 pour se terminer
peu avant la fin du m~me mois. L'équipe était constituée d'un géophysicien:
Monsieur Pierre HELCMANOCKI ; d'un opérateur chargé des mesures sur le terrain
Foionsieur Denis BOSQlJ.l!nl ; et de deux man œuvres.
Au cours de cette campagne de prospection géophysique, ~ionsieur
D. BOSQUET fut initié à la méthode de. prospection électrique, tant sur le plan
des mesures sur le terrain, que dans le domaine de l'interprétation des résultats.
Les mesures sur le terrain ont été effectuées à l'aide d'un
potentiomètre type Cagniard, parfaitement adapté pour ce travail de recherche
de nappe alluviale.
Le lever d'une carte au 1/2 OOOè et le travail de nivellement
furent confiés au cabinet de géomètre Néotopo, équipe dYnamique qui a déjà
donné satisfaction lors de la prospection géophysique de la vallée de la Dumbéa.
D'importants ~oyens de mise en œuvre fournis Par le Nickel (buldozers, tron
çonneuses ••• ) ont permis une implantation rapide et des voies d'accès faciles
à travers la for~t.
(graphique nO 1)
La basse vallée de la Néhoué s'étend suivant une direction
Sud-Est - Nord-Ouest, bordée d'un c8té au Nord-Est par les petits massifs phta
nitiques de l'Eocène, et de l'autre c8té au Sud-Ouest par le grand massif de
péridotites de la Tiébaghi.
:La Néhoué est alimentée par des ruisseaux qui descendent le long
de ces deux massifs, une partie importante provenant de la Tiébaghi dont les
latérites eonstituent une roche réservoir par excellence.
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Des échantillons de roches prélevés dans les foragGs ont montré
que le substratum de la zone prospectée était formé de phtanites.
(graphique nO 2)
La zone étudiée par prospection électrique forme une bande étroite
entre la Route Territoriale nO 1 et le lit de la rivière Néhoué, d'une largeur
comprise entre 150 m et 200 m..
Dans le projet initial, la reconnaissance de la Néhoué devait
~tre faite avec unemaillede100m.mais les importantes variations du substra
tum nous ont conduit à choisir une maille de 50 m, beaucoup plus adaptée à ce
genre de travail.
En chaque point du plan de position nous avons indiqué le numéro
du sondage électrique et sa cote topographique rattachée en nivellement indirect
au niveau moyen des mers.
Afin d'assurer le maximum d'homogénéité lors de la traversée des
alluvions par le courant électrique, nous avons disposé les lignes parallèle
ment au lit de la rivière. La faible épaisseur de ces alluvions nous a permis
de choisir des longueurs de ligne relativement courtes comprises entre 120 m
et 240 m, leur orientation étant Sud-Est - Nord-Ouest.
(graphique nO 3)
'.(',;~Dans la méthode de ·prospection électrique par courant continu,
on envoie dans le sol par la ligne d'émission un courant d' intensité I, entre
deux électrodes A et B. On mesure la différence de potentiel AV entre deux élec
trodes M et N qui constituent la ligne de réception. Dans le dispositif Schlum
berger utilisé dans cette étude, les électrodes A et B, M et N sont disposées
symétriquement par rapport au centre 0 du dispositif.
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dispositif quadripôle de mesure des resistivités .
Méthode SCHLUMBERGER
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Les mesures de l'intensité l et de la différence de potentiel AV
sont effectuées respectivement avec un ampèremètre et un potentiomètre. Ce poten
tiomètre comporte deux circuits : le circuit de compensation des courants tellu
riques naturels, et le circuit de mesure proprement dit du courant artificiel
émis à l'aide des piles.
Si l'emplacement du point de mesure 0 est fixe, nous pouvons
augmenter la profondeur d'investigation, à la verticale de ce point, en écartant
progressivement les électrodes A et B, symétriquement par rapport à 0 nous
réalisons ainsi un sondage électrique. La résistivité~ du terrain, affecté
par le champ électrique créé, est donnée par la loi d'Bhm.
AV=K--
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où K est un coefficient numérique fonction de la disposition des électrodes
A, M, N, lB'.
L'interprétation des courbes de sondages électriques nous montre
que nous avons essentiellement"des courbes 3 terrains, avec de temps en temps
des courbes deux terrains.
Les courbes 3 terrains ont été interprétées à l'aide des abaques
Cagniard, par la méthode du lieu de croix. L'expérience nous a en effet montré
que les profondeurs obtenues par cette méthode étaient beaucoup plus proches
de celles obtenues par les forages.
En raison du caractère uniforme de ces sondages électriques dans
toute cette zone et du volume que représenterait la publication de tous les
sondages électriques, nous ne représenterons ici que les différents types de
courbes rencontrés lors de la prospection de la vallée de la Néhoué•
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Pour illustrer les courbes 3 terrains, nous pouvons prendre par
exemple les sondages électriques S)!l-1, SE-2, SE-10, qui nous montrent :
- un terrain résistant superficiel correspondant aux limons ré
cents. Sa résistivité varie de 12.C:.. m à 60Q m.
