MATERIELS ET METHODES D’ETUDE

La reconnaissance géologique et hydrogéologique sur le terrain

La reconnaissance sur le terrain a permis de :
– corréler les données photo géologiques avec les observations sur le terrain, c’est à dire repérer les zones ciblées, identifier la géologie et l’hydrogéologie locale ;
– positionner les profils électromagnétiques et les sondages électriques ;
– déterminer leur direction ;
– déterminer la profondeur d’investigation (préliminaire) ;

Observation de la carte photo géologique

La photo-interprétation permet un levé rapide des fractures (majeures) kilométrique et multi kilométrique, aux immédiats des sites à étudier. Toutes les fractures détectées par l’examen des cartes photo géologiques des différents sites d’étude (Foum Chouer et Agueni nord) ainsi que leurs directions doivent être confirmées par les méthodes géophysiques mises en oeuvre.

Méthodes géophysiques utilisées

Le contexte géologique de la zone d’étude se caractérisé par la présence de blocs de grès, des oueds et des dykes qui peuvent, dans certains cas, rendre difficile l’accès au terrain ou former des écrans hydrauliques.
Nous proposons pour leur mise en évidence l’utilisation de la méthode électromagnétique pour détecter les anomalies des zones cibles repérées sur l’image spot (photo géologique), doublée par des traînés électriques à double longueur de ligne et les sondages électriques pour tester ces anomalies.

Méthode électrique

Principe

Cette méthode permet d’étudier les variations du paramètre résistivité apparente du soussol à la verticale du point d’investigation. Pour réaliser les mesures sur le terrain on renvoie dans le sol par l’intermédiaire d’électrodes A et B un courant électrique continue d’intensité (I). On mesure avec un potentiomètre la différence de potentiel (ΔV) existant entre deux électrodes impolarisables M et N.
La résistivité apparente est donnée par la formule suivante :
Ρa = k ΔV/I
Où K est un coefficient qui dépend de la géométrie du dispositif
En prospection par la méthode électrique, on a deux procèdes d’investigations qui sont les traînés et les sondages électriques, dans cette étude seuls les sondages ont été appliqués.

Les sondages électriques

Les mesures sont effectuées en augmentant la distance AB du dispositif pour des investigations de plus en plus profondes (Fig. 24 et 25).
Le report des valeurs de la résistivité en fonction de la demi longueur AB sur papier bilogarithmique, donne une courbe appelée diagramme électrique qui après analyse permet d’apprécier les épaisseurs et les résistivités des formations sous-jacentes.
Les sondages électriques permettent de faire une interprétation quantitative qui peut être étalonnée sur des forages lorsqu’ils existent.
Elle permet en particulier de donner une bonne information sur l’importance de l’altération et sur les principaux accidents qui peuvent affectés le toit du socle. Cette méthode permet également de reconnaître la structure d’ensemble d’une zone à partir d’un nombre limité de forages de calage. D’autre part elles sont indispensables à la définition des dispositifs du traîné électrique et à son interprétation.

Le traîné électrique (TE)

Pour la réalisation d’un traîné électrique on la dispositif ABMN et on le translate parallèlement à lui-même, on obtient ainsi une courbe de la résistivité apparente en fonction de la distance.
Les traînés électriques permettent de mettre en évidence la variation latérale de la résistivité (contacte Hydrogéologique et faille …etc.). La profondeur d’investigation porte sur une tranche du sous sol d’épaisseur plus ou moins constant.

Méthode électromagnétique

Principe

La méthode de mesure électromagnétique qui a été mise en oeuvre est basée sur la détermination de la conductivité apparente (inverse de la résistivité apparente) du sous-sol à partir du champ induit qui se produit suite à la création d’un champ électromagnétique à la surface du sol.
Le principe de cette méthode électromagnétique, est qu’un champ magnétique primaire est créé par un courant alternatif à l’aide d’un dipôle d’émission lequel active les masses conductrices dans le sous-sol qui à leur tour, gênèrent un champ magnétique secondaire.
Le dipôle de réception reçoit les composantes du champ magnétique secondaire, et un câble de référence entre les dipôles permet de faire une différenciation entre le champ primaire et secondaire.
En fonction de la fréquence émise, de la distance entre les dipôles et de la différence entre les champs primaire et secondaire, on détermine la conductivité du sous-sol à une profondeur donnée.

Cas du EM 34

C’est un appareil qui permet de lire directement la conductivité apparente des sous-sols lors des mesures sur terrain. Il est essentiellement constitué d’un émetteur et d’un récepteur liés par un câble de longueur variable.
• la partie interne de l’émetteur, on a une boucle circulaire à travers laquelle circule un courant alternatif pour servir de base à la création du champ primaire (IIp)
• le récepteur est aussi constitué par une boucle circulaire mais de dimension plus petite qui permet d’enregistrer le champ magnétique secondaire (IIs) induit dans le sous-sol en présence du champ (IIp).
Avec cette appareil on a deux dispositifs de mesure selon que les axes des boucles émettrice et réceptrice sont disposés verticalement ou horizontalement (Fig. 26).
A chaque station on réalise deux mesures :
• une mesure avec un dispositif vertical (dipôle vertical) quand les bobines sont en position horizontale ;
• une mesure avec un dispositif horizontal (dipôle horizontal) si les bobines sont en position verticale.
Il est donc important lors des campagnes géophysiques par méthode EM d’avoir une idée précise des conductivités des profondeurs ciblées, ce ci permet de choisir les fréquences et la longueur de câble adéquates afin de couvrir les profondeurs souhaitées.

