UNIVERSITE D’ANTANANARIVO

ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE

DEPARTEMENT DE GEOLOGIE

****************

Mémoire de fin d’étude en vue de l’obtention du diplôme d’ Ingénieur Géologue

VALORISATION DES SOURCES THERMALES DU PROSPECT D’ITASY : USAGES DIRECTS ET POSSIBILITE DE PRODUCTION D’ELECTRICITE GEOTHERMIQUE

Présenté par

ANDRIAMANANTENA Anjaraniaina Dodo Daniel

le 08 novembre 2011

Promotion 2010

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO

ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE

DEPARTEMENT DE GEOLOGIE

****************

Mémoire de fin d’étude en vue de l’obtention du diplôme d’ Ingénieur Géologue

VALORISATION DES SOURCES THERMALES DU PROSPECT D’ITASY : USAGES DIRECTS ET POSSIBILITE DE PRODUCTION D’ELECTRICITE GEOTHERMIQUE

Présenté par

ANDRIAMANANTENA Anjaraniaina Dodo Daniel

le 08 novembre 2011, devant les membres du jury composés de

Président : Monsieur RAKOTONDRAINIBE Simon Richard

Encadreur : Monsieur ANDRIANAIVO Lala

Examinateurs : Madame RAZAFIMBELO Rachel

Madame RAHARI JAONA RAHARISON Léa Jacqueline

Monsieur MANDIMBIHARISON Aurélien

Mémoire de fin d’étude

SOMMAIRE SOMMAIRE REMERCIEMENTS LISTE DES ABREVIATIONS LISTE DES FIGURES LISTE DES PHOTOGRAPHIES LISTE DES TABLEAUX INTRODUCTION Partie-I : GENERALITES

Chapitre -I APERÇU SUR LA GEOLOGIE DE MADAGASCAR I.1.- Le socle cristallin I.2.- Le socle cristallin d’après les travaux faits par le PGRM I.3.- Contexte géologique de la zone d’étude I.4.- Conclusion partielle

Chapitre -II GEOTHERMIE ET SOURCES THERMALES II.1.- Notion générale sur la géothermie II.2.- Les zones thermales II.3.- Conclusion partielle

Chapitre -III LA GEOTHERMIE A MADAGASCAR III.1.- Origine des eaux thermales à Madagascar III.2.- Caractères hydrogéologiques des eaux thermales III.3.- Caractères physico-chimiques des eaux thermales III.4.- Méthode de géothermométrie chimique et résultats III.5.- Les zones d’intérêt géothermique à Madagascar III.6.- Les problèmes de financement III.7.- L’utilisation de la géothermie à Madagascar III.8.- Conclusion partielle

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Mémoire de fin d’étude

Partie-II :ETUDE DU PROSPECT GEOTHERMIQUE D’ITASY

Chapitre -IV CADRE GENERAL DE LA ZONE D’ETUDE IV.1.- Contexte géographique IV.2.- Caractéristiques physiques IV.3.- Contexte socio-économique IV.4.- Conclusion partielle

Chapitre -V CONTEXTE GEOMORPHOLOGIQUE ET STRUCTURAL V.1.- Contexte géomorphologique V.2.- Modèle de drainage V.3.- Analyse des trajectoires de fractures et des lignes de drainage des rivières V.4.- Commentaires et discussion V.5.- Conclusion partielle

Chapitre -VI LES SOURCES THERMALES D’ITASY VI.1.- Description du gîte d’Amparaky VI.2.- Caractéristiques physico-chimiques VI.3.- Conclusion partielle

Chapitre -VII UTILISATIONS POSSIBLES DES SOURCES THERMALES D’ITASY VII.1.- Utilisations directes VII.2.- Utilisation indirecte VII.3.- Avantages de l’énergie géothermique VII.4.- Conclusion partielle

CONCLUSION GENERALE REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ANNEXES

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Mémoire de fin d’étude

REMERCIEMENTS

« À Dieu seul sage soit la gloire, par Jésus-Christ, pour toujours ! Amen. » Romains 16 :27. Avant toute chose, nous tenons à honorer Dieu Créateur qui nous a donné la santé, la force et l’intelligence pour la réalisation de cette œuvre. Ensuite, nous ne pourrons commencer ce travail sans exprimer nos vifs remerciements à tous ceux qui nous ont aidé directement ou indirectement à la réalisation de ce mémoire. Ainsi, nous témoignons notre gratitude et nos remerciements plus particulièrement à :

Le Professeur RANDRIANARY Philippe Antoine, Directeur de l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo, qui assure le bon déroulement de notre Ecole et a autorisé la soutenance de ce mémoire. Monsieur RAKOTONDRAINIBE Simon Richard, Chef de Département Géologie à l’ESPA, qui assure le bon déroulement de notre Département et nous a fait l’honneur de présider le jury de ce mémoire malgré ses multiples obligations. Monsieur ANDRIANAIVO Lala, Maître de conférences à l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo, qui nous a proposé le sujet et, malgré ses autres fonctions et ses différentes responsabilités, a accepté d’encadrer ce mémoire. Madame RAZAFIMBELO Rachel, Maître de Conférences à la Faculté des Sciences, qui, malgré ses multiples obligations, nous a fait l’honneur d’être examinateur de ce mémoire. Madame RAHARIJAONA RAHARISON Léa Jacqueline, géologue Maître de Conférences au Département Géologie à l’ESPA, qui, malgré ses multiples obligations, nous a fait l’honneur d’être examinateur de ce mémoire. Monsieur MANDIMBIHARISON Aurélien, Enseignant chercheur au Département Géologie à l’ESPA, qui, malgré ses multiples obligations, nous a fait l’honneur d’être examinateur de ce mémoire. Nos plus sincères remerciements vont aussi à l’endroit de tous les enseignants de l’ESPA qui nous ont partagé leurs connaissances durant notre formation, en particulier ceux du Département Géologie. Nous exprimons également notre gratitude à nos collègues de promotion et tous nos amis pour leurs soutiens moraux.

Andriamanantena A.D.D./Promotion 2010/GEOLOGIE/ESPA iii

Mémoire de fin d’étude

Enfin, nous dédions ce mémoire aux membres de notre famille qui nous ont soutenu moralement et financièrement. Nous les remercions beaucoup pour leur amour, leur prière et leur sacrifice.

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Mémoire de fin d’étude

LISTE DES ABREVIATIONS

< : Inférieur à > : Supérieur à 18 O : Oxygène-18 CECAM : Caisse d’Epargne et de Crédit Agricole Mutuelle CVC : Chauffage Ventilation Climatisation DDSS : Direction de la Démographie et des Statistiques Sociales E : Est ENE : Est_ Nord-Est EO : Est- Ouest ETM + : Enhanced Thematic Mapper Plus FID : Fonds d’Intervention pour le Développement FTM : Foibe Taontsaritany eto Madagasikara GNS : Geological and Nuclear Sciences GTDR : Groupe de Travail de Développement Rural INSTAT : Institut National de la STATistique Ltd. : (Private Limited Company) MA : Millions d’Années MAEP : Ministère de l’Agriculture, de l’Elevage et de la Pêche N : Nord NE : Nord-Est NNE : Nord_Nord-Est NNO : Nord_Nord-Ouest NO : Nord-Ouest NS : Nord-Sud O : Ouest ONE : Office National pour l’Environnement OSO : Ouest_ Sud-Ouest PGRM : Projet de Gouvernance des Ressources Minérales PK : Point Kilométrique PNUD : Programme des Nations Unies pour le Développement PRD : Plan Régional de Développement PSDR : Programme de Soutien au Développement Rural RGPH93 : Recensement Général de la Population et de l'Habitat, 1993 RN : Route Nationale S : Sud SA : Société Anonyme SAHA : Sahan’Asa Ho fampandrosoana ny Ambanivohitra SE : Sud-Est SIG : Système d’Information Géographique SO : Sud-Ouest SRTM: Shuttle Radar Topography Mission

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Mémoire de fin d’étude

SSE : Sud_ Sud-Est SSO : Sud_ Sud-Ouest

Liste des unités dans les formules 2 µcal/cm /s : Microcalorie par centimètre carré par seconde °C/km : Degré Celsius par kilomètre mcal/cm/s/°C : Millicalorie par centimètre par seconde par degré Celsius mW/m2 : Milliwatt par mètre carré W/m/°K : Watt par mètre par degré Kelvin W/m2 : Watt par mètre carré

Liste des symboles chimiques B : Bore C: Carbone Ca : Calcium Cl : Chlore F: Fluor H: Hydrogène K: Potassium Mg : Magnésium Na : Sodium O : Oxygène S : Soufre Si : Silicium

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Mémoire de fin d’étude

LISTE DES FIGURES Pages Figure 1: Organigramme montrant la méthodologie ...... 2 Figure 2: Délimitation de la zone d’étude ...... 2 Figure 3: Reconstitution du Paléo-continent Gondwana à la fin du Protérozoïque sur la base des directions structurales et principaux accidents tectoniques du socle précambrien des quatre masses continentales actuelles (Afrique, Amérique du Sud, Antarctique et Inde) d’après Piqué (1999) ...... 5 Figure 4: Carte du socle cristallin de Madagascar ...... 6 Figure 5: Carte des unités tectono-métamorphiques du Cambrien de Madagascar ...... 10 Figure 6: Carte géologique simplifiée montrant la tectonique ...... 13 Figure 7: Esquisse de carte géomorphologique du massif volcanique de l’Itasy ...... 16 Figure 8: Le géotherme ...... 20 Figure 9: Système géothermique (source de chaleur-réservoir-toit) ...... 23 Figure 10: Les zones de manifestations géothermiques à Madagascar ...... 39 Figure 11: Carte de localisation de la zone d'étude ...... 44 Figure 12: Carte générale (image satellite, composition colorée 731=RVB) montrant les fractures majeures et la localisation des sites géothermiques ...... 56 Figure 13: Compilation des cartes géologiques et structurales ...... 57 Figure 14: Image SRTM de Madagascar (coupure sur la région de l'Itasy) montrant les fractures majeures ...... 58 Figure 15: Carte montrant la ligne de coupe dans le secteur d'étude ...... 58 Figure 16: Carte généralisée (image satellite, composition colorée 731=RVB) montrant la morphologie pour la confection de la coupe Est-Ouest ...... 59 Figure 17: Coupe synthétique Est-Ouest montrant le système géothermique du secteur d’étude ...... 59 Figure 18: Rosace de la trajectoire des fractures ...... 61 Figure 19: Rosace des lignes de drainage des rivières ...... 61

Figure 20: Diagramme triangulaire Cl-SO 4-CO 2 ...... 68 Figure 21: Diagramme triangulaire (Na+K)-Ca-Mg ...... 68 Figure 22: Diagramme triangulaire Giggenbach, 1988 ...... 69

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Mémoire de fin d’étude

LISTE DES PHOTOGRAPHIES Pages Photo n°2: Geyser de la source d’Amparaky ...... 66 Photo n°1: Suintement de la source d’Amparaky ...... 66

LISTE DES TABLEAUX Pages

Tableau 1: Conductivité thermique de divers types de roche à température ambiante ...... 21 Tableau 2 : Symboles des unités pour les paramètres thermiques ...... 21 Tableau 3 : Types de sources thermales ...... 34 Tableau 4 : Classification chimique des eaux thermales ...... 35 Tableau 5 : Les zones d’intérêt géothermique à Madagascar ...... 38 Tableau 6 : Sources thermales de Madagascar ayant une température en surface > 65°C ...... 41 Tableau 7 : Nombre de plan d’eau dans chaque district ...... 46 Tableau 8 : Nombre de population actuelle dans la région de l’Itasy selon le RGPH93 ...... 46 Tableau 9: Sites touristiques et écotouristiques (situation 2005) ...... 50 Tableau 10 : Localisation des sources thermales de la région de l’Itasy ...... 65 Tableau 11 : Résultats d’analyse des eaux géothermales d’Itasy (concentration en [ppm]) .... 66 Tableau 12 : Températures calculées par géothermomètre chimique ...... 69 Tableau 13 : Récapitulation des utilisations possibles des sources thermales de la région de

l’Itasy ...... 78

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Mémoire de fin d’étude

INTRODUCTION

L’énergie est un des facteurs déterminants du développement économique d’un pays. Madagascar souffre beaucoup de manque d’énergie témoigné par le délestage et l’augmentation des prix à la consommation. Dans le domaine de la santé publique qui est un des indices de développement, la malnutrition et le changement climatique sont responsables de plusieurs maladies. A l’instar de la pharmacologie moderne plus coûteuse, la géomédecine peut assurer le traitement de certaines maladies. La géothermie est une source d’énergie qualifiée de nouvelle, douce et renouvelable. Elle a été utilisée par plusieurs pays (Nouvelle Zélande, Islande, Italie, etc.) comme source d’énergie électrique, pour le chauffage des habitations, etc. Pourtant, actuellement, l’utilisation de la géothermie à Madagascar est limitée à son utilisation directe comme la balnéothérapie. Depuis 1980, la société Islandaise VIRKIR S.A a effectué le recensement des sites géothermaux de la Grande Ile dans le but de développer l’utilisation de cette forme d’énergie à l’avenir pour des fins économiques. Les opérations d’évaluation et les études de reconnaissance de ces ressources méritent d’être poursuivies pour acquérir une connaissance plus approfondie sur les possibilités qu’elles pourront offrir et le cas échéant, sur leur mise en valeur et leur exploitation à titre productif. Afin de mieux contribuer à l’atteinte de ces objectifs ambitieux, nous avons choisi de traiter le thème : « Valorisation des sources thermales du secteur d’Itasy : Usages directs et possibilité de production d’électricité géothermique». Le but de cette étude est de proposer des solutions relatives aux utilisations possibles de ces ressources géothermales en fonction de leurs caractéristiques spécifiques. Dans ce travail, outre l’étude bibliographique, nous avons combiné le SIG en utilisant le logiciel ArcView GIS 3.2a et nos propres travaux sur le terrain (tels que les observations géologiques et structurales).

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Mémoire de fin d’étude

Documen tation Traitement d’image + Landsat 7 ETM

Travaux sur terrain

Echantillonnage Reconnaissance géologique Vérification des failles Analyse au laboratoire

Diagrammes Géothermométrie Carte de trajectoire Carte géologique et triangulaires chimique des factures structurale

Nature chimique T° estimées dans Coupe synthétique des eaux les réservoirs

Figure 1: Organigramme montrant la méthodologie

L’organigramme (figure 1) montre la méthodologie suivie dans cette étude.

Figure 2: Délimitation de la zone d’étude

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Mémoire de fin d’étude

La première partie de ce mémoire correspond aux généralités pour évoquer la connaissance générale sur la géothermie dans le monde et surtout à Madagascar. La deuxième partie est destinée à l’étude du prospect géothermique d’Itasy, notre zone d’étude (figure 2), en vue de localiser et délimiter le système géothermique de la région, ainsi que de déterminer certaines caractéristiques physico-chimiques des eaux thermales. Une liste de Références Bibliographiques est formulée à la fin de ce manuscrit pour citer les ouvrages qui ont apporté les informations capitales lors de la rédaction. Après cette liste se trouvent les annexes : - Annexe-1- Géothermométrie chimique - Annexe-2- Localisation des sites géothermiques à Madagascar - Annexe-3- Résultats d’analyse de l’eau provenant de la Source d’Amparaky - Annexe-4- La télédétection

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PARTIE-I : GENERALITES

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Chapitre -I APERÇU SUR LA GEOLOGIE DE MADAGASCAR

De son histoire, Madagascar est largement tributaire de sa position centrale au cœur du paléo-continent Gondwana (figure 3) avant son démembrement entre 180 et 60 MA. Le Gondwana est le Supercontinent qui comprenait l’Amérique du Sud, l’Afrique, l’Antarctique, l’Inde, l’Australie et Madagascar.

Figure 3: Reconstitution du Paléo-continent Gondwana à la fin du Protérozoïque sur la base des directions structurales et principaux accidents tectoniques du socle précambrien des quatre masses continentales actuelles (Afrique, Amérique du Sud, Antarctique et Inde) d’après Piqué (1999). (Source BPGRM 2005) a : ensemble du Gondwana b : Madagascar et zone tampon périphérique

Madagascar est constitué pour les deux tiers de sa superficie par des schistes cristallins précambriens avec diverses roches éruptives constituant le socle cristallin et, pour le tiers restant, par une bordure de roches sédimentaires beaucoup plus développée sur la côte occidentale que sur la côte orientale où elle ne forme qu’une très étroite bande. Tout cet ensemble est coiffé par endroits de roches volcaniques d’épanchement (figure 4) [6].

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Figure 4: Carte du socle cristallin de Madagascar (Besairie H., 1948) [8]

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Mémoire de fin d’étude

I.1.- Le socle cristallin [6] Le socle cristallin comprend trois grands systèmes : le système Androyen le plus ancien, le système du Graphite, le système du Vohibory le plus récent. Le système Androyen proprement dit est constitué de roches hautement métamorphiques avec faciès granulite ; il lui a été rattaché récemment, mais avec doute, le système d’Antongil de constitution pétrographique différente, localisé dans la région côtière du Nord-Est. Le système du Graphite est particulièrement caractérisé par la fréquence et souvent l’abondance du graphite. Quant au système du Vohibory ses particularités essentielles sont la fréquence de roches amphiboliques et la présence d’anciennes coulées basiques transformées en orthoamphibolites. La superposition de ces trois systèmes a été mise en évidence dans l’extrême Sud, sur l’axe Fort- Dauphin-Tuléar. Un quatrième système dit « Série schisto-quartzo-calcaire » localisé dans le centre avait été considéré comme la formation terminale du Précambrien. Les études récentes ont montré qu’il se place à la base du groupe d’Amborompotsy rattaché au Système du Vohibory.

Il est à noter que les travaux récents ( [30] et [12]) ont apporté de notables modifications à la cartographie ancienne synthétisée sur l’édition 1964 de la Carte géologique 1/1 000 000. I.1.1.- Le système Androyen [6] Le système Androyen proprement dit constitue dans le Sud de l’Ile une vaste zone triangulaire haute de 450 km. Il a été entièrement soumis au métamorphisme le plus intense (faciès granulite) et sa caractéristique pétrographique dominante est l’abondance de leptynites. Ce système est divisé en trois groupes : - Fort-Dauphin, à la base, constitué de leptynite à cordiérite et grenat ; - Tranomaro renferme, avec des leptynites, une exceptionnelle abondance de wernéritites, pyroxénites wernéritiques, pyroxénites associées à des cipolins et à des quartzites ; - Ampandrandava constitué de leptynites, mais il s’y ajoute des gneiss amphiboliques ou pyroxéniques, des cipolins, des quartzites et des pyroxénites. I.1.2.- Le système du graphite [6] Le système du graphite constitue la plus grande partie du socle cristallin. Sa caractéristique essentielle est la fréquence du graphite en plus ou moins grande abondance. Suivant les régions, le système montre des intensités différentes du métamorphisme allant du

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faciès granulite aux faciès micaschisteux de mésozone. Il y a par endroits un large développement de migmatites et de zones granitisées avec charnockites ; les principales masses granitiques (région centrale, Tampoketsa) résultent de la "granitisation" accompagnant l’orogenèse de 550 millions d’années. On a séparé divers groupes régionaux d’après leur faciès métamorphique, mais sans aucun classement stratigraphique : groupe de migmatites, migmatites granitoïdes et granites, groupe du Manampotsy, groupe d’Ambatolampy, groupe d’Andriba, groupe d’Ampanihy. I.1.3.- Le système du Vohibory [6] Le système du Vohibory tire son nom du Mont Vohibory, point culminant de la région du Sud-Ouest, proche de la Sakoa, où il a été défini pour la première fois. Il est spécialement caractérisé par l’abondance des formations amphiboliques et par la présence d’anciennes coulées basaltiques maintenant transformées en orthoamphibolites associées à des intrusions basiques et ultrabasiques plus ou moins métamorphisées. Si une part des roches amphiboliques dérive de roches éruptives basiques, une autre part est paragneissique. Le système est localisé dans les grandes aires synclinoriales. Le système du Vohibory est économiquement important car il renferme un grand nombre de minéralisations : chrome, plomb, cuivre, nickel, titane, or, pegmatites à béryl et columbo-tantalite. Suivant sa composition pétrographique et ses degrés de métamorphisme, il a été subdivisé en plusieurs groupes : - Groupe du Vohibory : leptynites, amphibolites, migmatites. - Groupe de Beforona (Alaotra et Andriamena) : amphibolites, migmatites. - Groupe de Maevatanana : schistes verts, gneiss, migmatites. - Groupe d’Amborompotsy et Série schisto-quartzo-calcaire: migmatites, gneiss à amphibole et pyroxène, amphibolites, micaschistes à disthène ou muscovite, cipolins, quartzites, leptynites. I.1.4.- Les roches éruptives du socle [6] Les roches éruptives du socle se classent chronologiquement en plusieurs séries : - Le complexe basique d’Andriamena : 1 400 MA ; - Le complexe intrusif d’Ambatofinandrahana : 1 125 MA ; - Les granites de 850 MA ; - Les granites de 550 MA ; - Les pegmatites de 500 MA ;

- Les intrusions récentes de 90 MA.

