réflexions sur les principes, domaines de validité et applications des méthodes de prospection géophysique de surface

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1 réflexons sur les prncpes, domanes de valdté et applcatons des méthodes de prospecton géophysque de surface B.R,G. M. 3.JUIL986 aruothéque

2 BRGM réflexons sur les prncpes, domanes de valdté et applcatons des méthodes de prospecton géophysque de surface A. Durand jun SGN 247 EAU BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL Département EAU B.P ORLÉANS CEDEX 2 - Tél. : (33)

3 HYDROGEOLOGIE DES MILIEUX FISSURES AVANT-PROPOS L'utlsaton des méthodes de prospecton géophysque de surface en hydrogéologe a sub un essor consdérable depus les années soxante-dx, conjontement à l'utlsaton grandssante de la technque de foraton appelée "Marteau fond de trou". L'adopton de ce nouveau mode de foraton a consttué un bouleversement total, en rason de sa moblté, de sa rapdté d'utlsaton, condusant à la réalsaton de captages d'eau potable à des cadences crossantes et en partculer dans les régons renfermant des aqufères dscontnus et en partculer au drot de l'afrque de l'ouest. En conséquence, le chox des stes d'mplantaton d'un nombre de forages sans cesse grandssant a dû se fare d'une manère de plus en plus rgoureuse, sans toutefos pouvor échapper à deux contrantes majeures, à savor : - le pérmètre à prospecter est la plupart du temps mposé par la présence du vllage qu'l convent d'almenter, d'où contrante de proxmté - pour conserver le bénéfce de la rapdté d'exécuton, l'mplantaton du forage dot se fare dans un temps très bref, parfos rédut à quelques heures d'nterventon du géologue. La géophysque (méthodes électrques, électromagnétques, magnétques, ssmques) étant un outl largement expérmenté en mleux aqufères contnus, satsfasat dans une certane mesure à ces crtères. L'absence de sens crtque dans son utlsaton (notamment à l'occason d'nvestgatons en profondeur, de la part des utlsateurs) amena toutefos à quelques déconvenues. Ans, lorsque pluseurs forages ont été réalsés et testés, on observe parfos que leurs productvtés ne concordent pas avec la dstrbuton des anomales qu ont été relevées. Certes, la

4 géophysque est utlsée c o m m e méthode d'appu de la photographe aérenne pour les stes dffcles, mas une réflexon sur les performances que l'on peut en attendre et plus précsément sur le bon emplo des technques est nécessare. Dans le cadre du programme HMF, la présente étude propose une révson des utlsatons pratques qu ont été fates de la géophysque en se référant aux programmes d'hydraulque vllageose conduts par le B R G M depus 0 ans pour en trer des gudes pour une melleure adéquaton entre les méthodes à chosr et les stes à prospecter.

5 AVERTISSEMENT L'objet du présent rapport n'est pas de procéder à une revue systématque de détal des caractérstques de l'ensemble des méthodes de prospecton géophysque de surface actuellement dsponbles au catalogue et par alleurs largement utlsées dans des domanes d'étude du sous-sol et auss varées que la prospecton mnère, pétrolère, à fable profondeur (recherche d'eau, géne cvl, etc...)«en effet, un descrptf précs, judceusement agrémenté d'exemples pratques souvent très pertnents d'un grand nombre de méthodes de prospecton géophysque de surface, occupe une place mportante dans la lttérature technque exstante. Le lecteur sera ans constamment renvoyé à des ndex bblographques nsérés dans le texte, de manère à compléter ou à affner ses propres connassances théorques avant de conforter son expérence d'homme de terran. C'est justement le volet de l'expérence de l'homme de terran qu va caractérser le thème central de ce rapport. Ans, seul le savor-fare technque et réfléch du pratcen hydrogéologue ou géophyscen (ou encore meux de l'hydrogéologue et géophyscen), agrémenté des confrontatons ncessantes entre le modèle théorque offert par la technologe et le mleu naturel, qu'l s'agt de découvrr et comprendre, nous apparaît être le melleur fl conducteur lorsqu'l s'agra de défnr et de chosr telle ou telle méthode la plus approprée au problème posé. Cec ndque que la défnton la plus élaborée possble de l'objectf à attendre dot rester la préoccupaton majeure du naturalste, surtout lorsque l'on sat que la cble ne peut être attente que d'une manère analogque par le bas de perturbatons ponctuelles créées sur un envronnement naturel. Il est ben évdent que dans ce qu va suvre, le pratcen se dot de maîtrser à la perfecton, la palette des technques qu lu sont proposées. Par alleurs et pendant le déroulement de son traval, c'est donc une plus grande place à la réflexon et à la concentraton qu sera offerte au naturalste, ce qu condura ce derner à l'élaboraton d'un modèle naturel théorque des plus cohérent avec les envronnements géologque, géoélectrque et hydrogéologque rencontrés.

6 Nos réflexons seront plus partculèrement orentées sur l'adopton de méthodes géophysques de surface dans le cadre des grands projets d'hydraulque vllageose en Afrque sahélenne, tout en gardant à l'esprt la convcton qu'à l'ade de l'expérence acquse d'une part, et de l'améloraton technologque des nstruments de mesure, d'autre part, l'utlsaton des méthodes de prospecton géophysque de surface (électrques, électromagnétques, magnétques, ssmques) devra satsfare mpératvement à l'alternatve suvante : - abasser les coûts d'équpement à résultat égal ; - offrr un melleur servce pour un coût dentque ; tout en sachant que la masse fnancère attrbuée à la géophysque -et donc correspondant aux économes qu'elle est susceptble d'ntrodure au nveau des réalsatons (réducton du taux d'échec et de la profondeur des forages)-est nettement mons élevée qu'en hydraulque urbane, pour laquelle les méthodes géophysques se justfent fnancèrement et ont depus longtemps montré leur effcacté.

7 SOMMAIRE Pages INTRODUCTION Premère parte : LES PRINCIPALES METHODES GEOPHYSIQUES OPERATIONNELLE SUR L'ETUDE DES MILIEUX FISSURES 3 I - LES METHODES D'APPRECIATION DU PARAMETRE DE RESISTIVITE 6. - La prospecton électrque par courant contnu Les prospectons électrques en courant alternant : Les méthodes électromagnétques La méthode magnéto-tellurque naturelle 7 II - LES METHODES D'APPRECIATION DU PARAMETRE DE VITESSE DES ONDES DANS LE SOL : LA PROSPECTION SISMIQUE 25 II. - La méthode ssmque réfracton 26 II.2 - La méthode ssmque réflexon 28 IL3 - Conclusons sur la méthode ssmque 29 III - LES METHODES D'APPRECIATION DU PARAMETRE DE SUSCEPTIBILITE MAGNETIQUE : LA METHODE MAGNETIQUE 30 IV - LES METHODES D'APPRECIATION DU PARAMETRE DE DENSITE : LA METHODE GRAVIMETRIQUE 3 V - LES METHODES D'APPRECIATION DES PARAMETRES DE POTENTIEL, DE DISPERSION OU D'ACCUMULATION : LES METHODES DE POLARISATION 3 VI - CONCLUSION PARTIELLE : CHAMP D'APPLICATION TECHNIQUE DES DIFFERENTES METHODES 32 VI. - Champ d'applcaton de la méthode électrque classque en courant contnu 32 VI.2 -Champ d'applcaton de la méthode électromagnétque 33 VI.3 -Champ d'applcaton de la méthode ssmque 34 VI.4 -Champ d'applcaton de la méthode magnétque 34 VI.5 -Champ d'applcaton de la méthode gravmétrque 34 Deuxème parte : LES METHODES DE PROSPECTION GEOPHYSIQUES DE SURFACE ILLUSTREES PAR DES EXEMPLES 35 I - PRESENTATION DE "CAS TYPES" 37 II - AUTRES EXEMPLES SUR L'EXPERIENCE ACQUISE EN AFRIQUE DE L'OUEST ET EN METROPOLE 68 Etude méthodologque par méthodes électrques et électromagnétques sur le ste plote de Lufac (Ille-et-Vlane) 69

8 Pages Poursute de l'étude géophysque méthodologque sur le ste plote de Lufac - Commune de Broualan (Ille-et-Vlane) 83 Projet d'hydraulque vllageose du consel de l'entreten en Burkna-Faso 87 Programme d'hydraulque vllageose du consel de l'entente 89 Programme C E A O d'hydraulque vllageose et pastorale dans les ère et 2ème régons - Premère campagne au Mal 95 Projet C E A O - Campagne marteau-fond-de-trou au Sénégal Orental 0 Prospecton d'aqufères par méthodes électrques et magnétques dans les ère et 2ème régons de la Républque du Mal 07 Projet d'hydraulque vllageose Usad - Fac Togo 7 Etude géophysque pour l'hydraulque vllageose dans la régon du Nord Borgou 23 Exemples d'assocaton de méthodes électrques et électromagnétques 29 Exemples d'assocaton de méthodes électrques et magnétques 3 CONCLUSION Exemples GENERALE d'assocatons des méthodes électrques et de ssmque 5 réfracton REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES Lste des fgures Fgure - Schéma de prncpe de la prospecton électromagnétque 4 Fgure 2 - Fgure 3 - Fgure 4 - Fgure 5 - Lokola (Côte d'ivore) - Dorte et roches vertes - Etude du pendage des fractures par profls électrques en double longueur de lgne 38 Bamassapla (Côte d'ivore) - Grante - Etude du pendage des fractures par profls électrques en double longueur de lgne 40 Régon de Nara Est (Mal) - Recherche des épontes de flons de dolérte ntrusfs dans les péltes cambrennes (méthode magnétque) a - Profl magnétque P2 ste N3 El Greyg b - Profl magnétque ste N0 Weumel 42 Régon de Nara Est (Mal) - Recherche des épontes de flons de dolérte ntrusfs dans les péltes cambrennes (méthode magnétque) - Profl magnétque N 9 ste N5 Mbeuryeu 44

9 Pages Fgure 6 - Fgure 7 - Fgure 8 - Fgure 9 - Fgure 0 - Route Kffa-Néma (Maurtane) - Recherche des épontes de flons de dolérte ntrusfs dans les péltes cambrennes (méthode électrque) a - Implantaton R.9 b - Implantaton R.3 c - Implantaton R Route Kffa-Néma (Maurtane) - Recherche des épontes de flons de dolérte ntrusfs dans les péltes cambrennes (méthode électrque) Implantaton R Mankarga (Burkna-Faso) - Brrmen - Comparason des méthodes électrques et électromagnétques 50 (Mal-Deuxème régon) - Prospecton hydrogéologque dans des zones de grès nfracambrens njectés de dolérte, à l'ade des méthodes électrques et magnétques 52 (Mal-Deuxème régon) - Implantatons au contact entre schste et grès 54 Fgure - Mamou (Gunée) - Grantes njectés de dolérte 56 Fgure 2 - Ste de Bols-Lptako, Nger 59 Fgure 3 - Profls et sondages électrques - Ranch de Leo (Burkna-Faso) - zone 5 6 Fgure 4 - Profls et sondages électrques - Ranch de Leo (Burkna-Faso) - zone C 63 Fgure 5 - Méthodes électromagnétques - VLF - Implantaton dans les grantes - Lolobo FI 65 Fgure 6 - Méthodes électrque et électromagnétque - VLF - Sabodala (Sénégal Orental) 67 Fgure 7a - Broualan - Profl - VLF nclnason et VLEM nclnason - VLEM (Electromagnétsme à boucle vertcale) et VLF mode nclnason 76 Fgure 7b - Broualan - VLF nclnason - VLF mode nclnason 78 Fgure 7c - Broualan - VLF résstvté - VLF mode résstvté 79 Fgure 7d - Broualan - VLF Electromagnétsme à boucles horzontales 80 Fgure 8a - Broualan - Plan de stuaton des profls de résstvtés et des forages 8 Fgure 8b - Broualan - Traînés smples 82 Fgure 9 - Profl de résstvté et sondage électrque 9 Fgure 20 - Profls de résstvté et VLF 92

10 Pages Fgure 2 - Prospecton des aqufères dscontnus au sud de Kayes- Programme C E A O - Paramètres caractérstques d'une anomale de la résstvté apparente 94 Fgure 22 - Prospecton des aqufères dscontnus au sud de Kayes- Programme C E A O - Répartton des forages en foncton des caractérstques de l'anomale géophysque correspondante - Toutes formatons géologques confondues 98 Fgure 23 - Prospecton des aqufères dscontnus au sud de Kayes- Programme CEAO - Répartton des forages en foncton des paramètres de l'anomale géophysque correspondante - Dans le Brrmen 99 Fgure 24 - Prospecton des aqufères dscontnus au sud de Kayes- Programme C E A O - Répartton des forages en foncton des paramètres de l'anomale géophysque correspondante - Dans l'infracambren 00 Fgure 25 - Profl de résstvté - Kono-Banère, Gadaba, Labd 4 Fgure 26 - Profl et rectangle A B 8 Fgure 27 - Schéma logque condusant à une mplantaton de forage ou à un abandon du ste 22 Fgure 28 - Ste de Garn Serk Foulan (Nger) 28 Fgure 29 - Burkna Faso - Ste expérmental de Rapadama 30 Fgure 30 - Transvaal et Orange (Afrque du Sud) 32 Fgure 3 - Ste d'akpaka (Togo) 33 Fgure 32 - Nara - Profl P8 34 Fgure 33 - Ste de Tkoura 39 Fgure 34 - Ste de Douentza 40 Fgure 35 - Ste de Nara - Profl P5 4 Fgure 36 - Ste de Daamba Tcharktara - Dnkoulou 43 Fgure 37 - Ste de Koutala 44 Fgure 38 - Ste de Kolokan 46 Fgure 39 - Ste de Ségué 48 Fgure 40 - Pste de Falou 49

11 Lste des tableaux Pages Tableau - Prncpales méthodes géophysques opératonnelles sur l'étude des mleux fssurés 4 Tableau 2 - Classfcaton des systèmes électromagnétques usuels opérant dans le domane fréquentel - Prospecton au sol 5 Tableau 3 - Classfcaton des systèmes électromagnétques usuels opérant dans le domane fréquentel - Prospecton au sol - Systèmes électromagnétques à émetteur fxe 6 Tableau 4 - Classfcaton des systèmes électromagnétques usuels opérant dans le domane fréquentel - Prospecton au sol - Systèmes électromagnétques à émetteur-récepteur mobles 8 Tableau 5 - Vtesse des ondes ssmques 25 Tableau 6 - Quelques caractérstques des méthodes de proflage employées 70 Tableau 7 - Volume et localsaton des travaux d'mplantaton 93 Tableau 8 - Recherche de la cble hydrogéologque par leur sgnature géophysque 08 Tableau 9 - Anomales électrques rencontrées et leur statstque sommare 20 Tableau 0 - Résultats globaux obtenus au 30 Jun 985 à partr de 02 forages réalsés 2

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13 INTRODUCTION Les terrans composant le socle crstalln ou crstallophyllen et ceux composant les formatons tabulares de l'infracambren couvrent plus de 40 % de la surface occupée par les états de l'afrque de l'ouest et sont de nature varée, tout en présentant des caractérstques pétrographques ou dagénétques communes. A l'orgne, ces roches sont toutes compactes et mperméables sans porosté d'nterstce et n'offrent, au plan hydrogéologque, un ntérêt que s elles sont altérées ou fssurées. Dès les années 965, l'hydrogéologue sut, à la faveur de nombreuses expérmentatons, que la parte fssurée des roches sanes pouvat consttuer un réservor aqufère explotable et dsposé sous une couverture d'altératon souvent mons perméable. La coupe géologque classque observable est la suvante : - en surface, des formatons latértques sous forme d'argles ou de curasses ; - au-dessous, les altértes plus ou mons argleuses ou sableuses, passant progressvement aux altértes à structures conservées ; - le socle altéré où la roche est fortement altérée mas conserve sa cohéson (arènes) ; - le socle fssuré et peu altéré ; - le socle san, très peu fssuré et altéré. La démarche de l'hydrogéologue dans le cadre de recherche d'eau en mleux aqufères dscontnus, (mleu de socle) comprend les phases d'exécuton suvantes : - étude des photos aérennes de manère à repérer tous les lnéaments susceptbles de correspondre à un réseau de fractures, d'une part, et à apprécer l'ensemble des crtères morphologques et géomorphologques pouvant consttuer des ndces hydrogéologques ntéressants, d'autre part ; - la localsaton au sol avec une précson acceptable (de l'ordre de la dzane de mètres), des lnéaments dentfés par la couverture photo-aérenne ; - l'adopton de méthodes de prospecton géophysque au sol, tendant à confrmer ou à nfrmer les observatons fates précédemment et notamment celles concernant la fracturaton.

14 Actuellement, la géophysque est employée d'une façon quas systématque dans les cas délcats pour lesquels les rsques d'échecs sont majorés. Quant à l'nterprétaton quanttatve de la mesure, elle n'est pas pratcable dans ben des dspostfs utlsés du fat de l'nexstence de forages d'étalonnage. Le cadre de notre réflexon sera volontarement lmté aux technques d'mplantaton d'ouvrages se référant aux méthodes de prospecton géophysque de surface. Chaque méthode sera présentée succnctement, pus dscutée en ce qu concerne ses domanes d'applcaton, les réserves à émettre et sera largement commentée à l'ade d'exemples choss dans le cadre de projets d'aménagement en Afrque sahélenne, et d'études de stes en roches dures en métropole. Retenons que le gan en effcacté des méthodes de surface permettra : - d'abasser les coûts d'équpement à résultat égal - de meux caractérser les stes à forer en partculer dans la recherche de forts débts en pette rrgaton.

15 Premère parte LES PRINCIPALES METHODES GEOPHYSIQUES OPERATIONNELLES SUR L'ETUDE DES MILIEUX FISSURES

16 0, 0 02 (I Inn) Un) 05 HKCONNAISSANC IIIIIMI (578 9 IIIIIMI G78 9 J345678O ll JILL {* POLARISATION STONTANKK (RP) Paramètre physque consílóré Potpntrl el pétrochmque et.hertrnrnlqup Grtndrur mesurée DfTprpncp, dp potentel Cît'nérnle > MAGNETISME magnétque Champ n>rrnf tque GRAVIMETRIE Acrlf rnton Hc la pesanteur. en crox OfTprpnrp dp pntonttrl et ntensté Dégrosse MICROGIIAVIMÍ3TIUK pesnnteur SISMIQUIC KKFIJïXION II TF DKFINITION f prnprgntnn d'unp onde ELECTRIQUE-SE. en crox plurrlroctonels, profls ((mn électrque, rectangle) DlTrpnrr dp potentel et nlrnqte ELECTROMAGNETIQUE (VI.K, mnx-mn, Melos, Syscal EM) 'nclnnfon ou rbpporldcacnnpnrnn- Ipsd'unrhnnp mnpnrtqup SISMIQUE REFRACTION Vtrssr r propagaton Tpmpn de parcours Détnlléc MAGNETOMr.I'ltlE POLARISATION SPONTANEE (SP) POLARISATION PROVOQUEE (PP) MICROGRAVIMETHIE MAGNETOTEM,URIQUB J I'm nnt el plrctrochmqup rtc'rcirocnétqup Dsperson ou nrrumlnton dp rhfrrff rler r» ps DfTrencP dp potentel ET»«l HP fr^htenrp p de rhnr < a nl)lt Acrrtprntínn dp ta pranntçur Chump éfpctrqup et Tableau - Prncpales méthodes géophysques opératonnelles sur l'étude des mleux fssurés

17 Suvant les paramètres dont elles permettent la mesure, l peut être fat appel, d'un pont de vue théorque, à pluseurs méthodes de prospecton géophysque[6]. Ces paramètres sont : - la résstvté (ou son nverse, la conductvté) - la vtesse des ondes - la susceptblté magnétque - la densté - le potentel électrochmque et électrocnétque - la dsperson ou l'accumulaton de charges électrques. Au plan pratque, la (ou les) méthode(s) employée(s) dot répondre à un caher des charges dont les clauses sont dctées par la réalsaton dans de bonnes condtons des campagnes d'aménagement d'hydraulque vllageose. Il est en partculer demandé à la géophysque d'être : - smple et effcace au nveau de la réalsaton des mesures et de leur nterprétaton ; - peu coûteuse, rapde et smple à mettre en oeuvre ; - adaptée à l'échelle de reconnassance requse (décamétrque à hectométrque) ; - apte à dfférencer au meux la successon lthologque la plus fréquemment rencontrée à l'échelle régonale du projet. De nombreuses méthodes d'nvestgaton par prospecton géophysque de surface sont à notre dsposton, mas toutes ne présentent pas l'ensemble des qualtés requses sute à la défnton de l'objectf à attendre. Beaucoup de méthodes sont sélectves, d'autres se complètent. Les prncpales méthodes géophysques opératonnelles sur l'étude des mleux fssurés sont regroupées dans le tableau.

18 I - LES METHODES D'APPRECIATION DU PARAMETRE DE RESISTIVITE Le paramètre mesuré c est la résstvté de la roche ou du terran[28]. La conductvté électrque ou proprété de condure le courant électrque vare largement d'une roche à l'autre. Les grandeurs qu l'exprment sont la conductvté - ou son nverse, la résstvté dont l'unté utlsée est l'o h m.m. La résstvté d'une roche sera foncton de la quantté d'eau qu'elle content, donc de sa porosté, et de la mnéralsaton de l'eau qu'elle renferme. Une zone fssurée, à porosté plus mportante que la roche sane, présentera une résstvté plus fable, d'autant plus fable qu'elle sera plus fssurée. Le rapport résstvté zones f ssurées/résstvté roches sanes peut attendre 0. C'est un contraste suffsant pour être accessble à des mesures de surface. La prospecton électrque par courant contnu détermne les résstvtés à partr des courants conduts (). En général, l y a une melleure sélectvté des formatons résstantes par courant contnu.. - LA PROSPECTION ELECTRIQUE PAR COURANT CONTINU Rappelons que selon que l'on s'ntéresse aux varatons de la résstvté avec la profondeur, ou latéralement, deux technques sont à mettre en oeuvre : - les sondages électrques - les profls de résstvté () La méthode de prospecton électromagnétque par courant alternatf détermne la résstvté à partr des courants nduts (vor paragraphe.2).

19 ..- LE SONDAGE ELECTRIQUE Un sondage électrque (S.E.) consste à établr la courbe de varaton, en foncton de la profondeur, de la résstvté apparente des terrans et mesurée en surface à l'ade d'un dspostf à 4 électrodes (ou quadrpole) AMNB. La profondeur d'nvestgaton est réglée en fasant varer la dstance entre les électrodes d'njecton de courant A et B. La dfférence de potentel créée est mesurée entre les électrodes M et N pus reportée sur un graphque pour chaque valeur de AB/2 avec : - en abscsse : la dstance A B/ 2 - en ordonnée : la résstvté apparente donnée par l'apparel. Le tout en coordonnées b-logarthmques. La courbe obtenue est alors nterprétée sot par abaque, sot par programme sur ordnateur ou calculatrce de poche, en termes de conductance longtudnale ou de résstance transversale des facès électrques successfs. Le sondage électrque classque est exécuté selon une seule drecton, mas à partr du centre du quadrpole d'autres mesures peuvent être fates dans des drectons dfférentes dans le but de tradure l'ansotrope électrque du mleu. Les dspostfs carrés sont des dspostfs partculers d'nvestgaton plurdrectonnelle utles pour tradure une ansotrope du mleu qu, en l'absence de toutes autres ndcatons, peuvent fournr l'orentaton des prncpales drectons de fssuraton ou de facturaton et permettre d'orenter les profls de résstvtés à entreprendre (vor c-après). - Mse en oeuvre [9] La réalsaton des sondages électrques pour de fables longueurs de lgne - jusqu'à 600 m - nécesste un matérel relatvement smple et peu encombrant : - un apparellage de mesure (résstvmètre) et ses accessores ; - un véhcule. Par alleurs, cnq manoeuvres au plus sont nécessares pour des sondages ne dépassant pas des longueurs de lgne AB de 000 m.

