UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE
DEPARTEMENT DE GEOLOGIE
Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme d’Ingéniorat en Géologie
LLLESLES SOURCES THERMALES DE RANOMAFANARANOMAFANA----IFANADIANAIFANADIANAIFANADIANA----MADAGASCAR:MADAGASCAR: USAGES DIRECTS ET POSSIBILITÉS DE PRODUCTION D’ENERGIE GEOTHERMIQUE
ELECTRIQUE
Par RAMANIRASON Njaraniaina Mamisoa
Soutenu publiquement le 31 mai 2012
Promotion 2010
i Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA
UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE
DEPARTEMENT DE GEOLOGIE
Mémoire de fin d’étude en vue de l’obtention du diplôme d’Ingéniorat en Géologie
LLLESLES SOURCES THERMALES DE RANOMAFANARANOMAFANA----IFANADIANAIFANADIANAIFANADIANA----MADAGASCAR:MADAGASCAR: USAGES DIRECTS ET POSSIBILITÉS DE PRODUCTION D’ENERGIE GEOTHERMIQUE
ELECTRIQUE
Présenté par RAMANIRASON Njaraniaina Mamisoa
Soutenu publiquement le 31 mai 2012 devant le jury composé de:
Président: Monsieur RANDRIAMIHARIVELO Philibert Daniel
Encadreur: Monsieur ANDRIANAIVO Lala
Examinateurs: Monsieur MANDIMBIHARISON Aurélien Jacques
Madame RAHARIJAONA RAHARISON Léa Jacqueline
Madame RAZAFIMBELO Rachel
RAMANIRASON Njaraniaina Mamisoa PromotionMai 2012 2010
ii Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA
“An’I Jehovah ny tany sy izay rehetra eo aminy”
Salamo 24: 1 a
RAMANIRASON Njaraniaina Mamisoa Mai 2012
iii REMERCIEMENTS
Nos vifs remerciements s’adressent d’abord à Dieu Tout Puissant qui nous a donné la force et la santé pour achever ce travail. Nous remercions sincèrement tous ceux qui, de près ou de loin, ont contribué à la réalisation de ce présent mémoire. Plus particulièrement Monsieur ANDRIANARY Philippe, Directeur de l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo (ESPA) qui assume le bon déroulement de notre école et a autorisé la soutenance de ce mémoire.
Monsieur MANDIMBIHARISON Aurélien Jacques, Chef du Département de Géologie par intérim à l’ESPA qui assure le bon déroulement de notre département.
Monsieur RANDRIAMIHARIVELO Philibert Daniel qui nous a fait l’honneur de présider le jury de ce mémoire malgré ses multiples obligations.
Monsieur ANDRIANAIVO Lala, Professeur à l’ESPA, qui a bien voulu diriger et encadrer ce travail, qui nous a donné ses conseils et recommandations tout au long de sa réalisation; grâce à son enthousiasme et sa patience, ce mémoire arrive à son terme.
Monsieur MANDIMBIHARISON Aurélien Jacques, Enseignant chercheur à l’ESPA, qui, en dépit de son emploi du temps très chargé, a bien voulu juger ce travail.
Madame RAHARIJAONA RAHARISON Léa Jacqueline, Maître de conférences à l’ESPA, qui en dépit de son emploi du temps très chargé, a bien voulu juger ce travail.
Madame RAZAFIMBELO Rachel, Maître de conférences à la Faculté des Sciences, qui en dépit de son emploi du temps très chargé, a bien voulu juger ce travail.
Monsieur RAZAFIMAHALEO Manantsoa, Directeur de la Station thermale de Ranomafana-Ifanadiana, qui, malgré ses lourdes occupations, nous a accueillis très chaleureusement pendant notre séjour au sein de la station thermale.
Tous les enseignants de l’ESPA qui ont assuré notre formation, en particulier ceux du Département de Géologie.
Notre famille.
La promotion 2010 du Département de Géologie de l’ESPA.
Tous mes amis.
i Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA SOMMAIRE REMERCIEMENTS ...... I
SOMMAIRE ...... II
LISTE DES ABREVIATIONS ...... IV
LISTE DES FIGURES ...... V
LISTE DES TABLEAUX ...... VI
INTRODUCTION GENERALE ...... 1
PARTIE I : GENERALITES ...... 5
CHAPITRE I : APERÇU SUR LA GEOLOGIE DE MADAGASCAR ET DE LA ZONE D’ETUDE ...... 6
I. 1. Aperçu sommaire sur la géologie de Madagascar...... 6 II. 2. Hypothèses de Collins & al ...... 6 I. 3. Hypothèse récente (MEM/PGRM) ...... 9 I.4. Le Domaine d’Antananarivo ...... 10 I.5. Cadre géologique de la zone d’étude ...... 11 I.6. Conclusion partielle ...... 13
CHAPITRE II: LA GEOTHERMIE ...... 14
II. 1. Notions fondamentales sur la géothermie ...... 14 II. 2. Le système géothermique ...... 16 II. 3. Les grandes formes de géothermie ...... 17 II. 4. Le réservoir géothermique ...... 18 II. 5. Conclusion partielle ...... 19
CHAPITRE III: LA GEOTHERMIE A MADAGASCAR ...... 20
III.1. Origine des eaux thermales à Madagascar ...... 20 III. 2. Caractères hydrogéologiques des sources thermales ...... 21 III. 3. Caractères physicochimiques des sources thermales ...... 23 III.4.- Les zones d’intérêt géothermique à Madagascar et leurs utilisations ...... 26 III.5. Conclusion partielle ...... 27
PARTIE II : ETUDE DU PROSPECT GEOTHERMIQUE DE RANOMAFANA - IFANADIANA ...... 28
CHAPITRE IV : CADRE GEOGRAPHIQUE, GEOMORPHOLOGIQUE ET SOCIOECONOMIQUE
DE LA ZONE D’ETUDE ...... 29
IV. 1. Cadre géographique ...... 29 IV.2. Caractéristiques physiques ...... 31 IV. 3. Cadre socio-économique ...... 33
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ii Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA
IV.4. Conclusion partielle ...... 35
CHAPITRE V : ETUDES DES LINEAMENTS STRUCTURAUX ET DU "CHANNEL SEGMENT" .... 37
V. 1.Cadre structurale de la zone ...... 37 V. 2. Traitement d’image satellite ...... 40 V.3.Analyses structurales et analyses des "channel segments" ...... 41 V.4. Relation entre les trajectoires des fractures et des "channel segments" ...... 50 V.5. Modèle synthétique du système géothermique de Ranomafana ...... 53 V.6. Conclusion partielle ...... 57
CHAPITRE VI : UTILISATIONS POSSIBLES DES SOURCES THERMALES DE RANOMAFANA .. 58
VI.1. Description des sources ...... 58 VI.2. Résultats d’analyses physico-chimiques des sources thermales...... 60 VI.3. Caractérisation des sources thermales ...... 61 VI.4. La géothermométrie chimique et ses résultats ...... 67 VI.5. Usages possibles des sources thermales de Ranomafana ...... 68 VI.6. Conclusion partielle ...... 71
CONCLUSIONS GENERALES ...... 73
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ...... 75
ANNEXES ...... I
TABLE DES MATIERES ...... X
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iii Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA LISTE DES ABREVIATIONS
< : Inférieur à > : Supérieur à BD 500 : Base de Données au 1/500.000 BPGRM : Base de données Pour la Gouvernance des Ressources Minérales CDH 1/CHD 2 : Centre Hospitalier du District niveau 1/ niveau 2 CSB1/ CSB2 : Centre de Santé de Base niveau 1/ niveau 2 E : Est FTM : Foibe Taosaritanin’i Madagasikara INSTAT : Institut National de la STATistique N : Nord P : Pression PGRM : Programme de Gestion des Ressources Minières PNUD : Programme des Nations Unies pour le Développement RGPH93 : Recensement Général de la Population et de l'Habitat, 1993 RIP : Route d’Intérêt Provinciale RN: Route Nationale S : Sud S.A : Société Anonyme SIG : Système d’Information Géographique SPOT : Satellite Pour l’Observation de la Terre SRTM : Shuttle Radar Topography Mission T : Température W : Ouest ZC : Zone de Cisaillement Liste des unités employées dans les formules Kbar : kilobar µcal/cm2/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
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iv Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA LISTE DES FIGURES
Figure 1 : Délimitation de la zone d’étude (BD500 FTM) ...... 2 Figure 2: Organigramme des méthodes d'approche des sources thermales de Ranomafana ...... 3 Figure 3: Carte géologique du socle cristallin de Madagascar (Collins & al, 2000-2002) ...... 7 Figure 4: Carte géologique du socle cristallin de Madagascar (PGRM/MEM) ...... 10 Figure 5: Carte lithologique de la région Vatovavy-Fitovinany (Géol.500/BD500) ...... 12 Figure 6: Le géotherme (Preat A. Géol.F-103 2010) ...... 14 Figure 7: Le système géothermique (Andrianaivo, 2008c) ...... 17 Figure 8: Les zones de manifestations géothermiques à Madagascar (Gunnlaugsson et al; 1981) ...... 26 Figure 9: Carte de localisation de la zone d'étude (BD 500) ...... 29 Figure 10: Carte de localisation du district d'Ifanadiana et de la commune de Ranomafana (BD500) . 30 Figure 11: Carte de synthèse des structures tectoniques de la partie Sud de Madagascar (Martelat, 2001)...... 38 Figure 12: Carte de localisation de Ranomafana-Ifanadiana par l'image SPOT5 scène J&T170_392 et 393 en composition colorée (4 3 2=RVB) ...... 40 Figure 13: carte des trajectoires des fractures sur image SPOT en composition colorée 423=RVB .... 41 Figure 14: carte des trajectoires des fractures sur image SPOT en mode panchromatique ...... 42 Figure 15: carte des trajectoires des fractures sur image SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) 43 Figure 16: carte de synthèse des trajectoires des fractures sur fond SRTM ...... 44 Figure 17: rosace des trajectoires des fractures ...... 45 Figure 18 : représentation des escarpements de faille normale ...... 46 Figure 19 : Mesure des directions sur les diaclases ...... 46 Figure 20: carte du "channel segments" du secteur d'étude...... 48 Figure 21: rosace du "channel segments" ...... 49 Figure 22: Histogramme de comparaison des tendances directionnelles ...... 51 Figure 23: carte de synthèse couplée avec la carte géologique Ifanadiana-Mananjary ...... 55 Figure 24: Modèle synthétique du système géothermique de Ranomafana dans la carte géologique au 1/500000 (de la Roche, 1951) ...... 56 Figure 25 : Lieu de captage de la source S2 ...... 58 Figure 26: la source S2 dans la maisonnette de captage ...... 58 Figure 27 : La source S3...... 59 Figure 28 : La source S1...... 59
Figure 29: Diagramme triangulaire Cl-SO 4-(HCO 3) ...... 62 Figure 30: Diagramme triangulaire (Na+K)-Ca-Mg ...... 63 Figure 31: Diagramme triangulaire (Na/100)-(K/100)-Mg 1/2 (Giggenbach, 1988) ...... 64
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v Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 : Classification des sources thermales à Madagascar en fonction de leur température en surface ...... 24 Tableau 2: Les zones d'intérêts géothermiques à Madagascar ...... 26 Tableau 3: Caractéristiques des trajectoires des fractures ...... 44 Tableau 4: Caractéristiques des "channel segments" ...... 49 Tableau 5: Caractéristiques des sources thermales ...... 59 Tableau 6: Paramètres organoleptique et physique des sources ...... 60 Tableau 7: Résultat d'analyse physicochimique des sources thermales de Ranomafana (en mg/l) ...... 60
Tableau 8: Teneur et pourcentage en Cl-SO 4-(HCO 3) de chaque source ...... 61 Tableau 9: Teneur et pourcentage en (Na+K)-Ca-Mg de chaque source ...... 62 Tableau 10: proportion en (Na/1000)-(K/100)-(Mg 1/2 ) ...... 64 Tableau 11: Comparaison de nos résultats sur les sources de Ranomafana avec ceux d'Antsirabe source du Lac ...... 65 Tableau 12: Comparaison de nos résultats sur les sources de Ranomafana avec ceux de Vichy et de Vittel en France ...... 66 Tableau 13: résultats de la géothermométrie chimique des sources ...... 67
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vi Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA INTRODUCTION GENERALE
Madagascar est un pays en développement. Ce stade s’appui surtout sur le plan socio- économique. Les plans sociaux et l’économie sont deux facteurs interdépendants et complémentaires. Sur le plan social, à part l’éducation et la sécurité, la santé publique est un élément très important qui assure ce développement. De nos jours, nombreux sont les maladies chroniques qui affectent la plupart de la population dont les causes principales sont le changement climatique et la malnutrition. A l’issue des médicaments pharmaceutiques plus coûteux, la géomédecine (ou la crénothérapie) peut assurer le traitement de certaines maladies. Ceci est une méthode émergente, déterminant trois effets appréciables telles que la réduction sensible des symptômes, l’amélioration de l’état de santé et la réduction de la consommation de médicaments. La crénothérapie englobe la balnéologie et les cures thermales. La faiblesse du secteur économique nationale est due à l’insuffisance énergétique et à l’absence des techniques de production. Elle est marquée par le délestage qui s’observe partout dans le pays. Cela est dû à l’insuffisance de programme politique énergétique à long terme à Madagascar. Par ailleurs, le changement climatique actuel touche la production d’électricité au niveau des centrales hydroélectriques (par exemple Mandraka, Namorona, etc.). Pourtant, la géothermie est une source d’énergie qualifiée de nouvelle, douce et renouvelable. Elle a été utilisée dans plusieurs pays (Nouvelle Zélande, Islande, Italie, etc.) dans les domaines de source d’énergie électrique, chauffages des habitations, dans le domaine de l’agriculture, etc. Mais à Madagascar, actuellement, l’utilisation de la géothermie est encore limitée à la cure thermale. Néanmoins, en 1980, la société Islandaise VIRKIR S.A a effectué le recensement des sites géothermales dans le but d’un développement futur de l’utilisation de cette forme d’énergie à des fins médicinales et économiques. Madagascar dispose 117 stations géothermales répertoriées dans son territoire. La solution proposée pour soutenir le développement socio-économique est l’exploitation des sites géothermales, en vue de les transformer en énergies renouvelables et alternatives, que notre pays possède. Dans ce mémoire intitulé « Valorisation des sources thermales de Ranomafana- Ifanadiana : usages directs et possibilité de production d’énergie électrique géothermique », nous allons essayer de mettre en valeur ce site géothermique pour qu’il puisse donner un développement socio-économique à la région de Vatovavy-Fitovinany (figure 1).
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1 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA
En général, l’objectif de cette étude est d’établir une base de données aussi complète et homogène que possible, d’une part. Ce qui permet de comprendre les relations entre la géologie structurale et les sources thermales. D’autre part, cette étude permet aussi d’envisager l’exploitation de l’énergie géothermale, dans un futur proche, à long terme, et surtout l’utilisation supplémentaire des sources thermales dans la géomédecine.
Figure 1 : Délimitation de la zone d’étude (BD500 FTM)
Méthodologie de travail
La démarche que nous avons optée pour mener cette étude est synthétisée par l’organigramme ci-après :
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2 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA
Valorisation des sources thermales
Etude sur bureau
Bibliographie Travaux antérieurs Cadre général de la zone d’étude
Images satellites Exploitation des Elaboration des données cartes de synthèses Données géologiques
Descente sur terrain
Levées géologiques Levées structurales Prise d’échantillon des sources thermales
Modèle synthétiques du système géothermique
Travaux de laboratoires (résultats)
Calculs et résultats Etudes comparatives de diverses géothermométrie chimique résultats ces sources thermales
Usages possibles des sources thermales
Rédaction du manuscrit
Figure 2: Organigramme des méthodes d'approche des sources thermales de Ranomafana
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3 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA
La première partie de ce mémoire correspond aux généralités qui sont l’aperçu sur la géologie de Madagascar ainsi que celle de la zone d’étude, la géothermie, les sources thermales et la géothermie à Madagascar.
Et la deuxième partie est destinée à l’étude du prospect géothermique de Ranomafana Ifanadiana, notre zone d’étude (figure 1). Elle nous montre le cadre géographique de la zone d’étude, les études structurales, les études sur les sources thermales et leurs usages possibles.
Une liste de Références Bibliographiques est dressée à la fin de cet ouvrage pour citer les documents qui ont apporté les informations capitales pour arriver à sa réalisation. Après cette liste se trouvent les annexes :
- Annexe-1- Géothermométrie chimique ;
- Annexe-2- Localisation des sites géothermiques à Madagascar ;
- Annexe-3- Résultats d’analyse des sources thermales de Ranomafana Ifanadiana ;
- Annexe-4- La télédétection ;
- Annexe-5- Les photographies illustrant l’état actuel de la station thermale de Ranomafana- Ifanadiana et ses environs.
