FACULTE DES SCIENCES UNIVERSITE D’ANTANANARIVO FACULTE DES SCIEN CES DEPARTEMENT DE PALEONTOLOGIE ET DEPARTEMENT DE PALEONTOLOGIE D’ANTHROPOLOGIE BIOLOGIQUE & D’ANTHROPOLOGIE BIOLOGIQUE ------Domaine : SCIENCES ET TECHNOLOGIES

Tél : 020.22.544.82 e -mail : [email protected] Mention : GEOSYSTEME et EVOLUTION

Parcours : BASSIN SEDIMENTAIRE, ARCHIVES DE LA TERRE ET RESSOURCES DU FUTUR. (BAR)

Mémoire pour l’obtention du Diplôme de MASTER en Sciences de la Terre et de l’Evolution

Intitulé :

Par Mademoiselle RAKOTOMANANTSOA Mialy Fenosoa

Soutenu le 25 Septembre 2015 devant la Commission du jury composée de :

Président du Jury : Monsieur ANDRIAMIALISON Haingoson, Maître de Conférences,

Rapporteur : Monsieur RAKOTONDRAZAFY Toussaint, Maître de Conférences,

Examinateurs : Madame RAHANTARISOA Lydia J., Maître de Conférences,

Monsieur RAFAMANTANANTSOA Jean Gervais, Professeur Titulaire.

FACULTE DES SCIENCES UNIVERSITE D’ANTANANARIVO FACULTE DES SCIENCES DEPARTEMENT DE PALEONTOLOGIE ET DEPARTEMENT DE PALEONTOLOGIE & D’ANTHROPOLOGIE BIOLOGIQUE D’ANTHROPOLOGIE BIOLOGIQUE ------Domaine : SCIENCES ET TECHNOLOGIES Tél : 020.22.544.82 e-mail : [email protected] Mention : GEOSYSTEME et EVOLUTION

Parcours : BASSIN SEDIMENTAIRE, ARCHIVES DE LA TERRE ET RESSOURCES DU FUTUR. (BAR) Mémoire pour l’obtention du Diplôme de MASTER en Sciences de la Terre et de l’Evolution

Intitulé :

Par Mademoiselle RAKOTOMANANTSOA Mialy Fenosoa.

Soutenu le 25 Septembre 2015 devant la Commission du jury composée de :

Président du Jury : Monsieur ANDRIAMIALISON Haingoson, Maître de Conférences

Rapporteur : Monsieur RAKOTONDRAZAFY Toussaint, Maître de Conférences

Examinateurs : Madame RAHANTARISOA Lydia J., Maître de Conférences,

Monsieur RAFAMANTANANTSOA Jean Gervais, Professeur Titulaire.

Valorisation du Lignite dans le Bassin Lacustre d’Antsirabe

REMERCIEMENTS Mes vifs remerciements les plus sincères s’adressent à tous ceux qui ont contribué de près ou de loin à la réalisation de ce Mémoire, en particulier à :

Tous les dirigeants au sein de la Faculté de Sciences,

Monsieur RAHERIMANDIMBY Marson, Professeur Titulaire, Doyen de la Faculté des

Sciences-Université d’Antananarivo, de m’avoir autorisée à présenter ce Mémoire,

Monsieur RAKOTONDRAZAFY Raymond, Professeur, Vice-Doyen, chargé de la reforme

pédagogique, de m’avoir autorisé à présenter ce Mémoire,

Monsieur RALISON Bruno, Maître de conférences, Responsable de la Mention Géosystème

et Evolution, de m’avoir accueilli dans la mention Géosystème et Evolution,

Monsieur ANDRIAMIALISON Haingoson, Maître de Conférences, Chef du Département de

Paléontologie et d’Anthropologie Biologique, qui a accepté de présider le présent Mémoire,

Je vous remercie de m’avoir acceptée au Département Paléontologie et Anthropologie

Biologique, et de m’avoir autorisée à soutenir ce Mémoire de Master en Géosystème et Evolution,

parcours BAR :

Madame RAHANTARISOA Lydia, Maître de Conférences, Responsable du Parcours BAR,

d’avoir acceptée de porter ses jugements et ses remarques sur le présent travail.

Monsieur, RAKOTONDRAZAFY Toussaint, Maître de Conférences, mon Encadreur

pédagogique, pour m’avoir accompagnée dans la réalisation de ce Mémoire,

Monsieur RAFAMANTANANTSOA Jean Gervais, Professeur Titulaire, qui a bien voulu

accepter d’être membre du jury de ce mémoire et d’avoir accepté de porter ses jugements

et ses remarques sur le présent travail.

Tous les Enseignants du Département de Paléontologie et d’Anthropologie Biologique, ainsi

que le personnel administratif.

Au responsable du laboratoire de chimie minérale de l’Ecole Supérieure Polytechnique

d’Antananarivo.

Ainsi qu’à toute ma famille qui m’a encouragée, m’a soutenue durant mes études,

Et à tous mes amis, à tous mes collègues de promotion qui ont apporté leur soutien à

l’accomplissement de ce Mémoire.

Je vous dédie l’expression de mon infinie gratitude. Que Dieu vous bénisse !!!

RAKOTOMANANTSOA Mialy Fenosoa. Promotion 2014 i

Valorisation du Lignite dans le Bassin Lacustre d’Antsirabe

RESUME Les connaissances géologiques du bassin lacustre d’Antsirabe Vakinankaratra ont été assemblées succinctement dans ce mémoire, suivies de la valorisation du lignite d’Ampamantanana (bassin d’Antsirabe). L’origine des dépôts lacustres ou limnétiques du Vakinankaratra est liée aux phénomènes volcaniques de l’Ankaratra. La tectonique pouvait prendre part mais d’une façon secondaire seulement. La lithologie du terrain est représentée par la succession d’argile, de grès argileux et de lignite. Ainsi, nous avons prélevé 18 échantillons, à dominances argileuses, sur les affleurements de la zone d’étude. Les propriétés du lignite ont été déterminées en utilisant les méthodes conventionnelles de l’analyse géochimique. Les résultats ont donné les teneurs suivantes cendre 37 à 65%, matières volatiles 5 à 18,66%, carbone fixe 0 .21 à 16%, eau de constitution 12,15 à 30% et pouvoir calorifique 3120 à 5018 kcal/kg. Les valeurs les plus intéressantes ont été obtenues au lignite niveau Ants4, valeurs hautement supérieures par rapport aux paramètres énergétiques des autres types de charbons et des autres sites connus. Pour améliorer ce produit, la méthode de distillation est en effet à recommander. Mots clés : lignite, pouvoir calorifique, bassins lacustres d’Antsirabe, argiles, Ampamantanana, analyses géochimiques. ABSTRACT Geological knowledge of Vakinankaratra Antsirabe lacustrine basin was briefly assembled in this paper, followed by upgrading of lignite Ampamantanana (Antsirabe area). The origin of Vakinankaratra lake deposits or Limnetic is linked to Ankaratra volcanic phenomena. Tectonics might take part but secondarily. The clay succession of stoneware clay and lignite represent soil Lithology. Therefore, we collected 18 samples, clay dominance on the outcrops of the study area. Lignite properties were determined using geochemical analysis conventional methods. The results gave ash contents 37 to 65%, volatile matter 5 to 18.66%, fixed carbon 0 .21 to 16%, incorporated water 12.15 to 30% and calorific value 3120 to 5018 kcal / kg. The most interesting results were obtained at lignite level Ants4 highly higher values compared to the energy settings of other coal types and other known sites. To improve this product, distillation method is indeed to recommend. Key words: lignite, calorific value, lake basins, clays, Ampamantanana, geochemical analyses.

RAKOTOMANANTSOA Mialy Fenosoa. Promotion 2014. ii

Valorisation du Lignite dans le Bassin Lacustre d’Antsirabe

SOMMAIRE REMERCIEMENTS ...... i RESUME ...... ii ABSTRACT ...... ii SOMMAIRE ...... iii LISTE DES FIGURES ...... v LISTE DES TABLEAUX ...... vi GLOSSAIRES ...... vii LISTE DES ABREVIATIONS ...... ix INTRODUCTION ...... 1 LE DEPOT LACUSTRE D’ANTSIRABE ...... 2 Chapitre 1.Généralités sur les dépôts lacustres pliocènes-pléistocènes de l’Ankaratra ...... 2 I. Situation et limites géographiques ...... 2

II. Caractères lithologiques des sédiments ...... 2

III. Flore : ...... 3

III.1.Les plantes supérieures ...... 3 III.2.Les Diatomées ...... 4 Chapitre 2.Géologie des bassins lacustres d’Antsirabe ...... 7 I. Bassin d’Antanifotsy: Caractères géologiques (cf. figure 2) ...... 7

II. Bassin de Sambaina : Caractères géologiques généraux ...... 7

III. Bassin d’Antsirabe : Caractères géologiques généraux ...... 10

VALORISATION DES RESSOURCES CARBONEES ...... 1 Chapitre 3. Matériels et méthodes ...... 11 I. Localisation de la zone d’étude ...... 11

II. Récolte des matériels d’études ...... 11

III. Préparation au laboratoire ...... 13

III.1. Détermination de la teneur en cendre (C) ...... 13 III.2. Détermination de la teneur en matières volatiles (MV) ...... 14 III.3. Détermination du pouvoir calorifique (PCS et PCI du charbon) ...... 15

RAKOTOMANANTSOA Mialy Fenosoa. Promotion 2014. iii

Valorisation du Lignite dans le Bassin Lacustre d’Antsirabe

III.4. Détermination de la teneur en carbone fixe (C%) ...... 16 III.5. Détermination de la teneur en eau de constitution ...... 17 Chapitre 4. Résultats et Discussion ...... 18 I. Description du profil lithologique de l’affleurement du côté NE de la zone d’échantillonnage ...... 19

