1/21

SYNTHÈSE GÉOLOGIQUE ET GUIDE À L’ÉTUDE

HYDROGÉOLOGIQUE DE LA RÉGION DE DIAWARA (SÉNÉGAL ORIENTAL).

Stage réalisé par :

Nicolas Dubreuil

Sous la direction de :

Max Vidal

2/21

Synthèse géologique et guide à l’étude hydrogéologique de la région de Diawara (Sénégal Oriental).

Essai de cartographie prévisionnelle à partir de clichés satellites et de photos aériennes.

Orléans,2000.

Ingénieur Sans Frontières

Groupe d’Orléans

Département de Sciences de la Terre

3/21

« Ce qui embellit le désert, dit le petit prince, c’est qu’il cache un puits quelque part ... »

Chap XXIV, Le petit prince, Antoine de Saint-Exupéry

4/21

AVANT PROPOS

Lors de l’enseignement de télédetection du premier semestre, il m’est venu à l’idée de combiner les travaux que j’effectuais au sein de l’association ISF et mon stage de recherche. Je me suis tourné vers Monsieur Vidal, qui avait à la fois, une expérience de l’Afrique et de la télédetection.

Ingénieur Sans Frontières est une association humanitaire qui travaille en collaboration avec des populations qui en ont fait la demande. Le groupe d’Orléans travaille depuis deux ans avec un village du Sénégal. Les migrants, personnes du village travaillant en France, ont sollicité l’aide d’ISF après une série de déconvenues. Ils possèdent un forage dont le débit actuel n’est pas suffisant.

Après une phase de démarches complexes, j’ai pu obtenir les documents nécessaires au lancement de mon stage de recherche. En effet, travaillant dans une zone de frontières, l’obtention des photographies. a posé quelques problèmes. De plus, l’association ISF travaillant avec des fonds limités, il a fallu marchander avec Spot image.

Profitant de mes contacts au sein du BRGM suite à un stage d’été, j’ai pu avoir accès à leur cartothèque. Le travail de collecte documentaire m’a pris les 2/3 de l’année. Il a été complété grâce à des rencontres avec l’association des villageois expatriés en France.

Ce stage de recherche est associé à un « projet deuxième année » de l’ESEM, avec Monsieur Lepiller. C’est un travail global sur le réseau d’adduction (pertes de charges, puissance du moteur de la pompe), et sur une approche hydrogéologique. Il est aussi axé sur l’aspect humain, les relations avec les villageois, l’optimistation de la gestion du forage existant, et l’éducation des populations.

5/21

Sommaire

INTRODUCTION......................................................................................................... 6

1. ETATS DES LIEUX ............................................................................................ 7

1.1. TOPOGRAPHIE ................................................................................................. 7 1.2. LES CLIMATS, LES SOLS, ET LA COUVERTURE QUATERNAIRE ........................... 7

1.2.1. Le climat et la végétation........................................................................... 7 1.2.2. La paléogéographie du quaternaire .......................................................... 8 1.2.3. Les sols....................................................................................................... 8

1.3. LA GÉOLOGIE .................................................................................................. 8 1.3.1. Les cartes géologiques............................................................................... 8

• Les formations récentes.............................................................................. 8 • Géologie du précambrien ........................................................................... 9

1.3.2. L’apport des théories plus récentes sur la géologie du substratum .......... 9 • Géologie de l’Afrique et cratonisation ....................................................... 9 • Le craton ouest-africain.............................................................................. 9 • La zone d’étude, une zone mobile ? ........................................................... 9

1.3.3. Relecture des cartes à la lumière de ces théories .................................... 10 1.4. HYDROLOGIE................................................................................................. 10

• Le profil du fleuve :.................................................................................. 10 • Les nappes ................................................................................................ 10 • Un débit faible.......................................................................................... 11

1.5. CONTEXTE HUMAIN....................................................................................... 12

2. MISE EN ŒUVRE DE DOCUMENTS NOUVEAUX ................................... 12

2.1. LES PHOTOS AÉRIENNES ................................................................................ 12 • Caractéristiques des prises de vue :.......................................................... 12 • L’échelle................................................................................................... 13