20 - Avantages Les sondages électrques permettent de fare une nterprétaton quanttatve qu peut être étalonnée sur des forages exstants. Cette méthode permet en partculer de donner une bonne nformaton sur l'mportance de l'altératon et sur les prncpaux accdents qu peuvent affecter le socle. Elle est ndspensable à la défnton des dspostfs du traîné électrque et à son nterprétaton. - Inconvénents [6] - nécesste un calage sur forage exstant ; - son nterprétaton vare en foncton de l'orentaton du sondage par rapport à la drecton de fracturaton présumée (en mleu ansotrope). /..2 - LE TRAINE ELECTRIQUE OU PROFIL DE RESISTIVITE Le profl de résstvté donne pour des statons de mesures algnées et régulèrement espacées, la valeur de la résstvté apparente mesurée à l'ade d'un dspostf où l'écartement AB est constant. Il met donc en évdence les varatons latérales de la résstvté apparente. C'est un dspostf rgde qu, tant qu'l est assez court, est déplacé en traînant l'ensemble des câbles d'où son n o m de "traîné" électrque. L'emplo de pluseurs couples de mesure MN, pour chaque poston des pôles d'envo est auss utlsé sous forme de dspostfs asymétrques, permettant de meux localser les causes des à-coups de prse. Ces dspostfs sont connus sous le nom de [] : - traîné à répétton - traîné combné (où l'électrode commune d'envo de courant est élognée vers l'nfn, à une dstance supéreure à 5 fos la longueur AB/2 et dsposée sur une perpendculare à AB).

21 - Mse en oeuvre La réalsaton des mesures nécesste le m ê m e matérel que celu du sondage électrque. Toutefos, le personnel dot être un peu plus nombreux, surtout dans le cas du traîné où pluseurs longueurs de lgnes A B sont essayées. - Avantages. Cette méthode très largement utlsée dans des projets d'mplantaton en hydraulque vllageose, permet le repérage de zones fracturées ou fssurées vertcales ou subvertcales.. C'est une méthode essentellement qualtatve qu permet parfos d'estmer le pendage de zones fracturées à condton d'adopter pluseurs longueurs de lgne A B (vra seulement en mleu tabulare).. Cette technque de prospecton est rapde et relatvement légère. - Inconvénents - Ne peut être utlsée seule car dot être oblgatorement dmensonnée sur les caractérstques d'un sondage électrque vosn (chox de la longueur de lgne sur la branche ascendante du sondage électrque). - La précson d'une telle méthode est foncton du pas de mesure (longueur M N) et de la dmenson du quadrpole (longueur AB)...3- CAS PARTICULIER DU SONDAGE ELECTRIQUE PLURI- DIRECTIONNEL Déjà évoquée plus haut, cette méthode permet l'étude de l'ansotrope électrque du mleu dscontnu à l'ade de 2 dspostfs : - Le dspostf "carré" où les quatre électrodes A, B, M et N sont dsposées suvant un motf géométrque carré de côté a, ce derner étant détermné par sondage électrque préalable.

22 0 On réalse ensute les mesures suvant 4 ou 6 drectons, donc par rotatons successves de 45 ou 30, respectvement. - Le dspostf rectangle où l'on déplace les électrodes de mesure MN non seulement le long de la lgne d'njecton AB, mas auss latéralement à cette dernère jusqu'à une dstance vosne de AB/4. La surface explorée couvre une are égale à AB/3 x AB/2(*), de façon à lmter les effets de proxmté d'électrode d'njecton. - Mse en oeuvre La mse en oeuvre de cette méthode demande l'équpement de prospecton électrque classque utlsé pour le sondage électrque déjà décrt. Pour une exécuton rapde (une heure pour un dspostf carré avec 3 longueurs de côté), l nécesste un opérateur et quatre manoeuvres. -Avantages - Dspostf carré. Permet de détermner 2 paramètres qu sont lés à la drecton des structures ou des fractures et à l'ntensté de la fracturaton. Il permet ans de décder s un ste est favorable ou non à l'mplantaton. C'est un dspostf applcable à l'étude de tous les mleux dscontnus tant en pays crstalln que karstque, mas présentant toutefos un ntérêt lmté en hydraulque vllageose. - Dspostf rectangle [3]. Permet la suppresson des à-coups de prse relatfs aux électrodes d'njecton AB pendant l'exécuton du rectangle.. Bon rendement dans la prospecton quand de très longs AB sont nécessares. - Inconvénents - Dspostf carré Un tel dspostf ne permet pas à lu seul d'mplanter un forage. (*) Rectangle lmté du profl central ou confguraton "Gradent".

23 Dspostf rectangle [23] La profondeur d'nvestgaton n'est pas rgoureusement constante le long du gradent ; elle est plus fable dès que l'on s'élogne de l'axe AB : une anomale rencontrée en bordure de gradent présente une ampltude plus forte mas un nveau plus fable que s elle état rencontrée au centre du gradent : Dffcultés de raccorder entre eux deux rectangles vosns (embrayage délcat). Calculs du coeffcent K longs et ennuyeux. /..4 - VARIANTE DU DISPOSITIF TYPE "TRAINE" ELECTRIQUE II s'agt de la rosace électrque. Cette méthode sert à précser la drecton des anomales détectées par traîné électrque et utlse la même confguraton électrque que le traîné : l'électrode de potentel M est centrée sur l'anomale pré-dentfée et l'autre pôle N tourne sur un cercle concentrque à M. Lorsque la drecton du segment M N coïncde avec celle de l'anomale, on observe une dfférence de potentel mnmale très basse. - Avantages et nconvénents Ce sont les mêmes que ceux exposés à l'occason de la descrpton de la méthode du traîné électrque. /..S - CONCLUSIONS - LIMITES D'APPLICATION DE LA METHODE [7] La méthode de prospecton électrque en courant contnu est utlsée depus de longues années en Afrque de l'ouest et ans que nous le verrons plus lon par des exemples, quelques données permettent de juger des résultats obtenus. Intalement, avant l'ntroducton de la technque de forage au marteau-fondde-trou, la technque du sondage électrque et celle du profl de résstvté apparente étaent préconsées pour l'mplantaton des puts et des forages par battage ou au rotary et ayant un fable pouvor de pénétraton dans le socle san ou fssuré et captant la nappe dans les altértes ou le socle altéré.

24 2 Les résultats obtenus étaent dans l'ensemble satsfasants et la méthode géophysque permettat d'attendre un taux de réusste de 70 % pour des débts supéreurs à 0,5 m-vh. Les résultats concernant la pérode suvante, celle de l'ntroducton du marteaufond-de-trou, avec pour objectf le captage de la nappe profonde de fssuraton dans la roche sane, sont mons favorables à la méthode. Le taux de réusste est en général vosn de 55 % pour des débts de 700 /h. La prospecton électrque, qu consttue une méthode de recherche ndrecte pusqu'elle explote des phénomènes secondares lés à l'altératon des zones fracturées, a en outre une profondeur d'nvestgaton lmtée, car l'orgne de l'anomale se stue dans la majorté des cas à fable profondeur. Le taux d'échec observé peut donc s'explquer en parte par des erreurs d'mplantaton. Une prospecton électrque par courant contnu sur un ste ne consste pas à réalser un profl solé recoupant une anomale électrque. Il faut mpératvement défnr la drecton des axes conducteurs, l'extenson de l'anomale et sa largeur réelle. C'est seulement après la réunon de tous ces éléments qu'une décson sera prse sur la sélecton des anomales, d'une part, et sur l'mplantaton du forage, d'autre part. Certanes règles à respecter peuvent ans être étables à partr de l'expérence acquse, ce qu tend à amélorer l'nterprétaton des dagrammes obtenus. Nous y revendrons..2 - LES PROSPECTIONS ELECTRIQUES EN COURANT ALTERNATIF : LES METHODES ELECTROMAGNETIQUES Les méthodes électromagnétques ont toujours connu un grand développement dans les pays où les terrans de subsurface sont résstants (Scandnave, Canada). Elles sont mons utlsées dans les pays à recouvrement plus ou mons conducteur [22].

25 3 II exste un grand nombre de méthodes électromagnétques lées sot : - aux paramètres mesurés : champ magnétque ou électrque, sens des vecteurs, champ total, nclnason, dévaton, composantes en phase ou en quadrature, etc. - à la dversté des sources d'exctaton : naturelle ou artfcelle, proche ou lontane, électrque ou magnétque. Deux types d'nvestgaton sont possbles : - une nvestgaton vertcale qu determne les varatons des proprétés électrques ou magnétques du sous-sol avec la profondeur. Il s'agt là d'une équvalence avec le sondage électrque en courant contnu. - une nvestgaton horzontale où les réparttons de ces m ê m e s proprétés du sous-sol sont étudées pour une même profondeur d'nvestgaton. On vot mmédatement une analoge avec le traîné électrque en courant contnu PRINCIPE DES METHODES ELECTROMAGNETIQUES Lorsqu'une onde électromagnétque pénètre dans le sol, elle ndut dans tout corps conducteur enfou des courants de Foucault qu engendrent alors un champ magnétque perturbateur du champ magnétque prmare de l'émetteur. Le prncpe de la méthode consste à mesurer à la surface du sol les déformatons du champ magnétque prmare, afn de détecter la présence de conducteurs souterrans (flons ou zones de fractures). Cette méthode nécesste donc un émetteur qu crée le champ prmare et un récepteur qu permet de mesurer les paramètres du champ résultant. Le schéma de prncpe de la prospecton électromagnétque est llustré en fgure.

26 Srh-mt dt frncft le In ptosjtrtun rlrrlrnmaynrtqnt. Ur champ prmare engendré )>:r le cour.-nt alternatf rrrulnnt duns IVmettcur. //. : champ secondare provoque l>;r les courants nduts dans ] n:ssr conductrce par le r):mp prmare. lt : champ total. cod ré émetteur parcouru par un courant alternatf masse conductrce cadre récepteur Fgure - Schéma de prncpe de la prospecton électromagnétque Extrat de : "Géophysque applquée à l'hydrogéologe" par J.L. Aster, p. 8, Masson REVUE DES S YSTEMES ELECTROMA GNETIQUES USUELS OPERANT DANS LE DOMAINE FREQUENTIEL ET APPLIQUES A LA PROSPECTION AU SOL Le tableau 2 nclue l'ensemble des dspostfs exstants au catalogue et plutôt que de les décrre chacun à leur tour, nous proposons sous forme de fches comparatves, les prncpes, avantages et nconvénents de chaque dspostf proposé. groupes : Ces systèmes de prospecton électromagnétque ont été scndés en deux - les systèmes électromagnétques à émetteurs fxes tant lontans que proches (tableau 3 et fches comparatves A à D) ; - les systèmes électromagnétques à émetteurs et récepteurs mobles et à écartement varable (tableau 4 et fche comparatve E), mesurant les composantes réelles et magnares du champ magnétque secondare. Dans tous les cas, la profondeur d'nvestgaton est foncton de deux facteurs : la dstance émetteur-récepteur et la fréquence du courant nducteur. Elle est, en premère approxmaton, comprse entre 0,5 et,5 fos la dstance émetteurrécepteur, et d'autant plus grande que la fréquence est basse.

27 SYSTEMES A EMETTEUR FIXE SYSTEMES A Quant té^^-v^^ mesurée ^^~^^ EMETTEUR LOINTAIN EMETTEUR PROCHE EMETTEUR RECEPTEUR MOBILES ANGLE D'INCLINAISON AFMAG dspostfs à boucle émettrce vertcale ou à boucle émettrce horzontale dspostf "broadsde" dspostf "n lne" V.L.F. (*) x SHOOTBACK (vert, et hor.) COMPOSANTES boucles horzontales coplanares tgo = Re(Hz)/Hp boucles vertcales coplanares REELLES ET IMAGINAIRES V.L.F. boucles vertcales coaxales c «Im(Hz)/Hp MAX-MIN rapport des AMPLITUDES boucle horz. rect. TURAM et dfférence de PHASE câble long COMPOSANTES des Dspostf du C.R.G. MELOS dpôle magn. vert. CHAMPS ELECTRIQUE de GARCHY (traîneau) dpôle magn. vert. et MAGNETIQUE EM R 6 EM 6 R dpôle magn. horz. MAGNETO-TELLURIQUE ARTIFICIELLE dspostf de GOLDSTEIN dpôle élect. horz. Tableau 2 - Classfcaton des systèmes électromagnétques usuels opérant dans le domane fréquentel - Prospecton au sol

28 6 Quantte^^ mesurée ^v EMETTEUR LOINTAIN SYSTEMES A EMETTEUR FIXE EMETTEUR PROCHE ANGLE D'INCLINAISON AFMAG V.L.F. dspostfs à boucle émettrce vertcale ou à boucle émettrce horzontale COMPOSANTES REELLES ET IMAGINAIRES V.L.F. tg6 = Re(Hz)/Hp e = Im(Hz)/Hp rapport des AMPLITUDES et dfférence de PHASE TURAM boucle horz. rect. câble long COMPOSANTES des CHAMPS ELECTRIQUE et MAGNETIQUE Dspostf du C.R.G. de GARCHY (traîneau) EM 6 R MELOS dpôle magn. vert, dpôle magn. vert. EM R 6 dpôle magn. horz. MAGNETO-TELLURIQUE ARTIFICIELLE dspostf de G O L D S T E I N dpôle élect. horz. Tableau 3 - Classfcaton des systèmes électromagnétques usuels opérant dans le domane fréquentel Prospecton au sol Systèmes électromagnétques à émetteur fxe

29 7.2.3 CONCLUSIONS - LIMITES D'APPLICATION DE LA METHODE ELECTROMAGNETIQUE Les dfférentes méthodes électromagnétques à mettre en oeuvre dépendent de la cble à détecter, mas l est déjà mportant de noter que : - les méthodes d'nclnason de champ (VLF nclnason, T U R A M) détectent toutes sortes de conducteurs, y comprs les conducteurs très mnces (falles), auss ben que des lmtes de compartments à résstvté dfférente ; - les méthodes de type résstvté (MELOS, VL-F résstvté, Max-Mn) mettent en évdence des conductances (produt résstvté x épasseur) et ne détectent pas les conducteurs mnces. Ces proprétés, nhérentes au paramètre physque perçu, dovent être présentes à l'esprt de l'hydrogéologue lorsqu'on dot chosr la méthode à employer sur un problème donné. Nous verrons que dans notre deuxème parte, la technque du VLF mode nclnason et résstvté, ans que l'emplo de la méthode Max-Mn ont donné d'excellents résultats, surtout lorsqu'l s'agt d'établr des corrélatons avec les méthodes électrques par courant contnu telles que le sondage électrque ou le traîné électrque..3 - LA METHODE MAGNETO-TELLURIQUE NATURELLE Le prncpe de la méthode magnéto-tellurque naturelle a été exposé par L. Cagnard dans un artcle publé en 953. Un sondage magnéto-tellurque (en abrégé SMT) consste à détermner, à l'aplomb d'un pont fxe, la varaton de la résstvté apparente des terrans en foncton de la pérode (ou de sa fréquence) des oscllatons magnéto-tellurques naturelles. crossante. Tout comme le sondage électrque, l réalse une nvestgaton à profondeur Le profl magnéto-tellurque correspond à une sére de mesures effectuées à ntervalles régulers le long d'un trajet le plus rectlgne possble, la résstvté des terrans étant détermnée en chaque pont pour une seule fréquence qu sera toujours la même. Il permet une nvestgaton latérale à profondeur constante. la fche F. Les avantages et nconvénents de cette méthode sont brèvement explctés sur

30 8 Dstance Nom du Fréquences Emetteur/ Remarques dspostf (Hertz) Récepteur ABEM DEMIGUN 880 et 640 Hz m boucles horzontales boucles horzontales APEX MAX-MIN et et 20 m ou bouc. T horz. PARAMETRICS 3555 Hz et bouc. R vertc EM Hz et 20 m boucles GEONIX horzontales EM 7 L 87 Hz 50 et 200 m MAC PHAR VHEM Hz ou m boucles horzontales SCINTREX SE Hz 60 ou 90 m boucles horzontales Tableau 4 - Classfcaton des systèmes électromagnétques usuels opérant dans le domane fréquentel Prospecton au sol Systèmes électromagnétques à émetteur-récepteur mobles

31 Fche A SYSTEMES ELECTROMAGNETIQUES USUELS EN PROSPECTION AU SOL Nom du dspostf : VLF Mode nclnason NATURE DU SYSTEME Système à émetteur fxe, lontan ; fréquence fxe : EM 6 GEONICS ; SYSCAL VLF BRGM. PRINCIPE ET APPLICATIONS Mesure des déformatons du champ magnétque prmare : tg 0, Fraser et ellptcîté - Recherche d'eaux souterranes en zones de socle crstalln. - Localsaton de zones conductrces étrotes ou de fractures. - Localsaton de flons. AVANTAGES Coût peu élevé. Rapdté et faclté de mse en oeuvre ( opérateur). Permet la reconnassance rapde d'une zone étendue. Le tratement des mesures par dérvaton et fltrage permet de supprmer le brut et d'amélorer la résoluton des anomales. Une nterprétaton quanttatve peut être effectuée dans le cas d'un modèle 2 terrans lorsqu'on connaît la résstvté du premer. INCONVENIENTS Fable profondeur d'nvestgaton (40 m maxmum). Le champ magnétque prmare s'atténue rapdement avec la profondeur dans les zones de conductvté fable ou modérée. Impossblté d'évaluer la conductvté dans le cas de conducteurs fables, les champs secondares étant fortement déphasés par rapport au champ prmare. Sensblté aux conducteurs ndustrels (lgnes électrques, téléphonques, clôtures, condutes, etc.). Interprétaton quanttatve dffcle d'une zone fracturée profonde dans le cas d'une couche conductrce superfcelle. Possbltés d'applcatons rédutes par le nombre de statons VLF recevables. n'exste pas toujours d'émetteurs V L F dans la drecton de la structure recherchée. Gêne apportée par les nterruptons des émssons. EXEMPLES D'APPLICATIONS OBSERVATIONS - Vendée, Bretagne, Normande, Corse. - Afrque occdentale (Bénn, Togo, Nger, Sénégal, Burkna-Faso, etc.). L'émetteur NAA (7,8 khz) apparaît comme le plus facle à capter en Europe et en Afrque de l'ouest.

32 Fche B SYSTEMES ELECTROMAGNETIQUES USUELS EN PROSPECTION AU SOL Nom du dspostf : VLF Mode résstvté NATURE DU SYSTEME Système à émetteur fxe, lontan ; fréquence fxe : EM 6 R (boîter Radohm) GEONICS et lgne tellurque ; SYSCAL VLF. PRINCIPE ET APPLICATIONS AVANTAGES Mesures des composantes horzontales des champs électrques et magnétques ; résstvté apparente pa et déphasage * entre Ex et Hy. - Recherche de zones fracturées. - Evaluaton de l'épasseur d'un recouvrement (alluvons). - Etudes et contrôle de fracturaton en zones de socle. - Délmtaton de zones à permafrost. N3 O - Faclté et rapdté de mse en oeuvre. - Légèreté de l'équpement (pas d'émetteur). - Utlsaton en phase de reconnassance dans une prospecton. - Rendement élevé: 00 statons par jour. INCONVENIENTS EXEMPLES D'APPLICATIONS - Fable profondeur d'nvestgaton (une dzane de mètres au maxmum). - Pauvreté en fréquences. - France : Broualan OBSERVATIONS

33 Fche C SYSTEMES ELECTROMAGNETIQUES USUELS EN PROSPECTION AU SOL Nom du dspostf : Magnéto-Tellurque Artfcelle NATURE DU SYSTEME Système à émetteur fxe, lontan ; 2 fréquences d'utlsaton en F R A N C E (63,8 khz et 5, khz). Sondeur M T-V L F du C. R. G. de G A R C H Y - Dspostf traîneau. PRINCIPE ET APPLICATIONS Contrarement à la M. T. classque, la source du phénomène est c une exctaton artfcelle. Pour la mesure du champ électrque, les électrodes résstves sont remplacées par des électrodes capactves posées sur le sol. Détecton de falles. Détecton de cavté. Etude de Permafrost. AVANTAGES Rapdté de mse en oeuvre. Mesures ponctuelles ou contnues. Electrodes capactves ntéressantes sur sols résstants. Bon rendement : 60 à 80 statons/jour. INCONVENIENTS Pauvreté en fréquences (deux) entraînant une ndétermnaton de la nature et de la profondeur des anomales enregstrées. Sensblté aux parastes ndustrels, aux lgnes à haute-tenson, aux postes émetteurs rado. Dépendance des fluctuatons ou arrêts de l'émsson et des condtons atmosphérques. Dffculté de déplacement des électrodes capactves en terran bosé, broussalleux ou clôturé. Les mesures étant effectuées à des fréquences élevées, la tranche de terran ntéressée est fable. EXEMPLES D'APPLICATIONS OBSERVATIONS

34 Fche D SYSTEMES ELECTROMAGNETIQUES USUELS EN PROSPECTION AU SOL Nom du dspostf : MELOS (Magnéto-Electrque par Ondes de Surface) NATURE DU SYSTEME - Système à émetteur fxe, proche ; 2 fréquences fxes préaccordées de 7,5 à Hz (MNIMELOS) ; Fréquences choses à volonté dans la bande de à 000 Hz (MAXI MELOS). PRINCIPE ET APPLICATIONS - Méthode magnéto-tellurque à source contrôlée ; un émetteur de rayonnement magnétque consttué par un dpôle vertcal est dsposé à la surface du sol. Un récepteur placé à une dstance R de l'émetteur mesure les composantes Hse, Hz et Ey du champ électromagnétque en provenance de l'émetteur transms au vosnage de la surface. La pénétraton plus ou mons grande du rayonnement dans le sous-sol conducteur en foncton de la fréquence permet la réalsaton du sondage ; études structurales, détecton de falles ou flexures, recherches de cavtés et conduts karstques, applcaton en mleu fssuré calcare (drectons de fssuraton, coeffcents d'ansotrope). AVANTAGES Dans le cas de formatons tabulares, les avantages du sondage MELOS par rapport au sondage électrque sont : - rapdté et faclté de mse en oeuvre, - mportance mondre des varatons latérales de résstvté ; pas de problème d'njecton de courant, - utlse une source artfcelle connue, - contrastes de résstvté plus accentués qu'en méthode électrque conventonnelle. (S3 INCONVENIENTS Dffculté du chox d'orentaton de la lgne tcllurque (Ey) par rapport à la drecton supposée de la structure recherchée. La composante Hz mesurée est trop soumse à une nfluence extéreure à cause de la proxmté de la source, à mons d'augmenter la dstance émetteur-récepteur. Dffcultés d'utlser des fréquences très basses dans certans cas, à cause des paramètres géoélectrques du sous-sol. EXEMPLES D'APPLICATIONS - Repérage de galeres karstques (source du Lez dans L'Hérault - France). - Détermnaton de l'extenson d'argles salées (très basses résstvtés). - Etude des 200 premers mètres de sédments à partr de la surface dans une régon très tectonsée. OBSERVATIONS Descrptf de l'apparellage en Annexe 3 du rapport 83 SGN 32 GPH

35 Fche E SYSTEMES ELECTROMAGNETIQUES USUELS EN PROSPECTION AU SOL Nom du dspostf : APEX MAX-MIN NATURE DU SYSTEME Apparellage émetteur-récepteur mobles, à écartement varable (6 écartements) et à multfréquences d'opératon (5 fréquences). PRINCIPE ET APPLICATIONS La boucle d'émsson nterne horzontale crée un champ magnétque vertcal, lequel en présence d'un mleu conducteur ndut des courants de Foucault dans le conducteur, ces derners créant un champ secondare déphasé. Le récepteur mesure le champ total. La présence d'une anomale conductrce se manfeste sur un profl par 2 pcs postfs, en cadrant un pc négatf centré sur l'anomale. Applcaton de plus en plus mportante en hydrogéologe. Etude de zones fallées larges. Etude de la facturaton en zones de socle. AVANTAGES INCONVENIENTS Faclté de mse en oeuvre. Utlsaton de pluseurs fréquences. Melleure focalsaton de l'anomale conductrce ; nterprétaton quanttatve possble. Détermnaton de la profondeur et du pendage de la structure reconnue. Utlsaton possble sur substratum grantque, avec fable épasseur d'altératon. Nécessté de mantenr constante la dstance émetteur-récepteur (une erreur de % sur la dstance entraîne une erreur de 3 % sur la mesure). Correctons topographques, sur la composante réelle, nécessares en terrans accdentés. Influence des formatons conductrces superfcelles sur l'nterprétaton. EXEMPLES D'APPLICATIONS Pour la prospecton au sol, le dspostf à boucles horzontales (HLEM mode M A X) est le plus utlsé. Pour la recherche d'eaux souterranes : Iwaco-Burkna Faso, Mac Donald-Ngera. OBSERVATIONS Descrptf de l'apparellage en Annexe 8 du rapport 83 S G N 32 G P H.

