ETAT DES LIEUX DE L’EXPLOITATION AURIFERE D’AMBONDRONA

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Elaboration de la carte des linéaments

En géologie, les linéaments sont toutes les formes structurales linéaires rectilignes ou curvilignes que l’on peut observer sur une image satellite après le traitement visuel. En général, ces formes ont plusieurs significations :
 Morphologique : ligne de crête, les sentiers.
 Structurale : cassures, failles et clivages.
 Lithologique : Dykes.
Les linéaments de la zone d’étude ont pu être repérés grâce au traitement numérique de l’image. La première composition colorée utilisée est le RVB : TM4 x TM3 x TM2, ensuite le canal Panchromatique qui est très apprécié pour les identifications des directions structurales à cause de sa résolution de 15 m x 15m Ces linéaments sont donc soit des lignes visibles souvent discontinues, soit des tracés hydrographiques. Les décrochements sont appréciés par le décalage de niveaux repères, comme : le tracé d’un cours d’eau anormalement rectiligne, contraste rectiligne entre deux plages de teintes différentes, déplacement rectiligne de certaines lignes de crête. L’étude de la carte des linéaments est une étape primordiale avant l’étude des déformations, puisque la carte des linéaments peut constituer un report unique des déformations. Le but de l’établissement de cette carte des linéaments est de savoir les principales directions qui ont affecté la formation géologique de la zone d’étude.

Panneau électrique (MERI : Multielectrode Resistivity Imaging)

La tomographie électrique 2D permet de déterminer la résistivité des matériaux de subsurface à partir des mesures de différence de potentiel suite à l’injection d’un courant continu à la surface du sol. Cette méthode permet alors d’obtenir une image géoélectrique des structures géologiques constituant le sous-sol.
La résistivité électrique notée ρ, inverse de la conductivité σ, est une grandeur physique qui permet de déterminer la capacité d’un sol à s’opposer au passage d’un courant injecté. Cette circulation de courant est régie par la loi d’Ohm : J= 1/ρ * E où J : densité du courant en A.m-2 E : champ électrique en V. m-1 ρ : Résistivité électrique en ρ.m En prospection électrique, la détermination de la résistivité électrique dans un milieu homogène et isotrope s’effectue à partir de la mesure du potentiel V (en volts) créé par le champ E induit par la circulation de courant d’après les équations suivantes : E = -V d’où ρ = – 1/JV.

Relation entre résistivité et géologie

La résistivité des roches est une des propriétés physique des roches variant le plus. En effet, la gamme maximale s’étend de 1,6.10-8 Ω.m (pour de l’argent) à 1016 Ω.m (pour le soufre pur). La résistivité peut être aussi bien métallique, contrôlée par les électrons libres se déplaçant dans le cristal métallique, ou électrolytique, contrôlée par les ions contenus dans l’eau d’imbibition dépendant alors de la porosité des fissures et de la conductibilité de l’eau. Il existe ainsi deux types de roches (tableau 2):
 les roches à résistivité constante telles que les roches imperméables à forte porosité, avec inclusion d’eau « fossile » comme les argiles ou les marnes, ou les roches imperméables à faible porosité comme les roches ignées et métamorphiques.
 les roches à résistivité variable qui sont généralement poreuses et perméables. Leur résistivité est fonction de leur porosité, de leur granulométrie, de leur plasticité et surtout de leur teneur en eau et en sels.

LA METHODE DE POLARISATION PROVOQUEE (PP)

Les mesures de polarisation provoquée s’effectuent à l’aide d’appareillages utilisant un courant électrique en forme de créneaux bipolaires séparés par des interruptions d’injection. Ainsi, en utilisant un dispositif classique ABMN, on envoie dans le sol ce type de courant entre A et B et on constate, lors des interruptions d’injection, qu’il subsiste entre M et N, une différence de potentiel qui se dissipe plus ou moins rapidement. Ce potentiel « résiduel » est appelé « polarisation provoquée ».