II. Description du profil lithologique de l’affleurement du côté Est de la zone d’échantillonnage ...... 23

III. Description du profil lithologique de l’affleurement du côté Ouest de la zone d’échantillonnage ...... 25

IV. Interprétation des résultats ...... 26

V. Discussions et recommandations ...... 27

V.1. Les études effectuées sur les charbons organiques à Madagascar ...... 27 V.2. Discussion : amélioration du produit ...... 28 V.3. Recommandations ...... 29 Conclusion ...... 31 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ...... 32 WEBOGRAPHIE ...... 33 ANNEXES ...... I 1. Utilisation du lignite ...... IV 2. Les ressources minérales ...... VI . Lignites communs ...... VII . Lignites terreux ...... VII 2.2. Schistes bitumineux ...... VII

2.3. Minerais de fer- Marcassite ...... VII

2.4. Minerais d’urane ...... VIII

2.5. Eaux thermominérales ...... VIII

RAKOTOMANANTSOA Mialy Fenosoa. Promotion 2014. iv

Valorisation du Lignite dans le Bassin Lacustre d’Antsirabe

LISTE DES FIGURES

Figure 1: Carte géologique d’Antanifotsy. Echelle : 1/ 80 000...... 8 Figure 2: Croquis morphologique du Bassin de Sambaina. Echelle : 1/5000...... 9 Figure 3: Carte de localisation de la zone d’étude ...... 12 Figure 4: Coupe du côté NE de la zone d’étude...... 20 Figure 5: Coupe du côté Est de la zone d’étude...... 22 Figure 6: Coupe du côté Ouest de la zone d’étude...... 24 Figure 7: Le massif de l’Ankaratra et les bassins plioquaternaires du Vakinankaratra...... III Figure 8 Schéma de synthèse d’utilisation du lignite...... VI Figure 9 : Représentation schématique d’un système géothermique...... IX

RAKOTOMANANTSOA Mialy Fenosoa. Promotion 2014. v

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LISTE DES TABLEAUX Tableau 1: Les espèces fossiles à valeur stratigraphique...... 4 Tableau 2: Répartition stratigraphique des sédiments par la faune et la flore ...... 5 Tableau 3: Résultats d’analyse des échantillons au laboratoire...... 18 Tableau 4: La couverture sédimentaire de Madagascar ...... I

RAKOTOMANANTSOA Mialy Fenosoa. Promotion 2014. vi

Valorisation du Lignite dans le Bassin Lacustre d’Antsirabe

GLOSSAIRES  Trass : pierre volcanique utilisée pour des enduits- ciments.  Tourbe fossile : tourbe à laquelle l’évolution s’est interrompue et qui s’est ensuite fossilisée.  Système géothermique de type 1 : Géothermie de moyenne à haute énergie d’origine volcano-tectonique liée au volcanisme quaternaire, à des activités magmatiques récentes et à un graben (faille active ou non).  Lithotype : Type caractéristique de roche (roche sédimentaire en général utilisé comme référence pour la description pétrographique visuelle et macroscopique de roches ou de matériaux rocheux observés in situ).  CCGI : Cycle Combiné à Gazéification Intégrée.  Procédé Fisher Tropsch : c’est un procédé qui réalise la transformation catalytique du gaz de synthèse en hydrocarbures paraffiniques et oléfiniques, et, à un moindre dégré, en composés oxygénés divers (alcools, aldéhydes, cétones, etc…). Le gaz de synthèse est généralement produit par gazéification du charbon.  Groupe Vattenfall Europe : Groupe appartenant à l’Etat Suédois et l’un des plus grands producteurs européens d’électricité et le plus grand producteur de chaleur.  Carbonisation : transformation de matières organiques comme le bois ou les os en charbon.  Carbonification : appelé également houillification, transformation de matières organiques de manières naturelles ou de manières artificielles sous l’effet de la chaleur sur les restes d’un organisme non pétrifié (majoritairement des végétaux).  Pouvoir calorifique : représente la quantité d’énergie contenue dans une unité de masse de combustible. On distingue le PCS (Pouvoir calorifique supérieur) et le PCI (Pouvoir calorifique Inférieur). Le PCS : Il s’agit de l’énergie dégagée par la combustion du lignite en récupérant la chaleur latente de la vapeur d’eau produite par la combustion. Toutes les mesures existantes déterminent cette énergie. Le PCI : Il s’agit de l’énergie dégagée par la combustion du bois sans récupérer la chaleur latente de la vapeur d’eau produite par la combustion. Les mesures existantes ne peuvent déterminer directement cette énergie : il faut la calculer à partir du PCS.

RAKOTOMANANTSOA Mialy Fenosoa. Promotion 2014. vii

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 Les matières volatiles : le passage de l’état solide à l’état gazeux par décomposition thermique du combustible. Les matières volatiles sont des gaz adsorbés durant la formation des combustibles fossiles et emprisonnés dans ceux-ci à une pression partielle

voisine de celle de leur formation. Il s’agit essentiellement de , de méthane, et autres hydrocarbures. La teneur en volatiles diminue avec l’évolution du combustible fossile en raison de conditions thermodynamiques croissantes, les gaz expulsés migrant vers la surface et pouvant être à l’origine de certains gisements pétroliers (dans le cas de la formation du charbon).  Les cendres : Le taux de cendres est le rapport en pourcentage entre le poids de cendres laissés par la combustion et le poids du combustible initial.  L’eau de constitution : La teneur en eau caractérise l’évolution des combustibles fossiles et varie en raison inverse de leur pouvoir calorifique. Lors de l’enfouissement progressif les débris végétaux sont soumis à une pression et à une température croissantes (100 bars et 50°C à 1000mètres), qui se traduit par une compression (10m donnent 1 à 2m de charbon : en générale) ; principalement par expulsion d’eau. On distingue l’eau libre et l’eau liée. Par définition, l’eau libre est celle qui s’évapore à la température ordinaire, et l’eau liée celle qui s’évapore dans un courant d’air à 105°C. Elle représente la plus grande partie de l’humidité, notamment dans les lignites, l’eau liée, ou l’eau de constitution restant en générale de moins de 10%.

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Valorisation du Lignite dans le Bassin Lacustre d’Antsirabe

LISTE DES ABREVIATIONS

Km kilomètre

M Mètre

O Oxygène

Ca Calcium

% Pourcentage

°C Dégrée Celsius

Kg Kilogramme

Na ou N Azote ou Natrium

K Potassium

Min Minutes

‘ Secondes

RN7 Route Nationale n°7

NE Nord-Est

SO Sud-Ouest

P.E Poids d’échantillon

°C/h Dégrée Celsius/ heures

PCI Pouvoir Calorifique Inférieur

PCS Pouvoir Calorifique Supérieur

Capacité Calorifique

Cal/ g/ °C Calorie/ gramme/ dégrée Celsius

H Humidité

V Indice de matières Volatiles

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MV Matières Volatiles

Kcal/g Kilocalories/ gramme

Kcal/Kg Kilocalories/Kilogramme

CO Monoxyde de Carbone

CCGI Centrale à Cycle Combiné à Gazéification Intégré

EIE Etude d’Impact Environnemental

EES Evaluation Environnementale et Sociale

C Teneur en Cendre ou en Carbone

Ants indice d’échantillonnage « Antsirabe »

NE Ants indice d’échantillonnage « Nord-Est Antsirabe »

E Ants indice d’échantillonnage « Est Antsirabe »

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Valorisation du Lignite dans le Bassin Lacustre d’Antsirabe

INTRODUCTION

Madagascar est occupée par le 1/3 des roches sédimentaires qui représentent d’innombrables opportunités dans l’île. Les roches sédimentaires sont des roches qui proviennent de l’altération des roches préexistantes, que ce soient des roches magmatiques, roches métamorphiques et d’anciennes roches sédimentaires préexistantes.

A cause du commencement de l’épuisement des ressources énergétiques comme le pétrole, le gaz,… nous avons envisagé de valoriser une autre ressource pour compenser le besoin en matières énergétiques. Parmi les ressources énergétiques les plus exploités sont les schistes bitumineux, les houilles, les lignites, les charbons de terre, etc. Ici, notre travail s’intéresse beaucoup aux lignites, pour ces pouvoirs calorifiques et énergétiques. Et le bassin lacustre d’Antsirabe présente beaucoup de ressources naturelles provenant des phénomènes volcaniques et d’altérations des roches (eau thermominérales, minerai d’urane, minerai de fer) et transformations organiques (flores et faune).

Ainsi, ce mémoire qui s’intitule « valorisation du lignite dans le bassin lacustre d’Antsirabe » a pour objectif de déterminer les propriétés qui s’avèrent intéressantes de cette ressource sédimentaire pour pouvoir les exploiter. Et pour atteindre ces objectifs, nous avons recours à de diverses analyses géochimiques. Ainsi, d’après ces analyses, nous pouvons voir les éléments constitutifs des échantillons.

Pour mieux comprendre ce travail, nous allons diviser l’ouvrage en deux parties. Dans la première partie, nous parlerons des dépôts lacustres d’Antsirabe, en premier lieu, les généralités sur les dépôts pliocènes et pléistocènes du bassin lacustre d’Antsirabe ; puis en second lieu, la géologie du bassin lacustre d’Antsirabe. Et dans la deuxième partie, nous invoquerons la valorisation des ressources carbonées qu’on aborde en troisième lieu, les méthodologies de travail et en quatrième lieu, les résultats d’analyse et interprétation des résultats, ainsi que les discussions et diverses recommandations pour améliorer le travail.