36 Fche F SYSTEMES ELECTROMAGNETIQUES USUELS EN PROSPECTION AU SOL Nom du dspostf : Magnéto-Tellure Naturelle NATURE DU SYSTEME Système autorsant la mesure smultanée des ampltudes des varatons de 2 composantes d'un champ électromagnétque dans une gamme de fréquence de 2 à 2000 Hz. Possblté de fltrage à 8 fréquences préréglées. Résstvmètre magnéto-tellurque du C R G de Garchy. PRINCIPE ET APPLICATIONS Détermnaton de la résstvté apparente pa du sous-sol à partr de la mesure de surface suvant 2 drectons perpendculares O x et Oy, des varatons smultanées des composantes horzontales des champs tellurques (Ex) et magnétques (Hy) naturels ; Cagnard (953) : pa = /5F (Ex/Hy) 2 - Géotherme + Recherches d'eaux chaudes mnéralsées. + Recherche structurale, en suvant un marqueur, sot résstant, sot conducteur. - Hydrogéologe + Recherche structurale dans les grands bassns sédmentares. AVANTAGES - Mse en oeuvre relatvement smple. - Profondeur d'nvestgaton mportante car foncton de la fréquence utlsée le standard de pénétraton est d'autant plus grand, que la fréquence est basse et la résstvté est élevée / _ J_, U) - Méthode en général plus rapde que la méthode électrque classque. ~ 2 n F / INCONVENIENTS La méthode M.T. est spécalement adaptée à la recherche de zones à fable résstvté. Les terrans résstants sont plus dffcles à détecter ; une épasseur 2 à 3 fos plus grande que celle des terrans encassants est nécessare pour qu'un terran résstant sot dscernable sur une courbe de sondage M.T., d'où un manque de précson dans l'nterprétaton, ce qu est gênant pour les recherches hydrogéologques. Utlsaton conjonte de la prospecton électrque et de la prospecton M.T. pour lever les ambguïtés dans l'nterprétaton quanttatve des données. EXEMPLES D'APPLICATIONS Arabe Saoudte (Projet SAQ) OBSERVATIONS Rendement : 4 à 5 sondages magnéto-tellurques par jour. Fche descrptve en Annexe du rapport 83 SGN 32 GPH.

37 25 II - LES METHODES D'APPRECIATION DU PARAMETRE DE VITESSE DES ONDES DANS LE SOL : LA PROSPECTION SISMIQUE S en un pont du sol on provoque un ébranlement, ce derner se propage de proche en proche en s'amortssant ; le temps nécessare pour qu'l attegne des récepteurs dépend de la nature et de la dsposton des formatons géologques. La prospecton ssmque a pour préoccupaton l'étude de ce temps de propagaton. L'ébranlement du sol se tradut par une émsson d'ondes de déformaton ou ondes élastques, les prncpales étant [3] : - les ondes de Raylegh, qu se propagent unquement à la surface du sol ; - les ondes longtudnales ou ondes de compresson et de dlataton ; - les ondes transversales ou ondes de csallement (la déformaton du terran est c perpendculare à la drecton de la propagaton). La vtesse de propagaton des ondes transversales est envron moté de celle des ondes longtudnales. Les ondes de Raylegh sont encore plus lentes. La prospecton ssmque ne s'ntéresse qu'aux ondes longtudnales prncpalement. La vtesse de propagaton des ondes élastques dans le sol est comprse entre de larges lmtes. Ans et pour un même type de roche, la vtesse de propagaton dmnue avec le degré d'altératon, de fssuraton ou de fracturaton. On vot mmédatement l'ntérêt d'une telle méthode en matère d'hydrogéologe en mleu fssuré. Le tableau 5 donne les valeurs de propagaton des ondes longtudnales les plus fréquemment rencontrées : Formatons Vtesse (km/s) Ar Eau douce Vases Couche superfcelle meuble et sèche (weathered zone) Alluvons sèches Alluvons humdes Argles Tufs volcanques Marnes. Crae Grès Laves Calcares et dolomes Schstes, mcaschstes Gness, quartztes Grante 0,33,45 0,2-0,6 0,2-0,6 0,6-,2,6-2,4,8-2,2,8-2,5 2,3 2-3,5 2, ,5 3, Tableau 5 Vtesse des ondes ssmques

38 26 En mleu fssuré et partculèrement dans l'hydrogéologe applquée à l'étude des mleux fssurés et pour mettre en évdence l'envronnement lent dssocé de la roche sane correspondante, c'est la méthode ssmque réfracton qu est le plus couramment utlsée et sous forme de deux technques [27] : - le sondage ou le profl ssmque réfracton, - le tr en arc. n.l - LA METHODE SISMIQUE REFRACTION //..- LA TECHNIQUE DU SONDAGE ET DU PROFIL SISMIQUE REFRACTION Cette méthode a pour objet prncpal d'étuder les caractérstques physques du marqueur ssmque profond. Pour un compartment fracturé, la vtesse des ondes longtudnales et transversales est plus fable que celle caractérsant le mleu non fracturé. La présence et la poston d'une zone fracturée sont révélées par l'analyse des vtesses obtenues à partr des dromochronques, correspondant à des trs en offset, donc à l'arrvée de l'onde réfractée sur le marqueur ssmque profond [8]. La détermnaton de ces vtesses est mmédate. L'objectf de la méthode n'est pas d'évaluer une vtesse du passage fracturé, mas de le localser en repérant des "anomales de vtesses". On peut ans délmter la poston et défnr la largeur de la zone fracturée au tot du marqueur ssmque. Dans le cas de zones fracturées très étrotes, l'ntervalle entre géophones dot être rédut à quelques mètres et l'apparellage utlsé dot permettre le pontage des flms à la mllseconde près. La méthode ssmque-réfracton consttue une prospecton drecte des zones fracturées et donne des nformatons se stuant à une profondeur généralement plus mportante que celles fournes par la prospecton électrque. Eu égard à sa mse en oeuvre lourde, cette technque est toujours utlsée en complément de la prospecton électrque.

39 27 En règle générale, la reconnassance d'un ste comporte la réalsaton d'un ou pluseurs sondages électrques, d'un profl de résstvté apparente dsposé perpendcularement à la drecton de fracturaton supposée et d'un essa ssmqueréfracton au drot de l'anomale électrque. De nombreux exemples d'utlsaton conjonte de la ssmque réfracton et de la prospecton électrque classque en courant contnu, seront donnés dans la deuxème parte de ce rapport. //..2 - LA TECHNIQUE DU TIR EN ARC Dans la technque du tr en arc, au leu d'algner ssmomètres et ponts de tr, on place les ssmomètres suvant un arc centré sur le pont de tr ; le rayon de l'arc dot être suffsamment long pour que les ondes arrvant les premères aux ssmomètres correspondent à des ondes réfractées au tot du marqueur à étuder. Les temps de traversée du recouvrement sous le pont d'ébranlement, ans que le temps de parcours au tot du marqueur à étuder, sont à peu près les mêmes pour tous les ssmomètres : les anomales de temps mses en évdence par ces derners sont donc prncpalement dues aux varatons de profondeur du marqueur sous l'arc ssmque. Les trs en arc sont partculèrement ndqués pour suvre des structures de forme allongée (vallées fossles relatvement étrotes, zones broyées, falles). //..3 - A VANTAGES ET INCONVENIENTS DE LA METHODE SISMIQUE REFRACTION - APPLICATIONS DE LA METHODE [4] Le contraste de vtesse entre l'ensemble formé par la couche d'altératon et la roche fssurée d'une part, et la roche compacte d'autre part, est très élevé et la ssmque réfracton se prête ben à la détermnaton de la profondeur de la roche compacte, et cec quelle que sot l'mportance respectve de la couche d'altératon et de la roche fssurée (condton restrctve rappelons-le dans l'utlsaton de la technque du sondage électrque). Cette détermnaton de profondeur peut toutefos être affectée d'une légère mprécson pour deux rasons : - les terrans secs lorsqu'ls sont épas forment un écran qu masque sur les dromochrones les terrans mbbés sous-jacents ;

40 28 - la vtesse dans le recouvrement mbbé augmente souvent progressvement avec la profondeur et l'on dot admettre dans les calculs une vtesse moyenne approxmatve. Enfn, l est à sgnaler que les varatons de la nature pétrographque de la roche n'ont généralement pas d'nfluence sur les vtesses, ces dernères étant donc essentellement foncton du degré d'altératon et de fssuraton de la roche, mas auss de son mbbton. Quoqu'l en sot, la méthode ssmque-réfracton dot être consdérée actuellement comme l'outl géophysque le plus précs pour la détermnaton de l'épasseur globale des terrans altérés et fssurés et la reconnassance des dépressons au tot du substratum compact mperméable et cela tout en tenant compte du prx élevé de la mse en oeuvre de la méthode et de sa fable rentablté, ces deux derners facteurs ne consttuant guère des éléments favorables à la technque préconsable, lorsqu'l s'agt, par exemple, de consttuer un préambule à des projets d'aménagement du type "hydraulque vllageose". n.2 - LA METHODE SISMIQUE REFLEXION Dans ce type de prospecton, tout contact entre couches géologques caractérsées par des vtesses dfférentes, consttue un mror renvoyant les ondes vers la surface, quelle que sot la poston de la couche la plus rapde. La quantté d'énerge réfléche est d'autant plus grande, que le contraste entre les vtesses des deux couches mplquées est plus fort. La méthode de prospecton géophysque par ssmque-réflexon, ben que peu applquée à l'hydrogéologe actuellement, est celle qu presque toujours peut donner une mage du sous-sol la plus complète et la plus précse possble. Toutefos et en ce qu concerne son développement dans des applcatons hydrogéologques, on lu préfère la ssmque réf4exor-pour les tros rasons suvantes [3] : - elle est mal adaptée aux études à pette profondeur et ne donne en général de bons résultats, que pour des profondeurs au mons égales à 200 m ; - elle est beaucoup plus effcace à l'occason de la mse en oeuvre de grands profls ssmques contnus, une telle exécuton étant rarement de règle en matère d'hydrogéologe et a fortor en hydraulque vllageose ;

41 29 enfn, le prx de revent d'une équpe ssmque-réflexon, même la plus légère sot-elle, est largement supéreur à celu des équpes ssmqueréfracton moblsées en recherche hydrogéologque. ILS - CONCLUSIONS SUR LA METHODE SISMIQUE La zone fssurée et fracturée se présente, d'un pont de vue ssmque, c o m m e une zone lente encastrée dans des formatons plus rapdes. La méthode de prospecton géophysque par ssmque réfracton est avec ses technques de sondages, profls et trs en arc capable de mettre le meux possble en évdence de telles structures. Mas comme une telle méthode est au demeurant lourde, chère et nécesstant par là même la moblsaton d'un personnel mportant, son utlsaton ne dot être envsagée qu'en complément des méthodes de résstvté lorsqu'une ambguïté d'nterprétaton peut exster. Par alleurs, démontrer d'une manère absolue que le socle ne se comporte pas comme un mleu homogène et sotrope, mas comme un mleu caractérsé par une vtesse crossante avec la profondeur paraît dffcle. Il n'en reste pas mons vra que les possbltés offertes par la méthode résultent de sa profondeur d'nvestgaton mportante et de la détermnaton des accdents tectonques et de leur pendage à l'ade des coupes profondeurs. Des exemples d'applcaton tant en France qu'outre-mer seront commentés dans la deuxème parte.

42 30 m - LES METHODES D'APPRECIATION DU PARAMETRE DE SUSCEPTIBILITE MAGNETIQUE : LA METHODE MAGNETIQUE Cette méthode est surtout utlsée en prospecton mnère et son seul emplo connu en hydrogéologe se rapporte à la détecton de dykes de type dolértque. L'amantaton acquse par les roches sous l'effet du champ magnétque terrestre dépend de leur susceptblté magnétque [7]. Les roches à forte susceptblté magnétque correspondent aux roches basques et ultra-basques. Les formatons du socle les plus fréquemment rencontrées en Afrque de l'ouest, telles que gness, amphboltes, schstes et mgmattes, etc., sont magnétques à des degrés dvers selon leur caractère plus ou mons basque d'une part, et selon l'mportance de certans mnéraux (magnette, amphbole, pyroxenes) d'autre part. Sous l'effet du champ magnétque terrestre dont la drecton et l'ntensté sont dépendantes de la lattude du pont de mesure, la dstrbuton des susceptbltés magnétques dans le sous-sol crée des anomales magnétques. A la lattude magnétque de l'ensemble des pays de l'afrque sahélenne, les corps magnétques tels que dykes ou ntrusons dolértques par exemple, créent des anomales magnétques négatves. Pour explquer d'une part la présence d'anomales postves, et d'autre part leur corrélaton avec les anomales électrques, l'hypothèse admse est que l'altératon, agssant sur les zones fracturées, détrut les proprétés magnétques des roches, de sorte que le socle magnétque, consttué par le socle san, s'approfondt localement au drot des passages fracturés. La méthode, qu présente l'avantage d'une très grande rapdté d'exécuton, ne peut être préconsée en reconnassance systématque car son domane d'applcaton se lmte à un mleu crstalln à tendance basque. Il s'agt en fat d'une méthode d'étude complémentare. Ben que l'nterprétaton en prospecton magnétque se lmte à une analyse qualtatve des résultats, la synthèse des résultats des prospectons électrques, ssmques et magnétques révèle que la poston du maxmum magnétque est très proche, à quelques exceptons près, des retards ssmques correspondant au marqueur profond. Ces résultats sgnfent, en partculer, que la profondeur d'nvestgaton en magnétsme est relatvement mportante et donc, supéreure à celle explorée par la prospecton électrque.

43 3 IV - LES METHODES D'APPRECIATION DU PARAMETRE DE DENSITE LA METHODE GRAVIMETRIQUE Nous la sgnalons c pour mémore, aucun des projets examnés dans le cadre de la présente étude n'ayant ms en oeuvre une telle méthode. V - LES METHODES D'APPRECIATION DES PARAMETRES DE POTENTIEL, DE DISPERSION OU D'ACCUMULATION : LES METHODES DE POLARISATION Ces méthodes respectvement connues sous le nom de Polarsaton Spontanée et Polarsaton Provoquée sont ctées c et unquement pour mémore. Leur mse en oeuvre à l'occason de projets d'aménagement d'hydraulque vllageose ne s'est pas présentée, à notre connassance. La méthode de polarsaton provoquée a toutefos été développée sur le ste expérmental de Broualan (France) dans le cadre du programme d'étude sur l'hydrogéologe des Mleux Fssurés du département E A U du B R G M.

44 32 VI - CONCLUSION PARTIELLE : CHAMP D'APPLICATION TECHNIQUE DES DIFFERENTES METHODES L'expérence acquse par de nombreux naturalstes en matère de prospecton géophysque de surface applquée à la reconnassance des aqufères dscontnus fracturés au cours de la dernère décenne, permet malgré tout de précser d'une manère globale le domane d'applcaton de chaque méthode de prospecton, ses performances, ses nterdts d'utlsaton ou au contrare ses melleures adaptabltés aux problèmes posés par les aménagements d'hydraulque vllageose notamment. Ans, l apparaît ndubtable que certanes zones ntéressées par des projets d'hydraulque vllageose offrent a pror peu d'ntérêt pour l'applcaton d'une quelconque méthode de prospecton géophysque : dans ces cas, les taux de réusste des forages à m^/h est comprs entre 70 et Ces résultats ont été obtenus sans fare appel à la prospecton géophysque. Dans la majeure parte des cas rencontrés, ces zones ntéressent les formatons : - du Brrmen schsteux sur la majeure parte de son are d'extenson ; - des grès de l'infracambren, comme au Mal, par exemple ; - de l'antécambren grantque à fortes épasseurs d'altératon, notamment en zone forestère, sauf dans le cas où les altértes sont dénoyées. Dans toutes ces régons, l est vra très partculères, une étude géophysque réalsée a pror, n'offrrat d'ntérêt que s l'on savat soler à l'avance, les secteurs dffcles où l'on rsque de rencontrer 0 à 30 % d'échecs prévsbles pour y concentrer la prospecton géophysque. cas. Une telle éventualté ne se présente malheureusement que dans de très rares VI. - CHAMP D'APPLICATION DE LA METHODE ELECTRIQUE CLASSIQUE EN COURANT CONTINU II s'agt d'examner c les technques du sondage électrque, traîné électrque, cartes de résstvtés et de leur varante plurdrectonnelle. Ces technques sont actuellement les plus employées et de très lon d'alleurs, et peuvent être utlsées dans la plupart des cas, en tenant compte de leur profondeur

45 33 d'nvestgaton qu peut être mportante d'une part, et de leur relatve rapdté de mse en oeuvre, d'autre part. Les rensegnements que la méthode électrque classque apporte concernent l'épasseur, la nature et le degré d'hétérogénété des couvertures d'altératon. Par contre, elle ne semble pas drectement permettre l'apprécaton physque de la fracturaton ou de la fssuraton du socle. Pour cette rason, l reste préférable d'utlser la méthode électrque classque en assocaton avec une autre, de manère à décder avec le plus de précson possble de l'emplacement d'un forage. Le cas partculer de la méthode électrque plurdrectonnelle, permet de détermner ponctuellement des drectons d'ansotrope que l'on admet être lées à la fracturaton du socle. Utlsée en prélmnare à la méthode électrque classque, la méthode électrque plurdrectonnelle permet de défnr des drectons à donner aux profls électrques. Son utlsaton est de plus partculèrement recommandée lorsque l'absence de lnéaments tant sur photo-aérennes, que sur le terran, ne permet pas la défnton de la drecton du proflage électrque. Il ne faut pas oubler, toutefos, qu'une telle méthode ne permet pas à elle seule d'mplanter un forage. VI.2 - CHAMP D'APPLICATION DE LA METHODE ELECTROMAGNETIQUE Cette méthode donne de très bons résultats lorsque le socle est dsposé à fable profondeur : elle procure alors des résultats qualtatfs comparables à ceux du trané électrque. Il faut toutefos ben se rappeler que les méthodes d'nclnason de champ (VLF nclnason par exemple) détectent toutes sortes de conducteurs, y comprs les conducteurs mnces ; tands que les méthodes de résstvté (VLF résstvté, Max- Mn, par exemple) mettent en évdence des conductances et ne détectent pas les conducteurs mnces. En zone grantque à fable épasseur d'altératon, l'emplo de la méthode électromagnétque est plenement justfée et montre par alleurs une excellente concordance avec les méthodes électrques par courant contnu.

46 34 VI.3 - CHAMP D'APPLICATION DE LA METHODE SISMIQUE Cette méthode est rarement employée seule en recherche d'eau dans les aqufères dscontnus ; ben plus lourde à mettre en oeuvre que les technques électrques, elle ne permet pas la reconnassance rapde, même partelle, d'un secteur étendu. Son utlsaton pour la localsaton de fractures aqufères dans le socle crstalln est de ce fat rare en hydraulque vllageose et reste réservée à des cas dffcles demandant un nvestssement fnancer supplémentare ou dans le cadre d'études d'aménagement d'hydraulque urbane, par exemple. VI.4 - CHAMP D'APPLICATION DE LA METHODE MAGNETIQUE Le domane d'électon de cette méthode comprend toutes les zones njectées de dolértes ou de roches basques à ultrabasques dverses. Eu égard à sa faclté de mse en oeuvre et de son effcacté dans de tels contextes géologques, cette méthode peut être utlsée seule ou en assocaton. - seule, elle permet de délmter les ntrusons dolértques et de localser leurs épontes parfos aqufères, - assocée à une autre méthode (électrque par exemple ou électromagnétque) elle peut ntervenr dans la localsaton de fractures en pays basque. VI.5 - CHAMP D'APPLICATION DE LA METHODE GRAVIMETRIQUE Cette méthode n'est jamas applquée seule, mas assocée à d'autres. Elle permet de précser des grandes structures, mas n'est pas adaptée à la recherche de fractures très étrotes. Sa grande profondeur de pénétraton la rend théorquement applcable partout. Toutefos, c'est l'mportance des correctons topographques à apporter aux mesures qu restrent consdérablement son utlsaton en terran accdenté. Son domane d'applcaton actuel paraît se lmter à des aménagements d'hydraulque urbane.

47 35 Deuxème parte LES METHODES DE PROSPECTION GEOPHYSIQUE DE SURFACE ILLUSTREES PAR DES EXEMPLES I - Présentaton de cas-types n - Autres exemples sur l'expérence acquse en Afrque de l'ouest et en Métropole

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49 37 I - PRESENTATION DE "CAS TYPES" (*) Le présent sous-chaptre est une llustraton de cas réels de reconnassances de quelques structures aqufères dscontnues par des études géophysques suves de forages. Les exemples présentés ont été extrats de dfférents projets, ou fourns par des auteurs auxquels l est fat référence dans le ttre de chaque fgure. La plupart de ces exemples souvent très démonstratfs ont été sogneusement sélectonnés parm ceux pour lesquels on dsposat de pluseurs forages postfs et négatfs, localsés en dfférents ponts d'un m ê m e profl. La présentaton synthétque de chaque cas type sur une planche unque montrant les profls, coupes, débts et structures présumées, ans que les commentares explcatfs, ont été conçus dans le souc : - de montrer la "dffculté" des problèmes posés par les aqufères de fracture ; - de fare apparaître la logque qu a présdé à leur prospecton à l'ade de la géophysque ; - de soulgner l'ntérêt du dalogue à tous les stades, entre le géophyscen et l'hydrogéologue. (*) La totalté de ces "cas types" est extrate du rapport CIEH "Utlsaton des méthodes géophysques pour la recherche d'eau dans les aqufères dscontnus" par Burgeap-CGG - Médterranéenne de Géoélectrque (janver 984).

50 L0K0LA (PI) ^^ AI ISO MM J a MN J I llama a»t rajl>t«a t»>t IflClKII C.I.E.H PROFILS ELECTRIQUES EN DOUBLE LONGUEUR DE LIGNE (ETUDE DU PENDAGE DES FRACTURES) Extra t: PROJET COTON?S0 ETUDE METHODES GEOPHYSIQUES SURGEAP-RENARDET ^ CGG DCH COTE D'IVOIRE Fgure 2

51 39 Fgure 2 Lokola (Côte dvore) - Dorte et roches vertes Etude du pendage des fractures par profls électrques en double longueur de lgne Les profls de résstvté en deux longueurs de lgne, extrêmement comparables, montrent une anomale conductrce complexe d'envron 35 m de largeur. Le fable pendage de la zone fracturée par rapport à l'horzontale peut être pressent par le fat que la dssymétre est analogue pour les 2 longueurs de lgne (70 et 50 m) utlsées. Le profl lssé soulgne cette dssymétre. Le pendage a été confrmé par les forages. Le pett pc résstant au mleu de l'anomale est peut être dû à la présence du flon de quartz.

52 BAMASSAPLA (P2) SXm t «a t. <V "3/h / Im3/h / T T L, A A' y.» «I «!» '» «t»n»ft «* ff * * «** «t»«t I* t «* PROFILS ELECTRIQUES) EN DOUBLE LONGUEUR DE LIGNE (ETUDE DU PENDAGE DES FRACTURES) c.i.e.h ETUDE Extrat: PROJET COTON 93 0 METHODES GEOPHYSIQUES 3URGEAP-RENARDET CGG DCH COTE D' IVOIRE Fgure 3

53 4 Fgure 3 Bamassapla (Côte dvore) - Grante Etude du pendage des fractures par profls électrques en double longueur de lgne Les profls électrques montrent une anomale conductrce à 200 Üm de 5 à 20 m de large dans un résstant supéreur à 000 fm. Le profl en AB 70 est symétrque. En plus grande longueur de lgne (AB 50) apparaît une dssymétre qu permet de supposer un très fort pendage sur l'horzontale. Les forages recoupent effectvement une zone fracturée et les venues d'eau plus profondes s'avèrent localsées dans le sens du pendage. Les coupes géologques lassent penser que cette zone fracturée correspond à un contact entre du granté à 2 mcas et du grante à botte.