2.2. LES IMAGES SATELLITE ................................................................................. 13 • Le capteur SPOT ...................................................................................... 13 • Les clichés SPOT: .................................................................................... 14 • Utilisation de ces clichés .......................................................................... 14

2.3. LE TRAVAIL SUR LES LINÉAMENTS ................................................................ 14 2.4. LE MNT........................................................................................................ 14

3. ELABORATION DE DOCUMENTS DE SYNTHÉSE ................................. 15

3.1. UNE CARTE DES FRACTURATIONS .................................................................. 15 3.2. UN SCHÉMA STRUCTURAL RÉGIONAL ............................................................ 17 3.3. UN DOCUMENT À GRANDE ÉCHELLE DE LA RÉGION DE DIAWARA.................. 18

4. HYDROGÉOLOGIE......................................................................................... 18

4.1. UNE CARTE DES BASSINS VERSANTS ? ........................................................... 18 4.2. HYDROLOGIE ET MILIEU FRACTURÉ............................................................... 18

CONCLUSION ET PERSPECTIVES...................................................................... 19

BIBLIOGRAPHIE...................................................................................................... 20

6/21

INTRODUCTION

Décidé à étudier la région de Diawara (Fig. 1) dans le but d’y implanter un forage nous avons mis en œuvre tous les moyens disponibles, ici, à Orléans : les moyens «classiques », par une synthèse bibliographique incluant une grande partie cartographique, mais aussi des moyens moins traditionnels grâce à un travail de détection à distance. Ce travail de télédétection a été effectué à partir de scènes SPOT et de photo aérienne.

Ce rapport n’aura, ni la prétention d’être parfait (sa seule ambition est de rendre compte le plus fidèlement possible des données contenues dans les documents à notre disposition), ni même celle d’être exhaustif (ce travail dépassant déjà très largement l’horaire imparti). Il sera poursuivi par la suite au retour de l’équipe de terrain de cet été.

Après une étude de la région : climats, hydrologie et population, on se penchera sur l’aspect géologique. On proposera ainsi un schéma structural et une carte des fracturations de la région de Diawara-Bakel. Enfin, en confrontant les résultats de l’étude de la fracturation et les données topographiques on proposera un guide de prospection d’eau.

1. Bassins sédimentaires ; 2. Zones mobiles, 3. Dorsales.

Figure 1, Le craton ouest-africain, d’après Tempier, 1989.

7/21

1. ETATS DES LIEUX

Le village de Diawara se situe dans le Sahel à l’Est du pays à 930 km de Dakar au bord du fleuve Sénégal, lequel délimite la frontière avec la Mauritanie. Chef lieu d’arrondissement, il fait partie du département de Bakel.

Aujourd’hui la population est de 10 000 habitants (population surtout féminine) et vit essentiellement de l’agriculture et de l’élevage traditionnel. Cette principale ressource est menacée par la sécheresse, la désertification des sols jadis cultivables, etc... Ainsi l’émigration des jeunes s’est développée car ils partent travailler à l’étranger pour soutenir financièrement les familles restées au village.

Cette émigration donna lieu en 1969 à la naissance de l’association COREDIA (COmité de REnovation de DIAwara), partenaire du projet d’adduction en eau potable conduit par ISF Orléans.

1.1. Topographie

Les cartes topographiques suivantes ont pu être obtenues au BRGM :

- Les cartes de Sélibabi et de Bakel, qui couvrent une partie du Sénégal, de la république islamique de Mauritanie et du Mali.

La région de Diawara est à cheval sur deux zones : la feuille de Sélibabi au Nord et la feuille de Bakel au Sud. Il s’agit de deux cartes au 1/200 000. L’équidistance des courbes de niveau est de 40 m.

Comme nous l’avait rapporté la mission de reconnaissance, la région est quasiment plane. Les reliefs les plus imposants sont les collines de Bakel au Sud.

Il a fallu trouver une autre source de données topographiques. En travaillant sur Internet on a trouvé une banque de données topographiques mondiales sur le site de l’USGS, sous la forme d’un Modèle Numérique de Terrain. Nous verrons par la suite de quoi il s’agit et comment on peut l’utiliser.