- un terrain conducteur correspondant aux alluvions anciennes
noyées dans la nappe, dont la résistivité varie de ~~ m à 30n m.
- un terrain résistant représentant le mubstratum qui constitue
la partie terminale de la courbe que l'on retrouve d'une manière constante avec
une résistivité voisine de soC. m à 7S0 m.
Dans le cas des courbes deux terrains moins fréquentes, nous pouvons
prendre par exemple les SE-4, SE-SO ••• où nous voyons :
- un premier terrain conducteur correspondant à des alluvions
très peu épaisses, dont la résistivité est comprise entre 10(1 m et 30~~ m.
On trouve ces terrains dans les zones marécageuses où le substratum est presque
affleurant.
- un deuxième terrain résistant dont la résistivité est comprise
entre SOn m et 7S('"1 m, qui correspond au substratum.
Il parait important toutefois de signaler que pour certaines in
tercalations de conducteur au milieu de résistant, il serait prudent d'introduire
les restrictions du principe d'équivalence. Lorsque dans une succession de cou
ches de résistii'ité p 1, P 2, ? 3, et dl épaisseur h1 ' h 2' h 3' un terrain
est plus conducteur que ses voisins, les diagrammes de sondages électriques
restent pratiquement les m~es tant que la conductance C2 == ph2 de ce, '2
terrain reste constante, et ceci tant que sa résistance transversale reste
faible par rapport à celle des deux couches encaissantes. Ce II'incipe de l' équi
valence joue un rÔle fondamental dans l'interprétation des diagrammes à trois
terrains (ou plus). L'indétermination de l'interprétation quantitative ne peut
être levée que par la connaissance de;c'2' de préférence au moyen d'un sondage
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AB rnètres2
Gr.5
LOGS des {orages(d~pr>ès H. F/?OI'1AOt:R)
orq//e sobloneuse el grov'er
lerre veg<ilole
qo/el.ssah/e
sohle el gros groV'ier
org';.,. limoneuse
9,.av~er
s oh/e r'n el go/els dur...
arg/I& .$"obloneuse-.-
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•
- 6 -
électrique exécuté près d'un forage connu, appelé sondage électrique étalon.
Dans notre cas nous avons tenu compte de toutes les informations recueillies au
forage d' exploitation P-3 qui se trouve au voisinage du SE-44. Le forage' P-1
situé trop loin de la zone étudiée ne présente ici aucun intérêt.
Sur chaque diagramme de sondage électrique nous avons porté
les résistivités et les épaisseurs de chaque couche de terrain, ainsi que
l'orientation de la ligne. Ces renseignements obtenus seront rassemblés sur
une carte des résistivités et sur une carte des isobathes dusubstratum.
Carte des résistivités (graphiquesnO ~ et nO of)
,"
"
•
Les zones alluviales favorables à'l'exploitation par forages
sont des zones dont les alluvions présentent une forte perméabilité, ce qui
revient en langage géophysique à rechercher les alluvions présentant une forte
résistivité. Les argiles à faible perméabilité et à faible résistivité (~ 1dl~M)
constituent des couches très peu intéressantes pour des pompages, en comparaison
des sables aquifères à grande perméabilité qui ont également une résistivité
bien supérieures (~ 50 n. m à 100n m).
Pour tracer une carte des résistivités, on reporte la valeur
de la résistivité apparente pour une longueur de ligne donnée, en chaque poirt
où a été effectué un sondage électrique. On obtient schématiquement par les
valeurs de la résistivité, une représentation de la perméabilité des alluvions
pour une profondeur donnée.
Nous avons choisi sur les diagrammes de sondages électriques la
longueur de ligne sensible, c'est-à-dire que l'on se place sur la branche de la
courbe qui intéresse les alluvions noyées dans la nappe. Dans notre cas ici,
nous avons essentiellement des courbes en fond de bateau ; la partie qui nous
intéresse correspond à la branche descendante ; la branche terminale remontante
représentant le substratum. Nous avons retenu deux valeurs pour dœesser les
cartes de résistivités : ~ = 5m et ~- = 10 m. Les très fortes variaJhions2 2
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-7-
de l'épaisseur des alluvions nous ont amenés à faire une séparation artificielle
pour une longueur de ligne donnée, entre les résistivités intéressant les allu
vions et situées sur la branche descendante, et les valeurs des résistivités
qui se trouvent pour cette même longueur de ligne sur la partie remontante d'une
autre courbe : tous ces points qui correspondent à un substratum peu profond
ont été englobés dans la "zone intéressant le substratutl"; Nous avons représenté
cette paxticularité par un graphique en prenant pour exemple les SE-11 et SE-26
(graphique nO 4).
Si maintenant nous examinons les cartes des résistivités pour
4- = 5 ID et 4 = 10 m, nous pouvons remarquer trois zones essentieIles,
avec une superposition presque parfaite sur les deux cartes :
- la zone la plus étendue où le substratum est très peu profond
a été marquée en hachurée et dénommée "zone intéressant le substratum". Les
valeurs de la résistivité que nous y rencontrons entourées d'un cercle, repré
sentent les valeurs qui se trouvent déjà sur la partie remontante du diagramme
de sondage électrique. Cette zone est évidemment stérile comme l'a montré le
forage P-4 qui est resté absolument sec • Les faibles résistivités apparentes
rencontrées correspondent à des argiles.
