Ntexte General De La Zone D'etude

UNIVERSITÉ D’ANTANANARIVO

FACULTÉ DES SCIENCES

DÉPARTEMENT DE PHYSIQUE

RAPPORT DE STAGE Pour l’obtention du Diplôme d’Etudes Approfondies Option : Géophysique et Ressources Naturelles Spécialité : Géophysique Appliquée Intitulé : PROSPECTION DES EAUX SOUTERRAINES PAR DES METHODES ELECTRIQUES ET ELECTROMAGNETIQUESDANS LES COMMUNES RURALES DE SOAMANONGA ET DE

SAKAMASAY,DISTRICT DE BETIOKY-SUD,REGION ATSIMO- ANDREFANA

Présenté par BEMIHANTA Christiano Le 10 Juin 2014

Devant les membres de jury composé de :

Président : Monsieur RANAIVO-NOMENJANAHARY Flavien Noel Professeur Titulaire Rapporteur : Monsieur GARO Joelson Sebille Docteur chercheur à l’IOGA Examinateur : Monsieur RATSIMBAZAFY Jean Bruno Auguste Professeur Titulaire

UNIVERSITÉ D’ANTANANARIVO

FACULTÉ DES SCIENCES

DÉPARTEMENT DE PHYSIQUE

RAPPORT DE STAGE Pour l’obtention du Diplôme d’Etudes Approfondies Option : Géophysique et Ressources Naturelles Spécialité : Géophysique Appliquée Intitulé :

PROSPECTION DES EAUX SOUTERRAINES PAR DES METHODES ELECTRIQUES ET ELECTROMAGNETIQUES DANS LES

COMMUNES RURALES DE SOAMANONGA ET DE SAKAMASAY,DISTRICT DE BETIOKY-SUD,REGION ATSIMO- ANDREFANA

Présenté par BEMIHANTA Christiano

Le 10 Juin 2014

Devant les membres de jury composé de :

REMERCIEMENTS Au terme de ce travail, c’est avec un sincère plaisir que je veux adresser mes plus vifs remerciements à toutes les personnes et organisations sans lesquelles il n’aurait pu être mené à bien :

- Monsieur RAHERIMANDIMBY Marson, Maitre de conference, Doyen de la faculté des sciences de l’université d’Antananarivo pour m’avoir autoriser à s’inscrire à cette mémoire. - Monsieur RAKONTONDRAMANANA Hery Tiana, Maitre de conférences, Chef de département de la faculté des sciences de l’université d’Antananarivo. - Monsieur RANAIVO-NOMENJANAHARY Flavien Noel, Professeur Titulaire, Responsable de l’Equipe d’Accueil Doctorale Physique du Globe et Energie qui a bien voulu assurer la présidence du Jury de cette mémoire malgré les multiples et lourdes fonctions qu’il assume. - Monsieur RAMBOLAMANANA Gérard, Professeur Titulaire, Directeur de l’Institut et Observatoire de Géophysique d’Antananarivo(IOGA), Responsable du Laboratoire de Sismologie et Infrasons de l’IOGA, de m’avoir accueillie dans cet institut en tant qu’étudiant chercheur - Monsieur RATSIMBAZAFY Jean Bruno Auguste, Professeur Titulaire au Laboratoire de Géophysique Appliquée de l’IOGA, d’avoir accepté d’être parmi les membres de jury en tant qu’examinateur malgré ses nombreuses occupations - Monsieur GARO Joelson Sebille, Enseignant Chercheur au Laboratoire de Géophysique Appliquée de l’IOGA, d’avoir accepté d’être mon encadreur pédagogique et qui, malgré ses nombreuses occupations, a consacré beaucoup de son temps à me diriger dans le bon déroulement de ce travail et m’a fait bénéficier de ses expériences et ses précieux conseils J’adresse aussi mes vifs remerciements à tout le personnel de l’IOGA pour leur aide, pour leur encouragement et pour leur gentillesse, à toute l’équipe qui m’a assisté pendant les travaux sur terrain, mes collègues du Laboratoire de Géophysique Appliquée pour leur aimable collaboration et à toute ma famille pour leurs soutiens moraux et financier.

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SOMMAIRE REMERCIEMENTS LISTE DES ABREVIATIONS ET ACRONYMES LISTE DES FIGURES LISTE DES TABLEAUX INTRODUCTION PARTIE I : CONTEXTE GENERAL DE LA ZONE D’ETUDE I.1.Cadre géographique I.2.Contexte climatique I.3.Contexte géologique I.4.Contexte hydrographique I.5.Contexte hydrogéologique PARTIEII : NOTIONS ESSENTIELLES D’HYDROGEOLOGIE ET RAPPELS METHODOLOGIQUES

II.1.Notion d’hydrogéologie

II.2.Analyse morpho-structurale

II.3.Prospection géophysique appliquée à l’Hydrogéologie

PARTIE III:CARACTERISATIONS DES AQUIFERES DANS LA ZONE DU SOCLE ET DANS LA ZONE DE CONTACT DE LA ZONE D’ETUDE

III.1.Résultats d’analyse morpho-structurale

III.2.Résultat de prospection géophysique

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LISTE DES ABREVIATIONS ET ACRONYMES ACF : Action Contre la Faim AEPA : Alimentation en Eau Potable et Assainissement DDP : Différence de potentiel ETP : Evapotranspiration ETR : Evapotranspiration Réelle FTM : Foibe Tao-tsarintanin’i Madagasikara IOGA: Institut et Observatoire de Géophysique d’Antananarivo

NGM : Nord Géographique de Madagascar

PAEPAR : Projet-pilote d’Alimentation en Eau Potable et Assainissement en milieu Rural

PNUD : Programme des Nations Unies pour le Développement

RCM: Remote Controlled Multiplexer

STDEM: Sondage Time domain Electromagnetic Method SEV: Sondage électrique Vertical ZNS : Zone non saturé ZS : Zone saturé

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LISTE DES FIGURES Figure 1:Localisation des zones étudiées ...... 3 Figure 2:Carte d’isohyète ...... 5 Figure 3:Carte de réseau hydrographique ...... 6 Figure 4:Carte géologique des secteurs Soamanonga et Sakamasay ...... 9 Figure 5:Modèle d’aquifère ...... 12 Figure 6: Aquifère à nappe libre ...... 13 Figure 7: Représentation schématique d’une fissure ...... 14 Figure 8:Aquifère à nappe captive...... 14 Figure 9: Aquifère à nappe semi-captive ...... 15 Figure 10:Source de courant à la surface d’un milieu homogène et isotrope ...... 17 Figure 11:Principe de mesure de la résistivité apparente du sous-sol à l’aide d’un dispositif quadripôle...... 18 Figure 12: Fonction de sensibilité pour un terrain homogène pour les dispositifs ...... 19 Figure 13: Représentation d'une acquisition en sondage (à gauche) et en traîné (à droite) ..... 20 Figure 14:Principe de l'acquisition d'une imagerie électrique ...... 21 Figure 15: Schéma représentatif du dispositif et mise en œuvre ...... 22 Figure 16: Représentation des blocs et des points de mesure ...... 23 Figure 17: Processus du traitement du programme ...... 24 Figure 18: Représentation des mesures avec des valeurs aberrantes ...... 24 Figure 19: Forme du courant dans la boucle d’émission ...... 25 Figure 20: Principaux dispositif de mesure en TDEM ...... 26 Figure 21: Principe et diagramme temporel d’un sondage TDEM, ...... 27 Figure 22: Appareils de mesure électromagnétique ...... 27 Figure 23: Carte SRTM après le traitement ...... 28 Figure 24: Carte des linéaments extraits à partir d’image satellite ASTER ...... 29 Figure 25: Corrélation linéament et fracture issues des cartes géologiques ...... 30 Figure 26:Plan de masse de la zone Betsirevo-Haut ...... 32 Figure 27: Coupe géoélectriques réalisé au près du puits ...... 32 Figure 28:Courbe de sondage électrique réalisé au point P1 à Betsirevo-haut ...... 34 Figure 29: Diagramme du trainé électrique passant réalisé au point P1 à Betsirevo-Haut ...... 35 Figure 30: Coupe géoélectriques réalisé au point P2 Betsirevo-Haut ...... 36

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Figure 31 : Courbe de sondage électrique au point P2 à Betsirevo-haut ...... 37 Figure 32: Courbe de trainé électrique réalisé au point P2 ...... 38 Figure 33:Localisation des profils de mesure à Vohipotsy Marofotsy ...... 39 Figure 34:Coupe géoélectrique réalisé au point P3Marofotsy ...... 40 Figure 35:Coupe géoélectrique réalisé au point P3 Marofotsy ...... 41 Figure 36: Coupe géoélectrique au point P3 Marofotsy ...... 42 Figure 37: Courbe du trainé électrique réalisé au point P3 Marofotsy ...... 43 Figure 38: Plan de masse des mesures géophysiques à Beomby ...... 44 Figure 39: Coupe géoélectrique au niveau du point P4...... 45 Figure 40: Courbe du trainé électrique au point P4 ...... 46 Figure 41: Courbe du sondage électrique au point P4 ...... 47 Figure 42:Courbe de sondage STEM au point P4 à Beomby ...... 48 Figure 43:Coupe géoélectrique au niveau du point P5 ...... 49 Figure 44: Courbe du sondage STEM au point P5 ...... 50 Figure 45: Plan de masse de la zone de Sakamasay Ambany au point P6 et P7 ...... 51 Figure 46: Coupe géoélectrique au niveau du point P6...... 52 Figure 47: Courbe de trainé électrique au niveau de point P6 ...... 53 Figure 48: Coupe géoélectrique au niveau du CSB II ...... 54 Figure 49:Courbe de sondage électrique au point P6 au CSB II ...... 55 Figure 50: Coupe géoélectrique au niveau du point P7...... 56 Figure 51:Coupe géoélectrique au niveau du point P7 ...... 57 Figure 52:Courbe de sondage électrique au point P7 ...... 58 Figure 53: Courbe du trainé électrique au point P7 ...... 59 Figure 54:Emplacements des points de la zone d’Ampisopiso ...... 60 Figure 55:Coupe géoélectrique au point P8 ...... 61 Figure 56:Coupe géoélectrique au point P8 ...... 62 Figure 57:Courbe du sondage au point P8 ...... 63 Figure 58: Courbe du trainé électrique au point P8 ...... 64 Figure 59:Coupe géoélectrique au point P9 ...... 65 Figure 60: Courbe du sondage électrique au point P9 ...... 66 Figure 61:Coupe géoélectrique perpendiculaire au premier panneau P9 ...... 67 Figure 62:Coupe géoélectrique au près du puits ...... 68 Figure 63:Plan de masse de la zone de Beanike ...... 69 DEA. BEMIHANTA. C Page v

Figure 64:Coupe géoélectrique au point P10 ...... 70 Figure 65: Courbe du sondage électrique au point P10 ...... 71 Figure 66: Courbe du trainé électrique au point P10 ...... 72 Figure 67:Coupe géoélectrique au point P11 ...... 73 Figure 68: courbe du sondage électrique au point P11 ...... 74 Figure 69: Courbe du trainé électrique au point P11 ...... 75 Figure 70: Plan de masse de hameau Beora Tanambao ...... 76 Figure 71:Coupe géoélectrique au point P12 ...... 77 Figure 72:Coupe géoélectrique perpendiculaire au premier panneau ...... 78 Figure 73:Coupe géoélectrique au point P13 ...... 79 Figure 74:Coupe géoélectrique au point P33 perpendiculaire au 3ème panneau ...... 80 Figure 75:Plan de masse de la zone de Hameau Ambatofotsy Mahasoa ...... 81 Figure 76:Coupe géoélectrique au point P14 ...... 82 Figure 77:Courbe de trainé électrique au niveau P14 ...... 83 Figure 78: Courbe de sondage électrique au point P15 ...... 84 Figure 79:Coupe géoélectrique au point P15 ...... 85

LISTE DES TABLEAUX Tableau 1: Répartition des pluviométries moyennes de la station de Betioky ...... 4 Tableau 2:Profondeur d’investigation et pouvoir de résolution ...... 19

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INTRODUCTION L’assurance d’une gestion durable des ressources en eau devra imposer une connaissance approfondie de ces ressources tant au niveau quantitatif que qualitatif. Or actuellement, cette connaissance n’est que partielle à Madagascar, d’où la mauvaise gestion dans son utilisation prédomine et cause le facteur de la dégradation. La raréfaction de l’eau n’en demeure pas moins le souci majeur dans la mesure où elle constitue un des facteurs bloquant du développement

Ainsi, l’insuffisance en eau est un problème crucial dans la région Sud-ouest de Madagascar, plus particulièrement dans les Communes rurales de Soamanonga, et de Sakamasay, de district de Betioky. Plusieurs projets ont été réalisés dans cette partie Sud- Ouest de Madagascar durant les dernières années comme le projet PAEPAR en 2001, projet AEPA-FAD en 2005 et le projet PNUD « Lutte contre la pauvreté » en 2000. Ces projets visent en premier lieu la gestion durable de la ressource en eau et en second lieu l’Alimentation en Eau Potable de la population. Malgré tous ces efforts, la population souffre encore de l’insuffisance en Eau Potable.

Ainsi, la mise en place du projet ACF (Action Contre la Faim) intitulé « Etudes d’implantation géologiques et hydrogéologiques en vue de la réalisation de 16 points d’eau modernes dans 3 communes du district de Betioky Atsimo, région Atsimo Andrefana » financée par EuropAid a fait revivre les milieux ruraux en approvisionnement en eau potable. Ce projet a été réalisé dans les trois communes rurales du district de Betioky- Sud. Désormais, notre étude a été limitée aux deux communes rurales, celle de Soamanonga et celle de Sakamasay. Un hameau par fokontany a bénéficié du système d’adduction en eau potable soit au total huit hameaux dont trois à Soamanonga et cinq à Sakamasay. Pour répondre aux besoins en eau de la population, que ce soit aux besoins ménagère agriculture et élevage, la société MADAGEO BESOA a été sélectionnée par ACF pour réaliser une étude des caractéristiques hydrogéologiques détaillées de la zone afin de localiser et évaluer les ressources en eaux souterraines disponibles dans le secteur. Les villageois, les écoles et centre de Santé de base des milieux ruraux ont bénéficié de ce projet. L’étude que nous proposons ici, répond à plusieurs préoccupations dont la détermination de la succession lithologique du sous-sol, la localisation des nappes d’eau souterraine et

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l’implantation des points de captage d’eau souterraine par un prospections électrique et électromagnétique. D’où le présent mémoire intitulé «Application des méthodes électriques et électromagnétiques à l’étude hydrogéologique dans les communes rurales de Soamanonga et Sakamasay, district de Betioky-Sud, région Atsimo-Andrefana»

Le mémoire comporte trois parties:

 la première développe le contexte général de la zone d’étude.  la deuxième présente les notions essentielles d’hydrogéologie et les rappels méthodologiques  la troisième indique les caractérisatiques des aquifères dans la zone du socle et dans la zone de contact de la zone d’étude

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PARTIE I : CONTEXTE GENERAL DE LA ZONE D’ETUDE

I.1. Cadre géographique La commune rurale de Soamanonga est limitée à l’Est par la commune rurale de Soaserana, au Nord par la commune rurale de Marosavoa, à l’Ouest par la commune rurale de Sakamasay. Tandis que la Commune rurale de Sakamasay est limitée, à l’Est par les communes rurales de Soamanonga, au Nord par la commune rurale d’Ankazombalala, à l’Ouest par la commune rurale de Masiaboay. Les deux communes sont situées à la limite Sud du district de Betioky-Sud et elles sont limitées au Sud par les communes rurales de Beroy- Sud. Elles abritent environ 4690 habitants réparties dans les 14 hameaux. Leur superficie est de 405 km2. Les communes sont formées de 14 Hameaux dont huit Hameaux sont été étudiés, à savoir les hameaux Beomby, Betsirevo-Haut et Vatofotsy Marofotsy, Ambatofotsy, Ampisopiso, Beanike, Beora-Tanambao, Sakamasay-Ambany.