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I.1.5.- Les roches volcaniques [6] Les Roches Volcaniques ne représentent qu'une fraction mineure de la superficie de Madagascar dont la distribution est contrôlée par des centres d'émission (Montagne d'Ambre, Ankaratra etc.) recoupant le socle cristallin et les terrains sédimentaires. Elles sont d'affinité alcaline ou intermédiaire alcaline à tholéïtique. La mise en place de ces édifices volcaniques est récente, débutant à l'Oligocène et jusqu’au Pléistocène. I.2.- Le socle cristallin d’après les travaux faits par le PGRM Les travaux réalisés par le PGRM consistent à réviser les hypothèses de Besairie sur le socle cristallin de Madagascar. I.2.1.- Les séries d’Itremo et d’Ikalamavony [30] L’ensemble des séries d’Itremo et d’Ikalamavony est composé par le groupe d’Amborompotsy et une partie septentrional du système Androyen (Horombe) (figure 4 et figure 5). Il existe un agrément pratiquement général sur le chevauchement d’Itremo- Ikalamavony sur le socle d’Antananarivo. L’âge de ce chevauchement a été très récemment assigné au panafricain. Les relations entre Itremo et Ikalamavony sont restées conflictuelles jusqu’au dernier moment. Pour l’instant, il n’existe pas encore des preuves concluantes sur l’équivalence latérale entre les deux séries, qui peuvent être interprétées comme terrains équivalents (avec différents degrés métamorphiques) ou bien comme des terrains différents. D’autre part, l’élimination de Ranotsara comme limite entre des domaines tectono- métamorphiques différents, rend équivalents latéralement les matériaux d’Ikalamavony avec l’ancien domaine de Tolagnaro-Ampanihy. Néanmoins, une nouvelle division comprenant les domaines Anosyens et Androyens a été proposée. De plus, la découverte de la présence des matériaux d’Ikalamavony à l’enclave de Bekodoka a permis de confirmer la prolongation cartographique d’Ikalamavony sous la couverture sédimentaire.

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Mémoire de fin d’étude

Figure 5: Carte des unités tectono-métamorphiques du Cambrien de Madagascar (Collins et al, 2002) [12]

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Mémoire de fin d’étude

I.2.2.- L’unité de Tsaratanana [30] L’unité de Tsaratanana est constituée par la partie Nord du système de Vohibory (groupe de Beforona, groupe de Maevatanana) et une petite partie du système du graphite au Nord du groupe d’Andriamena (figure 4 et figure 5). Du point de vue structural, l’unité de Tsaratanana est placée, en position sub-horizontale au-dessus des méta-sédiments néo- Protérozoïque et de l’autochtone du bloc d’Antananarivo. Le contact est interprété comme un charriage. Malgré cette position structurale, les données géochronologiques ont démontré que Tsaratanana ne représente pas un terrain différent par rapport à l’autochtone (Antananarivo). L’âge de mise en place de Tsaratanana est encore un sujet de discussion. Les dernières datations et interprétations postulent une mise en place panafricaine, sur la base de l’âge assigné aux roches supra-corticales du néo-Protérozoïque sous-jacent. Mais d’autres interprétations sont aussi possibles. Par rapport à l’Angavo, il ne reste pas de doute sur le caractère de structure tardive, postérieure à la mise en place de Tsaratanana, encore qu’il n’existe pas de relations cartographiques directes. I.2.3.- L’unité de Betsimisaraka [30] L’unité de Betsimisaraka est formée principalement par le groupe d’Ambodiriana du système Antongil et l’Infragraphite (figure 4 et figure 5). La « pseudo-unité » cartographique ou tectono-métamorphique de Betsimisaraka a été substituée par un couloir avec des méta- sédiments néo-protérozoïques, qui représenteraient un arc océanique et/ou une plateforme entre deux cratons archéens avant la collision. I.2.4.- L’unité de Vohibory [30] L’unité de Vohibory est composée par des roches mafiques dominantes intercalées avec des roches felsiques et des méta-sédiments. Les roches felsiques et mafiques ont des âges identiques (entre 640 et 660 MA). L’ensemble a été déformé vers 620 MA, alors que les déformations panafricaines tardives sont pratiquement absentes. Les données géochimiques sont compatibles avec des arcs volcaniques et la fusion d’une croûte océanique éclogistisée (subduction). Cette histoire tectono-métamorphique indique que le Vohibory représente une partie d’un arc néo-protérozoïque lié à l’orogène de l’Afrique de l’Est, sans relation avec l’événement panafricain postérieur à 550 MA, responsable de la formation de Gondwana. Le couloir d’Ampanihy (à l’Est de Vohibory) représente le remaniement d’une suture séparant deux domaines avec des histoires tectono-métamorphiques différentes et engage des roches des deux domaines adjacents. La déformation dans le couloir est fondamentalement compressive (raccourcissement) avec une composante de rotation (cisaillement) minimum.

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Mémoire de fin d’étude

Dans l’ensemble du socle de Madagascar il apparaît très souvent des structures sub- verticales et des orientations Nord-Sud, et très fréquemment se superposant à d’autres plis couchés dont parfois l’âge est difficile à préciser. Des structures liées aux orogenèses antérieures, 2500 et 800 MA ont été détectées. En plus des structures panafricaines verticales, aussi la présence d’une tectonique tangentielle panafricaine a été détectée. Les plis verticaux, conjointement avec les grands couloirs de déformation, doivent représenter les dernières structures compressives liées à l’amalgamation de Gondwana. Le domaine de Bemarivo est exclu de ce schéma. [30] I.3.- Contexte géologique de la zone d’étude La région de l’Itasy se trouve dans le système du graphite de Besairie (bloc composite d’Antananarivo) constitué principalement de roches métamorphiques composées de gneiss, de migmatites et de roches intermédiaires. Elle est située à l’extrémité Ouest de la partie Sud de la virgation d’Antanarivo. Le champ volcanique d'Itasy est situé à environ 110 km à l'ouest d'Antananarivo. Il 2 couvre approximativement 700 km et montre une remarquable densité et variété de structures volcaniques ; des écoulements mafiques, d’expansions d' « océanite », des aiguilles péléennes, d'extrusion de trachyte ; à différents types d'explosions phréatomagmatique. On pense que l'activité volcanique s’est manifestée du pré-Pléistocène à l'Holocène (environ 10.000 à 8.000 ans) [2] .

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Mémoire de fin d’étude

Figure 6: Carte géologique simplifiée montrant la tectonique (Andrianaivo, L. and Ramasiarinoro, V.J.) ([2], [4])

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Mémoire de fin d’étude

Les principaux dispositifs volcaniques (figure 6) sont des trachytes et des dômes de trachyphonolites, qui forment souvent les étapes initiales de l’édifice volcanique ; des cônes de scories basanitiques aux téphritiques ; des petits dômes et des écoulements. Des écoulements d’ordanchite et des dépôts de téphrite sont aussi bien nombreux que des explosions phréatomagmatiques dans les cratères. En outre, les tufs à composition trachytique/phonolitique et basanitique sont abondants [2] . Dans l'ordre croissant, les dépôts volcaniques quaternaires se composent en six phases distinguables (figure 6) : - dômes subcirculaires de trachyte d’âge présumé pré-pléistocène ; - Pléistocène moyen à supérieur : basanites prédominants avec peu de limburgites semblables avec celles observées dans les dômes, les cônes et les écoulements ; - un grand écoulement de trachyte ; - Pléistocène supérieur local à Holocène inférieur : écoulements et scories de phonotéphrite et trachyandésite avec d’haüyne ; - basanites récents ; - et un grand événement explosif pour la formation des cratères. Des différentes unités lithologiques telles que les tufs intercalés de coulée de cendre, localement séparé par des minces séquences de grès volcanoclastique, sont exposées dans ces ordres. ( [27], [10], [26]). Ces roches volcaniques reposent sur le gneiss migmatitique d’âge précambrien ([27], [10], [26]). En outre, ces roches du Précambrien sont déformées dans les zones de compression de direction Est-Ouest à Nord-ouest_Sud-est donnant naissance à des plis respectifs dans la partie orientale et occidentale de la zone d’étude ([27], [26]). Cette direction Est-Ouest est une branche de la virgation d’Ankazobe-Antananarivo- Fianarantsoa et a été la première à être affectée par une transpression senestre. Une linéation horizontale marquée par la sillimanite se développe ici. La foliation des gneiss plongeant vers le Nord suggère également un mouvement de poussée induit par le mouvement senestre de la zone de cisaillement d'Angavo-Anjafy . Dans les côtés occidentaux et Nord-Ouest de la région de l'Itasy, des failles majeures de direction Nord_Nord-est dissèquent le groupe ([26]) . Des études récentes signalent la présence de failles actives et de failles passives de direction N et NNE dans cette partie d’Antananarivo ( [2], [4] ).

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Mémoire de fin d’étude

Les édifices volcaniques sont regroupés suivant la direction Nord_Nord-est, rudement en parallèle avec la direction des failles majeures (figure 6). Les axes de plis au Nord-Ouest de l’édifice volcanique montrent un mouvement de décrochement sénestre des compartiments.

Le volcanisme de l’Itasy Le massif volcanique de l’Itasy est particulièrement intéressant parce qu’il présente sur une petite superficie un ensemble caractéristique de formes simples et diverses offrant d’une manière très claire une bonne leçon de volcanologie. Une série d’éruptions s’y sont succédées depuis le Pliocène jusqu’à un Quaternaire très récent. Elles furent toutes de courte durée et n’ont fourni qu’un volume limité de produits volcaniques. Les coulées sont peu épaisses mais des projections cendreuses se sont répandues loin des centres d’émission recouvrant le pays et les argiles latéritiques du socle granito-gneissique d’un manteau de sols noirs propices aux cultures. L’activité volcanique se manifeste encore par de rares sources thermales mais surtout par des secousses sismiques de faible intensité dont les épicentres se trouvent principalement dans le marais d’Ifanja [5].

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Figure 7: Esquisse de carte géomorphologique du massif volcanique de l’Itasy (Lenoble A., 1946)

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On sait que l’activité volcanique se manifeste par cinq types principaux d’éruptions basées sur la diminution progressive de la fluidité et de la température des laves. - Le type hawaïen : c’est un type défini d’après les éruptions historiques des volcans boucliers laviques du Kilauea et du Mauna Laua, tous deux situés sur l’île d’Hawaï, dans l’archipel du Pacifique. Ces boucliers-volcaniques sont caractérisés par l’émission de magmas basaltiques très fluides et ils sont essentiellement constitués par un empilement de coulées ; les pyroclastites (projection uniquement) n’y participent que pour un très faible volume. L’alimentation est principalement fissurale. Ce qui caractérise le mieux l’éruption hawaïenne est l’émission de basaltes fluides par des évents situés à l’intérieur de la caldeira sommitale ou par des fissures qui s’ouvrent progressivement du haut vers le bas (zones de rift) sur les flancs externes du volcan. Les projections précédent normalement l’effusion de la lave. Lorsque l’éruption commence, le magma riche en gaz est d’abord expulsé sous forme d’émissions de scories et de fontaine de lave. Les cendres sont rares, et la plupart des projections sont encore partiellement fluides lorsqu’elles retombent. [34] Le système complexe de l’Andranonatoa (figure 7) montre un volcan de ce type qui a donné des coulées de trachytes exceptionnellement visqueuses qui se sont étalées sur le relief préexistant en formant une série de paillers avec des ondulations (pahoehoe) et des rapides avec textures scoriacées [5]. - Le type strombolien : c’est un type défini d’après l’activité persistante historique du Stromboli, modérément explosive, caractérisée par l’éjection rythmique de scories. Le magma incandescent atteint dans la cheminée un niveau suffisamment élevé pour que les bouffées gazeuses entraînent des lambeaux de laves (lapilli) qu’elles projettent au dessus du cratère en édifiant un cône (puy). Incandescent et liquide au départ, ces lambeaux se figent lors de leur trajectoire, passent à l’état de scories noires, boursouflées et bulleuses capable de se briser en morceaux lors de la retombée au sol. L’intensité de cette activité varie considérablement, les explosions pouvant être espacées de quelques secondes, de quelques minutes ou de quelques heures. [34] Ce type, le plus abondamment représenté dans l’Itasy par de multiples pays est réalisé d’une manière remarquable au Kassigie (figure 7) [5]. - Le type vulcanien se rapporte à l’émission de laves très visqueuses se refroidissant rapidement et contrariant ou empêchant la sortie des gaz. Il en résulte des éruptions très violentes avec pulvérisation de laves donnant d’énormes quantités de cendres qui s’abattent en pluie sur le pays environnant. Les coulées sont très restreintes avec

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- surface s irrégulières. De nombreux pays se rapportent à ce type et leurs cendres ont couvert la totalité du massif et aussi des abords avec des épaisseurs notables et parfois importantes dont l’évolution pédologique a donné des sols fertiles. On trouve de bons exemples isolés de ce type à l’Antamponimerina au Sud de Mananasy (figure 7). [5] - Le type ultra-vulcanien : les phénomènes dynamiques ultra-vulcaniens caractérisent les éruptions essentiellement explosives ne fournissant que des matériaux refroidis formés ici de blocs de laves paléogènes, c'est-à-dire appartenant à des éruptions antérieures [34]. Le type ultravulcanien est caractérisé par des éruptions essentiellement explosives constitué par des projections de blocs de laves anciennes et de blocs arrachés aux parois de la cheminée (ici schistes cristallins) sans émission de laves nouvelles. Les cratères lacs Andranoratsy et de Kitia (lac Andranotoraha) (figure 7) sont des exemples parfaits [5]. - Le type péléen comporte des émissions de laves très visqueuses précédées par des éruptions de fumées et de cendres (nuées ardentes). Les laves qui sont en quelques sortes pistonnées dans la cheminée sortent lentement formant des extrusions dont la surface se solidifie rapidement tandis que la poussée continue donnant ainsi des aiguilles qui, après démantèlement se transforment en dômes à parois abruptes. L’Itasy offre plusieurs dômes de ce type dont les plus importants sont l’Ingilofotsy et le Betahazana (figure 7), dominant Analavory [5].

Les éruptions de l’Itasy n’ont pu être bien situées dans le temps. L’étude sur le système volcanique de la région signale que les éruptions sont antérieures ou contemporaines aux dépôts lacustres à faune subfossile (hippopotamus, lémuriens, aepyornis…) reconnu dans l’ancien lac de Tsarazaza–Ampasimbazimba (à 8 km au nord-ouest d’Analavory) et dont l’âge est attribué au Plio-Pléistocène [28]. D’après P. Brenon ([9]) , les activités volcaniques de l’Itasy se sont manifestement déroulées du Pliocène moyen au Pléistocène inférieur. La dernière série des éruptions est datée d’un âge inférieur à une dizaine de milliers d’années par deux mesures au carbone 14 sur tourbe. Une tourbe des marais d’Ifanja est estimée à un âge de 4.400 années ; une autre tourbe, prélevée dans les marais résiduels de l’ancien grand lac Itasy résultant aussi d’un barrage de la rivière Mazy par les mêmes basanites, a donné un âge de 8.365 années [34].

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I.4.- Conclusion partielle L’hypothèse de H. Besairie sur le socle cristallin de Madagascar en 1973 est révisée par les travaux récents du PGRM en 2008. Notre zone d’étude se trouve sur le socle cristallin de Madagascar qui engorge des phénomènes thermiques (convections) intéressants témoignés par les mouvements des blocs constituants Madagascar, les roches intrusives et surtout les roches volcaniques. La région de l’Itasy est constituée géologiquement de gneiss migmatitique du socle pré-cambrien à la base des différents édifices volcaniques du Pré-

Pléistocène à l'Holocène.

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Chapitre -II GEOTHERMIE ET SOURCES THERMALES II.1.- Notion générale sur la géothermie

II.1.1.- Gradient géothermique [25] Plus on descend à l'intérieur de la croûte, plus la chaleur augmente : C'est ce que l'on appelle le gradient géothermique . On a pris l’habitude de parler de gradient géothermique moyen dans une région donnée. On parle ainsi de gradient normal (3,3°C par 100 m) ou de gradient faible (2°C par 100 m) ou élevé (5°C par 100 m).

Figure 8: Le géotherme (Source : Preat A. Géol .F-103 2010)

II.1.2.- Densité de flux thermique Dans un corps solide immobile, si la température n’est pas uniforme, on observe un gradient de température et il se produit naturellement un transfert de chaleur qui caractérise un flux. C’est-à-dire q’une quantité de chaleur traverse, dans une unité de temps, une surface. Ce flux de chaleur peut être représenté par un vecteur, qui est lié linéairement au gradient de température selon l’équation [25]:

2 2 q = K gradT (en [W/m ] ou en [ µcal/cm /s]), où K représente le coefficient de conduction ou conductivité thermique en [W/m/°K] ou en [mcal/cm/s/°C] et gradT= est le Gradient géothermique en [°C/km] avec

T : température du matériau à la profondeur h en [°C] et h : profondeur en [km].

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La conductivité thermique K varie selon la nature des matières traversées par la chaleur (tableaux 1 et 2). Tableau 1: Conductivité thermique de divers types de roche à température ambiante [25] Roche Conductivité thermique [W / m °K] Granite 2,5 - 3,8 Gabbro/basalte 1,7 - 2,5 Péridotite/pyroxenite 4,2 - 5,8 Calcaire 1,7 - 3,3 Dolomite, sel ∼ 5,0 Grès 1,2 - 4,2 Argile 0,8 - 2,1 Tuf volcanique 1,2 - 2,1 Sédiments marins 0,6 – 0,8 Eau 0,6 Source : [25]

Tableau 2 : Symboles des unités pour les paramètres thermiques [25] Paramètre Symbole Unité SI Autre unité Facteur de conversion couramment de SI utilisée en unité courante -2 -2 -1 Flux de chaleur q Wm µcal cm s 23,9 Gradient de température r °K m -1 °C km -1 1000 Conductivité thermique K W m -1 °K -1 mcal cm -1 s-1 °C -1 2,39 Capacité calorique C J kg -1 °K -1 Cal g m -1 °C -1 239 Dif fusivité thermique a m2 s-1 cm 2 s-1 10 4 -3 -13 -3 -1 6 Production de chaleur A W m *10 cal cm s 2,39 * 10 Source : [25]

Lorsque le corps est isotrope, les deux vecteurs, flux et gradient, sont de même direction. Lorsque le corps est anisotrope, les deux vecteurs divergent et l’écart peut être considérable comme par exemple dans un schiste micacé disposé obliquement par rapport au flux de chaleur où la conduction est trois fois plus forte parallèlement aux lits qu’à angle droit. Les anisotropies de conduction sont généralement négligées dans les interprétations géothermiques, mais ce phénomène mériterait dans bien des cas d’être pris en compte dans l’étude des socles cristallins ou des bassins sédimentaires dans lesquels la nature lithologique du sous-bassement n’est pas sans influence sur les variations de flux géothermique [25]. Le flux géothermique comme le gradient de température, peut lui aussi beaucoup différer d’un endroit à l’autre, allant de moins de 30 à plus de 500 mW/m2. Toutefois, même lorsque ce flux atteint des valeurs très élevées, l’homme n’en aperçoit pas l’existence car il est beaucoup plus faible que le rayonnement solaire. La valeur du flux géothermique sur l'ensemble de la surface terrestre est estimée entre (selon les ouvrages) 0,06 et 0,08 W/m2, ce qui est négligeable si on compare de telles valeurs aux 342 Wm-2 d'énergie solaire reçus en

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moyenne en haute atmosphère terrestre. Le rapport est de 1/4.000 [34]. II.1.3.- La géothermie La géothermie, du grec Gé (la terre) et thermos (la chaleur), est la science qui étudie les phénomènes thermiques internes du globe terrestre et la technique qui vise à l'exploiter. Par extension, la géothermie désigne aussi l'énergie géothermique issue de l'énergie de la Terre qui est convertie en chaleur [39]. Selon les températures, on distingue trois grandes formes de géothermie: - la géothermie moyenne et haute énergie - la géothermie basse énergie - la géothermie très basse énergie II.1.3.1.- Géothermie moyenne et haute énergie Elle s’intéresse à des températures d’au moins 100°C (température du réservoir) dans des forages très profonds. La géothermie « haute énergie » consiste à exploiter les sources d’énergie contenues dans les réservoirs géothermiques localisés à plus de 1500 m de profondeur, dont la température du réservoir est supérieure à 150°C et peut atteindre jusqu’à 250°C. Les zones où les températures sont beaucoup plus fortes sont appelées « anomalies de température » et sont localisées dans les régions volcaniques. Ces zones sont généralement exploitées pour fournir de l’énergie qui permettra par la suite de produire de l’électricité à l’aide des centrales géothermiques [39]. II.1.3.2.- Géothermie basse énergie Pour la géothermie basse énergie l'eau est prélevée dans le sous-sol à des températures comprises entre 30°C et 100°C. La chaleur est utilisée directement pour le chauffage de bâtiments, le plus souvent au moyen d'un réseau de chaleur. En d’autres termes la géothermie « basse température » concerne les forages permettant d’atteindre des gisements qui se forment généralement entre 1500 et 2500 m de profondeur, dans de grands bassins de sédimentation. Cette technique est principalement utilisée pour le chauffage urbain collectif ainsi que pour certaines applications industrielles [39]. II.1.3.3.- Géothermie très basse énergie La géothermie très basse énergie est définie par l’exploitation d’une ressource présentant une température inférieure à 30°C, qui ne permet pas, dans la plupart des cas, une utilisation directe de la chaleur par simple échange. Elle nécessite donc la mise en œuvre de pompes à chaleur qui prélèvent cette énergie à basse température pour l’augmenter à une température suffisante pour le chauffage d’habitations par exemple.

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Cette forme de géothermie concerne l’exploitation de deux types de ressources d’énergie naturellement présente dans le sous-sol à quelques dizaines voire des centaines de mètres et dans les aquifères qui s’y trouvent. Le concept de géothermie très basse énergie recouvre des applications qui vont du chauffage de maisons individuelles jusqu’au chauffage par réseau de chaleur. Ce type de géothermie se montre particulièrement adapté au chauffage de logements collectifs ou locaux du secteur tertiaire (hôpitaux, administration, centres commerciaux, etc.) [39]. II.1.4.- Système géothermique 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 chaleur (magma intrusif ou effusif), fluides chauds, réservoir (roche perméable, roche fracturée) et couche ou toit imperméable (figure 9) [1] .