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4 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA Partie I : GENERALITES
PARTIE I ::: GENERALITES
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5 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA
Chapitre I : APERÇU SUR LA GEOLOGIE DE MADAGASCAR ET DE LA ZONE D’ETUDE
I. 1. Aperçu sommaire sur la géologie de Madagascar
Madagascar est constitué de deux entités géologiques principales: le socle précambrien qui constitue l’ossature de l’île. Il affleure sur les deux tiers de la superficie totale de l’île. Et la couverture sédimentaire, qui occupe le tiers restant de l’île (Figure 3). Elle repose en discordance sur le socle cristallin. De l’Archéen au Néoprotérozoïque, le socle cristallin a été polystructuré par divers événements tectonométamorphiques successifs qui ont jalonné son histoire. Le métamorphisme est généralement du faciès amphibolite supérieur au faciès granulite. Du fait de sa complexité, le socle cristallin a toujours été sujet à controverses. Rien que pour la compréhension de sa configuration, plusieurs hypothèses ont été émises :
Un concept lithostratigraphiques de Bésairie (1948, 1960, 1973) basé sur les gradients régionaux et locaux des intensités du métamorphisme. Le socle cristallin serait un empilement sédimentaire repris par le métamorphisme (Bésairie, 1964) ; Un concept de zonéographie chronologique de Hottin (1976) basé sur les âges absous obtenus sur les principaux faciès-types du socle cristallin (Vachette, 1973) ; Un concept basé sur les unités d’homogénéité structurale (Collins et al, 2002) qui subdivise le socle cristallin Malagasy en neuf unités tectonométamorphiques dont cinq blocs stables, trois nappes de charriage et une suture ; Et plus récemment, l’hypothèse du PGRM (MEM/PGRM 2008) subdivise la configuration du socle cristallin de Madagascar en cinq domaines tectonométamorphiques.
II. 2. Hypothèses de Collins & al
Le socle cristallin précambrien de Madagascar est constitué de cinq blocs tectono- métamorphiques stables, de trois nappes de charriage et de la suture Betsimisaraka (Collins et al, 2002) (Figure 3) :
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6 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA
Figure 3: Carte géologique du socle cristallin de Madagascar (Collins & al, 2000-2002)
Cinq blocs tectono-métamorphiques stables qui sont du Nord au Sud le bloc d’Antongil d’âge Archéen Inférieur et appartenant au vieux craton du Dharwar, le bloc d’Antananarivo d’âge Archéen, le bloc d’Ikalamavony-Amborompotsy d’âge Protérozoïque Moyen, le bloc de Vohibory qui est le vestige d’une ophiolite et le bloc de Taolagnaro-Ampanihy d’âge Protérozoïque Inferieur
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7 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA
De trois nappes de charriage qui sont: la nappe de Bemarivo essentiellement formée par des terrains du Protérozoïque Moyen intrudés par des magmatismes récents du Néoprotérozoïque, la nappe de Tsaratanana avec trois ceintures magmatiques (ceinture de Maevatanana, ceinture d’Andriamena et ceinture de Befandriana – Alaotra – Beforona) D’un vestige de la fermeture d’un océan durant la coalescence gondwanienne, la suture Betsimisaraka
Dans l'Est, l’unité d'Antongil, les plus vieilles roches connues à Madagascar (gneiss tonalitique de 3200 Ma et orthogneiss granitiques de 2500Ma, associée à des métasédiments de faciès amphibolites) ont été détectés. Il est généralement admis que le bloc d’Antongil est une partie des croûtes continentales indiennes (Dharwar craton). Dans la zone centrale, l’unité d'Antananarivo est un vaste ensemble, peu différenciée, constituée de gneiss archéens et probablement de migmatites et de nombreuses intrusions granitiques avec des âges autour de 2500Ma. Les événements magmatiques à 800 et 630-500 Ma y sont bien représentés, suggérant une affinité indiscutablement africain pour cet unité. L’unité de Betsimisaraka , constituée de gneiss et de micaschistes avec des intercalations de nombreux de roches basiques et ultrabasiques et où la pression du métamorphisme est relativement élevée, a été proposée comme zone de suture entre le bloc Indien (Antongil) et le bloc africain (Antananarivo), en lien avec la collision de 550 à 500 Ma qui a généré l'Est du Gondwana. Cette interprétation doit être considérée encore comme une hypothèse à vérifier. L’unité de Tsaratanana est constituée de gneiss et de migmatites associés à de nombreuses roches basiques et ultrabasiques datées respectivement de 2500 Ma et 800 Ma, et contient des dépôts économiques de chromite (Andriamena). Cette unité pourrait correspondre à une ceinture de roches vertes archéennes, affectée par un métamorphisme de haute température. Dans certains endroits, il y a des évidences que cette unité a chevauché le bloc d'Antananarivo Les unités suivantes ont été tirées principalement de formations sédimentaires et volcano- sédimentaires protérozoïques c'est à dire avec de fortes différences lithologiques en comparaison avec l’unité d’Antananarivo Archéen et de Tsaratanana L'unité d’Itremo est faite de quartzites, micaschistes et marbres dolomitiques, intégrée dans une série plateforme (probablement déposés entre 1500 et 1700 Ma) et affectés par un métamorphisme de faible intensité (faciès amphibolite, schiste verte). Cette unité est recoupée par des granites et des gabbros datés à 800 Ma et aussi par des granites datés 550Ma. Il a chevauché vers l'Est l’unité d'Antananarivo.
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8 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA
L’unité d’Ikalamavony est limitée par la zone de cisaillement Nord Ouest–Sud Est de Ranotsara. Toutefois, selon les dernières données aéromagnétiques, cette zone de cisaillement ne peut pas être interprétée comme une limite majeure tectonique et par conséquent l'unité d’Ikalamavony doit continuer vers le Sud. Cette unité, qui est principalement d'origine volcanique et a été métamorphisée au faciès amphibolite, et semble être l'équivalent latéral de l'unité Itremo. L'unité Ikalamavony a également chevauchée vers l'Est l’unité d’Antananarivo. Au Sud de la zone de cisaillement (Shear Zone) de Ranotsara, l'Unité de Tolagnaro- Ampanihy correspond à la majeure partie du domaine granulitique du Sud. Elle est limitée à l’Ouest par la zone de cisaillement Nord Sud d'Ampanihy et elle est traversé e par d'autres structures similaires. Les lithologies (gneiss, leptynites, marbres et amphibolites rares) reflètent une origine majoritairement sédimentaire avec principalement l'intercalation volcanique acide. L'âge du métamorphisme et de granites est ~ 570 Ma dans la partie orientale. Dans la partie occidentale, certaines intrusions granitiques et anorthosites sont d’âges de 900-1000 Ma, qui fixe une limite pour la sédimentation et semble confirmer sa continuité avec Ikalamavony.
À l'extrémité Sud-Ouest le domaine granulitiques, l'unité du Vohibory est lithologiquement caractérisée par l'abondance de roches basiques et ultrabasiques et par des conditions des pressions élevées (10-12ko). Le métamorphisme est daté il y a moins de 650 à 630 Ma et le dépôt des protolithes serait d'environ 700-750 Ma
Dans l'extrême nord du socle précambrien, l'unité de Bemarivo, structurée Est-Ouest, a sans doute chevauché vers le Sud les unités de Betsimisaraka et Antananarivo. Cette unité semble être fusionnée récemment par rapport aux autres dans le Précambrien de Madagascar. Dans le côté nord, une série volcano-sédimentaire, avec un métamorphisme verts-amphibolite faciès, a été datée à 715 Ma. Dans le métamorphisme du Sud a été plus intense, avec des occurrences de charnockites daté à 510-520 Ma.
I. 3. Hypothèse récente (MEM/PGRM)
Le MEM et le PGRM ont contribué pour des nouvelles perceptions de la géologie du socle précambrien de Madagascar d’après les récentes révisions de la cartographie géologiques et minière. Cette nouvelle hypothèse est basée sur les évènements tectono-métamorphiques (âges, déformations et relation d’agencement conséquentes). Le socle cristallin est subdivisé en cinq domaines tectonométamorphiques (Figure 4) qui sont :
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9 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA
Le domaine de Vohibory Le domaine de Bemarivo Le domaine d’Itremo-Ikalamavony-Tonagnaro Le domaine d’Antananarivo Le domaine d’Antongil Masora
Figure 4: Carte géologique du socle cristallin de Madagascar (PGRM/MEM) I.4. Le Domaine d’Antananarivo Les études structurales du bloc d'Antananarivo dans le centre de Madagascar sont également rares. Collins et al. (2003) assimilent les structures dominantes de cette zone à deux épisodes RAMANIRASON Njaraniaina Mamisoa Mai 2012
10 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA tectoniques distincts (D2 et D3), avec une oblitération quasi-totale de la foliation précoce (D1) et une phase de plissement tardive (D4) (MEM/PGRM 2008).
Les structures D2 sont interprétées comme résultant d'un raccourcissement E-W se traduisant par des plis redressés de direction N-S, et des couloirs redressés de forte intensité de déformation de même direction. Les structures D3 consistent en des couloirs mylonitiques de 20 km de large et des zones de cisaillement plus étroites interprétées aussi en raccourcissement E-W (MEM/PGRM 2008).
Les déformations D2 et D3 sont associées à des conditions métamorphiques du faciès amphibolite. Il ne nous semble pas exclu que les phases D2 et D3 appartiennent effectivement au même épisode tectonique et ne soient que deux géométries de déformation distinctes en réponse au même champ de contraintes (MEM/PGRM 2008).
I.5. Cadre géologique de la zone d’étude
I.5.1. Géologie générale de la partie Sud-est de Madagascar La zone d’étude se trouve dans la partie Sud-Est de Madagascar. Elle se localise sur la partie orientale du domaine et sur les terrains affectés par la zone de cisaillement ductile d’Angavo – Ifanadiana. La géologie de cette partie est constituée en grande partie par les schistes cristallins précambriens tels que le gneiss, micaschistes et migmatites à intercalations d’amphibolites et de méta-ultrabasites (hornblendites, talcschistes, etc.). Le plissement et le métamorphisme sont rapportés à l’orogenèse panafricaine à 550–500 Ma. Du point de vue géologie, Ranomafana appartient à la Série de Tolongoina, qui est placée dans le groupe d’Ifanadiana. Ce groupe est constitué de migmatite à biotite, contenant localement des bancs de quartzite et des bancs granitisés. La direction générale des formations est Nord-Sud (Bésairie, 1958).
La carte lithologique de la partie Sud-est de Madagascar est donnée par la figure 5 suivante :
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11 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA
Figure 5: Carte lithologique de la région Vatovavy-Fitovinany (Géol.500/BD500)
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I.5.2. Le métamorphisme régional Le métamorphisme régional décroit d’Ouest en Est. L’intensité métamorphique des schistes cristallins occidentaux du groupe d’Ifanadiana est très forte ; rentrant typiquement dans la catazone (De la Roche, 1951). La série de Tolongoina montre un faciès uniforme et constant, de type catazonal à khondalites, kinzigites et charnockites. La migmatitisation et la granitisation déclenchent dans les séries plus métamorphiques, et notamment dans la Série de Vondrozo, des réajustements rétrogrades atteignent le faciès amphibolite à épidote (Boulanger, 1958).
Les données analytiques sur les minéraux de gneiss à biotite, hornblende, grenât et d’amphibolites à clinopyroxène, ainsi que la présence de gneiss à sillimanite ± disthène fixent les conditions du métamorphisme régional à P = 8 ± 1 kbar et T = 700 ± 30 ◦C (Chan Peng, 2003). Ces valeurs sont confirmées par les isochores d’une famille d’inclusions fluides aqueuses. Ces conditions de pression relativement élevée laissent plausible l’interprétation de cette unité orientale du Précambrien de Madagascar comme zone de suture lors de la collision Inde-Afrique responsable de la formation du Gondwana-Est (Collins et al, 2002).
I.6. Conclusion partielle
La configuration du socle cristallin de Madagascar qui, affleurant sur les deux tiers de sa superficie, est très complexe. Beaucoup d’hypothèses anciennes basées sur la stratigraphie et la lithologie ont été proposées sur la configuration du socle. Récemment, le PGRM a proposé son hypothèse sur la configuration du socle. Elle est basée sur les évènements tectonométamorphiques et subdivise le socle en cinq domaines. Notre zone d’étude fait partie du bloc composite d’Antananarivo qui est affecté par plusieurs déformations tectoniques. Il est constitué de formations métamorphiques de haute intensité. Le secteur de Ranomafana, situé dans la partie Sud-Est de Madagascar, est affecté par la zone de cisaillement ductile d’Angavo–Ifanadiana. Les formations géologiques dominantes sont composées de gneiss et de migmatites. Ce chapitre est utile dans la compréhension de l’origine des sources thermales.
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Chapitre II : LA GEOTHERMIE
II. 1. Notions fondamentales sur la géothermie
II. 1. 1. Le gradient géothermique La chaleur de la terre augmente avec la profondeur (Figure 6). Les mesures récentes de l’accroissement de la température avec la profondeur, appelée gradient géothermique, ont montré que cette valeur n’était pas uniforme à la surface du globe. Ce gradient dépend de la conductivité thermique des roches et du flux géothermique. En moyenne, la température croît d’environ 3,3°C pour 100 mètres. Le schéma suivant montre les variations de la température en fonction de la profondeur (Varet, 1982).
Figure 6: Le géotherme (Preat A. Géol.F-103 2010)
II. 1. 2. L’énergie géothermique L’énergie géothermique ou chaleur du sous-sol est l’énergie calorifique stockée sous la surface terrestre. Elle résulte surtout de la désintégration radioactive naturelle d’uranium, de thorium et de potassium. Généralement, cette énergie se trouve à grande profondeur; ce qui rend difficile voire impossible son exploitation.
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Cependant certaines régions du globe en sont favorisées. A la différence de l’énergie issue de combustibles fossiles, elle produit peu de dioxyde de carbone et ne contribue donc pas au réchauffement de la planète (Varet, 1982).
II. 1. 3. Le flux géothermique La chaleur terrestre remonte continuellement à la surface par conduction et se dissipe dans l’atmosphère à la proportion moyenne de 60 à 65mW/m2. C’est le flux géothermique, caractérisant l’existence d’un transfert de chaleur suivant une direction verticale. Le flux thermique est défini comme la quantité de chaleur qui s'écoule pendant l'unité de temps, il traduit la vitesse avec laquelle la terre perd sa chaleur (Varet, 1982). Il est défini par la relation : ∆T q = − λ ∆h q : densité de flux thermique souvent en [µcal/cm 2/s] ou en [W/ m 2] λ : Conductivité thermique en [cal/ cm 2. °C.s] ou en [mW/°K/cm] ou en CU Conductivity Unit (notation américaine) ∆T : Gradient géothermique en [°C/km] ∆h T : température du matériau à la profondeur h en [°C] ; h : profondeur en [km] °C : degré Celsius °K : degré kelvin Cal : calorie cm 2 : centimètre carré s : seconde, mW : milliwatt Le flux géothermique est d’ordre de 0,05 W/m2, soit environ 4 000 fois moins que la valeur moyenne du flux solaire (200 W/m2). Il varie avec : l’épaisseur de la plaque : quand la plaque est mince le flux augmente. l’âge de la lithosphère : plus la lithosphère est jeune, plus le flux sera élevé. la production de chaleur dans la croûte : le flux augmente avec la concentration en radioéléments. La valeur du flux géothermique sur l'ensemble de la surface terrestre est estimée entre 0,06 et 0,08 W/m² (selon les ouvrages).
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II. 1. 4. La géothermie La géothermie vient du mot grec Gêo : la Terre et thermos: la chaleur. C’est la science qui étudie les phénomènes thermiques internes du globe terrestre ainsi que les processus industriels qui visent à l’exploiter. Par extension, on appelle géothermie la chaleur qui provient de la Terre, produite pour l’essentiel par la radioactivité naturelle des roches de la croûte terrestre. Au-delà des 20 premiers mètres sous la surface, qui sont sujets à des variations de température liées à celles de l’air, les saisons n’ont aucune influence sur la chaleur du sous-sol (www.wikipedia.org/wiki/Geothermie) Les phénomènes géothermiques sont :
Les geysers : là où les magmas sont proches de la croûte terrestre, l’eau bouillante jaillit à la surface sous forme de jets. Exemple : Geysers d’Analavory ; Les fumerolles : ce sont des fentes à partir desquelles des gaz volcaniques, la plupart du temps vapeur d’eau, s’échappent vers l’atmosphère ; Exemple : fumerolles en Islande Les sources thermales : ce sont des sources où la température des eaux est très élevée. Exemple: source thermale d’Andranomafana à Antsirabe (Andrianaivo, and Ramasiarinoro, 2010c).
II. 2. Le système géothermique La terre ne produit pas seulement de l’énergie de manière passive (séisme, volcan) mais aussi de manière active (fumerole, source chaude, geysers). Les manifestations volcaniques et hydrothermales, formes convectives de transfert de l’énergie géothermique, en sont les témoins (Andrianaivo, 2011). Le système géothermique est composé essentiellement, de bas en haut, de quatre éléments qui sont (figure 7) :
la source de chaleur (principalement le magma ou corps magmatique) ; le réservoir qui, en profondeur, est constitué de roches très fracturées (généralement du gneiss et migmatite) ou poreuses (calcaire, grès) ; le toit (ou le couvercle) qui est formé de roches imperméables ; la cheminé e qui sert de conduit aux émanations géothermales vers la surface. Elle est constituée généralement par des failles normales.
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Le mécanisme classique du système géothermique est représenté par la figure 7 ci-après:
Figure 7: Le système géothermique (Andrianaivo, 2008c)
Les recharges et l’alimentation du réservoir sont les eaux météoriques et les nappes d’eaux souterraines qui circulent vers la profondeur à travers les fractures et les cassures. Les circuits de refoulement, empruntés par les fluides (eaux, gaz) chauds, sous pression pour remonter vers la surface sont les fractures (failles normales) (Andrianaivo, 2011).