Figure 1:Localisation des zones étudiées (Source : FTM, BD100)

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I.2. Contexte climatique Le contexte climatique permet d’évaluer le bilan hydrique et la réalimentation des aquifères à partir de la pluie. La zone d’étude est soumise à un climat aride. Le tableau 1 donne les pluviométries moyennes mensuelles et annuelles, mesurées à la station météorologique de Betioky-Sud. Tableau 1: Répartition des pluviométries moyennes de la station de Betioky

J F M A M J J A S O N D TOTAL ETP 126.5 109.8 110.6 87.3 57.6 40.9 39.9 53.6 62.7 100.4 114.1 127.2 1030.6 (mm) T Moy en 27.6 27.7 27 25.5 22.6 20.3 19.9 21.6 23.4 25.9 27.2 27.6 24.6°C °C P (mm) 159 111 67 15 11 10 4 5 11 14 66 43 616 Stock -100 100 64 30 19 14 10 6 3 1 1 16.8 164.8 (mm) Variation 0 0 -36 -34 -11 -5 -4 -4 -3 -2 0 15.8 -99 Stock (mm) (Source: Service Météorologique 1983)

I.2.1. Pluviométrie

La pluviométrie moyenne inter annuelle mesurée à la station de Betioky est de 616 mm /an. Notre zone d’étude, à savoir la partie Est de la région de Betioky-Bezaha à une pluviométrie comprise entre 600 mm et 700 mm En général, la pluviométrie dans la partie Sud-Est de Madagascar diminue progressivement suivant la direction Sud-Ouest (cf. figure2), dont 500 mm à Ampanihy et 300 mm dans la région d'Androka (au bord de la mer) [1].

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Figure 2:Carte d’isohyète (Source: ANDEA, 2003) I.2.2.Température

Dans le domaine d’hydrogéologie et d’hydrochimie, l'étude de la température et de l'évapotranspiration permettent d'évaluer les pertes d'eau et l'intensité du phénomène de concentration des éléments chimiques présents dans l'eau, origine possible de la salinité élevée rencontrée parfois dans les ressources en eau de surface et souterraines [7]. La température moyenne à Betioky est de 24°C et l'évapotranspiration potentielle (ETP) de 1030,6 mm/an et l'évapotranspiration réelle (ETR) de 665,5 mm/an [1]. I.3.Contexte hydrographique Les principaux fleuves et rivières à proximité de notre zone d’étude sont : - le Sakamena : C'est un affluent de l'Onilahy. Il reçoit des affluents venant de la Sakoa à l'Est comme la Rianambo, le Sakamasay, l'Imangotsy, l'Amorondava. Il prend sa source, au Sud-Ouest, dans la région de faible pluviométrie (500 mm/an). Il a ainsi d'une part, un régime avec peu de véritable écoulement, rencontré seulement après les pluies, le lit restant pratiquement asséché pendant la majeure partie de l'année. La direction principale d'écoulement est Sud-Ouest Nord-Ouest. - le Menarandra : Ses principaux affluents sont Marohataka, Iamaky, Andranofotsy et Alomaka. Il comprend sa source au Sud-Est de la ville de Betioky et rejoint l'Onilahy au Nord-Ouest de

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Betioky au niveau du village du Bekotika. C'est un petit ruisseau et un petit écoulement temporaire après une grosse pluie. La direction principale d'écoulement est Sud-Est - Nord- Ouest. L’Onilahy : Il forme la limite Nord de la zone étudiée. Il doit sûrement influencer, en tant que drain principal, tous les écoulements de surface et souterrains. La direction principale d'écoulement est Est-Ouest.

Figure 3:Carte de réseau hydrographique (Source: FTM BD100)

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I.4.Contexte géologique La géologie est la base fondamentale de toute étude hydrogéologique. L’identification préliminaire de la nature lithologique, de la structure et géométrie des systèmes aquifères a été basée sur des photo-interprétations, des traitements d’images satellitaires et des observations de terrain.

I.4.1.Géologie du Sud de Madagascar [4]

Madagascar est géologiquement constitué de deux entités: le socle cristallin précambrien poly-structuré et uniquement formé de roches cristallines métamorphiques et magmatiques sur lequel repose en discordance la couverture sédimentaire phanérozoïque. Le socle cristallin affleure sur les deux tiers orientaux de l’ile. La zone qui intéresse ce rapport est sur le socle cristallin et dans sa partie Sud. Aussi, un survol rapide de la géologie cristalline sera fait avant de présenter le contexte géologique du Sud malgache.

Le Sud de Madagascar est formé d’une part, par les blocs de Taolagnaro-Ampanihy et de Vohibory situés au Sud de la structure de Ranotsara et d’autre part, par un bloc d’Ikalamavony - Amborompotsy situé au Nord de la structure de Ranotsara.

 les blocs de Taolagnaro-Ampanihy et de Vohibory: Ce bloc correspond au système Androyen de la classification de Besairie., 1954 avec le groupe de base du système du graphite (groupe d’Ampanihy). Il est essentiellement formé de leuco gneiss à platten quartz (leptynites) essentiellement para dérivé du Protérozoïque Inferieur. Une intense migmatisation avec des foyers locaux plus ou moins importants de granitisation a affecté la partie Sud de Madagascar au 750 Ma. A cet évènement est attribuée la formation des chaines Anosyennes de nature migmatique avec plusieurs individualisations de granite et de Charnocite. Un gradient de pression a été établi d’Est (12kbars) en Ouest (4kbars). Les assemblages minéraux sont anhydres dans la partie Est (les minéraux qui les composent sont cordiérites, orthopyroxènes, corindon et plagioclase basique) et évolue vers la stabilité de l’amphibole vers l’Ouest. A cet évènement sont rapportés les anorthosites en intrusion annulaires. Un second évènement de granitisation au 550 Ma a été à l’origine de la genèse d’un sakrn à uranothorianthe dans la région de Tranomaro.

 le bloc d’Ikalamavony-Amborompotsy

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Le bloc d’Ikalamavony-Amborompotsy a été antérieurement dénommé groupe d’Ikalamavony-Amborompotsy et compris comme étant l’équivalent de la nappe d’Itremo alors dénommée la série Schisto-quartzo- dolomitique et comprise comme étant constitué de formations de plateforme continentale stable. C’est un ensemble gneissique largement migmatisé et localement granitisé avec d’importants champs pegmatiques associées essentiellement minéralisés en pierres fines et métaux rares

I.4.2.Description géologique des deux secteurs étudiés

Le premier secteur étudié est celle de Soamanonga. Notre étude se limite sur les trois hameaux dont Betsirevo-Haut, Marofotsy-Vohipotsy et Beomby. La plus grande partie de cette circonscription se trouve sur le socle cristallin constitué essentiellement par des roches cristallophylliennes, des métavolcaniques et des roches granitisés par les métamorphismes.

Le quartz s’éboule progressivement sur les zones du socle. Certains montrent des alignements et témoignent l’existence d’un filon pegmatitique qui semble recouper les formations métamorphiques. Des formations sédimentaires affleurent aux environs des Hameaux Beomby et Ambatofotsy- Marofotsy. Ce sont des formations de base du groupe de Sakoa qui se repose en discordance sur le socle. Dans le Hameau de Beomby on a découvert les affleurements de grès et la série houillère. Ce sont de grès blanchâtres, avec une forte ressemblance au calcaire.

Le deuxième secteur étudié est celle de Sakamasay. Notre étude se limite aux cinq hameaux dont SakamasayAmbany, Ampisopiso Centre, Beanike, Beora-Tanambao et AmbatofotsyMahasoa. Cette commune a été localisée aux zones du socle sédimentaire. Certaines dépressions du socle ont été remplies par des dépôts sédimentaires. La formation de base c’est-à-dire gneiss psammitique a été toujours dominante en alternance avec les métavolcaniques comme les metabasaltes métatéphrites. Des granites circonscrits affleurent aux environs d’AmbatofotsyMahasoa et à l’Ouest d’Ampisopiso. La particularité de ce secteur est l’apparition du cipolin qui constitue un banc régulier. Le plus spectaculaire se trouve aux environs de BeoraTanambao.

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Figure 4:Carte géologique des secteurs Soamanonga et Sakamasay (Source:FTM, BD100)

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I.5.Contexte Hydrogéologique [1] Dans cette zone, trois types de nappes peuvent être rencontrés, selon leur localisation, on distingue :  les nappes de fractures ou de fissures

 les nappes d’altérations  les nappes d’alluvions I.5.1.Nappes de fracture

Au-dessus du socle sain, en zone de transition avec l’horizon d’altération, existe un passage appelé zone de fissuration du socle. En général, les nappes de fractures sont des aquifères à nappe libre. L’eau provenant de cette nappe est douce et faible minéralisation. La nappe d’arène n’existe pratiquement pas si l’épaisseur de la couverture latéritique est faible et on devrait, dans ce cas, recourir à la nappe de fracturation pour rencontrer l’eau souterraine [1].

I.5.2.Nappes d’altérations

Une nappe d’altération est souvent rencontrée dans la zone d’arène grenue. Ces nappes d’altération sont appelées nappe d’arènes. La méthode de la lithologie est formée de sables argileux. Les nappes d’arènes sont des nappes libres. L’eau de ces nappes peut être captée par un puits ou par forage de 4 à 15m de profondeur et dont le niveau statique est de 2 à 3m. L’épaisseur d’aquifère est de5m environ et il s’agit d’une eau douce à faible minéralisation.

I.5.3.Nappes d’alluvions

Les eaux des nappes d’arènes s’écoulent lentement par gravité vers la vallée alluviale pour aboutir aux alluvions. Des écoulements superficiels provenant des collines à forte pente peuvent s’infiltrer aussi dans les alluvions où la pente devient brusquement faible. Même si la surface supérieure de ces alluvions est imperméable, elle peut être fissurée à la suite de la saison sèche et permet à l’eau de s’accumuler dans la formation inferieure si celle-ci a une bonne perméabilité. Cette formation devient alors aquifère pour former la nappe d’alluvion.

Les aquifères dans cette région étudié à formation sédimentaire sont constituées de nappe d’arène et de fissure dans les latérites et de nappe de fracturation dans le socle sain qui peut donner un débit d’exploitation intéressant.

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PARTIE II : NOTIONS ESSENTIELLES D’HYDROGEOLOGIE ET RAPPELS METHODOLOGIQUES

II.1.Notion d’hydrogéologie II.1.1.Définition

L’hydrogéologie peut être définie de deux manières :  science qui concerne la recherche, l’exploitation, la gestion et la protection des eaux.  science qui traite des rapports entre l’eau et la roche ou plus précisément qui cherche à connaître l’organisation des écoulements souterrains. Aujourd’hui, l’hydrogéologie englobe aussi l’hydraulique des eaux souterraines, la chimie des eaux souterraines, la géophysique, la simulation numérique, etc. On peut également préciser le sens du terme géo-hydrogéologie comme étant plus spécifiquement l’hydrogéologie de l’eau dans la partie souterraine du cycle global de l’eau. [14] II.1.2.Formation hydrogéologique

La caractéristique essentielle d’une formation hydrogéologique est son degré de perméabilité. La perméabilité est l’aptitude d’un réservoir à conduire l’écoulement de l’eau, dans des conditions hydrodynamique imposées. Elle permet de classer les formations en trois grandes catégories :  les formations perméables  les formations imperméables  les formations semi-perméables. On va définir ces trois points dans le paragraphe suivant II.1.2.1.Formation perméables

Ce sont les formations ayant la propriété de se laisser traverser par l’eau à des vitesses appréciables sous l’effet de gradient. Il s’agit du gravier, du sable, du grès, du calcaire fissuré ou karstifié, de la roche cristalline fissurée. II.1.2.2.Formation imperméables

Certains matériaux dans lesquels les vitesses d’écoulement sont très faibles, pratiquement mesurables sont qualifiés d’imperméables. Les quantités d’eau qu’elles renferment ne peuvent être exploitées. Les formations imperméables sont constituées par les

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argiles, les marnes, les silts et les roches massives ou cristallines non fissurées, ainsi que, selon les cas, par les évaporites.

II.1.2.3.Formation semi-perméables

Les formations semi-perméables, ou aquitards, sont constituées par des sables argileux ou des argiles sableuses principalement. Elles jouent un rôle important en hydrogéologie car elles permettent sous certaines conditions des échanges généralement verticaux entre aquifères superposés ; on appelle ce phénomène la drainance. II.1.3.Types hydrodynamiques d’un aquifère [15]

Un aquifère est un « corps » (couche, massif) de roches perméables comportant une zone saturée (solide + eau) suffisamment conducteur d’eau souterraine pour permettre l’écoulement significatif d’une nappe et le captage de quantités d’eau appréciables. Un aquifère peut comporter une zone non saturée.

Figure 5:Modèle d’aquifère

Les aquifères sont limités à leur partie supérieure par un toit et à leur partie inférieure par un substratum ou mur. On détermine le modèle hydrodynamique de l’aquifère selon la conductivité hydraulique de ces formations limites.

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II.1.3.1.Nappe rencontrée dans la formation cristalline et sédimentaire

II.1.3.1.1. En formation cristalline Il existe deux types des nappes : nappe libre et nappe de fracture

II.1.3.1.1.1.Nappe libre La base de l’aquifère constituée par le substratum est imperméable. La limite supérieure est perméable : la surface piézométrique peut s’élever ou s’abaisser librement dans la formation hydrogéologique perméable formant le réservoir [15].