Figure 9: Système géothermique (source de chaleur-réservoir-toit) (source : Geothermal Education Office) Les systèmes géothermiques peuvent être classés sur la base des disciplines comme la géologie, la tectonique , l’hydrologie et les caractéristiques du transfert de chaleur, entre autres les fluides hydrothermales d’origine volcanique ou non. Ainsi, les systèmes géothermiques peuvent être groupés en trois principales catégories: volcanique, non volcanique et volcano-

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Mémoire de fin d’étude tectonique (figure 9). Les groupements de ce type peuvent être utilisés comme un guide dans l’estimation du potentiel énergétique d'un système géothermique [1] . A Madagascar, les systèmes géothermiques peuvent être ainsi divisés en trois types [1] : - 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), - Type 2 : Géothermie de basse à moyenne enthalpie dans le socle cristallin, en liaison avec des systèmes de plis (bloc composite) et/ou en rapport avec une tectonique cassante (rift continental) et à un plutonisme - Type 3 : Géothermie de basse enthalpie dans les bassins sédimentaires en rapport avec l’ouverture du canal de Mozambique dans un contexte de rift de marge continentale passive [1] . La région volcano-tectonique quaternaire d’Itasy correspond à un système géothermique de type 1 ; toutes les sources sont manifestement en liaison avec le volcanisme quaternaire récent; la région est également le siège d’une activité sismique relativement faible mais assez fréquente qui est probablement le résultat d’une tectonique cassante active [1] . Ce système géothermique est, comme celui de la région de Vakinakaratra (Antsirabe), nommé géothermique magmatique, pas en raison des fluides magmatiques, mais en raison d'une source de chaleur magmatique, et est lié à des failles récentes dans les zones à croûte amincie [17]. II.2.- Les zones thermales Les champs solfatariens, les sources d'eau chaude, les fumerolles et les geysers font partie des zones thermales. On distingue deux types d'activité thermale: celle à basse température (température de l'eau et des gaz en profondeur inférieure à 150°C) et celle à haute température (température supérieure à 150 °C) [15]. Les zones à basse température sont les plus nombreuses. On en a répertorié près de 250, composées de plus de 700 sources thermales appelées "laug" ou "hver" en islandais. Leur température moyenne est de 75°C (température dans le réservoir). Elles sont localisées essentiellement dans les basaltes tertiaires. L'origine de l'eau des sources thermales dépend du même mécanisme que celui des geysers. Ces phénomènes sont spectaculaires et rares de nos jours [15].

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II.2.1.- Sources thermales et tectonique [13] Quand on envisage les griffons de diverses sources thermales, on remarque aussitôt qu’ils peuvent se diviser en deux grandes catégories, assimilables, en fait à de gisements métallifères : d’une part, aux filons ; de l’autre aux couches interstratifiées : Il existe de véritable filons d’eau thermale qui, selon nous, sont, dans la majorité des cas, les véritables origines des eaux thermales, répandues ultérieurement, sous toute autre forme, dans un bassin hydrologique ; On rencontre des nappes thermales interstratifiées, pouvant : soit donner des sources sur leur affleurement naturel ; soit, de préférence, fournir, par des sources artésiennes artificielles. Ces nappes thermales elles-mêmes paraissent le plus souvent, et particulièrement quand leur température est élevée, être alimentées par des « filons » d’eau (zone de moindre résistance longue et étroite que l’eau suit lors de son mouvement ascendant). Ces derniers s’épanchent latéralement après avoir traversés des couches poreuses ou fissurées (Vichy, Vals, Géleznovodsk, Paugues, etc.). Il peut cependant arriver, parfois, que cette nappe artésienne doive simplement sa température à la profondeur qu’elle-même atteint dans le sol, et sa minéralisation aux sels solubles ou aux gaz qu’elle a rencontrés sur son passage. D’une façon générale, le griffon d’une source thermale se trouve à l’intersection d’une fracture géologique profonde (faille ou filon) et d’une ligne de dépression topographique. Mais surtout sur une colonne de moindre pression hydrostatique, de moindre charge, où l’eau, s’élevant par la fracture, se dirige naturellement de préférence à toute autre émergence plus élevée. Les sources thermales ont dû, pour acquérir leur température, descendre à une profondeur assez grande, ou se trouver en contact avec des terrains déjà échauffés par les phénomènes volcaniques. Ceci montre que ces sources doivent se trouver localisées dans des régions, à volcan récent et/ou à des mouvements tectoniques actives. Et l’on peut ajouter de suite qu’il faut que ces mouvements aient été récents pour que les vides produits par eux n’aient pas été comblés, les saillies du sol nivelés et les roches refroidies : d’où la relation entre les principaux groupes de sources thermales et les chaines de plissement récentes. Les fractures géologiques, servant de conduite pour les eaux thermales, peuvent appartenir à cinq catégories principales :

- Diaclases, ou cassures intérieures des roches

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- Plis des terrains - Failles - Contacts de filons, dykes, ou massifs de roches cristallines avec des terrains sédimentaires - Filons d’incrustation

II.2.1.1.- Diaclases, ou cassures intérieures des roches [13] (Exemples : Plombières, la Bourboule, Chatelguyon, etc.) Les diaclases jouent un rôle considérable dans la circulation des eaux souterraines presque superficielles, qui creusent les grottes et alimentent les sources dites vauclusiennes. Quand il s’agit de sources thermales, l’influence profonde de ce genre de cassures est presque insignifiante et que, lorsqu’on a trouvé la relation d’une source thermale avec les diaclases d’une roche, on n’a nullement résolu le problème de son origine réelle, qui se rattache toujours à un accident tectonique d’une bien autre amplitude. C’est en partant de cet accident géologique, de cette fracture principale, que les eaux thermales, remontant sous pression et rencontrant, vers la surface, un réseau de vides largement accessible, par lequel elles ont un libre accès au jour, s’y précipitent. Le cas se présente même pour des strates poreuses et perméables, où se produisent, de cette manière, des nappes d’eau thermales artésiennes. Il est encore plus net quand les eaux trouvent, dans des calcaires ou même dans des roches plus compactes (quartzites, granites, porphyres, etc.), des systèmes de fissures plus ou moins ramifiées. II.2.1.2.- Plis des terrains [13] (Exemples : Basse-Mitidja (Algérie), M’zab, Oued Rhir, etc.) Les eaux thermales, arrivant au jour par suite d’un pli de la strate perméable, où elles ont cheminé souterrainement sous un couvercle imperméable, correspondent, en quelque sorte, à des puits artésiens naturels. Généralement, les eaux, qui ont suivi un trajet semblable, ne sont pas descendues assez bas pour se thermaliser. II.2.1.3.- Failles [13] (Exemples : Loudun (Vienne), Limagne) Les failles, les parois de roches éruptives et les filons métallifères, présentent, pour la circulation des sources thermales, une importance toute spéciale et l’on peut même dire que la très grande majorité d’entre elles n’ont pas d’autre origine.

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Le fait est même si marqué et si net que, dans nombre de cas où des failles se trouvaient cachées par des terrains superficiels, l’existence de sources thermales a pu servir à les jalonner. Ce rapprochement des sources thermales avec failles et filons, s’explique aisément par la continuité en profondeur de ces accidents géologiques, qui ne sont pas limités à un terrain particulier, mais affectent souvent tout l’ensemble de la région. En outre, les parois de failles et de filons présentent des conditions physiques particulièrement favorables à la circulation des eaux : dans le cas des failles ou des parois de dykes éruptifs, on est, par définition même, au contact de deux dépôts de nature diverse et souvent l’un d’eux forme un mur impénétrable, le long duquel viennent se concentrer les eaux ; de l’autre dans le cas des filons métallifères, de même, le filon, généralement étanche par sa nature minéralogique, retient les eaux qui s’y accumulent. II.2.1.4.- Contacts de filons, dykes, ou massifs de roches cristallines avec des terrains sédimentaires [13] (Exemples : Bagnères-de-Luchon et Cauterets (Hautes-Pyrénées), Bade) Le contact d’un dyke cristallin avec les sédiments qu’il recoupe présente fréquemment, à la circulation des eaux souterraines, une issue tout indiquée. On est là dans des conditions analogues à celles d’une faille, entre des sédiments, pouvant offrir : soit des couches poreuses perméables aux eaux, soit, tout au moins, des plans de schistosités favorables aux infiltrations et une roche cristalline, relativement compacte et impénétrable (sauf le cas de diaclases superficielles). En outre, l’application de ces contacts cristallins correspond, en bien des cas, à un accident de fractures encore ouvertes. Enfin, nombre de ces roches cristallines (le granite, par exemple) se présentent souvent dans les conditions d’un substratum sédimentaire, qui n’apparaît au milieu des terrains plus récents que sur les voûtes anticlinales, et ces anticlinaux, ainsi qu’on peut le remarquer d’une façon générale pour les sources en rapport avec des plissements, ont bien des raisons pour être généralement favorables à la répartition des eaux souterraines (cassures plus multipliées, relèvement vers la superficie de roches ayant pu recueillir des infiltrations et les échauffer dans leurs synclinaux plus profonds, etc.). II.2.1.5.- Filons d’incrustation [13] Le plus grand nombre des sources thermales sortent au jour sur d’anciens filons, marquant ainsi la persistance des circulations hydrothermales suivant les mêmes fractures du sol, qui étaient autrefois incrustées de produits métallifères et de gangues.

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Il en est même résulté assez souvent (à Freiberg, au Comstock, à Sulphurbank, à la Sierra Almagrera, etc.) la découverte de véritables sources thermales, réalisée en profondeur par l’exploitation minière. Toute source minérale laisse, d’ailleurs, en circulant dans les fissures terrestres, certains dépôts et tend à constituer elle-même des filons : ce qui, par contrecoup, peut provoquer, pour les fissures minces où se ramifient souvent les eaux à la superficie, des obstructions locales, donc des déplacements de griffons. II.2.2.- Les geysers [15] Dans les pays de volcanisme actif (Islande, Nouvelle-Zélande) ou récent (Etats-Unis, Madagascar), l'eau bouillante jaillit en gerbes à la surface du sol; ce phénomène s'appelle un geyser. Le « Geysir », en Islande, qui atteint 55 mètres de haut, a donné son nom à tous les autres geysers du monde (et d'ailleurs son nom signifie en islandais: le « jaillisseur»). Actuellement, le geyser le plus spectaculaire est le Géant dans le Parc National de Yellowstone, aux États-Unis. Son jet d'eau bouillante intermittent atteint 60 mètres de haut. La caractéristique des geysers est qu'ils fonctionnent de façon intermittente, à intervalles variables. Le "Vieux fidèle", dans ce même parc de Yellowstone, "crache" régulièrement pendant 5 minutes, à peu près toutes les heures. D'autres geysers ont un rythme moins régulier. Qu'est-ce qui provoquent les geysers? Il faut qu'une nappe d'eau en profondeur soit réchauffée par des gaz volcaniques et portée à ébullition; l'eau bouillante, chargée d’énergie, jaillit alors avec force sous forme de colonne d'eau. En Nouvelle-Zélande, le Waimangu avait battu tous les records d'altitude avec son jet de 300 mètres de haut, mais il ne fonctionne plus à l'heure actuelle. II.3.- Conclusion partielle Ce chapitre nous a montré une forme d’énergie liée à la chaleur de la Terre qui croît en fonction de la profondeur. Cette chaleur peut être aperçue en surface à l’aide d’un fluide caloporteur chauffé en profondeur et circulant le long des discontinuités géologiques. Le chapitre suivant nous introduit dans la connaissance de la géothermie pour le cas de

Madagascar.

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Chapitre -III LA GEOTHERMIE A MADAGASCAR L’effort déployé dans le domaine de la Géothermie a débuté par l’enquête de reconnaissance dans le domaine des ressources géothermiques, objet du projet PNUD MAG/77/017, effectuée de 1978 à 1981, qui visait à évaluer le potentiel géothermique du pays. Elle consistait en des inventaires, des localisations, des échantillonnages et des analyses chimiques des principales sources thermales identifiées. Les manifestations géothermiques sont largement répandues à Madagascar. On connaît entre 120 et 140 sources d’eau thermale sans aucune fumerolle. Au cours des études de reconnaissance des ressources géothermiques à Madagascar, 117 échantillons d’eau thermale et d’eau froide ont été prélevés et analysés. La température de l’eau varie de juste au-dessus de la température moyenne ambiante 18°C (Andranotsara- Antsira) jusqu’à 78°C (Andranomafana-Betsiaka). Des 117 échantillons d’eau prélevés, 87 présentent des températures au-dessus de 60°C. L’interprétation de la composition chimique de ces eaux indique qu’environ 30% n’ont pas atteint un équilibre avec des minéraux et des roches d’altération et que, pour cette raison, la géothermométrie chimique ne peut pas être appliquée à ces eaux pour prévoir les températures en profondeur. Ces eaux non équilibrées qui sont froides, ou des eaux de circulation peu profonde ; la plupart d’entre elles se trouvent dans les roches sédimentaires situées dans la partie Ouest de Madagascar. [32] III.1.- Origine des eaux thermales à Madagascar [32] D’après leur origine, démontrée ou parfois seulement supposée, on distingue classiquement 3 grandes catégories d’eaux thermales (eaux chaudes à forte minéralisation) à Madagascar : les eaux vadoses ou géothermales, les eaux juvéniles ou endogènes et les eaux fossiles ou connées. En outre, dans de nombreux cas, une origine mixte peut être envisagée. III.1.1.- Eaux vadoses ou géothermales [32] Ce sont des eaux météoriques qui s’infiltrent plus ou moins profondément, acquérant ainsi une température qui dépend de la profondeur atteinte. Après un trajet plus ou moins long, au cours duquel elles peuvent se minéraliser dans des proportions valables aux dépens des formations qu’elles traversent, elles reviennent plus ou moins rapidement à la surface, à une altitude évidemment plus basse que celle de la zone d’infiltration, en conservant tout ou une partie des calories absorbées. Leur température s’abaisse souvent à la fin de leur parcours souterrain, par suite d’un mélange avec des eaux froides superficielles.

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III.1.1.1.- Eaux vadoses phréatiques ou eaux artésiennes de faible profondeur Leur cycle est absolument identique à celui des eaux normales correspondantes et, de ce part, elles peuvent présenter les mêmes variations de débit et de température, en fonction des conditions hydrométéorologiques locales ou régionales. En ce qui concerne leur minéralisation, elle est d’autant plus caractérisée et plus constante que le cheminement entre zone d’alimentation et lieu d’émergence est plus long et plus lent. En général, leur température est voisine de la normale et inférieure à 20°C ; ce sont des eaux froides. Elles sont nombreuses à Madagascar. III.1.1.2.- Eaux vadoses artésiennes de moyenne profondeur Il existe bien entendu tous les termes de passage entre les eaux froides provenant d’une circulation à faible profondeur et les eaux thermales profondes. Les températures de ces eaux vadoses intermédiaires s’échelonnent de 20 à 35°C (eaux tièdes). III.1.1.3.- Eaux vadoses artésiennes de grande profondeur Le schéma de leur circuit est identique, dans ses grandes lignes, à ceux des cas précédents, mais la profondeur atteinte (1000 m et plus) permet l’acquisition d’une température beaucoup plus élevée. III.1.2.- Eaux juvéniles ou endogènes [32] Il est parfois difficile de justifier la température et la composition de certaines eaux en invoquant les processus précédents. Aussi fait-on appel à l’hypothèse de la venue au jour d’eaux juvéniles, c'est-à-dire nées par synthèse à de grandes profondeurs à l’occasion de la recristallisation des roches plutoniques ou volcaniques. La localisation de nombreuses sources thermales, très chaudes et riches en gaz (CO 2 en particulier) dans les régions affectées par un volcanisme récent, de même que certains dégagements subordonnés au volcanisme, d’eau chaude plus ou moins minéralisée et de gaz divers, semblent justifié cette hypothèse. En réalité, elle est discutable. Pour certains vulcanologues, ces manifestations ne seraient dues qu’au réchauffement et à la vaporisation d’eaux souterraines au voisinage des racines des appareils volcaniques. Par ailleurs, des recherches récentes, basées sur les dosages isotopiques de 18 O dans diverses catégories d’eaux, ne donnent pour l’instant aucune preuve formelle de l’existence d’eaux magmatiques ou volcaniques.

Certains auteurs pensent même que les eaux thermales sont entièrement d’origine météorique. Il convient donc d’être prudent à ce sujet, tout en admettant l’influence des phénomènes magmatiques et volcaniques sur le gradient géothermique local et par conséquent sur l’élévation de température des eaux souterraines.

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De même, on mettait sur le compte des variations des émanations magmatiques, les modifications de composition, de débit et parfois de température, constatée sur certaines sources d’origine supposée juvénile, paradoxalement moins constantes que celles provenant d’eaux vadoses phréatiques à circulation très lente. III.1.3.- Eaux fossiles ou connées [32] Ce sont en général des eaux marines emprisonnées dans une formation sédimentaire depuis l’époque de son dépôt. Elles sont souvent fortement minéralisées : à leur salinité originelle, qui peut augmenter par concentration, au cours du temps, s’ajoutent les éléments empruntés aux roches qui les retiennent. Or, ces eaux fossiles peuvent se trouver ultérieurement entraînées par une circulation d’origine superficielle qui, acquerra, de ce fait, une minéralisation très particulière.

Il est, bien entendu, difficile de prouver directement l’existence d’un tel mécanisme, mais il est certainement plus fréquent qu’on ne le pense. La possibilité de ce mécanisme reste à vérifier en particulier dans le Sud de Madagascar. III.1.4.- Origine mixte [32] Donner des exemples de sources thermales d’origine purement juvénile ou connée, est assez embarrassant. En effet, un mélange avec des eaux vadoses moins profondes, et même avec des nappes superficielles, entraîne des modifications dans la composition, la température et le débit de la venue d’eau thermale originelle. III.2.- Caractères hydrogéologiques des eaux thermales III.2.1.- Types de gisement [32] De ce qui précède, on peut retenir, l’existence de deux grandes catégories de sources médicinales (appellation ancienne de l’eau thermale) : - les sources froides, provenant d’eaux artésiennes de moyenne ou grande profondeur à circulation lente ou très lente. - les sources chaudes provenant d’eaux artésiennes de moyenne ou grande profondeur en grande partie d’origine météorique, plus ou moins réchauffée dans les régions affectées par le volcanisme ou la tectonique, sur un parcours en thermosiphon. Les nappes phréatiques d’eaux minérales et leurs exutoires naturels ne diffèrent, en rien, du point de vue hydrogéologique, des nappes et sources normales. Pour les nappes artésiennes d’eaux thermales, il en est de même dans les grandes lignes, mais deux points particuliers doivent être mis en évidence :

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- d’une part, les eaux, parvenues aux griffons, peuvent se répandre dans une couverture quelconque (série sédimentaire masquant un socle cristallin, altérites, etc.). Elles y forment, selon les conditions hydrogéologiques locales, soit une nappe phréatique, soit une ou plusieurs nappes captives secondaires. Dans les deux cas, un mélange est possible avec les eaux normales imprégnant cette couverture. - d’autre part, si une bonne étude hydrogéologique peut amener la découverte et l’exploitation par forage d’une nappe captive sans exutoires identifiés, il n’en est pas de même pour les eaux thermales. Leur existence ne peut en effet être soupçonnée à priori, et elle n’est signalée que par les sources ascendantes qui se répartissent dans un griffon plus ou moins localisé. Bien entendu, grâce à ces indices superficiels, il est loisible de procéder, en sens inverse, à une étude hydrogéologique et de réaliser, éventuellement, un captage profond. On voit que les investigations se rapportant aux conditions d’émergence des eaux thermales sont déterminantes dans ce cas. III.2.2.- Débit [32] Le débit d’une source thermale est un de ses caractères les plus importants. D’une part, le contrôle de la constance du débit, par des mesures périodiques, à quoi s’ajoute celui de la constance de la température, permet de conclure à l’absence de mélange avec des eaux normales, la pureté de l’eau et l’efficacité des travaux de captage. D’autre part, les mesures de débit facilitent l’étude des relations possibles entre les diverses sources d’une même station. En effet, très fréquemment, le débit global d’une station varie dans de faibles proportions, et l’augmentation artificielle du débit d’une émergence se fait au détriment de celui des sources voisines. Il est assez rare que le débit d’une source thermale soit absolument constant. Il subit des variations spontanées dont les causes principales sont : - l’engorgement des griffons ou des canalisations par le dépôt de substances minérales incrustantes, tufs calcaires ou siliceux par exemple ; - le régime météorologique local (fluctuation des eaux souterraines normales) ; - le régime des eaux de surface et, en particulier, des cours d’eau qui, on l’a vu à propos de la localisation des émergences, sont souvent très voisins de celles-ci.

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III.3.- Caractères physico-chimiques des eaux thermales III.3.1.- Thermalité [32] La température plus ou moins élevée des eaux thermales est non seulement importante du point de vue thérapeutique et énergétique, mais aussi parce qu’elle autorise souvent une notable concentration en sels dissous. Cette thermalité provient d’un parcours souterrain atteignant une profondeur telle qu’elle leur fait rencontrer des zones où la température est plus élevée qu’en surface. Ceci est particulièrement net dans les régions du volcanisme récent où l’accroissement de la température en fonction de la profondeur (gradient géothermique) est plus grand qu’ailleurs. Mais d’autres agents peuvent intervenir localement au cours du circuit thermal, tels que des réactions exothermiques (oxydation des pyrites, hydratation de l’anhydrite, etc.) et la désintégration des minéraux radioactifs.