II. 3. Les grandes formes de géothermie
Selon la région et la profondeur du captage, la température du sous-sol est très variable. On distingue alors trois grandes formes de géothermie:
La géothermie haute température ; La géothermie moyenne et basse température ; La géothermie très basse température. II. 3. 1. La géothermie haute température Elle s’intéresse à des températures d’au moins 100°C dans des forages très profonds, et dont l’application principale est la production de l’électricité. La géothermie « haute température » consiste à exploiter les sources d’énergie contenues dans les réservoirs localisés à plus de RAMANIRASON Njaraniaina Mamisoa Mai 2012
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1500m de profondeur et dont la température est supérieure à 150°C. Les zones où les températures sont beaucoup plus fortes sont appelées « anomalies de température » qui sont localisées dans les régions volcaniques. Ces zones sont généralement exploitées dans des centrales géothermiques pour fournir de l’énergie qui permettra par la suite de produire de l’électricité (www.wikipedia.org/Geothermie).
II. 3. 2. La géothermie de moyenne et basse température Pour la géothermie moyenne et basse température, l'eau est prélevée dans le sous-sol à des températures comprises entre 30°C et 150°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 « moyenne et basse température » concerne les forages permettant d’atteindre des gisements qui se forment généralement entre 1500 et 2500m de profondeur, dans de grands bassins de sédimentation. Cette technique est principalement utilisée pour le chauffage urbain collectif ainsi que pour certaines applications industrielles. Cette forme de géothermie est la plus recherchée et la plus utilisée dans le monde (Varet, 1982).
II. 3. 3. La géothermie très basse température Pour cette forme de géothermie, la température de l’eau à exploiter dans le réservoir est inférieure à 30°C, à faible profondeur de gisement quelque centaine de mètre. L’utilisation de cette source d’énergie est directe par un simple échange de chaleur, elle est utilisée pour le chauffage d’habitation et dans la pisciculture. Ces différentes formes d’énergie géothermique connaissent donc des développements différents selon les régions (Varet, 1982).
II. 4. Le réservoir géothermique
Un réservoir géothermique peut être défini comme une zone de la couche terrestre où la température, la pression des fluides et la perméabilité sont suffisantes pour permettre une exploitation efficace. La géothermie ou « la chaleur de la terre » se présente sous forme de réservoirs de vapeur ou d'eaux chaudes ou encore de roches chaudes. Lorsque le réservoir géothermique est à une température modérée, cette ressource est exploitée pour de la production de chaleur distribuée par un réseau de chaleur. Lorsque la température du réservoir géothermique est plus élevée et permet de produire de la vapeur, il est possible de produire de l'électricité (www.wikipedia.org/Geothermie).
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II. 4. 1. Le réservoir d’eau chaude Le plus souvent, l’eau des gisements géothermiques reste liquide et, suivant sa température (entre 60 à 100°C), elle peut-être utilisée soit pour le chauffage, soit pour la production d’électricité. Dans ce dernier cas, la baisse de pression que subit l’eau chaude pendant sa remontée vers la surface produit sa vaporisation de sorte qu’en tête de puits on dispose d’un mélange diphasique eau-vapeur (www.wikipedia.org/Geothermie).
II. 4. 2. Le réservoir de vapeur Si l’eau de gisement est partiellement vaporisée, elle pourra être récupérée sous la forme de vapeur sèche directement utilisable pour faire tourner les turbines des centrales électriques. Cependant, ces gisements de vapeur sont relativement rares : dans le monde entier, on ne connaît guère que Larderello (Italie), les Geysers (Californie), Matsu kawa (Japon) (www.wikipedia.org/Geothermie).
II. 4. 3. Les roches chaudes sèches Les gisements de roches chaudes sèches constituent une réserve de chaleur très importante. L’exploitation de la chaleur contenue dans une sphère de 1km de rayon permettrait d’alimenter pendant un siècle une centrale électrique de 100MW (www.wikipedia.org/Geothermie).
L’expérience la plus récente est celle de Soultz-Sous-Forêts : il s’agit de faire circuler de l’eau vers 3500 mètres sous terre afin de récupérer 50 MW thermiques à moins de 200°C pour générer 5 MW électriques. D’importants progrès restent nécessaires avant d’exploiter ce type de gisement qui représente la majeure partie du potentiel géothermique mondial (www.wikipedia.org/Geothermie).
II. 5. Conclusion partielle
La géothermie est un phénomène interne du globe. Elle montre les formes d’énergie liées à la chaleur interne, au mouvement de convection et au gradient géothermique. Cette énergie remonte par le biais d’un fluide caloporteur, qui circule à travers les fractures pour arriver en surface sous différentes formes. Les geysers ainsi que les sources thermales en sont les témoins appréciables de cette activité géothermique. Ces manifestations géothermiques sont très nombreuses et observables à Madagascar. Ceci nous amène à entamer le chapitre suivant qui se focalise sur la géothermie à Madagascar.
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Chapitre III: LA GEOTHERMIE A MADAGASCAR
La politique énergétique de Madagascar vise à mettre en valeur ses ressources énergétiques localement disponibles en vue de limiter au strict minimum l’importation d’énergie et, par suite, de réduire sa dépendance énergétique. Par ailleurs, le développement économique du pays repose en plus grande partie sur sa capacité à satisfaire les demandes énergétiques des différents secteurs concernés (Rafalimanana, 1991). Ainsi, 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 visaient 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 travers l’île. Les formes de géothermie à Madagascar sont les géothermies de moyenne et basse température (Andrianaivo, L., 2008c). Les sources thermales en sont les exemples bien précis et sont nombreuses. Au cours des études de reconnaissance des ressources géothermiques effectuées par le Groupe d’ingénieurs de la société Islandaise VIRKIR S.A à Madagascar, 117 échantillons d’eau thermale et d’eau froide ont été prélevés et analysés. La température à l’émergence 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 (Gunnlaugsson et al, 1981).
La distribution de ces sources thermales est contrôlée par les structures géologiques. Les régions géothermiques peuvent être divisées alors en trois sections: les terrains volcaniques, les zones de faille, et les bassins sédimentaires (Andrianaivo, 2008c). Les localisations de ces sites géothermiques à travers l’Ile sont mentionnées en annexe 2.
III.1. Origine des eaux thermales à Madagascar
D’après leur origine, démontrée ou parfois seulement supposée, on distingue classiquement trois 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 cônnées. En outre, dans de nombreux cas, une origine mixte peut être envisagée.
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III. 1. 1. Les eaux vadoses ou géothermales 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 (Rafalimanana, 1991). III. 1. 2. Les eaux juvéniles ou endogènes 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 apporter des arguments de poids à cette hypothèse (Rafalimanana, 1991). III. 1. 3. Les eaux fossiles ou cônnées 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 acquièrera, de ce fait, une minéralisation très particulière (Rafalimanana, 1991).
III. 2. Caractères hydrogéologiques des sources thermales
III. 2. 1. Types de gisement On peut retenir, en simplifiant à l’extrême, l’existence de deux grandes catégories de sources médicinales (appellation ancienne de l’eau thermale) (Varet, 1982):
les sources froides, provenant d’eaux artésiennes de moyenne ou grande profondeur à circulation lente ou très lente.
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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.
III. 2. 2. Types d’émergences La remontée des eaux thermales se fait préférentiellement dans les zones de moindre résistance de l’écorce terrestre et grâce à des accidents géologiques de nature diverse (tectonique, lithologique, etc.) déterminant une solution de continuité dans la roche aquifère et dans les couches imperméables qui le surmontent et maintiennent captive la nappe hydrominérale (Rafalimanana, 1991).
III. 2. 2. 1. Emergence par faille (faille thermale) Le plus souvent, c’est une faille ou un système de failles, accompagné ou non d’une zone de broyage, qui sert de cheminement privilégié aux eaux thermales (Rafalimanana, 1991).
III. 2. 2. 2. Emergence par diaclase et boyaux Les diaclases sont des joints, plus ou moins ouverts, qui affectent des roches rigides. Elles peuvent compléter l’effet vecteur des failles, soit qu’elles intéressent les épontes de celles-ci, soit qu’elles découpent un recouvrement non tectonisé au droit d’un substratum faillé. A l’extrême, il faut signaler les émergences qui se produisent dans des grottes ou cavernes, à l’issue d’un réseau karstique qui doit d’ailleurs son origine à des fissures élargies par dissolution (Rafalimanana, 1991).
III. 2. 2. 3. Emergence par filon Qu’il s’agisse de filons minéralisés ou des filons de roches microgrenues ou volcaniques, ces objets, qui jalonnent des failles ou de larges fractures, introduisent, dans la roche aquifère qu’ils traversent, une solution de continuité. Le filon, selon que sa fissuration le rend plus ou moins perméable que l’encaissant, joue vis-à-vis de l’écoulement souterrain, le rôle d’un drain ou d’un écran qui guide les eaux thermales sous pression en direction de la surface (Rafalimanana, 1991).
III. 2. 2. 4. Emergence par contact de terrains différents Les contacts géologiques, concordants ou discordants, entre roche de nature et de perméabilité différentes, peuvent servir de cheminement et d’émergences, mais le cas n’est
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22 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA pas très fréquent. En revanche, il est moins rare lorsqu’il s’agit de surface de contact anormal en pays de nappes de charriage Andrianaivo, 2011).
III. 2. 2. 5. Emergence par plissement Alors que les inflexions synclinales de la roche aquifères favorisent l’acquisition de la thermalité, les inflexions anticlinales peuvent ramener au jour l’eau thermale. Finalement, on voit que les actions tectoniques, soit directement (failles, plis, chevauchements), soit indirectement (fissuration, mise en place de filons,…) jouent un rôle essentiel dans l’émergence des eaux thermales. C’est pourquoi, l’étude d’une région hydrothermale doit toujours être précédée d’une étude tectonique, voire même structurale, très précise et très détaillée (Andrianaivo, 2011). III. 2. 3. Localisation des émergences Les griffons se localisent là où la charge hydrostatique qui s’oppose à l’écoulement des eaux ascendantes est la plus faible, c'est-à-dire vers les points bas de la topographie (vallées, vallons, gorges) recoupés par la faille thermale, la zone diaclasée, le filon, etc., qui facilite le cheminement ascendant. Ajoutons qu’il est rare qu’une source ait un griffon unique ; la plupart du temps, l’émergence se fait par plusieurs griffons voisins (Rafalimanana, 1991). III. 2. 4. Débit Le débit d’une source thermale est un de ses caractères les plus importants. Il est assez rare que le débit d’une source thermale soit absolument constant (Rafalimanana, 1991). 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.
III. 3. Caractères physicochimiques des sources thermales
III. 3. 1. Thermalité 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.
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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 (Varet, 1982). 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. (Rafalimanana, 1991). Le tableau 1 suivant donne le découpage de sources le plus usuel suivant la température en surface : Tableau 1 : Classification des sources thermales à Madagascar en fonction de leur température en surface
Type Température Exemples [°C] 1-Sources froides -Andranotsara-Antsira (18°C) <20 -Antsirabe (eau domestique) (20°C) 2-Sources thermales : -Andranomafanakely-Doany (30°C) • Sources tièdes ou -Andranomangotraka-Itasy (28°C) hypothermales 20 à 35 -Folakara (28°C) -Sakaramy (27°C) -Ramainandro (42°C) • Sources chaudes ou 35 à 50 -Ranomafana-Andranomadio (50°C) mésothermales -Mahabo (39°C) -Androranga (60°C) >50 -Andranomafana-Betafo (57,5°C)
-Andranomafana-Betsiaka (78°C) • Sources très chaudes ou -Andranomafana-Migioky (72°C) hyperthermales Source : (Rafalimanana, 1991) III. 3. 2. Radioactivité Beaucoup d’eaux thermales présentent une radioactivité, d’ailleurs extrêmement faible pour la plupart, mais souvent invoquée quelques décennies pour justifier certains de leurs effets thérapeutiques (Andrianjafiniaina, 2001). Cette radioactivité est éventuellement due à l’émanation du radium (radon) et, dans une proportion beaucoup plus faible, à l’émanation du thorium (thoron). Certaines sources ont une radioactivité permanente due au radon provenant des sels de radium dissous dans l’eau au contact de roches diverses et, tout particulièrement, de roches granitiques (Andrianjafiniaina, 2001). 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.
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Les effets guérisseurs et magiques attribuées à ces eaux thermales ne proviennent en réalité que de la radioactivité hydrothermale telle que les eaux thermales de Betafo, Antsirabe, Ambohibary Sambaina, etc. (Andrianjafiniaina, 2001). III. 3. 3. Minéralisation Comme les eaux normales, mais en général en plus forte proportion, les eaux thermales contiennent des sels dissous, dissociés en anions et cations de faible concentration. De plus, elles renferment un plus ou moins grand nombre d’éléments, parfois à l’état colloïdal (Rafalimanana, 1991). 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 :
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 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.
Certaines eaux, dites acidulées ou Carbogazeuses, sont particulièrement riches en CO 2 libre. Le gaz carbonique est spécialement abondant aux sources des régions volcaniques et a donc là probablement une origine magmatique (Rafalimanana, 1991). Le gaz sulfureux existe surtout dans les régions volcaniques et pourrait avoir une origine juvénile. Indépendamment de leurs actions thérapeutiques, les gaz, en particulier l’anhydrite carbonique, favorisent, par leur détente, l’ascension des eaux dans la zone superficielle. Les gaz spontanés sont souvent recueillis pour être réintroduits dans l’eau, dite alors eau minérale gazeuse naturelle (Rafalimanana, 1991).
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III.4.- Les zones d’intérêt géothermique à Madagascar et leurs utilisations
III. 4. 1. Les zones d’intérêt géothermique Huit zones sont identifiées prometteuses par VIRKIR de par leurs températures souterraines probablement élevées et sont mentionnés dans le tableau 2 (Gunnlaugsson et al, 1981). Tableau 2: Les zones d'intérêts géothermiques à Madagascar
Zones Antsirabe Itasy Ambilobe Nosy-Be Ambanja Andapa Morondava Miandrivazo
Température 160 - 240 170 -240 170 155 170 160 150 170 (°C ) (Gunnlaugsson et al, 1981). La figure 8 présente les zones d’intérêts géothermiques à Madagascar. Elle nous relève 19 zones.
Figure 8: Les zones de manifestations géothermiques à Madagascar (Gunnlaugsson et al; 1981)
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III. 4. 2. L’utilisation de la géothermie à Madagascar
III.4.2.1. La moyenne et haute température A Madagascar, l’installation ou la localisation même de la moyenne et haute température est encore sur le banc du domaine de fastidieuses études et reconnaissances. Ce qui prouve que l’espoir de trouver et de pouvoir utiliser la moyenne énergie dans le pays n’est pas encore perdu (Rafalimanana, 1991). 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 (tableau 2) dépassant les 65°C. Plus de 30 sites ont des températures 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.4.2.2. La basse température La basse température 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 température de satisfaire certains besoins habituels (Andrianaivo and Ramasiarinoro, 2010c.). III.5. Conclusion partielle
Madagascar possède un potentiel géothermique due à la présence des volcans récents (d’âge quaternaire) et des zones affectées par la tectonique. De ce fait, les différentes formes de géothermies sont trouvées dans le pays. Les plus répandues sont les géothermies de moyenne et basse température qui se manifestent par les sources thermales et les geysers. L’étude plus détaillé de ces sources thermales en vue de leur valorisation mérite d’être continuée. D’où la deuxième partie de ce mémoire qui s’intitule « Etude du prospect géothermique de Ranomafana-Ifanadiana ».
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27 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA PARTIE II : ETUDE DU PROSPECT GEOTHERMIQUE DE RANOMAFANA - IFANADIANA
PARTIE II : ETUDE DU PROSPECT GEOTHERMIQUE DE RANOMAFANA --- IFANADIANA
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28 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA
Chapitre IV : CADRE GEOGRAPHIQUE, GEOMORPHOLOGIQUE ET SOCIOECONOMIQUE DE LA ZONE D’ETUDE
La Commune rurale de Ranomafana appartenant au District d’Ifanadiana, se trouve dans la région Vatovavy Fitovinany. IV. 1. Cadre géographique
IV. 1. 1. Cadre géographique de la région Vatovavy-Fitovinany La région de Vatovavy-Fitovinany se situe dans le Sud-est de Madagascar (figure 9). Elle est traversée par la route nationale n°25 (RN25 Fianarantsoa-Mananjary) et constituée par six Districts : Mananjary, Nosy-Varika, Ifanadiana, Ikongo, Vohipeno, Manakara (INSTAT 2005). La région est limitée: au Nord par la région Atsinanana, au Sud par la région Atsimo- Atsinanana, à l’Est par l’Océan Indien et à l’Ouest par la région Amoro’i Mania.
Figure 9: Carte de localisation de la zone d'étude (BD 500)
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IV.1.2.- Aperçu sur le District d’Ifanadiana Le district d’Ifanadiana est composée d’une commune urbaine et de douze communes rurales telles que : Ambohimanga Sud, Ambohimiera, Analampasina, Androrangavola, Antaretra, Antsindra, Fasintsara, Ifanadiana, Kelilalina, Maroharatra, Marotoko, Ranomafana, Tsaratanana (INSTAT 2005).
