اــــــر اـــاــــــــــ اــــــاــــــ اــــــــــــــ REPUBLIQUE AGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L4ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE MENTOURI- CONSTANTINE Faculté des sciences de la terre, de la géographie et de L’aménagement du territoire DEPARTEMENT DES SCIENCES DE LA TERRE N° d’ordre : Série : MEMOIRE PRESENTE EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLOME DE MAGISTER EN HYDROGEOLOGIE OPTION : HYDROGEOLOGIE ET PROTECTION DES EAUX SOUTERRAINE Thème : « ETUDE GEOPHYSIQUE ET HYDROGEOLOGIQUE DANS LA REGION DE KHENCHELA, CAS DE KHEIRANE ET TAOUZIENT, Impact socio-économique». Présenté par : Sous la direction de : BOUAICHA FOUED Mr. SHOUT HOUCINE professeur Jury: Mr. MARMI RAMADAN Professeur président de jury Mr. SHOUT HOUCINE Professeur encadreur Mr. BOUDOUKHA ABDERAHMAN Professeur examinateur Mr. BENABBAS CHAOUKI Maître de conférence examinateur Année 2009 D é d i c a c e Dieu seul et ma conscience savait combien mon émotion est indicible pour exprimer ma profonde reconnaissance à mes parents et ma famille, pour le soutien et l’aide précieuse qu’ils m’ont apportés durant mes années d’étude. La quintessence de ce mémoire leur y est offerte. Je dédie ce travail aussi à : Toute ma promotion en post-graduation. Tous mes proches et tous mes amis fidèles, et qui m’aidé pour la réalisation de ce travail surtout HOUARI MORAD. 1 AVANT PROPOS Monsieur SHOUT. H, à qui j’exprime ma profonde gratitude pour la confiance qu’il m’a témoignée en acceptant de suivre pas à pas ce travail. Les conseils qu’ils m’ont prodigués, les critiques constructives et ses remarques subtiles qui m’ont permis d’acquérir les bases indispensables pour la conduite d’une telle étude, ont été pour moi un encouragement permanent et ont permis la concrétisation de ce mémoire. Qu’il soit assuré de mon profond respect. Monsieurs SHOUT.H, MARMI.R, BOUDOUKHA.A et BENABBES. C, ont bien accepté, bien que fort pris par leurs responsabilités et activités propres, de juger ce travail. Il m’est très agréable de leur témoigner ma reconnaissance. Monsieur MARMI. R, de la faculté des sciences de la terre de Constantine, qui me fait l’honneur de présider le jury. Monsieur BOUDOUKHA. A, malgré ses responsabilités, il a bien voulu examiner ce travail. Sa connaissance en matière d’hydrogéologie m’a considérablement servi. Je lui adresse mes remerciements sincères et respectueux. Monsieur BENABBES. C, qui n’a pas dédaigné de répondre à mon invitation, ses connaissances en géologie de la région marque l’intérêt qu’il porte à ce travail. Je lui adresse mes plus sincères remerciements et toute ma sympathie. Je tiens de remercier également l’ensemble de nos enseignants pour leurs aide et soutien durant toute la période de formation universitaire. 2 Sommaire Introduction générale 09 I- Cadre géographique 10 1. Situation et caractéristiques physiques 11 2. Climat et végétation 11 3. Découpage administratif 11 4. Aperçu géomorphologique 14 4.1. Kheirane 14 4.2. Touffana 14 II- Cadre géologique 16 1. Historique des travaux géologiques dans la région 17 1.2. L’œuvre fondamentale de R.LAFFITTE (1939) 17 1.3. La période des recherches récentes 17 2. Les grands traits géologiques de l’Atlas saharien 18 2.1.1. L’accident Nord Atlasique 18 2.1.2. L’accident Sud Atlasique 18 2.2. Géologie de l’Aurès 19 3. Géologie locale 20 3.1. Bassin de Timgad 21 3.1.1. Le synclinal de TOUFFANA 21 3.1.2. Description lithostratigraphique 21 A.Quaternaire 21 B. Miocène 21 C. Crétacé 21 3.2. Le synclinal de Ouled Rechaich 23 3.2.1. Description lithostratigraphique 26 A. SENONIEN et DANIEN 26 B.EOCENE INFERIEUR et MOYEN 26 C. EOCENE SUPERIEUR et OLIGOCENE 26 D.MIOCENE INFERIEUR 26 4. Analyse tectonique et structurale 27 4.1. Les principales phases tectoniques 27 4.1.1. La phase aptienne 27 4.1.2. La phase emsherienne 27 4.1.3. La phase post lutétienne antéburdigalienne 28 4.1.4. La phase alpine 28 III- Cadre Hydroclimatologique 29 1. Eaux de surfaces 30 1.1. Introduction 30 1.2. Réseau hydrographique 30 1.2.1. Bassin versant de l’Oued Boulfreis 30 1.2.2. Bassin versant de l’oued El Arab 30 1.3. Conclusion 33 2. Climatologie 34 2.1. Introduction 34 2.2. Les paramètres climatiques 34 2.2.1. Les précipitations 34 3 2.2.1.1. Répartition moyenne annuelles des précipitations 35 2.2.2. La température 35 2.2.2.1. Détermination de la période sèche, et humide 36 2.2.3. Le vent 37 2.3. Relation température précipitation 38 2.3.1. Humidité du sol : Méthode DERVERTE 38 2.3.2. Indice d’aridité 38 2.4. Bilan