Si on néglige ces facteurs accessoires, on peut estimer la profondeur minimale P m (en mètre) du thermosiphon en appliquant la formule :

Pm = (t s – t)G où : t s = température moyenne de la source (en [°C]) t = température du lieu d’émergence (en [°C]) G = le gradient géothermique local (en [m/°C]) Ce calcul est très approximatif : la rencontre d’eaux souterraines normales amenant un refroidissement est une des principales causes d’erreur ; le débit peut être perturbé par ces eaux normales. La constance de la température à un griffon est l’indice d’un captage parfaitement réalisé dans le gîte réel. Des perturbations de la température, qu’il y aura avantage à confronter avec celles du débit, de la composition chimique et des conditions hydrométéorologiques locales, apporteront la preuve d’infiltrations plus ou moins périodiques d’origine superficielle, ce qui suggérera la nécessité de travaux de correction. La température de l’eau au griffon est étudiée comme critère de classification des eaux thermales (tableau 3), mais les auteurs sont loin d’être d’accord sur les subdivisions. Le tableau 3 donne le découpage le plus usuel :

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Tableau 3 : Types de sources thermales Type Température Exemples [°C] 1-Sources froides <20 -Andranotsara -Antsira (18°C) -Antsirabe (eau domestique) (20°C) 2-Sources thermales : -Andranomafanakely -Doany (30°C) • Sources tièdes ou hypothermales -Andranomangotraka-Itasy (28°C) 20 à 35 -Folakara (28°C) -Sakaramy (27°C) • Sources chaudes ou -Ramainandro (42°C) mésothermales -Ranomafana-Andranomadio (50°C) 35 à 50 -Mahabo (39°C) -Androranga (60°C) • Sources très chaudes ou -Andranomafana-Betafo (57,5°C) hyperthermales -Andranomafana-Betsiaka (78°C) >50 -Andranomafana-Migioky (72°C) Source : [32] III.3.2.- Radioactivité [32] Beaucoup d’eaux thermales présentent une radioactivité, d’ailleurs extrêmement faible pour la plupart, mais souvent invoquée pour justifier certains de leurs effets thérapeutiques. Cette radioactivité est éventuellement due à l’émanation du radium (radon) et, dans une proportion beaucoup plus faible, à l’émanation du thorium (thoron). Elle peut être permanante, pour le radon provenant des sels de radium et de roches granitiques, ou temporaire et variable pour le radon directement emprunté aux roches traversées. La période du radon et, plus encore, celle du thoron, étant très courte (respectivement 3,8 jours et 54 secondes), les effets possibles de la radioactivité des eaux thermales ont une durée très limitée, surtout pour les eaux à radioactivité temporaire. L’eau, dont la teneur en bicarbonate facilite la mise en solution des minéraux uranifères et radifères, peut acquérir sa radioactivité à très faible profondeur. Les effets guérisseurs et magiques attribuées à ces eaux thermales ne proviennent en réalité que de la radioactivité hydrothermale (Betafo, Antsirabe, Ambohibary Sambaina, etc.). III.3.3.- Minéralisation [32] Comme les eaux normales, mais en général en plus forte proportion, les eaux thermales contiennent des sels dissous, dissociés en anions et cations de faibles concentrations. De plus, elles renferment un plus ou moins grand nombre d’éléments, parfois à l’état colloïdal, à savoir : - une minéralisation principale, relativement constante pour une source donnée, due à quelques anions et cations majeurs, présents à des concentrations de quelques centigrammes à quelques décigrammes par litre dans la plupart des cas ;

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- une minéralisation accessoire, due aux anions et cations mineurs ainsi qu’aux substances colloïdales, dont les teneurs se chiffrent le plus souvent en microgrammes par litre. Une tendance se fait jour, parmi les spécialistes, pour lui attribuer un très grand rôle dans les vertus thérapeutiques des eaux. On peut distinguer plusieurs sortes d’eau thermale selon sa composition chimique (tableau 4). Tableau 4 : Classification chimique des eaux thermales Appellations des Appellations Particularités chimiques Autres caractères eaux accessoires fondamentales Minéralisation souvent 1-Sodiques comprise entre 2 et 8 g/l CO 2 libre très abondant 2-Calciques Ca 2+ atteint parfois 700 à 800 mg/l a) Sodico -calciques : Bicarbonatées minéralisation intermédiaire entre 1 et 2 3-Mixtes b) Calco -magnésiennes : comme a) + Mg 2+ c) Chlorobicarbonatées sodiques : minéralisation intermédiaire entre 1 et 5 10 g/l

8-Chlorosulfatées La teneur en NaCl étant plus élevée, la solubilité de CaSO 4 calciques augmente (jusqu’à 5 – 6 g/l) Faiblement minéralisées Généralement 9-Sodiques hyperthermales, un peu de H 2S dissous 10 -Chloro -sulfurées Faiblement minéralisées, mais Généralement froides sodiques riche en NaCl Sulfurées Sulfatées calciques à l’origine, mais réduites à faible profondeur par des bactéries ou des substances organiques 11-Calciques incluses dans les roches traversées : ce sont des sulfurées calciques accidentelles. Teneur notable en H 2S 12 -Calciques Processus inverse : les sulfures sont oxydés en dégénérées hyposulfites, sulfites et même sulfatés Source : [32]

La valeur de la résistivité et la proportion de résidu sec à 500°C fournissent une représentation sommaire de la minéralisation (à titre indicatif, le poids du résidu sec par litre peut exceptionnellement, dépasser 250 g dans le cas des eaux riches en chlorures de sodium).

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La minéralisation est empruntée aux formations géologiques baignées par les eaux au cours de leur trajet souterrain, y compris sa branche ascendante. Les résultats de ce lessivage dépendent d’un grand nombre de facteurs parmi lesquels on doit citer : - la nature et la localisation des substances mises en solution,

- la solubilité spécifique des sels existant dans les roches (NaCl, KCl, CaSO 4, etc.) et la possibilité, pour des minéraux pratiquement insolubles, d’être attaqués en présence de certains anions en excès. - les échanges de base au contact d’argile

(par exemple : argile + CaSO 4
argile calcique + Na 2SO 4) - les réactions chimiques ou biochimiques secondaires (par exemple, la réduction des sulfates en sulfures en présence de matières organiques, la formation de soufre et d’acide sulfureux sous l’influence des bactéries) - les modalités de circulation des eaux souterraines, sous la dépendance de la porosité des roches, de la pression et de la température régnant aux profondeurs où se produit la minéralisation. III.3.4.- Gaz [32] Les eaux thermales renferment des gaz divers. Les gaz spontanés se dégagent naturellement au griffon ou à son voisinage lorsqu’ils ne sont plus soumis qu’à la pression atmosphérique ; les gaz libres restent dissous dans les mêmes conditions. L’anhydrite carbonique est le gaz le plus fréquent, représentant souvent 98 à 99,5 % des gaz spontanés. Certaines eaux, dites acidulées ou carbogazeuses, sont particulièrement riches en CO 2 libre. Le gaz carbonique est spécialement abondant dans les sources des régions volcaniques et a donc là probablement une origine magmatique. Mais il peut aussi être introduit par les eaux météoriques dans la zone d’alimentation, ou provenir de réactions chimiques (dissociation des bicarbonates ou réduction des sulfates par exemple), ce qui expliquerait sa présence dans les eaux thermales des régions non volcaniques. L’oxygène et, surtout, l’azote sont souvent présents, empruntés à l’atmosphère souterraine ou à l’air introduit par les eaux météoriques dans la zone d’infiltration. Le gaz sulfureux existe surtout dans les régions volcaniques et pourrait avoir une origine juvénile. L’hydrogène sulfuré caractérise surtout les eaux sulfurées sodiques et sa présence s’explique par des réactions biochimiques à faible profondeur. Enfin, dans beaucoup d’eaux thermales, on a mis en évidence les cinq gaz rares, argon et hélium surtout ; ces gaz ont, en général, la même origine que l’azote et l’oxygène.

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Indépendamment de leurs actions thérapeutiques, les gaz, en particulier l’anhydrite carbonique, favorisent, par leur détente, l’ascension des eaux dans la zone superficielle ; en suspension, ils diminuent notablement la densité de l’eau, réduisant ainsi la charge exercée par la colonne liquide à l’aplomb du griffon. Les gaz spontanés sont souvent recueillis pour être réintroduits dans l’eau, dite alors eau minérale gazeuse naturelle. III.3.5.- Les propriétés chimiques des eaux thermales de Madagascar [32] Les eaux géothermométriques de Madagascar sont pour la plupart du type carbonaté, mais des eaux non thermales riches en gaz carbonique existent également. Des eaux de mêmes caractéristiques chimiques sont connues dans de nombreux autres endroits du globe. Ces eaux ne sont pas nécessairement liées aux réservoirs géothermiques souterrains. Elles peuvent s’être formées par dissolution du gaz carbonique d’une origine profonde dans l’eau souterrain ou dans l’eau de surface. Les eaux non thermales riches en gaz carbonique et parfois également celles ayant une température relativement basse montrent des caractéristiques chimiques typiques qui reflètent un non-équilibre avec les minéraux secondaires. Cette expérience souligne le besoin d’une interprétation critique des données chimiques pour l’eau car il importe de savoir si un équilibre n’est pas atteint, les géothermomètres chimiques ne sont évidemment pas applicables. III.4.- Méthode de géothermométrie chimique et résultats Le but du géothermomètre est d'estimer la température en profondeur, donnée par des concentrations des substances dissoutes en surface. Cette méthode suppose que des concentrations en profondeur sont préservées pendant que les eaux coulent sur la surface, et mesure le degré auquel les substances étaient en équilibre en profondeur [3] . Les résultats de géothermométrie chimique pour les eaux qui sont apparemment en équilibre avec les minéraux d’altération indiquent des températures en profondeur qui varient le plus souvent entre 90 et 130°C. A certains endroits l’on trouve des indications de températures qui dépassent 180°C et pouvant atteindre éventuellement 240°C. Les résultats des mesures thermométriques d’oxygène et de sulfate dans l’eau des échantillons sélectionnés se comparent favorablement avec les résultats géothermométriques du quartz et varient approximativement de 130 à 150°C [32] . Là où les résultats géothermométriques indiquent des températures en profondeur élevées, il y a toujours une grosse différence entre les températures mesurées dans les sources

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et les températures obtenues par géothermométrie. Cela suggère qu’un fort courant de refroidissement a eu lieu pendant la remontée. Ce qui, par extension, est indicatif d’une perméabilité relativement faible. Il ne s’en suit pas nécessairement que la perméabilité soit également faible dans les niveaux en dessous des zones de remontée [32] . Les sources thermales apparaissent dans des formations géologiques d’âges très différents. A Antsirabe et à Itasy, dans la partie centrale de Madagascar et dans l’extrême Nord du pays, ces secteurs thermiques sont associés au volcanisme Pléistocène et à de jeunes fractures. C’est dans ces secteurs de volcanisme récent que l’on prévoit de mesurer des températures souterraines les plus élevées par la méthode de la géothermométrie chimique [32] . III.5.- Les zones d’intérêt géothermique à Madagascar [32] L’interprétation des informations techniques par la géothermométrie chimique visait à identifier des réservoirs géothermiques probables à haute température. Cette étude, phase préliminaire de l’opération géothermique à Madagascar, avait pour but final de faire des recommandations pour les investigations futures dans le domaine de la géothermie. Huit zones présentent des perspectives favorables pour des recherches ultérieures. Elles sont identifiées prometteuses par VIRKIR de par leurs températures souterraines probablement élevées. Les classements par ordre de grandeur de température en profondeur des zones, pour lesquelles il mérite d’opérer des études complémentaires et supplémentaires, pour mieux connaître les caractéristiques géothermiques des zones, sont donnés ci-après : Tableau 5 : Les zones d’intérêt géothermique à Madagascar Zones Température probable en profondeur trouvée par VIRKIR (Groupe d’Ingénieurs-Conseils-ISLANDE) en utilisant le géothermomètre chimique Antsirabe 160°C à 240°C Itasy 170°C à 240°C Ambilobe 170°C Nosy-Be 155°C Ambanja 170°C Andapa doany 160°C Morondava 150°C Miandrivazo 170°C Source : [32]

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L’emplacement de ces zones est présenté sur la carte de la figure 10 :

Figure 10: Les zones de manifestations géothermiques à Madagascar (Randrianatoandro, T.T., 2008)

A l’exception des zones de Morondava et de Miandrivazo, les six autres zones sont toutes étroitement liées au volcanisme du Pléistocène. Elles comprennent à l’exception de la zone d’Antsiranana tous les phénomènes apparaissant près des roches volcaniques du Pléistocène. Ceci suggère fortement que l’on doit trouver le gradient de température le plus élevé à Madagascar dans les régions du volcanisme récent. Les régions à étudier en première priorité comprennent Antsirabe et Itasy où l’on suppose que les températures souterraines atteignent 160 à 170°C respectivement, et qui peuvent monter jusqu’à 240°C dans les deux zones. Quatre zones dans le Nord de Madagascar sont considérées comme de seconde priorité. Elles comprennent Ambilobe, Nosy-Be, Ambanja et Andapa doany. A ces endroits, l’on pense que les températures sous surface varient, de 140 à 180°C mais elles pourraient être plus élevées (200°C) à Ambanja. Les deux zones de troisième priorité comprennent celles de Morondava et Miandrivazo à

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Mémoire de fin d’étude l’ouest d’Antsirabe. Dans ces zones, il est incertain que les températures dépassent 120°C à 140°C (température obtenue à partir du géothermomètre quartz). Les mesures géothermométriques à cations donnent toutefois des valeurs plus élevées allant jusqu’à 250°C. De ces recommandations, il en ressort la nécessité d’une deuxième phase d’investigation incluant des études complémentaires et supplémentaires en vue de mieux localiser et mieux connaître les zones prometteuses identifiées et d’en faire un choix pour un ou deux sites qui devraient faire l’objet d’investigations détaillées. Les différentes étapes de cette deuxième phase se présentent comme suit : - l’interprétation supplémentaire des données existantes sur la géologie, la géochimie, la géophysique, l’hydrogéochimie, l’hydrogéologie, les échantillonnages et les analyses supplémentaires comprenant les analyses des isotopes des eaux souterraines et plus détaillées des sources thermales existantes ; - l’étude socio-économique qui comprenant le rassemblement et l’interprétation de toutes les données relatives à l’économie, à la géologie, à la géographie et à l’environnement tout en analysant les utilisations potentielles de l’énergie géothermique dans les huit zones prometteuses ; - le choix d’un ou deux zones prioritaires, objet d’études pour les étapes suivantes ; - la synthèse des différents résultats obtenus des étapes précédentes et les recommandations pour les investigations ultérieures suivi d’un programme détaillé, voir même leurs termes de références, en vue du développement des ressources géothermiques à haute, à moyenne et à basse enthalpies. Les études seront orientées vers la recherche de réservoirs non seulement à haute température destinée à la production d’énergie électrique à haute enthalpie mais aussi à moyenne et basse températures ; et chaque cas, sera suivi des différentes possibilités d’utilisation correspondante applicable à Madagascar. III.6.- Les problèmes de financement [32] La justification financière des projets géothermiques est basée sur les points suivants : - la présence d’une possibilité géothermique est doublée en général dans un même secteur par une possibilité hydraulique et les deux types d’énergie seront en concurrence. Mais la variation des débits des cours d’eau pose généralement des problèmes quant aux équipements à mettre en place, aux puissances garanties et aux énergies produites. D’autre part, l’utilisation en cascade ou directe de l’énergie

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géothermique donne à celle-ci un assez grand éventail par rapport à l’hydraulique qui se borne à la production d’énergie électrique ; - dans les parties assez isolées de l’île où les seules sources d’énergie, tout au moins en vue des techniques actuelles de fourniture d’énergie, seraient la centrale diesel, la possibilité d’y développer l’énergie géothermique, allant jusqu’à l’échelon de microcentrale, représenterait une alternative attrayante. - nombreux sont les secteurs de production en sommeil du fait de l’indisponibilité de l’énergie, la géothermie peut débloquer cette situation dans les régions où elles existent et où ce problème d’énergie se pose. Les avantages et désavantages à tirer des exploitations des sources géothermiques ne pourraient être connus qu’en menant des études techniques, économiques et financières poussées. III.7.- L’utilisation de la géothermie à Madagascar Tableau 6 : Sources thermales de Madagascar ayant une température en surface > 65°C Sou rce Thermale Température Localisation en [°C] 1- Betsiaka (Ankatoko) 78 Nord de l’île à 2 km E -NE de Betsiakakely Coordonnées 49° E, 13° S 2- Ranomafana 75 Nord de l’île à 2 km E -NE de Betsiakakely Coordonnées 49° E, 13° S Route de Vohemar 3- Andranomaf ana 64 Lit de la Ramena (Nord de l’île) Village d’Antseva 4- Ramena 67 Lit de la Ramena en aval des chutes d’Antsiafapiana (Nord de l’île) Coordonnées 48,5° E, 13,6° S 5- Andranomandevy 68 Près de Migioky (5 km au NO) Coordonnées 48,5° E, 13,8° S 6- An dranomafana 69,5 Rivière Ambazony, bassin de la Loky 7- Andranomandevy 65 Près de Besofo sur un affluent de gauche de l’Andranomalaza (province Analalava) 8- Andranomafana 68 Rive gauche de la Beangova à 3 km du village de Beangova (Alentours amont Tsaratanana) 9- Andranomalaza 65 Près d’Antsirabe Coordonnées 47° E, 20,2° S 10 - Andranomandevy 43 - 68 Près de Migioky (district de Mahebo) Coordonnées 45,1° E, 20,5° S Source : [32] III.7.1.- La moyenne et haute température (température à l’émergence) [32] A Madagascar, l’installation ou la localisation même de la géothermie moyenne et haute énergie est encore sur le banc du domaine de fastidieuses études et reconnaissances. Ce

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Mémoire de fin d’étude qui prouve que l’espoir de trouver et de pouvoir utiliser la moyenne énergie dans le pays n’est pas encore perdu. Cette forme de géothermie est considérée comme une des plus prometteuses dans l’avenir en matière de production d’énergie rurale et d’énergie calorifique pour les industries : - Environ 10 sources thermales ont des températures en surface dépassant les 65°C. (tableau 6) - Plus de 30 sites ont des températures à l’émergence variant entre 50°C et 59°C. Pour le moment, toutes ces sources chaudes sont employées dans le domaine de la basse énergie (bains chauds et cures thérapeutiques) sans utilisation industrielle. III.7.2.- La basse température (température à l’émergence) [32] La basse énergie bien que très abondante à Madagascar ne pourrait jamais jouer le même rôle que dans les pays froids de l’hémisphère Nord. En effet, Madagascar est un pays tropical ; le chauffage et les serres sont donc inutiles. Mais cela n’empêche pas à la basse énergie de satisfaire certains besoins habituels. III.8.- Conclusion partielle Madagascar possède un grand potentiel géothermique matérialisé par la présence des sources thermales liées aux volcans récents d’âge quaternaire. Le transport de la chaleur en surface nécessite un fluide caloporteur qui est généralement l’eau pour former les sources d’eaux thermales. L’étude de ces sources thermales en vue de leur valorisation mérite d’être continuée, surtout dans ces zones à volcans récents, ce qui incite la deuxième partie de ce mémoire : « Etude du prospect géothermique d’Itasy ».