IV.1.3.- Localisation de la commune rurale de Ranomafana La commune rurale de Ranomafana se trouve à une quarantaine de kilomètre au Nord-est de Fianarantsoa, à 425km au Sud-est d’Antananarivo, sur la RN 25, et distant de 25km d’Ifanadiana (figure 10). Le Chef lieu de la commune rurale Ranomafana est localisé sur la latitude 21°15'36.3" Sud et la longitude 47°27'17.1" Est. Elle se situe vers 650 mètre d’altitude au pied même de la grande falaise orientale (INSTAT 2005).
Figure 10: Carte de localisation du district d'Ifanadiana et de la commune de Ranomafana (BD500)
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30 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA
IV.2. Caractéristiques physiques
IV. 2. 1. La morphologie générale de la région Cette partie du versant oriental se caractérise par la diversité de ses paysages avec généralement des reliefs accidentés (Chantraine, 1967). Trois sous-ensembles de reliefs se succèdent d’Ouest en Est : la falaise, constituée par des éléments accidentés de l’escarpement de la grande faille de l’Angavo, dont l’altitude varie entre 500 m et plus de 1000 m. Des pentes fortes aux dénivellations importantes ponctuées par des chutes de rivière encadrent des étroites et profondes vallées. la zone des collines (ou tanety) moyennes et basses, dont l’altitude varie entre 50 m et 500 m, lesquelles collines au sommet arrondi et dénudées par le tavy sont séparées par des vallées plus larges favorables à l’agriculture. la zone côtière s’étend sur une bande large de 50 km, avec relativement absence de grande plaine alluviale. A l’amont d’une côte basse, sableuse et rectiligne, règne un système de lagunes enserrés entre des cordons littoraux et les premiers reliefs de l’arrière-pays entrecoupés de vallées et d’estuaires bordés de petites surfaces alluviales.
La falaise : La falaise proprement dite se développe du Nord au Sud à la limite Ouest des feuilles (coupures topographiques au 1/100 000 des cartes O53 et P53 Ifanadiana-Ambohimahasoa et Mananjary) qui coïncide approximativement avec le rebord des Hauts plateaux du Betsileo. Cette région est caractérisée par un relief en escalier avec de nombreuses véritables falaises. Le dénivelé moyen est de 600 mètres (500 à 1100m) sur 20 à 25 km (Chantraine, 1967). Ranomafana se situe exactement au pied de ces escarpements ; connu morphologiquement sous le nom de « Falaise de l’Angavo ». Sa hauteur est considérable (1370 m au Maharira à 6 km au Sud-ouest de Ranomafana, lui-même à 650 m), le pied de cet escarpement peut être considéré comme une zone de décompression hydrostatique pour les eaux profondément enfouies sous la surface du plateau supérieur et c’est là qu’elles ont le plus de chances de réapparaitre au jour (De Saint Ours, 1958).
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IV.2.2. Climat Dans l’ensemble, le climat est chaud et humide, caractérisé par une pluviométrie annuelle supérieure à 1500 mm. Il est marqué par la proximité de la bordure occidentale de l’anticyclone de l’Océan Indien. Par conséquent, un alizé souffle constamment d’Est en Ouest, entraînant des masses d’air humide et chaud occasionnant une forte pluviométrie. La température moyenne est comprise entre 17°C à 27°C. La hauteur de précipitation de la commune rurale de Ranomafana durant le période pluvieuse varie entre 2930 - 2865 mm (INSTAT 2005). IV.2.3. Hydrologie Le versant Est de Madagascar est la partie la plus arrosée. Les principales rivières dans les régions Mananjary - Manakara prennent leur source dans la zone accidentée de la falaise. Trois fleuves traversent la commune rurale de Ranomafana. Le Namorona (sur 6 km), Tolongoina (sur 4km) et Sahamilamaka (sur 10km). Le Namorona, entre Vohiparara et Ranomafana, a une dénivelée totale de 400 mètres et un débit à l’étiage de 4.7 m 3/s. La direction majeure de l’hydrographie, au réseau très dense est WNW-ESE (INSTAT 2005). IV.2.4. Pédologie Sur les hauts reliefs de la falaise dominent des sols ferralitiques rajeunis, mais très fragiles, riches en humus sous forêt, favorables à une mise en valeur plus ponctuée. Les sols des hautes et moyennes collines sont ferralitiques, composés de minéraux érodés et dégradés. L’alluvionnement provoqué par les verrous rocheux est important (INSTAT 2005). IV.2.5. Végétation Les végétations de la région de Vatovavy comprennent principalement les Forêts secondaires ou savoka (INSTAT 2005): les Formations graminéennes à base d’Aristida les réserves forestières
IV.2.6. Environnement La région de Vatovavy-Fitovinany figure parmi les zones les plus riches en matière de biodiversité. Les formations forestières présentent d’importantes variétés d’espèces et des taux d’endémisme élevés. Le Parc National de Ranomafana (PNR) est une grande opportunité pour la région de Vatovavy-Fitovinany. Ce site environnemental est conservé par Madagascar National Parks (ex-ANGAP). C’est un site très reconnu sur le plan national et international avec la grande importance de ses faunes
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32 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA et de ses flores. Il a été créé par décret n° 91/250 du 07 mai 1991, d’une superficie globale de 46.752 ha (y compris les enclaves) et de 43.550 ha de superficie réelle après déduction des enclaves (INSTAT 2005). IV. 3. Cadre socio-économique
IV. 3. 1. Population et démographie
IV. 3. 1. 1. Population La densité démographique de la Région de Vatovavy-Fitovinany est de 56 habitants/ km 2 selon le RGPH93. L’estimation de la population en 2004 tirée des projections du RGPH 1993 est de 1.097.750. Elle constitue 5,19% de la population Malagasy. Le taux de natalité moyen de la région est faible. Le taux de mortalité moyen de la région est faible. Il est de 14,9 pour mille. D’après les données démographiques recueillies en Avril 2008, la Commune de Ranomafana compte une population de 14 924 habitants, avec une densité de 57 habitants au km² (INSTAT 2005).
IV. 3. 1. 2. Composition ethnique Les zones de falaise sont occupées par les Tanala (gens de la forêt) et les Sahafatra. Les Merina et les Betsileo sont minoritaires dans la région de Vatovavy-Fitovinany. Les Tanala sont nombreux à Ifanadiana, où ils cultivent le café, le poivre et la canne à sucre. Eleveurs Antemoro et cultivateurs Tanala s’affrontent souvent dans les régions de Sandrohy, d’Anosimparihy ou de Namorona (INSTAT 2005).
IV. 3. 1. 3. Services sociaux Santé Concernant la répartition des établissements sanitaires publics et privés, la région possède dans son ensemble 92 infrastructures dont 65 CSB1, 21 CSB2, 2 CHD1, 1 CHD2 et 1 SSD. La couverture sanitaire de l’ensemble de la région est de 61.877 Population/Médecin. L’état sanitaire est marqué par le paludisme, la dysenterie et la bilharziose qui constituent les principales maladies sévissant constamment dans la région. Par ailleurs, les principales pathologies effectuées sont la fièvre (suspicion de paludisme), les maladies diarrhéiques et infections cutanées. Ils sont les plus importantes influant sur la santé de la population de la région étudiée (INSTAT 2005).
Enseignement et éducation La moyenne du taux de scolarisation par étape (primaire, secondaire, tertiaire) est de 35%.
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De plus, le sous-équipement des établissements, la répartition aléatoire du personnel enseignant et la faible propension de certains groupes humains à l’enseignement constituent les principales contraintes à l’amélioration du taux de scolarisation dans cette région. Par ailleurs, la contribution de l’USAID et de l’UNICEF au développement scolaire s’avère insuffisante et demande l’implication de toutes les parties prenantes dans le secteur (INSTAT 2005).
IV. 3. 1. 4. Mouvement migratoires A l’intérieur de la région Il est à noter que les Sahafatra, les Antambahoaka et les Tanala sont les groupes ethniques pratiquant peu l’émigration dans l’ensemble de la région du Sud Est. L’importance de la population de la côte Sud-Est provient de l’ancienne implantation de plusieurs groupes humains bien individualisés, «peuples ou groupes ethniques», dans des aires géographiques bien délimitées et plus ou moins étendues (INSTAT 2005).
A l’extérieur de la région A l’Ouest, les Tanala bordent le pays Antemoro. La limite est constituée par les défilés de la première falaise sur la Matitanana, mais plus au Nord, les Tanala débordent largement dans la zone des collines. Ils pratiquent l’agriculture itinérante sur brûlis : la dispersion de leurs terres les oblige à construire des cases provisoires sur des champs éloignés. Nosy-Varika est un petit village à fonction essentiellement administrative. Son relatif développement est dû à sa position géographique sur la route traditionnelle des migrants du Sud-Est vers le Nord, notamment des Antesaka. A côté de ces groupes traditionnels autochtones, on note une importante colonie de Merina et d’Antesaka installée dans la région dès le début de ce siècle dans les plantations de café. Par ailleurs, dans les grandes villes et les centres administratifs, la plupart des fonctionnaires et des commerçants font partie de ces groupes ethniques (INSTAT 2005). IV. 3. 2. Economie
IV. 3. 2. 1. Secteur agricole Les 98% de la population dans la commune travaillent dans ce secteur. Les éléments géographiques, climatiques et humains se conjuguent pour faire de l’ensemble un panorama de régions à paysages agraires différenciés. Dans l’ensemble, la région est favorable aux cultures de rente, en particulier le café; ce dernier occupe une part importante dans les surfaces cultivées et est installé avec des plantes d’ombrage caractéristiques sur les bas des
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34 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA pentes, les collines et les plaines non inondées. La culture fruitière est abondante, surtout la banane qui vient seconder le café dans la zone de Mananjary avec les agrumes et les litchis. Globalement, l’agriculture reste tributaire du régime des pluies (Monographie 22 région INSTAT 2005).
IV. 3. 2. 2. L’élevage Tous les types d’élevage sont pratiqués dans la région malgré les conditions des milieux relativement difficiles. L’élevage bovin prédomine suivi de près par l’élevage porcin. Pour satisfaire les besoins quotidiens, la plupart des ménages pratiquent l’aviculture et l’associe à l’élevage de lapin. L’élevage de volailles est traditionnellement une activité courante mais pas encore tout à fait développée. La pisciculture n’est pas encore une activité courante mais prend sa place petit à petit (INSTAT 2005).
IV. 3. 2. 3. Transport et commerce La RN 25 est entièrement bitumée entre Vohiparara et Mananjary. La RN 12 (Irondro- Manakara-Farafangana-Vangaindrano) est totalement goudronnée, mais localement dans un état de dégradation avancée. La RN 11 (Mananjary- Nosy Varika) et la RIP 4 (Ifanadiana - Ikongo) ne sont pas entretenues et impraticables en saison de pluie (INSTAT 2005).
IV. 3. 2. 4. Tourisme Le tourisme est une activité en pleine expansion dans le Sud Est de la Grande Ile. Compte tenu des potentiels dont dispose la région en matière touristique (plage, arrière-pays vaste et riche en biodiversité, la station thermale, etc.), il est pourtant constaté la mauvaise organisation de cette activité qui est encore limitée dans le temps et dans l’espace. Mananjary est la seule bénéficiant de la retombée du tourisme (écotourisme) avec l’existence du Parc de Ranomafana, tourisme de découverte, tourisme de croisière, etc. (INSTAT 2005).
IV.4. Conclusion partielle
La situation géographique et les conditions climatiques de la région de Vatovavy- Fitovinany font de lui une potentialité économique considérable. Par contre, ces conditions climatiques entrainent de nombreuses maladies qui affaiblissent le taux d’accroissement démographique régional. L’économie régionale est basée sur l’agriculture, l’élevage ainsi que sur le tourisme.
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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 de valorisation du site géothermale. En plus des études techniques et scientifiques, les études socio-économiques qui rassemblement et interprètent toutes les données relatives à l’économie, à la géographie et à l’environnement sont très importantes dans tout projet de développement soutenable. Elles servent de base pour les analyses des utilisations potentielles de l’énergie géothermique dans la région.
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36 Chapitre V : ETUDES DES LINEAMENTS STRUCTURAUX ET DU "CHANNEL SEGMENT"
Les linéaments structuraux sont des lignes observées à partir des images satellitales. Ils englobent les trajectoires de fractures et les trajectoires des foliations. Quant aux linéaments morphologiques, ils se divisent en deux groupes tels que l’orographie et les "channel segments". Ces derniers sont parfois constitués de vallées étroites (pouvant être secs et/ou humide).
V. 1.Cadre structurale de la zone V. 1. 1. Les caractéristiques structurales dans la partie Sud de Madagascar
V. 1. 1. 1. Les déformations dans la partie Sud Par hypothèse, quatre phases de déformations ont été déterminées dans la partie Sud de Madagascar (De Wit et al, 2001). D1 et D2 sont des déformations de cisaillement simple pendant lesquelles il y avait formation de chevauchements ductiles et des plis plongeants vers N45°. Il est à noter que c’est D3 qui aurait conduit à la formation des ZC de direction N-S (Collins et al, 2002). Elle serait de régime transpressif, c'est-à-dire qu’il y a en même temps une compression et un décrochement. En faite, les déformations D1 jusqu’à D3 seraient des déformations de compression au cours des évènements de collision tardive du Gondwana (Goncalves et al, 2000). Entre 605Ma et 530Ma existait un refroidissement plus lent de la croûte moyenne. Entre 530Ma et 520Ma une discordance tectonique s’est apparue. Enfin, de 520Ma à 490Ma, il y avait une extension tectonique qui marque la déformation D4 (Goncalves et al, 2000).
V. 1. 1. 2. Les zones de cisaillement (ZC) dans la partie Sud Les ZC de la partie Sud ont été décrites par plusieurs auteurs (exemple : Martelat et al, 2001) en utilisant des méthodes indirectes (analyse et interprétation des images satellites), ainsi que des travaux de terrain. En général, ce sont des zones de déformation ductile qui sont :
-La ZC de Zazafotsy - La ZC de Bongolava-Ranotsara - La ZC d’Ejeda - La ZC d’Ampanihy - La ZC de Beraketa - Le Système de cisaillement de Tranomaro - La ZC d’Ifanadiana
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La figure 11 (Martelat et al, 2001) nous montre la localisation des ZC et les traits structuraux matérialisés par la déformation souple (plis), la déformation ductile (zone de cisaillement ductile) et la tectonique cassante (trajectoires des fractures).
Figure 11: Carte de synthèse des structures tectoniques de la partie Sud de Madagascar (Martelat, 2001)
V. 1. 2. La tectonique de la zone La structure d’ensemble de la partie Sud-est de Madagascar est régie par une tectonique souple précambrienne : les formations cristallophylliennes s’intègrent dans une vaste unité structurale dont la moitié orientale est cachée par les formations littorales récentes ou effondrée sous l’océan Indien (De la Roche, 1951). Une tectonique récente est précisée par
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38 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA des lignes des fractures radiaires soulignées par des remplissages volcaniques et des essaims de dykes. Les voies d’émissions des importantes coulées volcaniques sont rattachées à un système de failles longitudinales appartenant à la même tectonique cassante. La fracture longitudinale est du type « rift valley » (Boulanger, 1958).
En définitive, il y a donc dans la région de la partie Sud-Est de Madagascar : Une vieille tectonique souple donnant des plis régulièrement imbriqués dans une demi-ellipse à concavité tourné vers l’océan Indien et orientée suivant la direction générale du socle Malagasy N20°E. Et une tectonique verticale plus récente des fractures en éventail soulignées par un essaim de dykes.
V. 1. 2. 1. Tectonique souple précambrienne La tectonique de la série de Tolongoina La Série de Tolongoina occupe un sillon subméridien entre le massif granitique de l’Andringitra et la Série migmatitique de Vondrozo. Les couches sont régulièrement plissées suivant une direction générale subméridienne (Boulanger, 1958). Tectonique de la Série de Vondrozo La série de Vondrozo forme à l’Est de celle de Tolongoina un vaste faisceau s’ouvrant dans la partie Sud. Les unités structurales sont très allongées suivant la direction des plis (Boulanger, 1958).
V. 1. 2. 2. Tectonique récente verticale Une tectonique verticale plus récente succédait la tectonique souple. Les déformations observées comprennent des fractures ou failles sans rejets. Les fractures apparaissent rarement seules et l’on a le plus souvent affaire à des zones faillées, groupant des cassures répétées. La majorité de ces fractures est occupée par un essaim de dykes et l’on rapporte généralement à la même tectonique cassante verticale la formation des voies d’alimentation des coulées littorales. Le socle précambrien est traversé par un essaim de dyke (Boulanger, 1958). Remarque Le relief accidenté connu morphologiquement sous le nom de « Falaise de l’Angavo » est lié à des phénomènes tectonométamorphiques et à la mégazone de cisaillement ductile (figure 11) qui a affecté cette zone. L’analyse structurale et les traitements d’images nous donnent plus d’informations sur ce prospect géothermique.
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V. 2. Traitement d’image satellite
Le traitement d’image a été réalisé avec ArcView GIS 3.2a, qui nous a donné une image à meilleure résolution et une classification plus aisée.
Les bandes 4, 3 et 2 ont été choisies pour former la composition colorée 4-3-2 (RVB), permettant une étude plus aisée sur le traçage dispositifs structuraux (fractures, foliations, lignes de drainage).
La figure 12 suivante en composition colorée 4-3-2 (RVB) montre la zone d’étude.