Origine et propriétés de la polarisation provoquée

Le passage d’un courant électrique dans un sol s’accompagne de processus électrochimiques dont le caractère et l’intensité dépendent directement des propriétés chimiques et physiques du sol. Le passage du courant peut se faire de deux façons: (1) par conductibilité électrique pour laquelle il y a déplacement d’électrons libres dans les particules métalliques (pyrite, chalcopyrite, …); et (2) par conductibilité ionique pour laquelle il y a déplacement d’ions dans les solutions contenues dans les pores et les fractures des roches. La polarisation provoquée origine des processus électrochimiques qui se produisent lorsque le courant passe: (1) d’un milieu à conductibilité ionique (eau) à un milieu à conductibilité électronique; et (2) d’un milieu à conductibilité ionique à un milieu peu conducteur ou au contact d’un milieu de conductibilité ionique différente. Le passage du courant dans le sol ou la roche se fait principalement par conduction ionique à travers des pores ou fractures remplis de solution. Or, il arrive que certains de ces pores soient bouchés par des particules métalliques, c’est le cas d’un minerai (figure 12). Puisque ces particules ne peuvent transmettre les ions, il y a accumulation des ions à la surface de la particule. Ces charges sont positives du côté A et négatives du côté B. Ces charges attirent ou repoussent des électrons dans la particule métallique. On obtient autour de la particule ce qui est appelé une double couche électrisée et la particule est dite polarisée. Si le courant d’émission cesse brusquement, cette double couche se décharge, se comportant comme un condensateur moléculaire. Puisque chaque pore bloqué devient polarisé, l’effet PP total dépend donc du nombre de pores bloqués. Ce phénomène ne dépend donc pas seulement du volume du minerai, mais aussi de son état de dissémination. On notera cependant que de très petits grains offrent une très grande résistance électrique, si bien que le courant d’excitation dans un minerai finement disséminé va suivre de façon préférentielle les pores non obstrués, ce qui limite la réponse PP. Une très grande porosité et une forte conductivité des fluides remplissant les pores vont également tendre à réduire la réponse PP puisque les deux tendent à court-circuiter le courant à travers les passages libres.

Mesure de la polarisation provoquée dans le domaine temporel

Cette mesure est aussi appelée « polarisabilité apparente ». En fait, les effets peuvent provenir de la polarisabilité de plusieurs corps, compte tenu des hétérogénéités que l’on peut rencontrer dans le sous-sol, en pratique. Pa = ΔVt / V0 T.
Pa : Polarisabilité apparente.
ΔVt: Potentiel mesuré à l’instant t V T.
0 : Potentiel mesuré juste avant l’interruption du courant (t=0).
La chargeabilité s’exprime par l’intégrale du temps de décroissance de la tension de polarisation et correspond à l’aire située sous la courbe de décharge entre deux temps t1 et t2 après coupure du courant. Cette chargeabilité traduit la facilité du matériau à se polariser, plus la chargéabilité est grande, plus le matériau n’est polarisable (figure 13).

Effets PP en Time Domain Electro-Magnetism

Le passage du courant électrique dans le sous-sol peut produire des processus électrochimiques dont les caractéristiques et l’intensité dépendent des propriétés physiques et chimiques des roches. L’effet PP traduit la faculté de certaines roches à se polariser sous l’action d’un champ électrique puis à se dépolariser lorsqu’on interrompt brusquement ce champ. Les minéraux argileux et les minéraux conducteurs disséminés au sein d’une formation résistante (le graphite disséminé, par exemple) sont les principaux responsables de la polarisation provoquée. Cet effet de polarisation provoquée, lorsqu’il est intense, se manifeste de manière très claire par l’apparition de points négatifs en milieu ou a la fin de la courbe, notamment en dispositif central ou coïncident. Lorsqu’il est assez intense, il domine la réponse de conduction devenue trop faible.

Le sondage Time Domain Electro –Magnetism (TDEM)

La prospection par champ électromagnétique artificiel ou naturel généré par des courants variables dans le temps, porte le nom de prospection électromagnétique. TDEM (Time Domain Electro-Magnetism) est le terme classique utilisé dans les pays anglo-saxons. C’est une méthode de sondage EM (électromagnétique) à source contrôlée en domaine temporel. Elle est parfois appelée TEM (Transient Electromagnetism), en raison de la forme décroissante du signal mesuré (« transient » : transitoire). Cette méthode est particulièrement adaptée à la détection des terrains conducteurs comme les terrains aquifères.