Figure 6: Aquifère à nappe libre. (Source : Thèse de RAZAFINDRAKOTO. B.G. ,2004)

II.1.3.1.1.2 Nappe de fracture Les eaux souterraines circulent dans les fissures (cassures ou des craquelures dans les roches), (cf. figure 7) existant dans le socle, elles sont aussi soumises à une charge hydraulique de valeur supérieure à la pression atmosphérique. Les structures hydrogéologiques dans les régions cristallines (roches plutoniques et métamorphiques) sont caractérisées par des eaux souterraines peu profondes circulant dans la zone altérée et fissurée qui correspond seulement à une profondeur de quelques dizaines de mètres. Ces systèmes d’écoulement de subsurface peuvent être considérés comme des réservoirs complètement mélangés. Dans la zone de vidange de nombreuses petites sources et points humides se rencontrent à la surface au niveau des failles ou discontinuités tectoniques. Leur répartition spatiale reflète la géomorphologie et la structure, dans la mesure où les zones tétanisées et les failles commandent l’écoulement régional des eaux souterraines. Toute circulation profonde, séparée du système local d’écoulement superficiel, se caractérise par un temps de résidence long (ex. eaux thermales).

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Figure 7: Représentation schématique d’une fissure. [15]

(A) Roches poreuses du fait de la fissuration, et (B). Roches poreuses du fait de la dissolution des fractures II.1.3.1.2.En formation sédimentaire Il existe trois types des nappes : nappe libre, nappe captive et nappe semi-captive dont la nappe libre était abordée au paragraphe précédent

II.1.3.1.2.1.Nappe captive Une nappe est dite captive si elle est recouverte par un horizon imperméable à une cote inferieur à celle de la surface piézométrique. [17]

Figure 8:Aquifère à nappe captive. (Source : Thèse de RAZAFINDRAKOTO)

Aza : Altitude de la zone d’alimentation ; NS : Niveau statique ; P : Puits ou forage PA : Puits ou forage artésien ; zs : Zone saturée.

On dit également que la nappe est confinée. Si cette pression est suffisante pour que l’eau remonte jusqu’à la surface du sol et jaillisse, la nappe captive est dite « artésienne ».

II.1.3.1.2.2.Nappe semi-captive C’est un aquifère reposant sur un substratum imperméable et sous un toit semi- perméable qui permet l’intercommunication avec la nappe de la couche hydrogéologique perméable sus-jacente (cf. figure 9). La surface piézométrique fluctue suivant la période de recharge ou de vidange par drainage descendant et ascendant.

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Figure 9: Aquifère à nappe semi-captive (Source : Thèse de RAZAFINDRAKOTO

.NS : Niveau statique ; P : Puits ou forage ; zns : Zone non saturée ; zs : Zone saturée.

II.2.Analyse morpho-structural

Nous présentons dans ce paragraphe l'étude morphologique de la zone d'étude pour déterminer des alignements éventuels afin de mettre en évidence la direction principale des écoulements des eaux et aussi de définir les réservoirs d'eaux potentiels.

II.2.1. Généralités sur l'utilisation de la télédétection en hydrogéologie

La télédétection permet d'obtenir divers types d'informations sur la surface de la terre. On distingue dans un premier temps, sur les photos satellites, les zones sèches des zones humides ou noyées ainsi que la nature et la disposition de la végétation [7]. Dans une région où les formations géologiques sont principalement constituées des roches cristallines plus précisément dans la commune rurale de Soamanonga, l'étude des réseaux de fractures ou des linéaments est fondamentale pour la recherche hydrogéologique. La fracturation peut être étudiée au moyen de différentes méthodes telles que la télédétection (photographies aériennes et satellites, imagerie radar) et la géophysique.

II.2.2. Données disponibles et outils d'interprétation

Il est indispensable de disposer de documents adéquats pour avoir une bonne qualité de travail. Plusieurs sources d'informations sont disponibles, pour notre cas, et elles ont été utilisées dans notre analyse : une carte géologique au 1/50000e tiré de la base de données géographiques du FTM (Foiben'ny Taon-tsaritany Madagasikara) de Madagascar et une carte hydrographique. A toutes ces cartes s'ajoutent une image radar SRTM (Shuttle Radar Topography Mission de l'USGS), importantes pour la détection des linéaments. Le traitement de ces images a été fait à l'aide du logiciel NEST DAT 5.0.15. Après ce

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traitement, le traçage manuel des linéaments a été établi à l'aide du logiciel SIG ArcGis version 9.3.

II.2.3. Les images SRTM en hydrogéologie

L'idéal, dans la recherche hydrogéologique en milieu de socle, serait de rencontrer une fracture ouverte susceptible d'offrir un débit maximum. Si un ouvrage est placé sur des failles majeures, ou mieux sur l'intersection de deux ou plusieurs fractures, il est possible d'obtenir un grand débit d'eau souterraine [11]. La cartographie des fractures est donc recommandée dans les zones de socle parce que l'eau souterraine se trouve dans les structures secondaires où les vides sont développés par l'action tectonique et l'altération. Cette cartographie des fractures peut être effectuée avec les images SRTM.

II.3. Prospection géophysique appliquée à l’hydrogéologie Les méthodes géophysiques mesurent les variations spatiales et temporelles des propriétés physiques du sous-sol [13]. En fait, le géophysicien mesure certains paramètres physiques du sous-sol afin d’en obtenir une image qu’il essaie ensuite de traduire en terme géologique. Quand la prospection géophysique vise à définir des paramètres qui sont en liaison directe ou indirecte avec les ressources en eau souterraine, alors la science correspondante s’appelle l’hydrogéophysique. II.3.1.Choix des méthodes

Pour l’hydrogéologue, les méthodes géophysiques sont des outils susceptibles de répondre à des questions relatives aux souterraines [9]. Mais pour que les méthodes géophysiques, puissent apporter un maximum d’informations, il faut de la part des hydrogéologues des interrogations bien précises. Notre choix de méthodes et de techniques de mesures ainsi que leur mise en œuvre et les interprétations des données acquises sur le terrain, étaient guidés par les interrogations spécifiques au contexte de notre étude.

Par conséquent, dans le cadre des présents travaux de recherche et après les premières missions de reconnaissance hydrogéologique et l’examen très attentif de toutes les questions posées par les hydrogéologues pour chacun des sites expérimentaux, nous avons choisi d’employer les méthodes électriques, électromagnétiques en tenant compte les travaux déjà réalisés avec certaines techniques de mesures sur d’autres zones cristalline et sédimentaire, et après les avoir évaluées. Nous avons adoptés ensuite la méthode le mieux adaptée et qui,

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pourrait apporter éventuellement des éléments importants à la recherche hydrogéologique. Les techniques fondés sur la mesure de la résistivité de terrains telles que : trainés électriques, sondages électriques, l’imagerie électrique 2D et sondage électromagnétique à source contrôlée dans le domaine temporel bien connu aussi sous le nom de TDEM ont été mise en œuvre à proximité des forages et des puits pour atteindre nos objectifs.

A cause de la facilité de mise en œuvre pour une investigation importante et de sa meilleur résolution pour les terrains conducteurs, les sondages TDEM sont complémentaires des sondages électriques.

L’imagerie électrique 2D nous permettra de voir l’extension latérale des structures aquifères.

II.3.2.La méthode électrique

L’étude des variations spatiales des paramètres pétrophysiques et hydrauliques de système aquifère nécessite la connaissance préalable de la répartition spatiale des unités géologiques qui le constituent. La géométrie et la structure d’un aquifère peut être déterminées à l’aide de la géophysique de surface en utilisant plus particulièrement les méthodes électriques: traîné, sondages et tomographie II.3.2.1.Principe général [19] La mesure de la résistivité se fait par l'envoi dans le sous-sol d'un courant continu et par la mesure de la différence de potentiel crée par le passage de ce courant du fait de la résistance ohmique du sous-sol. Dans un milieu homogène isotrope, les filets de courant rayonnent autour de l'électrode ponctuelle d'injection. Les équipotentielles dessinent des sphères centrées sur l'électrode d'injection.

Figure 10:Source de courant à la surface d’un milieu homogène et isotrope

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Dans la pratique, la mesure de la résistivité électrique apparente du sous-sol se fait à partir d’un dispositif quadripôle (AMNB) et d’un résistivimètre : ampèremètre (A) et voltmètre (V). Les lois qui régissent les phénomènes électriques étant linéaires, il est possible d’additionner algébriquement les potentiels créés par les sources de courant (A et B). La résistivité apparente du sous-sol s'exprime dès lors par: ∆푽 흆 = 푲 푴푵 (ퟏ) 풂풑풑 푰

Où K est un facteur géométrique qui tient compte de la géométrie du système d’acquisition 1 1 1 1 qui s'écrit : 퐾 = 2휋( − − + ) 퐴푀 푀퐵 퐴푁 푁퐵

Figure 11:Principe de mesure de la résistivité apparente du sous-sol à l’aide d’un dispositif quadripôle. [16]

II.3.2.2. Dispositifs de mesure Les quadripôles (4 électrodes alignées) sont les dispositifs les plus utilisés en prospection par méthodes géoélectriques. Il existe ce pendant plusieurs types de dispositifs quadripôles (Wenner, Schlumberger ou double dipôles) et chaque quadripôle possède son propre pouvoir de résolution et profondeur d’investigation.

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Tableau 2:Profondeur d’investigation et pouvoir de résolution [6].

Dispositif Profondeur d’investigation Pouvoir de résolution

Roy (1971) Barker (1989)

0.11L 0.17L 1 / 2.25

0.125L 0.19L 1 / 2.45

0 0 1 / 3.45

0.195L 0.25L

Le choix du dispositif, de ses dimensions et de l’espacement des mesures dépend des objectifs de l’étude à réaliser. De plus, la représentation de la fonction de sensibilité pour chaque dispositif nous permet de voir l’effet des variations de la résistivité dans une région du sous-sol sur la mesure de la différence de potentiel. Plus la valeur de cette fonction est élevée, plus elle aura de l’influence sur la mesure du potentiel. Chaque dispositif sera donc plus approprié qu’un autre selon les caractéristiques du sous-sol en présence (structures, distribution des anomalies…).

Figure 12: Fonction de sensibilité pour un terrain homogène pour les dispositifs

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II.3.2.3.Techniques de sondage électriques et trainés électriques II.3.2.3.1. Principes Le sondage électrique en courant continu consiste à injecter un courant I à partir de deux électrodes A et B et de mesurer ensuite la différence de potentiel ∆V en résultant sur deux autres électrodes M et N. Le centre du dispositif qui correspond conventionnellement à la localisation du point de mesure est fixe. Les électrodes d’injection sont écartées au fur et à mesure, pour augmenter la profondeur d’exploitation du sous-sol. La résistivité apparente est obtenue par le produit de la résistivité ainsi déterminée par un facteur paramétrique dépendant des distances entre les électrodes [12]. Les variations latérales du sous-sol sont détectées grâce au traîné. C'est un dispositif qui garde fixe la longueur entre les électrodes d'injection du courant et de mesure du potentiel. Le résultat est une coupe du sous-sol à une certaine profondeur, permettant de visualiser les variations latérales de la résistivité apparente.

Figure 13: Représentation d'une acquisition en sondage (à gauche) et en traîné (à droite)

II.3.2.4. Technique de panneau électrique II.3.2.4.1. Principe Nous avons vu précédemment qu’en écartant les électrodes, tout en gardant la symétrie du dispositif autour du point central, on obtient des mesures de résistivité apparente à des profondeurs croissantes, cela correspond au sondage électrique. Un des limitations des sondages électriques vient du fait qu’ils ne prennent pas en compte les variations latérales de la résistivité du sous-sol. En gardant l’écartement entre les électrodes constant, le long d’un profil, en déplaçant le dispositif de mesures à pas régulier, on obtient les variations latérales de la résistivité apparente à une profondeur quasi-constante, cela correspond au trainé électrique.

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En fait, le panneau électrique correspond à la conjonction de ces deux dernières techniques. En effet, les méthodes d’imagerie électrique 2D ont été mises au point dans le but d’obtenir un modèle du sous-sol où la répartition de la résistivité varie verticalement et horizontalement representé par un modèle 2D [10]. II.3.2.4.2. Acquisition de données en panneau électrique Le mécanisme d’acquisition des données en panneau électrique utilisant le dispositif Wenner se déroule comme suit : la première mesure utilisera les 4 premières électrodes (1, 2, 3 et 4) avec une distance inter-électrodes égale aux électrodes 1 et 4 servant à injecter le courant et les électrodes 2 et 3 servant à mesurer la différence de potentiel. Tout le dispositif va ensuite se déplacer d’une distance a. Puis les électrodes 2 et 5 serviront alors à l’injection du courant et 3 et 4 la mesure des potentiels. Le processus se répète à nouveau jusqu’à ce que toutes les électrodes soient utilisées.

Figure 14:Principe de l'acquisition d'une imagerie électrique (Source : Manuel de RES2DINV) II.3.2.4.3. Dispositif de mesure et mise en œuvre Pour réaliser un panneau électrique nous utilisons un résistivimètre qui gère les différences séquences de mesures (modes d’acquisition). Lors de mesures réalisées sur les sites Sakamasay et Soamanonga, nous avons utilisé le résistivimètre Syscal R2 (IRIS Instruments) (cf. figure15) alimenté par un convertisseur connecté à une batterie 12V. Deux

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boitiers appelés multinodes, sont connectés avec une série de 16 électrodes, chacun (2x16=32 électrodes). Un appareil RCM (Remote Control Multiplexer) sert d’interface entre les multinodes et le résistivimètre.

Figure 15: Schéma représentatif du dispositif et mise en œuvre [6] II.3.2.4.4 Traitement des données [15] On utilise le programme RES2DINV développé par H.Loke [1995] pour inverser automatiquement les données expérimentales en modèle 2D appelé « pseudo-section ». La méthode d’inversion utilisée par le programme est basée sur la méthode des moindres carrés, utilisant la méthode des différences finies pour le calcul de la résistivité. Elle utilise la méthode de lissage par contrainte pour déterminer le modèle approximatif. En tenant compte des points expérimentaux, ce programme subdivise le modèle géoélectriques en des blocs rectangulaires. Il fournit la résistivité vraie de chaque bloc par la méthode de moindres carrés utilisant la méthode des différences finies.

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Figure 16: Représentation des blocs et des points de mesure

Pour cette opération, les premières valeurs qu’il introduit dans cette matrice sont les valeurs apparentes qui lui permettent de donner un premier modèle approximatif. A partir de ce modèle, il injecte un courant fictif et recalcule les valeurs apparentes. Il compare ensuite cette coupe de résistivité apparente avec celle qui a été dessinée à l’aide des valeurs mesurées. La comparaison lui permet de corriger la matrice et de recalculer un modèle plus précis. Le logiciel essaie donc, à l’aide d’une méthode des moindres carrés, de réduire la différence entre les valeurs calculées et mesurées de résistivité apparente en ajustant la résistivité vraie de chaque bloc. Une mesure de cette différence est donnée par l’erreur RMSE (Root-Mean- Square-Error). En général, le modèle le plus fiable est celui qui se situe juste après l’itération où l’erreur RMS ne change plus de manière significative. La méthode d’inversion se base sur le principe du « Smoothness constrained method » ou méthode de lissage par contrainte. Le processus du traitement du programme peut être représenté comme suit :

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Figure 17: Processus du traitement du programme Après traitement, le résultat final ou le modèle final retenu est représenté sous forme de coupe géoélectriques. Et nous avons le modèle géoélectriques 2D. Dès qu’il existe des valeurs aberrantes de résistivité ou de chargeabilité (changement aussi rapide des valeurs ne pouvant être dû à des phénomènes géologiques), il faut les enlever, afin qu’elles ne faussent pas le résultat de l’inversion. Nous donnons un exemple de données avec quelques valeurs aberrantes dans la figure18.