Figure 12: Carte de localisation de Ranomafana-Ifanadiana par l'image SPOT5 scène J&T170_392 et 393 en composition colorée (4 3 2=RVB)
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V.3.Analyses structurales et analyses des "channel segments"
V.3.1. Analyses des fractures La cartographie des trajectoires des fractures est réalisée en traçant directement les linéaments structuraux (structures cassantes) sur les diverses images traitées (composition colorée 4-3-2 = RVB). Ces trajectoires des fractures tracées sur le fond d’image en composition colorée (4 3 2 = RVB) (figure 13) sont systématiquement vérifiées sur l’image panchromatique SPOT (figure 14) et l’image SRTM (figure 15) avant d’être retenus dans la rosace.
V. 3. 1. 1. Carte des trajectoires des fractures sur image SPOT en composition colorée 432=RVB
Figure 13: carte des trajectoires des fractures sur image SPOT en composition colorée 423=RVB
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V. 3. 1. 2.Carte des trajectoires des fractures sur image SPOT en mode panchromatique
L’image SPOT en mode panchromatique (figure 14) permet une bonne visualisation. Ceci a pour but d’éviter de rajouter des éléments susceptibles d’être des linéaments (route, limites boisées, lignes électriques, etc.).
Figure 14: carte des trajectoires des fractures sur image SPOT en mode panchromatique
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42 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA
V. 3. 1. 3.Carte des trajectoires des fractures sur image SRTM
L’image SRTM (figure 15) reflète beaucoup la morphologie de terrain. Cette image permet de bien voir tous les linéaments quasi-absents dans les images SPOT. La dernière étape sera la superposition des trois cartes de trajectoires obtenues dans les quatre directions afin de créer une carte de synthèse sur le fond SRTM (Figure 16). Pour éviter la répétition de segments sur la carte, nous procédons à une élimination de tous les linéaments qui se répètent plus d’une fois. La carte de synthèse est, quant à elle, donnée à la Figure 16.
Figure 15: carte des trajectoires des fractures sur image SRTM (Shuttle Radar Topography Mission)
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Figure 16: carte de synthèse des trajectoires des fractures sur fond SRTM V. 3. 1. 4. Observations A partir des superpositions des cartes, nous avons pu mettre en évidence 60 fractures qui sont localisées dans le secteur d’études, sur fond SRTM (figure 16). Les caractéristiques de ces trajectoires des fractures (direction, nombre et pourcentage) sont données dans le tableau 3 : Tableau 3: Caractéristiques des trajectoires des fractures
Direction N-S NNE-SSW NE-SW ENE-WSW E-W ESE-WNW NW-SE NNW-SSE Nombre 18 4 6 2 3 15 7 5 Pourcentage 30 6,7 10 3,4 5 25 11,7 8,34 (%)
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44 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA
A partir de ce tableau, un diagramme en rosace a été établi. Ce diagramme (figure17) représente les familles de trajectoires des fractures selon leurs orientations à l’échelle de la zone d’étude. Il permet de regrouper les orientations prédominantes. Nous avons choisi un intervalle de 22.5°, car les valeurs de direction des trajectoires des fractures sont très espacées.
Figure 17: rosace des trajectoires des fractures
En effet, ce diagramme en rosette nous montre quatre familles importantes d’ordre décroissant, orientées : N-S, ESE-WNW, NE-SW et NW-SE.
V.3.2. Interprétation Les trajectoires des fractures appartenant à la famille N-S regroupent 30% des effectifs totaux. Celles appartenant à la famille ESE-WNW regroupent 25% des effectifs. Ces deux directions sont prédominantes. Quant aux orientations NW-SE, elles représentent 11,25%. Enfin pour les directions NE-SW, elles représentent 10% des effectifs totaux. Les directions majeures comprises entre N-S et NNW-SSE sur la rosace sont à peu près parallèles et conformes à celles de la ZC d’Ifanadiana. Ce phénomène peut être expliqué comme étant un même mouvement tectonique qui affecte la zone. C’est la tectonique souple qui est conforme à la direction de la grande falaise orientale. Cette direction est aussi conforme à la direction générale du socle cristallin Malagasy. Les autres directions majeures comprises entre ESE-WNW et NW-SE sont conformes à la direction générale des fractures profondes verticale.
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45 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA
V. 3. 2. 3. Levé structural Les valeurs prises lors des mesures effectuées au niveau des diaclases sur les affleurements de migmatite (figure 19) montrent que leurs directions sont orientées N50°E et N-S.
W Escarpement de faille Village RanomafanaE
Riv. Namorona
Figure 19 : Mesure des directions sur les diaclases
Figure 18 : représentation des escarpements de faille normale
La figure 18 nous montre l’évidence des escarpements de faille normale. Son regard est vers l’Est. La direction de l’escarpement de faille est conforme à la direction de la grande falaise orientale N-S à N50°E. Les valeurs des directions mesurées sur les diaclases sont conformes à la direction des trajectoires des fractures majeures. L’observation géologique de Ranomafana montre l’existence de failles (ou cassure). Elle est parfaitement normale mais qu’elle ne soit pas visible du fait de l’altération intense des roches que par endroit. Les diaclases (figure 19) rencontrés et mesurées mettent bien en évidence cette présence de la première faille de direction N50°E. L’étude photosatellite montre d’autre part, dans le secteur considérée, l’existence de deux réseaux suborthogonaux de fractures. Le réseau principal a pour direction N120°E, le second N50°E.
V. 3. 2. 4. Levée géologique Le secteur de Ranomafana est constitué de migmatite à biotite et de migmatite schisteuse. La direction générale des formations est Nord-sud avec des pendages variant de 45 à 60° vers l’Ouest. Il contient localement des bancs de quartzite de direction N50°E et des bancs granitisés. Il se produit dans la région considérée une virgaiton assez notable et les couches
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46 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA passent à une direction N70 à 80°E, avec un pendage de 30° vers le Nord (De Saint Ours, 1958).
Les affleurements du socle sont rares au voisinage immédiat des sources du fait de l’altération intense des roches où l’on ne peut guerre observé que des argiles latéritiques. La colline à laquelle est adossée la maison du chef de station est constituée de migmatites schisteuses à biotite. La colline qui supporte le chalet du chef de province correspond à un banc de quartzite de direction N50°E. Description pétrographique: La roche est de couleur généralement mélanocrate. La roche présente une texture foliée matérialisée par l’alternance de lits sombres et de lits clairs. Les lits sombres comportent des minéraux à grains fins. Par contre, les rares lits clairs sont constitués essentiellement de minéraux à grain plus grossier. Les minéraux ferromagnésiens (pyroxène) prennent une orientation parallèle (difficilement décelable) et donnant à la roche une texture foliée. Cette roche appartient à la série de Tolongoina qui est un ensemble gneissique, parfois migmatisé (Boulanger, 1958). Le début de la phase de migmatitisation pourrait être marqué par l’apparence rarement des lits clairs plus épais par rapport aux autres.
V. 3. 2. 5. Modèle structural Les trajectoires de foliations de directions N-S (Ifanadiana) seraient dues à une compression E-W (déformation D3) lors de l’orogenèse panafricaine de 550MA (Goncalves, 2003). Cette orogenèse serait responsable de la formation du Shear-zone d’Ifanadiana-Angavo. Un événement tardif aurait généré les trajectoires des fractures de direction subméridiennes probablement liées à l’ouverture de l’océan indien pendant le rifting crétacé. Cette direction est matérialisée par l’escarpement de faille de la grande falaise, à pendage Est d’environ quarantaine de degré vers l’Océan Indien. Ce modèle serait du type graben. D’où le relief accidenté en forme d’escalier (figure 18) avec de nombreuses véritables falaises dont le dénivelé moyen est de 600 mètres (500 à 1100m) sur 20 à 25 km sur cette partie de la côte Est. D4 est un évènement cassant de nature contraire à D3. Les trajectoires des fractures N25°E et N-S sont les résultats d’une activité tectonique relativement récente. Cette activité tectonique serait liée à l’ouverture de l’océan Indien (150MA) (http://www3.gaf.de/bpgrm/pages/en/geology/geol_contexte.htm). Le rejet moyen de cette grande falaise est de 600m. Les altitudes varient de 1200m sur le haut plateau et 650m au pied de cette falaise à Ranomafana. Cette falaise serait interprétée comme une faille normale du RAMANIRASON Njaraniaina Mamisoa Mai 2012
47 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA type graben à rejet orienté vers l’océan indien. Les autres déformations observées comprennent des failles sans rejets (décrochement) de direction N130°E. V.3.3. L’analyse du "channel segments"
V. 3. 3. 1. Observations Afin de mieux cerner l’analyse et l’interprétation structurales du secteur d’étude, on procède à une confrontation des résultats avec la carte des "channel segments". Ces lignes sont obtenues à partir des tracés sur le fond d’image en composé coloré (4 3 2 = RVB). C’est ainsi qu’on a établi la carte des "channel segments" suivante (figure 20) :
Figure 20: carte du "channel segments" du secteur d'étude
En somme, 171 "channel segments" ont été localisés dans le secteur d’étude (figure 20) à partir du traitement d’images satellitales. Les caractéristiques de ces lignes sont données par le tableau 4 :
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48 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA
Tableau 4: Caractéristiques des "channel segments"
Direction N-S NNE-SSW NE-SW ENE-WSW E-W ESE-WNW NW-SE NNW-SSE Nombre 45 15 21 9 15 33 21 12
Longueur (km) 80 25 40 15 30 72 38 20
Pourcentage 26,32 8,77 12,28 5,26 8,77 19,3 12,28 7,01 (%)
A partir de ce tableau caractéristique des lignes de drainages, un diagramme en rose a été établi (figure 21). Il représente les familles d’orientation des "channel segments" de la région d’étude.
Figure 21: rosace du "channel segments"
En effet, ce diagramme nous révèle quatre familles importantes d’orientation "channel segments". Ceux appartenant à la direction N-S, regroupent 26,32% des effectifs totaux. Les "channel segments" appartenant à la famille de direction ESE-WNW, représentent 19,3% des effectifs. Ces deux directions sont prédominantes. Quant à l’orientation NE-SW, elle représente 12,28% et celle appartenant à NW-SE regroupe aussi 12,28% des effectifs. Les directions prédominantes examinées à partir de la carte des "channel segments" (figure 20) sont N-S, NW-SE, NE-SW et ESE-WNW.
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V. 3. 3. 3. Interprétation Les "channel segments" de direction N-S se localisent dans la partie Est de la carte (figure 20). Ils suivent la direction de foliation et des fractures qui seraient responsables du basculement de la grande falaise. Le "channel segments" trace leur direction le long des vallées étroites.
Dans cette partie, la zone de cisaillement serait matérialisée par les plis de direction généralement orientée N-S. Les directions NW-SE et ESE-WNW sont celles suivies par les grandes rivières comme la rivière Namorona. Les grandes fractures localisées au milieu de la carte (figure 20) ont aussi cette direction NW-SE, qui est celle des fractures profondes sans rejet. C’est le long de ces fractures que les rivières tracent leur direction. Les linéaments hydrographiques ayant des directions comprises entre NE-SW se sont localisés dans la partie Ouest de la carte (figure 20).
V.4. Relation entre les trajectoires des fractures et des "channel segments" V.4.1. Etude comparative des tendances directionnelles des trajectoires de fractures et du "channel segments"
V. 4. 1. 1. Comparaison visuelle Elle consiste à comparaison les tendances directionnelles à partir des roses diagrammes.
Figure 17 : présentation des fractures sur la rosace Figure 21: présentation du "channel segments" sur la rosace
La tendance directionnelle des linéaments structuraux et celles des lignes de drainages sont à peu près la même (figures 17 et 21). Les directions majeures communes sont le NE-SW et NW-SE. Ces directions sont sécantes et suborthogonales.
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V. 4. 1. 2. Comparaison statistique L’histogramme permet de comparer statistiquement les tendances directionnelles que suivent les trajectoires des fractures et le "channel segments". Sur l’axe des ordonnées sont représentées les valeurs en pourcentage des directions. En abscisses sont mentionnées les valeurs directionnelles en degré et qui sont tracées en intervalles de 22,5°.
L’histogramme de la comparaison de l'orientation des trajectoires de fractures et des "channel segments" est montré sur la figure 22 :
L’histogramme de comparaison ainsi que les calculs établis montrent que la distribution des linéaments structuraux et des "channel segments" donnent un domaine commun de la superposition de 67,21%. On peut en tirer que le "channel segments" serait contrôlé par les structures tectoniques.
Figure 22: Histogramme de comparaison des tendances directionnelles
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51 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA
V.4.2. Commentaires et discussions
V. 4. 2. 1. Les caractéristiques des "channel segments" L’étude et la synthèse structurales à partir des caractéristiques des "channel segments" sont orientées sur l’examen attentif de la carte synthétique de ces réseaux (figure 20).
On voit bien des "channel segments" très complexes, mais regroupés en deux types: en treillis et sub dendritique.
Les réseaux en treillis Ces réseaux se localisent dans la partie Est de la carte. Les collecteurs principaux de ces réseaux en treillis ont une direction générale N-S, conforme à la direction des trajectoires de foliation. Les tributaires s’orientent plus généralement E-W, c'est-à-dire perpendiculaire à la direction des allongements des formations cisaillées ductiles. Les réseaux dendritiques à sub dendritique: Dans la partie Ouest de la carte encore, les "channel segments" sont dendritiques. Leur direction est de N°40°E. Ces réseau dendritiques sont caractéristiques des terrains plus ou moins fracturés. C’est sur la confluence de ce linéament hydrographique que la rivière Namorona prend sa source. On peut dire donc que sur cette zone de confluence se localise une dépression. Elle est donc considérée comme l’exutoire du grand bassin versant, du plateau de d’Ambohimahasoa-Alakamisy-Vohiparara. Seule la rivière Namorona est considérée comme un drain collecteur des eaux arrivant dans cette partie déprimée.
Les réseaux sub en treillis Ces réseaux sont localisés dans la partie située entre Ranomafana et Ifanadiana. Les directions des réseaux sur cette zone sont très variées. On supposerait que ce secteur où les réseaux sont sub en treillis serait le contact entre deux entités tectoniques bien distinctes : la zone de cisaillement ductile et la falaise.
V. 4. 2. 2. Les caractéristiques des fractures Les fractures « longitudinales » profondes: Deux grandes types de fractures prédominent dans l’ensemble de la région. Leurs directions sont NS et ESE-WNW. La première direction NS à N20°E est conforme aux fractures « longitudinales » profondes. Elles seraient interprétées comme celles qui auraient engendré la mise en place de la grande falaise orientale du type graben, à rejet vers l’océan indien. Les tendances générales des trajectoires des fractures varient du N-S au N20°E.
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Les fractures « orthogonales » profondes : Ces fractures de direction N140°E coupent les fractures longitudinales. Ces fractures transversales se localisent dans le terrain migmatitique qui est cassante (fracturé). Les eaux de la zone en amont seront descendues vers le reservoir géothermique à travers la fracture profonde. Ainsi, il y a donc cassure profonde dans la zone cassante migmatitique de façon à ce que ces deux fractures ont des directions suborthogonales (N50°E et N140°E).
V.5. Modèle synthétique du système géothermique de Ranomafana Le modèle synthétique du système géothermique de Ranomafana serait constitué des éléments majeurs tels que les circuits de recharge, les roches réservoirs, le toit ainsi que les circuits d’emmenés.
Recharge : Situé en amont de la grande falaise, une zone en dépression mal drainée collecterait les eaux sur les hauts plateaux (Ambohimahasoa, Alakamisy). Ensuite, la fracture profonde transversale de direction N140°E serait responsable de la circulation des eaux de recharge vers la profondeur le long des formations gneissique et migmatitiques.
Roche réservoir : La roche réservoir serait probablement de la migmatite très fracturée (Figure 24) ; selon la coupe de synthèse. Cependant, à cause de l’absence de données géophysiques profondes sur le site, la profondeur du réservoir est inconnue mais reste seulement hypothétique (Figure 24). Plusieurs ouvrages (www.wikipedia.org/Geothermie) ont montré que le réservoir se trouvait à une profondeur de plus de 800m, généralement entre 1200m et 2500m et rarement à plus de 3000m.
Toit ou roche de couverture : La roche couverture du réservoir géothermique serait constituée de migmatite imperméable.
Source de chaleur : D’après Hubert.de la Roche (1951), les roches éruptives anciennes sont généralement du granite laccolithique synorogènè des séries de petits massifs allongés dans la feuille Ifanadiana (figure 23). Leur nature laccolithique est amplement démontrée par leur allongement suivant les lignes de schistosité des roches encaissantes, par l’identité de la foliation locale des granites et celle des migmatites avoisinantes. Ces laccolithes se sont vraisemblablement mises en place au cours de la phase principale orogénique, à une grande profondeur. Donc la source de chaleur du système géothermique de Ranomafana serait une
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53 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA intrusion magmatique profonde. La présence de filons basaltiques dans le site semble démontrer également un second réservoir (c’est-à-dire une source de chaleur) qui serait de composition mafiques. Les données actuelles ne nous permettent pas de trancher sur l’origine et la source de chaleur (magma basaltique ou plutonique acide). Cependant, étant donné que le magmatisme basaltique était lié au rifting responsable de l’ouverture de l’océan Indien au Crétacé, ce second hypothèse nous semble la plus probable. De plus, plusieurs études récentes (www.wikipedia.org/Geothermie; Andrianaivo, 2011) ont montré que les formations des sources thermales seraient toujours liées au volcanisme relativement récent (sous forme de filon basaltique ici) et au rifting (ouverture de l’océan Indien) donc en liaison avec un système de fractures profondes.
