APPORT DE LA TELEDETECTION A L’HYDROGEOLOGIE

APPORT DE LA TELEDETECTION A L’HYDROGEOLOGIE

Ce chapitre présente l’intérêt de la télédétection, ou encore du traitement d’imagessatellitales, à l’étude hydrogéologique. La présence des fractures et des microfailles sera vérifié après la détermination des réseaux de linéaments. Un réseau de linéaments dense favorise l’infiltration des eaux de surface jusqu’à la nappe phréatique et indique une zone à forte potentialités en eaux souterraines

APPLICATION DE LA TELEDETECTION

La télédétection a été largement utilisée dans différents domaines d’application. Le développement de la télédétection dans le domaine de l’eau s’est interposé entre 1978 et 1982 par le développement du programme SPOT et par l’achèvement de la mission de l’Opération Pilote Interministériellede Télédétection (PIEYNS S., 1996).Nombreux sont les publications et manuscrits de mémoire de fin d’étude ou de thèse de doctorat concernant l’utilisation de la télédétection à la cartographie géologique, à l’étude de l’occupation de sol ou à l’analyse des réseaux de fractures. On peut citer parmi eux le travail de Youan Taen2009 sur la cartographie des accidents géologiques par l’imagerie satellitalleLandsat 7 ETM+ et l’analyse des réseaux de fractures du socle précambrien de la région de Bondoukou (nord-est de la Cote d’Ivoire) ; il y avait aussi d’autres chercheurs qui ont mis en évidence l’importance de la télédétection à la cartographie des réseaux de linéaments et de fractures (Garo Joelson 2012, Emmanuel Konan Kouadio 2008, K. Amri Novembre 2009, S. Djemai Novembre 2009) ou encore à la mise en évidence de la zone de contact entre deux formations géologiques différentes (Inzana 2003).

DONNEES ET OUTILS D’INTERPRETATION

Les bases de données cartographiques utilisées pour cette étude comporte une carte topographique au 1/100.000ème, une carte géologique. On a utilisé aussi les images satellitalesLandsat 7 ETM+ de l’USGS (United States Geological Survey) acquises le 12 Mai 2000 et correspondant au début de la saison sèche, caractérisée par une quasi-absence de nuages (Cf. figure 12). Ces images satellitales ont été choisies du fait de leurs caractéristiques spectrales et spatiales permettant une bonne cartographie structurale à petite échelle. Il s’agit des bandes ETM+1 (bleu), ETM+2 (vert) ETM+3 (rouge), ETM+4 (proche infrarouge), ETM+5 (infrarouge moyen), ETM+7(infrarouge lointain) toutes avec des pixels carrés de 30 m.Le traitement de ces images a été fait à l’aide du logiciel ENVI 4.5. Après ce traitement, le traçage manuel des linéaments (nombre et orientation) a été établi à l’aide du logiciel ArcGIS version 10.0. 30 Figure 12: Image Landsat7 ETM+, source USGS (U.S Geological Survey) – FTM 