Figure 18: Représentation des mesures avec des valeurs aberrantes

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II.3.3.La méthode électromagnétique

II.3.3.1. Principe général

La méthode TDEM utilise le plus souvent comme signal-source un courant de forme carrée (cf. figure 19). On peut constater qu’à chaque second quart de période, le courant est coupé brusquement durant le quart de période suivant pour être de nouveau injecté dans un sens opposé. La mesure s’effectue pendant l’arrêt de l’émission, c'est-à-dire en l’absence de champ primaire initial. On choisit d’inverser périodiquement le sens du courant d’injection de manière à contrôler le zéro relatif du signal.

Figure 19: Forme du courant dans la boucle d’émission

Lorsqu’on injecte un tel courant dans un câble (dans la boucle émettrice), la forme idéale serait celle d’un créneau parfait : la montée et la descente devraient être instantanées. En effet la dérivée par rapport au temps de la coupure instantanée d’un signal infiniment long se traduit par un Dirac, générateur en domaine fréquentiel d’une infinité de fréquences. On définit le temps de montée du signal à sa valeur nominale par le « turn-on-time » et le temps que met le courant à s’annuler par le « turn-off-time » [8].

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II.3.3.2.Les dispositifs Emetteur-Récepteur Plusieurs types de configurations de boucles émettrice-réceptrice (Figure 20) peuvent servir à la réalisation des mesures électromagnétiques telles que le dispositif à boucles coïncidentes, le dispositif central, les dispositifs avec « offset ». Durant notre campagne géophysique, on a utilisé du boucle coincidence.

Figure 20: Principaux dispositif de mesure en TDEM (d’après Descloitres en 1998, modifié)

II.3.3.3.Principe de mesure en TDEM Le principe du TDEM schématisé sur la figure 20 est fondé sur la mesure du champ magnétique secondaire engendré par des courants induits dans le sous-sol conducteur à partir des champs magnétiques primaires variant dans le temps. L’acquisition des données en TDEM consiste à couper brusquement le courant envoyé dans une émettrice disposée sur le sol. Il se produit alors une force électromotrice (fem) qui génère un champ magnétique secondaire sera mesuré en surface par le capteur de réception. La profondeur d’investigation est dépendante de la taille de la boucle émettrice et de l’intensité du courant émis et du temps auquel la mesure du champ secondaire est faite après la coupure du courant primaire [12].

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Figure 21: Principe et diagramme temporel d’un sondage TDEM, (Descloitres M., 1998, modifié) II.3.3.4.Materiels utilisés Durant la campagne de prospection en juillet 2013, nous avons utilisé, un TEMFAST 48HPC de l’Institut et d’Observatoire de Géophysique d’Antananarivo pour la réalisation de sondages électromagnétiques. La figure 18 représente les appareils de mesures en prospection électrique et électromagnétique

Figure 22: Appareils de mesure électromagnétique En ce qui concerne le TDEM, l’appareil de mesure TEMFAST HPC 48 est accompagné d’un ordinateur de poche commandant la réalisation des mesures, des boucles emettrices et receptrices de fil, nue batterie 12V. Le TEMFAST est alimenté par une batterie 12V. Les boucles émettrices- réceptrices (fil) sont connectées au TEMFAST.

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PARTIE III:CARACTERISATIONS DES AQUIFERES DANS LA ZONE DU SOCLE ET DANS LA ZONE DE CONTACT DE LA ZONE D’ETUDE

III.1.Résultats d’analyse morpho structural Cette paragraphe nous montre quelques résultats obtenus par des traitements des images et valoriser l’importance d’utilisation des images radar en détectant des linéaments et quelques fractures rencontrés.

III.1.1.Image SRTM

La figure 23 montre la superposition de carte hydrographique et d’image SRTM. Cette carte met en évidence qu’à la partie Soamanonga, l’apparition des linéaments et des fractures apparaissent facilement. Par contre, dans la partie Sakamasay, la détection des linéaments semble être difficile à identifier en raison de la formation sédimentaire. On remarque sur la figure 23 aussi que l’existence des points d’eaux (couleur verte) a été implantée les plus proche de ligne de cours d’eau.

Figure 23: Carte SRTM après le traitement

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III.1.2.Extraction des linéaments par analyse visuelle

La carte des réseaux a été obtenue à partir des images SRTM. Elle s’est limitée aux éléments visibles car les informations sur l’état de roche en profondeur ne sont pas disponibles.

La figure 23 représente la carte structurale regroupant tous les réseaux des linéaments nouvellement cartographiée de la région.

Figure 24: Carte des linéaments extraits à partir d’image satellite ASTER

La carte des linéaments obtenus présente des linéaments de tailles variables. Cette carte a une importance appréciable en hydrogéologie du milieu cristallin et cristallophyllien. Elle permet de mettre en évidence les nœuds de fractures d’une part et d’autre part les couloirs potentiels d’eau d’écoulement souterrain.

Les réseaux des linéaments sont majoritairement orientées NNO-SSE et NNE- SSO. On note ici que la présence des linéaments se prédomine sur la partie Soamanonga c’est-à-dire dans les hameaux de Betsirevo-Haut, Vohipotsy. Tandis que dans d’autre partie, il n’y que peu des linéaments (Hameaux Sakamasay-Ambany, Ampisopiso).

En bref, cette explication nous mène à dire que la commune rurale de Soamanonga est constituée de formation cristalline et la commune rurale de Sakamasay est couverte formations sédimentaires.

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III.1.3.Correlation des linéaments-géologiques

La superposition des cartes de linéaments aux données géologiques montre qu’il y a une corrélation entre ces deux types de données (cf. figure 25). La carte met en évidence qu’à la partie Soamanonga, la fracturation des roches a été bien visualisée. La direction de cette fracture se répartit en deux familles : NO-SE et NE-SO. En plus, cette carte montre bien que la fracturation de cette roche apparait sur la roche metabasalte et la roche gneissique.

Pour conclure, cette approche spatiale validée par les mesures structurales des terrains et données géologiques, met en évidence la validité de la méthode. Les indices structurales sont des bon signes sur l’interprétation hydrogéologique, elles constituent un important support scientifique pour la connaissance de la structure des aquifères.

Legend Hammeaux Fracture Linéament Granite gneissique Conglomérat de base Couche à charbon à Gangamopteris Dunite Gneiss quartzofeldspathique homogène Gneiss quartzofeldspathique rubané compositionelle (rhyolitique) Grès et schistes à Glossopteris

Marbre de forstérite et calcit Métabasalte Métatéphrite Psammite de biotite et grenat, de biotite et hornblende Sables roux Schistes noirs et Tillites Série rouge inférieure, Grès et argilites Figure 25: Corrélation linéament et fracture issues des cartes géologiques

III.2. Résultats de prospection géophysique III.2.1.Acquisitions des donnés

Lors de cette étude, nous avons utilisé une méthode électrique avec la technique de panneau électrique, sondage électrique et trainée électrique et la méthode électromagnétique dont la technique du sondage TDEM.

Nous avons utilisé qu’un seul dispositif de panneau électrique (Wenner) et nous n’avons effectué que trois types de panneau électrique (panneau électrique de distance inter-électrode

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de 3m, 5m et 7m) dont les longueurs de lignes maximales sont respectivement de 93m, 155m et 217m. Pour le trainé et sondage électrique, nous avons utilisé un dispositif Schlumberger.

La direction de l’emplacement des panneaux électriques ont été déterminés à partir des directions des linéaments observés par l’analyse des photos aériennes. Il y a parfois leurs directions sont prise parallèlement et perpendiculairement des linéaments afin de suivre la direction et nous mène jusqu’ à la source pour trouver la bonne potentialité des eaux souterraines.

III.2.2.Interprétations des résultats

On a fait l’interprétation des données géophysiques dans les deux communes ruraux que sont Soamanonga et de Sakamasay. sept panneaux électriques, trois sondages électriques, trois trainés électriques et un sondage TDEM ont été réalisés sur la commune de Soamanonga. De plus, sur la commune de Sakamasay, nous avons implantées dix-sept panneaux électriques, six sondages électriques, six trainés électriques.

III.2.2.1.Commune rurale de Soamanonga L’étude a été réalisée sur trois hameaux sur cette commune. Nous avons réalisé au moins un panneau, un sondage et trainé électrique sur chaque hameau. L’orientation et l’emplacement des mesures géophysiques seront donnés dans le plan de masse de chaque site.

III.2.2.1.1.Hameau Betsirevo-Haut Le hameau Betsirevo-Haut est localisé à l’intérieur d’un bassin versant. Le bassin a été drainé par des petits ruisseaux temporaires et l’altitude y est comprise entre 455m et 494m NGM. Les deux ponts ont été proposés c’est-à-dire les point P1 et P2 sont retenus à la réalisation de prospection géophysique.

Les résultats des investigations géophysiques

Sur le hameau de Betsirevo-Haut, des panneaux électriques, des sondages électriques et des trainés électriques ont été effectués sur les deux points proposés. Le plan de masse a été représenté par la figure 26.

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Figure 26:Plan de masse de la zone Betsirevo-Haut (Source : Google earth) Résultat de prospection géophysique au Point P1

Sur le point proposé P1, un panneau électrique, un trainé électrique ont été installés dont les directions respectives N-S; et un sondage électrique de longueur AB=200m. Leurs directions ont été pris perpendiculaires de la direction des linéaments afin de traverser le couloir conducteur des eaux souterraines.

Panneau électrique au P1

Figure 27: Coupe géoélectriques réalisé au près du puits

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La coupe géoélectriques de résistivité situé en haut de la figure comporte trois terrains différents dont:

 la première formation est constitué d’une formation moyennement résistant de couleur bleu de résistivité apparente allant de 50 à 125.m s’étendant à partir d’une abscisse X=56m et X=203m. Sur une 25m de profondeur, l’apparition d’une ouverture qui se trouve notre zone d’aquifère Compte tenu de la géologie et des observations sur terrain, cette formation pourrait être assimilée à du gneiss altéré.et correspondrait de nappe d’altération.

 le deuxième terrain résistant de couleur vert, jaune, marron à une résistivité apparente allant de 300 à 500.m. Cette formation pourrait constituer de metabasalte.

 le troisième terrain fortement résistant de couleur rouge et violet avec une résistivité apparente supérieur à 500.m. On peut envisager qu’il est formé du gneiss sain.

Sondage électrique au P1

Un sondage électrique a été implanté au niveau d‘un puits existant dans le hameau Betsirevo- haut et même direction que le panneau électrique précèdent.

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Figure 28:Courbe de sondage électrique réalisé au point P1 à Betsirevo-haut La courbe de sondage met en évidence la succession de 7 terrains dont :

 un terrain superficiel résistant de résistivité 572 .m avec une faible épaisseur et correspondrait à la formation gneissique.

 un deuxième terrain moyennement résistant de résistivité 86.m et d’épaisseur 5m. D’après la formation géologique, il correspondrait au gneiss altéré.

 un troisième terrain résistant de résistivité 265.m et d’épaisseur 3m.

 un quatrième terrain faiblement conducteur de résistivité 35.m et son épaisseur 6m.

 un cinquième terrain résistant de résistivité 237.m et son épaisseur de 8m.

 un sixième terrain faiblement conducteur de résistivité 38.m et d’épaisseur 8m.

 un septième terrain résistant de résistivité 280.m qui était la dernière formation et correspondrait le métabasalte.

Afin de mettre en évidence l’extension latérale de la cible hydrogéologique, un trainé électrique quasiment parallèle a été réalisé et la direction suivie est celle du N-S.

Trainé électrique au P1

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Figure 29: Diagramme du trainé électrique passant réalisé au point P1 à Betsirevo-Haut Un trainé électrique a été implanté quasiment parallèle au panneau précédent montre les deux formations bien distinctes. Cette observation nous confirme la présence des deux formations bien distinctes dont une abscisse X25m montre une formation très résistant de résistivité apparente environ 185 .m et on peut envisager qu’il est formé de gneiss. Par contre la deuxième formation situé sur une abscisse X35m confirme la décroissance de la valeur de résistivité apparente environ inferieur 160.m. La variance brusque de cette valeur nous mène qu’il y a l’altération de gneiss

Pour conclure, l’assimilation des trois techniques se réunissent en donnant un même résultat, par exemple la figure 26 nous montre une ouverture en 25m de profondeur et le trainé (figure28) électrique a bien confirmé qu’aux abscisses X=25m, le changement brusque de l’allure de cette courbe s’explique par la présence de la nappe d’altération. L’implantation de forage de 25m a été envisagé au point X=119m (figure 27).

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Résultat de prospection géophysique au Point P2

Au deuxième point proposé P4 dans le Hameau Betsirevo-Haut, un panneau électrique un sondage électrique et un trainé électrique ont été effectué sur une même direction NE-SW. La ligne de sondage électrique suit toujours la même direction que le panneau.

Panneau électrique au P2

Figure 30: Coupe géoélectriques réalisé au point P2 Betsirevo-Haut La figure30 représente les modèles géoélectriques 2D de la résistivité et de la chargeabilité obtenus à partir du panneau au P2. Ce modèle montre globalement une succession de trois terrains dont :

 le premier est conducteur (couleur bleu) de résistivité apparente 35 à 88.m et s’étendant tout au long de profil avec une épaisseur de 7m environ, compte tenu de la géologie et la morphologie du terrain, on peut envisager que c’est du gneiss altéré.

 le second (17m de profondeur) constitue d’après les valeurs de résistivités apparentes observés de 139 à 450.m (couleur vert, jaune, marron) un métabasalte

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 sous-jacent à cette formation, un substratum résistant de résistivité apparente de 560 à 875.m. suivant X=56m à X=161m avec une épaisseur supérieur à 10m et qui pourrait être constitué du gneiss sain.

Maintenant, on a implanté un sondage électrique de direction de ligne SSW-NNE et de longueur AB=500m.

Sondage électrique au P2

Figure 31 : Courbe de sondage électrique au point P2 à Betsirevo-haut La courbe de sondage met en évidence la succession de 6 terrains dont :

 un terrain superficiel résistant de résistivité 321 Ωm de faible épaisseur correspondant à la formation gneissique suivi d’un terrain faiblement résistant de résistivité environ 73 Ωm d’épaisseur 3 m environ qui pourrait correspondre au gneiss altéré.

 un troisième terrain résistant de résistivité 388 Ωm et d’épaisseur 20 m environ.

 un quatrième terrain conducteur très mince de résistivité 15 Ωm, repose sur un terrain très résistant et très épais de résistivité 1123 Ωm et d’épaisseur 86 m environ.

 enfin un sixième terrain faiblement résistant de résistivité 86 Ωm.