Collecteur vers la surface : fracture profonde longitudinale (N50°E), suivant la direction de laquelle les sources thermales sont alignées.
Une coupe de synthèse (figure 24) a été établie à partir de la carte de synthèse sur fond géologique (figure 23) A Madagascar, les systèmes géothermiques peuvent être ainsi divisés en trois types (Andrianaivo, 2011): - 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 énergie 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 énergie dans les bassins sédimentaires en rapport avec l’ouverture du canal de Mozambique dans un contexte de rift de marge continentale passive. Et d’après les renseignements énumérés ci-dessus (rifting, failles profondes, rares filons basaltiques, absence de champ volcanique, absence de volcan actif, etc.), le système géothermique probable de ce prospect est du type 2, c'est-à-dire en liaison avec une activité tectonique .
La connaissance du système géothermique donne des renseignements sur la potentialité. Le type de ressource dans ce prospect serait de basse à moyenne énergie (Andrianaivo, 2011).
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Figure 23: carte de synthèse couplée avec la carte géologique Ifanadiana-Mananjary
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Figure 24: Modèle synthétique du système géothermique de Ranomafana dans la carte géologique au 1/500000 (de la Roche, 1951)
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V.6. Conclusion partielle
Le prospect de Ranomafana se localise au pied de la grande falaise orientale connue morphologiquement sous le nom de Falaise de l’Angavo-Ifanadiana. Cette zone fait partie de la zone de cisaillement ductile d’Ifanadiana-Angavo. Les analyses des trajectoires des fractures ont montré que leurs directions prédominantes sont orientées vers N-S et ENE- WSW. Pour les "channel segments", leurs directions générales s’orientent vers le N-S et NW- SE. Le modèle structural met en relief que la zone étudiée se présente sous forme de faille normale, du type graben. Des études comparatives montrent que les linéaments structuraux et les "channel segments" sont concordants. Les "channel segments" nous a montré que les eaux dans le réseau dendritique à sub dendritique auraient un double rôle : recharge du réservoir géothermique et alimentation de la rivière Namorona. Certaines failles jouent le rôle de recharge et d’autres sont des conduits. La source de chaleur de ce système géothermique serait du magma basaltique en profondeur ou bien une intrusion magmatique profonde synorogène. En outre, le système géothermique de la région est montré par la coupe synthétique WNW- ESE (figure 24). Il est marqué par des fractures, c'est-à-dire lié à une activité tectonique. Ceci nous oriente à entamer le chapitre suivant, qui parlera des utilisations possibles des sources thermales de Ranomafana-Ifanadiana.
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Chapitre VI : UTILISATIONS POSSIBLES DES SOURCES THERMALES DE RANOMAFANA
VI.1. Description des sources
D’après les études faites par la société Islandaise VIRKIR en 1981, ils ont recencé deux sources (S1 et S2) qui sont fonctionnelles. Plus loin, dans la terrasse alluviale se produisent des suintements tièdes de débits apparents très faibles (Gunnlaugsson et al. 1981). En 2008, ces suintements se tranformaient en une troisième source thermale. Aucune étude n’a jamais encore fait à propos d’elle. Cette nouvelle source n’est pas encore fonctionnelle jusqu’à maintenant. Désormais, le site géothermale de Ranomafana comporte trois sources thermales S1, S2 et S3. Pour la source S1 (figure27), les eaux se font jour à travers des alluvions et peut-être, des éluvions. Elle alimente la piscine thermale. La source S2 vient au jour au fond d’un petit hémicycle naturel taillé dans une colline dont le captage lui-même se trouve à 1,50m au Sud- Est près des bains dans une maisonnette en brique (figure 25 et figure 26). La source S2 est destinée aux bains et alimente aussi les douches thermales. Pour la source S3 (figure 28), elle se fait jour à travers la basse terrasse de la Namorona, près de la piscine, qui forme toute cette zone.
Figure 25 : Lieu de captage de la source S2
Figure 26: la source S2 dans la maisonnette de captage
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Figure 28 : La source S1 Figure 27 : La source S3 Les caractéristiques de ces sources sont regroupées dans le tableau 5.
Tableau 5: Caractéristiques des sources thermales Numéro des Localisation Température à sources X (m) Y (m) Z (m) l’émergence (°C) S1 505087,09 541447,51 649,8 45
S2 505025,81 541396,09 661,18 46,5
S3 505102,09 541460,37 647,8 45
Source : Ramanirason, 2011
Les trois sources sont alignées suivant la direction de la fracture (N50°E). La région où se trouvent les sources thermales est constituée essentiellement de migmatites avec des bancs de quartzites, de gneiss et des bancs granitisés (De Saint Ours, 1958). Sur le terrain, du fait de la forte latérisation, les affleurements sont rares. On n’a pas pu faire des levés géologiques sur les formations au voisinage immédiat des sources. Mais plus loin, de l’autre coté de la rivière, les diaclases au niveau des migmatites ont pour direction N50°E.
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VI.2. Résultats d’analyses physico-chimiques des sources thermales
VI.2.1.- Paramètres organoleptique et physicochimique Les températures mentionées dans les tableaux 6 et 7 sont celles mésurées en surface. Les résultats d’analyse organoleptique et physicochimique sont mentionnés dans le tableau 6: Tableau 6: Paramètres organoleptique et physique des sources
Paramètres et mesures effectuées à l’émergence Les sources Aspect/ couleur Odeur à l’émmergence Saveur/goût Température en (°C) 110901 (S1) Limpide Légère odeur d’œuf pourri Agréable 45 110902 (S2) Limpide Légère odeur d’œuf pourri Agréable 46,5 110903 (S3) Limpide Légère odeur d’œuf pourri Agréable 45 Source : Ramanirason, 2011 Les trois sources thermales présentent les mêmes aspects (couleur limpide). La légère odeur d’œuf pourri à l’émergence serait due à la présence d’H 2S, à faible quantité dans ces eaux.
VI.2.2. Les résultats d’analyses physicochimiques Les résultats d’analyses physicochimiques pour les ions majeurs dans ces eaux thermales sont représentés dans le tableau 7: Tableau 7: Résultat d'analyse physicochimique des sources thermales de Ranomafana (en mg/l)
N° de Temp. pH SiO 2 Na K Ca Mg (HCO3) SO 4 Cl l’échantillon [°C] 110901 (S1) 45 9,07 13 41,37 1,3 4,8 0,24 25,62 48,16 7,1
110902 (S2) 46,5 9,16 16 43,1 1,3 5,2 0,24 19,52 47,92 8,52
110903 (S3) 45 9,19 15 43,87 1,3 5,2 0,24 20,74 46,56 8,52
Source : Labo_JIRAMA, 2011
Le commentaire de ce tableau 7 de résultats d’analyse nous montre qu’il n'y a pas de variations considérables de la composition chimique de chaque source. Les concentrations des éléments majeurs (tableau 7) montrent que les eaux thermales de Ranomafana tendent à avoir des concentrations en SO 4 et Na approximativement dix fois plus grandes que celles de Ca.
De même, la concentration en HCO 3 est quatre fois plus grande que celle de Ca. Les teneurs en Na, K, Ca et Mg de chaque source présentent des variations minimes. La teneur en Na sur chaque source varie de 41,37 à 43,87mg/l. Pour le Ca, elle varie de 4,8 à
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5,2mg/l. On peut en tirer que la variation en composition chimique de chaque source pour les cations n’est pas considérable. Les valeurs de pH des eaux sont comprises entre 9,07 et 9,19. Ce sont des eaux légèrement basiques. Les températures à l’émergence des sources s'étendent de 45ºC (S1 et S3) à 46,5ºC (S2). Les eaux de ces deux sources (S1 et S3), le long de leur remontée vers la surface, seraient mélangées avec les eaux des nappes phréatiques au voisinage immédiat de ces sources. Par contre, S2 située sur la colline, aura une température plus élevée. Ces sources thermales ont à peu près les mêmes compositions chimiques et les mêmes comportements physiques. Ceci nous donnera l’idée que les trois sources auraient une même venue hydrothermale mais ne se divergent qu’au voisinage de la surface. VI.3. Caractérisation des sources thermales
VI.3.1. Elaboration des diagrammes triangulaires La composition chimique des eaux est étudiée en terme de concentrations relatives en
Cl-SO 4- (HCO 3), et de concentrations relatives en (Na+K), Ca et Mg.
Diagramme triangulaire Cl-SO 4-(HCO 3)
Le diagramme triangulaire Cl-SO 4-(HCO 3) (figure 24) est employé pour une première classification des échantillons d'eaux thermales selon leur concentration en Cl, SO 4 et en
(HCO 3). Il est établi à partir des teneurs et des pourcentages de ces éléments sur chaque source qui est représentée sur le tableau 8 après les calculs de pourcentages.
Tableau 8: Teneur et pourcentage en Cl-SO 4-(HCO 3) de chaque source
Eléments chimiques Source S1 % Source S2 % Source S3 % (mg/l) 110901 110902 110903 Cl 7,1 8,78 8,52 11,21 8,52 11,24
SO 4 48,16 59,54 47,92 63,09 46,56 61,41
(HCO 3) 25,62 31,68 19,52 25,70 20,74 27,35 Total 80,88 100 75,96 100 75,82 100
Le commentaire de ce tableau 8 nous montre que les trois sources ont des teneurs élevées en
SO 4 et (HCO 3) par rapport à la teneur en Cl. Les teneurs en SO 4 en pourcentage des sources
S1, S2 et S3 sont respectivement 59,54 ; 63,09 et 61,41. De même pour (HCO 3), elles sont respectivement 31,68 ; 25,70 et 27,35. Les teneurs en Cl sont faibles dans les trois sources.
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61 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA
A partir de ce tableau de teneur et de pourcentage, un diagramme triangulaire (figure 29) de
répartition en Cl, SO 4 et (HCO 3) est représenté ci-après:
Figure 29: Diagramme triangulaire Cl-SO 4-(HCO 3) Les points correspondant à chaque source thermale sont concentrés dans la zone où la teneur en sulfate prédomine. Ce diagramme nous indique que les sources thermales de Ranomafana sont sulfatées, moyennement bicarbonatées et très faiblement chlorurées. Diagramme triangulaire (Na+K), Ca et Mg
La teneur en (Na+K), Ca et Mg sur chaque source est représentée sur le tableau 9 après les calculs de pourcentages. Tableau 9: Teneur et pourcentage en (Na+K)-Ca-Mg de chaque source
Eléments chimiques Source S1 % Source S2 % Source S3 % (mg/l) 110901 110902 110903 Na+K 42,67 89,44 44,4 89,08 45,17 89,25 Ca 4,8 10,06 5,2 10,44 5,2 10,27 Mg 0,24 0, 5 0,24 0,48 0,24 0,47 Total 47,71 100 49,84 100 50,61 100
L’examen de ce tableau nous montre que les trois sources ont des teneurs élevées en (Na+K) par rapport à la teneur en Ca et Mg. Les valeurs des teneurs en (Na+K) en pourcentage des
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62 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA sources S1, S2 et S3 sont respectivement 89,32 ; 89,44 et 89,25. Les teneurs en Ca et Mg sont faibles dans les trois sources. On peut en déduire d’après les teneurs en (Na+K), Ca et Mg de ces sources thermales qu’elles seraient de nature sodique.
A partir de ce tableau de teneur et de pourcentage, un diagramme triangulaire (figure 30) de répartition en Na+K, Ca et Mg est représentée ci-après:
Figure 30: Diagramme triangulaire (Na+K)-Ca-Mg L’analyse sommaire de ce diagramme nous indique que les eaux thermales de Ranomafana sont très potassiques et sodiques, très faiblement calciques et magnésiennes.
Equilibre chimique eau-roche des sources thermales
On admet comme hypothèse de base 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 (Giggenbach, W.F., 1988) .
L’équilibre chimique des sources thermales est présenté dans le diagramme triangulaire de Gibbenbach (figure 31). Les proportions en Na/1000, K/100, et Mg 1/2 sur chaque source est représentée sur le tableau 10, après les calculs de pourcentages.
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63 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA
Tableau 10: proportion en (Na/1000)-(K/100)-(Mg 1/2 )
Proportions Source S1 % Source S2 % Source S3 % 110901 110902 110903 Na/1000 0,0413 7,58 0,0431 7,89 0,0438 8,01 K/100 0,013 2,39 0,013 2,38 0,013 2,38 Mg 1/2 0,49 90 0,49 89,72 0,49 89,61 Total 0,5443 100 0,5461 100 0,5468 100
Les proportions en Na/1000, K/100, et Mg 1/2 montre l’équilibre chimique eau-roche. Elles sont représentées sur le diagramme triangulaire (figure 31):
Figure 31: Diagramme triangulaire (Na/100)-(K/100)-Mg 1/2 (Giggenbach, 1988)
D’après ce diagramme, les trois points représentant les sources se placent près du sommet Mg 1/2 . Cela signifie qu’ aucune des trois sources thermales n'atteint l’équilibre chimique eau- roche. Ainsi, elles sont des eaux non équilibrées. Ces « eaux immatures » fournissent des températures Na-K-Ca peu fiables.
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64 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA
VI.3.2. Etudes comparatives des divers résultats
VI.3.2.1. Comparaison de nos résultats avec ceux des eaux thermales d’Antsirabe La station thermale d’Antsirabe Ranomafana fait partie de l’une des stations la plus fréquentée et connue à Madagascar, et même à l’étranger. La comparaison de nos résultats avec ceux de l’eau Thermale d’Antsirabe source du Lac est présentée dans le tableau 11.
Tableau 11: Comparaison de nos résultats sur les sources de Ranomafana avec celles d'Antsirabe source du Lac Source de Source de Source de Source Paramètre Unité Ranomafana Ranomafana Ranomafana d’Antsirabe S1 S2 S3 Température °C 45 46,5 45 35 à l’émergence Minéralisation mg/l 245 255 256 3328
pH 9,07 9,16 9,19 6,8 Na mg/l 41,37 43,1 43,87 1394 Ca mg/l 4,8 5,2 5,2 166,4 Mg mg/l 0,24 0,24 0,24 70,8 K mg/l 1,3 1,3 1,3 168,5 Fe mg/l 0,2 0,50 SO 4 mg/l 48,16 47,92 46,56 175,7 HCO 3+CO 2 mg/l 25,62 19,52 20,74 3709 Cl mg/l 7,1 8,52 8,52 488 Sulfatées, Sulfatées, Sulfatées, Bicarbonatée Famille sodiques et sodiques et sodiques et sodique chimique bicarbonatées bicarbonatées bicarbonatées carbogazeuses
Source : Labo_JIRAMA, 2011 ; Ramalanjaona M. A., 2004 Les eaux thermales de Ranomafana et d’Antsirabe se diffèrent en deux points: celle d’Antsirabe est légèrement acide (pH=6,8). Pour celles de Ranomafana, elles sont moyennement basique (pH moyenne=9,14). Les eaux thermales d’Antsirabe sont riche s en sels minéraux (3328mg/l) tandis que les eaux thermales de Ranomafana sont faiblement minéralisées (245 à 256mg/l). Ces différences sur l’acidité/basicité et les minéralisations serraient liées à la différence du contexte géologique responsable de ces sources thermales. Ces eaux ont des points communs sur la température à l’émergence et sur les familles chimiques. Ces eaux sont tous de types thermaux (35°C < T< 50°C). Elles sont de nature sodique et bicarbonatée. De plus, les sources thermales de Ranomafana sont sulfatées.
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VI.3.2.2. Comparaison de nos résultats avec ceux des eaux thermales de VICHY et VITTEL en France Les sources thermales de Vichy (France) et Vittel (France) sont les plus connues en France et dans le monde par le pouvoir guérisseur des eaux thermales de ces deux sources. La comparaison nos résultats sur les sources de Ranomafana avec ceux de Vichy et de Vittel en France est présentés dans le tableau 12. Tableau 12: Comparaison de nos résultats sur les sources de Ranomafana avec ceux de Vichy et de Vittel en France Source de Source de Source de Paramètre VICHY VITTEL Unité Ranomafana Ranomafana Ranomafana (France) (France) S1 S2 S3 Température °C 45 46,5 45 54 57 à l’émergence Minéralisation mg/l 245 255 256 4773,3 1908,6
pH 9,07 9,16 9,19 7,4 7,5 Na mg/l 41,37 43,1 43,87 1196 5 Ca mg/l 4,8 5,2 5,2 99 203,8 Mg mg/l 0,24 0,24 0,24 8,40 43,1 K mg/l 1,3 1,3 1,3 66,50 2 Fe mg/l 0,2 0,2 SO 4 mg/l 48,16 47,92 46,56 147,7 328,9 HCO 3+CO 2 mg/l 25,62 19,52 20,74 3019,50 399 Cl mg/l 7,1 8,52 8,52 239,80 8 Sulfatées, Sulfatées, Sulfatées, Bicarbonatée, Bicarbonatée, Famille sodiques et sodiques et sodiques et chlorurée, sulfatée, chimique bicarbonatées bicarbonatées bicarbonatées légèrement calcique sulfatée sodique Source : Labo_JIRAMA 2011 ; www.h2o.net//thermalisme/francais: « La crénothérapie ».