54 42 CÍ) N 25* A) PROFIL HAGNETIQUE P2 SITE N3 EL GREYG Drecton du profl N25* S2O5* S 205" N ao ~3 hl mtres Ox, Dolentes A NS 0 30 Recouvrement PélUes 2^0, ,50 B) PROFIL MAGNETIQUE SITE MIO WEUMEL Ordre d'exécuton:a,b,c,0 N0A MOB N0C M 400' mtre! METHODE KAGNETOTE: RECHERCHE SES EPCNTES FRACT'JRCES D"UT! FILON DE DOLERITECANS LES PELITtS! C.l.E.K ETUDE METHODES 3E0PHYSIQUES Pentes Extrat: PRO.D.E.S.0 «CATES N.-NARA H. 95 BURCEAP-UNHE D.N ELEVAGE MALT MALI 'B0m Fgures 4A et 4B

55 43 Fgures 4 et 5 Régon de Nara Est (Mal) Recherche des épontes de flons de dolérte ntrusfs dans les péltes cambrennes (méthode magnétque) Ces tros exemples llustrent la faclté d'emplo de la méthode magnétque pour le repérage des contacts fracturés entre la pélte et la dolérte qu l'a njectée. Rappelons que la largeur de ces épontes fracturées, seules zones aqufères, dépasse rarement 2 m. - Fgure 4A (El Greyg) Le profl magnétque a été réalsé en travers d'un lnéament dont la drecton a été confrmée ensute par un 2ème profl parallèle. Le premer forage (A) a été mplanté entre le mnmum et le mnmum 2 dans l'espor de trouver une zone ben fssurée entre deux flons de dolérte. Le forage étant resté sec dans la pélte à 58,5 m a été déplacé de 25 m vers le mnmum le plus marqué où l s'est révélé postf (3,9 m^/h) au contact pélte/dolérte entre 32 et 40 m. - Fgure 4B (Weumel) Le profl magnétque a été réalsé en travers d'un lnéament dont la drecton a été confrmée ensute par un 2ème profl parallèle. Le premer forage effectué trop lon du mnmum de l'anomale est resté sec dans la pélte à 50 m. Le second forage, déplacé de 7 m 50 vers le mnmum a trouvé le contact dolérte/pélte fablement aqufère (0,45 m ^/ h) à 70 m. Le trosème forage, à 2,5 m du second, sur le mnmum, a rencontré à 20 m de profondeur la tête dénoyée du flon de dolérte ; l a donc été arrêté volontarement dès 30 m. Le quatrème forage enfn, mplanté à 7,5 m du trosème, et qu vsat à rencontrer l'éponte sud du flon, a effectvement trouvé un débt de,8 m^/h dans la pélte fracturée. La largeur présumée du flon d'après les forages est d'envron 7,5 m.

56 PROFIL MAGNÉTIQUE N 9 SITE N5 MBEURYEU en C.I.E.H METHODE MAGNETIQUE: RECHERCHE DES EPONTES FRACTUREES D'UN FILON DE DOLERITE DANS LES PELITES Extrat: PRO.D.E.S.0 KAYES N.-NARA E. 98 ETUDE METHODES GEOPHYSIQUES BURGEAP-DNHE MALI t).n ELEVAGE MALI 40m m Sables lmoneux El Curasse latértque m Argles belge-brque eg Dolërte ra PélUes GB PélUes nores et vertes,fracturées 450 mètres

57 45 Fgure 5 (Mbeuryeu) En l'absence de tout lnéament sur photo-aérennes, 0 profls magnétques ont été réalsés le long des pstes quttant le vllage dans pluseurs drectons. Le neuvème profl, représenté sur la fgure 5 a fnalement révélé une très forte anomale, sur laquelle les forages ont été mplantés. Ce derner exemple llustre ben, dans ce contexte géologque spécal, l'ntérêt tout partculer de la méthode magnétque, légère et effcace ( jour è d'opérateur dans ce cas partculèrement dffcle). Les 3 forages dstants de 5 m les uns des autres ont trouvé : - le premer, de la pélte sèche jusqu'à 40 m ; - le second, la dolérte sane (tête de flon) vers 0 m ; - le trosème, entre les deux premers a trouvé le contact aqufère vers 30 m (,5 m 3 /h). Le pendage présumé est de l'ordre de 80 sur l'horzontale.

58 A) IMPIJWTAÍION R.9 B) IMPLANTATION R.5 f Enlrol du profl P 2 Echelle: / Ohm.m SE O 400 OO o a Truvoun corn«tnt>: F(HOt]* kcln«ú4 3O«fcT In vertcob ZM 330* _longu*r 70m 200 IOO O Recouvrement R9b R9 7J *9 ocet " ^^ :l r _-^_ C) IMPLANTATION R.29, {one de broyage, a rechercher^* 'OolérU P.l.rt..,. l Hwrt. METHOUt ELECTRIQUE: RECHERCHE OES EPONIES FRACTUREES O'UN FILON DE DOLER I TE OANS LES PELITES O4bl m forage 7.2mVl) f.. I.E.II Extrat: ROUTE ETUDE METHODES NEMA GEOPMYSIQUES BURGKAP-CGG 974 MINIST.E(]UII'.M,URIïA.NIE

59 47 Fgures 6 et 7 Route Kffa-Néma (Maurtane) Recherche des épontes de flons de dolérte ntrusfs dans les péltes cambrennes (méthode électrque) - Fgure 6A (Ste R 9) Le profl électrque a été réalsé en travers d'un lnéament mportant de drecton N 70 E très fortement marqué par une lgne d'arbres. Les péltes affleurent à une trentane de mètres au nord du lnéament. Les deux sondages réalsés sur le mnmum d'anomale à 50fmont trouvé avant 0 m le tot altéré d'un massf de dolérte compact dans lequel ls sont restés secs jusqu'à 25 et 35 m. Pour recouper la zone broyée présumée à 25 m envron sous le nveau statque, un forage nclné a été consellé. Il n'a pas encore à notre connassance été réalsé. Actuellement une telle prospecton serat certanement reprse à l'ade d'un magnétomètre. - Fgures 6B et C (Stes R 3 et R 29) Les deux exemples présentés sont extrêmement vosns : - l'anomale conductrce correspond à la tête altérée du flon de dolérte (altératon argleuse de la dolérte plus conductrce que les péltes encassantes) ; - le pendage du flon (résstant en profondeur) se marque par la dssymétre du profl ; Dans les deux cas, les forages très productfs ont trouvé l'eau au contact fssuré de la pélte sous le flon.

60 48 Extrat du profl P3 IMPLANTATION R.32 Ohm. m / I I I I r Extrat du profl P2 Debt en foraçe:9m7h Débt ou* essos:7ûl2vh _ 50 Rtcouvr«mtnt *-< Pett«N.S 8,80 V Ften d» doltrtt«-60 m Dolnte oltêret tt ftsur««plte Irs fssure«-52m MÉTHODE ELECTRIQUE: RECHERCHE DES EPONTES FRACTUREES D'UN FILON DE DOLERITE DANS LES PELITES C. I.E.H L. - y A trat: ROUTE Kl F FA ETUDE MENU METHODES GEOPHYSIQUES BURGEAP-CGG 974 MINIST.EQUIP.MAURITANI E Fgure 7

61 - Fgure 7 (Ste R 32) Une drecton d'accdent peu nette sur photo aérenne, se matéralse sur le terran par un large algnement d'arbres verts peu dfférencés de la zone bosée envronnante. Le traîné électrque fat apparaître deux axes conducteurs que l'on retrouve d'un profl à l'autre, et qu sont parallèles à la drecton relevée sur photo-aérenne. Un sondage de reconnassance, foré sur l'axe conducteur sud, a rencontré sous 0 m de pélte peu altérée, un contact pélte-dolérte vertcal très fssuré, avec un débt en fn de forage de 9 m^/h. A noter que la tête du flon, recouverte de péltes, n'est pas altérée : le flon consttue donc un marqueur résstant.

62 UlUWJ ft*/ Pt v V ftj> J J A V l {y J IS 0 n X V > > n to v>.0. s J» n» s 7 n l n v ~W ~5 î î î î o s IT 5 ï Tí Up Electro-magnétque In phase 3555 Hz stv té apparente Electro-magnétque Quadrature 3555 Hz t M n n n r>» J n?7.- JO S.»0 JO *. t m db. l.omvh daul HK7 PI V^ 7 9 K M K 7 It 7 II JS 77 n nl JUEL( UES EXEMPLES DE PROFILS GEO-ELECTRIQUES ET ELECTRO-MAGNETIQUES SUR SUBSTRATUM»IRRÍMIEM PANS LE BLOC DE MANKARGA ETUDE METHODES GEOPHYSIQUES Ex tra t: BULL. CI El N - 4 rwaco-iier IIAUTR VOLIA

63 5 Fgure 8 Mankarga (Burkna-Faso) - Brrmen Comparason des méthodes électrques et électromagnétques Cette fgure montre que, dans les exemples présentés, les profls électromagnétques à 3555 Hz (dstance émetteur-récepteur de 50 m) reprodusent assez fdèlement l'allure générale des profls de résstvté apparente (traînés électrques AB = 200 MN = 40). La corrélaton entre les deux méthodes, apparaît c évdente. Elle nous apparaît quant à nous recommandable chaque fos que cela est possble.

64 SIKORO 26OO 24O0 J2O0 Ï3ÎOO " ISO- Prof«magnat.* - --»N. MARIBOUBONZI I o< 00 «r I se» SE«00 looo 330» TOO aoo OSO EOO 6OO 3J00O too M900 Profl <> rlallvllôr, A S ZOOm MN lonv / -^ /r, _/ j?". -.- AQ O,3rnV pulvorxlonl orgn.».rm(doer te «Itéré«? J JOO KO H-oo sr* rroclur«***í '" ". DolerI te gro» pahllqm freclur». ï - co DEMABOUGOU "X I90»r I / SUO U2O0 t ISO 200 t ' M s no Pr«íl ma^nvll oso uooo BOO Ï3SCO 3280O * ^ ZOm..- «rt««<f ollflrullon. 20 *O MÉTHODES ELECTRIQUE ET MAGNETIQUE: IMPLANTATION DANS LES GUES ET SCHISTES INJECTES DE DOLERITE C.I.E.H ETUDE Extrat: PROJET l'nuü MI.I/76OO4 METHODES GEOPIIYSIQUES TNUD/DNHE MALI

65 53 Fgure 9 (Mal-Deuxème régon) Prospecton hydrogéologque dans des zones de grès nfracambrens njectés de dolérte, à l'ade des méthodes électrques et magnétques On peut retenr à l'examen de ces fgures que dans les grès nfracambrens, contrarement au cas des péltes njectées de dolérte, on a souvent ntérêt à s'élogner du contact entre les grès et la dolérte. L'exemple de Demabougou montre cependant que la zone de contact grès/dolérte est parfos aqufère.

66 OUEST EST / 32940^ Profl magnâtqu«- * -» f - pan ' / Profl d* r*sstlvt«s AS x 200m. MN: 0m. D0U8AB0UG0U l o* Ï 05 gr ) gr* V SES I / scrstm pus 200 floo 0 m.. FI F3, Ql»4,6 mît! A A O» 3 m.vh puts ^_-3> 20 grs ~^z. schst*«schst ^ 40 grès quorata SUD Profl mognttqu«se2 sosso ( o«. : 200 gr ) SE3 NCROI 8OC PA O Í700 I I jöoo Proft d«r»*ttvt«s A3* 200m. MN s 0 m. gras 3CO 200 I jloo fl 2.3 m7h ] argl*» 20 gr«* rroetur» *0 cnst«t p*ut< gr»t*u gr** p*ltlqu* frocturt 60 gr** auortva 80 METHODES ELECTRIQUE ET MAGNETIQUE: IMPLANTATION SUR UN CONTACT SCHISTES/GRES c.i.e.h xtrat: PROJET PNUD MLI/ ETUDE METHODES SEOPKYSIQUES PNUD/DNHE MALI Fgure 0

67 55 Fgure 0 (Mal-Deuxème régon) Implantatons au contact entre schste et grès Cette fgure présente, en l'absence de dolérte (profls magnétques plats), deux cas de contact entre schstes et grès. Le contact bseauté schstes sur grès de Doubabougou est cureusement plus aqufère que le contact falle de Sosso.

68 56 M A M 0 U TRAÎNÉ ELECTRIQUE MT 0 MF 50 m3/h MF Ibs 70 m3/h N.S A A A Hértes argleuses Doléj-te altérer?; IMPLANTATION METHODE ELECTRIQUE: DANS LES GRANITES INJECTES DE DOLËRITE C.I.E. H Extra t: A. E. P 7 PROJET VILLES GUINEE ETUDE METHODES GEOPHYSI QUES BURGEAP-CGG-BRIAN COLQUHOUN MINIST.ENERGIE GUINEE Fgure

69 57 Fgure Mamou (Gunée) Grantes njectés de dolérte Le trané électrque de Mamou dans une zone de grantes roses njectés de slls de dolérte montre un résstant encadré par deux conducteurs. L'allure du trané se retouve, d'alleurs, presque dentque à elle-même sur 4 profls parallèles étalés sur,5 k m, non représentés sur la fgure. Le forage MF a rencontré de la dolérte altérée argleuse, pus à 22 m un flon de pegmatte fracturé et fortement aqufère (50 m^/h). Ce forage s'est éboulé. L'allure du profl (dssymétre) condut à consdérer un pendage vers l'est conforme à la structure générale de la régon. Le forage MF bs a été réalsé à 45 m du premer sur la seconde anomale dans l'espor de retouver cette pegmatte plus profonde. Ce second forage a retrouvé effectvement le m ê m e flon de pegmatte à 32 m de profondeur. Il a recoupé de 2 à 2 m un autre flon de pegmatte qu permet peut être d'explquer la bosse résstante A du profl. Ce derner forage a donné 70 m ^/h à l'ar lft.

70 - - _ / q î M.. -' to»! - l_ -! _. PROFILS - - y/ -. ff: SITE DE BOLSI - " V 3D W» DE RESISTIVITt -- Vh. r & I'M 9 M tú t» ~- «tr / ÍT» - -- tí Is I j~ : lh - - SL! P CD ON5AGE_fLI J0y. SEI ZO3O4O5O 00a SOUDAGE PLURIDIRECflOUNEL C.I.E.H Extrat: DOCUMENT INEDIT (These en cours) ETUDE METHODES GEOPHYSIQUES Prof.OUSHANE BOUREIMA UNIV.NIAHEY-MEDITEW.GEOELEC.

71 59 Fgure 2 Ste de Bols - Lptako, Nger Documents amablement communqués par M. le Professeur Ousmane Bourema (Unversté de Namey) Les mesures géophysques ont été réalsées a posteror après exécuton des 4 forages dstants d'une vngtane de mètres les uns des autres dont 2 négatfs et 2 postfs (4 m ^/h chacun pour ces derners). Le sondage plurdrectonnel, qu ntègre les caractérstques des terrans traversés par les 4 forages montre une ansotrope fable en courte longueur de lgne (terrans d'altératon), mas très marquée pour la grande longueur de lgne (d/2 = 00 m) correspondant par conséquent à une fracturaton du substratum résstant. Deux cartes de résstvté(l) ont été réalsées selon les drectons d'ansotrope. La carte RI (profls PI P2 P3) fat apparaître un axe conducteur (0 à 5 2m) de drecton N 70 gr, sur lequel les 2 forages postfs sont mplantés. Les forages négatfs sont stués en dehors de cet axe sur un paler plus "résstant" (30 à 40 Í2m). () II s'agt de deux "dspostfs rectangles" crosés.

72 60 RANCH DE LEO. ZONE PROFIL DE RESISTIVITY AB*80m MN=20m 500-4m3/h SA7 A Calweld (éboulé) Terre végétale îcurasse ndurée Altérte argleuse 5 Arène grenue (altérte sableuse) F on Granto gness altéré 35m Granto gness saín x PRCFILS ET SONDAGES ELECTRIQUES C.I.E.H ETUDE METHODES GEOPHYSIQUES ETUDES LCHF-GEOHYDRAULIQUE-CGG Extrat: HYDROGEOLOGIQUES! DIRECTION DE L'HYDRAULIQUE DE LA REGION DE LEO JET DE L'AMENTDE L'ESPACE RUR. fgure 3

73 6 Fgure 3 Ranch de Leo (Burkna-Faso) - zone 5 Profls électrques et sondages électrques sur le profl n 3 Documents amablement communqués par Le Laboratore Central d'hydraulque de France et Géohydraulque Le profl électrque réalsé montre la présence de 3 anomales conductrces, de résstvté nféreure à 90 Í2m de 30 à 60 m de largeur, grossèrement allongées E-W, d'après les profls électrques parallèles vosns. Les zones résstantes montrent une résstvté assez fable, supéreure ou égale à 200 2m, avec un maxmum supéreur à 500 fm. Tros forages de reconnassance ont été réalsés sur chacune des tros anomales (SA 7 - S 6 - S 5), à l'emplacement de 3 sondages électrques (Se - Se 9 - Se 0). Le premer forage (SA 7), traverse 0,5 m d'arènes grenues reposant sur 3 m de granto-gness altéré au-dessus d'un socle san granto gnessque, trouvé à 32 m. La présence d'un flon dans les arènes est responsable de l'arrvée d'eau constatée. La fable résstvté observée est probablement lée à l'ensemble du recouvrement d'arènes et d'altértes. Les 2 autres sondages (S 6 et S 5) réalsés n'ont pu être poussés assez profondément par sute d'éboulements. Toutefos les fables résstvtés observées sur le profl semblent lées à des épasseurs et qualtés comparables du recouvrement altéré.

74 62 p 500 RANCH DE LEQ. ZONE C PROFIL DE RESISTIVITE AB=80m MN=20m PROFILS ET SONDAGES ELECTRIQUES C.I.E.H ETUDE METHODES GEOPHYSIQUES ETUDES LCHF-GEOHYDRAULIQUE-CGG Extrat: HYDROGEOLOGIQUES DIRECTION DE L'HYDRAULIQUE ' DE LA REGION DE'LECIET DE L'AMENDE L'ESPACE "UR. Fgure 4

75 63 Fgure 4 Ranch de Leo (Burkna-Faso) - zone C Profls électrques et sondages électrques sur le profl n 4 Documents amablement communqués par Le Laboratore Central d'hydraulque de France et Géohydraulque Le profl électrque réalsé montre la présence de 2 anomales conductrces nféreures à 200 um, de 80 et 60 m de largeur, au mleu d'un résstant è 400 2m. 000 flm. Dans la parte sud du profl le résstant s'élève progressvement au-delà de Un sondage électrque a été réalsé sur chacune des 2 anomales (qu sont orentés E-W). Le sondage de reconnassance S 3 réalsé sur SE 5 n'a pu être descendu assez profondément par sute d'ébouléments. Toutefos la conductvté observée est probablement lée à la présence d'arènes très altérées. Le deuxème forage SA 2 réalsé sur SE 6 montre un passage de mylonte altérée avec flon de pegmatte, sur le socle, entre 5 et 27 m de profondeur. Sur ces 2 sondages, les arrvées d'eau sont lées à la présence de flons de pegmatte entre 8 et 20 m de profondeur. L'examen du profl de résstvté montre ben que les deux forages ont été placés dans des zones d'altératon maxmale, correspondant à des mnmums de résstvtés.

76 64 LOLOBO F.I. so»20 0 y, CROSS-OVER NAA EM-6 o m Po 000 roo soo SO 40 SO EM-6-R so 3 /h 00 n.m / lm OmJ METHODES ELECTROMAGNETIQUES. V L F IMPLANTATION DANS LES GRANITES C.I.E.H Extrat : METHODES DE ETUDE PROSPECTION EM METHODES GEOPHYSIOUES GEOMINES JANVIER «979 Fgure 5

77 65 Fgure 5 Lolobo Fl Emplo de la méthode électromagnétque Exemple extrat de "Méthodes de prospecton électromagnétque applquées à la recherche hydrogéologque" par J.M. Hubert, Geomnes, Ltd, janver 979. Le forage fut mplanté unquement d'après le levé E M- 6, le levé E M- 6 R ayant été effectué après la foraton. Le levé E M ndque un conducteur à une profondeur de 22 m et l'asymétre du profl E M ndque un pendage vers l'est. Le profl de résstvté confrme la présence d'une zone conductrce. Le forage a attent le socle à 9 m et la zone fracturée à 22 m. Le débt ar-lft obtenu fut de 2 m^/h. Il y aurat peut-être un ntérêt à forer à quelques mètres plus à l'est de façon à attendre la zone fracturée à une plus grande profondeur.

78 N ressvté apportrtte (crm-m) 66 SAB 3 SABODALA FORAGE TRAINE ELECTRIQUE ABzOOm MN:20m VLF Mod» nclnaton Emetteur : NAA 7.«IHz courbesdérvées lstées : -de l'nclnason de l'htptlcté ve A5 m3/h I" Latérte <l Argle sableuse f, d'altératon (m) Méta-lave plus ou mons altérée 72 m METHODES ELECTRIQUE ET ELECTROMAGNETIQUE VLr (Applcaton des courbes VLF dérvées lssées) C.I.E.H Extra t: Rapport 3RGM 8 3AGE03 5 ETUDE METHODES GEOPHYSQUES BRGM/Sccété mnère de SABCDALA/SENEGAL Fgure 6

79 67 Fgure 6 Sabodala (Sénégal Orental) Implantaton sur les laves métamorphsées par profl électrque et VLF (Document du BRGM) - Le forage de Sabodala a été mplanté dans un contexte de métalaves, après étude photo nterprétatve, sur un profl géophysque de drecton N 5 E, - le traîné électrque montre une anomale de 30 m de largeur, présentant un mnmum à 50 J2m et un contraste de 2 par rapport aux bordures ; - le profl VLF a été traté par la dérvée lssée de l'nclnason (+ 28 %) qu montre un maxmum étrot, en concordance parfate avec l'anomale du traîné électrque ; - l'orgne de l'anomale est attrbuée à un conducteur mnce, subvertcal, correspondant à une zone fallée étrote ; - le forage, postf, avec un débt nstantané de forage de 5 m ^/h a donné 0,5 m^/h en explotaton avec 34,5 m de rabattement après 6 h (nveau statque à 8,2 m sous le sol).

80 68 AUTRES EXEMPLES SUR L'EXPERIENCE ACQUISE EN AFRIQUE DE L'OUEST ET EN METROPOLE Dans ce chaptre, la parole va auss être lassée au Géophyscen et à l'hydrogéologue dont les expérences ont perms d'ajuster au meux l'emplo de dfférentes méthodes de prospecton, tant par l'utlsaton d'une technque d'dentfcaton unque, que par la combnason de pluseurs dspostfs d'nvestgaton. Les réflexons qu vont suvre de la part des dfférents ntervenants ont été le frut d'un traval sot en msson à l'étranger dans le cadre de projets d'aménagement du type hydraulque vllageose, sot à l'occason d'mportantes études à caractère méthodologque déclenchées sous l'mpulson du Département Eau du BRGM dans le cadre du programme d'hydrogéologe des Mleux Fssurés. Sute à de tels travaux méthodologques, une comparason des technques entre elles a ans perms de mettre en évdence une complémentarté entre les méthodes électrques et électromagnétques pour proposer ensute un certan nombre de combnasons de méthodes dont l'adéquaton à la reconnassance des mleux fssurés dscontnus suvant le type de problème posé, n'est plus à démontrer. Ans, nous examnerons de nombreuses expérmentatons réalsées tant en Afrque de l'ouest qu'en Métropole, que ce sot par des équpes BRGM ou de la part d'autres organsmes (CGG, Médterranéenne de Géoélectrque, Burgeap) et révélant l'ntérêt de l'utlsaton de méthodes de prospecton géophysque en assocaton entre elles dans la plupart des cas. U n premer pont sur l'expérence acquse dans l'utlsaton de dverses méthodes de prospecton géophysque de surface sera opéré par des réflexons condensées à partr d'études réalsées en Afrque de l'ouest et en France par des équpes du B R G M. Pus nous nous référerons à la pratque assocatve de quelques technques géophysques entreprse par d'autres auteurs. L'ensemble de ces réflexons est proposé avec un nombre mportant d'exemples qu se veulent les plus pédagogques possbles, mas auss des plus réalstes, car empruntés au mleu naturel. En effet, la présentaton d'exemples s magnfques soent-ls au cours de leur communcaton au grand publc se dot d'être la plus objectve possble, de manère à ne pas dérouter l'opérateur et l'hydrogéologue une fos sur le terran en confrontaton avec la dure réalté du mleu naturel.