Pour mettre en évidence les variations latérales, des formations sous-jacentes, un trainé électrique a été effectué suivant la direction NE-SW. DEA. BEMIHANTA. C Page 37

Trainé électrique au P4

Figure 32: Courbe de trainé électrique réalisé au point P2 Le trainé de longueur 100m et de direction NE-SW coupe traverse les linéaments détectés par photographie aérienne et confirmés sur terrain. Les valeurs des résistivités apparentes varient de 320 Ωm à 420 Ωm. Les résultats obtenus montrent une augmentation des valeurs de résistivités qui marque bien l’existence d’une formation rocheuse à 24m de profondeur. La gamme des valeurs de résistivités suivant la ligne du profil nous permet de tirer l’inexistence de nappe aquifère en profondeur au point P4.

Pour conclure, en observant notre résultat, il est impossible de faire un puits ni forages sur cette zone. L’aquifère recherché est inexistante sur ce point.

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III.2.2.1.2.Hameau Vohipotsy-Marofotsy P3 est situé à 920m au Nord de l’école Marofotsy sur un plateau couvert par des formations sableuses au bord d’un réseau hydrographique saisonnier linéaire à formation végétale rupicole. Les résultats des investigations géophysiques

La prospection électrique a été réalisée pour bien reconnaitre la structure géoélectriques aux alentours des sources existants dans ce Hameau. Ainsi, nous avons réalisés trois panneaux électriques dont les deux premiers suivent la direction SSE-NNO, l’autre est OSO-ESE et un trainé électrique dont la direction est quasiment parallèle aux premiers panneaux et la deuxième trainé suit la direction du troisième panneau. La direction des profilages ont été faite en suivant la direction des linéaments en détectant les sources et les troisièmes panneaux sont pris perpendiculairement des linéaments afin de trouver le couloir conducteur des eaux souterraines.

Figure 33:Localisation des profils de mesure à Vohipotsy Marofotsy (Source : Google earth)

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Panneau électrique n°1

Figure 34:Coupe géoélectrique réalisé au point P3Marofotsy Le modèle correspondant ainsi obtenu présente la succession de trois terrains dont:

 une couche superficielle fortement representé par lacouleur bleu de résistivité 9 à 25Ωm située entre les abscisses X=60m à X=87m du profil pourrait être formé des argiles.

 une couche moyennement conductrice (vert, jaune) de résistivité 30 à 50Ωm, avec une épaisseur de 7m environ et pourrait être correspondre à des argiles sableuses.

 et enfin une épaisse couche moyennement résistante de 11m d’épaisseur environ de couleur rouge, marron et violet de résistivité apparente supérieur à 75Ωm et qui pourrait constituer de gneiss altéré.

Cette coupe ne nous permet pas de définir exactement la venue d’eau de la source. On va approfondir notre étude sur ce site.

On a implanté un panneau de 5 m inter électrode et même direction qu’au paravent pour bien visualiser le plus profond et en permettant de définir exactement la venue d’eau de la

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source, car la cible supposée être de l’alimentation de la source se trouve à l’extrémité N- NW du profil.

Panneau électrique n°2

Figure 35:Coupe géoélectrique réalisé au point P3 Marofotsy Le modèle correspondant ainsi obtenu présente la succession des trois terrains dont:

 une couche superficielle fortement conductrice de couleur bleu de résistivité apparente de 5 à 15Ωm qui pourrait être formé des argiles et s’étendent entre les abscisses X=0 à X=25m et X=95 à X=145m.

 une deuxième couche moyennement conductrice (couleur vert, jaune) de résistivité apparente de 20 à 45Ωm situé sur une même abscisse que la première couche c’est-à- dire X=0 à X=25m et X=95 à X=145m et qui pourrait être formé à des argiles sableuses et correspondre à notre zone d’aquifère.

 le troisième terrain est une formation moyennement résistante (couleur rouge, violet, marron) de résistivité apparente supérieure de 60Ωm et qui pourrait correspondre du gneiss altéré.

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On voit bien que la disparition de la cible (la formation conductrice de résistivité aux alentours de 20Ωm représenté par la couleur bleu).On continue notre étude sur un autre emplacement.

On va implanter un troisième panneau qui était perpendiculaire qu’aux les deux premiers panneaux de direction OSO-ESE et de distance inter électrode de 5m.

Panneau électrique n°3

Figure 36: Coupe géoélectrique au point P3 Marofotsy Cette coupe nous montre trois terrains de caractéristique géoélectrique distinctes dont :

 sur la partie superficielle, une couche fortement conductrice de couleur bleu, de résistivité apparente variant de 10 à 30Ωm comprise entre X=85 à X=155m du profil et qui pourrait être formé des argiles sableuses.

 au niveau inférieur, on rencontre un deuxième terrain (couleur vert, jaune) de résistivité apparente 50 à 85Ωm sur une abscisse X=40 à X=80m et pourrait être du gneiss altéré et serait constituée une nappe de fracture, d’après l’observation géologique.

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 le substratum représente par la couleur rouge, violet, marron de résistivité apparente supérieure 230Ωm qui pourrait être formé du granite gneissique.

Un trainé électrique a été réalisé afin de confirmer que l’apparition d’anomalie indiquant notre cible hydrogéologique.

Trainé électrique au P9

Figure 37: Courbe du trainé électrique réalisé au point P3 Marofotsy Le résultat obtenu met bien en évidence le contraste des deux formations différentes à savoir : la formation conductrice qui occupe la moitié ESE du profil correspondant au sable argileux et la formation résistante de résistivité supérieure à 160Ωm occupant la moitié WSW correspond au granite gneissique. La chute brusque de la valeur de résistivité dans la partie ESE est marquée probablement par la présence d’une faille le long de laquelle est donc située la source.

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Au point P3, le forage de 20m de profondeur est envisageable au point favorable situé l’abscisse X=80m (figure36). On tient compte de ce résultat à cause de l’existence de cette faille.

III.2.2.1.3.Hameau Beomby Le Hameau Beomby se trouve sur la zone de contact socle-sédimentaire, la formation cristalline de la feuille Beomby est recouverte par les premiers dépôts du Karroo dont les schistes noirs et tillites de la série glaciaire. Deux points P13 et P15 ont été choisis parmi les quatre proposés à l’issue de l’étude des caractéristiques hydrogéologiques détaillées pour la réalisation de la prospection géophysique.

Les résultats des investigations géophysiques

Dans le Hameau Beomby, deux panneaux électriques à distance inter-électrodes de 5m, un sondage électrique et deux sondages électromagnétiques et un trainé électrique ont été réalisés aux deux points proposés P4 et P5 et sur une autre source proche de la rivière à Beomby.

Figure 38: Plan de masse des mesures géophysiques à Beomby (Source : Google earth)

Résultat de prospection géophysique au Point P4

Au point P4, un panneau électrique à distance inter-électrodes de 5m, un sondage électrique et un sondage TDEM à boucle de 25mx25m et un trainé électrique ont été réalisés.

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Le panneau et le traîné électrique suivent la direction N-S. Les directions des profils recoupent le lit des rivières présentes des affleurements de tillites plus ou moins fracturés afin de matérialiser comme un couloir conducteur.

Panneau électrique au P4

Figure 39: Coupe géoélectrique au niveau du point P4 Ce modèle de coupe géoélectrique de résistivité situé en haut de la figure 39 montre globalement une succession de trois terrains dont:

 le premier est formé de formation résistante de couleur rouge, violet, marron de résistivité apparente allant de 235 à 389Ωm considéré comme du grès altéré et cette formation apparait sur une abscisse X=0 et X=25m et réapparait sur une abscisse X=95 à X=115m.

 le second constitue, d’après des valeurs de résistivités apparentes observés de 11à 50Ωm (couleur bleu) des schistes altérés et notre zone d’aquifère se trouve sur une profondeur de 13m.

 au-dessous de cette formation, une couche moyennement résistant de résistivité apparente allant de 50 à 85Ωm de couleur vert claire et foncé et pourrait être des formations des schistes.

Un trainé électrique a été réalisé sur une profondeur de 13m afin de mettre en évidence la cible potentielle de l’eau souterraine.

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Trainé électrique au P4

Figure 40: Courbe du trainé électrique au point P4 Les résultats de mesure montre la présence de formation conductrice au niveau d’une abscisse X=30m et cette formation pourrait être du schiste altéré qui pourrait conduire à notre cible hydrogéologique. Le couloir de l’anomalie conductrice nous permet de tirer l’existence de nappe aquifère au point proposé.

Un sondage électrique à dispositif Schlumberger, et de longueur de ligne AB=500m.

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Sondage électrique au P4

Figure 41: Courbe du sondage électrique au point P4 La courbe de sondage met en évidence la succession de 6 terrains dont :

 une première couche superficielle résistante de résistivité apparente 147Ωmet d’épaisseur très mince. Cette couche pourrait être du grès altéré.

 une deuxième couche conductrice d’une épaisseur de l’ordre de 4m et de résistivité apparente 20Ωm. Cette couche pourrait représenter des argiles sableuses.

 une troisième couche résistante de résistivité apparente 322Ωm et son épaisseur de 2m et pourrait être des schistes d’après l’observation géologique.

 une quatrième couche moyennement conductrice de résistivité apparente de 21Ωm et son épaisseur 16m et pourrait argile.

 une cinquième couche résistant de résistivité apparente de 391Ωm et d’épaisseur de 26m. Cette couche pourrait représenter des schistes.

 une sixième couche moyennement conductrice de résistivité apparente de 32Ωm et pourrait notre substratum.

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Un sondage STEM à boucle de 25mx25m a été implanté au point P4 afin de mettre en évidence la structure la plus profonde.

Sondage STEM au P4

Figure 42:Courbe de sondage STEM au point P4 à Beomby Le modèle de courbe observée ici montre trois couches bien distinctes dont :

 la première est une formation conductrice de résistivité 25Ωm et d’épaisseur très mince.

 la deuxième est une formation conductrice de résistivité 15Ωm et d’épaisseur de 17m.

 la troisième est une formation résistant de résistivité 207Ωm et d’épaisseur de 39m.

En guise de conclusion, un sondage TDEM ne détecte pas les terrains superficiels et il donne la plus d’information à la formation conductrice profonde. Il ressort des images électriques obtenus (figure39) sur une abscisse X=75m que l’installation d’ouvrage puits est possible. La profondeur est estimée de 13m.

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Résultat de prospection géophysique Point P5

Au point P5, nous avons réalisés un panneau électrique et un sondage TDEM à boucle de 25mx25m afin de vérifier le comportement en profondeur de la structure aux alentours de cette source.

Panneau électrique au P15

Figure 43:Coupe géoélectrique au niveau du point P5 La distance entre deux électrodes successives est de 5m. On observe de trois couches de résistivité différentes présentée par la coupe géoélectrique de résistivité situé en haut de la figure dont :

 une couche superficielle conductrice (couleur bleu) de résistivité apparente allant de 12 à19Ωm qui pourrait être formé des argiles.

 une formation moyennement conductrice (couleur vert, jaune) de résistivité apparente de l’ordre de 25 à 35Ωm se trouve à 10m de profondeur et pourrait être formé des argiles sableuses et pourrait former de nappe aquifère.

 et enfin une épaisse couche résistante de couleur rouge, violet et marron de résistivité apparente supérieur 50Ωm. D’après l’observation géologique, il pourrait former des schistes.

Un sondage TDEM a été implanté proche du piquet P15 afin de mettre en évidence la structure verticale du sous-sol.

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Sondage STEM au P5

Figure 44: Courbe du sondage STEM au point P5 Cette courbe nous montre trois couches différentes dont:

 une couche superficielle conductrice de résistivité 7Ωm et d’épaisseur 2m et correspondrait des argiles.

 une deuxième couche moyennement conductrice de résistivité 38Ωm et son épaisseur de 9m et pourrait être formé des argiles sableuse se trouve sur une profondeur de 10m

 et enfin une dernière couche résistant de résistivité 118Ωm et son épaisseur de 29m (schiste) et marque la fin de cette séquence.

En résumé, vue sur notre étude c’est-à-dire en combinant les deux méthodes, nous avons bien prouvé que notre cible hydrogéologique (argile sableuse) repose sur la formation schisteuse et il est envisageable de mettre un puits sur ce site et environ de 13m de profondeur.

Notre étude sur la commune rurale de Soamanonga se termine par le Hameau de Beomby. Maintenant on va continuer notre étude sur la commune rurale de Sakamasay.

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III.2.2.2.Commune rurale de Sakamasay La Commune rurale de Sakamasay comporte cinq Hameaux dont le Hameau Sakamasay Ambany, le Hameau Ampisopiso, le Hameau Beanike, le Hameau, Beora Tanambao et le Hameau Ambatofotsy Mahasoa.

III.2.2.2.1.Hameau Sakamasay-Ambany Le Hameau Sakamasay Ambany se trouve au centre-ville de la Commune rurale. En général, il n`existe pas de réseau hydrographique en surface permanent mais la rivière Sakamasay y passe.

Deux points sont proposés à la réalisation des prospections géophysiques à l’issus de l’étude des caractéristiques hydrogéologique détaillé. Les deux points P6 et P7 ont été choisi.

Les résultats des investigations géophysiques

Figure 45: Plan de masse de la zone de Sakamasay Ambany au point P6 et P7 (Source : Google earth) Sur le Hameau de Sakamasay Ambany, quatre panneaux, trois sondages électriques, et deux traînés électriques, un sondage TDEM ont été effectué sur les deux points proposés P6 et P7.

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Résultat de prospection géophysique au Point P6

Au point P6, nous avons réalisés un panneau électrique de 7m inter-électrode et trainé électrique. La direction des panneaux a été faite en suivant la direction des linéaments observés correspondant à des réseaux des fractures qui affectent le grès observés au niveau des lits des rivières.

Panneau électrique au P6

Figure 46: Coupe géoélectrique au niveau du point P6 Ce modèle de coupe géoélectrique de résistivité situé en haut de la figure montre globalement une succession de trois terrains différents dont:

 Le premier est résistant (couleur marron, rouge, violet) avec une résistivité apparente variant de 100 à 229Ωm avec une épaisseur environ 1m et qui pourrait être formé des grès

 Le second qui est moins conducteur (couleur bleu) constitue d’après les valeurs de résistivité apparente observée de 10 à40 Ωm des argiles sableuses.

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 Sous-jacent à cette formation, une formation moyennement résistant (vert, jaune) avec une résistivité apparente allant de 45 à 99Ωm. Cette formation nous montre une zone aquifère aux environs de 15m de profondeur. Et cette formation réapparait à 27m de profondeur.

Aussi, un autre trainé électrique de directions NNO-SSE a été réalisé suivant la direction des linéaments et de schistosité qui est aussi NNO-SSE.

Trainé électrique au P6

Figure 47: Courbe de trainé électrique au niveau de point P6 La courbe du traîné nous montre une jonction de deux formations conductrice et résistante. La valeur de résistivité apparente varie de 40 à 65Ωm. La chute brusque de cette valeur met en exergue la présence de faille(X=30m), et pourrait le couloir des eaux souterraines.