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PARTIE-II : ETUDE DU PROSPECT

GEOTHERMIQUE D’ITASY

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Chapitre -IV CADRE GENERAL DE LA ZONE D’ETUDE Notre zone d’étude est la région de l’Itasy. IV.1.- Contexte géographique ([24], [23], [37])

Figure 11: Carte de localisation de la zone d'étude (Source : BD500 FTM, ONE, octobre 2007)

La région de l’Itasy se trouve dans la partie centrale de Madagascar, plus précisément dans la province d’Antananarivo, ayant comme régions limitrophes la région d’Analamanga (au Nord et à l’Est), la région de Vakinakaratra (au Sud) et la région de Bongolava (au Nord et à l’Ouest) (figure 11). Elle est organisée en trois districts (Arivonimamo, Miarinarivo et Soavinandriana) dont Miarinarivo est le chef lieu de la région, quarante-neuf (49) communes et cinq cent vingt-sept (527) « fokontany ». Elle se situe à cheval entre les Zones agro- écologiques des Hauts Plateaux Sud et du Moyen-Ouest. Par rapport à la capitale : Arivonimamo et Miarinarivo se trouvent légèrement en retrait de la RN1, respectivement à 42 km et 88 km, et Soavinandriana à 153 km sur la RN43 (direction Faratsiho) en quittant la RN1 à Analavory (PK124). Si l’accès à ces chefs lieux de districts est très facile, deux sites,

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Ambohidanerana et Merinavaratra sont particulièrement difficiles à joindre, en tout cas non desservis par aucune ligne de transport public. La région s’étend sur une superficie de 6 993 Km 2, ce qui représente 11,9% de la province d’Antananarivo en terme de superficie et 1,2% de Madagascar. IV.2.- Caractéristiques physiques IV.2.1.- Climat ([29], [37]) La région fait partie du régime climatique tropical d’altitude et est caractérisée par une température moyenne annuelle inférieure ou égale à 20°C. La moyenne des minima n’atteint pas 7°C, allant de 4,6°C (dans le district de Soavinandriana) à 6,3°C (dans le district de Miarinarivo). Deux domaines climatiques bien distincts apparaissent dans la région de l’Itasy selon les secteurs : un premier domaine sur l’Est et le Centre ; un deuxième domaine dans l’Ouest. Les parties orientale et centrale de l’Itasy (district d’Arivonimamo et 11 communes du district de Miarinarivo (Miarinarivo (urbaine), Alatsinainikely, Antoby-Est, Soamahamanina, Ambatomanjaka, Miarinarivo (suburbaine), Soavimbazaha, Analavory, Mandiavato, Zoma Bealoka, partie nord Andolofotsy) présentent les caractéristiques climatiques suivantes : - précipitations annuelles oscillant entre 800 mm et 1 000 mm durant la saison pluvieuse. - une saison sèche bien marquée du mois d’avril au mois d’octobre où la hauteur moyenne mensuelle des pluies se situe a 40 mm. - température moyenne mensuelle comprise entre 26.7°C en janvier et 7.1°C en août. Le climat des secteurs occidentaux (district de Soavinandriana et quelques communes du district de Miarinarivo : Anosibe-Ifanja, Manazary, Sarobaratra, partie Sud d’Andolofotsy) s’apparente, par contre, à celui du Moyen- Ouest de l’île : - pluviométrie comprise entre 900 mm et 1100 mm. - température moyenne : 28°C en Janvier à 10°C en août. IV.2.2.- Hydrologie [29] L’un des aspects physiques qui caractérisent Itasy est sa richesse en lacs. La région bénéficie, en effet, d’un important réseau lacustre (3500 ha) dont l’inventaire établi jusqu’à présent fait état de 51 unités qui se repartissent de la manière suivante : - 40 de ces lacs (soit 78%) s’égrènent dans le district de Miarinarivo dont les plus importants sont Mahiatrondro, Ambatomilona, Antamolava ;

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- 9 d’entre eux (soit 18%) dans le district de Soavinandriana dont le plus important est celui de Piliana ; - enfin, seulement les 2 lacs restants (soit 4%) se localisent dans le district d’Arivonimamo. Ces plans d’eau naturels (tableau 7), dont la mise en place est en relation avec les cratères d’anciens volcans de la région, représentent un atout non négligeable pour les activités aquacoles, touristiques et éco-touristiques mais surtout géothermiques. Plans d’eau:

Tableau 7 : Nombre de plan d’eau dans chaque district District Nombre de plans d’eau Superficie en [ha] Miarinarivo 41 500 Soavinandriana 11 192 Arivonimamo 04 8 Total 56 700 Source : Monographie régionale- MAEP 2003-2004 IV.3.- Contexte socio-économique IV.3.1.- Démographie et population [29] IV.3.1.1.- Population actuelle (en 2011) Tableau 8 : Nombre de population actuelle dans la région de l’Itasy selon le RGPH93 Division administrative Nombre population Pourcentage Densité estimé en 2011 en [habitants/Km 2] Fiv Arivonomamo 344.525 1,63% 170 Fiv Miarinarivo 239.890 1,13% 91 Fiv Soavinandriana 194.881 0,92% 102 Région Itasy 779.296 3,68% 111 Madagascar 21.148.616 100% 22 Source: INSTAT/DDSS En cette année 2011, la population de la région de l’Itasy compte 779.296 habitants (tableau 8) et constitue le 3,68% de la population de Madagascar. La densité globale de la population dans la région est de l’ordre de 111 habitants au km 2, soit presque 5 fois supérieure à la moyenne nationale (22 habitants au Km 2) selon le RGPH93. Les densités présentent une grande disparité au niveau des communes. En effet, on peut noter une inégale répartition spatiale de la population entre les milieux urbain et rural et entre les limites administratives.

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IV.3.1.2.- Evolution de la population En 2004 (source : Projection de la population de Madagascar, INSTAT/DDSS, estimations basées sur les données du RGPH93), la population totale est estimée à 642.957 habitants et en 2005 à 661.474 habitants. En 2011, selon la même source, elle est de 779.296 habitants (tableau 8). La région connaît donc un accroissement démographique assez notable. Ce rythme assez élevé est à mettre en relation avec trois facteurs essentiels : - un très fort taux d’accroissement naturel, - un maintien de la natalité à un niveau très élevé par rapport à la moyenne nationale (supérieure à 2,7%), - une baisse du taux de la mortalité. Comme conséquence, à ce fait démographique, plus de 18% des habitants ont moins de 5 ans, 55% moins de 20 ans, 5,7% seulement plus de 60 ans. L’indice de dépendance est élevé. Chaque habitant d’âge actif a, en moyenne, à sa charge 2 inactifs (jeunes ou personnes âgées). IV.3.1.3.- Composition ethnique La population de l’Itasy est composée d’ethnie variée. Les Merina et les Betsileo prédominent. Les Merina se trouvent partout, mais surtout dans les anciennes terres de colonisation de Miarinarivo et de Soavinandriana, et le long de la RN 1. Pratiquant l’élevage extensif, les Bara, Antandroy et Mahafaly parcourent les vastes étendues inoccupées à la recherche de pâturages. Enfin, les Sakalava, Tsimihety et Betsimisaraka forment une faible proportion de la population. La commune rurale d’Ankaranana est très remarquée à cause de la composition cosmopolite de sa population. IV.3.1.4.- Migration On constate un faible mouvement migratoire au niveau de la région de l’Itasy. Le point notable est le caractère relativement modéré des mouvements migratoires. En prenant comme référence l’étude faite par le projet « Unité de Population et de Développement » du BIT en 1991, à peine 10,2% des habitants des districts de Miarinarivo et d’Arivonimamo avaient leur résidence antérieure dans une autre circonscription. Plus de 86% n’avaient même pas changé de district. La première sorte de migration, constituée de la population scolaire, est commune à tous les districts de la région. La deuxième a un caractère plus ou moins spécifique selon les districts.

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Quant aux zones d’accueil, la principale reste le district de Soavinandriana avec les communes d’Ampary et d’Ankaranana. Tout comme on note également l’arrivée des familles dans les communes d’Anosibe Ifanja, d’Andolofotsy et d’Analavory (district de Miarinarivo).

IV.3.2.- Economie [29] Les points suivants constituent un point fort pour la région de l’Itasy : - Sa position géographique. - Antananarivo, la capitale, centre de gravité de Madagascar, lui autorise à prospérer à partir des coopérations inter-régionales. - La région a les possibilités d’exploiter et de mieux s’intégrer dans le circuit d’échanges aussi bien régionaux que nationaux et avec ses paires puisque les deux routes nationales RN 1 et RN 43 ainsi que quelques voies de dessertes sont bien entretenues. - La région dispose une étendue de terres fertiles constituées essentiellement de sols alluvionnaires et volcaniques aux aptitudes culturales élevées. - Disponibilité de vastes étendues de pâturage naturel propices au développement de l’élevage extensif de bovin. - Potentialité en produits exportables hors région, à l’extérieur. - Existence de produits agricoles à haute valeur marchande en retenant notamment la culture de café arabica, huile essentiel (vétiver, Géranium, Ravintsara, menthe). - Une production agricole vivrière dominée par le riz, le manioc, l’haricot, la patate douce, la pomme de terre et le maïs. - Une prédisposition pour l’élevage zébu et porcin très répandu sur l’ensemble du territoire. - La proximité de la capitale qui a réussi de façonner de nombreux opérateurs économiques spécialisés dans l’approvisionnement en matière agricole et fourniture d’intrant agricoles. - La présence des projets comme le FID, le PSDR, le SAHA qui offre des appuis communautaires directs. Cependant, les points suivants forment un obstacle pour le développement économique de la région : - Niveau d’intensification agricole faible, faible niveau d’utilisation d’engrais, faible niveau d’utilisation de semences certifiées, faible utilisation de matériels agricoles, insuffisance d’action d’encadrement et d’appui.

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- Large insuffisance d’unités de transformation de produits. - Une situation qui contraint bon nombre de paysans à une économie d’auto subsistance. - Faiblesse de la capacité de services liés à l’inexistence de système d’informations adéquates et fiables. - Faiblesse de la productivité et de la production. IV.3.2.1.- Secteur agricole [29] L’agriculture est dominée par le riz, en second lieu arrivent le maïs et les fruits et légumes et viennent par suite s’ajouter d’autres spéculations comme la pomme de terre, etc. Les nuances climatiques (température 28°C en janvier et 10°C en août) permettent d’annoncer qu’il est possible de pratiquer à la fois la riziculture irriguée, les cultures de maïs et d’arachides ainsi que certaines cultures tempérées (fruits, pomme de terre et divers légumes) sur les marges plus fertiles de l ‘Ouest. IV.3.2.2.- Elevage [29] Les activités de pêche se situent essentiellement autour du Lac Itasy. Des centaines de plan d’eau et des étangs se repartissent entre la frontière Sud-Ouest de Miarinarivo et Est de Soavinandriana et sont favorables à la pisciculture. La localisation des acteurs de la filière soie se situe autour de la forêt de Tapia de l’axe Miarinarivo-Arivonimamo et dans les lieux de plantation des mûriers. Par contre, la grande partie du cheptel en vaches laitières de la région se trouve dans le district d’Arivonimamo. D’une manière générale, la couverture spatiale des filières d’élevage demeure relativement faible, et permet de prévoir des possibilités effectives de développement et d’extension à grande échelle sur tout le territoire de la région.

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IV.3.2.3.- Tourisme et écotourisme [31] Tableau 9: Sites touristiques et écotouristiques (situation 2005) District Commune Lieux et sites Distance du Spécificités chef lieu District Arivonimamo Arivonimamo Montagne Proche RN1 Monument historique, possibilité (sub urbaine) d’Ambohipanompo d’alpinisme, parapente et delta (Tombeau plane d’Andrianetivola) Lac d’Antaboaka A proximité Lieu de détente Aérodrome Imerintsiatosika Montagne d’Ambonga 3,8 km Lieu historique (Sanctuaire d’Andriantsihanika) Manalalondo Montagne 46 km Lieu historique (lieu de villégiature de PM Rainilaiarivony) Ambohitrambo Montagne de rochers 15 km Lieu où régna Ralailoza Pittoresques Ambatomanga Montagne 25 km L’une des 12 montagnes sacrées d’Ambohibelona de l’Imerina Morarano Montagne d’Antongona 27 km Vestiges du Rova d’Antongona et végétation endémique Près de la Montagne 27 km Chemin de croix, recollection et d’Antongona conférence, verdure Andavantsaha - Source thermale Miarinarivo Manazary Tombeau du Roi 30 km Monument historique Andriambahoaka Afovoanitany Analavory Geyser à Amparaky 30 km Jaillissement d’eau par intermittence Fossiles à Tasarazaza 27 km Curiosité historique Partie Nord du lac Itasy 27 km Vue panoramique Lac Andranomena 40 km Pêche Chute Antafofokely 23 km Curiosité de la nature et vue panoramique Anosibe-Ifanja Lac Mandetika et source Richesse faunistique et floristique Thermale Miarinarivo Grotte Ambohimiangara 9 km Curiosité de la nature (sub Ampasamanatongotra - urbaine) Ambatomanjaka Chute d’eau à 28 km Curiosité de la nature et vue Ambohimanatrika panoramique Miarinarivo Cathédrale Kristy Manjaka 0 km Monument historique. Cathédrale du 1er Diocèse Catholique Soavinandriana Ampefy Lac Itasy - Lieu touristique Ilot de Vierge 6 km Ampefy Ilot boisé 6 km Ampefy Cratère 4 km Ampefy Curiosité géomorphologique d’Andranotorahana Chute de la Lily à 9 km Ampefy Curiosité de la nature et vue Antafofo panoramique Mananasy Source thermale 8 km Lieu de détente Mananasy Masindray Source thermale et 6 km Lieu de détente Ranovisy Masindray Source : PRD Itasy – 2005

D’après ce tableau 9, la morphologie due aux activités volcaniques et l’abondance des lacs et sources thermales offrent à la région de l’Itasy une grande potentialité touristique et écotouristique. Pourtant, ce secteur rencontre un problème sur la valorisation de ces

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Mémoire de fin d’étude potentialités. IV.3.3.- Social [29] Nombreux sont les problèmes sociaux rencontrés dans la région de l’Itasy, citons : - l’insécurité dans de zone spécifique ; - l’analphabétisme surtout pour les zones sous équipées et enclavées ; - l’insuffisance de personnel et d’équipement en termes d’éducation ; - l’insuffisance des personnels et d’équipement en termes de santé ; - environnement social, juridique et économique non favorable au développement rural ; - faiblesse des mécanismes d’organisation, de gestion et de développement des infrastructures productives. Par contre, le mouvement migratoire de la population constitue une situation de force motrice pour entreprendre des activités de développement d’où l’existence de nombreuses organisations paysannes initiées par les différents organismes d’appui tels que SAHA, CECAM, GTDR. IV.4.- Conclusion partielle La région de l’Itasy se trouve à proximité Ouest de la capitale de Madagascar. Pour l’année 2011, la population de cette région constitue les 3,68% des citoyens. L’économie régionale est basée sur l’agriculture, l’élevage, mais aussi sur le tourisme et l’écotourisme. L’étude du cadre général de la zone, en vue de dégager les facteurs d’exploitabilité (routes d’accès, densité de population, disponibilité de l’eau, etc.), est très importante pour l’étude de faisabilité et la viabilité du projet. Une fois encore, en plus des études technico-scientifiques, l’étude socio-économique (rassemblement et interprétations de toutes les données relatives à l’économie, à la géographie et à l’environnement) est très importante et elle sert de base pour les analyses des utilisations potentielles de l’énergie géothermique dans la région.

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Mémoire de fin d’étude

Chapitre -V CONTEXTE GEOMORPHOLOGIQUE ET STRUCTURAL

V.1.- Contexte géomorphologique La région est caractérisée par des vallées liées à des failles d’escarpement court et raide, la topographie modérément à profondément incisée reliée au climat tropical et des facettes trapézoïdales ou triangulaires le long des flancs des montagnes. L’origine et l’évolution de ces structures et de ses expressions morphologiques ne sont pas, toutefois, clairement documentées ( [2] , [4] ). Dans la partie Ouest de la région le secteur d’étude a parfois des reliefs raboteux, plusieurs rivières principales s’écoulant suivant la direction Est-Ouest (Mazy, Kolombolo, Lily) (figures 6 et figure 13), avec beaucoup de vallées étroites et d’autres morphologies intéressantes. Sur le côté Nord, une caractéristique à noter est l’alignement des escarpements le long des pieds de certaines montagnes et certaines fractures montrant le développement d'un composant du mouvement latéral caractérisant la présence de failles [4] . Une partie prédominante du terrain est un plateau accidenté à 1200-1400 m avec de nombreux bassins topographiques occupés par des lacs. Contrairement à l'autre partie Est de la région, plusieurs vallées ont des fonds larges (bassin d’Ifanja) et sont seulement modérément incisées. Au- dessous des crêtes anguleuses des chaînes de montagne ; la morphologie est caractérisée par une surface d’aplanissement fondamentale développée à une altitude d’environ 900 à 1100m dans les côtés Nord-Ouest et Sud-Ouest de l’édifice volcanique. Les dépôts alluviaux d’origine volcanique tels que les grès volcanoclastiques sont localement présents dans les fonds de vallée et ces entourages et sont assignés à l'âge Holocène ( [2] , [4] ). Dans la partie Est de la région, qui est une partie Ouest de la zone de cisaillement ductile d’Antananarivo, le relief est principalement dominé par des arêtes résiduelles résistantes (reliefs résiduels) allongées suivant la direction Est-Ouest. Les axes de pli cartographiés dans l’ « Etude sur la géologie de Madagascar » ([27], [10], [26]) sont largement conformes à ce dispositif morphologique. Il est clair que la coïncidence entre la morphologie et le type de foliation soit forte, ce qui implique des rapports causals, et peut indiquer le contrôle structural ( [2] , [4] ). La morphologie est formée principalement par les plateaux onduleux à 1300-1600 m, bien qu'un niveau plus bas à 1230-1260 m a lieu autour du lac Itasy. Ce secteur comporte parfois beaucoup de vallées étroites dont la majorité est modérément incisée. Les dépôts alluviaux occupent les fonds des vallées principales et certains bassins, leur présence est souvent indiquée par des méandres ( [2] , [4] ).

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Mémoire de fin d’étude

Le ruissellement torrentiel a développé une série de morphologies érosionnelles caractéristiques le long des flancs des montagnes, qui sont des facettes trapézoïdales ou triangulaires. Ces facettes sont développées le long des flancs de montagnes et/ou sur les miroirs de failles normales ou subverticales. A l'Est du village de Miarinarivo, les miroirs de failles sont disséqués par de ruisseaux s’écoulant suivant la direction Est-Ouest ( [2] , [4] ). V.2.- Modèle de drainage ([2], [4]) Le modèle de drainage dans la région est en général subdendritique à subparallèle, et les réseaux d’ordre supérieur présentent plus ou moins un modèle de drainage en treillis. La plupart des réseaux d’ordre supérieur et moyen suivent une tendance structurale générale qui indique que ces drainages peuvent être structurellement contrôlés ( [2] , [4] ). L’examen seulement des réseaux d’ordre supérieur (d’ordres 4 et 5) montre une orientation préférentielle d'Est-Ouest et de Nord-Sud du réseau de drainage qui est caractérisé par des déflections brusques ( [2] , [4] ). Le côté Ouest de l’édifice volcanique d’Itasy est drainé par une rivière principale : la rivière Sakay (d’ordre 5) qui montre une direction dominante de Nord-nord-est-Sud-sud-ouest (NNE-SSO). Les rivières Kolombolo, Mazy et Lily (d’ordre 4) coulent longitudinalament dans les chaînes de montagnes (de direction Est-Ouest). Ces trois rivières croisent le champ volcanique d'Itasy et se composent des affluents plus ou moins perpendiculaires à la rivière Sakay (figure 13). Les rivières Mazy et Kolombolo sont caractérisées par une géométrie semblable de modèle en treillis et une direction semblable aux troncs principaux ( [2] , [4] ). Les réseaux de drainage dans ce secteur Nord-Ouest montrent une direction dominante Nord- nord-ouest_Sud-sud-est (NNO-SSE ou bienN150). On constate également un développement de drainage axial et un modèle de drainage subparallèle des rivières et des ruisseaux (Kolombolo, Mazy, Mantalaha, etc.). Le réseau de drainage suit une tendance structurale générale (subparallèle à la foliation) et montre plus ou moins un modèle de drainage en treillis ([2] , [4] ). Quant au secteur Sud-Ouest, il est caractérisé par un modèle de drainage subdendritique ( [2] , [4] ). Dans la zone de cisaillement ductile d’Antananarivo, en particulier dans le Nord-Est et les secteurs Est du champ volcanique d'Itasy, le réseau de drainage montre une orientation préférée Est-Ouest avec plusieurs affluents subperpendiculaire (de direction Nord-Sud). Par exemple, le parcours de la rivière Mazy suit une orientation préférée Est-Ouest, s’écoule longitudinalement dans les chaînes de montagne et montre souvent des déflections brusques ; la plupart de ses affluents présentent la direction subperpendiculaire ( [2] , [4] ). Une

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Mémoire de fin d’étude distribution semblable peut être trouvée dans le côté Nord du lac Itasy et, avec des affluents plus ou moins perpendiculaire à chaque rivière principale. Les petites rivières anonymes (d'ordre 2 et 3) montrent parfois une géométrie semblable de modèle en treillis et une direction semblable des troncs principaux ( [2] , [4] ). Outre que ces similitudes, le système de drainage dans le secteur Sud-Est est caractérisé par peu de bassins tributaires drainant les chaînes de montagne tandis que les affluents sont tout relativement courts, s’écoulant à moins de 5 km du principal point de partage ( [2] , [4] ). Dans cette partie Est de la région la plupart des réseaux hydrographiques présentent un modèle subdendritique et ils s’écoulent approximativement perpendiculaire au principal point de partage ( [2] , [4] ). V.3.- Analyse des trajectoires de fractures et des lignes de drainage des rivières Le cadre structural est très important pour la détermination et la délimitation du système géothermique. Cependant, la couverture latéritique et la couverture végétale masquent les affleurements et provoquent l’absence ou l’insuffisance d’indice pour vérifier la présence des failles. On fait alors appel à la télédétection pour l’étude des linéaments structuraux (trajectoires de fractures) et l’étude morphotectonique (topographie, géomorphologie et surtout les escarpements de failles). On procède ainsi par le traçage des trajectoires de fracture (linéaments structuraux) afin de circonscrire le système géothermique dont sa présence est mise en évidence par une coupe synthétique. V.3.1.- Analyse des trajectoires de fractures Les vallées rectilignes, les murs de vallée, les alignements de colline étroite et les arêtes, les lignes de crête, les passages ou une combinaison de ces dispositifs, une fois alignés, ont été dessinés comme lignes ( [2] , [4] ). Bien que ces lignes correspondent au sens de « linéaments », ce terme n'est pas employé ici pour éviter une fausse interprétation avec les linéaments structuraux ( [2] , [4] ). La plus part d’entre eux a été ensuite vérifiée sur le terrain. La carte de linéament structural (figure 12 et figure 13) a été établie à partir d’image satellite (Landsat 7 ETM +) à l’aide du logiciel ArcView GIS 3.2a. Les fréquences d'azimut pour tous les linéaments, sur la base de longueur cumulative, montrent les tendances structurales ([2], [4]) . Ils sont orientés vers le Nord-Sud, NNE-SSO ou N160°E, NNO-SSE ou N20°E, E-O ou N85°E, NO-SE ou N140°E, ONO-ESE ou N110°E et ENE-OSO ou N70°E, desquelles les directions N-S, NNE-SSO, NNO-SSE sont importantes dans la zone d’étude.

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Mémoire de fin d’étude

La consultation de la carte de fractures révèle que des discontinuités majeures semblent être arrangées généralement en structures NS. Deux principaux ensembles de fractures régionaux plongent en pente raide suivant la direction N vers NNE, localement déviant vers le NO et NNO respectivement dans le secteur du Sud-Ouest et le secteur de l’Est ([2] , [4] ). La plupart des sources chaudes et geysers surgissent le long ou à proximité des failles majeures de direction Nord à Nord_Nord-Est, qui sont rudement en parallèle avec l’édifice volcanique; suggérant des relations possibles et des liens entre les emplacements géothermiques principaux et ces fractures majeures ([2], [4]) .