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PARTIE I

LE DEPOT LACUSTRE D’ANTSIRABE

RAKOTOMANANTSOA Mialy Fenosoa. Promotion 2014.

Valorisation du Lignite dans le Bassin Lacustre d’Antsirabe

Chapitre 1.Généralités sur les dépôts lacustres pliocènes-pléistocènes de l’Ankaratra

I. Situation et limites géographiques Les formations lacustres de Vankinankaratra se situent en plein centre de Madagascar. Elles sont limitées entre 21, 60 grades et 22, 20 grades en latitude puis entre 48, 60 grades et 50, 20 grades en longitude. Elles entourent les versants Sud et Sud-Est du massif volcanique de l’Ankaratra par les laves et produits volcaniques. Elles sont compartimentées par quelques chaînes gneissiques, dont la plus importante est la chaine de l’Ambohitrankanga, entre Sambaina et Antanifotsy, prolongeant le Nord de la grande falaise gneissique de Betampona et du Vontovorona. Cette grande falaise détermine deux bassins secondaires : le bassin d’Antsirabe- Sambaina et le bassin d’Antanifotsy. Actuellement, la répartition des affleurements des sédiments lacustres, de plus grandes dimensions de zone de dépôts sont de 40 km du Nord au Sud, d’Ambohimandroso à Vinaninkarena, et de 28 km d’Est en Ouest, d’Ampitatafika à Sambaina. (LENOBLE [1938]).

II. Caractères lithologiques des sédiments D’après LENOBLE (1939), dans « les dépôts lacustres pliocènes-pléistocènes de l’Ankaratra », on distingue quatre grands groupes de sédiments, de puissance et d’extension inégale, séparés par des discordances de stratification et correspondant à des âges et des conditions de dépôts différents :

 Sédiments A : Ce sont les premiers dépôts caractérisés par quelques niveaux de sédiments de zone profonde (marnes, calcaires), des diatomites et des couches de pyroschistes et de lignites massifs. Ils sont constitués en majeure partie d’argiles où les produits volcaniques sont rares à la base mais deviennent de plus en plus abondants dans la partie supérieure. Ces sédiments sont économiquement intéressants.

 Sédiments B : Contradictoire aux précédent, ce groupe comprend des argiles diverses toujours très quartziques avec de nombreux lits de sables et rares diatomites. On rencontre sur ce sédiment des

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Valorisation du Lignite dans le Bassin Lacustre d’Antsirabe couches de lignites terreux avec des restes de plantes à peine transformés. On peut observer aussi de stratification entrecroisée fréquente dans ces sédiments.

 Sédiments C : Ils sont formés uniquement de cinérites argileuses remaniées, avec des bancs irréguliers de conglomérats ou de graviers à éléments volcaniques ; ils ont conservé leurs caractères originels : projections trachytiques, basaltiques, etc. comme dans les sédiments précédentes. La stratification entrecroisée est fréquente ; avec des sédiments remaniées disposés en eaux agitées. Ces sédiments ne contiennent ni de diatomites, ni de couches de lignites, ni de schistes bitumineux, mais quelques niveaux restreints et lenticulaires de tourbes.

 Sédiments D : Ce sont des sédiments les plus récents, formés de niveaux d’argile avec tourbes contenant parfois des ossements subfossiles. Tous ces dépôts lacustres se ramènent à quelques types lithologiques qui se répètent dans la succession. On peut distinguer les différents types lithologiques par leurs caractères textuaires et macroscopiques, particulièrement en ce qui concerne les dépôts sédimentaires argileux et schisteux.

III. Flore La flore est représentée par diverses espèces comme des Monocotylédones, des Dicotylédones, et par des Diatomées.

III.1.Les plantes supérieures D’après M. BUREAU, in LENOBLE dans « les dépôts lacustres pliocènes-pléistocènes de l’Ankaratra » (1939), on peut voir la présence des graines de Panicum (genre Poacites BROGNIART), appartenant au pliocène moyen. Il y aussi les graines de Cyperus à structure bien conservée, et une tige de Scirpus provenant d’Antsirabe, et d’un certain nombre de graines de Dicotylédones, provenant des lignites des sédiments jeunes d’Ambodiriana-Anjoma : graines d’Uvaria, mélangées à des graines dont le nom générique est Carpolithus. Ces graines correspondent à des genres de la flore actuelle et elles appartiennent au Pléistocène.

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III.2.Les Diatomées On peut déterminer 164 espèces reconnues, 88 sont littorales et contemporaines, 66 sont des espèces fossiles littorales, le reste correspond à des formes planctoniques. Le tableau ci- dessous montre certaines des espèces fossiles ayant des valeurs stratigraphiques : (E.MANGUIN). Tableau 1: Les espèces fossiles à valeur stratigraphique

Espèces fossiles descriptions Melosira ambigua Miocène supérieur Melosira granulata Miocène de Richmond River, de Nelle ollande et d’Auvergne Melosira italica Miocène sup. au Pliocène inf. Melosira roseana Tertiaire de toute l’Europe depuis l’Aquitanien Cyclotella Iris Miocène d’Aurillac Cyclotella kutzingiana Travertins d’Auvergne (Miocène) Terpsinoe americana Pliocène moyen et base du pliocène supérieur Nitzschia bituminosa Calcaires bitumineux de Hongrie Anomoeoneis serians Tripolis du pléistocène Cymbella dubravicensis Dépôts anciens de Dubravic (Hongrie) Gomphonema longiceps Fossile depuis l’oligocène Gomphonema parvulum Variété de fossilis : fossile depuis l’aquitanien (Source : les dépôts lacustres pliocènes-pléistocènes de l’Ankaratra-Madagascar. LENOBLE. (1939))

Ces diatomées proviennent toutes des dépôts lacustres anciens : Andranokely, Mandrosohasina, Soamanandrariny, Ankazondrano, Tanato, Andohavary, Vinaninkarena et elles sont fixées aux sédiments anciens, par la très forte proportion des espèces fossiles déjà connues dans les formations miocènes ou pliocènes. La répartition stratigraphique des sédiments peut être résumée d’après la faune et la flore.

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Tableau 2: Répartition stratigraphique des sédiments par la faune et la flore

âge Type des Faune et flore Caractères lithologiques et géologiques sédiments Sédiments Planorbis trivialis Argiles et tourbes D ossements subfossiles (Hippopotame)

Discordance. Sédiments C Cinérites argileuses, projections volcaniques remaniées. Stratification entrecroisée fréquente.

Discordance non constante

Sédiments Uvaria

B Carpolithus

Hérons et crocodiliens Argiles diverses et sables (stratification léistocène P Nombreux spicules et entrecroisée irrégulière.) amphidisques d’éponge Lignites terreux, xyloïdes. d’eau douce. Kystes divers de chrysostomatacées. Argiles noires à débris végétaux ou Anomoeoneis serians. matières organiques. Cymbella. Diatomites rares. Gomphonema longiceps. Cyclotella kutzingiana. Opephora martyi.

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Sédiments Panicum, Poacites. Discordance majeure A Scirpus, Cyperus. Epines et écailles de poissons. Argiles diverses, marnes, calcaires.

Dents de crocodiliens. Projections volcaniques rares.

Spicules d’éponges.

Eugléniens (Tanato). Pyropissites- Pyroschistes, Diatomites.

liocène P Melosira italica. Lignites bruns massifs. Melosira roseana. Coulées interstratifiées dans les niveaux Terpsinoe americana. supérieurs. Nitzschia bituminosa. Gomphonema fossilis. Non Discordance majeure daté

Substratum cristallin

(Source : les dépôts lacustres pliocènes-pléistocènes de l’Ankaratra-Madagascar. LENOBLE (1939)).

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Chapitre 2.Géologie des bassins lacustres d’Antsirabe Il s’agit de la géologie du Bassin Lacustre d’Ankaratra, mais connu sous le nom d’Antsirabe.

I. Bassin d’Antanifotsy: Caractères géologiques (cf. figure 2) Le bassin d’Antanifotsy est composé de sédiments pliocènes (sédiments A) et de sédiments pléistocènes (sédiments B et C). Ces deux types de sédiments présentent des caractères lithologiques et des conditions de dépôts très différents, ils forment en effet des gisements distincts.

I.1.Sédiments pliocènes

Les sédiments pliocènes sont nettement plus étendus et plus puissants que les sédiments pléistocènes qui ne forment en surface que des affleurements très restreints (masqués par des coulées et des éboulis basaltiques).Ces sédiments sont caractérisés, dans la zone inférieure des dépôts, de marnes et calcaires, dans la zone moyenne et supérieure, de lignites massifs et de schistes bitumineux (pyroschistes) avec des niveaux assez développés de diatomites et argiles à plantes.

I.1. Les sédiments pléistocènes Ces sédiments sont caractérisés par l’absence de couches de schistes bitumineux, l’existence de lignites terreux xyloïdes généralement très sableux et la présence de plantes fossiles actuelles. Ils sont discordants sur les sédiments précédents et constitués à leur sommet de cinérites remaniées.

II. Bassin de Sambaina : Caractères géologiques généraux

Contrairement au bassin d’Antanifotsy, celui de Sambaina offre une large prédominance de sédiments pléistocènes, LENOBLE A. [1939]. Les éléments pliocènes qui sont très réduits, sont limités à des gisements irréguliers et peu étendus, localisés entre les coulées basaltiques et des produits de remaniement (tufs basaltiques), avec des niveaux d’argiles et de diatomites peu puissants.

