Litho-stratigraphie des bassins sédimentaires

Madagascar est une île riche en ressources naturelles aussi bien minières que pétrolières. Pour cibler les zones potentielles, il est crucial de comprendre l’architecture en trois dimensions de la structure du sous-sol. Si les forages permettent d’avoir une information ponctuelle extrêmement précise, la géophysique permet une vision plus large avec une couverture importante, une résolution fine et une possibilité de détecter des cibles potentielles.

Les techniques actuelles et avancées récentes dans le domaine des hautes technologies permettent de générer des modèles 3D quantitatifs des propriétés physiques du sous-sol à partir des données géophysiques, tout en tenant compte d’informations très diverses. C’est ce qu’on appelle une inversion. Les inversions, si elles sont correctement effectuées et raisonnablement interprétées, en incluant toutes les données s’y rapportant, permettent de retrouver la distribution des propriétés du sous-sol plus proches de la réalité. Elles sont et seront, à n’en pas douter, d’une grande importance dans l’exploration des aquifères, minière, pétrolière et seront appelées à se généraliser.

Elles peuvent ainsi amener, outre la mise en évidence d’anomalies, à définir les extensions de certains corps géologiques majeurs, à limiter la gamme de profondeurs des cibles… Cependant, les inversions sont un outil délicat à manier dû au fait que pour un même jeu de données géophysiques, une infinité de distributions des propriétés physiques du sous-sol peut convenir. Il appartient alors au géophysicien de bien choisir les paramètres d’inversion et de contraindre son modèle de la manière la plus réaliste possible afin d’obtenir le plus probable, à défaut du modèle vrai.

La zone d’étude qui couvre une surface de 6971,774207 km² se trouve dans la partie NordOuest de Madagascar, entre les parallèles 740 000 m et 800 000 m selon le système de projection cartésienne Laborde dans les régions de Melaky et Menabe . Elle fait partie du bassin sédimentaire de Morondava .

L’histoire géologique de Madagascar est largement tributaire de sa position centrale au cœur du paléo-continent Gondwana avant son démembrement entre 180 et 60Ma. Le Gondwana est le supercontinent qui comprenait l’Amérique du Sud, l’Afrique, l’Antarctique, l’Inde, l’Australie. Les travaux de Besairie 1972 ont permis de confirmer que Madagascar était du paléo continent Gondwana .

La mise en place des séries sédimentaires correspond à une phase de rifting, le « Rifting Karroo », phase initiale de la dislocation du Gondwana, dès le Carbonifère Supérieur et jusqu’qu Jurassique Inférieur, à une phase de rupture et de dérive (ou drifting). A la suite de la rupture, trois bassins sédimentaires se sont formés à l’Ouest de Madagascar et les séries Karroo se déposent dans ces trois bassins, le bassin de Diégo au Nord, le bassin de Majunga au Nord-Ouest et le bassin de Morondava au Sud-Ouest. Au Jurassique Moyen, l’ouverture océanique se confirme avec des séries sédimentaires franchement marines et avec l’individualisation des bassins océaniques de la Somalie et du Mozambique.

➤ Rifting Madagascar-Afrique
Madagascar a dérivé du Nord-Ouest vers le Sud-Est le long d’une structure en coulissement qu’est la ride de Davie. Cette dérive a entrainé la formation du bassin océanique de la Somalie au Nord et du canal de Mozambique à l’Ouest.

Ces ouvertures ont été précédées par une période de dislocation du Gondwana, relativement longue pendant le Carbonifère Supérieur au Jurassique Inférieur.

➤ Rifting Madagascar-Inde
Une deuxième cassure continentale fait son apparition à l’Est qui entraîne la séparation de l’Inde et de Madagascar. Le développement de ces bassins est ensuite bloqué par l’initiation de « Rifting madagascar-Inde » au Crétacé Supérieur, marqué par l’ouverture du bassin Oriental le long de la côte occidentale par un important volcanisme intermédiaire à alcalin.

Au Néogène, l’ensemble de l’Ile a subi un basculement généralisé vers l’Ouest, avec l’activation d’anciennes failles subméridiennes en faille normale conduisant à l’individualisation de petits bassins d’effondrements (Lac Alaotra) isolés à sédimentation terrigène à lacustre dans la masse insulaire.