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Mémoire de fin d’étude

Figure 12: Carte générale (image satellite, composition colorée 731=RVB) montrant les fractures majeures et la localisation des sites géothermiques (sources thermales)

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Mémoire de fin d’étude

Figure 13: Compilation des cartes géologiques et structurales par [2], [26] et par nous même

L’image SRTM du prospect (figure 14) confirme bien la présence de fractures majeures de direction N-S, NO-SE et NNE-SSO et montre que les bassins d’Ifanja et du lac Itasy sont des bassins d’effondrement. En effet, ces deux bassins lacustres sont obtenus par suite d’un mouvement de distension formant ainsi des bassins de décrochement. On est donc probablement en présence d’un rifting.

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Mémoire de fin d’étude

Figure 14: Image SRTM de Madagascar (coupure sur la région de l'Itasy) montrant les fractures majeures

Figure 15: Carte montrant la ligne de coupe dans le secteur d'étude

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Mémoire de fin d’étude

Figure 16: Carte généralisée (image satellite, composition colorée 731=RVB) montrant la morphologie pour la

confection de la coupe Est-Ouest

Figure 17: Coupe synthétique Est-Ouest montrant le système géothermique du secteur d’étude (Andriamanantena, A.D.D., 2011)

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Mém oire de fin d’étude

Un modèle 2D montrant le système volcanique a été obtenu à partir d’une coupe synthétique Est-Ouest (figure 17) faite à partir de la carte géologique et la carte de trajectoire des fractures. On voit bien que le système géothermique du secteur d’étude est de type volcano-tectonique. L’existence d’un compartiment abaissé au milieu de deux compartiments surélevés nous incite à dire qu’il s’agit d’une tectonique cassante formant une sorte de graben dû à une transtension. Comme les données structurales de détail manquent, il est encore difficile de dire si le système géothermique peut être lié à un graben formant une structure en fleur négative ou bien à un rhomb-graben (pull-apart) ([2] , [4] ). Dans ce système géothermique de type volcano-tectonique (figure 17), les failles (fractures majeures) jouent un double rôle : recharge et conduit vers la surface. Tandis que les édifices volcaniques prouvent l’existence d’un gradient géothermique élevé qui pourrait conduire à une source de chaleur. Dans notre cas, les rivières telles que Kolombolo, Mazy et Lily s’écoulent de l’Est vers l’Ouest et les sources thermales surgissent le long ou à proximité des failles se trouvant à l’Ouest de l’édifice volcanique. On peut dire alors que les failles ou fractures majeures à l’Ouest jouent le rôle de recharge et celles à l’Est celui du conduit vers la surface. Il convient de noter que la profondeur du magma basaltique, l’épaisseur des couches et la position des cheminées sont approximatives. Quant au profil topographique, il est tracé via l’image Landsat (figure 16). Notre système géothermique pourrait être formé de : - source de chaleur : magma basaltique à trachytique intrusif, - réservoir : probablement du gneiss migmatitique dont les fractures sont plus ou moins isolées de celles de la roche couverture, - couverture ou couche imperméable : gneiss migmatitique peu ou non fracturé. Les 4 sources rapprochées au Sud-Ouest du bassin d’Ifanja (Andranomangotraka, source d’Amparaky, Mahatsinjo et Anosibe Ranomafana) sont circonscrites dans un rectangle de 2 km de large et 4 km de long (figure 15 et figure 16). En prenant l’épaisseur du réservoir égale à 1 km, on peut estimer le volume de notre réservoir à environ 8 km 3. On observe aussi deux sources plus ou moins rapprochées (Andranomafana Soavinandriana et Andranomafana Masahona) se trouvant au Sud du prospect d’Itasy (figure 12 et figure 13) qui sont susceptibles de former un autre réservoir géothermique.

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Mém oire de fin d’étude

V.3.2.- Analyse des lignes de drainage des rivières L’analyse des lignes de drainage montre cinq directions importantes, N-S, E-O, NNE- SSO, NNO-SSE, ENE-OSO et la direction NO-SE. Parmi ces derniers, les directions E-O, N- S, NO-SE et NNE-SSO s'avèrent plus prédominantes dans le secteur d'Ampefy ([2], [4] ). L’histogramme comparant l'orientation des linéaments structuraux et des lignes de drainage montre que la distribution des linéaments et des lignes de drainage donne un domaine commun de superposition de 65% ( [2], [4] ). De ceux-ci, les lignes de drainage d’ordre supérieur suivent un principal linéament de direction E-O, alors que les lignes de drainage d’ordre inférieur sont principalement orientées le long de la direction Nord ([2], [4] ). V.3.3.- Relations entre linéaments structuraux (trajectoires de fractures) et lignes de drainage

Figure 18: Rosace de la trajectoire des fractures ([2], [4]) Figure 19: Rosace des lignes de drainage des rivières ([2], [4])

Les linéaments structuraux (trajectoires de fractures) orientés vers le Nord et le Nord_Nord-Est (figure 18) se trouvent dans la zone autour du terrain volcanique (secteur Ampefy) (figure 13). Bien que les lignes de drainage dans le réseau de drainage suivent généralement les linéaments structuraux, ils ont également façonné hors de leur chemin indépendant de la structure, un modèle de drainage en treillis. Les directions importantes des linéaments sont Nord et Nord_Nord-est, tandis que celles des lignes de drainage sont Est, Nord et Nord-Ouest (figure 19), et pour certaines étendues, Nord_Nord-est ( [2] , [4] ). De ces derniers les directions Est et Nord sont prédominants dans les lignes de drainage, et par contre cette direction vers l’Est est absente ou insignifiante dans les linéaments. Ce phénomène inattendu peut être accrédité au néotectonisme ( [2] , [4] ), tandis que les ruisseaux sont un des indicateurs de la manifestation actuelle de l'orientation structurale à cause de leur tendance à

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Mémoire de fin d’étude s’écouler suivant les pentes. D’autre part, la direction Est_Nord-est est presque indifféremment distribuée dans les linéaments et les lignes de drainage. La consultation de la carte des fractures indique une image plus ou moins différente (figure 12). La majorité des discontinuités semblent être généralement arrangées en structures Nord-Sud. Des déflections brusques des effluents des principaux troncs, telles que les rivières Kolombolo, Mazy et Lily, ont été observées. Ces dispositifs géomorphologiques semblent indique r le rôle de la tectonique. Malheureusement, la couverture sédimentaire (alluvion) sur les surfaces élevées des plateaux et sur le domaine volcanique recouvre le modèle de fracture dans les parties ouest-centrales de la zone d'étude. Le modèle de drainage dans le secteur Nord-Ouest du lac Itasy est dominé par la direction Est-Ouest (figure 13), qui est suivie par les rivières dominantes drainant le secteur (Kolombolo, Mazy et Lily). Ces rivières suivent cette direction sur une longe distance, ce qui peut indiquer l'existence de fractures cachées ([2], [4] ). A l’Ouest, la rivière principale (rivière Sakay) suit la direction Nord-nord-est_Sud-sud-ouest. Mais dans chaque cas, l'ajustement aux lignes de fracture locales de direction Sud-ouest_Nord-est et Nord-nord-est_Sud-sud-ouest peut être respectivement démontré. Ce comportement peut être expliqué par l'absence de joints verticaux remarquables, il est, en effet, plus facile pour un cours d’eau d’éroder son lit si les joints existants sont obliques à la direction des vallées ( [2], [4] ). Sur la figure 13, l’orientation NNE–SSO des fractures n'a pas été exploitée par un cours d’eau significatif. V.4.- Commentaires et discussion La consultation de la figure 13 indique que des discontinuités principales semblent être arrangées largement en structures N-S. Cette carte confirme la position dominante des directions N-S et NNE-SSO et indique que les autres directions sont représentées par des discontinuités isolées de longueur plutôt courte. Ces deux principaux ensembles de fractures régionales plongent en escarpement et sont de direction N vers NNE, localement déviant vers NNO et NO, respectivement dans le secteur Est et dans le secteur Sud-Ouest ( [2], [4] ). Dans le secteur Sud-Ouest, plusieurs fractures de direction NO-SE sont superposées, et cette direction est moins importante sur la rosace. La plupart des rivières drainant la région s’écoulent dans les vallées modérément incisées orientées principalement d'E-O vers le N-S. La direction de drainage N-S est la série des directions largement concordantes avec la direction dominante des fractures. La direction

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Mémoire de fin d’étude de drainage E-O correspond principalement à la direction dominante des foliations et de ceux de l'axe de pli dans la partie occidentale de la zone de cisaillement ductile d'Antananarivo. Certaines fractures montrent un composant du mouvement latéral ou du mouvement oblique d’un compartiment, ce sont plus des failles que des joints ( [2], [4] ). Le modèle de drainage a utilisé ces fractures majeures. Les principaux cours d’eau occupent les cuvettes modérément incisées qui coïncident avec les fractures majeures renfermant des roches brisées c'est-à-dire fortement érodables. Les zones de fracture ont été exploitées par l’érosion fluviale ([2], [4] ). Quelques fractures principales ne sont pas suivies par des cours d’eau sur toute la longueur des tracés (exemple les failles NNE-SSO). Au lieu de cela, les cours d’eau y prennent leur source (ruisseau Kolombolo dans l’ancien lac Ifanja) et suivent un autre cours, souvent vers une zone à fracture adjacente. La majorité des fractures ne montre aucun composant du mouvement latéral des compartiments, par conséquent, ils sont plus des joints que des failles. Certaines de ces fractures montrent les critères spatiaux de reconnaissance des rejets des failles normales tels : - l'alignement des escarpements le long de la base des flancs des montagnes, - le développement d'un composant du mouvement latéral, - le développement d'un composant du mouvement vertical ou oblique, - le développement du drainage axial dans les zones du compartiment jouant le rôle d’un mur, - le développement du drainage de type en treillis dans les zones du compartiment jouant le rôle d’un toit, - le développement des facettes triangulaires le long des flancs des montagnes dans les zones du compartiment jouant le rôle d’un toit. Certaines de ces fractures ont été effectivement identifiées comme des failles, actives dans le pré-pléistocène et même probablement encore de nos jours. Des études récentes ont signalé la présence de cette tectonique active ( [2], [4] ). L'explication de la tendance à la réactivation des failles qui influenceraient la partie occidentale de cette région est signalée par des activités sismiques [33] . Divers dispositifs géomorphologiques indiquant le néotectonisme dans la zone d’étude ont été observés : ce sont des facettes triangulaires, des escarpements de faille, des failles (normales et/ou inverses) et des failles subverticales ainsi que des déflections brusques des cours d’eau. Ces derniers suggèrent davantage que la région soit toujours tectoniquement instable.

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Mémoire de fin d’étude

Il est important de noter que le socle précambrien montre une densité élevée de fractures. Cette section est fragmentée en multiples blocs faillés de direction Nord à NNE ([2], [4] ). La majeure partie des principales sources thermales et du geyser (sites géothermiques) est localisée le long ou près des failles de direction N à NNE qui sont approximativement en parallèle avec le domaine volcanique. La liaison probable entre les failles remarquables de direction N à NNE et le volcanisme du Pléistocène à l’Holocène d'Itasy a été notée dans des études antérieures ( [2] , [4], [27]). Pour cela, nous spéculons qu'il y a des relations évidentes entre failles, volcanisme et l’occurrence des sources chaudes. V.5.- Conclusion partielle L’étude géomorphotectonique et l’analyse structurale nous montre l’ajustement du réseau de drainage au réseau de trajectoires de fractures. Le traitement d’image satellite Landsat prouve que les sources thermales se trouvent à proximité ou le long des trajectoires de fractures tracées dans la figure 12. En outre, le système géothermique de type volcano- tectonique de la région est montré par la coupe synthétique Est-Ouest (figure 17).

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Mémoire de fin d’étude

Chapitre -VI LES SOURCES THERMALES D’ITASY Les sources thermales de la région de l’Itasy ont fait l’objet de recensement par la société Islandais VIRKIR en 1981. D’après VIRKIR, elles sont regroupées en trois zones géographiques : - la première zone regroupe les cinq sources se trouvant au Nord d’Analavory avec une température à l’émergence de 24 à 39°C et un débit allant de 2 à 10 l/seconde. Ce sont celles de Mahatsinjo-Ambohipano, du Ranomafana Anosibe, d’Andranomangotraka (Andranomandroatra), d’Amparaky, et des marais d’Ifanja. - la deuxième correspond aux deux sources trouvées au sud et à l’ouest de Soavinandriana et dont les températures relevées sont de 45°C et de 57°C (température à l’émergence). Ce sont les sources d’Andranomafana Soavinandriana et de Masahona. - et la troisième concerne les sources près de Faratsiho, en l’occurrence celles de Sahasarotra et de Ramainandro. Elles sont toutefois liées au volcanisme de l’Ankaratra mais se situe près de la bordure Nord-ouest de l’Itasy ; leurs températures en surface étaient de 41°C et de 40°C. [34] VI.1.- Description du gîte d’Amparaky Certaines sources thermales du prospect d’Itasy forment un groupe de petites sources et de suintements, mais ils se présentent aussi sous forme de geysers et de griffons. D'autres se présentent sous forme de monticule de travertin avec trace d'agglomération siliceuse. Le tableau 10 montre la localisation des sources thermales considérées dans cette étude : Tableau 10 : Localisation des sources thermales de la région de l’Itasy Localisation Numéro de Coordonnées (Laborde) l’échantillon X [m] Y [m] Itasy, Andranomafana Soavinandriana 790008 422365,98 766794,56 Itasy, Andranomafana Masahona 790009 429365,01 761243,29 Itasy, Andranomangotraka 790010 420648,99 798135,38 Itasy, source d'Amparaky 790011 422410,50 796298,60 Itasy, source d'Ifanja 790012 432940,13 801814,90

Itasy, Mahatsinjo 22 422358 799793 Itasy, Anosibe Ranomafana 23 425091 796377 Source : VIRKIR et [3]

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Mémoire de fin d’étude

Le site d’Amparaky est traversé par la rivière Mazy suivant la direction S-N (direction relativement conforme à celle de la trajectoire de fracture tracée (figure 12). Les eaux thermales, source tiède ou hypothermale, se mettent à jour sous forme de suintements (photo n°2) à la rive droite de la rivière Mazy et de geysers à la rive gauche de la rivière Mazy (photo n°3). Ce site géothermique est constitué de trois geysers et cinq suintements répartis sur une superficie de 0,5 ha. La roche encaissante est formée essentiellement de gneiss œillé qui est probablement aussi l’encaissant des roches volcaniques (scories, pouzzolane, etc.) obsevées à proximité du site. La source d’Amparaky montre sur son point d’émergence (geyser) un monticule de travertin avec des dépôts d’aragonite.

Photo n°1: Suintement de la source d’Amparaky Photo n°2: Geyser de la source d’Amparaky

VI.2.- Caractéristiques physico-chimiques VI.2.1.- Chimie des eaux Tableau 11 : Résultats d’analyse des eaux géothermales d’Itasy (concentration en [ppm])

N° de Temp. pH/°C SiO 2 B Na K Ca Mg CO 2 SO 4 H2S Cl F l’échantillon [°C] 790008 45,0 6,91/30 127,6 0,07 360,2 31,5 236,3 234,7 1493 557,0 0,2 59,2 1,10 790009 57,0 6,87/23 132,6 0,07 585,8 40,7 135,3 70,2 1016 908,3 <0,1 35,4 1 ,38 790010 28,0 6,72/22 123,6 0,7 5 649,4 56,3 491,1 418,9 3634 369,2 <0,1 523 0,20 790011 * 24,0 6,64/23 2,5 0,24 381,04 27,9 616 437,4 4111,4 221,59 <0,1 589,3 0,44 790012 46,0 6,98/23 107,0 0,06 351,5 22,5 208,5 202,2 1152 940,1 <0,1 77,5 1,77

22 40,0 6,79/ - 98,0 - 393, 0 18,3 205,8 7,7 715,0 942 - 57,6 - 23 49,0 6,79/ - 81,0 - 400,0 21,3 216,9 8,2 720,0 923 - 97,2 - Source : VIRKIR et [3] ; *Analyse faite à la JIRAMA (Annexe-3)

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Mémoire de fin d’étude

Le nom des sources est énuméré dans le tableau 10 et les résultats d’analyse sont récapitulés dans le tableau 11. Il n'y a pas de variations considérables de la composition chimique des sources. Les données géochimiques pour les ions majeurs dans ces eaux montrent en grandes lignes le contenu semblable de silice, environ 73,7-132,6 mg/l (ppm). Les valeurs de pH dans les eaux sont entre 6,54 et 6,98. Les températures des sources (température à l’émergence) s'étendent de 24ºC à 57ºC. Les concentrations des éléments majeurs montrent que les eaux thermales du prospect d’Itasy tendent à avoir des concentrations en Na et Ca approximativement 10 fois plus grandes que celles de K (tableau 11), avec des concentrations globales semblables pour presque toutes les sources (sauf la concentration en Mg de la source d’Andranomafana Masahona, de Mahatsinjo et d’Anosibe Andranomafana qui est très faible par rapport aux autres sources). Les fluides du domaine volcanique d'Itasy ont généralement des concentrations plus élevées en Ca, en Mg et en Cl (pour la source d’Andranomangotraka et la source d’Amparaky) et des concentrations minimes en K comparées aux fluides volcaniques d’Antsirabe. Le CO 2 montre toujours une concentration élevée tandis que le SO 4 tend à augmenter [3] .

Le diagramme triangulaire Cl-SO 4-CO 2 (figure 20) est employé pour une première classification des échantillons d'eaux géothermales ([20], [21]). La composition chimique des - 2- 2- eaux est étudiée en termes de concentrations relatives en Cl , SO 4 et CO (figure 20), et de concentrations relatives en Na+K, Ca et Mg (figure 21). L’inspection de ces diagrammes montre que la plupart des eaux thermales de la région de l’Itasy sont bicarbonatées sulfatées sodiques. Tous les points de données sont tracés dans le diagramme triangulaire Na-K- Mg 1/2 ([20]) (figure 22). Aucune des eaux n'atteint un équilibre chimique eau-roche; ainsi, elles sont des eaux non équilibrées (des eaux immatures). On constate que ces eaux riches en CO 2 et 1/2 SO 4 sont situées près du sommet Mg . Ces « eaux immatures » fournissent des températures Na-K-Ca peu fiables [3] .

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Mémoire de fin d’étude

Andranomafana Soavinandriana : Cl : 2,8% ; SO4 : 26,4% ; CO2 : 70,8% Andranomafana Masahona : Cl : 1,8% ; SO4 : 46,4% ; CO2 : 51,8% Andranomangotraka : Cl : 11,5% ; SO4 : 8,2% ; CO2 : 80,3% Source d'Amparaky * : Cl : 12% ; SO4 : 4,5% ; CO2 : 83,5% Source d'Ifanja : Cl : 3,6% ; SO4 : 43,3% ; CO2 : 53,1% Mahatsinjo : Cl : 3,4% ; SO4 : 54,9% ; CO2 : 41,7% Anosibe Ranomafana : Cl : 5,6% ; SO4 : 53,0% ; CO2 : 41,4%

Figure 20: Diagramme triangulaire Cl-SO 4-CO 2 * Analyse faite à la JIRAMA (Annexe-3)

Andranomafana Soavinandriana : Na+K : 45,4% ; Ca : 27,4% ; Mg : 27,2% Andranomafana Masahona : Na+K : 75,3% ; Ca : 16,3% ; Mg : 8,4% Andranomangotraka : Na+K : 43,7% ; Ca : 30,4% ; Mg : 25,9% Source d'Amparaky * : Na+K : 28% ; Ca : 42% ; Mg : 30% Source d'Ifanja : Na+K : 47,7% ; Ca : 26,6% ; Mg : 25,7% Mahatsinjo : Na+K : 65,8% ; Ca : 32,9% ; Mg : 1,3% Anosibe Ranomafana : Na+K : 65,2% ; Ca : 33,5% ;

Mg : 1,3%

Figure 21: Diagramme triangulaire (Na+K)-Ca-Mg * Analyse faite à la JIRAMA (Annexe-3)

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Mémoire de fin d’étude

Andranomafana Soavinandriana : Na/1000 : 2,2% ; K/100 : 2% ; 1/2 Mg : 95,8% Andranomafana Masahona : Na/1000 : 6,2% ; K/100 : 4,3% ; 1/2 Mg : 89,5% Andranomangotraka : Na/1000 : 3% ; K/100 : 2,6% ; 1/2 Mg : 94,4% Source d'Amparaky * : Na/1000 : 2% ; K/100 : 1,3% ; 1/2 Mg : 96,7% Source d'Ifanja : Na/1000 : 2,4% ; K/100 : 1,5% ; 1/2 Mg : 96,1% Mahatsinjo : Na/1000 : 11,7% ; K/100 : 5,5% ; 1/2 Mg : 82,8% Anosibe Ranomafana : Na/1000 : 11,5% ; K/100 : 6,1% ; 1/2 Mg : 82,4%

Figure 22: Diagramme triangulaire Giggenbach, 1988 * Analyse faite à la JIRAMA (Annexe-3)

VI.2.2.- Géothermométrie Tableau 12 : Températures calculées par géothermomètre chimique (T.=Température en [°C])

2

(SO4-H2O) O 18 ∆ N° N° de l’échantillon T. mesurée T. calcédoine T. quartz T. silice amorphe T. Na-K T. Na-K-Ca T. Na-H-Ca T. feldspath Na-K en équilibre T. Na-K-Ca (CO corrigé) corrigé) T. Na-K-Ca (Mg corrigé) T. 790008 45 126 151 30 174 176 165 182 103 129 790009 57 129 154 32 151 166 166 161 95 51 790010 28 124 149 28 173 169 168 181 62 149 790011 24 91 121 3 212 174 174 218 62 152 790012 46 115 138 20 144 151 150 154 64

22 40 109 136 16 118 138 23 49 98 126 7 128 144 Source : VIRKIR et [3] (Voir en Annexe-1 les formules des calculs en géothermométrie chimique)

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Mémoire de fin d’étude

Les valeurs des températures calculées (tableau 12) montrent le désaccord notable, qui peut affecter l'applicabilité des géothermomètres chimiques. Basé sur ces analyses, les géothermomètres Na-K-Ca, quartz, et calcédoine ont indiqué des températures entre 91 et 176°C [3] . Comparé au géothermomètre quartz, le géothermomètre calcédoine montre relativement des températures minimales du réservoir entre 91 et 128ºC. On constate directement que ces valeurs ne sont pas comprises dans la température admise 140-180ºC pour ce géothermomètre ce qui les rend peu fiable [3] . L’équation du géothermomètre silice amorphe n’est pas fiable car les températures silice amorphe calculées sont inférieures aux températures des eaux mesurées en surface. Pour toutes les sources, les calculs de géothermomètre Na-K-Ca (ou géothermomètre alcalin) montrent une température globalement élevée (138°C à 176°C) et indiquent une température plus élevée que les géothermomètres silice. Cette méthode suppose que l'eau contient des éléments dissous en équilibre avec les minéraux aluminosilicates tels que les feldspaths qui contiennent de Na, de K et de Ca [16]. Les eaux thermales ont des quantités relativement plus élevées en Na et en K, deux éléments qui seraient produits à partir de la dissolution des verres volcaniques communs dans les secteurs étudiés. Ainsi, la teneur en Na, en K et en Ca des sources d'eau dans la zone d’étude a augmenté la teneur en sulfate comparé à d'autres systèmes géothermiques dans le monde entier ( [19]). Par conséquent, quoique les valeurs de la température du géothermomètre Na-K-Ca semblent prometteuses, elles ne sont pas susceptibles de refléter vraiment les températures de réservoir parce que l'eau est salée. Dans la plupart des sites, les valeurs des températures données par le géothermomètre 18 ∆ O(SO4-H2O) ([22]) provenant des analyses précédentes n'ont jamais montré de changement 18 significatif (129 -152°C). Les valeurs des températures du géothermomètre ∆ O(SO4-H2O) correspondent relativement bien au géothermomètre calcédoine calculé. Globalement, il est peu probable que l'oxygène-18 de l'eau pourrait être affecté par l’interaction roche-eau ( [19]). Il n'y a également aucune évaporite ou sel significatif dans la zone d’étude. Ainsi, les teneurs en oxygène-18 des sulfates ne peuvent pas avoir été affectés ( [19]). Par conséquent, ce 18 géothermomètre ∆ O(SO4-H2O) semble donner des valeurs plus raisonnables que le reste des géothermomètres.