Pour conclure, la courbe du trainé confirme la présence des fracture présente sur la figure 46 sur une abscisse X=112m. La présence de cette faille nous mène à identifier cette nappe et pourrait nous conduire à identifier la cible potentielle des eaux souterraines. L’implantation des forages de 25m de profondeur est envisageable sur ce point.

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Nous avons implanté un panneau et un sondage électrique auprès de CSBII. Cette direction suit la direction de linéament et de schistosité qui est NNO-SSE. La distance inter électrode à la réalisation de mesures est 7m.

Panneau électrique au près de CSBII

Figure 48: Coupe géoélectrique au niveau du CSB II Ce modèle montre globalement une succession de trois terrains dont:

 le premier est formé des couches moyennement résistant (couleur bleu) de résistivité apparente de 77 à 150Ωm et il pourrait former des grès.

 le deuxième est formé d’une couche résistante de couleur vert, jaune de résistivité apparente variant de 200 à 400Ωm d’épaisseur de 8m environ et pourrait être assimilé à des schistes.

 le troisième terrain est une formation fortement résistant (couleur rouge, violet, marron) de résistivité apparente supérieur de 500Ωm situé à 25m de profondeur environ et d’épaisseur très épais et cette formation pourrait être formée de charbon.

Le sondage électrique ayant une longueur de ligne de 700m a été implanté au point de coordonnées S 23,87436 ; E44, 65052.

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Sondage électrique au près de CSBII

Figure 49:Courbe de sondage électrique au point P6 au CSB II On constate une succession de six formations géologiques différentes dont:

 une couche superficielle résistant de résistivité apparente de 138Ωm correspond à une formation sédimentaire foliée ou stratifié dont l’épaisseur 1m d’environ.

 la deuxième formation est toujours résistant de résistivité apparente de 120Ωm pourrait être une formation de grès et d’épaisseur de 5m

 la troisième formation est une formation moyennement résistant de résistivité apparente de 67Ωm et correspondrait à des grès altéré et d’épaisseur 2m

 la quatrième formation est une formation résistant de résistivité apparente de 801Ωm et pourrait être formé de charbon et d’épaisseur de 34m

 la cinquième formation moyennement résistant de résistivité apparente de 79Ωm et d’épaisseur 9m correspondrait de schiste.

 enfin, la couche à charbon constituant le substratum réapparait en profondeur.

En guise de conclusion, on n’a pas envisagé de mettre un point de forage ni puits sur ce point

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Résultat de prospection géophysique au Point P7

Au point P7, plusieurs mesures géophysiques ont été effectuées à savoir deux panneaux électriques dont l’un de 3m et l’autre 7m. Un sondage électrique.et un trainé électrique.

Panneau électrique P7 n°1

Figure 50: Coupe géoélectrique au niveau du point P7 On peut diviser cette coupe de résistivité en haut de la figure en trois terrains dont:

 le premier, c’est une couche moyennement résistant (couleur bleu) de résistivité apparente allant de 31 à 75Ωm, et cette formation correspondrait à du gneiss altéré. Cette zone nous montre une zone aquifère et pourrait être formé de nappe de fracture.

 la deuxième c’est une couche résistant de couleur vert, jaune de résistivité apparente allant de 116 à 281Ωm et pourrait être formé de gneiss.

 la troisième c’est une formation fortement résistant (couleur rouge, violet, marron) de résistivité apparente supérieur de 400Ωm et constituerait de charbon, d’après la formation géologique.

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Ce point est un bon endroit où l’on peut mettre une exploitation d’eau, malgré ce point est situé à côté de cette rivière et peut causer des problèmes lors de la saison de pluie.

Maintenant, on a implanté un autre panneau qui est situé juste à gauche de la rivière et distance inter électrodes est de3m et suit une direction de NNE-SSO.

Panneau électrique P7 n°2

Figure 51:Coupe géoélectrique au niveau du point P7 On peut diviser cette coupe de résistivité en haut de la figure en trois terrains dont:

 le premier, c’est une couche résistant (couleur rouge, jaune) de résistivité apparente allant de 170 à250Ωm, et cette formation correspondrait à du schiste. et son épaisseur 2m environ.

 la deuxième c’est une couche moyennement résistant de couleur vert, bleu de résistivité apparente allant de 16 à 105Ωm et pourrait être formé de gneiss altéré et notre aquifère et son épaisseur de 5m environ.

 la troisième c’est une formation fortement résistant (couleur rouge, violet, marron) de résistivité apparente supérieur de 250Ωm et constituerait de charbon, d’après la formation géologique.

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La courbe de sondage a été réalisée pour visualiser la succession verticale.

Sondage électrique au P7

Figure 52:Courbe de sondage électrique au point P7 La courbe montre la succession de trois terrains différents:

 une couche superficielle résistant de résistivité apparente de 207Ωm et d’épaisseur de 3m. Elle correspondrait du gneiss.

 une deuxième couche conducteur de résistivité apparente de 22Ωm et d’épaisseur de 5m environ et pourrait être formé de gneiss altéré, notre zone aquifère. Et un substratum résistant de résistivité 400m, charbon.

Une trainé électrique a été implanté pour vérifier l’extension latérale et direction de l’écoulement de l’eau.

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Trainé électrique au P7

Figure 53: Courbe du trainé électrique au point P7 Cette courbe nous montre la variation des valeurs de résistivité et cette valeur varie de 100 à 240m. Sur cette courbe, on constate qu’il y existe deux formation dont sur une abscisse X=20m et l’autre X=25m de plus. Sur cet abscisse X=20m, la valeur de cette résistivité nous montre la formation du gneiss altéré et le sens d’écoulement a été bien vérifier et il est dirigé N-NE du profil avec la valeur de100m et l’autre formation c’est du charbon car son valeur est de supérieur de 200m. Donc il est bien vérifier par le panneau dont nous implanté au-dessus.

D’après tous les résultats obtenus, au point P18, il est possible de faire : un puits de 8m de profondeur au niveau de sondage P7.

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III.2.2.2.2.Hameau Ampisopiso Le Hameau est installé dans un vaste bassin versant installé en zone de contact sédimentaire-socle cristallin altéré. Il est drainé par trois principaux ruisseaux temporaires : Mahatoly, Amboboviahatoly et Ampisopiso. Notre étude a été consacrée sur les deux points tels que P8 et P9.

Les résultats des investigations géophysiques

Figure 54:Emplacements des points de la zone d’Ampisopiso (Source : Google earth)

Résultat de prospection géophysique au Point P8

Au point P8, nous allons effectuer deux panneaux électriques: de direction SE-NO de longueurs de ligne de155m; un sondage électriques de même direction que le panneau électrique mais la longueur de ligne est de AB/2=250m; un trainé électrique sur une profondeur de 13m.

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Panneau électrique au P8 n°1

Figure 55:Coupe géoélectrique au point P8 Cette coupe géoélectrique nous montre quatre couche différentes dont:

 d’une manière générale, une partie superficielle de couleur jaune, marron, et mince, moyennement résistant de 60.m et située sur une distance de 80 à 120 m. Suivant une observation géologique, elle correspondrait à un galet de quartzite.  une couche secondaire moyennement conductrice (couleur bleu) de résistivité allant 29 à 55 .m et dont l’épaisseur atteint à 9m.D’apres l’observation géologique, cette couche constitue la grès et argile altérés.  la troisième couche (couleur vert, jaune) nous montre une résistivité 67à 90.m et son épaisseur est de 4m. Il correspondrait à un schiste noire et tillite.  et la dernière couche très résistant (couleur rouge, violet) de résistivité varie de 100 à 121 .m. Cette couche constituait de gneiss psammitique.

Notre étude ne s’arrête pas là mais on doit implanter une autre coupe géoélectrique (cf. figure56) entre 5 et 6ème électrode de la coupe précèdent pour visualiser l’extension latérale de cette couche et pour voir mieux en mieux qu’il existait des écoulements des eaux souterrains entre argile qui est altérés et schiste noire et tillites.

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Panneau électrique au P8 n°2

Figure 56:Coupe géoélectrique au point P8 La deuxième coupe géoélectrique nous montre quatre couches de terrains. Une couche superficielle mince moyennement résistant de résistivité de 85.m épaisseur 3m, galets de quartzite. Une deuxième couche, conducteur de résistivité allant de 29 à 50.m et très épais, avec une épaisseur de 8m à une 12m de profondeur, cette couche est constituée de grès combiné avec argile La troisième couche, peu épais, moyennement résistant de résistivité de 71 à 85.m. D’après l’observation géologique, il semble d’être schiste altéré. Et la dernière couche tes résistant de résistivité de 102.m. C’est un substratum et correspondrait à un gneiss psammitique.

Pour vérifier la succession verticale de cette couche, un sondage électrique a été implanté au niveau du point x=80m du profil où l’on trouve une anomalie, contraste de résistivité moyennement conducteur. La figure 56, montre la courbe de sondage.

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Sondage électrique au P8

Figure 57:Courbe du sondage au point P8 Le sondage montre une succession de 5 terrains dont:

 une couche superficielle résistant de résistivité 334.m et d’épaisseur 1m. Cette formation correspondrait à un quartzite  une deuxième couche conductrice de résistivité de 67.m avec une épaisseur de 7m et pourrait être formé du grès  une troisième couche moyennement résistante de 116.m et avec une épaisseur de 9m, associée à la frange plus altéré du schiste et renferme l’aquifère recherché.  une quatrième couche moyennement résistante de résistivité 93.m et son épaisseur est de 67m. Elle semble la frange plus altéré du socle sous-jacent.  enfin, le substratum résistant de 242.m localisé à plus de 80m de profondeur.

Pour bien mené notre étude plus profonde, on va implanter une trainé électrique (figure58) à une profondeur de 12.5m enfin de pouvoir confirmer et bien préciser la cible que nous devions recherche

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Trainé électrique au P8

Figure 58: Courbe du trainé électrique au point P8 Cette coupe nous montre l’existence de formation résistante qui se trouve entre deux formations conductrices. Et ces valeurs de deux formations étaient de 55 à 65.m. D’après l’observation géologique, il correspondrait à un schiste altéré et il pourrait être la zone potentielle des eaux souterraines. Par contre sur la formation moyennement résistant de résistivité de 67 .m, il parait que cette formation correspond à un schiste qui a voulu commencer la phase d’altération.

Ainsi, ces résultats mettent bien en évidence l’existence d’une nappe d’altération de schiste-tillite, à 13m de profondeur qui pourra être exploité par un ouvrage de puits ou forage.

Résultat géophysique au Point P9

Au point P9, nous allons exécutés de trois panneaux électriques de 5m inter- électrodes. Le premier panneau était effectué de direction E-O et la deuxième s’était déroulée dans la direction N-S et enfin, la troisième s’était fait à la direction du N-S. Un sondage électrique de longueur de ligne AB/2=140m de direction NO-SO.

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Panneau électrique au P9 n°1

Figure 59:Coupe géoélectrique au point P9 La coupe géoélectrique (cf figure59) a été constituée des quatre formations bien distinctes dont:

 la première formation moyennement résistante de couleur vert, jaune, de résistivité 45à 85.m. Elle correspondrait à des schistes. Par contre entre les abscisses x=65m et X=80m compte tenu de la géologie et la morphologie du terrain, on peut envisager que c’est des alluvions et des galets de quartzite. avec des intercalations de formation relativement résistant couleur rouge, violet et résistivité de 116 à 156.m.  la deuxième formation est une formation moyennement résistante allant de couleur bleu foncé de résistivité varie de 17 à 25.m se trouve à une profondeur de 7m et d’épaisseur de 5m. et situé sur une abscisse x=120m. Elle est constituée des argiles d’après l’observation géologique.  la troisième formation résistant de couleur marron, rouge, de résistivités supérieures 156.m qui correspond à des gneiss psammitique d’après notre coupe géologique

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On va implanter un sondage (figure59) au point X=80m pour approfondir notre étude

Sondage électrique au P9

Figure 60: Courbe du sondage électrique au point P9 Le sondage nous montre une succession des trois terrains dont:

 une couche superficielle conductrice de résistivité de 25.m et ‘épaisseur très mince de 0.4m, argile.  une couche secondaire moyennement résistant de résistivité de 54.m et d’épaisseur de 13m, schiste et tillite noire  une troisième couche qui est substratum résistant de résistivité180.m, gneiss psammitique.

On va implanter un panneau (figure61) qui était perpendiculaire au premier panneau pour vérifier l’anomalie au point x=80m.

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Panneau électrique au P9 n°2

Figure 61:Coupe géoélectrique perpendiculaire au premier panneau P9 Ce modèle montre globalement la succession de trois terrains dont:

 la première formation très mince moyennement conducteur de couleur bleu foncé de résistivité de 32 à 50.m et s’étende entre les abscisses x=90 et x=120m du profil. D’après l’observation géologique, elle est constituée d’argile sableuse.

 la deuxième formation moyennement résistant de couleur vert claire, jaune de résistivité de 45 à 75.m à une profondeur de 10m. Elle apparut qu’à 16 premières électrodes. Elle s’agirait des schistes.

 La troisième formation résistant de couleur marron, rouge et violet de résistivité de 86 à 102.m ce qui semble au substratum et d’après l’observation géologique, elle correspondrait à des gneiss psammitique.

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Le panneau électrique (figure62) a été installé à côté du puits.

Panneau électrique au près du puits

Figure 62:Coupe géoélectrique au près du puits Le modèle correspondant ainsi obtenu présente la succession des quatre terrains dont :

 une couche superficiel moyennement résistant de couleur marron de résistivité 86 à 108.m entre une abscisse X=40 et X=80m et réapparu sur une abscisse X=120m. D’après l’observation géologique, elle correspondrait des alluvions.

 une formation secondaire moyennement conductrice de couleur bleu foncé et bleu claire de résistivité de 28 à 47.m et son épaisseur de 6m Elle correspondrait à de schistes.

 une formation tertiaire moyennement résistant de couleur vert claire et jaune claire de résistivité varie de 55 à80.m. D’après l’observation géologique, elle s’agirait des gneiss altérés.

 enfin, la dernière formation résistant de couleur rouge, violet de résistivité varie de 108à 135.m, gneiss psammitique.

Les valeurs faibles de chargeabilité (inférieures à 10mV/V) indiquées par la coupe de chargeabilité dans toute la zone suggèrent une porosité élevée de l’aquifère dont la nappe libre repose directement sur la formation résistante imperméable à environ 10m de profondeur.

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Au point P24, notre cible hydrogéologique se situe sur la discordance de schiste et de gneiss altéré environ de 10m de profondeur et on peut proposer de faire un ouvrage du puits.

III.2.2.2.3.Hameau Beanike Le Hameau Beanike est localisé sur un vaste bassin versant installé en zone de contact sédimentaire-socle cristallin altéré. Il est drainé par deux principaux ruisseaux temporaires Antaratra et Rangotra qui sont déjà à sec au mois de mai. Du point de vue géologique la zone est constituée principalement de tillites et schistes noirs en discordance sur le socle cristallin.