Avantages de la méthode EM34

L’observation des profils EM, montre que la méthode permet une bonne définition des linéaments, caractérisés par une brusque diminution de la conductivité lue en mode dipôles verticaux (boucle horizontale) lors du passage sur les linéaments ou failles. Cette diminution atteint son maximum au centre du linéament ou faille (Diallo, 1994) (Fig. 27 et 28).
L’avantage de la méthode EM par rapport à la géo-électrique est pertinent. En effet, les problèmes tel que l’injection du courant dans le sou sol, la sensibilité des électrodes aux hétérogénéités de surface ne se posent pas du fait que le contact dans le sous-sol est produit de manière inductive.

RESULTATS ET INTERPRETATIONS

Par la méthode électromagnétisme

Les profils électromagnétiques ont été positionnés de telle sorte qu’ils recoupent les fractures des zones ciblées lors de la phase d’interprétation des photos géologiques. Lors du passage sur les linéaments ou failles, les profils électromagnétiques enregistrent une brusque diminution de la conductivité électrique lue en mode dipôles verticaux (boucle horizontale).
Cette diminution atteint son maximum au centre du linéament ou de la faille. Dans cette partie, nous avons sélectionné quelques profils électromagnétiques, à travers l’interprétation de leurs coupes. Les anomalies repérés par les profils électromagnétiques sont confirmés par des traînés électriques à double longueur de ligne.
La majorité des fractures visées par les photos satellites et les photos aériennes ont été confirmées par des profils éléctro-magnétiques et des traînés électriques.

Par la méthode électrique

L’interprétation des résultats des méthodes électriques et électromagnétiques a confirmé la majorité des fractures repérées par les photos satellites et les photos aériennes.
Les traînés électriques (TE) réalisés et les profils électromagnétiques ont marqué énormément des anomalies dans la zone d’étude, ces anomalies indiquent l’existence des fractures ou des changements de la résistivité ou de la conductivité sous l’influence du changement de la lithologie du terrain.

Secteur de Foum Chouer

Les courbes des TE montrent l’existence de plusieurs fractures. Ces traînés ont été faits après la réalisation des profils électromagnétiques, pour confirmer les anomalies détectées par les profils électromagnétiques (Fig. 31).
Le TE 33 montre l’existence d’une anomalie importante de 40 à 160 m. Cette anomalie a été confirmée par le sondage électrique SE 47.
Pour TE 24, ce traîné a confirmé l’existence d’une anomalie entre 80 et 100 m qui a été confirmée par le sondage électrique SE 37.
Le TE 27 confirme l’existence d’une anomalie de 20 à 100 m. Cette anomalie a été confirmée par la SE 38.

IMPLANTATIONS DES OUVRAGES HYDRAULIQUES

Le choix des implantations s’opère après analyse des anomalies reconnues sur les profils.
Il a été constaté qu’une anomalie bien marquée dans un même contexte géologique ne soit pas productrice tendis qu’une autre moins marquée soit productrice. D’ou l’intervention de certains critères qui permettent de faciliter la tâche de la géophysique dans l’implantation des forages.
– Critères géologiques : l’élément fondamental est la position du site par rapport à une zone de recharge :
• présence d’oued important ;
• présence de barrage ou digue de retenue d’eau ;
• présence d’une zone de fracturation.
– Critères géophysiques : les études antérieures dans différentes régions de l’Afrique se sont orientées vers les formes d’anomalies répertoriées et classées dans plusieurs catégories : (U-W-V-L-K-H-M).
Les statistiques donnent suivant les régions des taux de succès par type d’anomalies. Toute anomalie est prospective quelle que soit sa forme et son amplitude.
Le choix se base essentiellement sur l’allure de l’anomalie (forme et contraste) sur le profil et l’interprétation de la courbe de sondage électrique.
L’ordre de priorité des implantations dépend des coupes géo électriques interprétatives des courbes de sondages électriques au droit des anomalies. Par exemple, une anomalie avec une épaisseur de fracturation très importante, est prioritaire à une autre avec une épaisseur moindre. Après l’interprétation des différents sondages électriques 49 points ont été choisis pour être transformés en forages hydrauliques. Pour la première phase de cette études, tous les forages sont des piézomètres qui permettront dans la venir de suivre les fluctuations des niveaux piézométriques des nappes. Cependant, la seconde phrase mettra en place les forages d’injection pour la recharge des nappes.
La figure 39 résume le plan de positionnement des forages d’injection et des piézomètres d’observations à partir des résultats des campagnes géophysiques réalisées dans la zone d’étude.