ANALYSE SPATIALE ET CARTOGRAPHIE DES RESEAUX DES LINEAMENTS

La phase préliminaire de traitement d’images consiste à couper l’image afin d’avoir une image correspondant uniquement à la zone d’étude. Ensuite, on a fait le filtrage spatial directionnel pour le rehaussement des images dans le but d’éliminer les bruits radiométriques dans les bandes ETM+. Des techniques d’analyses et de traitements, déduites des études précédentes des chercheurs cités au paragraphe II-1 du Chapitre II, ont été appliquées surles bandes ETM+. Les méthodes appliquées par ces chercheurs ont été retenues car le contexte (géologie, géographie) de leur zone d’étude est plus ou moins similaire au notre. Plusieurs opérations mathématiques sur les bandes ETM+ ont été faites (band ratio, composition colorée) et filtrage des bandes ETM+ (filtre directionnel, filtre de Sobel, etc,…). L’objectif est de trouver des images montrant une bonne vision des linéaments. Après plusieurs essais, les réponses obtenues ont montré que la composition colorée TM5/TM7, TM5/TM1, TM5/TM4en RVB et aussi la composition colorée TM7, TM4, TM2 en RVB donne des résultats satisfaisants pour la cartographie des linéaments. La composition colorée 321 donnant l’image en couleur réelle et la bande 7 en niveau de gris ont aidé à améliorer la qualité d’identification des linéaments. 31 La figure 13 ci-dessous montre les images obtenues après les traitements des images et des applications des compositions colorées. Composition colorée 321 en RVB Composition colorée 5/7,5/1,5/4 en RVB Composition colorée 7,4,2 en RVB Band 7 en niveau de gris 32 Figure13 : Les résultats obtenus après différents traitements des images Les résultats obtenus ont permis, à terme, de ressortir les caractéristiques du réseau de fractures, à savoir, le nombre, la longueur, et l’orientation de fracturation.

RESULTATS ET INTERPRETATION

Après le traitement d’image, les résultats obtenus ont été utilisés pour cartographier les linéaments de la zone d’étude. On a trouvé au total 331 linéaments caractérisés par leurs directions, leurs longueurs, et leur fréquences. La carte de linéaments de la zone d’étude est montrée ci-dessous Figure 14 : Carte des linéaments de la zone d’étude tracés manuellement La carte (figure 14) obtenue après les divers traitements compte environ 331 linéaments de tailles variables variant de 233m à 13418m avec une longueur moyenne de 1699m. La longueur totale des linéaments cartographiés sur la zone d’étude est environ égale 33 à 562489m. Les linéaments les plus importants suivent généralement la direction N-S à NNESSW et la direction WSE-ENE dans la partie Est de la zone. Les linéaments les plus importants mesurent environ 91011 m. Statistiquement, 2,41% des linéaments ont une longueursupérieure à 5000m et 94,56% ont une longueur inférieure à 3500m. Il est donc évident que les petites fractures sont les plus nombreuses. Les linéaments sont regroupés selon leur orientation en 18 classes d’orientation par croissant angulaire de 10 degrés. La fréquence et la densité des fractures par classe d’orientation ont été calculées. Les rosaces directionnelles de la fracturation exprimée en nombre (N = 331) et en longueur cumulée sont représentées à la figure 9a et 9b. L’histogramme circulaire de la fracturation présente un double intérêt. Il permet de faire ressortir les maxima directionnels, d’une part, et de réaliser une étude comparative des intensités relatives de chaque famille, d’autre part. Etudier l’orientation des fractures revient donc à distinguer les différentes familles de fractures caractérisées par une densité de fracturation en nombre et en longueur cumulée. La distribution de la fracturation sur la rosace directionnelle est presque homogène. En effet, aucune famille de fractures ne dépasse les 13 % en fréquence. Les fréquences oscillent entre 1,51% et 12,08% %. Cependant certaines familles se démarquent de l’ensemble avec des fréquences proches et supérieur à 10%. Il s’agit des familles de fractures N0-10, N100-110,et N150-160 et dans une certaine mesure N120-130 dont la fréquence est de 7,25%. Ces familles de fractures peuvent être regroupées en deux grandes familles principales qui sont : NNWSSW (N0-10) et WNW-ESE (N100-160). La première correspond à la direction des foliations des différentes formations qui sont généralement de direction N-S. La seconde correspond à la fracturation des formations voisinant les intrusions massif du groupe d’Ambatolampy et du granite de Behenjy sur la partie Est de la zone d’étude. L’analyse de la distribution des fréquences de longueurs cumulées indique une forte similitude avec la distribution des fréquences en nombre de fractures. Ce résultat montre que les principales classes directionnelles de fractures identifies apparaissent les plus longues. Autrement dit les fractures les plus abondantes en fréquence sont aussi les plus longues