81 69 ETUDE METHODOLOGIQUE PAR METHODES ELECTRIQUES ET ELECTROMAGNETIQUES SUR LE SITE PILOTE DE LUFIAC (IUe-et-Vlane) Rapport BRGM 83 SGN 877 GPH par G. Chevaler-Lemre Dans le cadre de la fche programme "Appu à l'hydrogéologe", le département Géophysque du BRGM a réalsé des travaux méthodologques sur le ste plote de Lufac - Commune de Broualan (Ille-et-Vlane), dans le cadre du programme d'hydrogéologe des mleux fssurés du département EAU du BRGM. L'objectf de ces travaux état l'étude des possbltés et des lmtes de certanes méthodes électromagnétques pour la recherche d'eau en zones fssurées. Les méthodes EM(*) utlsées sont le VLF (Very Low Frequency) mode nclnason et résstvté et l'électromagnétsme à boucles horzontales mobles (type Max-Mn), appuyées sur des sondages électrques et des profls de résstvté (traîné électrque et rectangle) dans un but de comparason. Les méthodes mses en oeuvre ont été analysées en dégageant à chaque fos leurs avantages et leurs nconvénents et en donnant des recommandatons d'utlsaton. Voc donc les prncpaux résultats de cette étude. (*) EM : Electromagnétque

82 Rubrque Traîné électrque Rectangle de résstvté V.L.F. mode nclnason V.L.F. mode résstvté Max-Mn repérage des conducteurs ben adapté ben adapté ambguïté dans l'nterprétaton ben adapté ambguïté dans l'nterprétaton repérage des conducteurs mal adapté j mal adapté ben adapté ben adapté assez ben adapté nterprétaton qualtatve qualtatve qualtatve qualtatve et quanttatve (modèle 2 terrans) qualtatve et quanttatve coulage avec le sol électrodes électrodes nductf nductf + électrodes nductf adaptaton de la profondeur d'nvestgaton facle facle (modfcaton de la longueur entre électrodes d'njecton) mpossble (une fréquence) pénétraton fable mpossble (une fréquence) pénétraton fable assez dffcle (dstance E-R lmtée, 5 fréquences) rendement (ttre ndcatf) 80 mesures en 4 h 90 mesures par jour mesures par jour 00 mesures par jour 40 à 50 mesures par jour personnel (ttre ndcatf) opérateur + ouvrer par électrode opérateur + ouvrer par électrode opérateur opérateur + ouvrer opérateur + ou 2 ouvrers Tableau 6 - Quelques caractérstques des méthodes de proflage employées Remarque : les données sur le rendement et le personnel sont susceptbles de varer sensblement suvant les dffcultés d'accès du terran, la nécessté de fare du layonnage et de la topographe.

83 7 ETUDE COMPARATIVE DES DIFFERENTES METHODES Le tableau 6 résume un certan nombre de caractérstques de chacune des méthodes de proflage utlsées à Lufac. que : Les conclusons du chaptre précédent sur les méthodes de proflage montrent - les méthodes électrques courant contnu et les méthodes E M sont toutes sensbles aux formatons conductrces superfcelles, partculèrement le VLF du fat de la fréquence élevée utlsée ; - l'adaptaton de la profondeur d'nvestgaton selon le problème posé est facle dans le cas du proflage électrque (modfcaton de la longueur d'njecton), dffcle dans le cas du Max-Mn (chox lmté de dstances émetteur-récepteur et de fréquences) et mpossble dans le cas du VLF (une seule fréquence) ; - l'nterprétaton de toutes ces méthodes est facltée quand on connaît les résstvtés vraes des formatons rencontrées dans la régon (par sondage électrque par exemple) ; - les méthodes EM (Max-Mn, VLF nclnason) sont très effcaces pour le repérage des conducteurs mnces (vertcaux ou subverteaux) et beaucoup mons précses dans le cas de conducteurs larges où l subsste une ambguïté entre conducteurs larges ou conducteurs mnces rapprochés. Le couplage avec le VLF résstvté peut lever cette ambguïté. Les méthodes de proflage électrque (traîné, rectangle) sont ben adaptées au repérage de conducteurs larges et beaucoup mons au repérage de conducteurs mnces. - les méthodes EM ont une effcacté maxmale dans le cas de recouvrement résstant. Cec jont au couplage nductf en fat des méthodes toutes ndquées dans le cas de prospecton sous curasse latértque. - les méthodes E M sont toutes handcapées par la présence de conducteurs ndustrels (lgnes électrques et téléphonques, tuyaux métallques).

84 72 Pour répondre plus effcacement au problème posé, l est souvent ntéressant de réalser une combnason de pluseurs méthodes complémentares suvant le type de problème posé (débt fable ou mportant,...) et suvant les données géologques (couverture de fable ou de forte épasseur,...) - Dans le cas de recherche de fssures sous fable recouvrement, la combnason du VLF mode nclnason et mode résstvté est toute ndquée. Le VLF mode nclnason va permettre de postonner avec précson les conducteurs mnces et les contacts subvertcaux et le VLF mode résstvté de fare la dfférence entre les deux et d'esqusser éventuellement une nterprétaton quanttatve. - Le VLF mode nclnason, du fat de la rapdté des mesures, peut toujours être utlsé pour réalser une reconnassance rapde de la zone à prospecter (surtout dans le cas où la photogéologe est de mauvase qualté). A l'ssue de cette reconnassance, la prospecton par sondage électrque et traînés électrques se trouve facltée car les zones de fable ntérêt sont nettement délmtées. - A la sute d'une étude par sondages électrques et traînés électrques, on peut ajouter un complément de Max-Mn qu aura pour but de détecter les conducteurs mnces que les traînés auraent mal dscernés et qu permettra une nterprétaton quanttatve de la qualté des conducteurs (conductance) et de leurs caractérstques géométrques (profondeur, épasseur, pendage). - Dans le cas où une campagne de prospecton par seule méthode Max- Mn est envsagée, l faut lu ajouter du VLF mode résstvté de façon à précser les varatons latérales éventuelles dans la conductvté des terrans superfcels et ans précser l'nterprétaton des anomales Max- Mn. Des sondages électrques peuvent également être utlsés, les résultats étant plus précs (résstvté vrae du recouvrement) mas l'nvestgaton latérale n'est pas contnue comme dans le cas du VLF résstvté et le temps passé à réalser suffsamment de sondages s'en trouve augmenté.

85 73 CONCLUSION Les premers travaux géophysques méthodologques qu ont eu leu sur le ste plote chos pour l'applcaton du programme d'hydrogéologe des mleux fssurés du département Eau (Lufac, commune de Broualan) ont perms une étude crtque de l'ntérêt des méthodes EM dans la prospecton des zones fssurées en mleu de socle. Les méthodes EM utlsées ont été : le VLF mode nclnason et résstvté et le Max-Mn (électromagnétsme à boucle horzontale moble). Les méthodes électrques en courant contnu utlsées furent : le sondage électrque et le profl de résstvté (traîné électrque et rectangle de résstvté). Une analyse méthodque a perms de mettre en relef les avantages et les nconvénents propres à chaque méthode et de donner dès à présent un certan nombre de recommandatons d'utlsaton. Une comparason des méthodes entre elles a déjà perms de mettre en évdence une complémentarté entre les méthodes électrques et électromagnétques et de proposer un certan nombre de combnasons de méthodes suvant le type de problème posé comme par exemple l'utlsaton conjonte du VLF mode nclnason et résstvté dans le cas de prospecton sous fable couverture, ou l'utlsaton du VLF mode nclnason comme prélmnare à une étude plus poussée par sondages électrques et traînés électrques ou par VLF mode résstvté et Max-Mn. L'nterprétaton des résultats sera révsée au fur et à mesure que des nformatons seront acquses sur la nature, les caractérstques physques et hydrodynamques du mleu fssuré. Les premères tendances se dégageant de l'étude sont représentées c-après avec quelques exemples d'assocatons de méthodes de prospecton, étant entendu que ce type d'expérence s'avère être très élogné des condtons de traval dffcles rencontrées à l'occason de l'exécuton de projets d'aménagement à l'étranger.

86

87 75 ASSOCIATION DE METHODES ELECTROMAGNETIQUES - VLF Inclnason - VLF Max-Mn Inclnason (VLEM)(*> - VLF Résstvté EXEMPLES DE PROFILS ELECTRIQUES OBTENUS PAR TRAINES - smple - à répétton - combné EXEMPLE DE PROFIL ELECTROMAGNETIQUE MAX-MIN Mode MAX (HLEM)(**) (*) Vertcal Loop Electromagnetsm (**) Horzontal Loop Electromagnetsm

88 -. u : ; : - - : ;. : ; : -. : ; ; - : ; - - : ' : ; ) :... :. '. : ' : ' :.. ' : :... :...,. '. ' : : 76.,! ' /. : ' T w :! - I 3 RDFTL T I /LEM,...E-R=B t, ] t. sens de Indünmson' üu chamolj hrrt :A r ~ Üg Or Hz-. r prog y e_sset. de 'ncllndsq : ]-:._.. ; ' Al : j A Il nf. j * { "...'. : : : I. :...j.. : : I-; : :. ;;:: t '. F.::: " : r20-" --. t--q - J j j Y" ; ; w : --f._. ^y PR OF "II... Ù J :.. -j...! t! V í ;! j y / /! ; j R A... - = l * T" _l j !....! í.. - r7. L., I * 7 * T7.! ; J h / I! : T T " r, X.'. Y r.:.... ::: b»j "IT ï s.!! I--- T -, K : y V V.! : :.. -y. - ;....L_. : -! : - T7. V j H ~ j. -,"...f./.. ~.^ A / Je j : Fgure 7a - Broualan - Profl - VLF nclnason et VLEM nclnason - V L E M (Electromagnétsme à boucle vertcale) et VLF mode nclnason Extrat de J. VALENTIN : Rapport BRGM 85 SGN 037 GPH ;l. :: : : ::. : : :, / [ '"! a! : = -,: : j-:. :: Y y ; : :.j : ;:-. H ; : -,: - :" F..! : :! :. :... I"": ;! "! :. :..' ,.- no IL { J. r "^... :... : r. ;;:! :-::î;:;; : L : :... : I.:.; :..:.):: : -; : ;: ::..] " : : t " :. : : "I- J h:- :+:..- :..:: -- :! :. : ; :

89 77 METHODOLOGIE GEOPHYSIQUE SUR LE SITE EXPERIMENTAL DE BROUALAN (Ille-et-Vlane - France) ce ste. Les méthodes électromagnétques VLF et Max-Mn ont été mses en oeuvre sur Sur la fgure 7a sont représentés les profls obtenus par procédé Max-Mn nclnason (VLEM) et par VLF nclnason. Les deux profls sont semblables et présentent une anomale conductrce ben marquée au forage SI. Sur la fgure 7b sont étudés les effets de l'nclnason des profls par rapport à l'axe de l'anomale pour le procédé VLF nclnason. On peut remarquer que le sgnal recuell est le meux marqué sur les profls (PI et P2) perpendculares à la drecton de fracturaton et que ce sgnal s'amortt pus se déforme au fur et à mesure que le profl est plus oblque (P3 et P4). Sur la fgure 7c sont reportés les profls obtenus par VLF résstvté, qu peuvent être comparés aux profls de resstívté des fgures 8a et 8b présentées à la sute. Les mêmes anomales sont obtenues aux mêmes endrots quelle que sot la méthode utlsée. De plus, comme pour les profls en courant contnu, on remarque une détéroraton du sgnal en foncton de l'nclnason du profl par rapport à l'axe de l'anomale. Enfn, la fgure 7d concerne l'électromagnétsme à boucles horzontales (Max- Mn mode Max). Les anomales obtenues, en partculer à l'est (forages SI, S5 et S3) sont plus larges que celles données par les autres méthodes de résstvté mses en oeuvre, rendant plus délcat le postonnement des zones fssurées. Comme pour les autres méthodes l'ncdence du profl par rapport à l'axe de la dscontnuté est mportante et modfe très séreusement l'allure du sgnal.

90 :. ; ). :!! - - : :.!. ;. : - > : :.. :!.! '! - : _. :! Í on - ' n Uso - 2D e : 0 t 20 r«js : ; * IU - p-0.. w -20 ; I -. SCns d pro grt:sson... W. _ j! w sw F 3 R0F!L V V : t /!... PROFIL 2 -f"t" * / I y r"... -eçj-profifc-3 ; j..... v PROFIt -.» t - í! :! ; A- V ' = 0qr í l J Em s G3R '...._. AzsDgr Err c L3BK A t ;... j ;...j...! K.T" A.. A uwy j : :. ' [" "" : y -.^.J - - ; _/.. y t. rnr r- y ' ;! í»--» t nclnason (*'.)! - ; -4/ / -! N /J ÍSA A s "V IL SE v 56 ~- /.! : V V S8 N ; >_S3... Ir!... :_. I [ V: K : : k-.:. V ccrvée! : V,.-"! -. T- í ;! NK, '" - :!! lssée y- ; : l! V t t! I!!! í 00 ;! 200 I t Fgure 7b - Broualan - VLF nclnason - VLF mode nclnason! -.,'f :....: - : - :... -.!..:.... f- -; Y' j- _ : -y í _l_ I NTT -4- "Tt = Jr L. de f nclnason!..._. -! _._ f- N:-. N.:... :!!. L I - :. v.. _J ].!. -. { ' : ;- *[ -~ : I! t! 300 Extrat de J. VALENTIN : Rapport BRGM 85 SGN 037 GPH "" í! r: H " "T :. r - :. - í ; ; ; ;! ; : ; : ENE : -. - ::: " NE::: :'.'. ;. Lfm3.. _... * ;.. '.. ;: : t : : :;. : :.! : : : - : -;. : ; : ; :. : : : : : :! : :. î ".::!:: : : ; :" -. : '-"' : :.:]:! - ; :;l-;-:. : :! : : :!. :

91 * 79 lonrn. r SOO o - ' ' - - w PROFJI I A r fr C )gn_j _En ra? t r - c ^-n- -j T t t f : _ ee- 500 w f PRurL - ~f/ Z AJ A / - V Qgr Em J! / = FTA 2 A... S9 - J / ^ A / / / / SA SB / l / ^ V Av y ^> K>0- ou 500 ZOO! j wsw PRDFII 3! -- j - y A Kl) r V v / Fm s FTA7-5Ï Y / I / / V Q f / / / / J "NF!! j &OÔ Ô- Gu- 7 cl" 60 0 PROFIL U v Ak = AD gr 00 / j TI =GBR _S4 JSS A 200 Fgure 7c - Broualan - VLF résstvté - VLF mode résstvté / * _A -yv / 3 DO Extrat de J. VALENTIN : Rapport BRGM 85 SGN 037 GPH ^F u / L(m)

92 ; " " ;! " / ) - : ; ' ' -.'-.' ! ' r.20 J»»-- r - j...;.. P ;... j ;» ç j. MM...M :. F :! ', np, ;... ] m m.» w " :! :! I DP ; _L.!J! : j : j...:.. I ' ' ' : I. I.. HP :....!... : I... ' _ : WSw :!. :.. :. "' I "T7~ ; I.0 * : ó ; PR OFIL 4 H : '.OP! AP 3 R0F II í J PROFIL ; _ ' PR OFII j! MI : y- / " / AT h E.R.r -00 m.= 30ar..J : : - -. í. ;. s.! A.... * " H * T S BQac I HÖgr z:=45gr t!... / / - t0 ; :! : r : I / t ' ±_ f I -^" J '... l - : /! j V"!.. j..! V 0r* H M " j K.! " ' - l,! V ; -s«3555hz S S rl; j s I- -. :.. s.! : "V" SB l : ' : / / / - ' _,L. A t ; _ _: '"S... Xomposanlí.EQ t -, / / ; '! r í : y.--. (clo V A V A!! nl,, í. -" y-~ : ;. -. ". M; -! :. :....: '...]._:. : :, : -.! v ;.. : : Pf rhhnfnh ure néldliqué). -! ' -..;..... J '! ; -!.... í - en. - : " QSC. üqdrú. ]l K- /. : - ' ] ' 3C0 L (mj. - ' Fgure 7d - Broualan - H L E M Electromagnétsme à boucles horzontales Extrat de J. VALENTIN : Rapport BRGM 85 SGN 037 GPH. - t t.. -- : M " : V.. -.! j : Lut. ::::j. :: : :p,-ií;:: V! '...::: :t : : :,r r j /! ' // / j...! _J._.. A t r " U ". /. " : ÎNE " :.. ]-: : E : T npbomposonc T- ^H^ ; ; :. : : : Z, :.:.'. '. ' '. :::..: : :

93 8»:. w ~ PROFITrrZZafeTs'lOgr. -, 600 J 600L r 600 zl j 300?OQ --N- î? 0 ~ I I I -5 r oof : 200 Y j v TRAINE SIMPLE _± ABrOOm. MN = 0m. Pas = 0m I t ' F "rr 7 _ I...J.. J.L TRAINE A REPETITION AB rloom. MN r 0m. Pas : 0m ohm. rn T 0r>o! r- L TRAINES COMBINES 55 S3 UÜC C ; 300m uu '! Fgure 8a -Broualan - Plan de stuaton des profls de résstvtés et des forages Extrat de J. VALENTIN : Rapport BRGM 85 SGN 037 GPH

94 ohrr. m! / u u ' rnn AGO _ ^.- 3 RDFIt~T. y A FV0. qr" N _S S5 S3. y ~] t MD - A O 4 00m.! I/ MNr F / ^ ^» / 0m. I Pas = lom ZL 3am -- TOO COO nn w PHUMI / V A7 = -- Jqn_ j> ' M v SB II ZJ / _7 S "S. / / -! Ö0-?(VI rf%n ) " - w <;w Hwnt-n. j_ X J y A V ísíhí Qt.^ X SJ, S6 / f ^ - -/ / / j / V - - F NF! I j 5GS- - *ee 5W PROFIL Á I Az=Z,Sar S 56 c, : I V /. / J Fgure 8b - Broualan - Traînés smples V / 300 L(m) Extrat de J. VALENTIN : Rapport BRGM 85 SGN 037 GPH

95 83 POURSUITE DE L'ETUDE GEOPHYSIQUE METHODOLOGIQUE SUR LE SITE PILOTE DE LUFIAC Commune de Broualan (Ille-et-Vlane) par G. Chevaler - Lemre Rapport BRGM 84 SGN 32 GPH Dans le cadre de la fche programme "Appu à l'hydrogéologe", le département Géophysque du BRGM a poursuv les travaux méthodologques sur le ste plote chos dans le cadre du programme d'étude de l'hydrogéologe des Mleux Fssurés du Département Eau et stué à Lufac. L'objectf de ces travaux état une étude comparatve des dverses méthodes de prospecton applcables à la recherche d'eau en zones fssurées (électrques, électromagnétques, ssmque réfracton). S les méthodes de proflage électrque se révèlent être l'outl essentel pour la prospecton de telles zones, les méthodes électromagnétques permettent de lu apporter une ade préceuse dans ben des cas. Le couplage nductf permet de prospecter des zones où le traval en électrque serat dffcle et lent, vore mpossble (terran de surface sableux, curasse latértque, etc.), la rapdté d'exécuton des mesures permet une mse en évdence accélérée de zones anomalques, la réalsaton de profls parallèles (suve de l'extenson latérale de fssures) ou du mallage d'un secteur (mse en évdence de pluseurs drectons de fssuraton). L'nterprétaton des mesures est facltée par la combnason des deux méthodes sur les zones retenues car elle permet de précser le type de structure à laquelle on s'adresse (conducteur étrot ou large, contact électrque). La méthode ssmque réfracton employée conjontement avec des méthodes électrques permet d'amélorer sensblement la qualté de l'nterprétaton mas n'est pas très employée à cause de la nécessare utlsaton de trs d'explosfs comme source d'ébranlement. La prospecton des mleux fssurés par géophysque exge dans tous les cas de ben défnr les objectfs ans que les contrantes d'utlsaton de façon à détermner la méthodologe de prospecton à employer.

96 84 CONCLUSION SUR LES METHODES ELECTRIQUES Les méthodes de traîné électrque employées à Lufac ont perms de postonner avec précson la poston de la tête de la structure conductrce responsable des anomales électrques (c bordure d'un paler conducteur). Seule la méthode du traîné combné nous a perms de donner une ndcaton grossère de pendage pour cette structure. L'emplo du traîné à répétton en prospecton des mleux fssurés peut se révéler ntéressante s des à-coups d'njecton ou de récepton rsquent de perturber l'nterprétaton d'un profl par traîné smple. L'emplo du traîné combné peut se justfer sur une structure déjà reconnue par d'autres méthodes où l'on souhaterat précser le passage de la structure. L'nterprétaton en terme de pendage est peu précse et nécessterat le calcul de courbes types. Les essas menés sur des profls oblques par rapport à la drecton transverse déale nous ont montré également que jusqu'à 30 gr par rapport à la drecton déale transverse l'anomale reste repérable mas qu'elle se détache mons de son envronnement (contraste atténué). Pour des oblqutés plus mportantes, la réponse de la structure est complètement changée et on ne retrouve plus les conducteurs responsables des anomales repérées sur les profls transverses.

97 85 CONCLUSION SUR LA METHODE SISMIQUE La méthode ssmque réfracton employée à Lufac nous a perms de défnr l'exstence de tros terrans : recouvrement, arènes et substratum et de détermner leurs vtesses respectves (450, 500, 3500 et 5200 m/s), ans que leur épasseur. Cela a about au tracé de coupes ssmques. Les retards observés sur les courbes relatves aux arrvées réfractées au tot du marqueur rapde semblent être dus à une surépasseur d'arènes. Les trs en arc consttuent le complément des dspostfs lnéares, permettant de suvre avec un dspostf allégé l'allongement d'une zone fssurée repérée précédemment. L'analyse des ampltudes donne une ndcaton sur l'atténuaton de l'onde. L'emplo de la ssmque réfracton (dspostf lnéare) en prospecton des mleux fssurés se justfe sur une structure déjà reconnue par d'autres méthodes pour précser l'épasseur d'altératon sur le substratum : l'nterprétaton permet alors de dresser une coupe du tot du substratum rapde. Dans la mesure où l'épasseur des terrans de recouvrement est sensblement constante, les retards observés sur les arrvées réfractées au tot du marqueur rapde peuvent alors s'nterpréter comme la manfestaton des zones localsées du substratum à vtesse plus fable donc à fssuraton. Cette méthode permet ben sûr de repérer les zones fssurées présentant une largeur mportante et ne convent pas aux zones fssurées étrotes.

98 86 CONCLUSION GENERALE Les travaux géophysques méthodologques menés à Lufîac sur le ste plote des mleux fssurés, ont perms de compléter les ensegnements déjà dégagés lors des travaux réalsés en 983. A la sute des forages réalsés par le Département Eau (janver 984), un certan nombre de profls ont été réalsés avec pluseurs méthodes de prospecton de surface (électrque, électromagnétque et ssmque). En prospecton des mleux fssurés aqufères, les méthodes de proflage électrque dovent consttuer l'outl essentel du fat de leur grande adaptablté (profondeur d'nvestgaton modulable faclement). Les méthodes de proflage électromagnétques présentent des avantages (couplage nductf par exemple) qu permettent d'apporter une ade préceuse à la prospecton électrque dans ben des cas : - traval dffcle ou mpossble en électrque, - mse en évdence rapde des zones anomalques, - réalsaton rapde de profls parallèles (suv de l'extenson latérale de conducteurs) ou du mallage d'un secteur (mse en évdence de structures de drectons varables). La combnason électromagnétque-électrque, même sur des portons de profl, permet d'ader l'nterprétaton et l'mplantaton de forages en précsant le type de structure que l'on observe (conducteur étrot ou large, contact électrque). Le repérage des fssures par ces méthodes est parfos drect (recouvrement fable) mas le plus souvent ndrect (recouvrement mportant) les varatons latérales de conductance étant meux mses en évdence dans les terrans de recouvrement qu'au nveau du socle. La méthode ssmque réfracton n'est plus très utlsée en prospecton des mleux fssurés du fat de sa mse en oeuvre nécesstant l'emplo d'explosfs, mas elle permet d'affner les nformatons apportées par les autres méthodes (réalsaton de coupes qu défnssent ben les varatons d'épasseur du recouvrement et permettent parfos de repérer drectement la zone fssurée).

