CONTEXTE GEOMORPHOLOGIQUE ET STRUCTURAL

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Géothermie moyenne et haute énergie

Elle s’intéresse à des températures d’au moins 100°C (température du réservoir) dans des forages très profonds. La géothermie « haute nergieé » consiste à exploiter les sources d’énergie contenues dans les réservoirs géothermiques localisés à plus de 1500 m de profondeur, dont la température du réservoir est supérieure à 150°C et peut atteindre jusqu’à 250°C. Les zones où les températures sont beaucoup plus fortes sont appelées « anomalies de température » et sont localisées dans les régions olcaniquesv. Ces zones sont généralement exploitées pour fournir de l’énergie qui permettrapar la suite de produire de l’électricité à l’aide des centrales géothermiques [39].

Géothermie basse énergie

Pour la géothermie basse énergie l’eau est prélevéedans le sous-sol à des températures comprises entre 30°C et 100°C. La chaleur est utili sée directement pour le chauffage de bâtiments, le plus souvent au moyen d’un réseau de chaleur. En d’autres termes la géothermie « basse température » concerne les forages permettant d’atteindre des gisements qui se forment généralement entre 1500 et 2500 m de profondeur, dans de grands bassins de sédimentation. Cette technique est principalement utilisée pour le chauffage urbain collectif ainsi que pour certaines applications industrielles [39].

Géothermie très basse énergie

La géothermie très basse énergie est définie par exploitationl’ d’une ressource présentant une température inférieure à 30°C, qui en permet pas, dans la plupart des cas, une utilisation directe de la chaleur par simple échange. Elle nécessite donc la mise en œuvre de pompes à chaleur qui prélèvent cette énergie à basse température pour l’augmenter à une température suffisante pour le chauffage d’habitations par exemple.
Cette forme de géothermie concerne l’exploitation de deux types de ressources d’énergie naturellement présente dans le sous-sol à quelques dizaines voire des centaines de mètres et dans les aquifères qui s’y trouvent. Le concept de géothermie très basse énergie recouvre des applications qui vont du chauffage de maisons individuelles jusqu’au chauffage par réseau de chaleur. Ce type de géothermie se montre particulièrement adapté au chauffage de logements collectifs ou locaux du secteur tertiaire (hôpitaux , administration, centres commerciaux, etc.) [39].

Sources thermales et tectonique [13]

Quand on envisage les griffons de diverses sources thermales, on remarque aussitôt qu’ils peuvent se diviser en deux grandes catégories, assimilables, en fait à de gisements métallifères : d’une part, aux filons ; de l’autreaux couches interstratifiées :
Il existe de véritable filons d’eau thermale qui, selon nous, sont, dans la majorité des cas, les véritables origines des eaux thermales, répandues ultérieurement, sous toute autre forme, dans un bassin hydrologique .
On rencontre des nappes thermales interstratifiées, pouvant : soit donner des sources sur leur affleurement naturel ; soit, de préférence, fournir, par des sources artésiennes artificielles. Ces nappes thermales elles-mêmes paraissent le plus souvent, et particulièrement quand leur température est élevée, être alimentéespar des « filons » d’eau (zone de moindre résistance longue et étroite que l’eau suit lors deson mouvement ascendant). Ces derniers s’épanchent latéralement après avoir traversés descouches poreuses ou fissurées (Vichy, Vals, Géleznovodsk, Paugues, etc.).
Il peut cependant arriver, parfois, que cette nappe artésienne doive simplement sa température à la profondeur qu’elle-même atteint dans le sol, et sa minéralisation aux sels solubles ou aux gaz qu’elle a rencontrés sur son passage.
D’une façon générale, le griffon d’une source thermale se trouve à l’intersection d’une fracture géologique profonde (faille ou filon) et d’une ligne de dépression topographique. Mais surtout sur une colonne de moindre pression hydrostatique, de moindre charge, où l’eau, s’élevant par la fracture, se dirige naturellement de préférence à toute autre émergence plus élevée.
Les sources thermales ont dû, pour acquérir leur température, descendre à une profondeur assez grande, ou se trouver en contact avec des terrains déjà échauffés par les phénomènes volcaniques. Ceci montre que ces sourcesdoivent se trouver localisées dans des régions, à volcan récent et/ou à des mouvements tectoniques actives. Et l’on peut ajouter de suite qu’il faut que ces mouvements aient été récents pour que les vides produits par eux n’aient pas été comblés, les saillies du sol nivelés et les roches refroidies : d’où la relation entre les principaux groupes de sources thermales et les chaines de plissement récentes.
Les fractures géologiques, servant de conduite pour les eaux thermales, peuvent appartenir à cinq catégories principales :
– Diaclases, ou cassures intérieures des roches.
Andriamanantena A.D.D./Promotion 2010/GEOLOGIE/ESPA 25.
Mémoire de fin d’étude.
– Plis des terrains.
– Failles.
– Contacts de filons, dykes, ou massifs de roches cristallines avec des terrains sédimentaires
– Filons d’incrustation

