La résistivité électrique des roches

Contexte géologique

La Haute Ville est l’une des collines rocheuses qui dominent les plaines environnantes orientées du Nord au Sud. La zone d’étude est placée sur la haute terre centrale de l’île et comprise dans la feuille PQ 47 Antananarivo Manjakandriana constituée par un socle cristallin. Le socle est formé par un complexe cristallophyllien. Les roches qu’il contient ont été regroupées en 3 ensembles sur la base de critères lithologiques, structuraux et de sensibilité à l’altération :
des migmatitiques granitoïdes ;
des granites migmatitiques;
des ortho gneiss ;
Ces roches indurées ont fini de se mettre en place au Paléozoïque, période pendant laquelle ce socle a subi une pénéplanation. Les reliefs résiduels correspondent aux roches les moins facilement altérables. Au cours des années, le socle a subi des phases de tectonique cassante. Son état de fracturation n’est pas connu précisément du fait de la faible surface d’affleurement : seules les failles issues de la tectonique récente sont bien observables. En surface, ces dernières failles morcellent la surface d’aplanissement et compartimentent les bassins en différentes sous unités. Deux phases récentes de tectonique cassante ont été identifiées, correspondant à deux distensions : la première de direction Est-Ouest et la seconde de direction Nord-Sud. Au cours de ces phases tectoniques, des mouvements verticaux d’ensemble ont pu provoquer des déséquilibres régionaux ; en modifiant les gradients hydrauliques et la position des niveaux de base, des surfaces d’aplanissement nouvelles ont pu être fixées. Le plus souvent, sur la colline ce socle ancien s’affleure, même au droit des interfluves où il est présent sous forme d’un recouvrement altéritique qui peut atteindre une cinquantaine de mètres en moyenne. La succession des faciès d’altération se représente schématiquement, depuis l’affleurement vers la base :
– horizon ferralitique rouge de quelques mètres,
– altérites (horizon altéritique kaolinique) qui correspondent à la zone d’argilisation des matériaux altérés,
– arènes micacées, un matériau arénitique argilo-sableux, et le socle sain lui-même

Facteurs de vulnérabilité à l’érosion interne

On peut penser que la vulnérabilité d’un terrain dépend de multiples facteurs intervenants. Cinq facteurs ont été pris en compte qu’on croit les plus concernés sur l’érosion interne d’un terrain quelconque. Ce choix a été fait compte tenu des données à notre disposition et de l’importance de son impact dans le cadre de l’étude.
• Relative à la profondeur de la nappe : Plus cette profondeur est petite plus il y a risque d’inondation du sous sol qui mènent a l’altération du terrain, effondrement de la fondation, éboulement.
• Relative à la pente : La pente favorise l’infiltration d’eau sur les zones à pente faible. Elle détermine aussi les espaces susceptibles sur la zone à risque de glissement interne ou externe de terrain.
• Relative à la nature du sol
– Ruissellement et infiltration : le ruissellement et l’infiltration efficace (quantité d’eau s’infiltrant jusqu’à la nappe) sont représentatifs de la recharge de la nappe. Ils sont étroitement liés à la topographie et à la nature des formations superficielles. Elle se base sur la comparaison de la topographie traduite en zones potentiellement favorables au ruissellement ou à l’infiltration (à partir du traitement du MNT).
– Couverture Pédologique : la nature, la texture, la teneur en argiles et en matière organique, ainsi que la puissance (ou épaisseur) et la perméabilité verticale des sols régulent la nature et la quantité d’échanges entre la surface et la nappe. Si la formation géologique est plus perméable comme les zones fissurées alors il y a plus de risque dans ces zones plus que les autres. Ceci peut être origine des lacunes souterraine par forte passage régulière de l’eau sur la zone.
– Altération : la perméabilité du sol dépend beaucoup du niveau d’altération des roches. Plus les roches sont altérées plus l’infiltration d’eau sont conséquent.
• Relative à la perméabilité des aquifères : La perméabilité des aquifères joue un rôle très important sur le drainage du sous-sol. Plus cette perméabilité est grande plus le sous sol est vulnérable.
• Relative à la recharge : La recharge est la capacité du sol a emmagasinée de l’eau dans une période donnée. Elle dépend de l’infiltration efficace et sa répartition dans l’espace et dans le temps. Plus précisément du climat, pluviométrie, précipitation et de la topographie. Plus la recharge est grande plus le sous sol est chargé d’eau, qui accélère le phénomène de frange capillaire.