RAKOTOMANANTSOA Mialy Fenosoa. Promotion 2014. 7

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Figure 1: Carte géologique d’Antanifotsy. Echelle : 1/ 80 000. (Source : les dépôts lacustres pliocènes-pléistocènes de l’Ankaratra, étude géologique).

II.1. Les sédiments pliocènes Il existe quatre gisements de sédiments pliocènes importants : Mandrosohasina, Ambalafeno, Ankazondrano, Andranokely. Ces gisements sont reliés entre eux par leurs caractères lithologiques. Ils ont leurs altitudes respectives de 1700 m, 1685 m, 1745 m, 1687 m. Parmi les gisements qui se trouvent dans ce sédiment (Mandrosohasina, Ambalafeno, Andranokely, Ankazondrano), celui de Mandrosohasina est le plus important du Bassin de Sambaina avec des successions lithologiques d’argile et de lignite, sous une couverture latéritique et basaltique.

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Figure 2: Croquis morphologique du Bassin de Sambaina. Echelle : 1/5000. (Source : contribution à l’étude de la tectonique plioquaternaire des hautes terres centrale de Madagascar).

II.2. les sédiments pléistocènes Les sédiments pléistocènes, pour le bassin de Sambaina, sont plus importants par rapport au bassin d’Antanifotsy, mais ce sont surtout les sédiments C (produits volcaniques remaniés et transformés : cinérites argileuse) qui forment les affleurements les plus puissants et les plus étendus. Les sédiments B (succession d’argile présentant de niveaux d’argile tourbeuse (torbanites) constituent les lambeaux peu puissants en dehors du fond de la cuvette de Sambaina.

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III. Bassin d’Antsirabe : Caractères géologiques généraux

Le bassin d’Antsirabe ne comprend pas de sédiments pliocènes mais seulement des sédiments pléistocènes. L’existence des sédiments A nous montre la présence des sables et dépôts détritiques de base communs à tous les bassins sans définition d’âge. La zone d’Antanety est constituée essentiellement de sédiment B, on peut observer à l’extrémité nord (Antsampanimahazo, Anjamana, Sambaina) les sédiments C qui forment une couverture. La zone d’Antsirabe est formée des deux types de sédiments, les sédiments C sont surtout bien représentés à l’amont d’Antsirabe et n’existent plus à l’aval (au Sud). De plus, le niveau de base contient une nappe aquifère intéressante pour l’alimentation de la ville d’Antsirabe, s’il était à peu près continu et assez peu argileux. La position de cette nappe aurait d’ailleurs pu fournir des eaux artésiennes. Mais les raisons pour ne pas aboutir à cela sont les suivantes : - Les formations détritiques de base sont non seulement trop argileuses pour être suffisamment perméables et fournir un débit d’eau convenable, mais encore parfois cimentées par un ciment calcaro-argileux ( probablement d’origine hydrothermale). - Les eaux sont trop minéralisées pour être utilisées comme des eaux potables : origine hydrothermale encore (eaux ferrugineuses calciques).

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PARTIE II

VALORISATION DES RESSOURCES CARBONEES

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Chapitre 3. Matériels et méthodes

I. Localisation de la zone d’étude

La zone étudiée est localisée au Nord- Est de la région de Vankinankaratra, sur la RN7 et traversant la PK8, suivant 19° 49.967’ de la latitude Sud et au 47° 02.936’ de la longitude Est. On peut dire aussi que la zone se situe à une altitude de 1510m et suivant le coordonnée Laborde de X= 464,047 et Y= 696,710. (cf. figure 3).

II. Récolte des matériels d’études

La zone d’étude est caractérisée par un affleurement en talus de rizière avec une stratification subhorizontale orientée Nord-Sud. La stratification est caractérisée par la présence d’argile gréseuse post-basaltique orientée NE-SO avec des nodules d’argile, de lignite et d’argiles pures. Pour l’échantillonnage, nous avons utilisé comme matériels : - une pelle pour nettoyer la partie superficielle externe de la couche, - un marteau de géologue pour le prélèvement des échantillons, - un GPS pour la localisation, - des sachets en plastique pour mettre les échantillons et pour éviter de les contaminer. - des marqueurs pour mettre les indices d’échantillonnages (Ants, NE Ants, E Ants.).

La plupart des couches sont déjà décapées et bien dégagées par les fabricants de briques, donc il suffit de les nettoyer, mais pour celles qui sont encore contaminées et exposées aux intempéries, on a utilisé des pelles pour dégager la partie superficielle pour faire paraitre une surface fraichement nettoyée, ce nettoyage a été effectué dans ce sens descendant pour éviter de faire tomber les pièces enlevées sur la surface nettoyée. Le prélèvement des échantillons s’effectue de la base vers le sommet de l’affleurement, cela permet également d’éviter la contamination du prélèvement suivant.

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Figure 3: Carte de localisation de la zone d’étude

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III. Préparation au laboratoire

Pour les échantillons, nous avons fait plusieurs analyses au laboratoire de chimie minérale de l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo, telles que :  Détermination de la teneur en cendre,  Détermination de la teneur en matières volatiles,  Détermination de la teneur en carbone fixe,  Détermination du pouvoir calorifique,  Détermination de la teneur en eau de constitution.

III.1. Détermination de la teneur en cendre (C) Elle a pour principe d’incinérer l’échantillon à 950°C. Pour les matériels, on a besoin de : - un creuset de porcelaine - un four à moufle à 950°C - une balance analytique - un dessiccateur - poids d’échantillon(P.E) : 1 gramme d’échantillon de matière à analyser.

III.1.1. Mode opératoire - Mettre le creuset dans le four à 950°C pendant 30 mn et après le refroidir dans le dessiccateur pendant 20mn.

Pesée : masse du creuset :

- Mettre dans le creuset la masse de 1 gramme de PE (poids d’échantillon) de la matière à analyser.

Pesée : masse initiale (PE+ creuset)= (avant calcination).

- Mettre l’ensemble (PE+ creuset). On les chauffe à une vitesse de 250° C/h ou 300°C/h jusqu’à 950°C. On maintient pendant 3heures cette température et puis on refroidit l’ensemble au dessiccateur pendant 20 min.

Pesée : masse initiale (PE+ creuset)= (après calcination).

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La teneur en cendre a pour formule :

III.2. Détermination de la teneur en matières volatiles (MV) Elle a pour principe de calciner l’échantillon à 950°C à l’abri de l’air. Comme matériels, nous avons besoin de :  un creuset en porcelaine  un four à moufle à 950°C  une balance analytique  papier filtre  P.E= 1gramme d’échantillon de matière à analyser.

III.2.1. Mode opératoire

- Mettre le creuset dans le four à 950°C pendant 30 mn et puis on le refroidit dans le dessiccateur pendant 20mn.

Pesée : masse du creuset = - Mettre dans le creuset la masse de 1 gramme de PE d’échantillon de la matière à analyser.

Pesée : masse initiale (PE + creuset) = (avant calcination). - Introduire dans ce creuset un bout de papier filtre et recouvrir le creuset. - Mettre l’ensemble (PE+ creuset) d’abord sur la bordure du moufle du four jusqu’à disparition des fumées noires (pendant 5mn), puis le mettre au centre du four et l’enfermer à 950°C pendant 7mn. - Refroidir l’ensemble au dessiccateur pendant 20 mn.

Pesée : masse finale (PE+ creuset) = (après calcination). La teneur en matière en matière volatile a pour formule :

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III.3. Détermination du pouvoir calorifique (PCS et PCI du charbon) III .3.1. A partir de la teneur en cendre Il s’agit ici de prendre un essai de 1gramme d’échantillon finement pulvérisé, sec (étuvé à 150°C).

III.3.1.a. Mode opératoire

- peser un creuset en platine vide : masse

- mettre la prise d’essai dans ce creuset et peser : masse - faire disparaitre toutes les matières volatiles par chauffages à l’air libre (utiliser du fatapera (brasero) ou autre moyen) - mettre le creuset dans le four et calciner à 900°C pendant 10 heures

- retirer du four et laisser refroidir dans le dessiccateur et peser le creuset : masse

Teneur en cendres (en % en masse) :

(

PCI (en Kcal/kg) :

PCI= (

III.3.2. A partir de la capacité calorifique (en Cal/g/°C) La prise d’essai se fait sur un échantillon en bloc compact. Prélever un bloc de 100 grammes d’échantillon.

III.3.2.a. Mode opératoire

- relever la température initiale de la prise d’essai : (en °C) - préparer un récipient rempli d’une masse de 500 grammes d’eau

- noter la température initiale : (en °C) - laisser le thermomètre plongé dans cette eau

- mettre le morceau de bloc d’échantillon dans l’étuve réglée à la température de ( ) = 200°C et chauffer pendant 10 mn

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- plonger doucement cette masse de bloc d’échantillon chauffée dans le récipient à eau tout en surveillant l’évolution de la température de l’eau

- noter la température maximale atteinte de l’eau :

( ) Capacité calorifique (en cal/g/ °C) de l’échantillon :

PCS (en Kcal/ kg) : PCS = 875

III.4. Détermination de la teneur en carbone fixe (C%) La formule se fait comme suit :

(

Où H : humidité en % en masse. A : teneur en cendre en % en masse. V : indice de matières volatiles % en masse.

III.4.1. La détermination de l’indice de matières volatiles V

- peser l’échantillon (2 à 3g) pendant 7 min à 900° C.

- après refroidissement, peser (après refroidissement = la masse ). La formule de l’indice de matière volatile est la suivante :

(

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III.5. Détermination de la teneur en eau de constitution Le principe se repose sur la perte d’eau libre de l’échantillon au four :

- mettre le creuset dans le four à 950°C pendant 30 mn et après on le refroidit dans le dessiccateur pendant 20mn.