99 87 PROJET D'HYDRAULIQUE VILLAGEOISE DU CONSEIL DE L'ENTENTE EN BURKINA-FASO par H. Favn Rapport BRGM 83 GPH 073 Au cours de cette étude, deux méthodes destnées à localser des zones fssurées ont été mses en oeuvre : - la méthode électrque par sondage électrque et profl de résstvté ; - la méthode électromagnétque VLF dans les zones de fable recouvrement. TRAVAUX REALISES - 87 stes réparts dans 70 vllages ont été étudés ; - 57 sondages électrques effectués avec des lgnes AB varant de 00 à 800 m ; m de profls de résstvté mesurés au pas de 0 m avec des lgnes d'njecton de courant comprses entre 00 et 400 m ; m de profls VLF. RESULTATS OBTENUS - Dans certans vllages où aucune anomale électrque n'a été mse en évdence, aucun ste n'a été proposé. - Dans d'autres stes où les résultats sont peu marqués (anomale de résstvté peu contrastée), une proposton de forage a néanmons été fate, mas un complément d'étude devent souhatable de manère à défnr un ste plus propce. - Une proposton de forage a été fate pour tous les autres stes. - Au 5 jun 983, 8 stes proposés par géophysque ont été reconnus par foraton au marteau-fond-de-trou. Sur ces dx-hut forages, dont aucun n'a été sec, on dstngue : - 3 ont un débt n féreur à 0,5 m3lh. un a été mplanté sur une anomale conductrce à proxmté d'un contact conducteur/résstant ; le forage réalsé semble avor été mplanté trop lon de la zone éventuellement favorable.

100 88. un autre a été mplanté sur une anomale conductrce étrote, trop peu étendue pour être ntéressante d'un pont de vue hydrogéologque.. le trosème a été mplanté au contact de deux palers de résstvtés peu marqués. - 3 ont un débt comprs entre 0,5 et m3lh. un forage mplanté sur une anomale conductrce a trouvé de l'eau dans une fracture à 49 m.. deux autres forages ont été mplantés sur des palers conducteurs à proxmté d'un paler résstant. Le fable débt trouvé s'explque par le trop grand élognement (00 mètres) du contact de ces deux palers. - 2 forages ont un débt supéreur à m3lh Ces forages étaent mplantés dans des zones favorables (contact résstant/conducteur) des profls de résstvtés ou sur des sondages électrques montrant la présence d'une arène grantque. Tous les forages réalsés ont recoupé des zones aréntsées avant d'attendre le socle san. Mas cec ne peut servr de gude de prospecton, étant entendu que les sondages électrques sont souvent perturbés par l'ansotrope du mleu. CONCLUSION La plupart des forages ont été mplantés à proxmté du contact conducteur/résstant sur des profls de résstvtés. Ces contacts se sont révélés ntéressants car ls sont révélateurs de zones perturbées favorables à la présence d'eau. Néanmons, l'mplantaton d'un forage par rapport à un contact, reste un problème délcat, car se placer trop proche du contact c'est peut-être se stuer en amont-pendage et se déplacer trop lon du contact rsque de révéler la roche sane peu perméable.

101 89 PROGRAMME D'HYDRAULIQUE VILLAGEOISE DU CONSEIL DE L'ENTENTE Rapport fnal de la ère phase Au Burkna-Faso par M. Rcolv Rapport BRGM 84 AGE 040 PRECISION SUR L'ESTIMATION DE L'EPAISSEUR D'ALTERATION Un échantllonnage de 75 forages réalsés sur sondages électrques, permet d'ndquer que la précson sur l'estmaton de l'épasseur d'altératon par méthode géophysque est satsfasante pour des profondeurs de socle stuées autour de 30 m. Au-delà, la géophysque surestme la profondeur, en-deçà elle la sous-estme. D'une manère générale, la profondeur du socle donnée par sondage électrque est donc en moyenne surestmée. Cela semble dû au fat que le géologue fxe le tot du socle à la premère apparton de roche cohérente, alors que le sondage électrque défnt le socle c o m m e un résstant nfn qu correspond au socle san. La dfférence entre les deux profondeurs représente l'épasseur de la frange f ssurée-altérée, c'est-à-dre la zone la plus aquf ère. Il est donc logque de constater une dfférence entre les deux profondeurs plus mportante pour les forages producteurs que pour les forages secs. Par alleurs et toujours à l'échelle de la populaton des 75 forages étudés, la précson sur la profondeur du tot du socle donnée par géophysque est maxmale (98 96) pour une tranche de terrans traversée varant de 0 à 25 m. Cette précson n'est plus que de 34 % pour des tranches de 25 à 50 m et attent seulement 20 % pour les tranches de terrans supéreures à 50 m.

102 90 RELATIONS ENTRE LES PARAMETRES ELECTRIQUES DU SONDAGE ELECTRIQUE ET LE RESULTAT DU FORAGE a - Paramètres du sondage électrque On constate que le taux de succès d'un forage est maxmal lorsque les sondages électrques sur lequels l est mplanté présente un terran ntermédare épas et de résstvté moyenne. développée. Ce schéma correspond à un ensemble arène grenue - frange très altérée ben A l'nverse, l'assocaton résstvté élevée - fable épasseur est défavorable : les altératons argleuses reposent drectement sur un socle peu altéré. b - Paramètres de l'anomale électrque Le taux de succès est d'autant plus élevé que l'anomale est plus large et le contraste de résstvté plus élevé. CONCLUSIONS La prospecton électrque de surface permet de connaître avec une précson acceptable, l'épasseur du recouvrement et d'estmer la pussance de l'ensemble arènes grenues - frange fssurée, facteurs détermnants du succès du sondage. La probablté maxmale de réusste est attente lorsque : - l'anomale négatve du profl est la plus large possble (> 00 m) et présente un contraste de résstvté élevé (> 2). - le sondage électrque effectué à la vertcale de l'anomale met en évdence un terran ntermédare épas (> 40 m) et moyennement résstant (00 à 200 l m). A noter enfn qu'l n'a pas été possble d'établr des corrélatons entre les débts des forages postfs et les paramètres électrques fourns par la méthode employée. - Exemples d'nterprétaton Vllage de Sarana - La fgure 9 reprodut le profl et le sondage électrque de contrôle réalsés dans le vllage de Sarana, secteur de grantes subaffleurants sans accdents majeurs vsbles.

103 » ^ Troln Mom HYDRAULIQUE VILLAGEOISE DANS LE DEPARTEMENT DU CENTRE-OUEST r " ïlmn " ' 5ARANA ; IfJOm MN : 20m pos ; H)m : 0* nn : /,Z9 tm f»p< K) 4 7 * c % j 7 Î _L - _ J se2 -d-4 _ -^j ( _^ t! I0 V «/ l ' 0* N : - -J -. J- IÏ "* I Î T - ' - - * a LJJ ^ *_ : j_ r ' II I- - ; I * IC ' : --4! - íjl IfK) ZOO 3(X) noo 700 noo Fgure 9 - Profl de résstvté et sondage électrque Extrat de M. RICOLVI : Rapport BRGM 84 AGE 040 I Longueur de lgne -y (mtres)

104 92 NAGARIN ÎESISTIVITÇ Az nvjt 20 e - í AB 6 Om I I *N 2C m S E 2 _ 0 3 í p 2 / r /! } I I _ / I J Á V c r c / / V * ^ Í I V. 'Dervew l! tssée d to S»30 Emette r NA A > o : / I '. 0 n I IN c / I / ; I I Jw R I I! t - 20 Fgure 20 - Profls de résstvté et VLF Extrat de M. RICOLVI : Rapport BRGM 84 AGE 040

105 93 Le profl montre une anomale négatve très mportante que l'on nterprète comme une zone d'effondrement du socle. Le sondage électrque n 2 réalsé au centre de l'anomale confrme que le socle subaffleurant sur les bords de l'anomale est rejeté à 40 m de profondeur. La résstvté du terran sus-jacent (85 o h m.m) permet de prévor une formaton non argleuse. Le forage réalsé confrme les données de la prospecton : un bon débt (5 m^/h) est obtenu dans les quartztes qu surmontent le socle grantque san. Vllage de Nagarn (fg. 20) - Les profls de résstvté et VLF sont parfatement concordants. Ils mettent en évdence une anomale conductrce due probablement à l'épassssement de la couverture altérée au nveau d'une zone fssurée. Le forage postonné en SE confrme cette hypothèse ; l a recoupé une zone fssurée de 4 m d'épasseur sous 30 m d'altératons argleuses. La zone fssurée est très productve (2,4 m^/h pour 0 m de rabattement). - Effcacté de la géophysque La géophysque a été utlsée pour l'mplantaton de 74 forages. On compte 6 forages postfs ; le taux de succès est de Il faut remarquer que parm les 3 forages négatfs, 8 forages ont été réalsés alors que les résultats de la géophysque ndquaent des condtons défavorables. Le dagnostc géophysque a donc été fable c à VOLUME DES TRAVAUX tableau 7. Le volume et la localsaton des travaux d'mplantaton sont résumés dans le Provnces Implantatons réalsées Etudes Géophysques Longueur profls résstvté (m) Nbre SE Longueur profls VLF (m) Oubrtenga Passore Burkna Sssl Total Tableau 7 - Volume et localsaton des travaux d'mplantaton

106 94 PROSPECTION DES AQUIFERES DISCONTINUS AU SUD DE KAYES-PROGRAMME CEAO PARAMETRES CARACTERISTIQUES D'UNE ANOMALIE DE LA RESISTIVITE APPARENTE (méthode du traîné électrque) Profl P o =f (x) anomale pont de mesure courbe lssée dstance m) Les paramètres sont : )pmm résstvté mnmum apparente 2) C : " m * : contraste de résstvté p mn b : dstonce entre les deux ponts d'nflexon de lo courbe lssée 3) B : b r0m : largeur corrgée MN Condtons à réalser,7 50 Am 60m On défnt: Anomale favorable: 3 condtons réalsées Anomale pcsscble : 2 condtons réalsées Anomale medocre: I condton réalsée Fgure 2 - Rapport BRGM 84 AGE 029

107 95 PROGRAMME CEAO D'HYDRAULIQUE VILLAGEOISE ET PASTORALE DANS LES ère ET 2ème REGIONS PREMIERE CAMPAGNE AU MALI Résultats et Recommandatons par G. Zamolo BRGM 84 AGE 029 PROSPECTION GEOPHYSIQUE Etant donné les dffcultés rencontrées dans la zone par les projets antéreurs, la prospecton géophysque a été réalsée systématquement sur tous les stes. La technque du traîné électrque a été réalsée dans le cas de la recherche d'aqufères dscontnus ; celle du sondage électrque pour l'étude des aqufères contnus (alluvons). Au total 54 vllages ont fat l'objet d'une prospecton électrque. Les travaux se répartssent c o m m e sut : - Aqufères dscontnus (Brrmen et Infracambren - 47 vllages) - 29 sondages électrques - profls "gradent" totalsent 3090 m - 7 profls traîné électrque en AB400/MN40 totalsent m - 94 profls traîné électrque en AB200/MN20 totalsent m - 75 profls traîné électrque en AB00/MN0 totalsent m se répartssent sur 0 stes étudés et représentant 22 jours de prospecton. 2 - Zones alluvonnares (aqufères contnus - 7 vllages) - 49 sondages électrques totalsent 0 jours de prospecton. LES PRINCIPALES CONCLUSIONS DE CETTE ETUDE SONT LES SUIVANTES : Dans le Brrmen (grantes essentellement) et l'infracambren (grès), les anomales correspondant à des forages postfs ont le plus souvent :. une fourchette de résstvté mnmale apparente allant de 40 à 50 fm ;. un contraste d'au mons,7 ;. une largeur corrgée nféreure à 60 m.

108 96 - l exste une relaton statstque entre le résultat d'un forage et le type d'anomale qu lu est assocé, ce qu revent à dre qu'à chaque anomale correspondrat une probablté de succès ; - l apparaît possble de défnr pour un type de roche donné dans un contexte régonal donné, une forme de l'anomale à pror capable d'augmenter les chances de succès dans l'mplantaton du forage. Ans, le nombre relatvement mons élevé d'anomales favorables trouvées sur les stes non encore forés rsque d'entraîner une basse du taux de succès dans les quelques vllages restant à aménager. Quoqu'l en sot, l est confrmé dans de tels contextes que la prospecton géophysque se dot d'être complète et systématque. L'analyse statstque des données de cette premère campagne lasse apparaître, malgré le fable nombre d'échantllons tratés, une corrélaton entre forage postf et l'appartenance à certanes plages de valeurs des paramètres caractérstques de l'anomale observée par trané. Comme nous l'avons vu plus haut ces paramètres défns comme caractérstques sont : - le contraste de résstvté apparente - la résstvté apparente mnmale - la largeur de l'anomale La fgure 2 présente, pour la méthode du trané électrque, les paramètres caractérstques d'une anomale de la résstvté apparente. Les fgures 22 à 24 synthétsent la répartton des forages tant postfs que négatfs dans les cas où : - les tros condtons caractérsant l'anomale et défnes précédemment sont réunes et satsfates ; - deux des tros condtons sont réunes et satsfates.

109 97 Ans l apparaît que dans l'aqufère du Brrmen : - entreprendre une foraton sur une anomale passable, est très rsqué ( succès sur 8) ; - forer sur une anomale favorable est ben sûr préférable, mas cela ne représente qu'une garante assorte de réserves (3 succès sur 6). Ces résultats sur les 4 forages effectués dans le Brrmen confrment la dffculté à l'échelle régonale d'assurer une fournture en eau dans de telles formatons. En ce qu concerne l'aqufère de l'infracambren, l'mplantaton du forage sur anomale favorable semble justfée pusque 7 forages sur 8 ont été postfs contre 4 sur 9 seulement, sur anomale jugée passable (2 condtons réunes au leu de 3). La défnton de ces classes reste toutefos statstque et gagnerat à être précsée pour un plus grand nombre de données, ce qu permettrat peut-être de quantfer le taux de succès probable d'après la géophysque, fournssant ans un élément essentel de la prse de décson. Pour ce qu concerne les aqufères contnus en formatons alluvales, le forage fut mplanté là ou l'nterprétaton du sondage électrque a donné l'épasseur d'alluvons la plus forte. CONCLUSIONS Dans la régon Sud de Kayes (Arrondssement de Sadola), on peut défnr des classes d'anomales géophysques assocées à des taux de réusste des forages. Il apparaît ans comme une condton nécessare mas son suffsante que le forage sot effectué sur une anomale favorable ; Pour les stes non encore forés, l'étude fat observer un nombre relatvement mons mportant de cbles ntéressantes, cec étant vrasemblablement mputable à l'absence de lnéaments ben marqués sur photo-aérennes et sur le terran. L'ntérêt des profls parallèles ne concerne que l'ndcaton sur la drecton de l'anomale, mas dans tout état de cause, l'ntérêt des profls parallèles concernant l'mplantaton d'un forage n'est pas démontré.

110 PROSPECTION DES AQUIFERES DISCONTINUS AU SUD DE KAYES - PROGRAMME CEAO REPARTITION DES FORAGES EN FONCTION DES CARACTERISTIQUES DE L' ANOMALIE GEOPHYSIQUE CORRESPONDANTE Toutes formatons géologques confondues P mn + Forage postf et n? (O ^ Im'/h) - Forage négatf et n? (Q< Im 3 /h) STATISTIQUES: nombre de forages postfs/nombre de forage du sous-ensemble Pour l'intersecton des 3ensembles 0/4 = 7% de réusste (sur anomale favorable) Pour l'intersecton des 2 ensembles 5 /I7 = 29% de réusste (sur anomale passable) Défntons: C p mn B Ensemble des anomales dont le contraste est égal ou supéreur à,7 Ensemble des anomales avec 40Am <;/>mn g l50ftm Ensemble des anomales dont la largeur corrgée est Inféreur ou égale à 60 m B Fgure 22 Rapport BftGM 04 AGE 029

111 PROSPECTION DES AQUIFERES DISCONTINUS AU SUD DE KAYES - PROGRAMME CEAO REPARTITION DES FORAGES EN FONCTION DES PARAMETRES DE L' ANOMALIE GEOPHYSIQUE CORRESPONDANTE Dons le Brrmen mm 4 Forage postf et n2 - Forage négatf et n? STATISTIQUES: nombre de forages postfs /nombre de forages du sous-ensemble Pour l'ntersecton des 3ensemble» 3/ 6 = 50% de réusste (sur anomale favorable) Pour l'intersecton des 2 ensembles /8 = 2,5% de réusste (sur onomale passable ) Défntons: C Ensemble des anomales telles que C»,7 P mn Ensemble des anomales telles que 40nm/omnl50Cïm B Ensemble des anomales telles que B 60m Fgure 23 Rapport BRGM 84 AGE 029

112 PROSPECTION DES AQUIFERES DISCONTINUS AU SUD DE KAYES - PROGRAMME CEAO REPARTITION DES FORAGES EN FONCTION DES PARAMETRES DE L' ANOMALIE GEOPHYSIQUE CORRESPONDANTE Dans l'inlrocombren + Forage postf et n9 - Forage négatf et nî STATISTIQUEStnombre de forages postfs/nombre de forages du sous-ensemble Pour l'ntersecton des 3 ensembles 7/8 = 87% de réusste (sur anomale favorable) Pour l'ntersecton des 2 ensembles 4/9 = 44% de réusste (sur anomale passable) o Défntons: Ensemble des anomales dont le contraste est C=sl,7 p mn Ensemble des anomales telles que 40Dm$/)rnn<l50nm B Ensemble des anomales telles queb60m Fgure 24 Rapport BRGM 84 AGE 029

113 0 PROJET CEAO CAMPAGNE MARTEAU-FOND-DE-TROU AU SENEGAL ORIENTAL Analyse statstque des résultats obtenus par prospecton électrque G. Chevaler-Lemre - févrer 985 Rapport BRGM 85 GPH 024 RESUME Le département Géophysque du BRGM a réalsé une analyse des résultats de forages mplantés par géophysque au Sénégal orental, de janver à mars 984 (projet CEAO, 98 forages marteau fond de trou). Les aqufères recherchés étaent dscontnus (zones fssurées du socle) et la méthodologe employée consstat en la réalsaton de profls VLF nclnason et/ou électrques. L'analyse statstque, qu a porté sur une populaton de forages assez fable (68 forages), a cependant perms de donner quelques ndcatons ntéressantes : - La méthode électromagnétque VLF nclnason a donné un taux de succès en tout pont comparable aux mplantatons par proflage électrque, ce qu confrme tout l'ntérêt de cette méthode dans la mesure où l'hypothèse qu'une anomale conductrce au nveau du recouvrement se córrele ben avec la présence d'une zone fssurée aqufère au nveau du socle, ce qu semble être le cas au Sénégal orental. - Il ne s'est pas dégagé d'éléments statstques en ce qu concerne des crtères de sélecton et de qualté des anomales électrques ou VLF nclnason. La géophysque très succncte réalsée au Sénégal orental semble donc se borner à la mse en évdence et au repérage d'hétérogénétés latérales de résstvté que l'on contrôle par forage. Un forage a été consdéré comme postf s son débt d'explotaton a été supéreur ou égal à m 3 /h.

114 02 REMARQUES GENERALES Un taux de succès de 70 % a été rencontré en ce qu concerne la populaton des 68 forages, parm lesquels on a enregstré des débts supéreurs ou égaux à m^/h. 76 % d'entre eux fournssent un débt comprs entre et 0 m^/h. Les statstques d'mplantaton globales font apparaître un taux de succès de 66 96, que les mplantatons aent été réalsées par VLF mode nclnason ou par proflage électrque. Dans le cas du VLF nclnason, 58 % des forages postfs ont un débt supéreur à 5 m-tyh contre 40 % pour les mplantatons par proflage électrque. Les taux de succès sont donc équvalents mas l'emplo du VLF mode nclnason semble permettre d'obtenr des débts plus élevés. "Cec pourrat s'explquer assez smplement par le fat que le VLF mode nclnason permet de couvrr une zone étendue rapdement et de sélectonner ans les zones les plus favorables à l'mplantaton d'un forage compte-tenu du fable temps de prospecton que l'on peut accorder à un vllage". RELATION POURCENTAGE D'ECHECS - TYPE DE PROSPECTION - TYPE DE FORMATION Les résultats ndquent que les pourcentages d'échecs sont équvalents en VLF nclnason et proflage électrque, et cec quelque sot le type de formaton rencontré. RELATION POURCENTAGE D'ECHECS - TYPE D'ANOMALIE ETUDIE - TYPE DE FORMATION Le pourcentage d'échecs entre les deux types d'anomale électrque rencontrés (compartment conducteur ou contact électrque), est équvalent.

115 03 ANALYSE GENERALE DES RESULTATS Le succès obtenu par VLF nclnason ndque que les zones fssurées du substratum schsteux ou péltque, peuvent être repérées ndrectement par l'ntermédare de zones conductrces superfcelles, ces dernères se développant préférentellement au sen du recouvrement à l'aplomb des zones fssurées du substratum (altératon préférentelle). La combnason des méthodes VLF nclnason et proflage électrque n'a pas apporté d'améloraton du taux de succès : les deux anomales se confrment mutuellement dans la plupart des cas.. Analyse des anomales VLF nclnason C'est la dépendance des paramètres ampltude de l'anomale - profondeur du substratum - taux de succès, qu a été étudée. On retent : - l n'y a pas de relaton smple entre profondeur du substratum et taux de succès, alors que la profondeur d'nvestgaton lmtée du VLF aurat pu lasser présager une augmentaton du taux d'échec avec la profondeur du substratum. Les mplantatons se sont donc fates en général sur des anomales conductrces superfcelles se trouvant pour la plupart à l'aplomb de zones fssurées aqufères. - l n'y a pas de relaton entre ampltude de l'anomale et le taux de succès. Il n'est donc pas nécessare de rechercher systématquement des anomales très fortes pour mplanter des forages, mas le gude consstant à mplanter sur la plus forte anomale d'un secteur donné se révèle être effcace, dans le cas ben évdemment où aucun autre crtère de chox de l'mplantaton n'est dsponble. - l n'y a pas de relaton smple entre débt d'une part et ampltude d'anomale - profondeur du substratum, d'autre part. Le VLF se révèle donc, dans ces formatons, un outl effcace, sans qu'l sot possble d'amélorer ses résultats en foncton de l'ampltude de l'anomale ou de la profondeur du substratum.

116 04. Analyse des anomales de proflage électrque Sont prses en compte : - les anomales type compartments conducteurs ; - les anomales type contacts électrques. Il y a pratquement autant de chance de succès en mplantant sur contact électrque que sur compartment conducteur dans le cas de roches du Paléozoïque et du Brrmen schsteux. a - Implantaton sur compartment conducteur : On peut semble-t-l amélorer légèrement le taux de succès en n'mplantant que sur des anomales dont le contraste est supéreur ou égal à,5. b - Implantaton sur contact électrque : II ne se dégage pas de contraste, n de largeurs partculères sgnfcatves. Toutes les mplantatons semblent ntéressantes. Il n'a pas été possble de dégager une relaton smple entre contraste des anomales et profondeur du substratum. RELATION ENTRE FORMATION GEOLOGIQUE ET RESISTIVITE GEOELECTRIQUE L'nterprétaton des sondages électrques en termes de coupes géoélectrques dans le cas de programme de recherches de zones fssurées aqufères en mleu de socle est dffcle. Les rasons sont les suvantes : - le mleu ne vérfe en général pas les hypothèses de mleu tabulare nécessares à l'nterprétaton. - la méconnassance des résstvtés vraes des formatons est en général totale (absence de calage géologque par forage ou dagraphe). - la talle de la zone prospectée et la varété des formatons géologques rencontrées, rendent de toute façon llusore la réalsaton d'une échelle des résstvtés par type de formaton ou d'altératon.

117 05 A l'nverse, l'analyse des sondages électrques peut porter sur deux paramètres accessbles sans rsque d'erreur trop mportant, à savor : - la résstvté estmée du substratum résstant ; - la conductance globale du recouvrement sur un substratum en général nfnment résstant. Ans, on retendra que : - Pour les résstvtés du substratum : 84 % des sondages électrques réalsés sur les formatons schsteuses ou péltques du Paléozoïque et du Brrmen, ont rencontré un substratum de résstvté nféreure à 000 (2m. 75 % des sondages électrques réalsés sur les formatons grantques ont rencontré un substratum de résstvté supéreure à 000 Qm. - Pour la conductance totale du recouvrement : Tous les sondages électrques réalsés sur les formatons grantques ont montré une conductance de recouvrement nféreure à mho ; sur les formatons schsteuses et péltques, seuls 45 % de sondages électrques exécutés ont trouvé une conductance du recouvrement supéreure à mho. Dans le cadre de la présente étude, l semblerat donc que l'examen crtque de la résstvté estmée du substratum pusse ader l'opérateur à détermner avec une certane assurance la nature lthologque de ce substratum. A l'nverse, l'observaton de la conductance totale du recouvrement, ne semble pas permettre de dégager un fl conducteur quant à la nature des formatons supportées par le substratum résstant.