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Mémoire de fin d’étude

VI.3.- Conclusion partielle Sept sources thermales du prospect d’Itasy ont été considérées dans cette étude. La réinterprétation des données d’analyse antérieures nous a permis d’en déduire que la plupart de ces eaux sont bicarbonatées sulfatées sodiques. Les calculs par géothermométrie chimique ont donné les valeurs des températures éstimées dans les réservoirs qui sont comprises entre 91 et 218°C.

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Mémoire de fin d’étude

Chapitre -VII UTILISATIONS POSSIBLES DES SOURCES THERMALES D’ITASY C’est en 1904 que la géothermie industrielle a démarré avec la production d’électricité en Toscane. A partir des années 1960, des centrales électriques géothermiques voient le jour progressivement dans 24 pays. L’utilisation directe de la chaleur souterraine, notamment pour le chauffage et pour le thermalisme, s’est développée dans 70 pays. En Suisse, les sondes géothermiques verticales pour le chauffage de villas familiales connaissent un fort engouement et les champs de sondes réalisés pour le chauffage et le refroidissement de bâtiments de grande taille se mettent en place avec succès. Dans un avenir proche, des centrales de production couplée d’électricité et de chaleur utiliseront des ressources géothermiques à grande profondeur [18]. L’évaluation quantitative des ressources pose, au départ, deux types de problèmes. Le premier est celui du degré de connaissance de la ressource, et des limites physiques que l’on choisit de fixer (niveau de température, limite de perméabilité). Le second est celui des techniques de production et des caractéristiques de la demande : l’énergie géothermique de basse énergie doit être consommée au voisinage de son site de production (disons, pour donner un ordre de grandeur, à une distance de moins de dix kilomètres). Dès lors, l’évaluation des réserves est étroitement liée à celle de la demande [24]. VII.1.- Utilisations directes L’utilisation directe de la géothermie concerne la géothermie basse et très basse énergie. VII.1.1.- Usage interne Les eaux minérales naturelles embouteillées constituent une utilisation interne et directe de la géothermie (exemple : VICHY (France), Rano Visy (Madagascar)). Cette utilisation s’intéresse aux sources froides aussi bien qu’aux sources hypothermales. L’essentiel c’est la connaissance (qualitative et quantitative) des éléments chimiques présents dans l’eau qui seraient utiles et/ou vitales pour l’homme. Entre autre, les eaux bicarbonatées sodiques comme celles d’Andranomafana Masahona, où l’ion sodium constitue environ 80% de la masse des cations, facilitent les traitements des affections gastro-intestinales et hépatiques et possèdent en même temps une action cicatrisante sur la muqueuse intestinale et digestive [36] . De nombreuses sources d’eau minérale sont présentes dans la région de l’Itasy et peuvent être exploitées comme eaux minérales naturelles embouteillées. Sachons que les

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Mémoire de fin d’étude eaux de type sulfaté sodique sont utilisées au sein des stations thermales pour les différents types de soins que plutôt être embouteillées [36]. VII.1.2.- Usage externe (Balnéothérapie) Pour l’eau chaude sanitaire, la température de l’eau demandée par l’utilisateur est de 50 à 55°C (tableau 12) [25]. Cette température joue un grand rôle pour la cure, par exemple, elle entraine la vasodilatation et vasoconstriction [35]. On peut exploiter ces eaux sous forme de douche, bain et/ou piscine selon le débit de l’émergence. D’après la littérature, les eaux thermales présentent des intérêts thérapeutiques et biologiques. Exemples : Vals-les-Bains, Aix-en-Provence, Dax-les-Bains, Digne (Provence, Alpes, Côte d’Azur) ; Bezaha Ranomay, Antsirabe, Androka Ambilobe (Madagascar). De nombreuses études pharmacodynamiques ont été réalisées sur les eaux thermales et on distingue : VII.1.2.1.- Eaux sulfatées sodiques (exemple : Evaux -le-Bain) Les eaux des sites géothermales de Mahatsinjo et d’Anosibe Ranomafana sont sulfatées sodiques (figure 20). Elles sont recommandées pour le traitement des troubles métaboliques, des affections veineuses, principalement des jambes et le traitement du rhumatisme, ainsi que pour les irrigations intestinales et vaginales [36] . VII.1.2.2.- Eaux bicarbonatées calciques (exemples : Volvic ; Evian) Ce sont des eaux où le cation prédominant est le calcium qui atteint 5 à 600 mg/l, elles ont des effets anti-inflammatoires, apaisants et cicatrisants en dermatologie [36]. On remarque que toutes les eaux des sites géothermales de la région de l’Itasy ont des concentrations en Ca entre 5 et 600 mg/l (tableau 11) mais comparé à d’autres cations comme le sodium le calcium n’est pas prédominant. VII.1.2.3.- Eaux bicarbonatées mixtes (exemple : Carola) Elles sont riches en gaz carbonique et en chlorures à des doses plus ou moins importantes, d’où parfois leurs noms de chloro-bicarbonatées mixtes. On peut avoir des bicarbonatées mixtes arsenicales et radioactives, ou siliceuses et arsenicales, ou calciques et magnésiennes utilisées dans le traitement du diabète, du surmenage, de la constipation, des affections cardio-vasculaires et d’hypertension artérielle [36]. La source d’Amparaky contient des eaux bicarbonatées calciques et magnésiennes (Mg : 30%) (Figure 21). On conclut alors que toutes les eaux thermales du prospect d’Itasy ont des caractéristiques thérapeutiques et peuvent assurer la cure de certaines maladies.

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Mémoire de fin d’étude

VII.1.3.- Utilisations industrielles L’industrie utilise l’expression « technologie de l’énergie géothermique » pour décrire une technologie de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) qui peut remplacer les systèmes de chauffage au mazout, au gaz naturel et au charbon traditionnels. Il s’agit d’une technologie incombustible qui a pour principe le simple transfert ou déplacement de la chaleur d’un point à un autre. La technologie de l’énergie géothermique met à profit les propriétés de réchauffement et de refroidissement de la terre (ces propriétés qui font qu’un sous-sol reste frais en été et chaud en hiver) pour chauffer ou climatiser des bâtiments. Ce « transfert de chaleur » entre le sol et l’air intérieur fait intervenir des technologies bien connues : celles de la thermopompe et du compresseur [11]. Comme Madagascar est un pays tropical, alors l’utilisation de la géothermie pour le chauffage est rentable dans le secteur agricole, élevage et industriel plutôt que dans le chauffage des bâtiments. Ainsi, on peut utiliser la géothermie basse énergie dans : - le secteur agricole : séchage des produits agricoles (paddy, maïs, manioc, etc.), mûrissage des fruits (banane, kaki, etc.) ; - le secteur élevage : couveuse pour poule, pisciculture, séchage et la congélation du poisson, etc. - le secteur industriel : purification des minerais importés, production d'eau lourde, séchage et chauffage des matières premières et produits finis (à température moins de 100°C). De bon nombres de sites géothermales dans la région de l’Itasy, pour ne pas dire presque tous, répondent à ces critères c'est-à-dire ayant une température entre 30°C et 100°C même si on ne se réfère qu’aux températures mesurées en surface. L’exploitation de ces sites géothermales peut contribuer au développement économique de la région de l’Itasy en améliorant les productivités dans les trois secteurs précédents, sans oublier le secteur tourisme. VII.2.- Utilisation indirecte Sur l’appui des calculs géothermométriques du Chapitre-VI, on est en présence de géothermie moyenne énergie qui peut fournir de l’énergie géo-thermo-électrique à l’aide des centrales ou microcentrales géothermiques à turbine à vapeur. 18 Basé sur les températures du géothermomètre ∆ O(SO4-H2O) , qui devraient fournir une évaluation conservatrice, les sources géothermales suivantes offrent des possibilités

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intéressantes les plus élevées pour la production de courant électrique: Source d’Amparaky (152°C) et Andranomangotraka (149°C). En se référant sur les températures du géothermomètre quartz et alcalin ces dernières semblent encore les plus prometteuses (121 à 218°C). Les deux sources, Andranomafana Soavinandriana et Andranomafana Masahona (151 à 182°C), au Sud du prospect géothermique d’Itasy montrent aussi des températures assez élevées pour une utilisation indirecte de la géothermie. A l’heure actuelle, la valeur du potentiel géothermique dans toute l’île reste inconnue. Cependant, un potentiel de ressources est supposé sur la Grande Ile. En 2008, "GNS Science" Company, a concentré son travail sur les possibilités d’utilisation de la géothermie à Madagascar. Marshfield Energy PTE Ltd., dans son rapport confidentiel de 2008, a déjà programmé l’installation de centrales géothermiques de capacité de moins de 10 mégawatts 6 (1MW = 10 W) dans quelques régions de Madagascar [3] . Le projet d’installation de centrale géothermique produisant de l’électricité est envisageable ; on pense que les prospects d’Itasy et d’Ankaratra-Antsirabe sont les plus prometteurs [1] . Les arguments en faveur de cette hypothèse sont : environnement géologique associé au volcanisme quaternaire récent, anomalies géochimiques, température du réservoir estimée à plus de 150°C, système de rift continental. La méthode volumétrique et la méthode comparative ont été utilisées pour l’évaluation du potentiel géothermique du prospect d’Itasy [1] ; les calculs thermodynamiques ont montré que la capacité du réservoir géothermique du site d’Andranomafana serait de 25 mégawatts et l’énergie fournie serait de l’ordre de 18 2,4 * 10 joules. [1] VII.3.- Avantages de l’énergie géothermique [11] L’énergie géothermique a plusieurs avantages : - La technologie de l’énergie géothermique permet des économies de chauffage pouvant atteindre 70 % puisqu’elle extrait de l’air déjà chauffé, et ce, en l’absence de combustion. - Les systèmes géothermiques s’autofinancent habituellement plus rapidement que les systèmes de CVC traditionnels, suivant les habitudes de chauffage/conditionnement de l’air, la nature du sol, l’ampleur de l’installation et d’autres facteurs. - L’énergie géothermique fait partie des énergies renouvelables. L’intégration d’un système géothermique à une maison de deux chambres à coucher équivaut à retirer deux voitures de la circulation ou à replanter une acre de forêt.

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- Les systèmes géothermiques sont des systèmes sans combustion; ils sont donc plus propres et plus sécuritaires que les systèmes de chauffage au mazout ou au gaz. - Les appareils des systèmes géothermiques occupent beaucoup moins de place que les systèmes de CVC traditionnels et, de ce fait, ils sont particulièrement indiqués pour répondre à des exigences d’espace ou d’esthétique particulières. VII.4.- Conclusion partielle Nombreuses sont les utilisations possibles de la géothermie. En ce qui concerne notre zone d’étude, la balnéothérapie ou la géomédecine occupe une grande place suivie du chauffage industriel (élevage, agriculture, pisciculture, etc.). L’énergie géo-thermo-électrique semble être aussi prometteuse à Andranomangotraka et à la source d’Amparaky, ce qui fait que l’étude de ces sites géothermiques mérite d’être approfondie.

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CONCLUSION GENERALE

La connaissance géologique du globe terrestre ne cesse de progresser en fonction de l’évolution de la technologie. La télédétection, par le biais des photographies aériennes et des images satellites, a apportée beaucoup d’informations concernant la géologie. Notre zone d’étude se trouve sur le bloc composite d’Antananarivo qui engorge des phénomènes thermiques (convections) intéressants témoignés par les mouvements tectoniques (extension), les roches intrusives et surtout les roches volcaniques. Le prospect d’Itasy est un pays volcanique, constitué géologiquement de gneiss migmatitique du socle pré-cambrien à la base des différents édifices volcaniques du Pré-Pléistocène à l'Holocène. La richesse du sous sol peut se présenter sous forme d’énergie par le biais de la chaleur qui croît en fonction de la profondeur. Cette chaleur peut être aperçue en surface à l’aide d’un fluide caloporteur circulant le long des discontinuités géologiques et matérialisé par les sources thermales. Madagascar possède un grand potentiel géothermique matérialisé par la présence des volcans récents d’âge quaternaire. Le fluide caloporteur qui est généralement l’eau, une fois arrivé en surface, forme les sources d’eaux thermales. L’étude de ces sources thermales en vue de leur valorisation mérite d’être continuée, surtout dans ces zones à volcans récents, ce qui incite la deuxième partie de ce mémoire : « Etude du prospect géothermique d’Itasy ». Le prospect d’Itasy se trouve à proximité Ouest de la capitale de Madagascar. Pour l’année 2011, la population de cette région constitue les 3,68% des citoyens. L’économie régionale est basée sur l’agriculture, l’élevage, mais aussi sur le tourisme et l’écotourisme. L’étude du cadre général de la zone, en vue de dégager les facteurs d’exploitabilité (routes d’accès, densité de population, disponibilité de l’eau, etc.), est très importante pour l’étude de faisabilité et la viabilité du projet. Une fois encore, en plus des études technico-scientifiques, l’étude socio-économique (rassemblement et interprétations de toutes les données relatives à l’économie, à la géologie, à la géographie et à l’environnement) est très importante et elle sert de base pour les analyses des utilisations potentielles de l’énergie géothermique dans la région. Dans cette étude, nous avons démontré une certaine conformité entre les directions des trajectoires de fractures et celles du réseau hydrographique (modèle de drainage) . Le traitement d’image satellite prouve que les sources thermales se trouvent à proximité ou le long des trajectoires de fractures tracées dans la figure 11. L’étude de coupe selon un transect

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Est-Ouest (figure 16) au sein du prospect a montré que le système géothermique est du type volcano-tectonique. Sept sources thermales dans le prospect d’Itasy ont été prises dans cette étude. La réinterprétation des données d’analyse antérieurs nous a permis d’en déduire que la plupart de ces eaux sont bicarbonatées sulfatées sodiques. Les calculs de températures dans les réservoirs par la géothermométrie chimique ont donné des valeurs comprises entre 91 et 218°C. Nombreuses sont les utilisations possibles de la géothermie. En ce qui concerne notre zone d’étude, la balnéothérapie ou la géomédecine occupe une grande place suivie du chauffage industriel (élevage, agriculture, pisciculture, etc.). L’énergie géo-thermo-électrique semble être aussi prometteuse à Andranomangotraka et à la source d’Amparaky. Comme ces deux sources ainsi que celles de Mahatsinjo et d’Anosibe Ranomafana montrent des compositions chimiques similaires, elles pourraient constituer un réservoir potentiel. Ce qui fait que l’étude de ce site géothermique d’Amparaky-Andranomangotraka mérite d’être approfondie. Le tableau 13 donne une récapitulation des utilisations possibles des sources thermales du prospect d’Itasy : Tableau 13 : Récapitulation des utilisations possibles des sources thermales de la région de l’Itasy Sites géothermales Utilisations possibles Itasy, Andranomafana Soavinandriana Balnéothérapie, chauffage industriel, énergie géo -thermo - électrique Itasy, Andranom afana Masahona Balnéothérapie, eaux minérales naturelles embouteillées sanitaires, chauffage industriel Itasy, Andranomangotraka Balnéothérapie, chauffage industriel, énergie géo -thermo - électrique Itasy, source d'Amparaky Balnéothérapie, chauffage indust riel, énergie géo -thermo - électrique Itasy, source d'Ifanja Balnéothérapie, chauffage industriel

Itasy, Mahatsinjo Balnéothérapie, chauffage industriel Itasy, Anosibe Ranomafana Balnéothérapie, chauffage industriel

Pour les travaux futurs, des investigations complémentaires basées principalement sur le forage, l’exploration géophysique et géologique, la télédétection et le SIG appliqué à la géothermie, sont nécessaires pour déterminer le potentiel des sites géothermiques au voisinage du bassin d’Ifanja (évaluation de ressource) et pour aider à identifier s’ils ont des réservoirs commerciaux (puits de production, capacité, nature des eaux, profondeur et température du réservoir).

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[23] Institut National de la Statistique, 2004-2005 : Recensement National de l’Agriculture, Antananarivo.

[24] Institut National de la Statistique, Novembre 2004 : Les 22 régions de Madagascar en chiffres, Antananarivo.

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[29] Ministère de l’Agriculture, de l’Elevage et de la Pêche, 2007 : Programme Régional de Développement Rural de l’Itasy, Antananarivo.

[30] Moine, B., et Ortega, E., 2008 : Synthèse générale de la nouvelle cartographie géologique de Madagascar, Symposium sur les perspectives métallogéniques et nouvelle approche du potentiel minier de Madagascar, PGRM, Antananarivo, 74p.

[31] Office National pour l’Environnement, 2007 : Tableau de bord environnemental, Région Itasy.

[32] Rafalimanana, J.M., 1982 : Possibilité d’aménagement de microcentrale géothermique à Madagascar. Site d’Andranomafana Betafo, Mémoire d’Ingéniorat en Hydraulique, Ecole Supérieur Polytechnique, Antananarivo, 14-35.

[33] Rambolamanana, G., et Ratsimbazafy, J.B., 1991 : Le séisme du 21 avril 1991 localisé dans la région de Famoizankova, Rapport à l'Académie Malgache , Antananarivo.

[34] Randrianatoandro, T.T., 2008 : Etablissement d’une base de données des sites géothermiques de madagascar et étude geophysique du réservoir de la commune d’Ifanja. Mémoire de Diplôme d’Etudes Approfondies en Physique, Faculté des Sciences, Antananarivo, 4-5, 32-34.

[35] Ratsimbazafy, N., 1997 : Réflexions à propos de la station thermale de Bezaha Ranomay Toliara. Thèse de Doctorat en Médecine, Faculté de Médecine, Antananarivo, 45.

[36] Ratsimbazafy, R.D., 2006 : Contribution à la caractérisation physicochimique de l’eau thermale et des eaux minérales de Betafo. Mémoire de Diplôme d’Etudes Approfondies en Chimie Minérale, Faculté des Science, Antananarivo, 12-13 .

[37] Réseau des Observatoires Ruraux à Madagascar, 2008 : Rapport d’Enquête Communautaire de l’Observatoire Rural de l’Itasy.

[38] Tournier, R., 1926 : Les eaux minérales de la province de l’Itasy, Bulletin Economique de Madagascar, No. 4.