- on pèse le creuset vide et on note les valeurs « » lues. - on ajoute dans les creusets 3 à 5g de produit à sécher et on relève la nouvelle masse

« » de l’ensemble. - l’ensemble « creusets + échantillon » est ensuite porté au four à 300°C pendant 3 heures, puis on le passe au dessiccateur pour le refroidir et on le pèse, - après on remet l’ensemble dans le four on les sort à nouveau, on refroidit et on pèse. L’opération est répétée jusqu’à ce que les masses entre deux pesées consécutives du

même creuset soient différentes d’au plus 0,01g. on note alors les valeurs « » des différents creusets.

La détermination de la teneur en eau (TE) du produit sera obtenue en faisant le calcul ci- après :

TE(%)=

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Chapitre 4. Résultats et Discussion Les résultats d’analyse sont sous forme de tableau : Tableau 3: Résultats d’analyse des échantillons au laboratoire.

Echantillons Humidité Matière Cendre PCI Eau de Carbone (%) volatiles(%) (%) (Kcal/Kg) constitution fixe (%) (%) Ants 1 31,05 9,43 46,10 4312,0 15,60 13,42 Ants 2 21,79 9,91 55,23 3581,6 18,85 13,07 Ants 3 21,15 6, 89 61,0 3120,0 12,15 10,96 Ants 3’ 23,85 6,77 60,80 3160,0 13,50 8,88 Ants 4 28,30 18,66 37,27 5018,4 29,80 15,77 Ants 5 20,78 9,59 58,25 3340,0 23,50 11,38 NE Ants 1 34,26 8,56 56,97 3442,0 17,30 0,21 NE Ants 2 31,02 9,67 54,92 3606,4 14,50 4,39 NE Ants 3 19,41 6,98 59,61 3231,2 12,30 14,0 NE Ants 4 22,39 14,13 48,30 4136,0 25,05 14,18 NE Ants 5 28,19 5,30 64,98 2801,6 16,10 1,53 NE Ants 6 23,12 8,30 59,70 3224,0 14,90 8,88 NE Ants 6’ 26,72 7,36 60,48 3160,80 18,70 5,44 E Ants 1 23,62 5,99 59,65 3228,0 14,30 10,74 E Ants 2 22,45 10,97 51,81 3855,2 18,80 14,77 E Ants 2’ 21,46 14,57 50,66 3947,2 13,40 13,31 E Ants 3 4,73 9,43 55,91 3527,2 18,60 29,93 E Ants 4 19,11 10,35 53,87 3690,4 23,50 16,57

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Les analyses géochimiques effectuées sur ces échantillons sont : le taux d’humidité, le taux de matières volatiles, les taux de cendre, le pouvoir calorifique, la teneur en eau, et la teneur en carbone fixe. Le taux d’humidité varie de 19,11 % à 31,05% pour tous les échantillons, à l’exception de l’échantillon E. Ants 3 (4,73%) qui est très bas. En ce qui concerne la teneur en matières volatiles, elle varie de 5,30% à 18, 66% avec une moyenne de 9,60%. Le taux de cendre possède une variation assez considérable de 37,27% à 64,98%. En moyenne, il a un pourcentage de 55,30%. A propos du pouvoir calorifique, seul l’échantillon Ants 4 présente un taux plus élevé (5018,4 Kcal/Kg) et les autres sont à peu près dans le même intervalle variant de 2801,6 Kcal/Kg à 4312,0 Kcal/Kg. Le taux de l’eau de constitution ne possède pas un décalage de variation de pourcentage, sauf pour l’échantillon Ants 4 (29,80%), il est dans la moyenne de 17, 82%. Et finalement sur la teneur en carbone fixe, celle-ci possède une grande variation de pourcentage de 1,53% à 29,93%, avec un très faible taux de 0,21% pour l’échantillon NE Ants 1. Les échantillons sont nommés par les indices Ants (Antsirabe), NE Ants (Nord-Est Antsirabe), E Ants(E Antsirabe) pour chaque lieu d’échantillonnage.

I. Description du profil lithologique de l’affleurement du côté NE de la zone d’échantillonnage

Le profil lithologique est caractérisé par 6 couches différentes (cf. figure 4) : - La couche NE Ants 1 : La couche NE A nts1, la plus ancienne, est de couleur gris foncé, compact à l’issue de l’effet prolongé de l’humidité avec celui de la superposition des sédiments. Elle a une puissance de 1m. Il s’agit d’argile pure. C’est cette couche là qu’utilisent les fabricants de briques. En ce qui concerne l’analyse au laboratoire de cette couche, elle est caractérisée par son taux de cendre (56,97%) un peu élevé par rapport à l’affleurement de la couche Ouest, et de son taux d’humidité (34,26%) qui est plus élevé par rapport à toutes les couches. Elle a aussi un pourcentage en eau, un peu plus important par rapport à la plupart des couches de la zone NE (17,30%).

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Age Epaisseur N° Coupe Description (m) d’échantillon Lithologique

5,5 NE Ants 6

Grès argileux de couleur jaune-vert et gris violacée.

NE Ants6’

4 Argiles vert compact.

NE Ants5 3,5

Lignite noir,

3 compact, très NE Ants4 homogène.

Grès argileux de P L E I S T O C E N E N E O T S I C E L P NE Ants3 couleur gris-clair, 1,5 compact.

NE Ants2 Grès argileux jaune marron avec des 1 nodules d’argiles. NE Ants1 Argile gris foncé, très compact. Figure 4: Coupe du côté NE de la zone d’étude.

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- La couche NE Ants2 : Elle est formée par du grès argileux caractérisé par sa couleur jaune marron, présentant de petits nodules d’argiles. Cette couche est épaisse de 0,50m. D’après l’analyse au laboratoire, elle a un pouvoir calorifique élevé par rapport à la couche sous-jacente (3606,4 Kcal/Kg, la couche NE Ants1= 3442,0 Kcal/Kg), mais situé en dessous de celui de la couche NE Ants 1. Elle a un taux d’humidité assez prononcé par rapport aux autres couches (31,02%).

- La couche NE Ants3 : Elle est caractérisée par sa couleur gris clair, sa compacité. Il s’agit également d’un grès argileux mais sans nodules, avec une puissance de 1,5 m. Elle est assez faible par rapport aux autres couches de la zone : le pourcentage en cendre (59,61%) et le taux en carbone fixe (14%) sont plus élevés par rapport à ceux des deux autres couches (NE Ants1 et NE Ants2).

- La couche NE Ants4 : La couche d’échantillonnage NE Ants4 est de couleur noire, très homogène, en petit banc de 0,50m. Il s’agit d’une couche de lignite : par rapport aux autres couches de la zone, elle a un pouvoir calorifique beaucoup plus important (4136,0 Kcal/kg), un pourcentage en eau de constitution de 25,5% et un taux de carbone fixe de 14,18%.

- La couche NE Ants 5 : Elle est de couleur verte, homogène, compacte comme la couche NE Ants4. Il s’agit d’argile avec une épaisseur de 0,50m. Ce qui la différencie des autres couches c’est son pourcentage en cendre qui est de 64,98%, elle est la plus élevée par rapport aux autres zones. Et après la couche NE Ants1 et NE Ants2, son taux d’humidité est aussi intéressant (28,19%). Elle ne présente pas de nodules.

- La couche NE Ants6 et NE Ants6’ : Elles ont des couleurs différentes (jaune-vert et gris violacé). Elles se caractérisent par la présence de rouilles, et ne présentant pas de nodules. Il s’agit de grès argileux avec une puissance de 1m. La taille des minéraux, apparemment, ne semblerait pas homogène.

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Age Epaisseur N° Coupe Description (m) d’échantillon Lithologique

4

Grès argileux de couleur jaune, E Ants 3 présence de nodules d’argile, consolidés, grains de tailles variables.

E Ants 4

P L E I S T O C E N E N E O T S I C E L P

Lignite de couleur 1.5 E Ants 2 gris noir, présence de nodules E Ants2’ 1 d’argiles. E Ants1

Argile de couleur

verte, avec des

nodules d’argile, forme pâteuse, Figure 5: Coupe du côté Est de la zone d’étude. grains de taille variée.

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II. Description du profil lithologique de l’affleurement du côté Est de la zone d’échantillonnage Cet affleurement est subdivisé en 3 couches différentes (cf. figure 5) :  Couche E Ants1 : La couche E Ants1, la plus ancienne sur cet effleurement, est caractérisée par sa forme pâteuse, de couleur verte. La minéralogie, il s’agit d’argile avec présence de nodules d’argile. La taille des grains est variée. Sa puissance est de 1m. Concernant l’analyse au laboratoire, c’est le pourcentage en cendre (59,65%) et le taux d’humidité (23,62%) qui sont les plus intéressants par rapport à ceux des autres couches de l’affleurement Est.

 Couche E Ants2 et E Ants2’ : Elle est caractérisée par son couleur grise noire avec des nodules d’argile aussi à son extrémité gauche. Son épaisseur est de 0,5m. Sa forme pâteuse lui donne une allure homogène avec la dimension plus ou moins uniforme des grains sauf au niveau des nodules. Il s’agit de la couche de lignites. L’analyse au laboratoire nous montre que c’est son pouvoir calorifique (3947,2 Kcal/Kg) qui le caractérise par rapport aux autres couches de la zone.