Les eaux de sources de Vichy et Vittel sont de type hyperthermal, avec des températures à l’émergence respectivement 54 et 57°C (T>50°C). Les eaux de Ranomafana sont de type thermal (45 à 46,5°C). Les eaux des sources de Vichy et Vittel sont très riches en sels minéraux, dont respectivement 4773,3 mg/l et 1908,6 mg/l. Les sources thermales de Ranomafana sont faiblement minéralisées. Elles sont aussi moyennement basiques avec pH moyenne de 9,14. Pour les eaux thermales de Vichy et Vittel, elles sont légèrement basiques dont les pH sont respectivement 7,4 et 7,5. Les sources thermales de Vichy sont de nature bicarbonatée, chlorurée, légèrement sulfatée sodique. Cette nature bicarbonatée, légèrement sulfatée sodique serait son caractère commune avec les sources thermales de Ranomafana qui, elles aussi sont de nature sulfatée, sodique bicarbonatée. Ce sont ces natures sulfatée, sodique
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66 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA qui les font ressembler avec les sources thermales de Vittel. Ces dernières sont de nature bicarbonatée, sulfatée calcique. Ces eaux de sources thermales françaises sont utilisées surtout dans les cures de boisson. Ayant les mêmes natures que les sources thermales d’Antsirabe, de Vichy et de Vittel, les sources thermales de Ranomafana seraient conseillées pour le cure de boisson. Elles sont aussi recommandées pour le traitement des troubles métaboliques, des affections veineuses, principalement des jambes et le traitement des maladies ostéo-articulaires (rhumatisme, gonarthrose, etc.) ainsi que pour les irrigations intestinales. Ces recommandations sont à titre indicatif car notre étude s’était limitée à l’analyse physicochimique des eaux de sources thermales. Pour l’usage définitif de ces sources thermales de Ranomafana dans les cures de boisson, des analyses bactériologiques seraient nécessaires.
VI.4. La géothermométrie chimique et ses résultats Le but du géothermomètre chimique est d'estimer la température en profondeur du réservoir, donnée par des concentrations des éléments dissouts en surface. Cette méthode suppose que des concentrations en profondeur sont préservées pendant la montée des eaux vers la surface. La géothermométrie chimique met en valeur la température à laquelle ces éléments étaient en équilibre en profondeur. Les équations de géothermomètre chimique utilisées ici sont de celles de Henley et al. (1984). Les formules utilisées pour le calcul de la géothermométrie chimique sont représentées en annexes 1. Le résultat de la géothermométrie chimique des trois sources de Ranomafana est mentionné dans le tableau 13. Tableau 13: résultats de la géothermométrie chimique des sources Na-K Na-K quartz quartz c N° de N° c surface Na-K-Ca T calcédoine calcédoine c T c T l’échantillon l’échantillon silice amorphe silice amorphe T T. mesurée en T. mesurée c T 110901 (S1) 45 57 127 -58 89 155
110902 (S2) 46,5 58 125 -52 87 152
110903 (S3) 45 56 122 -54 85 151
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Les valeurs des températures obtenues après les calculs (tableau 12) montrent le désaccord notable, qui peut affecter l'applicabilité des géothermomètres chimiques. Basé sur ces calculs, les valeurs des géothermomètres alcalins (Na-K-Ca) et des géothermomètres silices (quartz et calcédoine) ont donné des températures comprises entre 56 et 155°C . Les valeurs du géothermomètre quartz (122 à 127ºC) sont au-dessous de la température admise (>180ºC). Par conséquent, les eaux n'auraient pas été en équilibre avec le quartz, rendant ces valeurs pas fiables. Pour le géothermomètre calcédoine, les valeurs varient de 56 à 58°C. Elles sont inférieures à la température admise (>180ºC). Ces eaux n’auraient pas aussi atteint l’équilibre avec la calcédoine. Le géothermomètre Na-K montre des températures en profondeur comprises entre 85 et 89ºC. On constate directement que ces valeurs sont inférieures par rapport à la température admise 140-180ºC. Ces eaux n’auraient pas été en équilibre avec les ions sodium et potassium. Ces valeurs ne sont pas fiables. Pour le géothermomètre Na-K-Ca, les températures en profondeur varient de 151 à 155°C. Elles sont relativement inférieur à la température admise (>180ºC). Par conséquent, les eaux n'auraient pas été en équilibre avec le sodium, potassium et calcium, rendant ces valeurs pas fiables. Cependant, le géothermomètre alcalin semble prometteur avec les températures en profondeur variant de 151 à 155°C. 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, voire même négatives. VI.5. Usages possibles des sources thermales de Ranomafana VI.5.1. Usages directs
VI.5.1.1. Usages internes (cure de boisson) Elle se fait habituellement par ingestion d’eau minérale ou cure de boisson. Dans les usages internes, la température est de 25°C. Les propriétés chimiques de ces sources thermales jouent un rôle très important dans ces types d’usage. La présence du sulfate, du sodium, du calcium, du potassium, du bicarbonate et du chlore en quantité modéré dans ces eaux favorise son pouvoir guérisseur.
La cure thermale avec ces eaux sulfatées, sodique et bicarbonatées intéresserait tout un ensemble de maladies touchant les différents étages de l’appareil digestif (Andrianjafiniaina, 2003) : sur le foie : une augmentation importante de la sécrétion biliaire
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sur les voies biliaires : une action cholécytokinétique peut être retrouvée par addition au bain minéral sur la motricité intestinale: l’eau minérale a un effet direct sur la musculature intestinale Pour les affections métaboliques, la pénétration percutanée d’oligo-éléments portés par l’eau thermale stabilise des maladies comme l’obésité, les terrains gouteux (enquête sur terrain). Nous recommandons que cette cure de boisson soit très prometteuse dans l’usage direct interne des sources thermales de Ranomafana.
VI.5.1.2. Usages externes Hydrothérapie par douche-massage
L’hydrothérapie par douches dépend des conditions physiques, du lieu d’application et du jeu des trois facteurs, à savoir: la pression, la température et la durée. Les affections neurologiques sont l’une des meilleures indications de la cure thermale en général.
Les affections métaboliques : les eaux thermales de Ranomafana qui sont riche en oligoélément jouent un rôle important dans le métabolisme cellulaire. La pénétration percutanée de ces oligo-éléments stabilisent des maladies telles que : les terrains goutteux, l’obésité, le terrain diabétique. Les affections neurologiques algiques : la lombosciatique, la névralgie cervico-brachiale sont traitées par douche-massage. L’effet antalgique de l’eau thermale de Ranomafana favorise l’atténuation de la névralgie. Les bases physiologiques de l’hydrothérapie sont les relations nerveuses et vasculaires entre les territoires cutanés, les viscères et le système nerveux central. Hydrothérapie par bain ou balnéothérapie
Les bains sont utilisés à une température de 37° à 38°C et des bains tièdes sont de 33° à 36°C. Les eaux thermales de Ranomafana ont des effets guérisseurs sur les appareils locomoteurs. Le calcium, le sodium, le chlore, le sulfate des eaux thermales de Ranomafana sont des oligo-éléments qui atténuent la douleur par voie de pénétration percutanée. Ces mêmes oligo- éléments favorisent la régénération osseuse. Ainsi donc toutes les formes de séquelles de traumatisme ostéo-articulaire sont justiciables de traitement par ce type d’eau thermale. La même thérapeutique est valable pour toutes formes de rhumatismes chroniques tels que les coxarthroses, les gonarthroses, les spondylarthrites, ankylosantes, le rhumatisme psoriasique, les séquelles de rhumatisme articulaire aigu. De plus, la chaleur entraîne une atténuation de la
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La kinébalnéothérapie est certainement l’une des techniques les plus utilisées en rhumatologie, en traumatologie ostéo-articulaire et dans les séquelles des maladies neurologiques telles que : les hémiplégies, la maladie de Parkinson.
VI.5.1.3. Autres usages externes Comme le climat de la zone est du type humide, alors l’utilisation de la géothermie pour le chauffage est rentable dans le secteur agricole, élevage et industriel. Aussi que le site géothermique de Ranomafana est classé dans la basse énergie. Ainsi donc, on peut l’utiliser dans le secteur agricole pour le séchage des produits agricoles (paddy, maïs, manioc, etc.), pour le mûrissage des fruits (banane, kaki, etc.). Dans le secteur élevage, la couveuse pour poule, la pisciculture, le séchage et la congélation du poisson sont aussi des activités qui peuvent tirer profit de la géothermie basse énergie de Ranomafana. L’exploitation de ce site géothermale peut contribuer au développement économique local et régional. VI.5.2. Usages indirects et avantages de l’énergie géothermique
VI. 5. 2. 1. Usages indirects Les sources thermales de Ranomafana-Ifanadiana, d’après les résultats de la géothermométrie, présentent une température en profondeur comprise entre 56 et 155°C. La température peut permettre le captage et l’exploitation de l’énergie géothermique électrique de basse à moyenne énergie dans ce site.
VI. 5. 2. 2. Avantages de l’énergie Géothermique L’énergie géothermique présente plusieurs avantages (www.wikipedia.org/Geothermie): Utilisation d’une source d’énergie locale Economique en sortie de devises Technologie bien connue (échangeurs thermique, forage, évaporateur, turbine, etc.) Durée de vie élevée (20 ans et plus) Coût presque deux fois moins élevé que celui des centrales thermiques et beaucoup moins que celui des centrales nucléaires. Entretient facile et aisé VI.5.3.- Etat actuel de la station thermale de Ranomafana Les photos illustrant l’état actuel de la station thermale sont présentées en annexes n°4.
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VI.5.3.1. Environnement des sources thermales Forage et débits : pas de forage mais de captage archaïque sur les deux sources fonctionnelles (S1 et S2).
VI.5.3.2. Qualité et type des eaux
Type d’eau : oligominérales, hyperthermale, sulfatée sodique, carbogazeuses avec H 2S très légèrement. Ces eaux ne sont pas potables. Contrôle bactériologique : aucun contrôle, même une fois par an.
VI.5.3.3. Accessoires et équipements Hébergement : l’hôtel thermal est vétuste à l’intérieur et qui sent le moisi. Le bâtiment d’hébergement à l’intérieur du centre est sans lit ni matelas, avec les cuisines sans toi. Les baignoires thermales ainsi que les tables de massages sont vétustes.
VI.5.3.4. Principales indications thérapeutiques et le nombre de curiste Les principales indications thérapeutiques : appareil locomoteur, hépatobiliaire, appareil respiratoire, appareil neurologique, dermatologique et séquelle de paludisme. Le nombre de curistes est de 395 par an, avec dossiers.
D’après cette constatation, l’infrastructure existante dans cette station ne répond pas à la définition d’une station thermale. Cette station nécessite donc une énorme réhabilitation pour mériter cette appellation. Pourtant, la station thermale est à proximité du Parc National de Ranomafana. Autrement dit le tourisme et la santé vont de pairs et y prédominent déjà.
VI.6. Conclusion partielle
Les sources thermales, au nombre de trois se placent dans la basse terrasse alluviale de la Namorona. Deux d’entre-elles sont fonctionnelles. Ces trois sources sont alignées suivant la direction N50°E dans la formation migmatitique. Les résultats d’analyses physicochimiques des sources ont montré que ces eaux dériveraient d’un même réservoir géothermique. Ces mêmes résultats nous indiquent aussi que ces eaux thermales sont de nature sulfatées sodiques bicarbonaté, avec présence d’H 2S en très faible quantité. Des études comparatives entre les sources thermales de Ranomafana et les sources thermales les plus connus à Madagascar et en France ont été établi. Ces études ont montré que les eaux thermales de Ranomafana auraient les mêmes vertus thérapeutiques que les sources thermales d’Antsirabe et celles de Vichy et Vittel en France. Les calculs de géothermométries chimiques effectués nous montrent que les températures en profondeur varient entre 56 et 155°C. Tous les géothermomètres silice
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(calcédoines et quartz) ainsi que les géothermomètres alcalins (Na-K-Ca) présentent des températures inférieur à la température admise (<180°C). L’utilisation directe des sources thermales est plutôt orientée vers le domaine de la médecine (cure de boisson, etc.) et autres usages directs dans le domaine de l’agriculture. L’utilisation indirecte se focalise dans l’exploitation de l’énergie géothermique électrique de basse à moyenne énergie.
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72 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA CONCLUSIONS GENERALES
Le site géothermique de Ranomafana Ifanadiana se trouve dans la partie Sud-Est de Madagascar. Cette zone appartient au domaine tectonométamorphiques d’Antananarivo et se situe à la limite Ouest de la zone de cisaillement ductile d’Angavo-Ifanadiana. Les formations géologiques dans cette partie sont des roches hautement métamorphisées. Le gneiss et les migmatites sont prédominants dans le secteur.
La géothermie qui, un phénomène interne de la terre, se manifeste sous plusieurs formes en surface. Les geysers et les sources thermales en sont les exemples. Le système géothermique utilise tous les éléments géologiques pour fonctionner en tant que tel. Les fractures et les roches fracturées jouent plusieurs rôles importants dans ce système.
Les manifestations géothermiques à Madagascar sont nombreuses et reparties sur toute la surface de l’île sous forme de sources thermales et geysers. Les études sur ce domaine sont encore insuffisantes. L’utilisation de ces ressources est limitée seulement au domaine thérapeutique. Pourtant, le pays soufre de manque d’énergie électrique. L’exploitation des sites géothermiques dans le but énergétique pourrait remédier à cette insuffisance énergétique.
Le prospect géothermique de Ranomafana, situé morphologiquement au pied de la grande falaise orientale, pourrait être valorisé et exploité. Des études socio-économiques qui rassemblement et interprètent toutes les données relatives à l’économie, à la géographie et à l’environnement sont très importantes. Elles servent de base pour les analyses des utilisations potentielles de l’énergie géothermique dans la région. Les études structurales sont appuyées par le traitement d’image satellites. Les analyses de trajectoires des fractures ainsi que les "channel segments" nous ont montré que les linéaments hydrographiques sont contrôlés par les structures. Un modèle structurale du secteur a été établit. Les directions prédominantes des fractures sont N-S, NE-SW et ENE- WSW. Un modèle de synthèse du système géothermique de Ranomafana nous montre que sa nature est du type tectonique, en forme de graben, à regard vers l’Océan Indien. Les eaux de recharges seraient descendues le long des fractures transversales profondes N140°E jusqu’à la roche réservoir qui serait constituée de migmatite fracturé. Le réservoir serait réchauffé par une source magmatique synorogénique acide ou par une autre source de composition basaltique en grande profondeur. Ensuite, ces eaux thermales seraient remontées vers la surface par l’intermédiaire d’un système de fractures profondes également.
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Ces sources thermales, selon les résultats d’analyses physicochimiques, présentent beaucoup d’intérêt biologique et thérapeutique. Les eaux sont de nature sulfatées-sodique bicarbonatées. Comparées aux divers résultats des sources thermales à Madagascar et en France, ces eaux seraient utilisées dans de nouvelles techniques de cure thermale autre que la balnéothérapie. Depuis les résultats d’analyses physicochimiques, les calculs géothermométriques donnent des résultats sur les températures en profondeurs. Elles sont comprises entre 56 et 154,92°C. L’usage direct dans le domaine de l’agriculture, l’élevage ainsi que la pisciculture pourrait être praticable. Indirectement, l’exploitation de l’énergie géothermique électrique de basse à moyenne énergie pourrait être envisageable pour le développement économique de la région.
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, seraient nécessaires pour déterminer le potentiel de ce site géothermique de Ranomafana. L’Etat Malagasy devrait prendre en charge le financement pour la continuité des études et recherches sur les énergies géothermiques. Le ministère de l’énergie devrait prendre en main l’exécution et la réalisation de la phase d’exploration, voire jusqu’à l’exploitation et la production d’énergie électrique. Tout ouvrage scientifique comme ceci ne devrait pas rester en tant que tel. Il mérite d’être réaliser. L’autorité locale (commune Ranomafana) devrait améliorer les qualités de services, faires des entretient et des aménagements du site géothermale.
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76 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA
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77 Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA ANNEXES
ANNEXES
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I Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA
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 est donné avec les hypothèses et les limites qu’implique l’utilisation de 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. 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.