Diaclases, ou cassures intérieures des roches [13]

Les diaclases jouent un rôle considérable dans la circulation des eaux souterraines presque superficielles, qui creusent les grottes et alimentent les sources dites vauclusiennes.
Quand il s’agit de sources thermales, l’influence profonde de ce genre de cassures est presque insignifiante et que, lorsqu’on a trouvé la relation d’une source thermale avec les diaclases d’une roche, on n’a nullement résolu le problème de son origine réelle, qui se rattache toujours à un accident tectonique d’une bi en autre amplitude.
C’est en partant de cet accident géologique, de cette fracture principale, que les eaux thermales, remontant sous pression et rencontrant, vers la surface, un réseau de vides largement accessible, par lequel elles ont un libre accès au jour, s’y précipitent.
Le cas se présente même pour des strates poreusesteperméables, où se produisent, de cette manière, des nappes d’eau thermales artésiennes. Il est encore plus net quand les eaux trouvent, dans des calcaires ou même dans des roches plus compactes (quartzites, granites, porphyres, etc.), des systèmes de fissures plus ou moins ramifiées.

Origine des eaux thermales à Madagascar [32]

D’après leur origine, démontrée ou parfois seulement supposée, on distingue classiquement 3 grandes catégories d’eaux thermales (eaux chaudes à forte minéralisation) à Madagascar : les eaux vadoses ou géothermales, les eaux juvéniles ou endogènes et les eaux fossiles ou connées. En outre, dans de nombreux cas, une origine mixte peut être envisagée.

Eaux vadoses ou géothermales [32]

Ce sont des eaux météoriques qui s’infiltrent plusou moins profondément, acquérant ainsi une température qui dépend de la profondeur tteintea. Après un trajet plus ou moins long, au cours duquel elles peuvent se minéraliser dans des proportions valables aux dépens des formations qu’elles traversent, elles reviennent plus ou moins rapidement à la surface, à une altitude évidemment plus basse que celle de la zone d’infiltration, en conservant tout ou une partie des calories absorbées. Leur températures’abaisse souvent à la fin de leur parcours souterrain, par suite d’un mélange avec des eaux froides superficielles.

Eaux vadoses phréatiques ou eaux artésiennes de faible profondeur

Leur cycle est absolument identique à celui des eau x normales correspondantes et, de ce part, elles peuvent présenter les mêmes variations de débit et de température, en fonction des conditions hydrométéorologiques locales ou régionales. En ce qui concerne leur minéralisation, elle est d’autant plus caractériséet plus constante que le cheminement entre zone d’alimentation et lieu d’émergence est plus long et plus lent. En général, leur température est voisine de la normale et inférieureà 20°C ; ce sont des eaux froides. Elles sont nombreuses à Madagascar.

Eaux vadoses artésiennes de moyenne profondeur

Il existe bien entendu tous les termes de passage entre les eaux froides provenant d’une circulation à faible profondeur et les eaux t hermales profondes. Les températures de ces eaux vadoses intermédiaires s’échelonnent de 20 à 35°C (eaux tièdes).