 Couche E Ants 3 et E Ants4 : Cette couche, puissante de 2m, est de couleur jaune et présente aussi des nodules d’argile en abondance. Le diamètre de granulation est très variable avec des grains consolidés. On peut observer par l’analyse au laboratoire qu’elle est caractérisée par son pourcentage en carbone fixe (29,93%) qui est plus élevé par rapport aux autres couches successives.

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Age Epaisseur (m) N° Coupe Description d’échantillon Lithologique

5 Ants 5 Grès argileux de 3 couleur jaunâtre, peu meuble.

Lignite de Ants 4 couleur noir foncé, compact.

2 Grès argileux de Ants3 couleur gris jaunâtre, peu

Ants 3’ meuble.

1,5 Lignite de couleur

Ants 2 noir cendre, compact.

P L E I S T O C E N E N E O T S I C E L P 1

Argile de couleur Ants 1 grise vert, compact, très humide.

Figure 6: Coupe du côté Ouest de la zone d’étude.

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III. Description du profil lithologique de l’affleurement du côté Ouest de la zone d’échantillonnage Le profil lithologique est constitué de 5 couches différentes (cf. Figure 6) :

- La couche Ants1 :

Cette partie la plus ancienne, épaisse de 1m, se présente avec de la couleur grise verte. Elle est très compacte et très humide. En effet, l’analyse géochimique nous montre que son taux d’humidité est le plus élevé (31,05%), et son pouvoir calorifique est aussi considérable (4312,0 Kcal/Kg) par rapport aux échantillons pris dans le même zone. Il s’agit de l’argile ligniteuse.

- La couche Ants2 :

Elle est caractérisée par sa couleur noire. Sa teneur en cendre est aussi intéressante par rapport à celle de la couche Ants1. Elle a une puissance de 0,5 m. Elle est aussi compacte à cause de son humidité et de sa petite granulométrie. C’est une couche de lignite souvent plus ou moins mélangée au grès argileux à proximité (comprendre que l’agencement de ces deux parties est plus ou moins oblique). L’analyse géochimique de cette couche est aussi définie par son pourcentage en eau de constitution (18,85%) qui est un peu remarquable par rapport à la couche Ants1.

- La couche Ants3 et Ants3’ :

Elle est un peu meuble par rapport aux autres couches qui la succèdent, et elle est caractérisée par sa couleur gris jaunâtre. Elle mesure dans les 0,5 m de hauteur. D’après l’analyse géochimique, la teneur en cendre est très intéressante (61%) par rapport aux autres échantillons, et par conséquent, son pourcentage en matière volatile est assez faible (6,77%). Elle a aussi un très faible pourcentage en carbone fixe (8,88%) par rapport aux autres couches de la zone Ouest.

- La couche Ants4 :

Elle est caractérisée par sa couleur noire foncée. Elle est plus compacte par son humidité (28,30%) par rapport aux couches plus anciennes. D’après l’analyse géochimique cette couche se caractérise par l’importance de son pouvoir calorifique (5018 Kcal/Kg), qui est le plus élevé par rapport aux autres couches.

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- La couche Ants5 :

Cette couche se caractérise par sa couleur jaunâtre, elle est un peu meuble, peut-être, due à son manque d’humidité par rapport aux autres couches : elle est la couche la plus récente de la zone. Elle est forte de 2m jusqu’à la surface du sol. Elle est plus meuble que les autres couches de la zone. D’après l’analyse géochimique, cette couche a une teneur en cendre relativement importante (58,25%) et une teneur en eau de constitution assez intéressante (23,50%) par rapport aux autres couches Ants1, Ants2 , Ants3 et Ants3’.

IV. Interprétation des résultats

D’après la description lithologique, nous avons effectué 3 coupes (NE, Est, Ouest) qui sont caractérisés par la dominance d’argile, de grès argileux et de lignite. Le profil lithologique du côté NE de la zone d’échantillonnage, d’une épaisseur de 5,5 m (figure 4), est constitué de bas en haut par : - argile pure grise foncée, compacte - grès argileux de couleur jaune marron avec des nodules (argileux), consolidés - grès argileux de couleur jaune marron sans nodules, peu consolidés - lignite noir, compact - argile verdâtre, peu consolidée - grès argileux jeune- verdâtre un peu rouillé, peu consolidés - grès argileux gris violacé, compact. Ensuite, le profil lithologique du côté Est de la zone d’échantillonnage, avec une épaisseur de 4m (figure 5) nous montre sa formation de bas en haut par : - argile verte, pâteuse, compacte - lignite gris noir, pâteux, compact - grès argileux jaunâtre avec nodules (argiles consolidées), consolidés.

Enfin, la zone Ouest d’échantillonnage a une épaisseur de 5m (figure 6), et est constituée de bas en haut par la succession de :

- argile ligniteuse, pâteuse, compacte - lignite noir, pâteux, compact - grès argileux gris-jaunâtre, peu consolidés

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- lignite noir, compact - grès argileux jaune, peu consolidés.

Les propriétés physiques et chimiques du lignite dépendent donc essentiellement du lithotype qui reflète le degré de carbonification du lignite (le rang de carbonification du lignite= 50 à 60% de carbone). Plus le rang est élevé, plus sa teneur en eau est faible et sa teneur en carbone est forte, plus son pouvoir calorifique est important.

En faisant une étude comparative des résultats théoriques à ceux des résultats au laboratoire, l’écart type de la teneur en cendres est de 55,30% qui sont à peu près le même pourcentage que celui du résultat théorique (d’après le tableau 3). On peut dire ici que les résultats au laboratoire sont un peu intéressants.

D’après ce que nous avons vu ci-dessus : « Plus le rang est élevé, plus sa teneur en eau est faible et sa teneur en carbone est forte, plus son pouvoir calorifique est important », or ici, d’après le tableau de résultats d’analyse, nous pouvons voir que quand le taux de matières volatiles augmente, il y a diminution du taux de cendres, ce qui implique la diminution du pouvoir calorifique. Alors que l’échantillonnage de lignite qui est intéressant est celui qui a le plus de pouvoir calorifique (échantillon Ants 4).

V. Discussions et recommandations

V.1. Les études effectuées sur les charbons organiques à Madagascar : D’après les études effectuées dans les régions d’Antsirabe, les tourbes de Marotampona Betafo présente un pouvoir calorifique variant de 2615 à 2840 Kcal/ kg (RAFAMANTANANTSOA ,1987 et 1991). Ainsi, le lignite d’Ampamantanana Antsirabe, notre site est plus énergétique (ayant un pouvoir calorifique variant de2801.6 à 5018.4 Kcal/Kg). Ce qui est tout à fait normal, car le degré de carbonification et de carbonisation du lignite (50 à 65 % de carbone fixe) est en principe plus poussé par rapport à celui de la tourbe (inférieur à 50% de carbone fixe). Mais l’auteur (RAFAMANTANANTSOA) en question est arrivé à faire couler des métaux (alliages légers, fer doux et aluminium) avec de la tourbe, encore mieux, si elle est cokéfiée.

De même, JAONA RAHAJALALAO ,1999 (8) a obtenu un pouvoir calorifique de 2260 kcal/kg en effectuant des études sur le lignite d’Ampitantsarety Antanifotsy. Cette valeur est aussi

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Valorisation du Lignite dans le Bassin Lacustre d’Antsirabe inférieure à celle de ce site-ci (pouvoir calorifique variant de2801.6 à 5018.4 Kcal/Kg), même si ils sont tous les deux des lignites. Du point de vue d’exploitation, l’affleurement d’Ampamantanana est facilement accessible, et s’apprête même à des extractions à coup de pelle, et pouvant être exploité de façon artisanale (pour son épaisseur variant de 0,5 à 1m).

V.2. Discussion : amélioration du produit : Ainsi, nous pouvons faire d’autres améliorations pour pouvoir augmenter le pouvoir calorifique, et pour diminuer au maximum le taux de matières volatiles dans l’élément à analyser. Une de ces méthodes d’amélioration est la méthode de cokéfaction. Cette méthode consiste à éliminer les matières volatiles en distillant l’échantillon. En effet, la distillation est un procédé de séparation de substances, mélangées sous forme liquide. On chauffe le mélange petit à petit, le premier corps atteint sa température d’ébullition, et ainsi de suite. La vapeur ainsi produite peut être condensée pour obtenir le résidu de chaque substance. On procède ainsi par pallier pour récupérer chaque substance séparée. On peut aussi purifier des éléments grâce à la cristallisation. De plus, sous l’action de la chaleur, les matières gazeuses ou liquides contenues dans un solide s’évaporent laissant le solide exempt de matières indésirables (le coke ressemble à de la pierre ponce en plus solide).

Le processus de transformation doit se réaliser dans un environnement sans oxygène afin d’éviter la combustion de l’échantillon, pendant une durée de 15 à 40 heures. Au cours du processus, l’échantillon subit des transformations : - vers 150°C, il y a une évaporation de l’eau contenue dans l’échantillon (la pâte à coke) ; - vers 350 à 400°C, il y a transformation de la structure, ramollissement de la pâte ; diminution de sa viscosité et gonflement de la pâte ; - vers 550°C, il y a solidification de la pâte ; - au-delà de 550°C, il y a carbonisation du semi-coke : c’est le produit de la distillation de l’échantillon, phase intermédiaire entre le lignite et le coke ; contraction de la pâte et émission de matières volatiles qui sont récupérées (il n’y a plus de matières indésirables). Le produit obtenu après la transformation est le coke qui est un combustible au pouvoir calorifique élevé, dérivé de la houille (lignite), ne contenant qu’une très faible

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Valorisation du Lignite dans le Bassin Lacustre d’Antsirabe quantité de matières volatiles. On l’utilise en sidérurgie pour la fabrication de fonte, pour l’obtention de fonte en cubilot, pour la fabrication de ferroalliages (alliages de fer) et dans certains fours à chaux. C’est aussi un agent réducteur des oxydes de métaux, apport en carbone (± 90 %) et obtention de températures élevées pour récupérer le métal.