- aU voisinage des SE-44 et SE-53 on trouve une zone très inté
ressante, avec des . :résistivités apparentes allant de 20;;,2. m à 65 ~i. m~ Ces
résistivités correspondent à des sables argileux et des sables, mais le forage
P-3 réalisé. au vpisinage du SE~ a montré des graviers et des galets enrobés
d'argile. Un pompage progressif a permis d'éliminer cear argiles interstitielles
et d'obtenir des débits intéressants de 80 à 100 m3/heure.
- en bordure de la première zone, autour des SE-g et SE-28 , on
trouve une bande étroite à résistivités plus élevées qu'il serait intéressant
de prospecter plus largement.
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Gr. 4
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-8-
Carte des isobathes du substratum (graphique nO 8)
L'interprétation des diagrammes de sondages électriques en nous
calant sur le forage P-3, nous 1:1: permis d'établir la profondeur du substratum
et do dresser une carte des isobathes. Les valeurs indiquées sur la earte
correspondent à la cote topographique du substratum par rapport au niveau
moyen des mers. On retrouve les zones précédentes :
- la zone correspondant au substratum forme un seuil topographique
qui sépare une sorte de cuvette allongée du lit actuel de la Néhoué. Le recouvre
ment alluvionnnire y est très épais puisqu'il est seulement de 3 à 4 m à certains
endroits, et l'on comprend encore mieux pourquoi le forage P-4 est resté sec.
- la cuvette allongée qui borde le seuil avec un remplissage
de 11 à 14 m d'épaisseur.
- une zone amont au voisinage du forage P-3 où le substratum
est nettement plus profond par rapport au seu.:ï.l, puisque le recoUVlflement
alluvionnaire plus b'Tossier atteint 14 m d'ép~dsseur.
La grande épaisseur des alluvions et leur perméabilité élevée
font de cette dernière zone un sîte favorable pour l'explOitation de la nappe~
Profils dans la zone étudiée (graphiques nO ~ et N° 10).
Afin de donner une meilleure représentation des variations de
la profondeur du substratum, nous avons tracé un certain nombre de profils
parallèles (A, B) et perpendiculaires (C, D) au seuil formé par ce substratum~
Gr. 9
Profil A
N-W 5-E
........ III....wVI
5-E
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-10
SURFACE TOPOGI?APHI9UE
N-W +10 ·1 _, ~...~--7'~;:~·. :.. ':.:'"'. :,.~.:-- " .- -' "~';::~'T:-~:::;~;:'..~.:: ..:';.'_:":.
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11
1
Profil B
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Profil C
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~niveau topographique
Profil D
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N-E
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y'
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CONCLUSIONS
La prospection électrique a pu répondre parfaitement aux deux
problèmes posés :
- l'épaisseur des alluvions de la vallée nous est donnée en
chaque point de mesures pex la différence entre la cote topographique de la
surface du sol et la cote du toit du substratum phtanitique. Nous voyons qu'il
existe de grandes zones où le recouvrement n'atteint que 3 à 4 ID d'6paisseur~
à c8té de certaines plus privilégiées où nous obtenons jusqu'à 14 m • L'épaisseur
moyenne rencontrée est donc feible.
- les zones favora~les correspondent à des zones à forte peroéa
bilité, donc à résistivité élevée. Nous voyons que ces zones sont très réduites
et se ramènent pratiquement à la zone définie autour des sondages électriques
SE-44 et SE-53, et à la bande allongée qui suit le seuil.
Si maintenant nous nous intéressons à l'exploitation, il est
nécessaire de tenir compte à l~ fois d'une épaisseur suffisante et d'une per
méabilité importente. Dans ce cas, les zones d'exploitation se présentent
COJ:iIQ.e des chenaux plus ou moins ramifiés, correspondant probablement à d'anciens
lits de la Néhoué, séparés les uns des autres par des seuils stériles. La
nappe ainsi canalisée, pourrait expliquer les forts débits relevés.
Pour ces raisons, les zones favorables à l'explOitation se ramè
nent à celles qui ont été citées précédemment:
- la zone des sondages électriques SE-44 et SE-53 qui se trouve
au voisinage du forage P-3.
- la bande ollongée qui longe le seuil au niveau des sondages
SE-g, SE-28, SE-22 et qu'il oonviendrait de préciser par une prospection de l'au
tre c8té de la Route Territoriale N° 1.
. .1..
Cette première étude des alluvions de la basse vallée de ln
Néhoué nous Bontre que des possibilités d'utilisation de le nnppe par pompage
existent, mais qu'en raison du caractère particulier des zones d'exploitation
sous ln fome de chenaux ramifies une extension de la région étudiée semble
nécossaire pour faire le calcul des réserves de la nappe.