Deux points P10 et P11 ont été choisis en faisant une étude géophysique.

Les résultats des investigations géophysiques

Deux panneaux électriques à dispositif Schlumberger, deux sondages électriques et deux traînés électriques à dispositif Wenner ont été effectués aux deux points proposés (P10 et P11). Le plan de masse de l’emplacement est représenté par la figure ci-dessous.

Figure 63:Plan de masse de la zone de Beanike (Source : Google earth) Résultat de prospection géophysiqueau Point P10

Au niveau du point proposé P26, un panneau électrique, un sondage électrique de longueur de ligne AB=600m et un traîné parallèle suivant la direction SW-NE ont été réalisés.

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Panneau électrique au P10

Figure 64:Coupe géoélectrique au point P10 Nous avons en présence, globalement, trois terrains présentés par la coupe géoélectrique de résistivité (figure haut) dont:

 un premier terrain de couleur rouge, violet, marron de résistivité apparente supérieur 130.m et cette formation réapparait en 30m de profondeur et en 15m de profondeur. Il pourrait constituer des schistes noirs.

 le deuxième terrain est constitué par une formation moyennement conductrice (couleur bleu) avec des résistivités apparentes variant de 20 à 40.met pourrait constituer une nappe aquifère et cette formation réapparait aussi aux environ de 30m de profondeur. D’après l’observation géologique, il correspondrait au schiste altéré.

 le troisième terrain est constitué de formation moyennement résistant (couleur vert, jaune) de résistivité apparente allant de 50 à 90.m. Cette formation se trouve exactement en dessous de cette nappe.

Au niveau du point proposé P26, un sondage électrique de longueur de ligne AB=600m et deux traînés parallèle suivant la direction SW-NE ont été réalisés.

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Sondage électrique au P10

Figure 65: Courbe du sondage électrique au point P10 Cette courbe nous montre 7 terrains successifs dont:

 une première couche superficielle résistant de résistivité apparente 274.m et d’épaisseur très mince.  une deuxième couche conductrice d’une épaisseur 2 m et de résistivité apparente de 32.m.  un troisième terrain moyennement résistant de résistivité apparente de 96.m et son épaisseur 6m.  un quatrième terrain conductrice avec résistivité apparente 12.m et son épaisseur de 2m.  un cinquième terrain fortement résistant de résistivité apparente 395.m ave épaisseur environ 21m.  un sixième terrain moyennement conducteur de résistivité é apparente 25.m et son épaisseur environ 26m.  un septième terrain résistant de résistivité apparente 217.m et dont son toit est situé à 53m environ. Celle-ci pourrait représenter le substratum.

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Afin de mettre en évidence l’extension latéral de la cible hydrogéologique, un trainé électrique a été implanté suivant la direction que le panneau. Trainé électrique au P10

Figure 66: Courbe du trainé électrique au point P10 Le résultat de cette courbe nous montre que la variation de cette résistivité apparente allant de 80 à 140.m. Vue cette résultat, nous voyons que l’apparition des formations qui sont séparés par une autre formation. Sur une abscisse X40m, la valeur de résistivité apparente est environ de 100.m et pourrait être des schistes situé en dessous des nappes qui est de cible hydrogéologique. Par contre sur une abscisse X100m, la valeur de résistivité apparente est environ 135.m et pourrait être des schistes mais il est un peu fort par rapport aux autres formations.

Pour conclure, vu sur l’imagerie électrique, une seuil rocheux qui peut former une barrage naturel, une structure de réservoir aquifère à réserve permanent, et l’imagerie électrique a bien prouvé notre cible, est situé entre deux bloc trouvant sur une 30 m de profondeur et l’implantation de forage a été envisageable.

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Résultat de prospection géophysique au Point P11

Au point de prospection P11, un panneau électrique, un sondage électrique de longueur de ligne AB=500m, un traîné ont été réalisés. Le plan de masse des emplacements au niveau de P28 des travaux réalisés est décrit ci-dessous.

Un panneau électrique de 217m de direction SE-NE a été implanté au point P11. La direction de profil est quasi parallèle à des linéaments afin de détecter des lignes d’écoulements.

Panneau électrique au P11

Figure 67:Coupe géoélectrique au point P11 On peut diviser cette coupe géoélectrique de résistivité en haut de la figure en trois terrains dont:

 le premier, c’est une couche fortement résistant (couleur rouge, violet, marron) de résistivité apparente supérieur 700.m sur une abscisse X=56m à X=98m et pourrait être formé de gneiss sain.

 le deuxième est formé d’une couche résistant de couleur vert, jaune, de résistivité apparente variant de 140 à 350.m et apparait jusqu’à la partie superficielle du profil, pourrait être assimilé du gneiss altéré.

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 le troisième terrain est une formation moyennement résistant (couleur bleu) de résistivité apparente allant de 30 à 80.m et on pourrait dire que cette zone marquait une cible hydrogéologique et constitué de nappe aquifère se trouve sur une profondeur de 30m environ.

Un sondage électrique a été implanté sur un point proposé dont la longueur de ligne est 500m et perpendiculaire au panneau précèdent.

Sondage électrique au P11

Figure 68: courbe du sondage électrique au point P11 Cette courbe nous montre 5 terrains successifs dont:

 une première couche superficielle fortement résistant d’épaisseur très mince de résistivité apparente 423.m. Cette couche pourrait être un gneiss sain.

 une deuxième couche résistant d’une épaisseur de l’ordre de 21m et de résistivité apparente 245.m. Cette couche pourrait représenter de schiste.

 une troisième couche résistant de résistivité apparente 289.m et son épaisseur 2m environ. Il pourrait être schiste composé de gneiss à biotite.

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 une quatrième couche résistant de résistivité apparente 315.m et son épaisseur de 67m et pourrait être formé de gneiss psammitique à biotite et à grenat à biotite.

 enfin le substratum qui se termine la séquence.

Un trainé électrique à dispositif Wenner parallèle au panneau électrique précédent a été réalisé à partir du centre ce panneau. La longueur de ligne de 210m pour un pas de mesure de 7m permet d’atteindre la profondeur d’investigation de 30m environ.

Trainé électrique au P11

Figure 69: Courbe du trainé électrique au point P11 Cette courbe nous montre la variation de résistivité à une condition alterné c’est-à-dire notre cible se trouve entre deux formation résistante sur une abscisse X=40m. La valeur de cette formation résistante varie entre 200 à 350.m et pourrait être formé de gneiss. Notre cible pourrait former de nappe à une profondeur de 35m environ.

Pour conclure, l’imagerie électrique a bien décrit que la rive gauche de la rivière temporaire Rangotra a alimenté cette nappe et en plus, ce point est piqueté en bas de versant du plateau du socle, c’est la raison pour laquelle ce point avait une bonne potentielle d’eau souterraine, et l’implantation de forage est acceptable sur cette condition.

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III.2.2.2.4.Hameau Beora Tanambao Le Hameau Beora Tanambao localisé sur la zone de contact socle-sédimentaire. Beora-Tanambao est constitué de formations sédimentaires de la série de grès et argiles rouges inférieurs ainsi que de roches cristallines caractérisées par la présence des bancs de cipolin. Les points P31 et P33 ont été choisi en faisant une étude géophysique.

Les résultats des investigations géophysiques

Sur les quatre points proposés retenus, deux panneaux électriques perpendiculaires en chaque point ont été réalisés.

Figure 70: Plan de masse de hameau Beora Tanambao (Source : Google earth)

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Résultat de prospection géophysique au Point P12 Sur le point P12, le premier panneau suit la direction NNO-SSE avec une distance inter électrode de 5m.

Panneau électrique au P12 n°1

Figure 71:Coupe géoélectrique au point P12 Nous avons en présence, globalement, trois terrains présentés par la coupe géoélectrique de résistivité dont :

 un premier terrain de couleur rouge, violet, marron de résistivité apparente supérieure à 100.m et d’épaisseur 5m apparu sue tout au long de profil. Compte tenu de la géologie et la morphologie du terrain, ce terrain pourrait être formé essentiellement du grès.

 un deuxième terrain représenté par la couleur bleu foncé et très conductrice sur une abscisse X45m de résistivité apparente inferieur 10.m et pourrait être formé des argiles.

 un troisième terrain est constitué par une formation conductrice (couleur vert, jaune, bleu claire) avec de résistivité apparente variant de 25 à 60.m : nappe pourrait se trouver dans la partie supérieur X=80m du profil jusqu’à une profondeur de 10m.

Le deuxième panneau de même longueur que le précédent a été implanté perpendiculairement pour mettre en évidence l’extension de la cible. DEA. BEMIHANTA. C Page 77

Panneau électrique au P12 n°2

Figure 72:Coupe géoélectrique perpendiculaire au premier panneau Nous avons ici, exactement les mêmes formations que celles du précèdent, à savoir une succession de trois terrains présenté par la coupe géoélectrique de résistivité situé en haut de la figure dont :

 un terrain superficiel résistant (couleur rouge, violet, marron) avec de résistivité apparente supérieur de 100.m de profondeur de 5m et qui pourrait être formé de grès

 un deuxième terrain représenté par la couleur bleu et très conductrice sur une abscisse X75m de résistivité apparente inferieur 10.m et pourrait être formé des argiles.

 un troisième terrain est constitué par une formation conductrice (couleur vert, jaune) avec de résistivité apparente variant de 25 à 60.m, notre nappe est plutôt plus apparaitre sur une abscisse X=85m et il nous montre la bonne potentialité jusqu’à 15 à 20m de profondeur.

En guise de conclusion, l’implantation de forage de 15 a été envisageable sur ce point.

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Résultat de prospection géophysique au Point P13

Au piquet P13, deux panneaux électriques croisés perpendiculairement ont été implantés pour vérifier l’existence d’une fracture marquée par un alignement des végétaux de direction NS.

Le troisième panneau électrique de 155m avec une distance inter-électrodes de 5m a été implanté suivant une direction Est-ouest.

Panneau électrique au P13 n°1

Figure 73:Coupe géoélectrique au point P13 Ce modèle de coupe géoélectrique de résistivité situé en haut de la figure 73 montre globalement une succession de trois terrains dont:

 le premier est formé, de formation résistant (couleur rouge, violet, marron) de résistivité apparente supérieur de 100.m considéré comme grès.

 le second constitue, d’après les valeurs de résistivité apparentes observé de 35 à 70.m (couleur vert, jaune,) des argiles sableuses et épaisseur très mince.

 au-dessous de cette formation, une nappe souterraine se trouve sur une profondeur de 10m environ et de formation conductrice de résistivité apparente allant de 12 à 30.m.

Le quatrième panneau a été implanté perpendiculairement et au centre du panneau trois. La distance inter- électrodes est toujours 5m.

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Panneau électrique au P13 n°2

Figure 74:Coupe géoélectrique au point P33 perpendiculaire au 3ème panneau Notre coupe se montre des trois couches de formation bien distinct dont :

 une couche superficielle très mince résistant de résistivité apparente supérieur de 100.m se situe sur une abscisse X=80m et jusqu’ à la fin du profil. D’après l’observation géologique, il pourrait être grès.

 une formation moyennement conductrice (couleur vert, jaune) de résistivité apparente variant de 35 à 65.m. Sur une abscisse X=80m cette formation se situe sur une profondeur de 10m, par contre sur une abscisse X80m il apparait en surface.

 une formation conductrice (couleur bleu claire, foncé) de résistivité apparente 12 à 35.m et correspondrait en argile.

Pour conclure, sur ce point, on ne peut pas envisager ni puits, ni forage.

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III.2.2.2.5.Hameau Ambatofotsy-Mahasoa Le Hameau Ambatofotsy Mahasoa est installé dans un vaste bassin versant en zone de socle altéré. Il est drainé par des rivières temporaires. Les principales cibles pour l`implantation sont le système aquifère en zone de socle altéré et les réseaux de fractures drainantes.

Parmi les trois points de prospection géophysique proposées, nous retiendrons les deux points P14 et P15

Les résultats des investigations géophysiques

Au point P14, un panneau électrique et un trainé électrique presque parallèles suivant la direction SE-NO ont été réalisés. Cette direction a été choisie afin de mettre en évidence le comportement en profondeur des linéaments ayant une direction SSW-NNE.

Figure 75:Plan de masse de la zone de Hameau Ambatofotsy Mahasoa Un panneau électrique a été implanté suivant la direction SE-NO et de longueur de 217m.

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Panneau électrique au P14

Figure 76:Coupe géoélectrique au point P14 Ce modèle de coupe géoélectrique de résistivité situé en haut de la figure 76 montra globalement une succession de trois terrains dont:

 le premier est moyennement conducteur (couleur bleu) avec une résistivité apparente variant de 21 à 72.m et qui pourrait être formé d’argile sableuse sur une abscisse X=112m jusqu’ à la fin de cette profil et cette formation réapparait sur une profondeur de 30m environ. Selon notre étude il semblait d’une nappe aquifère

 le second qui est moyen résistant (couleur vert, jaune) constitue, d’après les valeurs des résistivités apparentes observées de 75 à 165.m du gneiss altérée

 sous-jacent à cette formation, une intrusion de formation qui est fortement résistant (couleur rouge, violet, marron) de résistivité apparente supérieure de 252.m et pourrait être formé de granite en question.

Afin de confirmer les résultats obtenus par imagerie électrique, un trainé électrique a été réalisé parallèle au coupe géoélectrique précèdent.

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Trainé électrique au P14

Figure 77:Courbe de trainé électrique au niveau P14

En général les valeurs de résistivités apparentes varient entre 70 à 120.m Sur une abscisse X=40m, la diminution de cette valeur nous montre l’existence d’une nappe aquifère qui est vérifié à l’aide panneau précédent sur une profondeur de 30m. L’anomalie conducteur est un bon présage sur une abscisse x=42m, et la place des écoulements d’eau souterraine situés entre deux formations solide. Ça nous déduit que cette nappe détecter en question c’est de nappe de fracture.

Pour conclure, l’implantation de forage de 30m de profondeur est envisageable.

Résultat de prospection géophysique au Point P15

Un sondage électrique et un panneau électrique ont été implantés au point P35.

La ligne de sondage électrique suit la direction SSE-NNW et la longueur de ligne AB est égale à 700m. La courbe de sondage obtenue montre la succession de cinq formations dont :

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Sondage électrique au P15

Figure 78: Courbe de sondage électrique au point P15 La courbe de sondage obtenue montre la succession de cinq formations dont :

 un terrain superficiel moyennement résistant de résistivité 63 Ωm avec une faible épaisseur qui correspondrait à la formation latéritique suivie d’un terrain faiblement résistant de résistivité environ 39 Ωm, d’épaisseur 7 m environ, qui serait du gneiss altéré

 un troisième terrain résistant, de résistivité 473 Ωm, de 24m d’épaisseur environ qui correspondrait aux granite gneissique et gneiss psammitique

 un quatrième terrain faiblement conducteur de résistivité 14 Ωm et d’épaisseur 23m pourrait être l’altération du granite gneissique et gneiss psammitique. Il repose sur le substratum rocheux de 300 Ωm de résistivité.

