APPORT DES PROSPECTIONS GEOPHYSIQUES A LA CARACTERISATION DES DOMAINES HYDROGEOLOGIQUES DU BASSIN

INTRODUCTION

Les Hautes Terres de Madagascar sont constituées par une zone de socle cristallin altéré complexe. Elles correspondent à des réseaux de reliefs en creux ou de bas fonds, des zones collinaires dominées par des reliefs résiduels où des roches dures plus ou moins fracturées affleurent. Le paysage est formé de collines convexes entre lesquelles circule un réseau hydrographique très dense. Le Haut bassin versant de l’Ikopa fait partie de cette zone. Ce bassin englobe une grande partie de la Région Analamanga et est caractérisé par l’agglomération formant la ville d’Antananarivo et au Nord-Ouest le bassin versant de Mahitsy (120 km²). Ce dernier englobe trois petits bassins versants : le bassin expérimental témoin dite d’Ambohitrakoho (1,3 km2) très étudié en détail sur le plan hydrogéologique, hydrologique et litho-structural ; le bassin versant d’Antangirika (2,7 km2) et le secteur d’Ankadifotsy (6,4 km2). Ce bassin versant a été étudié pour connaître les caractéristiques des domaines hydrogéologiques en zone du socle altéré en milieu tropical d’altitude (Dussarrat et al, 1993). Les résultats obtenus sont supposés comme caractéristiques déjà acquises. Certaines de ces caractéristiques seront vérifiées dans d’autres bassins versants. La question se pose : » Est-ce que nous pouvons faire la caractérisation des domaines hydrogéologiques du Haut bassin versant Ikopa à partir des résultats des prospections géophysiques réalisées et en se référant aux acquis dans le bassin versant de Mahitsy? » Pour répondre à cette question, ce mémoire intitulé : » Apport des prospections géophysiques à la caractérisation des domaines hydr ogéologiques du Haut bassin versant Ikopa, zone du socle cristallin (Hautes Terres de Madagascar) » a été choisi. Des prospections géophysiques à des fins divers : pollutions des sols et des eaux (CORUS, 2004), potentialité en eau et exploitation d’eau souterraine (Adinane, 2007 ; Andriamboavonjy, 2007 ; Andrianaivo, 2008) ont été faites dans le Haut bassin versant de l’Ikopa. Elles sont interprétées et comparées aux acquis dans le bassin versant de Mahitsy dans le but d’analyser la répartition, la répétitivité et les caractéristiques des différents domaines hydrogéologiques identifiés dans un plus grand ensemble ou à l’échelle régionale. Ce travail comporte trois parties. La première partie concerne les différentes approches pouvant être utilisées aux caractérisations hydrogéologiques d’une zone. La deuxième partie repose sur la description des différents contextes de la zone d’étude. La troisième parlera des résultats et interprétations des prospections géophysiques inventoriées dans le Haut bassin versant Ikopa dans le but de connaître les domaines hydrogéologiques correspondants et leurs caractéristiques.

Imagerie par tomographie électrique (ITE) ou panneau électrique

Le panneau électrique est une technique de prospection électrique permettant une investigation latérale et verticale (2D). Il permet d’acquérir un grand nombre de mesures correspondant à différentes combinaisons possibles des électrodes à partir d’une série d’électrodes (une série composée de 32 électrodes ou plus). Cette technique est définie aussi comme la combinaison du profilage et du sondage électrique. Nous prenons ici le cas du dispositif Wenner. Il s’agit du dispositif classique pour lequel les distances AM = MN = NB sont égales successivement à na où n s’incrémente régulièrement d’une unité depuis 1, jusqu’à (N-1)/3, si le nombre d’électrodes total N est égal à un multiple de 3 plus 1. Pour la première séquence de mesure, la distance inter-électrodes est égale à 1a. La première série de mesures débute d’abord avec les électrodes 1, 2, 3 et 4 dont les électrodes 1 et 4 sont utilisées comme électrodes de courant et les deux autres électrodes 2 et 3 comme électrodes de potentiel. La seconde série de mesures utilise ensuite les électrodes 2, 3, 4, et 5 et ainsi de suite jusqu’à ce que toutes les séries de mesures soient terminées. Et pour la seconde séquence de mesures dont la distance inter-électrodes s’incrémente à 2a. Pour les autres nème séquences de mesures, les distances inter-électrodes s’incrémentent à na. L’opération continue jusqu’ à ce que toutes les mesures possibles soient effectuées. Le programme adopté est basé sur les méthodes des moindres carrées ainsi que sur la méthode des différences finies pour le calcul de la résistivité (Figure 1). La méthode de lissage nous permet enfin de déterminer un modèle approximatif.