1.2. Les climats, les sols, et la couverture quater naire

1.2.1. Le climat et la végétation

Le climat, de type soudano-sahélien, comprend deux saisons : sèche de novembre à mai, humide de juin à octobre. L’alizé maritime souffle depuis le début de la saison sèche jusqu’en février ou mars. Ensuite vient une période de vents de sable, puis pendant la saison humide la mousson.

La hauteur de pluie moyenne (de 1949 à 1958) est de 427 mm à Mbout et de 712 mm à Bakel [Michel, 1967].

Bien que le Sénégal oriental s’étende de 15° au 12° parallèle, les températures sont comparables du sud au nord. Par contre la pluviosité est fortement influencée par la latitude : alors qu’à Bakel, la hauteur d’eau moyenne est de 427 mm, à Kédougou elle est de 1428 mm pour la même période.

8/21

La végétation est en majeure partie une savane arbustive où dominent les acacias.

1.2.2. La paléogéographie du quaternaire

La région de Diawara n’a pas été touchée par les transgressions du Crétacé et du Tertiaire. Les terrains paléozoiques étaient donc soumis à l’érosion.

La sédimentation dans la vallée du Sénégal a été tributaire des variations climatiques. Les coupes dont on dispose dans la vallée montrent qu'à l'intérieur des alluvions on a alternance de niveaux grossiers et de niveaux argileux. Les études les plus précises on été menées dans la basse vallée du Sénégal. Dans la région de Diawara les données concernant les alluvions sont peu abondantes.

1.2.3. Les sols

La région dans laquelle se situe Diawara a un substratum très hétérogène suite à son évolution géomorphologique complexe. Elle présente une gamme très variée de sols sur de faibles distances. Ainsi, dans la vallée alluviale du Sénégal où se trouve Diawara, on rencontre des sols hydromorphes façonnés par la crue annuelle du fleuve. Ce sont des sols asphyxiants, peu favorables à l'activité biologique.

Les sols à Diawara sont peu évolués.

On trouve une description très précise des formations récentes sur la carte géologique de Sélibabi.

1.3. La géologie

Les formations géologiques de la zone étudiée peuvent se grouper en trois grands ensembles :

- A l'ouest, des terrains sédimentaires, des bassins secondaires et tertiaires,

- Au centre, des terrains en partie métamorphiques,

- Au nord et au sud-est, le socle birimien en partie métamorphisé.

Ces grands ensembles ont été recouverts par la suite en partie par des cuirasses, et des alluvions.

1.3.1. Les cartes géologiques

Le travail a débuté par une synthèse des cartes géologique (Fig. 2).

• Les formations récentes

9/21

• Géologie du précambrien

Des études, citées dans la notice de la carte de Sélibabi, semblent rattacher la série de Bakel à l’Ere Primaire mais cette interprétation pose problème lors de l'étude de la carte et de la synthèse régionale. En effet, au nord, autour des granites, on a des formations métamorphiques et volcaniques acides qui semblent former des auréoles. De plus, la feuille de Bakel classe ces mêmes terrains en quartzites indifférenciés et précise qu'ils peuvent représenter soit du Birimien, soit du Précambrien supérieur, soit du cambro-silurien métamorphique.

1.3.2. L’apport des théories plus récentes sur la géologie du substratum

• Géologie de l’Afrique et cratonisation

Les études structurales et la géochronologie ont permis d’établir les grandes étapes de la formation du continent africain. L’Afrique s’est formée au cours de plusieurs épisodes orogéniques. L’effet dominant de ces épisodes orogéniques à été la cratonisation du bouclier africain [Clifford, 1970] terminée dans cette région il y a 2 Ga.

• Le craton ouest-africain

Le craton ouest-africain est cette partie de l’Afrique stabilisée à la fin de l'orogenèse éburnéenne vers 1800 Ma, bordée par des ensembles géologiques formés ou rajeunis au cours des cycles orogéniques ultérieurs (Fig. 3), panafricain (500 Ma), hercynien (250 Ma) ou encore alpin (60 Ma). Cette bordure correspond à la zone mobile de l’Afrique de l’ouest à l’ouest, à la zone alpine de l’Afrique du Nord au nord [Bessoles, 1977].