118

119 La prospecton géophysque par la méthode magnétque s'est par alleurs révélée très utle, du fat de la présence fréquente de batholtes et de flons dolértques -dont la caractérstque est d'avor une forte susceptblté magnétque - et donc de manère à compléter la prospecton électrque. 3 - La technque du rectangle de résstvté a été rapdement abandonnée au proft exclusf du traîné smple, pour les rasons suvantes : - fable rendement du fat de l'nstallaton de longues lgnes AB ; - oblgaton de travaller unquement dans le ters-central de la lgne AB, ce qu lmte ben évdemment la portée des profls et les possbltés d'nvestgatons ; - la recherche d'anomales conductrces a souvent condut à entreprendre les traînés électrques sur des longueurs ben supéreures à 000 m, ce qu rendt la technque du rectangle de résstvté non adaptée. CRITERES IMPLANTATION RETENUS - La cble hydrogéologque recherchée par les méthodes utlsées peut être de 3 sortes et avor les sgnatures géophysques suvantes : Type de cble Sgnature sur photo-aérenne sur traîné électrque sur profl magnétque sur sondage électrque Zone fracturée lnéament anomale conductrce dans le substratum étrote anomale anomale Flon de dolérte lnéament électrque magnétque Alluvons à défnr Tableau 8 - Recherche de la cble hydrogéologque par leur sgnature géophysque

120 09 L'expérence a montré que chaque type de cble possédat une sgnature géophysque, mas la récproque n'est pas vrae car à une anomale géophysque ne correspond pas nécessarement une cble hydrogéologque potentelle et donc susceptble d'être mse en valeur. Ans : - S'l est vra qu'une zone fracturée dans le substratum se tradut dans la majorté des cas par une anomale géophysque conductrce, cette dernère peut avor une autre cause comme, par exemple, une zone plus conductrce dans le recouvrement ; - le prncpe de l'équvalence ndque qu'l est possble de donner pluseurs nterprétatons valables et cohérentes à un sondage électrque, en l'absence de tout forage exstant nécessare à un calage du modèle détermné par l'nterprétaton ; - lorsqu'une anomale magnétque est nterprétée comme étant due à la présence d'un flon mnce, l ne faut pas oubler que par prncpe l exste une nfnté de solutons à l'nterprétaton ; - la sgnature géophysque est très souvent foncton de la géométre du dspostf de mesure utlsé : en traîné électrque, la longueur de lgne AB et l'angle d'ncdence du profl par rapport à l'axe de l'anomale supposée ont une nfluence que l'on tente de mnmser en adaptant la longueur de lgne AB (après avor connassance de l'épasseur du recouvrement sute à un sondage électrque préalable) et en orentant la drecton du profl perpendcularement à celle des lnéaments repérés sur photo-aérenne ; - les contrantes d'avancement d'un projet d'aménagement vllageos mplquent un mnmum de temps de prospecton, donc la fournture d'un mnmum de données et l'on dot donc a pror émettre l'hypothèse qu'à une anomale conductrce étrote ben marquée correspond une zone fracturée que l'on espère aqufère. Par contre, la bjectvté anomale magnétque-flon apparaît plus vrasemblable et favorable du fat que : - les profls magnétques sont toujours perpendculares à la structure (la drecton de celle-c est détermnée par pluseurs profls sérés) ; - dans les zones prospectées, la cause d'une anomale magnétque solée et recoupée sur pluseurs profls est à coup sûr un flon dolértque.

121 0 Toutefos, l ne faut jamas gnorer que zone fracturée et flon peuvent ne pas être aquf ères. LA RELATION ANOMALIE GEOPHYSIQUE-FORAGE POSITIF est donc HASARDEUSE et sans fondement d'un pont de vue statstque 2 - Crtères d'mplantaton sur trané électrque seul II semble exster des tendances concordantes assocant la qualté de l'anomale électrque à la qualté de la cble, cette dernère étant smplement reflétée par le taux de réusste du forage mplanté (rapport BRGM 84 AGE 029 précédemment commenté). La sélecton entre pluseurs anomales favorables a pror, s'est effectuée en tenant compte de crtères nhérents au cadre géographque et à savor : - faclté d'accès sur le ste chos pour les machnes de forage - proxmté du vllage à aménager. C'est l'absence d'anomale favorable en fn de prospecton qu justfat une mplantaton sur anomale "passable". 3 - Crtères d'mplantaton sur anomale magnétque seule Les cas où seule une prospecton magnétque a perms l'mplantaton d'un forage sont peu nombreux. Seules les anomales solées et ben dessnées et dont l'nterprétaton ndquat la présence d'un flon mnce et peu profond ont fat l'objet d'une mplantaton stuée en aval pendage du flon de manère à le recouper sous le nveau statque présumé. 4 - Crtères d'mplantaton sur sondages électrques seuls Les cbles mses en évdence sont peu nombreuses et les échecs enregstrés n'ont pas perms de défnr le crtère d'mplantaton sur sondage électrque pour la recherche d'alluvons aqufères.

122 Ill A l'nverse, on a pu défnr un crtère de non-mplantaton chaque fos qu'une épasseur mportante d'arglte état rencontrée. 5 - Crtères d'mplantaton combnant pluseurs méthodes : - Combnason sondage électrque-trané électrque L'nformaton très ponctuelle offerte par les sondages électrques et le fat que chaque ste ne comporte que peu d'expérmentatons nous condut à ndquer que d'une manère très générale, les résultats obtenus sur les sondages électrques n'ont pas nfluencé l'mplantaton décdée après observaton de l'anomale géoélectrque décelée sur traîné électrque. - Combnason traîné électrque-profl magnétque L'assocaton d'anomales magnétques et d'anomales électrques a été enregstrée :. dans le cas de flon dolértque par le couplage anomale conductrce et anomale magnétque de type "flon" ;. dans le cas de structures en "marche d'escaler" où le gradent électrque est assocé à une anomale magnétque de type "falle". Ce type de structure a été confrmé par la technque du sondage électrque, mas n'a jamas fat l'objet d'mplantaton. CONCLUSION ET RESULTATS L'mplantaton des forages s'est prncpalement artculée sur les résultats des profls exécutés par traîné électrque (AB 200 ; MN 20 et pas 20 m resserré à 0 m au drot des anomales) et reflétant des anomales de type compartment conducteur étrot, c'est-à-dre présentant : - une largeur nféreure à 20 m, dans le cas d'une longueur AB égale à 200 m et une largeur nféreure à 60 m pour une lgne AB portée à 00 m de longueur ; - un fort contraste de résstvté, s possble supéreur à.7 ; - une résstvté mnmale comprse entre 40 Um et 50 Œm.

123 2 - Les types de facès géophysques rencontrés d'après les traînés électrques : - Dans l'ensemble, les traînés électrques présentent des résstvtés apparentes comprses entre 60 et 50 Í2m ; - les traînés réalsés présentent une allure relatvement contnue tout en reflétant par des mouvements de grande longueur d'onde, les varatons de l'épasseur du recouvrement d'une part, et par des oscllatons plus courtes (anomales électrques) les partes conductrces étrotes au sen du recouvrement et/ou dans le socle, d'autre part ; - la plupart des anomales sont plutôt plus conductrces que la courbe moyenne lssée ; - le brut de fond des traînés électrques est dans l'ensemble tolerable par rapport à la "talle" des anomales sélectonnées servant de cble. S le cas contrare se présentat (nombreuses anomales rapprochées) le chox d'une cble ne pourrat pas être proposé. 2 - Les types de facès géophysques rencontrés d'après les sondages électrques : La successon tros terrans courante (résstant/conducteur/résstant) est généralement observée et elle correspond à la successon recouvrement superfcel mnce/recouvrement (altérte) / roche sane. 3 - Les types de facès géophysques rencontrés sur proflages magnétques : Les levés magnétques on présenté tros aspects sot dstncts, sot assocés et à savor : - une évoluton plate tradusant une nactvté magnétque, donc une absence de masse dolértque ; - une confguraton également monotone mas présentant des anomales magnétques solées révélatrces de la présence de petts flons ou de masses ponctuelles dolértques ; - des évolutons très perturbées comprenant de nombreuses anomales magnétques généralement nnterprétables d'une manère smple et tradusant la présence d'un batholte dolértque plus ou mons tectonsé.

124 3 Fnalement et en ce qu concerne les 83 forages effectués après mplantatons géophysques et cela toutes méthodes de prospecton et crtères d'mplantaton confondus, le taux global de succès dans l'entreprse se monte à 54 % à l'échelle du projet. Ce taux de réusste concernant les forages essentellement mplantés par méthode géophysque est comparable à celu obtenu sur d'autres projets dans des envronnements hydrogéologques comparables et dans les mêmes condtons d'exécuton. Il demeure toutefos vra que la prospecton géophysque est justfée par le fat qu'elle majore d'envron 20 % le nombre de forages jugés postfs par rapport au nombre total de forages entreprs et souhatés par le caher des charges. L'économe ans réalsée couvre largement les fras de la prospecton géophysque proprement dte.

125 4 KONO-BANIRE Profl de résstvté. AB. 200m / MNtlOm * MN* 5m Q. 3 m'/h 0» 20 Grès Schstes fracturés Profl de résstvté AB» 200m "/ MN «0m /V/ fj 0a GAOIABA.Gres 'OSchstes SOa- LABIDI Profl de résstvté AB.200m Ä V V / / V V Forages secs """ Schstes altérés s "Schstes sans BULL. B. R. G. M. (2) III, Fgure 25 - Kono-Banère, Gadaba, Labd Extrat du Bull. BRGM (2), III, 4, 980-8

126 07 PROSPECTION D'AQUIFERES PAR METHODES ELECTRIQUES ET MAGNETIQUES DANS LES ère ET 2ème REGIONS DE LA REPUBLIQUE DU MALI par Y. Dolle - jun 985 Rapport BRGM (à paraître) PROSPECTION GEOPHYSIQUE LE VOLUME DES TRAVAUX DE PROSPECTION GEOPHYSIQUE EST LE SUIVANT : - 32 vllages prospectés - 49 sondages électrques réalsés m de traînés électrques ont été entreprs m de profls magnétques effectués. Les fables précptatons sur la zone étudée, ans que le type d'aqufère recherché (mleu aqufère dscontnu et fssuré) ont condut à entreprendre la prospecton géophysque d'une manère systématque sur tous les stes. LE PROBLEME POSE A LA PROSPECTION GEOPHYSIQUE ETAIT : - de confrmer ou d'nfrmer les conclusons de la photo-nterprétaton et notamment celles concernant la fracturaton, - de rechercher les zones de fractures ou de contacts dans les secteurs où la géologe de surface ne fournt pas d'ndcatons. - Le levé de profl de la résstvté apparente par la méthode électrque du traîné est ben adapté à résoudre ce type de problème car : - les zones fracturées sont généralement plus conductrces que l'envronnement non perturbé, - la rapdté d'exécuton des mesures permet l'nvestgaton de larges zones par l'ntermédare de profls relatvement longs.

127 5 EXEMPLE DE RECHERCHE D'AQUIFERES DE FRACTURE PAR LA TECHNIQUE DU TRAINE ELECTRIQUE AU MALI Etude des stes de Kono-Banère, Gadaba et Labd Ces tros localtés malennes sont stuées sur les schstes gréseux de la sére de Naza, d'âge probablement précambren. Quatre sondages ont été mplantés sute à des opératons de traîné électrque smple ou à répétton (fg. 25), chaque mplantaton correspondant à un mnmum de résstvté apparente. Dans les quatre cas, l'anomale conductrce est relatvement étrote et ben contrastée, mas le mnmum de résstvté révélé sur le ste de Labd se stue toutefos vers des valeurs élevées (300fm),alors que les autres mnma oscllent autour de 30 à 40flm. Au drot des localtés de Kono-Banère et Gadaba, les deux forages prévus sont postfs et dsposent d'une bonne productvté dans les schstes et grès fracturés. A Labd, les deux sondages tentés sont restés secs dans des schstes altérés mas non fracturés. Comment explquer un tel échec sur ce ste? La forme dssymétrque de l'anomale conductrce pourrat corroborer une zone fracturée à fort pendage. Les sondages mplantés pourraent donc se stuer en amont pendage de la structure, ce qu explquerat l'échec. Par alleurs, la valeur relatvement élevée de la résstvté apparente mnmale à cet endrot semble également contrbuer à l'échec enregstré.

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129 7 PROJET D'HYDRAULIQUE VILLAGEOISE USAID - PAC TOGO 3ème Phase Travaux géophysques d'mplantaton régon des Savanes et des Plateaux par G. Chevaler-Lemre - octobre 985 Plateaux. 32 vllages ont été étudés dans la régon des Savanes et 82 dans la régon des Le substratum san dans la régon des Plateaux est toujours rencontré à fable profondeur sous un recouvrement varant entre 5 et 20 m d'épasseur. BUT DES TRAVAUX Recherche des zones fssurées aqufères du substratum, la nappe lée au recouvrement altéré étant pratquement nexstante. Compte-tenu des dffcultés d'mplantaton d'ouvrages antéreurs, l'assocaton photogéologe-géophysque a été employée systématquement dans cette régon. METHODE GEOPHYSIQUE UTILISEE La prospecton a été unquement réalsée par la méthode électrque. Dans la régon des plateaux, la réalsaton préalable de sondages électrques d'étalonnage a été le plus souvent élmnée pour les rasons suvantes : - nécessté mperatve de réalser les mplantatons rapdement pour suvre la cadence d'exécuton des forages ; - la régon étudée ayant fat l'objet de nombreux travaux géophysques antéreurs et les condtons géologques étant favorables (affleurements nombreux).

130 8 - Méthode employée Rectangle de résstvté, à savor profls de résstvté avec une lgne AB fxe, la confguraton la plus utlsée étant le gradent (rectangle lmté au profl central). AB/3 AB/3 AB/3 - S A AB proflng Ï-! Rectangle AB AB rectangle H N H N m < Fgure 26 - Profl et rectangle AB Cette méthode de proflage dot être comparée à celle du traîné smple. Un avantage théorque mportant est la suppresson des à-coups relatfs aux prses AB pendant l'exécuton d'un rectangle donné. Entre deux rectangles embrayés, l'à-coup de prse AB est parfatement estmé par l'écart entre les résstvtés apparentes mesurées en bout de dspostf et son nfluence est élmnée. Un nconvénent théorque est que la profondeur d'nvestgaton n'est pas rgoureusement constante le long du gradent : elle est plus fable dès que l'on s'élogne du centre de AB, ce qu amène l'ntroducton de coeffcents correcteurs pour les ponts de mesure les plus élognés du quadrpole classque. Cette correcton n'a pas été applquée dans le cadre de l'étude, l'nterprétaton étant c unquement qualtatve. Il sufft smplement de se rappeler qu'une anomale rencontrée en bordure de gradent présente une ampltude plus forte mas un nveau plus fable que s elle état rencontrée au centre du gradent. D'un pont de vue pratque, le proflage avec une lgne A B fxe, présente de nombreux avantages par rapport au traîné smple :

131 9 - les électrodes d'njecton AB étant mplantées pour pluseurs mesures, on peut sogner les résstances de prse de manère à opérer avec un courant élevé et donc une tenson Vjyjjg élevée (mesure plus asée, plus précse et possblté de travaller avec des dpôles MN petts, ce qu augmente la précson du postonnement). - Il est asé de réalser des profls parallèles destnés à vérfer l'extenson latérale d'une anomale, pusque la lgne d'njecton est mantenue sur le profl prncpal. - Interprétaton des résultats suvantes : L'nterprétaton est unquement qualtatve. Elle repose sur les deux hypothèses - les zones de fssuraton maxmum du socle se trouvent à l'aplomb des zones d'anomales conductrces repérées sur profl électrque. - dans une zone fssurée donnée, la fssuraton maxmale se trouve à l'aplomb de l'axe conducteur défn par l'anomale. On défnt ans 3 types d'anomales : - compartment conducteur, - contact, - paler. Les mesures électrques de surface ne permettent pas de défnr le pendage éventuel d'une zone fssurée, n de se prononcer de façon certane sur la présence effectve de fssures aqufères pusque leur repérage est ndrect. Les mplantatons de forage d'eau ont été jugées favorables, quand l y avat concordance entre les éléments suvants : - résultats photogéologques, - aspect morphologque du terran, - résultats géophysques.

132 20 - Analyse crtque des données Sur les 84 mplantatons réalsées dans la régon des Plateaux, les tros types d'anomales électrques rencontrées se répartssent ans : Type d'anomale Nombre d'mplantatons % Compartment Conducteur Contact Paler Implantatons abandonnées Total Tableau 9 - Anomales électrques rencontrées et leur statstque sommare Les crtères d'mplantaton conduront par types d'anomales à une mplantaton d'autant melleure que :. Pour l'anomale type compartment conducteur - le contraste est élevé, - la largeur de l'anomale est au mons supéreure à la longueur MN, - la conductance est élevée (valeurs des résstvtés apparentes assez basses).. Pour l'anomale type contact - le contraste est élevé, - fable largeur de l'anomale, mas jamas nféreure à la longueur MN, - la conductance est élevée (basse résstvté apparente du paler bas). Pour l'anomale de type paler - la conductance du paler dot être assez élevée, donc sa résstvté apparente dot être assez basse.

133 2 - Blan de l'étude Programme Forages Forages Forages Forages Taux de succès proposés réalsés équpés non équpés par projet Vllageos CEB Totaux % Taux de succès tous forages 48 % 52 % confondus Tableau 0 - Résultats globaux obtenus au 30 jun 985 à partr de 02 forages réalsés CONCLUSIONS L'analyse crtque des données géophysques nous a montré que dans la plupart des cas nous ne pouvons vérfer la valdté des hypothèses nécessares avant toute analyse statstque de données, à savor : - homogénété et sotrope globale du mleu, - perpendculartés des profls sur les structures électrques. Dans le cas présent et eu égard à la fable populaton de l'échantllonnage, toute analyse statstque devent llusore. Les fables taux de succès rencontrés dans les formatons étudées ne pouvaent que justfer l'emplo systématque de la prospecton électrque. La fgure 27 c-après montre les étapes décsonnelles du rasonnement adopté condusant à l'acceptaton ou à l'abandon du ste prospecté.

134 22 AU BUREAU Elude géologque-photogeologque î SUR LE TERRAIN Etude morphologque-photogéologque T Un ste è prospecter f Connassance regonale de drectons structurales Pas de lnéament net Pas de connassances regonales Un seul lnéament Ltnêamentls) net(s) Crosement de lnéaments (2 ou 3) Profl électrque assez long perpendculare à cette drecton Pluseurs profls dans dverses drectons (en pratque 3 profls à 60 gr) Profl court (envron 300m) perpendculare au lnéament Pluseurs profls courts (envron 300m)perpend- -culares à chaque lnéament Anomale sgnfcatve t Suvant le temps dsponble Pas de profl parallèle V IMPLANTATION Profls parallèles Contnuté I uïtê Anomale non sgnfcatve ABANDON DU SITE Fgure 27 - Schéma logque condusant à une mplantaton de forage ou à un abandon du ste

135 23 ETUDE GEOPHYSIQUE POUR L'HYDRAULIQUE VILLAGEOISE DANS LA REGION DU NORD BORGOU (Républque populare du Benn) par B. Madelane - novembre 985 Populaton : 75 forages réparts dans 72 vllages. Méthode de prospecton : Electrques et électromagnétques (sondages électrques, traînés et VLF). Objectfs : - Recherche de zones fracturées dans le socle. - Recherche dans des formatons arglo-gréseuses ou gréseuses. - Recherche d'un approfondssement de l'altératon du socle. Travaux réalsés : - 75 stes étudés, - 74 sondages électrques, m de traîné électrque, m de mesures de gradent, m de profl VLF. RECHERCHE DE ZONES FRACTUREES DANS LE SOCLE Cette recherche ntéresse le plus grand nombre de stes, à savor 63 sur Technque de mse en oeuvre :. exécuton d'un sondage électrque dans le cas où l'altératon est peu ou mal connue (à l'excepton de 5 vllages où les résultats antéreurs ont perms une mplantaton drecte).. réalsaton d'un ou pluseurs profls de résstvté en dspostf traîné ou gradent moyen en adaptant la longueur de lgne d'njecton de manère à mesurer des résstvtés apparentes le long de la branche ascendante à 45 du sondage électrque.. des profl d'électromagnétsme VLF ont été réalsés en début de campagne, mas cette méthode a été abandonnée par la sute en rason de la fablesse du sgnal émetteur transms et rendant la mesure peu fable.

136 24 FORMATION DE BORDURE DES GRES DE KANDI ET GRES DE KANDI PROPREMENT DITS Aucune stratége générale n'a pu être mse au pont. Chaque vllage consttue un cas partculer. La zone de contact des grès de KANDI s'est révélée comme être une zone à taux de réusste très élevé. Toutefos : - un forage réalsé sur une anomale ben conductrce s'est révélé négatf, - un forage s'est révélé postf à l'ntéreur d'une zone plus conductrce dans un mleu électrque où tous les ouvrages mplantés antéreurement s'étaent révélés négatfs. ZONE D'ALTERATION DE SOCLE En règle générale, un forage réalsé sur une altératon de socle de l'ordre de 30 m, donne un débt suffsant. ETUDE STATISTIQUE DES ANOMALIES RENCONTREES Les anomales ayant toujours été mesurées par des profls unques pour des rasons de déla d'exécuton, l n'est jamas certan que ces profls soent perpendculares aux structures sources. Dans ces condtons, les valeurs attrbuées à ces paramètres peuvent être entachées d'erreurs non néglgeables. On constate cependant que : - au-delà d'un contraste d'anomale de 2,2, les forages snt postfs à une excepton près (350 /h). - En-deçà d'un mnmum d'anomales de 60 ßm, les forages sont postfs à une excepton près (0, /h). Ces tranches favorables ne correspondent malheureuseemnt pas à un nombre mportant d'anomales. Ces résultats ne dovent donc pas être consdérés comme représentatfs de la zone prospectée.

137 25 Certanes formes d'anomales (U et W) donnent un taux de réusste sensblement supéreur à la moyenne. La forme de l'anomale, en dehors de tout élément quanttatf, est le crtère le mons nfluencé par une mauvase orentaton du profl. CONCLUSION Cette campagne de géophysque a perms l'mplantaton de 67 forages productfs pour 00 exécutés. Une étude statstque de la forme des résstvtés semble ndquer, réserve fate sur la fable proporton de stes étudés, que les anomales révélatrces d'une zone productrce sont plutôt de forme arronde (U) ou doubles en forme de W. Il reste toutefos préférable d'exécuter la campagne géophysque conjontement aux forages, cec offrant beaucoup d'avantages malgré la dffculté d'organsaton, car : - l y a alors possblté de modfer rapdement un programme en foncton des résultats nattendus obtenus par forage, - le résultat du forage permet au géophyscen d'adapter la méthode mmédatement, - les échecs peuvent être tratés rapdement à condton toutefos, que les dstances entre stes ne soent pas trop mportantes. Il reste que la contrante majeure à une productvté accrue, est représentée par l'oblgaton de trouver l'eau à mons de 200 m du vllage.

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139 27 EXEMPLE D'ASSOCIATION METHODE ELECTRIQUE ET METHODE ELECTROMAGNETIQUE - Sondage électrque - Profl de résstvté par traîné smple - VLF mode nclnason Socle grantque. Garn Serk Foulan (Nger) (fg. 28) A Garn Serk Foulan, une reconnassance VLF-EM, le long d'un profl, a ms en évdence une zone conductrce qu a été confrmée par un profl de résstvté en AB = 200 m. Le forage mplanté près du vllage a traversé du grante fracturé sous les altértes de 2 à 26 m mas surtout entre 40 et 49,5 m d'où provent la plus grosse parte du débt estmé à 3 m^/h.