Pédologie

Sols En matière de pédologie, la région est dominée par la présence de trois catégories de sols suivants :
– sols ferralitiques couvrant une grande partie du site en particulier en zone d’interfluves ;
– sols alluviaux hydromorphes dans les bas-fonds et la plaine d’Antananarivo ;
– sols volcaniques dans la partie Sud-ouest du bassin.
Erosion Quant à l’érosion, les sols sont assez perméables et aussi meubles sur une grande épaisseur, presque dans l’ensemble du bassin. Ils sont mal protégés par la végétation formée généralement des savanes herbeuses et quelques zones reboisées. Une très forte érosion matérialisée par différentes formes d’érosions dont les « lavaka » (Chaperon et al, 1993), les glissements de terrain et les coulées boueuses y est observée. Les formes d’érosion varient très largement d’une région à l’autre par suite de la diversité de la nature géologique, la forme du relief et de la couverture végétale.

Caractéristiques des domaines au niveau des reliefs résiduels

Au niveau des reliefs résiduels, le socle est à mince couverture latéritique, parfois nu. Il comporte nombreuses fissures et diaclases à pendage variable à l’intérieur desquelles les eaux de pluie s’infiltrent et circulent plus librement. La zone fissurée forme alors un aquifère dont la potentialité en eau dépend de la densité, de l’ouverture et de l’intercommunication des fissures. Sous certaines conditions de température et de pression, l’action des précipitations et ou du vent contrôlant le phénomène d’altération physique et chimique, le socle est devenu plus ou moins altérable. Par le phénomène d’érosion – transport – sédimentation, les produits d’altérations sont érodés, transportés par les ruissellements et déposés dans la partie basse. C’est pourquoi, le manteau altéritique y est très mince voir absent.

Caractéristiques des domaines des plaines et réseaux de bas fonds

Les réseaux de bas-fonds et la plaine alluviale sont barrés par des séries seuils rocheux. Celui de Farahantsana contrôle le niveau de base hydraulique de l’ensemble du HBVI. Le bas-fond est le lieu d’arrivée et de transit de tous les matériels érodés. L’accumulation de ces alluvions en amont du seuil engendre la plaine et bas-fonds de transit plus ou moins plat près de l’exutoire formant les grandes plaines de Betsimitatatra. Ils sont occupés par des sédiments sableux, argileux et tourbeux plus ou moins stratifiés avec quelques lentilles de natures diverses. La structure dépend du mode de dépôt. Lors du phénomène de pénéplanation, les grosses particules comme les sables et les graviers se déplacent par roulement ou glissement et constituent la charge de fond. Tandis que la charge en suspension pour une certaine distance se dépose plus au large. Les détritus (débris) sédimentaires sont distribués le long du déplacement. D’amont en aval, ce niveau organique passe progressivement de la tourbe instable au limon organique sans débris végétaux. Il est enterré sous un recouvrement colluvial argileux. Suivant la puissance, les matériaux de bas-fond peuvent être aquifère et emmagasine la nappe des matériaux de bas-fond. Ainsi, à ce niveau, le sous-sol du BF présente de bas en haut trois (3) formations : les matériaux de bas-fonds, du complexe arènes-socle fissuré et le substratum sain.

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Table des matières

INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : DES APPROCHES METHODOLOGIQUES UTILISEES EN HYDROGEOLOGIE
I.1. APPROCHE HYDROCLIMATIQUE
I.2. APPROCHE HYDROCHIMIQUE
I.3. APPROCHE GEOLOGIQUE ET MORPHOTECTONIQUE
I.4. APPROCHE HYDROGEOLOGIQUE
I.5. APPROCHE GEOPHYSIQUE
DEUXIEME PARTIE : CONTEXTES DU HAUT BASSIN VERSANT DE L’IKOPA
II.1. CLIMAT
II.2. GEOLOGIE ET PEDOLOGIE
II.3. GEOMORPHOLOGIE
II.4. HYDROLOGIE
TROISIEME PARTIE : RESULTATS DES PROSPECTIONS GEOPHYSIQUES ET INTERPRETATIONS
III.1. LES ACQUIS DANS LE BASSIN VERSANT DE MAHITSY
III.2. LOCALISATION DES SITES DE PROSPECTIONS
III.3. MODE DE PRESENTATION DES RESULTATS
III.4. RESULTATS ET INTERPRETATIONS DES PROSPECTIONS INVENTORIEES
III.4.1. PROSPECTIONS GEOPHYSIQUES A IVATO
III.4.2. PROSPECTIONS GEOPHYSIQUES A IMERINTSIATOSIKA
III.4.3. PROSPECTIONS GEOPHYSIQUES A TALATA VOLONONDRY
III.4.4. PROSPECTIONS GEOPHYSIQUES A AMBOHIMANGA
III.4.5. PROSPECTIONS GEOPHYSIQUES A AMBOHIMANGAKELY
III.4.6. PROSPECTIONS GEOPHYSIQUES A TANJOMBATO
III.4.7. PROSPECTIONS GEOPHYSIQUES DU PROJET CORUS
III.4.8. PROSPECTIONS GEOPHYSIQUES A ANDAKANA
III.5. CARACTERISATION DES DOMAINES HYDROGEOLOGIQUES
III.5.1. DIFFERENTS DOMAINES HYDROGEOLOGIQUES
III.5.2. GENERALISATION
CONCLUSION
ANNEXES
REFERENCES