Eaux vadoses artésiennes de grande profondeur

Le schéma de leur circuit est identique, dans ses grandes lignes, à ceux des cas précédents, mais la profondeur atteinte (1000 m et plus) permet l’acquisition d’une température beaucoup plus élevée.

Eaux juvéniles ou endogènes [32]

Il est parfois difficile de justifier la température et la composition de certaines eaux en invoquant les processus précédents. Aussi fait-on ppela à l’hypothèse de la venue au jour d’eaux juvéniles, c’est-à-dire nées par synthèse àde grandes profondeurs à l’occasion de la recristallisation des roches plutoniques ou volcaniques. La localisation de nombreuses sources thermales, très chaudes et riches en gaz (CO2 en particulier) dans les régions affectées par un volcanisme récent, de même que certains dégagementssubordonnés au volcanisme, d’eau chaude plus ou moins minéralisée et de gaz divers,semblent justifié cette hypothèse.
En réalité, elle est discutable. Pour certains vulcanologues, ces manifestations ne seraient dues qu’au réchauffement et à la vaporisation d’eaux souterraines au voisinage des racines des appareils volcaniques. Par ailleurs, des recherches récentes, basées sur les dosages isotopiques de 18O dans diverses catégories d’eaux, ne donnent pour l’instant aucune preuve formelle de l’existence d’eaux magmatiques ou volca niques.
Certains auteurs pensent même que les eaux thermales sont entièrement d’origine météorique. Il convient donc d’être prudent à ce sujet, tout en admettant l’influence des phénomènes magmatiques et volcaniques sur le gradient géothermique local et par conséquent sur l’élévation de température des eaux souterraine.
De même, on mettait sur le compte des variations des émanations magmatiques, les modifications de composition, de débit et parfois de température, constatée sur certaines sources d’origine supposée juvénile, paradoxalementmoins constantes que celles provenant d’eaux vadoses phréatiques à circulation très lente.

Table des matières

Partie-I : GENERALITES
Chapitre -I APERÇU SUR LA GEOLOGIE DE MADAGASCAR
I.1.- Le socle cristallin
I.2.- Le socle cristallin d’après les travaux faits par le PGRM
I.3.- Contexte géologique de la zone d’étude
I.4.- Conclusion partielle
Chapitre -II GEOTHERMIE ET SOURCES THERMALES
II.1.- Notion générale sur la géothermie
II.2.- Les zones thermales
II.3.- Conclusion partielle
Chapitre -III LA GEOTHERMIE A MADAGASCAR
III.1.- Origine des eaux thermales à Madagascar
III.2.- Caractères hydrogéologiques des eaux thermales
III.3.- Caractères physico-chimiques des eaux thermales
III.4.- Méthode de géothermométrie chimique et résultats
III.5.- Les zones d’intérêt géothermique à Madagascar
III.6.- Les problèmes de financement
III.7.- L’utilisation de la géothermie à Madagascar
III.8.- Conclusion partielle
Partie-II :ETUDE DU PROSPECT GEOTHERMIQUE D’ITASY
Chapitre -IV CADRE GENERAL DE LA ZONE D’ETUDE
IV.1.- Contexte géographique
IV.2.- Caractéristiques physiques
IV.3.- Contexte socio-économique
IV.4.- Conclusion partielle
Chapitre -V CONTEXTE GEOMORPHOLOGIQUE ET STRUCTURAL
V.1.- Contexte géomorphologique
V.2.- Modèle de drainage
V.3.- Analyse des trajectoires de fractures et des lignes de drainage des rivières
V.4.- Commentaires et discussion
V.5.- Conclusion partielle
Chapitre -VI LES SOURCES THERMALES D’ITASY
VI.1.- Description du gîte d’Amparaky
VI.2.- Caractéristiques physico-chimiques
VI.3.- Conclusion partielle
Chapitre -VII UTILISATIONS POSSIBLES DES SOURCES THERMALES D’ITASY
VII.1.- Utilisations directes
VII.2.- Utilisation indirecte
VII.3.- Avantages de l’énergie géothermique
VII.4.- Conclusion partielle
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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