Un autre panneau électrique a été implanté et suit la direction OSO-ENE.

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Panneau électrique au P15

Figure 79:Coupe géoélectrique au point P15 Ce panneau électrique P35, nous conduit à l’interprétation suivante dont:

 une couche superficielle de couleur bleu et de faible résistivité allant de 7 à 25 Ωm et correspondrait d’argile.

 une couche moyennement résistant (couleur vert, jaune), de résistivité apparente variant de 45 à 145Ωm, formation latéritique avec intercalation de formation plutôt conductrice entre une abscisse X=56m et jusqu’ à la fin du profil

 une couche fortement résistant (couleur rouge, violet, marron) de résistivité apparente supérieur 263Ωm et pourrait être formé du gneiss psammitique. En guise de conclusion, on ne peut envisager ni puits ni forage sur ce point.

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CONCLUSION GENERALE

Notre étude a été effectuée dans le but de répondre d’une part aux besoins en eau potable de quelque site de commune rurale de Soamanonga : Betsirevo-Haut, Vohipotsy- Marofotsy, Beomby et site de commune rurale de Sakamasay : Sakamasay-Ambany, Ampisopiso, Beanike, Beora-Tanambao, Ambatofotsy et d’étudier la formation en milieu socle-sédimentaire, et en socle cristallin, d’autre part.

La prospection électrique et électromagnétique effectuées dans les deux communes telles que Soamanonga et celle de Sakamasay ont répondues aux objectifs de cette étude.

Grace à l’étude géophysique (technique du panneau, sondage, trainé électrique et sondage électromagnétique) et hydrogéologique (photo-interprétation), quinze (15) points d’implantation de puits et de forage d’eau souterraine ont été précisés et proposés dans ces sites. Les formes géométriques des nappes aquifères sont connues. Sur la formation cristalline la profondeur de la nappe est comprise entre 13 à35m de profondeur et l’épaisseur de 7 à 8m. Au niveau du socle-sédimentaire, la profondeur de la nappe est comprise entre 8 à 30m avec une épaisseur allant 6 à 8m épaisseur. Les nappes aquifères trouvés sont essentiellement alimentées par des eaux de pluies en saison de pluie et constituent d’importance ressource. On peut avancer que l’application jointe des méthodes électriques et électromagnétiques dans les deux communes a atteint ses objectifs. De telles applications peuvent aussi être mises en œuvre dans les autres régions de Madagascar ou encore dans les iles de l’océan indien où des besoins en eau potable se font cruellement sentir.

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REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ETWEBOGRAPHIQUES [1] ACF-INTERNATIONAL, 2013. Etudes d’implantation géologiques et hydrogéologiques en vue de la réalisation de 16 points d’eau modernes dans 3 communes du district de Betioky

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[3] ANDRIAMIFIDY M., 2011 Apport de l’hydrogéophysique l’implantation de cinq forages d’eau dans la commune rurale de Mahasoa (région ihorombe) [4] BESAIRIE H., 1954. Le document pour la Géographie de Madagascar. Bureau de Géologie de Madagascar [5] CASTANY.G., 1982. Principes et Méthodes de l’Hydrogéologie. Dunod, Paris, 236 p. [6] CHALIKASIS. K. ,2006. Application des méthodes géophysiques pour la reconnaissance et la protection de ressources en eau dans les milieux karstiques, 223p [7] FRANÇOIS. R., 2002. Cours d’hydrogéologie, 150p [3]GARO J.S., 2012. Approche multidisciplinaire de l’étude hydrogéologique du bassin d’Ambovombe-Androy dans l’extrême Sud de Madagascar. Mémoire de Thèse, Université de Madagascar, Tananarive. 265 pages.

[8] GUERIN R., 2004. Contribution à l’hydrogéophysique. Habilitation à diriger des Recherches, Univ. Paris IV, 262p [9] PARASNIS D.S., 1986. Principles of applied geophysics, Fourth Edition. Chapman and Hall Editions, London, New-York, 236p. [10] PARIZEK R.R. 1976. Lineaments and ground water. Memurtry, G.T. et Petersen, G.W. (éds) Interdisciplinary application and interpretation of EREP data within the Surquehanna [11] RABEMANANA V., 2002. Origine et Caractérisation de la salinité des eaux dans les aquifères de socle : cas de la région de l’Androy (Sud de Madagascar). Thèse de doctorat de

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ANNEXES Points de prospection géophysique identifies par hameau

Points choisis Coordonnées (m) Observation Localisation Géomorphologie Géologie Fracturation Distance% Village I.COMMUNE RURALE SOAMANONGA

I.1. Site n°01030513 : Hameau Betsirevo Haut, Fokontany Betsirevo Haut

Point1(P1) X= 237788,40 ; en amont du hameau, sur un versant de Altérites sur gneiss le long d’un réseau 144 Y= 248168,01; prèss d’une zone raccordement bas psammitique hydrographique plus Z= 481 aménagée pour capter fond - ou moins et stocker des surface linéaire eaux de pluie par d’aplanissement barrage digue (impluvium), risque de pollution très bas Point2(P4) X= 237355,86 en aval de tous les sur terrasse entre deux Alluvions anciennes intersection de 208 Y= 248065,05 villages (hameau), affluents plusieurs Z= 469 distance par rapport à réseaux de linéament chaque village (bas plus ou moins fond, réseau identique hydrographique,) I.2. Site n°020305-2013: Hameau Marofotsy, Fokontany Vohipotsy Marofotsy

Point3(P9) X=.224105 au nord de l’école sur plateau au bord zone sableuse réseau hydrographique 920 Y=242117 d’un linéaire Marofotsy Z=408 réseau hydrographique saisonnier I.3. Site n°040605-2013: Hameau Beomby, Fokontany Soamanonga

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Point4(P13) X= 230222 champ de manioc) Affluents affleurement de système de fracturation tillites Y= 252283 Z= 373 Point5(P15) X =230424 intersection de deux sur une terrasse zone alluvions 180 Y=252064 rivières dans un alluviale Z =37 champ de patate douce II COMMUNE SAKAMASAY

II.1. Site n°05070513: Hameau Sakamasay Ambany, Fokontany Sakamasay

Point6(P17) X= 217984 au bord de la rivière sur terrasse sur une formation rive gauche de la rivière 162 Y= 248453 Sakamasay (rive sédimentaire foliée Sakamasay sédimentaire Z= 347 gauche) ou stratifiée

Point7(P18) X= 217793 au bord d`un ruisseau sur une faible altération Iindice de fracturation de 150 Y =248702 (rive droite) près gneissique direction NE-SO dépression Z =371 d`un pied de Sakoa au nord-ouest du village II.2. Site n°07090513: Hameau Ampisopiso Centre, Fokontany Ampisopiso

Point8(P23) X= 221569 rive gauche de la versant à faible galet de quartzite en 390 Y= 254842 rivière pente bord surface sur une Z= 340 Amboboviahatoly d`un ruisseau formation schisteuse Point9(P24) X= 221763 100 m du Hameau sur terrasse alluviale alluvions avec 265 Y= 54804 Ampisopiso, à mi- quelque galet de Z= 340 chemin quartzite entre le puits traditionnel et le village II.3. Site n°08100513: Hameau Beanike, Fokontany Beora Centre

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Point10(P26) X =220897 entre intersection des sur terrasse sur une formation 400 Y= 253248 deux ruisseaux schisteuse, tillite Z= 331 Rangotra et Antaratra, en amont d’un seuil rocheux Point11(P28) X= 221004 rive gauche de la bas de versant zone gneissique à 400 Y= 252712 grenat rivière Rangotra Z= 337

II.4. Site n°09110513: Hameau Beora Tanambao, Fokontany Beora Centre

Point12(P31) X= 222214 sur un plateau (rive dans une dépression alluvions et grès 200 Y= 248639 gauche de la rivière altéré Z= 369 ou sakasaka Beora) Point13(P33) X =221928 près du village au sur un plateau formation argilo 70 Y= 248657 bord de la route vers sableuse Z= 372 Soamanonga II.5. Site n°10120513: Hameau Ambatofotsy Mahasoa, Fokontany Ambatofotsy Centre Point14(P34) X= 212600 Rive droite d`un sur terrasse alluviale alluvions 250 Y= 238060 ruisseau Z= 385

Point15(P35) X= 212236 au nord du Hameau bas versant à faible gneiss psammitique 300 Y= 238354 Ambatofotsy pente Z= 389 Mahasoa

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TABLE DES MATIERES

REMERCIEMENTS ...... i SOMMAIRE ...... ii REMERCIEMENTS ...... ii LISTE DES ABREVIATIONS ET ACRONYMES ...... iii LISTE DES FIGURES ...... iv LISTE DES TABLEAUX ...... vi INTRODUCTION ...... 1 I.1. Cadre géographique ...... 3 I.2.1. Pluviométrie ...... 4 I.2.2.Température ...... 5 I.3.Contexte hydrographique ...... 5 I.4.Contexte géologique ...... 7 I.4.1.Géologie du Sud de Madagascar [4] ...... 7 I.4.2.Description géologique des deux secteurs étudiés...... 8 I.5.Contexte Hydrogéologique [1] ...... 10 I.5.1.Nappes de fracture ...... 10 I.5.2.Nappes d’altérations ...... 10 I.5.3.Nappes d’alluvions ...... 10 II.1.Notion d’hydrogéologie ...... 11 II.1.1.Définition ...... 11 II.1.2.Formation hydrogéologique ...... 11 II.1.2.1.Formation perméables ...... 11 II.1.2.2.Formation imperméables ...... 11 II.1.2.3.Formation semi-perméables...... 12 II.1.3.Types hydrodynamiques d’un aquifère [15] ...... 12 II.1.3.1.Nappe rencontrée dans la formation cristalline et sédimentaire ...... 13 II.1.3.1.1. En formation cristalline ...... 13 II.1.3.1.1.1.Nappe libre ...... 13 II.1.3.1.1.2 Nappe de fracture ...... 13 II.1.3.1.2.En formation sédimentaire ...... 14 II.1.3.1.2.1.Nappe captive ...... 14 II.1.3.1.2.2.Nappe semi-captive ...... 14

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II.2.Analyse morpho-structural ...... 15 II.2.1. Généralités sur l'utilisation de la télédétection en hydrogéologie ...... 15 II.2.2. Données disponibles et outils d'interprétation ...... 15 II.2.3. Les images SRTM en hydrogéologie ...... 16 II.3. Prospection géophysique appliquée à l’hydrogéologie ...... 16 II.3.1.Choix des méthodes ...... 16 II.3.2.La méthode électrique ...... 17 II.3.2.1.Principe général [19] ...... 17 II.3.2.2. Dispositifs de mesure ...... 18 II.3.2.3.Techniques de sondage électriques et trainés électriques ...... 20 II.3.2.3.1. Principes ...... 20 II.3.2.4. Technique de panneau électrique...... 20 II.3.2.4.1. Principe ...... 20 II.3.2.4.2. Acquisition de données en panneau électrique ...... 21 II.3.2.4.3. Dispositif de mesure et mise en œuvre ...... 21 II.3.2.4.4 Traitement des données [15] ...... 22 II.3.3.La méthode électromagnétique ...... 25 II.3.3.1. Principe général ...... 25 II.3.3.2.Les dispositifs Emetteur-Récepteur ...... 26 II.3.3.3.Principe de mesure en TDEM...... 26 II.3.3.4.Materiels utilisés ...... 27 III.1.Résultats d’analyse morpho structural ...... 28 III.1.1.Image SRTM ...... 28 III.1.2.Extraction des linéaments par analyse visuelle ...... 29 III.1.3.Correlation des linéaments-géologiques ...... 30 III.2. Résultats de prospection géophysique ...... 30 III.2.1.Acquisitions des donnés ...... 30 III.2.2.Interprétations des résultats ...... 31 III.2.2.1.Commune rurale de Soamanonga...... 31 III.2.2.1.1.Hameau Betsirevo-Haut ...... 31 III.2.2.1.2.Hameau Vohipotsy-Marofotsy ...... 39 III.2.2.1.3.Hameau Beomby ...... 44 III.2.2.2.Commune rurale de Sakamasay ...... 51

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III.2.2.2.1.Hameau Sakamasay-Ambany ...... 51 III.2.2.2.2.Hameau Ampisopiso ...... 60 III.2.2.2.3.Hameau Beanike ...... 69 III.2.2.2.4.Hameau Beora Tanambao ...... 76 Résultat de prospection géophysique au Point P12 ...... 77 III.2.2.2.5.Hameau Ambatofotsy-Mahasoa ...... 81 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ETWEBOGRAPHIQUES ...... 89 ANNEXES ...... 88

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Prospection des eaux souterraines par des methodes electriques et electromagnetiquesdans les communes rurales de soamanonga et de sakamasay,district de Betioky- sud,region Atsimo-Andrefana

Résumé L’insuffisance de la ressources en eau est un facteur principale qui bloc le développement de la partie sud de Madagascar, surtout dans le district de Betioky Atsimo, Communes Rurales de Soamanonga et Sakamasay. Une analyse morpho structurale par traitement d’image SRTM a été réalisée pour décrire le comportement structural des zones d’intervention et déterminer les travaux géophysiques par prospection électrique et électromagnétique à réaliser afin de trouver la potentialité des nappes aquifères existantes. L’application des techniques de prospections mettent en évidence l’existence des nappes dans les différentes zones d’intervention. Ainsi les techniques utilisées adaptés à la problématique. Ainsi, pour pallier aux problèmes de dépérissement des puits et forages dans la zone d’intervention, où l’élément primordial est la détermination des fractures ou linéaments, l’on doit coupler la méthode géophysique, ce qui présenterait les zone potentielles en eau. Dans l’ensemble, une bonne cohérence des résultats géophysiques avec la géologie est observée. Mots clés : photo-interprétation, prospection électrique et électromagnétique, aquifère, Soamanonga, Sakamasay

Abstract

The lack of water resources is a main factor that block the development of the southern part of Madagascar, especially in the district of Betioky Atsimo, Rural Communes of Soamanonga and Sakamasay. A morphostructural analysis by image processing SRTM was conducted to describe the structural behavior of intervention areas and determine the geophysical electric and electromagnetic realize to find the potentiality of existing aquifers exploration The application of technical surveys highlight the existence of groundwater in different areas of intervention. Thus, the techniques used are adapted to the problem. Thus, to overcome the problems of decline of wells and boreholes in the project area, where the key element is the identification of fractures or lineaments, one must couple the geophysical method, which would have the potential area of water. Overall, a good consistency with the results of geophysical geology is observed. Key words: photo interpretation, electrical and electromagnetic exploration, aquifer, Soamanonga, Sakamasay

Rapporteur : Impetrant:

GARO Joelson Sebille BEMIHANTA Christiano

[email protected] [email protected]

Tel: 033 76 891 07 Tel: 033 79 015 26

Tel:0337901526