140 28 SOUDAGE ELECTRIQUE PLAN DE SITUATION ECHELLE! /booo Vlloge I À COUPE LITHOLOGIQUE PROFIL V.L.F. - to. c - A-... / / V.,- füo t T 4o. -lo - V ^'* O loo «I I «! T TT ÁuuH. O - A V -lo AoD -. Vto. I I I I I I I I I I. U loo Ft PROFIL DE RESISTIVITE V flrj:2o l T T T T T 4 T T t h I- t t t «t + -f 9 * Oí»T. f«fgure 28 - Ste de Garn Serk Foulan (Nger) 4,. -' t-

141 29 EXEMPLE D'ASSOCIATION DE METHODES ELECTRIQUES ET ELECTROMAGNETIQUES - Profl électrque par traîné - VLF nclnason - MAX-MIN mode MAX (HLEM) Précambren C. Régon de Rapadama (Burkna Faso) (fg. 29) Sur cette zone d'essas, dverses méthodes géophysques ont été mses en oeuvre : profls de résstvté, VLF, et Max-Mn. Des tests ont été menés pour détermner en Max-Mn la melleure dstance émetteur-récepteur et les fréquences compte tenu de la couverture d'altértes. La dstance de 25 m état trop fable pour les objectfs fxés, par contre la dstance 50 m a fourn des résultats plus satsfasants que celle de 00 m. Les fréquences retenues sont les deux plus hautes, 3555 et 777 Hz. Pour les fréquences plus basses, on note un écrasement des anomales et même leur dsparton. Deux exemples sont présentés sur la fgure 29. On remarquera que chacune des méthodes utlsées présente une anomale, parfos mportante, mas se pose le problème de l'mplantaton du forage par rapport à l'anomale, ben llustré par l'exemple de la fgure de gauche, où tros forages espacés de 5 m ont été exécutés. Le pas de mesure de 20 m en profl de résstvté fournt une anomale relatvement large. Elle apparaît déjà plus étrote selon les profls VLF et Max-Mn où le pas de mesure est de 0 m. La profondeur des puts est de 40 m avec envron 20 m d'altératons. Le nveau d'eau état à 28 m.

142 Stuaton de l'étude 50 Km HLEM _ 0 5 : î.. ï.'.. * * l ' > HLEM 50m Inphase -5 J 3555 Ht Inphase Quadrature (-3555H? Quadrature *- Inphase Í-777HZ Quadrature VLF NAA - Quadrature Resstvty - WELL (Q- mvh) -4» WB.L (Q-0.7mVh) 4 DRY HOLE jvealhered feyer Q 00m E «0" -0 J 000-, w A l Resstvty 4 WELL (Q - lmvh) 00m Fgure 29 -Burkna Faso - Ste expérmental de Rapadama Extrat de : "Electromagnetc prospectng for Groundwater" par G.J. Palacky, J.L. Rtsema et S.J. De Jong

143 3 EXEMPLES D'ASSOCIATION DE METHODES ELECTRIQUES ET MAGNETIQUES - Proflage électrque - Magnétsme

144 32 Transvaal et Orange (Afrque du Sud) (fg. 30) Les chances de trouver des eaux souterranes dans les formatons de Karoo sont fables, spécalement lorsque ces formatons sont argleuses sauf dans les zones ndurées au contact avec des dykes de dolértes. Les lmtes de ces dykes sous le recouvrement sont recherchées par méthode magnétque. Dfférents exemples où sont combnées méthodes magnétques et électrques sont présentés sur la fgure 30. GEOLOGICAL SECTIONS AND GEOPHYSICAL ANOMALIES ACROSS DOLERITE DYKES IN THE ODENDAALSRUS AREA C.S.T. - Constant separaton traverse.s.- Electrode separaton C d - Dstance belrveen curren elecrodes P PI - Dstance between potental electrodes CYFERGAT 395 MAGNETIC ANOMALY. I KM A Cast OKm-cmt LI-Vertcal magnetc anomaly (AZ) ûh- Horzontal magnetc I - Peak of AZ - Current CE ERF 40 TRANSVERSE CS.T. tort ooft soft»te <2. J South MAGNETIC ANOMALY <* ^^«^. AI North lofl Trench Çond: nttrpnd m p/<*» f»re». Mft Shale ruft Fgure 30 Rapport BRGM 85 SGN 037 GPH

145 33 Akpaka (Togo) (fg. 3) Ic, des dykes de roches vertes vennent recouper les formatons ancennes et leur mse en place crée dans l'encassant des fssuratons et facturatons. Une nette anomale magnétque de près de 00 gammas a été mse en évdence à Akpaka au centre d'une anomale conductrce et correspondant auss à des anomales ssmques. Le forage mplanté sur ces anomales est productf dans des gness à deux mcas et amphbole. RapporL DP/UN/TOG /2 Fgure 3 - Ste d'akpaka (Togo)

146 34 Profl P8 Profl électrque so AB * 200m MN a 0m v / Profl mgnéomtrqu / 30 Nla Nal Nal. A A Coupe ssmque 0 0ml O 7 Nlb Nl Nat, A A A Coupe géologque Nal Qs.5m'/h NaSta a«6.0myh Ñas, Q > 6.0 m'/h Zona fracturée BULL. B. R. G. M. (2) III Fgure 32 - Nara - Profl P8

147 35 Exemple de fractures assocées à des dykes de dolérte : ste de Nara au Mal Pour dfférencer des structures de type ntrusf basque ou ultra-basque, la prospecton magnétque a été également utlsée sur le ste de Nara au Mal (fg. 32). A cet endrot, une zone fracturée, sège d'une ntruson dolértque mnce a été repérée par l'assocaton des méthodes électrques et magnétques d'une part, mas auss tmdement révélée par la méthode ssmque réfracton. Ans on observe : - une anomale électrque peu contrastée en mesure brute, au demeurant, mas acceptable tout de même après fltrage, ben que l'ampltude reste fable ; - un compartment ssmque qualfable de "lent" ; - une anomale magnétque malheureusement de fable ampltude (20 gammas). Deux forages mplantés sur les flancs opposés de l'ntruson ont donné des débts acceptables (6 m^/h en débt "nstantané"), tands que le trosème ouvrage déjà élogné d'une vngtane de mètres de l'axe de la structure n'a donné que,5 m^/h à la foraton. La zone fracturée assocée à l'ncluson dolértque s'est avérée extrêmement étrote mas son repérage est demeuré possble par la concordance des réactons du mleu dscontnu aux tros méthodes de prospecton utlsées. Il est ben évdent qu'un tel ste eût été écarté, a pror, s la technque de prospecton électrque avat seule été utlsée, surtout au regard de la fable ampltude et du contraste médocre de l'anomale ndvdualsée.

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149 37 EXEMPLES D'ASSOCIATIONS DES METHODES ELECTRIQUES ET DE SISMIQUE REFRACTION

150 38 Dans les exemples qu vont suvre et localsés à l'ntéreur du Sahel malen où le recouvrement sableux, souvent mportant, atténue ou masque les lnéaments a pror observables sur photo-aérennes, la géophysque a fat l'objet d'une programmaton dès la premère phase des travaux d'aménagement. Les zones fracturées du sous-sol ont été reconnues par les anomales physques tant électrques que ssmques qu'elles ndusent dans le mleu souterran. La plupart des tests méthodologques assocant les technques électrques en courant contnu et la ssmque-réfraeton ont pu être réalsés à l'occason du Projet des Natons Unes "Recherche et mse en valeur des eaux souterranes au Mal" (n ). Les formatons étudées au Mal sont prncpalement consttuées de grès et grès quartztes, de schstes péltques ou argleux, et de rares nveaux calcaréodolomtques et de jaspes. Cette sére épasse de pluseurs centanes de mètres est attrbuable au Précambren. Localement, de nombreuses nclusons dolértques se sont ntradsposées dans la sére sous forme de dykes, slls ou batholtes. En ce qu concerne les résultats obtenus, dfférents types d'aqufères sèges de facturatons à des degrés dvers ont été ms en évdence. Les prncpales dscontnutés géologques engendrées par une actvté tectonque a posteror sont fnalement de tros sortes : - fractures au sen des formatons gréseuses et schsteuses ; - fracturaton résultat d'une dynamque de type ntrusf comme par exemple mmxton de corps basques (dolértes essentellement) ; - contacts anormaux par accdents cassants du type falle, au sen de matéraux compétents, à très compétents. - ETUDE DE FRACTURES DANS LES GRES ET SCHISTES a - Ste de Tkoura Au drot d'un lnéament repérable au sol par la végétaton, la prospecton géophysque a détecté une anomale conductrce par traîné électrque et une anomale de vtesse longtudnale par ssmque réfracton ntéressant un compartment étrot au tot du marqueur ssmque profond (fg. 33).

151 Profl de résstvté A> P Aja AB>200m UN. 5m A/ / / 000- /V Y 5m A ÁÁÁ Base ssmque 39 /.A/ / Analyse de vtesse Coupe géologque Coupe ssmque 0m a ] /h,0.8cnvh JLJ-k BULL. B. R. G. M. (2) III, Fgure 33 - Tkoura L'analyse de vtesse et la constructon de la coupe ssmque ndquent une largeur de la zone fracturée de l'ordre de 20 m. Quatre forages de reconnassance ont été tentés au drot du sous-sol fracturé : - le premer forage stué en bordure du contact ssmque a donné un très fable débt ; - le deuxème ouvrage mplanté dans le compartment lent, mas ayant traversé des altératons argleuses en tête des fractures sur 34 mètres, a donné un résultat équvalent au premer ; - le trosème captage, à seulement 7,50 m du précédent et toujours dans le compartment ssmquement lent, a rencontré des horzons très altérés et fracturés pour délvrer 5 mfyh. - Enfn, le quatrème sondage mplanté en lmte de fracturaton et en dehors du compartment lent, s'est révélé très peu productf avec un débt nstantané de l'ordre de 800 /h. Dans cet exemple, ce que l'on peut retenr est consttué par le fat que le noyau arglo-sableux dsposé en tête de fracture semble responsable de l'anomale conductrce d'une part, et que d'autre part l'ntérêt de la méthode par ssmque réfracton (quand le projet le permet) est démontré c d'autant plus que l'anomale ssmque de vtesse longtudnale se stue au drot du sondage le plus productf.

152 40 b - Ste de Douentza (fg. 34) Bandagara. Un forage très productf (4 m^/h) capte une zone fracturée dans les grès de Le chox de l'emplacement du forage a été détermné par la présence conjuguée d'une anomale conductrce étrote et contrastée (révélée par deux traînés électrques en AB 400 et AB 200 pour MN 20) et d'une anomale de vtesse longtudnale ben tranchée correspondant à un compartment fracturé relatvement étrot (une dzane de mètres). Cet envronnement géophysque correspond comme à Tkoura à une zone fracturée et productrce dans les grès dont le remplssage, jusqu'à une trentane de mètres de profondeur, est consttué de sables et de gravers quartzeux. Le sondage productf a été exactement centré sur l'anomale ssmque repérée, cette dernère semblant par alleurs être le prolongement d'une fracture vsble sur photo-aérenne. Profl de résstvté Anoml conductrce 500..Trs en offset 6 m D2 Coupe ssmque 5 m BULL. B. R. G. M. (2) III, Fgure 34 - Douentza

153 4 c - Ste de Nara (fg. 35) Cet exemple llustre parfatement le cas d'une fracture ou d'un réseau de fractures nclnées. Tros sondages de reconnassance ont été réalsés au drot d'une anomale conductrce de fable ampltude (une dzane d'o h m.m) et légèrement dssymétrque mas confrmée par un passage ssmque lent relatvement large. Le seul forage productf est celu stué en aval-pendage et l est fort probable que l'apex de la zone fracturée sot colmaté par des produts d'altératon, là où justement furent mplantés les deux autres sondages de reconnassance. Profl électrque AB «200 m MN 0 m s M«tS Na6 Nl* A A A Coupe ssmque Nas A NaS A N M A Q.Bm^/h Coupe géologque NaS Nl N 4 Zana tractor««bull. B.R.G.M. (2) III, 4-I980-8 Fgure 35 - Nara - Profl P5

154 ETUDE DE FRACTURES ASSOCIEES A DES INTRUSIONS DOLERITIQUES a - Ste de Damba-Tcharktara (fg. 36) Ce ste se localse dans un massf dunare à végétaton clarsemée et où aucun lnéament n'est vsble par photo-aérennes. Le proflage électrque en A B 200 et M N 0, lasse apparaître une anomale conductrce de type contact avec un mportant contraste dans les résstvtés apparentes. Par alleurs, la ssmque-réfracton fat apparaître une très nette varaton des vtesses longtudnales au drot de la décrossance brusque des résstvtés apparentes. Sur les tros forages réalsés à cet endrot, seul celu mplanté exactement sur le contact schstes-ntruson dolértque fournt une productvté acceptable. Les deux autres sondages mplantés au drot du corps dolértque produsent peu à très peu (0,8 à 0,4 mfyh) ce qu semble révéler une ntruson pratquement stérle. Ans, s l'anomale électrque contrbue à découvrr la structure favorable, c'est l'anomale ssmque qu défnt avec la melleure précson le crtère décsf d'mplantaton du forage, ce derner étant dans le cas présent le contact encassantntruson dolértque. b - Ste de Dnkoulou (fg. 36) Voc un autre exemple d'ntruson dolértque stérle dans un envronnement schsteux, surmontée par un noyau d'argle d'altératon. Sur ce ste, une anomale conductrce ben contrastée est assocée à une dscontnuté de vtesse, ans qu'à des retards ssmques caractérstques de la présence d'un noyau d'argle d'altératon. La structure ntrusve apparaît relatvement large sur la coupe ssmque (de l'ordre de 50 m) et seul le forage mplanté sur le flanc est, au drot du contact schstes-dolérte, s'avère productf avec un débt acceptable. Dans cet exemple, le compartment ssmque "lent" se localse exactement au drot de la zone fracturée,.e. du contact précs entre schstes et dolérte, alors que la prospecton électrque lassat observer un mnmum conducteur au drot de l'ncluson dolértque.

155 DAMBA TCHARKITARA AA / u AS 200a MN 0m 43 Profls de résstvté AS «200m. 0INK0UL0U 3 3 Al A Analysa de vtesse Analyse de vtesse 3 A A O»» 4 ** Coupes ssmques Jk 4. 3» 3' 2 A A sm Coupes géologques BULL. B.R.G.M. (2) III, Fgure 36 - D a m b a Tcharktara - Dnkoulou c - Le ste de Koutala (fg. 37) La structure aqufère découverte à Koutala correspond à une ntruson dolértque profonde sous recouvrement argleux épas (30 m) dont aucun ndce sur photo-aérenne ne révèle l'exstence. C o m m e le montreront tros des quatre sondages de reconnassance effectués, cette structure est également stérle à cet endrot. L'anomale électrque reportée sur la carte de résstvté apparente s'avère peu caractérstque en contraste et la valeur mnmale de résstvté reste élevée (600 f m). Par contre, le dyke correspond à un envronnement ssmque lent. Ans c'est le derner forage, mplanté exactement au drot du contact entre les grès et le corps basque, qu s'est révélé productf et de surcroît avec un excellent débt nstantané, ce qu permet d'envsager une explotaton à envron 30

156 44 Carte de résstvté apparente AB.300m MN.ISm Coupe ssmque K3d K3c K3b K3 SOI Coupe géologque O* 50m 3 /h S<c S«Sec K3d K3c K3b K 3 A A» ' jf ^ NJ A A A I Dolërn ' A A A A A A A ^ A A A A A A A A A yslon* frcturéa A A BULL. B. R. G. M. (2) III, Fgure 37 - Koutala

157 ETUDE DE STRUCTURES FAILLEES COMPLEXES Les études réalsées sur les stes de Kolokan, Ségué et de la pste de Falou révèlent des anomales électrques de type contact anormal par falle assocées ou non à des nterstratfcatons de corps dolértques plus ou mons altérés ou étendus. Dans le premer endrot, le contact électrque est assocé à un compartment ssmquement lent, ou à un changement de vtesse du marqueur ssmque. A Ségué, la reconnassance ssmque ne fut réalsée qu'a posteror et elle a perms de constater la présence d'un compartment lent au drot des forages productfs. Un autre cas de fgure a été rencontré sur la pste de Falou où conjontement à une large anomale conductrce ndquant la présence d'un contact géologque, l'étude ssmque révèle une dmnuton des vtesses du socle le long du profl et par là même, tradut l'exstence de deux compartments lents. a - Le ste de Kolokan (fg. 38) Deux zones ont été étudées c et sur un même contact géologque découvert par la méthode électrque, sans qu'aucun ndce par photo-nterprétaton ne permette d'orenter a pror la prospecton. L'anomale électrque de type "contact électrque" révèle la présence de deux compartments de résstvtés très dfférentes et dont le contraste est élevé ( à 8). Le premer forage mplanté très précsément au drot du contact grès ou grèsquartztes avec des schstes péltques s'est avéré productf à rason d'un débt nstantané de l'ordre de 6 m^/ h. Dans ce cas, l'anomale électrque est en excellente corrélaton avec la dscontnuté ssmque à fable vtesse longtudnale. Pour les deux autres forages, déjà plus élognés de la zone fracturée, et donc du contact géologque anormal, les débts n'attegnent malheureusement que quelques centanes de ltres par heure. Les quatrème et cnquème forages également mplantés pour parte sur anomale électrque mas auss sur anomale ssmque réfracton ndquant un changement de vtesse, se sont révélés respectvement quas-sec (300 /h) à très ntéressant (0 mfyh). Dans ce cadre, l n'a pas été possble d'dentfer la présence d'un compartment ssmquement lent. A noter tout de même que le quatrème forage

158 46 Profl de résstvté l~ AB > 200 m / MN. 0m fa m Profl de résstvté AB -250m MN ISm Analysa de vtesse V 2 3 A A A 4 S A A *> Analyse de vtesse Coupe ssmque Coupe ssmque et géologque Q.0.3m'/h 4 S Oí. lon'/h Coupe géologque s ' ' : : frutaré«z O M tractgrn BULL. B.R.G.M. (2) HI, 4-I980-8 Fgure 38 - Kolokan

159 47 (le mons productf) est mplanté sur un marqueur qualfable de rapde (5 000 m/s), tands que le derner sondage, dstant seulement de 0 m du précédent est nstallé dans des grès fracturés ben mons rapdes ssmquement (3 000 m/s). b- Ste de Ségué (fg. 39) Nous sommes c dans le même contexte géophysque que celu observé plus haut à Kolokan. Toutefos la structure mse en évdence par contact électrque correspond à la présence d'un batholte dolértque profond, qu'l fut par alleurs mpossble de localser par photo-aérenne classque. Une fos de plus, les forages postfs sont dstrbués sur une zone aqufère stuée sur le flanc du corps ntrusf et à proxmté du contact grès-dolérte. Tands que deux autres sondages de reconnassance mplantés au drot de l'ntruson basque se sont révélés mproductfs. c - Zone stuée près de la pste de Falou (fg. 40) Ic, un batholte profond de nature dolértque est nterstratfé dans les schstes, l'ensemble de la structure se dsposant sous un recouvrement sableux relatvement épas. Le profl de résstvté en A B 200 et M N 20 obtenu par traîné à répétton lasse découvrr une large anomale conductrce assez ben contrastée et révélatrce d'un contact géologque anormal. Conjontement, l'étude ssmque (analyse de vtesse) et la coupe ssmque qu s'ensut, ndque une dmnuton des vtesses du socle le long du chemnement chos et l'exstence assocée de deux compartments lents. Sx sondages de reconnassance ont été réalsés dans cette régon et la moté seulement s'est avérée ntéressante d'un pont de vue productvté. Cela tent au fat que les tros premers sondages, ben qu'ayant traversé des schstes fracturés nstallés sur le corps dolértque, n'ont malheureusement pas rencontré le nveau hydrostatque établ dans les dolértes à 45 m de profondeur. Les autres captages dsposés sur le flanc de la structure à l'aplomb pratquement mnmum des résstvtés apparentes se sont avérés producteurs à des débts vosns du m ^/h.

160 48 mm Profl de résstvté AAAA A IS«500 Anomale dtvt «lse - 80 Analyse de vtesse 60 0a UO A A A A Coupe ssmque 20 40a Coupe géologque 5 sec dolentes altérées m BULL. B. R. G. M. (2) III, Fgure 39 - Ségué

161 49 pnm -300 ~ Profl de résstvté BSstvte V AB: 200m MN=20m 20m v A A A A A A Analyse de vtesse 5«Coupe ssmque 5m 2 3 t k A A A A Coupe géologque Forages Mes QÍs.2n /h-.2nví>-tn>yh -60 m 5m A A A A Dolart A A A A A À A BULL. B. R. G. M. (2) III, Fgure 40 - Pste de Falou

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163 5 CONCLUSION GENERALE

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165 53 L'ensemble des méthodes de prospecton géophysque de surface étudées et commentées dans le présent texte apporte ncontestablement une nformaton nouvelle sur la structure du sous-sol en mleu fssuré dscontnu, en partculer au drot des terrans consttuant le boucler Ouest-Afrcan en zone sahélenne. De nombreuses études réalsées par des organsmes dvers, dont le BRGM, ont été prses en compte à l'occason de l'élaboraton de ce rapport. Beaucoup d'auteurs ont de même été ctés et la plupart du temps nous avons lassé lbre cours à leur expérence de la pratque des méthodes de prospecton géophysque de surface en mleu fssuré dscontnu, tout en essayant de dégager les domanes de valdté, avantages et nconvénents des dfférentes technques expérmentées. Ans et au terme de ce traval essentellement bblographque, l s'avère que chaque méthode de prospecton géophysque prse ndvduellement ne présente qu'un ntérêt rédut quant à son applcaton sur le terran : l'nformaton en général obtenue présente en effet trop d'ambguïté sur la détermnaton la plus précse possble de la cause ndusant le phénomène observé. D e m ê m e, la bjectvté mleu naturel fssuré - zone aqufère n'est jamas vrae et les échecs enregstrés dans les productvtés des ouvrages mplantés restent une trste réalté, la zone fssurée n'étant pas forcément aqufère. Il ne nous appartent pas c d'entrer dans la polémque et de déngrer systématquement l'emplo des technques de prospecton géophysque de surface à la reconnassance des mleux fssurés. Nous pouvons affrmer que notre démarche fut tout à fat contrare à cela. De même, nous ne sommes pas de l'avs de ceux qu, sute à des études statstques a pror très élaborées, consdèrent que la géophysque apporte peu ou pas d'améloraton du taux de succès des forages mplantés par géophysque comparé à celu obtenu par mplantaton classque sur photo-aérenne. Des études statstques de ce genre sont sans fondement logque, d'autant que dans la plupart des cas, les échantllonnages prs en compte représentent des populatons trop fables et par conséquent reflètent très partellement l'envronnement hydrogéologque local.

166 54 II est ben évdent cependant, qu'une méthode de prospecton géophysque utlsée seule contrbuera ben souvent à plonger le naturalste dans le vague le plus total. Malheureusement et dans la plupart des cas de projets d'aménagements type "hydraulque vllageose", une seule méthode de prospecton géophysque est utlsée et cela sute à des contrantes évdentes de temps, de moblsaton de personnel et par conséquent de budget qu'l convent de mettre à dsposton. Ans, ben que l'adéquaton de pluseurs méthodes de prospecton assocées entre elles, à la reconnassance du mleu fssuré ne sot plus à démontrer mantenant, l s'avère que des campagnes de terran utlsant ce type de combnasons, sont peu nombreuses. C'est pourquo, l nous a paru ntéressant, vore ndspensable de présenter de telles assocatons au lecteur, sans toutefos prendre part pour une quelconque d'entre elles. Le lecteur jugera en foncton du type de problème devant lequel l sera amené à être confronté. En fat, nous arrvons c sur la queston de fond que tout géophyscen ou hydrogéologue se pose, préalablement à une campagne de terran proprement dte : quel chox opérer sur la méthode à utlser, sachant que la nature de la cble recherchée et que l'échelle du mleu à étuder ne sont pas forcément connues. En conséquence, la rédacton du présent texte n'a pas été opérée dans le souc de fournr des "trucs" ou des "recettes" plus ou mons élaborés. Nous n'avons pu que constater au demeurant, qu'l exste des assocatons de méthodes qu "marchent ben", y comprs dans les cas où l'envronnement hydrogéologque qu'l s'agt de comprendre n'est que partellement connu. Nous lassons mantenant la porte ouverte à toute dscusson, tout en nsstant à nouveau sur le fat que tout ce que pourra nous révéler la prospecton géophysque de surface ne sera que la conséquence ndrecte d'un phénomène naturel mal comprs.

167 55 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES Remarque : Cette bblographe est lon d'être exhaustve et elle est proposée dans l'ordre alphabétque des auteurs consultés pour la rédacton du présent texte.

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171 réalsaton servce reprographe du BRGM

172 86 SGN 247 EAU