[39] Wikipédia, 2011: Géothermie, Site Web. http://fr.wikipedia.org/wiki/G%C3%A9othermie , http://www.futura-sciences.com/fr/doc/t/maison/d/quest-ce-que-la-geothermie_577/c3/221/p1/

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ANNEXES

Annexe-1 Géothermométrie chimique

Les géothermométries chimiques qui ont été calibrées quantitativement et qui sont utilisées comprennent des géothermomètres silice, Na-K, Na-K-Ca et Na-K-Ca-Mg. Ci-après un bref résumé avec les hypothèses et les limites qu’implique l’utilisation du géothermomètre dans la prévision des températures souterraines dans les systèmes géothermiques. Il y a deux sortes de géothermomètres silice. L’un atteint un équilibre avec du quartz et l’autre un équilibre avec de la calcédoine. Les fonctions de température utilisées pour ces géothermomètres sont fondées sur les solubilités déterminées par expérience des minéraux mentionnés. Les géothermomètres à cations sont tous calibrés empiriquement, c'est-à-dire en corrélant les concentrations des cations respectives dans les eaux thermales émanant des forages, avec la température mesurée de ces eaux. Pour le géothermomètre Na-K, la fonction de la température, toutefois, se corrèle bien avec celle de l’équilibre entre les feldspaths sodiques et potassiques et la solution. Pour cette raison, l’on considère que ces minéraux contrôlent les concentrations (ou mieux, les activités) des ions de sodium et potassium dans une solution. On ne sait pas quels sont les minéraux concernés par rapport aux géothermomètres Na-K-Ca et Na-K-Ca-Mg. Le calibrage utilisé par le géothermomètre Na-K a été établi par Whit et Ellis (Truesdell, 1975) et Arnorsson (1980). Whit et Ellis ont considéré que sa fonction n’était pas valable au-dessous de 100°C, mais la fonction de température proposée par Arnorsson (1980) est valable entre 25 et 250°C. L’étalonnage des géothermomètres Na-K-Ca et Na-K-Ca-Mg a été fait par Fournier et Truesdell (1973) et Fournier et Potter (1978). On admet comme hypothèse de base, dans l’application des géothermomètres chimiques, qu’un équilibre chimique entre la solution et les minéraux correspondants est obtenu en profondeur et que ces équilibres sont modifiés pendant la remontée où un refroidissement peut se produire. L’expérience acquise dans plusieurs zones géothermiques du monde a montré avec évidence que les températures souterraines prévues par la géothermométrie chimique sont actuellement rencontrées en profondeur par forage. Cette expérience a largement été acquise dans les zones d’activité volcanique qui, à cause de manifestations thermiques intensives en surface et des résultats de travaux d’exploration,

présentaient manifestement des perspectives favorables pour son développement géothermique. Les eaux non thermale s riches en gaz carbonique et parfois également celles ayant une température relativement basse montrent des caractéristiques chimiques typiques qui reflètent un non équilibre avec les minéraux secondaires. Cette expérience souligne le besoin d’une interprétation critique des données chimiques pour l’eau car il importe de savoir si un équilibre a été atteint ou non pour les minéraux géothermométriques. Si l’équilibre n’est pas atteint, les géothermomètres chimiques ne sont évidemment pas applicables. Les températures calculées par les géothermomètres Na-K s’accordent mieux aux températures d’équilibre de la calcédoine. Ceci indique que les eaux géothermiques à Madagascar s’équilibrent avec le quartz et non avec la calcédoine. Cette relation peut toutefois présenter des exceptions. Equation pour les géothermomètres chimiques (1) Calcédoine (0-250°C)

TCalcédoine = - 273,15 [°C]

(2) Quartz (0-250°C)

TQuartz = - 273,15 [°C]

(3) Silice amorphe

TSilice amorphe = - 273,15 [°C]

Dans ces 3 équations le SiO 2 est en [mg/l] et représente de la silice non ionisée.

(4) Na-K (100-275°C), Na et K en [mg/l]

TNa-K= - 273,15 [°C]

(5) Na-K (25-250°C), Na et K en [mg/l]

TNa-K= - 273,15 [°C]

(6) Na-K-Ca (4-340°C), Na, K et Ca en [moles/kg]

TNa-K-Ca = - 273,15 [°C]

β = 4/3 pour < 1 et t < 100°C β = 1/3 pour > 1 et t >100°C

Les corrections de Pâces (5) pour le géothermomètre Na-K-Ca pour l’eau dont la -4 température est inférieure à 75°C et pour une pression partielle de CO 2 inférieure à 10 atm est : I = 1,36 + 0,253logP CO2 .

Annexe-2 Localisation des sites géothermiques à Madagascar

Les 117 sources thermales répertoriées par VIRKIR sont présentées sur ces trois cartes (figure i, figure ii et figure iii).

Figure i : Sources thermales dans la partie Nord de Madagascar (Sources : VIRKIR et BD500)

Figure ii : Sources thermales dans la partie centrale de Madagascar (Sources : VIRKIR et BD500)

Figure iii : Sources thermales dans la partie Sud de Madagascar (Sources : VIRKIR et BD500)

Annexe-3

Résultats d’analyse de l’eau provenant de la Source d’Amparaky

Région: ITASY Centre: AMPARAKY Nature: Eau brute Type d'échantillon: Emergence Date de prélèvement: 07/08/2011 Date de réception: 08/08/2011 Préleveur: ANDRIAMANANTENA Anjaraniaina D.D. Date d'analyse: 08/08/2011 ANALYSES Physicochimique

Paramètres Unité Examen au Labo Normes pour Eau potable Aspect trouble limpide Odeur absence absence Couleur jaunâtre incolore Température °C 17,40 25 Turbidité NTU 187,00 5 Ph 6,64 6,5 - 9,5 Conductivité à 20°C µs/cm 6120,00 3000 Minéralisation totale mg/l 5667,00 Dureté totale °F 334,00 50 Dureté calcique °F 154,00 Titre alcalimétrique TA °F 0,00 Titre alcalimétrique complet TAC 337,00 Oxydabilité au KMnO4 milieu alcalin 0,70 2 Calcium mg/l 616,00 Magnésium mg/l 437,40 Sodium mg/l 381,04 Ammonium mg/l 0,00 0,5 Fer total mg/l 0,00 0,5 Carbonates mg/l 0,00 Bicarbonates mg/l 4111,40 Chlorures mg/l 589,30 250 Sulfates mg/l 221,59 250 Nitrites mg/l 0,00 0,1 Nitrates mg/l 0,00 50 Silice mg/l 2,50 Hydroxyde mg/l 0,00

Annexe-4

La télédétection

La télédétection est un outil de collecte de données sur un territoire s’effectuant sans contact direct. Elle offre un certain nombre d’avantages par rapport à d’autres moyens traditionnels de collecte de données. Elle nous renseigne sur l’occupation du sol. Le produit est donc une image numérique, c'est-à-dire des représentations planes du territoire contenant potentiellement des informations extraites après des traitements appropriés (interprétation, classification, etc.), dans le but de connaître et agir sur le territoire. 1.- Application de la télédétection Le tableau ci-après nous montre les domaines d’applications de la télédétection : Tableau i : Domaines d’applications de la télédétection Domaines Applications Géosciences Géographie, géologie, pédologie (exploration minière), géomorphologie Hydrologie Evaluation de l’humidité des sols, surveillance des inondations Environnement Aménagement du territoire Aménagement Statistiques agricoles, foresterie, croissance des villes Atmosphère et climat Météorologie Archéologie Cartographie des sites archéologiques Santé Prévisions des épidémies, intervention d’urgences Catastrophes Inondations, sécheresses, érosion et mouvements de masse environnementales Biosphère Cartographie de la végétation Changements globaux Désertifications, variations climatiques

2.- Exploitations des données de télédétection L’exploitation des données de télédétection nécessite la mise en œuvre d’outils mathématiques, statistiques et informatiques adéquats. Ainsi le but du traitement numérique d’images est d’extraire les informations contenues dans les données de télédétection. 3.- Description des images Une image de télédétection est constituée d’éléments appelés pixels. La luminosité de chaque pixel est représentée par une valeur numérique. Elle est codée généralement sur un octet, soit huit bits. Les valeurs correspondantes appelées valeurs radiométriques ou plus communément niveaux de gris vont alors de 0 à 255.

L’ensemble des images forment une matrice de n pixels, p lignes et q colonnes, dont la dimension de la scène est 180 km * 180 km en moyenne. L’image obtenue est caractérisée par sa résolution qui correspond à une surface de dimension donnée de son pixel. La résolution au sol correspond à l’enregistrement d’un pixel dont la taille vaut : - 30 m x 30 m dans le cas d’une image Landsat TM acquise en mode multispectral (pour les canaux 1 à 5 et 7, 60 m pour le canal 6 et 15m pour P) - 56 m x 79 m dans le cas d’une image LANDSAT MSS acquise en mode multispectral. L’image LANDSAT est codée sur sept canaux appelés TM dont les spécifications sont données dans le tableau suivant : Tableau ii : Spécification des bandes . Bande Canal Longueur Spécification d’onde TM1 Bleu 0,47 – 0,515 µm Distinction sols – végétations TM2 Vert 0,525 – 0,605 µm Détection de la réflectance verte de la végétation TM3 Rouge 0,63 – 0,690 µm Distinction des différents types végétaux, identification des roches à fer ferrique TM4 Proche infrarouge 0,73 – 0,90 µm Détermination de la biomasse TM5 Moyen infrarouge 1,55 – 1,75 µm Indication des altérations du sol TM6 Infrarouge thermique 10,40 – 12,50 µm Très utilisée en géologie TM7 Moyen infrarouge 2,09 – 2,35 µm Estimation des altérations du sol P Panchromatique 0,52 – 0,90 µm Met bien en évidence les discontinuités

Remarque : Les informations enregistrées dépendent de la nature des éléments constitutifs de l’écorce terrestre : roche, sol, végétation, eau. Les deux principales propriétés sont la réflectance et la rugosité . La réflectance est mesurée par le rapport entre l’énergie réfléchie et l’énergie totale. En géologie, les corps à faible réflectance comme l’eau, est particulièrement observable par canal de faible longueur d’onde. Tandis que les corps possédant de forte réflectance comme les quartzites sont visibles par canal à longueur d’onde élevée. 4.- Buts et démarches Le but du traitement d’image est l’interprétation d’une information à partir des données extraites. Deux grandes approches peuvent être identifiées : - approche aprioriste (ou déductive, dirigée) qui part d’une connaissance théorique préalable pour guider la connaissance empirique du territoire. Il est important de se rendre compte du caractère intentionnel de cette approche dans le sens où le chercheur

interprète ses données selon un système de classement, des concepts définis à l’avance. - approche empiriste (ou inductive, a posteriori, non-dirigée, etc.…) où les liens entre les données mesurées et l’information souhaitée sont établis de manière empirique. On part de données pour arriver à des classes. 5.- Mode de traitement de l’image LANDSAT L’analyse des images satellites demande une bonne qualité de l’image en visualisation. Une composition de trois canaux différents (par exemple : proche infrarouge, rouge, vert), permet de visualiser une image en couleur (fausse couleur) car l’utilisation d’un seul canal ne permet qu’une visualisation en niveau de gris (image en noir et blanc). Voici des exemples de composition des bandes composées en rouge, vert et bleu - les bandes 3 2 1 produisent les couleurs visibles a l’œil nu (Figure iv) - les bandes 7 5 4 forment une combinaison adaptée à la région humide mais la diversité spectrale est très limitée à cause de l’absence des bandes visibles (Figure v). - Les bandes 7 3 1 et la bande P montrent bien les discontinuités et la morphologie du terrain (Figure vi et figure viii) - les bandes 4 3 2 donnent une image à fausse couleur (Figure vii). Pour le traitement d’une image, beaucoup d’étapes devraient être faites à l’aide d’un logiciel spécifié au traitement même comme ERDAS IMAGINE, ENVI, IDRISI, ARVIEW etc. Dans cette étude on traite l’image LANDSAT en utilisant le logiciel ArcView GIS 3.2a. Pour cela, on a donc fait trois compositions colorées en prenant en premier lieu les compositions colorées RVB= (3, 2,1) (Figure iv) et RVB= (7, 3, 1) (Figure vi) qui montrent l’aspect naturel de l’image ou qui produit les couleurs visibles à l’œil nu. Les raisons pour lesquelles on a choisi ces différentes compositions sont : - Les compositions RVB= (3, 2, 1) et RVB= (7, 3, 1) montrant l’aspect naturel sert a mieux comprendre la morphologie générale du terrain. - Les autres étant utilisées afin de tracer les linéaments les plus apparents observés.

+ Figure iv: Image Landsat 7 ETM (composition colorée 3 2 1=RVB)

Figure v: Image Landsat 7 ETM+ (composition colorée 7 5 4=RVB)

Figure vi: Image Landsat 7 ETM+ (composition colorée 7 3 1=RVB)

Figure vii: Image Landsat 7 ETM+ (composition colorée 4 3 2=RVB)

Figure viii: Image Landsat 7 ETM+ (Panchromatique)

Légende :

TABLE DES MATIERES Pages SOMMAIRE ...... i REMERCIEMENTS ...... iii LISTE DES ABREVIATIONS ...... v LISTE DES FIGURES ...... vii LISTE DES PHOTOGRAPHIES ...... viii LISTE DES TABLEAUX ...... viii INTRODUCTION ...... 1

Partie-I : GENERALITES ...... 4 Chapitre -I APERÇU SUR LA GEOLOGIE DE MADAGASCAR ...... 5 I.1.- Le socle cristallin ...... 7 I.1.1.- Le système Androyen...... 7 I.1.2.- Le système du graphite...... 7 I.1.3.- Le système du Vohibory ...... 8 I.1.4.- Les roches éruptives du socle ...... 8 I.1.5.- Les roches volcaniques ...... 9 I.2.- Le socle cristallin d’après les travaux faits par le PGRM ...... 9 I.2.1.- Les séries d’Itremo et d’Ikalamavony ...... 9 I.2.2.- L’unité de Tsaratanana ...... 11 I.2.3.- L’unité de Betsimisaraka ...... 11 I.2.4.- L’unité de Vohibory ...... 11 I.3.- Contexte géologique de la zone d’étude ...... 12 I.4.- Conclusion partielle ...... 19 Chapitre -II GEOTHERMIE ET SOURCES THERMALES ...... 20 II.1.- Notion générale sur la géothermie ...... 20 II.1.1.- Gradient géothermique ...... 20 II.1.2.- Densité de flux thermique ...... 20 II.1.3.- La géothermie ...... 22 II.1.3.1.- Géothermie moyenne et haute énergie ...... 22 II.1.3.2.- Géothermie basse énergie ...... 22 II.1.3.3.- Géothermie très basse énergie ...... 22 II.1.4.- Système géothermique ...... 23 II.2.- Les zones thermales ...... 24 II.2.1.- Sources thermales et tectonique...... 25 II.2.1.1.- Diaclases, ou cassures intérieures des roches ...... 26 II.2.1.2.- Plis des terrains ...... 26 II.2.1.3.- Failles ...... 26 II.2.1.4.- Contacts de filons, dykes, ou massifs de roches cristallines avec des terrains sédimentaires ...... 27 II.2.1.5.- Filons d’incrustation ...... 27

II.2.2.- Les geysers ...... 28 II.3.- Conclusion partielle ...... 28 Chapitre -III LA GEOTHERMIE A MADAGASCAR ...... 29 III.1.- Origine des eaux thermales à Madagascar ...... 29 III.1.1.- Eaux vadoses ou géothermales ...... 29 III.1.1.1.- Eaux vadoses phréatiques ou eaux artésiennes de faible profondeur ...... 30 III.1.1.2.- Eaux vadoses artésiennes de moyenne profondeur ...... 30 III.1.1.3.- Eaux vadoses artésiennes de grande profondeur ...... 30 III.1.2.- Eaux juvéniles ou endogènes ...... 30 III.1.3.- Eaux fossiles ou connées ...... 31 III.1.4.- Origine mixte ...... 31 III.2.- Caractères hydrogéologiques des eaux thermales ...... 31 III.2.1.- Types de gisement ...... 31 III.2.2.- Débit...... 32 III.3.- Caractères physico-chimiques des eaux thermales ...... 33 III.3.1.- Thermalité ...... 33 III.3.2.- Radioactivité ...... 34 III.3.3.- Minéralisation ...... 34 III.3.4.- Gaz ...... 36 III.3.5.- Les propriétés chimiques des eaux thermales de Madagascar ...... 37 III.4.- Méthode de géothermométrie chimique et résultats ...... 37 III.5.- Les zones d’intérêt géothermique à Madagascar ...... 39 III.6.- Les problèmes de financement ...... 40 III.7.- L’utilisation de la géothermie à Madagascar ...... 41 III.7.1.- La moyenne et haute température (température à l’émergence) ...... 41 III.7.2.- La basse température (température à l’émergence) ...... 42 III.8.- Conclusion partielle ...... 42 Partie-II :ETUDE DU PROSPECT GEOTHERMIQUE D’ITASY ...... 43 Chapitre -IV CADRE GENERAL DE LA ZONE D’ETUDE ...... 44 IV.1.- Contexte géographique ...... 44 IV.2.- Caractéristiques physiques ...... 45 IV.2.1.- Climat ...... 45 IV.2.2.- Hydrologie ...... 45 IV.3.- Contexte socio-économique ...... 46 IV.3.1.- Démographie et population ...... 46 IV.3.1.1.- Population actuelle (en 2011) ...... 46 IV.3.1.2.- Evolution de la population ...... 47 IV.3.1.3.- Composition ethnique ...... 47 IV.3.1.4.- Migration ...... 47 IV.3.2.- Economie...... 48 IV.3.2.1.- Secteur agricole ...... 49 IV.3.2.2.- Elevage ...... 49 IV.3.2.3.- Tourisme et écotourisme ...... 50

IV.3.3.- Social ...... 51 IV.4.- Conclusion partielle ...... 51 Chapitre -V CONTEXTE GEOMORPHOLOGIQUE ET STRUCTURAL .... 52 V.1.- Contexte géomorphologique ...... 52 V.2.- Modèle de drainage ...... 53 V.3.- Analyse des trajectoires de fractures et des lignes de drainage des rivières ...... 54 V.3.1.- Analyse des trajectoires de fractures ...... 54 V.3.2.- Analyse des lignes de drainage des rivières ...... 61 V.3.3.- Relations entre linéaments structuraux (trajectoires de fractures) et lignes de drainage ...... 61 V.4.- Commentaires et discussion ...... 62 V.5.- Conclusion partielle ...... 64 Chapitre -VI LES SOURCES THERMALES D’ITASY ...... 65 VI.1.- Description du gîte d’Amparaky ...... 65 VI.2.- Caractéristiques physico-chimiques ...... 66 VI.2.1.- Chimie des eaux ...... 66 VI.2.2.- Géothermométrie ...... 69 VI.3.- Conclusion partielle ...... 71 Chapitre -VII UTILISATIONS POSSIBLES DES SOURCES THERMALES D’ITASY ...... 72 VII.1.- Utilisations directes ...... 72 VII.1.1.- Usage interne ...... 72 VII.1.2.- Usage externe (Balnéothérapie) ...... 73 VII.1.2.1.- Eaux sulfatées sodiques (exemple : Evaux -le-Bain) ...... 73 VII.1.2.2.- Eaux bicarbonatées calciques (exemples : Volvic ; Evian) ...... 73 VII.1.2.3.- Eaux bicarbonatées mixtes (exemple : Carola)...... 73 VII.1.3.- Utilisations industrielles ...... 74 VII.2.- Utilisation indirecte ...... 74 VII.3.- Avantages de l’énergie géothermique ...... 75 VII.4.- Conclusion partielle ...... 76 CONCLUSION GENERALE ...... 77 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ...... 79

ANNEXES

Nom : ANDRIAMANANTENA Prénoms : Anjaraniaina Dodo Daniel Titre : « VALORISATION DES SOURCES THERMALES DU SECTEUR D’ITASY : USAGES DIRECTS ET POSSIBILITE DE PRODUCTION D’ELECTRICITE GEOTHERMIQUE».

Rubrique : Géothermie (Géologie) Nombre de page : 81 Nombre de photographie : 02 Nomb re de tableau : 13 Référence bibliographique : 39 Nombre de figure : 22 Annexe : 4

RESUME

Le prospect d’Itasy, en étant un pays volcanique, fait partie des zones susceptibles de fournir de l’énergie géothermique grâce à la présence de nombreuses sources thermales. Le traitement d’image satellite de la zone d’étude nous a permis de tracer les cartes de trajectoires des fractures ou de linéaments structuraux, et leurs directions se sont révélées conformes à celles de l’alignement des sources thermales et des fractures majeures. L’analyse de ces cartes et celle du modèle de drainage a montré un ajustement de ce dernier aux réseaux de fractures existantes. Un modèle synthétique en 2D, suivant une coupe le long d’un transect Est-Ouest, obtenu à partir des cartes géologiques et structurales a permis de mettre en évidence un système géothermique de type volcano-tectonique. L’interprétation des résultats d’analyses antérieures et des températures calculées par la géothermométrie chimique montre des températures relativement supérieures à 150°, susceptibles de produire de l’énergie géo-thermo-électrique de moyenne énergie. Les autres utilisations possibles des sources thermales de la région concernent la géomédecine et les usages industriels. L’exploitation de ces ressources peut contribuer au développement économique de la région. L’étude du prospect géothermique d’Itasy mérite d’être continuée et approfondie (exploration géologique et géophysique, forage, etc.) surtout au Sud-Ouest du marais d’Ifanja.

Mots clés : , fracture, drainage, sources thermales, Itasy, contrôle structural, géothermie, géomédecine.

ABSTRACT

The Itasy prospect, while being a volcanic area, belongs to the zones likely to provide average geothermal energy due to the presence of several thermal springs. The satellite imagery processing of the study’s zone enabled us to draw the maps of fractures trajectories and structural features, and shows an agreement between the location of the geothermal sites and the major fractures. The analysis of these maps and that of the model of drainage showed an adjustment of this last to the existing fracture network. A 2D synthetic model, cross section along a transect East-West, is obtained from the geological and structural maps showing the geothermal system of the zone. The interpretation of the results of previous analyses and the temperatures calculated by the chemical geothermometry shows temperatures relatively higher than 150°, likely to produce geothermal medium electric energy. The other possible uses of the thermal springs of the prospect relate to the medical geology and the industrial uses. The exploitation of these resources can contribute to the economic development of the area. The study of the Itasy geothermal prospect should be continued and deepened (geological and geophysical explorations, thermal gradient drilling, etc.) especially in the South-west of the "marais d’Ifanja".

Key- words : fracture, drainage, thermal springs, Itasy, structural control, geothermal energy, medical geology.

Encadreur : Prof. ANDRIANAIVO Lala Adresse de l’auteur : Lot II-D-65 Ambalakajaha-Est AMBALAVAO 303 / Tel : 033 07 064 68 e-mail : [email protected]