Capacités analytiques des SIG

Pour les experts dans le domaine du SIG, la caractéristique fondamentale qui distingue les SIG des autres logiciels graphiques et notamment des logiciels de cartographie numérique est leur capacité d’effectuer des analyses (Laaribi 1994, Burrough et McDonnell 1998, Malczewski 1999). Selon la classification établie par Chrisman en 2002, les six groupes d’opérations spatiales de complexité croissante offertes par le SIG sont :
– Opérations sur les attributs descriptifs ; les techniques de superposition de couches (overlay),
– Opérations sur les surfaces et le plus proche voisin (le calcul de la pente, du gradient et aspect ou direction de la pente),
– Représentation de profil ou élévation de la surface par rapport à une ligne spécifiée ; la modélisation du drainage,
– Opérations avancées (les opérations de voisinage, modèles de localisation affectation, méthodes d’analyse statistique),
– Opérations de transformation

Facteurs influençant la résistivité des roches

La résistivité des roches est une propriété extrêmement variable pouvant aller de 10-6 Ω.m (graphite) à plus de 1012 Ω.m (quartzites) et pour laquelle différents facteurs interviennent. Avec la température qui augmente, la viscosité de l’eau tend à diminuer, ce qui favorise la mobilité des ions et entraîne donc une baisse de la résistivité. Par ailleurs, selon le type de roches on a des gammes de résistivités différentes mais aussi au sein d’une même formation, la texture et la porosité intervenant. Ainsi, les recouvrements existant entre les résistivités des différentes formations peuvent entraîner des indéterminations lors de l’interprétation. Dans ce cas, il est impossible sans données complémentaires d’identifier les entités en présence. De plus, pour les roches stratifiées, la résistivité n’est pas la même selon la direction du courant. Les valeurs minimales et maximales sont obtenues respectivement lorsque le courant s’écoule parallèlement et perpendiculairement aux strates. On parle alors d’une micro ou d’une macro anisotropie de la roche selon l’épaisseur des strates. De même, certains processus géologiques peuvent affecter les valeurs de résistivité, comme par exemple : l’altération argileuse, la dissolution, la fracturation, le cisaillement, le lessivage, l’intrusion marine, la précipitation de carbonate, la silicification, le métamorphisme…

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Table des matières

Introduction
Chapitre 1. Contexte géographiques
1.1. Localisation
1.2. Délimitation
1.3. Superficie et étendue de la Haute Ville
1.4. Démographie
1.5. Climat
1.6. Pluviométrie
1.7. Géomorphologie
1.8. Hydrographie [9]
Chapitre 2. Contexte hydrogéologique
2.1. Contexte géologique
2.2. Contexte pédologiques
2.3. Contexte hydrologique
2.4. Assainissement
Chapitre 3. Méthodologie générale
3.1. Analyse multicritère
3.1.1. Présentation [2]
3.1.2. Domaines d’applications
3.1.3. Types de méthodes
3.1.4. Quelque méthode de cartographie
3.1.5. Facteurs de vulnérabilité à l’érosion interne
3.1.6. Evaluation des risques d’érosion interne
Chapitre 4. Outils de travail
4.1. Le SIG
4.1.1. Définition
4.1.2. Mode de représentation
4.1.3. Utilité du SIG
4.1.4. Analyse spatiale dans le SIG
4.1.5. Logiciels
4.2. Rappel sur la Méthode électrique
4.2.1. La résistivité électrique des roches
4.2.2. Théorie élémentaire
4.2.3. Imagerie électrique 2D
Chapitre 5. Cartographie de la zone à risque
5.1. Travaux de Terrain
5.1.1. Enquête
5.2. Etude géophysique
5.2.1. Cadre d’étude
5.2.2. Présentation des résultats géophysiques
6.1. Traitement des cartes
6.1.1. Notation de la profondeur de la nappe
6.1.2. Notation des perméabilités des sols
6.1.3. Notation du degré de pente (P)
6.1.4. Notation du critère relatif à la recharge(R)
6.1.5. Notation du critère relatif à l’aquifères (A)
6.2. Combinaison des cartes
6.2.1. Installation de « Spatial Analyst »
6.2.2. Calcul arithmétique des cartes
6.2.3. Résultats des calculs
Chapitre 7. Interprétation des résultats et recommandations
7.1. Interprétation
7.2. Recommandations
CONCLUSION
Références bibliographiques
Annexes