Litho-stratigraphie des bassins sédimentaires 

Les terrains sédimentaires malgaches couvrent le tiers de la superficie de l’île. Ils se répartissent dans quatre bassins : bassin de Diégo ou Ambilobe dans le Nord, bassin de Majunga dans le Nord-Ouest, bassin de Morondava à l’Ouest et mince bassin de la côte Est .

Les couches sont monoclinales à faible pendage vers l’Ouest, et elles sont hachées par des failles. Pour les trois bassins, les roches sont classées en deux systèmes : le Karroo et le Post-Karroo.

➤ Système Karroo
Allant du Carbonifère Supérieur au Jurassique Moyen, de dominance continentale, avec quelques intercalations marines. Le système Karroo comprend trois divisions et il est composé de bas en haut par les groupes Sakoa, Sakamena et Isalo.
• Groupe de la Sakoa du Carbonifère Supérieur au Permien Inférieur, localisé uniquement dans le bassin de Morondava.
• Groupe de la Sakamena du Permien Supérieur au Trias Inférieur ; le groupe de la Sakamena se dépose à la fin de l’ère primaire et au début de l’ère secondaire (Permien Supérieur, base du Trias). Ces formations sont continentales, mais localement il se produit des affaissements du sol qui permettent quelques transgressions marines de courte dur »e, d’où le Trias Inférieur qui apparait transgressif par rapport au Permien Supérieur.
• Groupe de l’Isalo du Trias Supérieur eu Lias ; L’Isalo se place à la base de l’ère secondaire (Trias) et monte plus ou moins haut dans le système Jurassique. Le groupe de l’Isalo est une formation continentale essentiellement gréseuse mais comportant des bancs d’argiles rouges. L’Isalo I est surtout gréseux. Les grès sont à grains grossiers.
• Il présente des stratifications entrecroisées témoignant une érosion intense. L’Isalo II est constitué de grès et d’argile. Les grains sont moins grossiers. Les coches d’argiles sont parfois puissantes. En profondeur l’Isalo II continental passe vers le large à des faciès marins d’âge Liasique. L’Isalo III correspond au Jurassique Moyen, est constitué d’une alternance de grès à stratification oblique et d’argile.

➤ Post-Karroo
Allant du Jurassique au Quaternaire, de dominance marine. Il commence au Jurassique Moyen par une discordance majeure et généralisée d’âge Bajocien.
• Jurassique ; le Post-Karroo débute au Jurassique Supérieur et se différencie de la série précédente par son caractère marin et ses faciès beaucoup plus diversifiés. Pendant le Jurassique Supérieur, une transgression marine généralisée s’étend sur toute la côte Ouest de Madagascar. Il se dépose alors des calcaires marneux, des marnes et des  argiles. A cause des différentes variations de faciès, les formations sont divisées par les âges.
• Crétacé ; les couches Crétacé sont marquées par des faciès répétés et alternés de marnes, de grès calcaires et de grès. La base du Crétacé présente souvent un faciès marin analogue à celles du Jurassique Supérieur. Au Crétacé Supérieur, une transgression marine très importante s’avance sur la côte et y dépose des calcaires fossilifères et des marnes.
• Tertiaire ; il se divise en deux parties. La partie inférieure marine de l’Eocène au Miocène, formant de grands plateaux de calcaires riches en foraminifère. La partie supérieure correspond à une régression marine et il ne se dépose plus que des formations continentales de grès et d’argiles. Des manifestations volcaniques apparaissent de l’Oligocène jusqu’au Quaternaire.
• Quaternaire ; dans le Sud, le Quaternaire est marqué par trois transgressions qui ont laissé des dunes avec des activités volcaniques. Les roches volcaniques et intrusives sont marquées par l’épanchement des coulés basaltiques qui sont du crétacé Supérieur. Le phénomène de subsidence et de sédimentation résultent des failles dans l’unité stratigraphique. L’ensemble est ensuite affecté par des failles listriques dont la structure correspondante est caractéristique de la zone de Betsimba et du Menabe.