hydrologique 39 2.4.1. Evaporation 39 2.4.1.1Evapotranspiration potentielle ETP 39 2.4.1.2. Evapotranspiration réelle ETR 40 a- Formule de Turc 40 b- Formule de Thornthwait 40 2.4.1.3. Ruissellement 41 2.4.1.4. Infiltration 41 2.5. Conclusion 42 IV- Cadre géophysique 43 Première Partie : METHODE SISMIQUE 44 1.1. Introduction 44 1.2. Notion de sismique réflexion 44 a- But de la sismique réflexion 44 b- Principe de la méthode 44 c- Documents utilisés 45 1.3. Méthodologie de travail 45 a- Choix des horizons (réflecteurs sismiques) 45 b- Le calage 45 c- Corrections des horizons sismiques 45 1.4. Travaux sismiques réalisés 46 1.5. Apport de la sismique 46 a- Le transect E-O 46 b- Section A 48 c- Section B 48 d- Section C 48 e- Section D 49 Deuxième Partie: METHODE ELICTRIQUE 54 2.1. La zone de Kheirane 54 2.2. Situation géographique 54 2. 3.Principe de la méthode utilisée 55 2.3.1. Méthode de Résistivité 55 2.3.2-Technique de mesure 55 2.3.3. Le dispositif de mesure 55 2.4. Interprétation en résistivités réelles 55 a- Présentation des sondages dans la région de Kheirane 56 Cas du site N°1 (Tamdekit) 56 b- Résultats d’interprétation de Tamdekit 59 c- Coupe géoélectrique des sondages de Tamdekit 60 Cas du site N°2 (Ouled si Slimane) 61 a- Présentation des sondages dans la région de Ouled si Slimane 64 b- Résultats d’interprétation des sondages de Ouled si Slimane 64 4 c- Coupe géoélectrique des sondages de Ouled si Slimane 64 Cas du site N°3 (Bouzendague) 66 a- Présentation des sondages de Bouzendague 66 b- Résultats d’interprétation de Bouzendague 68 c- Coupe géoélectrique des sondages de Bouzendague 68 Cas du site N°4 (Tagherbit) 70 a- Présentation des sondages de Tagherbit 70 b- Résultats d’interprétation des sondages de Tagherbit 71 c- Coupe géoélectrique des sondages de Tagherbit 72 3.1. La zone de Taouzient 72 3.2. Situation géographique 72 3.3. Interprétation en résistivités réelles 74 a. Présentation des sondages de TAOUZIENT 74 Cas du site N°1 (TABELBELT) 75 Cas du site N°2 (MEZOUAT) 77 Cas du site N°3 (TABAALIT) 78 Cas du site N°4 (TAFRENT EL GHARBIA) 80 Cas du site N°5: (BIR EL GUABSIA) 83 b. Résultats géophysiques 86 b.1.Résultats d’interprétation de Tabelbelt 86 c.1. Coupe géoélectrique des sondages de Tabelbelt 87 b.2.Résultats d’interprétation des sondages de Mezouat 88 c.2. Coupe géoélectrique des sondages de Mezouat 88 b.3.Résultats d’interprétation des sondages de Tabaalit 89 c.3. Coupe géoélectrique des sondages de Tabaalit 89 b.4.Résultats d’interprétation de Tafrent El Gherbia 90 c.4. Coupe géoélectrique des sondages de Tafrent El Gherbia 90 b.5.Résultats d’interprétation de Bir El Guabsia 91 c.5. Coupe géoélectrique des sondages de Bir El Guabsia 91 Chapitre –V- Cadre hydrogéologique 93 1.1. Introduction 94 a- Zone de Taouzient 94 b- zone de Kheirane 94 1.2. Caractéristiques hydrogéologiques des formations 94 1.2.1. Les niveaux imperméables 94 1.2.1.1. Tortonien supérieur 94 1.2.1.2. Maestrichtien inférieur et Campanien 94 1.2.1.3. Santonien 94 1.2.1.4. Coniacien 94 1.2.1.5. Turonien 94 1.2.1.6. Cénomanien inférieur 97 1.2.2. Les niveaux perméable 97 1.2.2.1. Quaternaire 97 1.2.2.2. Tortonien 97 1.2.2.3. Eocène inférieur 97 1.2.2.4. Maastrichtien supérieur 97 1.3. Différents aquifères 97 1.3.1. Le système aquifère du Quaternaire 97 5 1.3.2. Le système aquifère du Miocène 99 1.3.4. Le système aquifère du Crétacé 99 1.4. Mise en évidence des différentes nappes 99 1.4.1. La nappe superficielle du Quaternaire 100 1.4.2. La nappe profonde 100 1.4.3. La nappe des grés 100 1.4.4. La nappe profonde du Maastrichtien supérieur 101 1.5. Pièzomètrie 101 1.5.1. Interprétation des cartes pièzométrique 101 1.5.1.1. Carte pièzométrique en période des Basses Eaux 102 1.5.1.2. Carte pièzométrique en période des Haute Eaux 102 Hydrodynamique souterraine 106 V2.1.Introduction 106 2.2. Résultats des différents essais 106 2.2.1. Représentation graphique des données et interprétation 106 2.2.1.1. Droite : débit/rabattement spécifique 106 2.2.1.2. Courbe de descente 108 2.2.1.3. Courbe de remontée 108 2.2.1.4. Interprétation quantitative 108 2.3. Paramètres hydrodynamiques 108 2.3.1. La transmissivité 108 2.3.2. La perméabilité 109 2.3.3. Coefficient d’emmagasinement 110 2.4. Conclusion 111 VI- Cadre hydrochimique 114 1. Introduction 114 2. Origine et signification géochimique des éléments chimiques 114 a.les ions Ca et Mg 114 b.les ions Cl, Na et K 114 c.les ions sulfatés 114 I.3.Caractéristiques physico-chimiques 114 a.la température 114 b.la conductivité 115 c.le pH 115 4.