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II Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA
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) t Calcédoine (0-250°C)
1032 t° = − 273,15 Calcédoine − 4,69 log SiO 2
(2) t Quartz (0-250°C)
1309 t° = − 273,15 Quartz − 5,19 log SiO 2
(3) t Silice amorphe
731 t° = − 273,15 Silice. amorphe − 4,52 log SiO 2
Dans ces 3 équations le SiO 2 est en [mg/l] et représente de la silice non ionisée. (4) t Na-K (100-275°C), Na et K en [mg/l]
855, 6 t° = − 273,15 Na− K log(Na / K )+ 0,8573
(5) t Na-K-Ca (4-340°C), Na, K et Ca en [moles/kg] 1647 t° = − 273,15 Na− K − Ca + + β 2,24 log(Na / K ) log ( Ca / Na )
β = 4 /3 pour ()Na/ Ca < 1 et t < 100°C
β = 1/ 3 pour ()Na/ Ca > 1 et t >100°C
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III Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA
Annexe-2 Localisation des sites géothermiques à Madagascar
Localisation des sites géothermiques dans la partie Nord et centrale de Madagascar
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IV Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA
Localisation des sites géothermiques dans la partie Sud de Madagascar
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V Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA
Annexe-3 La télédétection
La télédétection ou détection à distance rassemble toutes les techniques et les connaissances qui permettent d’obtenir des informations sur un objet sans être en contact direct avec lui. Elle est également utilisée pour avoir une vision globale d’une zone bien déterminée. Suivant la couverture et la résolution de l’image satellite obtenue, son traitement, suivant un certain nombre de procédés utilisant différents logiciels permet l’acquisition de données géoréférencées plus synthétiques de la région. Pour cette étude, l’utilisation de la télédétection nous a permis de tracer les linéaments au niveau régional. C’est donc à partir de cette image satellite qu’on en déduit les structures globales de la région d’étude. En utilisant l’image satellite, nous avons essayé donc: • de localiser et d’extraire des linéaments à partir de techniques de traitements d’image (stretching, composition colorée) ; • de tracer et d’établir une carte de linéaments, des channel segment de la zone d’étude à partir du logiciel ArcView GIS 3.2a ; • d’effectuer une analyse statistique des linéaments et des channel segment à l’aide de rosace directionnelle; • de déterminer les directions majeures des linéaments et de les interpréter. Les principales bandes et leurs caractéristiques Le satellite SPOT5 a été conçu par les Français et mis en orbite depuis le 4 Mai 2002. Les données utilisées proviennent du satellite SPOT5, scène N° J&T170_392 et 393 dont la diversité des canaux fournit à l’interprète une multitude d’informations à manipuler. Ces images ou scènes ont une superficie de 58,460km x 58,320km et possèdent quatre (4) canaux dont la résolution et la longueur d’onde ainsi que les caractéristiques respectives sont illustrés par le tableau suivant : Canaux Bande spectrale (µm) Caractéristiques Résolution spatiale
Tm1 2,758652 Lumière visible dans le bleu 10m Tm2 2,979870 Lumière visible dans le vert 10m Tm3 3,791000 Lumière visible dans le rouge 10m Tm4 10,573140 Infrarouge, sensible à la variation de 2,5m la température et à l’humidité Caractéristique des images SPOT5
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VI Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA
Choix des bandes : tm4, tm3, tm2 (Figure ii) En géologie, l’utilisation de ces trois bandes permet de bien voir les éléments linéaires et les contours des couches. Elles montrent aussi l’aspect naturel du relief et permettent de mieux comprendre la morphologie générale du terrain. Composition colorée Les bandes 4, 3 et 2 ont été choisies pour former la composition colorée 4-3-2=RVB permettant une étude plus aisée des linéaments car elles mettent bien en évidence les ombrages, qui définissent la topographie et le channel segment souvent contrôlé par les structures géologiques. La figure ii nous montre cette composition colorée.
Figure ii : composition coloré 4-3-2=RVB des scènes J&T 170_392 et 393
Le découpage : il permet de délimiter la zone d’étude étant donné qu’elle se trouve dans la partie centrale de l’image satellitales. Le stretching : c’est un étalement linéaire et égalisation de l’histogramme des images brutes pour améliorer la qualité de l’image et faciliter ainsi sa lecture.
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VII Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA
Annexe-4
Les photos illustrant l’état actuel de la station thermale de Ranomafana-Ifanadiana
Photo 1: Baignoire thermale Photo 2: Bâtiment pour bain thermale
Photo 3: Bâtiment pour douche thermale Photo 4: la piscine thermale
Photo 5: Bâtiment d'hébergement des curistes Photo 6: La salle de massage
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VIII Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA
Annexe-5
Résultat d’analyse physicochimique des sources thermales
Région Ifanadiana Centre Ranomafana Nature Eau brute Type d’échantillon Emergence Préleveur RAMANIRASON Njaraniaina Mamisoa Date de prélèvement : 16/09/11 Date d'analyse : 17/09/11
Paramètres SI SII SIII NORMES UNITE Aspect limpide limpide limpide clair Odeur absence absence absence absence Température 18,8 18,8 18,8 25 °C Turbidité 1,04 2,01 1,21 <5 NTU pH 9,07 9,16 9,19 6,5 à 9 Conductivité 264 276 276 < 2000 µS/cm Minéralisation totale 245 255 256 mg/l Dureté totale 1,3 1,4 1,4 <50 °F Dureté calcique 1,2 1,3 1,3 °F Titre alcalimétrique 1,6 2 2,1 °F Titre alcalimétrique complet 5,3 5,6 5,9 °F Calcium 4,8 5,2 5,2 mg/l Potassium 1,3 1,3 1,3 mg/l Magnésium 0,24 0,24 0,24 mg/l Hydroxyde 0 0 0 mg/l Carbonates 19,2 24 25,2 mg/l Bicarbonates 25,62 19,52 20,74 mg/l Matières Organiques 0,44 0,74 0,94 < 2 mg/l Ammonium 0,08 0,06 0,05 < 0,5 mg/l Fer 0 0,02 0 < 0,5 mg/l Chlorures 7,1 8,52 8,52 < 250 mg/l Sulfates 48,16 47,92 46,56 mg/l Nitrites 0 0 0 < 0,1 mg/l Nitrates 0 0 0 < 50 mg/l Sodium 41,37 43,1 43,87 mg/l Silice 13 16 15 mg/l OBSERVATIONS: eaux conformes à la norme OMS/JIRAMA
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IX Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA TABLE DES MATIERES REMERCIEMENTS ...... I SOMMAIRE ...... ERREUR ! SIGNET NON DEFINI. LISTE DES ABREVIATIONS ...... IV LISTE DES FIGURES ...... V LISTE DES TABLEAUX ...... VI INTRODUCTION GENERALE ...... 1 PARTIE I : GENERALITES ...... 5
CHAPITRE I : APERÇU SUR LA GEOLOGIE DE MADAGASCAR ET DE LA ZONE D’ETUDE ...... 6 I. 1. Aperçu sommaire sur la géologie de Madagascar...... 6 II. 2. Hypothèses de Collins & al ...... 6 I. 3. Hypothèse récente (MEM/PGRM) ...... 9 I.4. Le Domaine d’Antananarivo ...... 10 I.5. Cadre géologique de la zone d’étude ...... 11 I.5.1. Géologie générale de la partie Sud-est de Madagascar ...... 11 I.5.2. Le métamorphisme régional ...... 13 I.6. Conclusion partielle ...... 13 CHAPITRE II: LA GEOTHERMIE ...... 14 II. 1. Notions fondamentales sur la géothermie ...... 14 II. 1. 1. Le gradient géothermique ...... 14 II. 1. 2. L’énergie géothermique ...... 14 II. 1. 3. Le flux géothermique ...... 15 II. 1. 4. La géothermie ...... 16 II. 2. Le système géothermique ...... 16 II. 3. Les grandes formes de géothermie ...... 17 II. 3. 1. La géothermie haute température ...... 17 II. 3. 2. La géothermie de moyenne et basse température ...... 18 II. 3. 3. La géothermie très basse température ...... 18 II. 4. Le réservoir géothermique ...... 18 II. 4. 1. Le réservoir d’eau chaude ...... 19 II. 4. 2. Le réservoir de vapeur ...... 19 II. 4. 3. Les roches chaudes sèches ...... 19 II. 5. Conclusion partielle ...... 19 CHAPITRE III: LA GEOTHERMIE A MADAGASCAR ...... 20 III.1. Origine des eaux thermales à Madagascar ...... 20 III. 1. 1. Les eaux vadoses ou géothermales ...... 21 III. 1. 2. Les eaux juvéniles ou endogènes ...... 21 III. 1. 3. Les eaux fossiles ou cônnées ...... 21 III. 2. Caractères hydrogéologiques des sources thermales ...... 21 III. 2. 1. Types de gisement ...... 21 III. 2. 2. Types d’émergences ...... 22 III. 2. 2. 1. Emergence par faille (faille thermale) ...... 22 III. 2. 2. 2. Emergence par diaclase et boyaux ...... 22 III. 2. 2. 3. Emergence par filon ...... 22 III. 2. 2. 4. Emergence par contact de terrains différents ...... 22 III. 2. 2. 5. Emergence par plissement ...... 23
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X Mémoire de fin d‘études Ingéniorat Géologie / ESPA
III. 2. 3. Localisation des émergences ...... 23 III. 2. 4. Débit ...... 23 III. 3. Caractères physicochimiques des sources thermales ...... 23 III. 3. 1. Thermalité ...... 23 III. 3. 2. Radioactivité ...... 24 III. 3. 3. Minéralisation ...... 25 III. 3. 4. Gaz ...... 25 III.4.- Les zones d’intérêt géothermique à Madagascar et leurs utilisations ...... 26 III. 4. 1. Les zones d’intérêt géothermique ...... 26 III. 4. 2. L’utilisation de la géothermie à Madagascar ...... 27 III.4.2.1. La moyenne et haute température ...... 27 III.4.2.2. La basse température ...... 27 III.5. Conclusion partielle ...... 27 PARTIE II : ETUDE DU PROSPECT GEOTHERMIQUE DE RANOMAFANA - IFANADIANA ...... 28
CHAPITRE IV : CADRE GEOGRAPHIQUE, GEOMORPHOLOGIQUE ET SOCIOECONOMIQUE DE LA ZONE D’ETUDE ...... 29 IV. 1. Cadre géographique ...... 29 IV. 1. 1. Cadre géographique de la région Vatovavy-Fitovinany ...... 29 IV.1.2.- Aperçu sur le District d’Ifanadiana ...... 30 IV.1.3.- Localisation de la commune rurale de Ranomafana ...... 30 IV.2. Caractéristiques physiques ...... 31 IV. 2. 1. La morphologie générale de la région ...... 31 La falaise : ...... 31 IV.2.2. Climat ...... 32 IV.2.3. Hydrologie ...... 32 IV.2.4. Pédologie ...... 32 IV.2.5. Végétation ...... 32 IV.2.6. Environnement ...... 32 IV. 3. Cadre socio-économique ...... 33 IV. 3. 1. Population et démographie ...... 33 IV. 3. 1. 1. Population ...... 33 IV. 3. 1. 2. Composition ethnique ...... 33 IV. 3. 1. 3. Services sociaux ...... 33 IV. 3. 1. 4. Mouvement migratoires ...... 34 IV. 3. 2. Economie ...... 34 IV. 3. 2. 1. Secteur agricole ...... 34 IV. 3. 2. 2. L’élevage ...... 35 IV. 3. 2. 3. Transport et commerce ...... 35 IV. 3. 2. 4. Tourisme...... 35 IV.4. Conclusion partielle ...... 35 CHAPITRE V : ETUDES DES LINEAMENTS STRUCTURAUX ET DU "CHANNEL SEGMENT" .... 37 V. 1.Cadre structurale de la zone ...... 37 V. 1. 1. Les caractéristiques structurales dans la partie Sud de Madagascar ...... 37 V. 1. 1. 1. Les déformations dans la partie Sud ...... 37 V. 1. 1. 2. Les zones de cisaillement (ZC) dans la partie Sud...... 37 V. 1. 2. La tectonique de la zone ...... 38 V. 1. 2. 1. Tectonique souple précambrienne...... 39 V. 1. 2. 2. Tectonique récente verticale ...... 39 V. 2. Traitement d’image satellite ...... 40 V.3.Analyses structurales et analyses des "channel segments" ...... 41 V.3.1. Analyses des fractures ...... 41
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V. 3. 1. 1. Carte des trajectoires des fractures sur image SPOT en composition colorée 432=RVB ...... 41 V. 3. 1. 2.Carte des trajectoires des fractures sur image SPOT en mode panchromatique ...... 42 V. 3. 1. 3.Carte des trajectoires des fractures sur image SRTM ...... 43 V. 3. 1. 4. Observations ...... 44 V.3.2. Interprétation ...... 45 V. 3. 2. 3. Levé structural ...... 46 V. 3. 2. 4. Levée géologique ...... 46 V. 3. 2. 5. Modèle structural ...... 47 V.3.3. L’analyse du "channel segments" ...... 48 V. 3. 3. 1. Observations ...... 48 V. 3. 3. 3. Interprétation ...... 50 V.4. Relation entre les trajectoires des fractures et des "channel segments" ...... 50 V.4.1. Etude comparative des tendances directionnelles des trajectoires de fractures et du "channel segments" ...... 50 V. 4. 1. 1. Comparaison visuelle ...... 50 V. 4. 1. 2. Comparaison statistique ...... 51 V.4.2. Commentaires et discussions ...... 52 V. 4. 2. 1. Les caractéristiques des "channel segments" ...... 52 V. 4. 2. 2. Les caractéristiques des fractures ...... 52 V.5. Modèle synthétique du système géothermique de Ranomafana ...... 53 V.6. Conclusion partielle ...... 57 CHAPITRE VI : UTILISATIONS POSSIBLES DES SOURCES THERMALES DE RANOMAFANA .. 58 VI.1. Description des sources ...... 58 VI.2. Résultats d’analyses physico-chimiques des sources thermales...... 60 VI.2.1.- Paramètres organoleptique et physicochimique ...... 60 VI.2.2. Les résultats d’analyses physicochimiques...... 60 VI.3. Caractérisation des sources thermales ...... 61 VI.3.1. Elaboration des diagrammes triangulaires ...... 61 VI.3.2. Etudes comparatives des divers résultats ...... 65 VI.3.2.1. Comparaison de nos résultats avec ceux des eaux thermales d’Antsirabe ...... 65 VI.3.2.2. Comparaison de nos résultats avec ceux des eaux thermales de VICHY et VITTEL en France ...... 66 VI.4. La géothermométrie chimique et ses résultats ...... 67 VI.5. Usages possibles des sources thermales de Ranomafana ...... 68 VI.5.1. Usages directs ...... 68 VI.5.1.1. Usages internes (cure de boisson) ...... 68 VI.5.1.2. Usages externes ...... 69 VI.5.1.3. Autres usages externes ...... 70 VI.5.2. Usages indirects et avantages de l’énergie géothermique ...... 70 VI. 5. 2. 1. Usages indirects...... 70 VI. 5. 2. 2. Avantages de l’énergie Géothermique ...... 70 VI.5.3.- Etat actuel de la station thermale de Ranomafana ...... 70 VI.5.3.1. Environnement des sources thermales ...... 71 VI.5.3.2. Qualité et type des eaux ...... 71 VI.5.3.3. Accessoires et équipements...... 71 VI.5.3.4. Principales indications thérapeutiques et le nombre de curiste ...... 71 VI.6. Conclusion partielle ...... 71 CONCLUSIONS GENERALES ...... 73 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ...... 75 ANNEXES ...... I TABLE DES MATIERES ...... X
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XII Nom et prénom : RAMANIRASON Njaraniaina Mamisoa N° téléphone : 033 06 268 19 / 034 08 693 28 Nombre de page : 77 Nombre de photo : 08 Nombre de tableaux : 13 Nombre de figure : 31 Titre du mémoire: Les sources thermales de Ranomafana-Ifanadiana: usages directs et possibilité de production d’énergie électrique géothermique
Résumé Le prospect géothermique de Ranomafana-Ifanadiana se trouve dans la région tectono-métamorphique de la falaise orientale de Madagascar et à la limite Ouest de la mégazone de cisaillement ductile d’Ifanadiana-Angavo. L’ossature géologique est constituée de gneiss et de migmatite avec présence de sources thermales par endroit. Le traitement d’image satellite ainsi que l’analyse structurale nous ont montré que la mise en place des sources thermales serait contrôlée par la tectonique cassante. Les analyses des cartes de synthèse des trajectoires des fractures et celles du "channel segments" sont en accord avec la direction générale des failles et des diaclases rencontrées sur le terrain. Un modèle synthétique du système géothermique en 2D, suivant une coupe de direction Est-Ouest, obtenu à partir des cartes géologiques et structurales a permis de mettre en évidence qu’il est du type tectonique. Les calculs des températures du réservoir à partir de la géothermométrie chimique montre des valeurs comprises entre 56 et 155°C, qui seraient susceptibles de produire de l’énergie géo-thermo-électrique de basse à moyenne énergie. Une étude comparative des résultats d’analyses chimiques des sources analysées avec ceux des références disponibles a permis de prévoir une possibilité d’utilisation en géomédecine (cure de boisson, etc.). Les autres utilisations possibles des sources thermales de la région concernent également les usages directs dans le domaine de l’agriculture et de l’élevage. L’exploitation de ces ressources géothermiques pourrait contribuer au développement économique du secteur et au bien-être de la population environnante. Cette étude n’est qu’une contribution du sujet dans le domaine de la géothermie à Madagascar. Elle mérite d’être approfondie. Mots clés: tectonique cassante, système géothermique, géothermométrie, géomédecine, Madagascar.
Abstract
The geothermal prospect of Ranomafana-Ifanadiana is situated in the tectono-metamorphic region of the cliff east of Madagascar, in the western part of the ductile shear Mégazone Ifanadiana-Angavo. The geological framework consists of gneiss and migmatite with the presence of hot springs in places. Satellite image processing and structural analysis have shown that the introduction of the hot springs is controlled by brittle tectonics. Analyses of the synthesis maps of the trajectories of fractures and the channel segments are consistent with the general direction of faults and joints encountered in the field. A synthetic model in 2D, using a cutting east-west direction, obtained from geological maps and structural helped highlight the geothermal system of the area which is of type tectonics. The calculations of the temperature of the tank from the chemical geothermometry shows values between 56 and 155°C, which might produce energy geo-thermo-electric low to medium energy. A comparative study of results of chemical analysis of the sources analyzed with those of available references has provided an opportunity to use géomédecine (drinking cure, etc.). Other uses of thermal springs in the region also use direct concern in the field of agriculture and livestock. The exploitation of these geothermal resources can contribute to the economic sector and the welfare of the surrounding population. This study is a contribution of the subject in the field of geothermal energy in Madagascar. It deserves further study. Keywords : fracture tectonic, geothermal system, geothermometry, géomédecine, Madagascar.
Directeur de mémoire: Prof. Andrianaivo Lala Promotion 2010
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