V.3. Recommandations Le lignite a un impact lourd sur l’environnement :  Son extraction transforme notablement les terrains concernés et peut les rendre instables. Divers matériaux toxiques utilisés lors de l’exploitation minière peuvent contaminer les sols. Les déchets miniers ou les métaux lourds issus de l’exploitation minière sont sources de pollution des eaux;  La combustion, la gazéification et la transformation en briquettes du lignite sont des

sources d’émission de CO2;

 En dehors du CO2, les principaux rejets polluants des centrales thermiques sont les poussières, le soufre et les oxydes d’azotes.  Toutefois, l’introduction de technologies relativement récentes, telles que les centrales à lit fluidisé et surtout à cycle combiné à gazéification intégrée, limite les effets atmosphériques.

En revanche, l’amélioration du rendement et la limitation de l’impact environnemental seront déterminants pour le devenir des centrales thermiques au lignite. De nouvelles techniques dites de combustion « propres » devraient répondre à ces objectifs.

 Utilisation du lignite sec : (www. lenergieenquestion.fr : Cette technique consiste à sécher le lignite à basse température autour de 120 à 150 °C avant sa combustion. Le pré-séchage du lignite devrait en théorie entraîner une augmentation du rendement des installations de combustion au lignite tout en diminuant les émissions de

CO2. La conversion des centrales thermiques alimentées au lignite sec nécessitera des changements de configuration.

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 Capture et stockage du CO2 :

Le premier pilote de centrale au lignite sans émission de CO2 a été mis en service en

2008, dans le Brandebourg (Allemagne) par le groupe Vattenfall Europe. Le CO2 est extrait des fumées industrielles puis liquéfié sous pression avant d’être stocké sous terre. Cette technique devrait connaître un développement industriel à l’horizon 2020.

 Traitement des fumées : Le traitement des fumées consiste à capter simultanément les oxydes de soufre et d’azote et les métaux lourds comme le mercure issu de la combustion du lignite. Ce procédé permettrait de réduire les émissions de polluants. En plus de ces mesures d’atténuation environnementale, les exploitants et les consommateurs doivent, par tous les moyens, appliquer à la lettre les consignes et les règlements de l’EIE (Etude d’Impact Environnemental) et de l’EES (Evaluation Environnementale et Sociale) concernant l’activité exercée sur toutes les phases du déroulement du projet. En ce qui concerne le cadre social et économique, l’utilisation du lignite comme produit énergétique pourrait vraiment être une alternative pour remédier aux délestages, surtout pour Madagascar ou au niveau local, par sa capacité de produire de l’électricité.

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Conclusion : Au terme de cette étude, on peut dire que la chronologie respective des dépôts lacustres est matérialisée d’abord par des sédiments marno-calcaires et argileux sans éléments volcaniques, suivie par une série argileuse moyenne avec lignites massifs bruns et pyroschistes avec une présence de projection basaltiques, ensuite une série argileuse avec lignite et schistes compris entre des coulées volcaniques basaltiques et des tufs volcaniques recimentés, à cela fait suite une série déposée en discordance sur les dépôts précédents, formée de conglomérats à éléments de roches volcaniques, de cinérites argileuses et d’un niveau basal argilo-gréseux à lignite terreux avec végétaux à peine transformés, enfin sédiment tourbeux à subfossiles, discordants sur l’ensemble précédent.

La couche d’échantillonnage est constituée par des successions de grès argileux et de lignite à dominance argileuse. Le lignite de la zone d’étude se caractérise par sa couleur noire cendre à noire foncée, de nature compacte avec la présence de nodule d’argile (dans la zone Est de l’échantillonnage). On peut dire que le lignite de la zone d’étude est intéressant surtout sur le niveau Ants 4 avec un pouvoir calorifique de 5018,4 Kcal/Kg. Ceci explique que les propriétés physiques et chimiques du lignite dépendent du degré de carbonification du lignite, plus le rang est élevé, plus sa teneur en eau est faible, et sa teneur en carbone est forte, plus son pouvoir calorifique est important.

Ainsi, le projet peut être exploité mais de façon artisanal, à cause de son épaisseur qui n’est pas très importante (de 0,5 à 1 m).

Par contre, l’exploitation et la transformation du lignite provoquent de lourds impacts sur l’environnement comme l’émission du pour le processus de gazéification, limitent des effets atmosphériques, etc. En revanche, il existe plusieurs améliorations pour limiter les dégâts de l’effet de cette exploitation comme l’utilisation du lignite sec pour augmenter son rendement de production, le capture et stockage du et le traitement des fumées et pouvoir augmenter le pouvoir calorifique, et pour diminuer au maximum, cette méthode s’appelle la cokéfaction. Mais malgré ces différents améliorations, est-ce qu’ils existent d’autres ressources naturelles que le lignite dans le bassin d’Antsirabe qui limitent encore plus les dégâts de l’environnement ou qui peuvent produire plus de rendement et à moindre coût ?

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ANNEXES

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ANNEXE 1 Tableau 4: La couverture sédimentaire de Madagascar ERE AGE- ETAGE FORMATIONS ET CARACTERES PETROGRAPHIQUES QUATERNAIRE - activité volcanique de l’Itasy, - installation des lacs dans les cratères éteints (lac Itasy) - latérisation, - formations des dunes, - formations des récifs coralliens Pliocène- Miocène - régressions marines - formations de carapaces sableuses - cassure du sol : P (1) dépôts lacustres (Sambaina- Antsirabe- O Alaotra) (2) volcanismes (massif d’Ambre Diego- S Ankaratra) T TERTIAIRE Oligocène - dépôts marins transgressifs et discordants de la formation, - grès + argiles sableuses à bois silicifiés K (Majunga) A Eocène - calcaire (Diego- Morondava- Majunga- Bassin R orientale), - grès, R - marnes à huitre (Morondava) O - lagunes (Morondava) O Crétacé supérieur - affaissement du socle, - marnes- grès tendres- grès sableux continentaux (Diego- Majunga- Morondava) - coulées basaltiques et rhyolitiques (Bassin Orientale) Crétacé inférieur et - grès marin+ grès continental (Betsiboka) moyen - grès+ marnes(Majunga) - grès+ argiles+ ammonites(Diego) SECONDAIRE Jurassique - marne glauconieuse (Morondava), supérieur - marne+ argile glauconieux (Majunga), - marne+ coulée basaltiques (Diego). Jurassique moyen 3°) groupes de - Isalo I : grès tendre- calcaire l’Isalo (Bemaraha- Kelifely)- Bois Jurassique silicifiés K Inférieur - Isalo II : calcaire marine- grès A Trias tendre- sable, R - Isalo III : grès tendre- sable

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R Permien 2°) groupe de Sakamena : grès et schistes+ O Ouverture du ammonites O Canal du Mozambique Carbonifère 1°) groupe de Calcaire marin de Vohitolia Supérieur Sakoa - Série rouge : argiles rouges continentaux - Série houillère : grès- charbon PRIMAIRE à Glossopteris - Série glacière : tillite- varve Carbonifère Moyen Carbonifère Inférieur Dévonien Silurien Cambrien PRECAMBRIEN Formation du Socle Cristallin (Source : cours)

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ANNEXE 2

Figure 7: Le massif de l’Ankaratra et les bassins plioquaternaires du Vakinankaratra. (Source : la plaine de Sambaina-Ambohibary et ses bordures. LAGEAT Y. et PEYROT B. 1972)

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ANNEXE3 1. Utilisation du lignite Le lignite est exploité à l’échelle industrielle depuis le XIXe siècle. Son utilisation dans les centrales de production électrique remonte aux années 1910. Jusqu’au début des années 1960, les combustibles de chauffage sont la priorité. Des combustibles de substitution comme le fioul et le gaz remplacent peu à peu les combustibles solides sur le marché du chauffage. Depuis le milieu des années 1970, le lignite est surtout utilisé dans les centrales électriques. La production mondiale se situe autour de 940 Mt par an, ce qui ne représente que 3 à 4 % de la consommation énergétique mondiale. En outre de l’utilisation de lignite comme produits de chauffage, on peut l’utiliser aussi pour diverses raisons :  transformation en combustible : Après son extraction, le lignite peut être transformé en combustible pour la centrale thermique, ce que les pays développés utilisent déjà. Deux méthodes principales sont employées : . technique de pulvérisation : - réduction du lignite en morceaux dans une station de concassage puis transféré dans un réservoir, - broyage du lignite pour subir un traitement thermique en présence de fumées chaudes, - introduction du mélange obtenu dans les bruleurs de chaudière à plus de 1400°C. - transformation de l’eau de la chaudière en vapeur à haute pression (entrainant une turbine à vapeur qui produit de l’énergie mécanique convertie en électricité par un alternateur.) . technique du « lit fluidisé » : - concassage du lignite pour former un « lit » maintenu en suspension par injection d’air ascendante, dans la chaudière ; - les poussières de lignite servent de combustibles et celles qui sont partiellement brulées sont réinjectées dans la chaudière (de 850 à 900°C).