Principe de la méthode

La méthode TDEM est une méthode électromagnétique de sondage géophysique. Elle permet de sonder le sous-sol grâce à l’induction électromagnétique produite par la coupure brusque d’un champ magnétique statique établi en surface grâce à une boucle de câble déployée, à la surface dans laquelle on a fait circuler un courant électrique (figure 14, en rouge).
La différence de flux crée une induction dans le sol, sous forme de boucle de courant (en bleu) qui crée à son tour un champ secondaire enregistré soit par la même boucle de câble en surface (dispositif coïncident) soit par une boucle de câble plus petite placée au centre de la boucle d’émission (dispositif central). Le champ secondaire est décroissant dans le temps. Plus le temps considéré est grand, plus l’information obtenue est profonde. L’étude de la forme de sa décroissance se traduit par une courbe de sondage reliant la résistivité apparente (en ordonnée) au temps (en abscisse) de façon analogue aux sondages électriques à courant continu. Cette courbe est étudiée et inversée pour reconstituer la variation de la résistivité en fonction de la profondeur. L’hypothèse prise lors de cette étape est celle d’un terrain stratifié horizontalement. Le modèle de résistivité en fonction de la profondeur est soumis à des règles d’équivalence et de suppression (analogue à celles connues pour l’électrique) ce qui fait qu’une interprétation n’est jamais unique et réclame souvent une connaissance à priori sur la profondeur ou sur la résistivité des terrains qui peuvent être connus par une autre méthode (i.e. forage, diagraphie,…). La méthode TDEM est très sensible aux terrains conducteurs et à la position de leur toit et les définit de façon meilleure que les sondages électriques. En revanche, les terrains résistants (supérieurs à 500 Ωm) sont mal définis.

Table des matières

CHAPITRE 1 : CADRE D’ETUDES
1.1. PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE
1.1.1. Population
1.1.2. Accessibilité
1.1.3. Climat, hydrographie et végétation
1.2. CADRE GEOLOGIQUE
1.2.1. Le bloc d’Antananarivo
1.2.2. Caractéristiques de la Géologie Régionale
1.3. GEOLOGIE DU GISEMENT D’OR D’AMBONDRONA
1.3.1. Etudes Lithologiques et Géochimiques
2. CHAPITRE 2 : RAPPELS DES BASES METHODOLOGIQUES
2.1. LA TELEDETECTION
2.1.1. Définition
2.1.2. Les images satellites
2.1.3. Images LANDSAT
2.1.4. Elaboration de la carte des linéaments
2.2. LA METHODE ELECTRIQUE
2.2.1. Panneau électrique (MERI : Multielectrode Resistivity Imaging)
2.2.2. Relation entre résistivité et géologie
2.2.3. Matériels et mode d’acquisition des données
2.2.4. Le dispositif Wenner
2.2.5. Traitement des données
2.3. LA METHODE DE POLARISATION PROVOQUEE (PP)
2.3.1. Origine et propriétés de la polarisation provoquée
2.3.2. Mesure de la polarisation provoquée dans le domaine temporel
2.3.3. Effets PP en Time Domain Electro-Magnetism
2.4. LA METHODE ELECTROMAGNETIQUE
2.4.1. Le sondage Time Domain Electro –Magnetism (TDEM)
2.4.2. Principe de la méthode
2.4.3. Mise en oeuvre et acquisition des données
2.4.4. Interprétation
3. CHAPITRE 3 : PRESENTATION DES RESULTATS- INTERPRETATION 
3.1. ANALYSE DE L’IMAGE SATELLITE
3.1.1. Résultats de traitement de l’image
3.1.2. Interprétation des résultats de la télédétection
3.2. ETAT DES LIEUX DE L’EXPLOITATION AURIFERE D’AMBONDRONA
3.3. PANNEAUX ELECTRIQUES
3.3.1. Panneau 1
3.3.2. Panneau 2
3.3.3. Panneau 3
3.4. PROFILS TDEM
3.4.1. Profil 1
3.4.2. Profil 2
3.5. SYNTHESE DES RESULTATS
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAHIQUES

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