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- par adjonction de matières (comme la calcite) elle permet de fixer certains éléments (comme le soufre). De ce fait, cette option est moins polluante qu’une centrale thermique à lignite pulvérisé.  transformation du combustible en briquette : Le lignite peut être converti en un produit équivalent à du charbon de qualité moyenne par desséchement. Ce produit, appelé « briquette », est utilisé comme source de chaleur. Pour cela, le lignite est broyé et séché jusqu'à réduction de l’humidité à 15%, puis moulé à haute pression sous forme de briquettes et sans adjonction de liant. Utilité des briquettes : cheminées domestiques ou poêles individuels)  transformation en syngas par gazéification : - décomposition du lignite par la chaleur (> à 1000°C) en présence de vapeur d’eau et d’oxygène. - obtention d’un mélange gazeux combustible « syngas ».

- composé de monoxyde de carbone (CO) et d’hydrogène (H2), le syngas produit est utilisé pour la production d’électricité (CCGI) : Une centrale à cycle combiné à gazéification intégrée (CCGI) se caractérise d’abord par une opération de gazéification. Le syngas obtenu à partir du lignite est dépoussiéré, débarrassé des impuretés pour être utilisé ensuite comme combustible au sein d’une centrale à cycle combiné (turbine à gaz/turbine à vapeur). Le principe est le suivant : - une turbine à gaz produit de l'électricité, - la chaleur récupérée dans les gaz d’échappement sert, comme dans tous les cycles combinés, à la production de vapeur qui elle-même entraîne une turbine. Cette technologie permet de réduire les émissions de polluants atmosphériques et d'améliorer le rendement grâce au cycle combiné.

. Pour la version carburant : le syngas peut être transformé en essence de synthèse (comme pour les biocarburants de 2e génération) par le procédé Fischer Tropsch, réaction chimique permettant de convertir le monoxyde de carbone et l’hydrogène en hydrocarbure.

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Figure 8 Schéma de synthèse d’utilisation du lignite. (Source : www.lenergienequestions.fr)

2. Les ressources minérales

2.1. Lignites

L’origine de la formation des houilles et des lignites sont la décomposition de la matière végétale. Celle-ci est essentiellement constituée de cellulose [ ( ] ou de lignite plus riche en carbone, d’albumines végétales (Azote), des résines ou gommes présentant de nombreuses fonctions de la chimie organique. Le lignite constitue des couches sédimentaires d’âge récent (tertiaire ou quaternaire). Il est défini comme un charbon à faible maturité organique (aussi dit « de rang inférieur »), généralement plus tendre et plus friable, avec un aspect terne et terreux. Il est caractérisé par une teneur en eau élevée et une teneur en carbone fixe de 50 à 60%, lui conférant un faible pouvoir calorifique.

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On peut distinguer deux types de lignites correspondant d’ailleurs à des âges de dépôt distincts. Seul le premier type est un lignite vrai, tandis que le second se rapproche plutôt d’une tourbe fossile :

. Lignites communs : Ce sont des roches généralement noires, mates, ou brillantes, massives, assez fragiles, se fragmentant, jusqu’à devenir pulvérulentes, par dessiccation. Les débris végétaux sont encore visibles, mais leur structure n’est généralement plus déterminable.

. Lignites terreux : Ce sont des xyloïdes, où les débris végétaux ont conservé leur structure. Le premier type correspond aux lignites les plus anciens (sédiments A), le second type provient des sédiments B.

2.2. Schistes bitumineux

Ce sont des roches noires ou brunes, tendres, facilement rayées à l’ongle en donnant un poli huileux, à cassure esquilleuse. Elles sont soit massives, mais fissurées et diaclasées, soit schisteuses mais plutôt veinées. Cette texture est déterminée par des lits clairs intercalés dans les lits noirs donnant, ainsi, à ces roches un aspect ligneux. Elles ne deviennent vraiment schisteuses que dans leur zone d’altération par appauvrissement en matières organiques.

Dans les caractères lithologiques des sédiments, il existe deux types de schistes : pyropissites et pyroschistes. La différence entre ces deux caractères se base, d’une part sur la teneur en carbone fixe, et d’autre part sur la qualité des produits obtenus par pyrogénation. Dans les pyropissites, il y a forte proportion de cire à montanine qui fournit une haute teneur en paraffine et très faible teneur en huile légère. Contrairement dans les pyroschistes, il y a faible teneur en paraffine et plus grande proportion d’huiles légères.

2.3. Minerais de fer- Marcassite La marcassite est connue depuis longtemps dans les sédiments, puisqu’elle était exploitée pour la fabrication du soufre. Les gisements en sont d’ailleurs irréguliers et repartis d’une façon commune. Le plus importants sont les suivants : - Ambano, au Nord d’Antsirabe : ce sont des marcassites en rognons, vermicules, etc. Ils sont situés dans des cinérites argileuses légèrement tourbeuses. C’est ce gisement qui a

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donné lieu à la plus importante des exploitations malgaches (exploité au temps des gouvernements Hovas) ; - Antsolofara, près de Vinaninkarena : Il s’agit du même type de gisement et du même type de minerai. - Ambodirina, Anjoma : la marcassite forme des passées à peu près continues dans les lignites tourbeux pléistocènes. Elle s’y trouve en rognons aplatis pesant de 2 à 3kg. C’est le gisement qui est le plus régulier et qui a été commencé à être exploiter pendant la dernière guerre. Il a été retrouvé dans les conditions identiques et dans les mêmes lignites d’Ambatomainty (Sud). - les schistes de base du pliocènes, quages de marcassite.

2.4. Minerais d’urane Les minerais d’urane (autunite ou uranocircite) imprègnent des lignites terreux ou des argiles. Le gisement le plus important est localisé dans la région de Vinaninkarena, à l’extrémité Sud du bassin d’Antsirabe.

2.5. Eaux thermominérales : Les systèmes géothermiques sont associés avec le cadre tectonique, la composition chimique du magma, le type de roche et le fluide hydrothermal. Les principales exigences pour former un système géothermique sont : source de la chaleur (magma intrusif ou effusif), fluides chauds, réservoir (roche perméable, roche fracturée) et couche ou toit imperméable.

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Figure 9 : Représentation schématique d’un système géothermique. (Source : caractéristiques générales des systèmes et des régions géothermiques de Madagascar)

Les systèmes géothermiques peuvent être groupés en trois principales catégories : volcanique, non volcanique et volcano-tectonique (cf. figure 7). Les groupements de ce type peuvent être utilisés comme un guide dans l’estimation du potentiel énergétique d'un système géothermique. Il existe 5 sources d’eaux thermales : Ranomafana I, Ranomafana II, Ranovisy, Parc, Lac (Tritriva), Antsirakely, (Hopital). Certaines eaux thermales de la région d’Antsirabe forment un groupe de petites sources, de geysers, de griffons et de suintements. D’autres montrent des monticules de travertin, de tufs calcaires. Les températures des eaux varient de 26°C à 58°C. Le Ph varie entre 6,95 et 8,21. Toutes les sources donnant naissance à des sources thermales sont antérieures aux dépôts lacustres ; aucune n’affecte les sédiments ; elles font donc partie des mouvements tectoniques qui ont précédé la première période volcanique de l’Ankaratra où elles sont liées (système géothermique de type 1).

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Nom et prénoms : RAKOTOMANANTSOA Mialy Fenosoa E-mail : [email protected] Contact : 033 75 365 71/ 032 49 451 76/ 034 39 332 09 Thème de mémoire : « VALORISATION DU LIGNITE DANS LE BASSIN LACUSTRE D’ANTSIRABE. » Encadreur : Monsieur RAKOTONDRAZAFY Toussaint.

RESUME : Les connaissances géologiques du bassin lacustre d’Antsirabe Vakinankaratra ont été assemblées succinctement dans ce mémoire, suivies de la valorisation du lignite d’Ampamantanana (bassin d’Antsirabe). L’origine des dépôts lacustres ou limnétiques du Vakinankaratra est liée aux phénomènes volcaniques de l’Ankaratra. La tectonique pouvait prendre part mais d’une façon secondaire seulement. La lithologie du terrain est représentée par la succession d’argile de grès argileux et de lignite. Ainsi, nous avons prélevé 18 échantillons, à dominances argileuses, sur les affleurements de la zone d’étude. Les propriétés du lignite ont été déterminées en utilisant les méthodes conventionnelles de l’analyse géochimique. Les résultats ont donné les teneurs suivantes cendre 37 à 65%, matières volatiles 5 à 18,66%, carbone fixe 0 .21 à 16%, eau de constitution 12,15 à 30% et pouvoir calorifique 3120 à 5018 kcal/kg. Les valeurs les plus intéressantes ont été obtenues au lignite niveau Ants4, valeurs hautement supérieures par rapport aux paramètres énergétiques des autres types de charbons et des autres sites connus. Pour améliorer ce produit, la méthode de distillation est en effet à recommander.

Mots clés : lignite, pouvoir calorifique, bassins lacustres, argiles, Ampamantanana, analyses géochimiques. ABSTRACT: Geological knowledge of Vakinankaratra Antsirabe lacustrine basin was briefly assembled in this paper, followed by upgrading of lignite Ampamantanana (Antsirabe area). The origin of Vakinankaratra lake deposits or Limnetic is linked to Ankaratra volcanic phenomena. Tectonics might take part but secondarily. The clay succession of stoneware clay and lignite represent soil Lithology. Therefore, we collected 18 samples, clay dominance on the outcrops of the study area. Lignite properties were determined using geochemical analysis conventional methods. The results gave ash contents 37 to 65%, volatile matter 5 to 18.66%, fixed carbon 0 .21 to 16%, incorporated water 12.15 to 30% and calorific value 3120 to 5018 kcal / kg. The most interesting results were obtained at lignite level Ants4 highly higher values compared to the energy settings of other coal types and other known sites. To improve this product, distillation method is indeed to recommend.

Key words: lignite, calorific value, lake basins, clays, Ampamantanana, geochemical analyses.