Le craton ouest africain est recouvert par des formations sédimentaires d’âge protérozoique supérieur et paléozoique. Les zones d’affleurement du craton ouest africain sont fractionnées en trois parties inégales :

- au nord (la dorsale Réguibat),

- au Sud (la dorsale du Man),

- au centre ouest (les fenêtres de Kayes et de Kéniéba sont de faible étendue mais constituent un jalon important entre les zones d’affleurement.

Le secteur d’étude présente des affleurements interprétés comme du Birimien qui ne figure pas sur les synthèses du craton ouest-africain. [Papon, 1974 ; Bessoles 1977]. Ces omissions doivent être dues à l’imprécision des cartes géologiques et à l’absence de datation. Les auteurs signalent les problèmes de corrélation entre la dorsale de Réguibat et la Dorsale du Man, peut-être qu’une fenêtre, en plus d’affleurements, permettrait une approche plus précise des mécanismes régionaux.

• La zone d’étude, une zone mobile ?

Dans son article à propos du Birimien en Afrique de l’ouest, P. Tempier [Tempier, 1989] classe la région de Diawara dans le zones mobiles de l’Afrique de l’ouest (Fig. 1).

10/21

1.3.3. Relecture des cartes à la lumière de ces théories

L’étude des autres fenêtres d’affleurement du craton ouest africain et de l’histoire tectonique de la formation de l’Afrique nous permet de connaître les grandes directions de failles que l’on va pouvoir trouver dans notre secteur d’étude. Nous avons étudié plus en détail les synthèses des informations sur les fenêtres de Kayes et Kénébia [Bessoles, 1977] car ce sont les plus proches de la zone d’étude. Bien que nous ne soyons pas sûr de pouvoir appliquer le modèle birimien sur des formations peut être panafricaines.

1.4. Hydrologie

Le bassin du fleuve Sénégal (1609 km) présente un régime hydrologique tropical. Le Sénégal est un fleuve allochtone, alimenté par les pluies qui tombent sur les massifs de son haut bassin.

• Le profil du fleuve :

En aval de Bakel , le Sénégal coule dans une vallée alluviale, large de 10 à 25 km. Le fleuve dessine d'innombrables méandres. Aux basses eaux apparaissent de nombreux seuils ; plusieurs sont formés de pointements de quartzites.

En période sèche, on peut traverser le fleuve à gué‚ en beaucoup d'endroits à Diawara. Mais il y a des zones où de l’eau reste en permanence ("bacs"). Les puits tarissent peu et sont rarement à sec. Ces renseignements viennent de la mission d’observation des besoins de l’été 1998.

L'extrémité méridionale du bassin est la plus montagneuse (1000m d'altitude moyenne). Diawara se situe donc à l'entrée de la plaine alluviale du fleuve, après la confluence de tous les affluents avec le bras principal.

La pente du fleuve entre Diawara et l'embouchure est extrêmement faible, ce qui rend l'écoulement des eaux du fleuve très lent. Au moment des moyennes eaux, la pente moyenne est de 0,91 m/km. A Diawara, elle est de 0,43 m/km. La côte du fond du fleuve à Bakel est de 10 m.

• Les nappes

Les nappes sont alimentées par les précipitations annuelles qui diminuent du Sud au Nord. Dans le Sahel, où les pluies sont faibles et irrégulières, les nappes ne peuvent être alimentées par infiltration directe; seuls le ruissellement et les crues du Sénégal peuvent contribuer à leur alimentation [Bassot, 1966].

La division structurale entre formations anciennes et bassin sédimentaire du Secondaire et Tertiaire est fondamentale pour l'hydrogéologie notamment pour ce qui concerne les roches magasins.

Les nappes phréatiques sont peu abondantes et très discontinues dans les formations du socle antécambrien et de sa couverture paléozoique. Les formations paléozoiques et antécambriennes sont constituées de roches plus ou moins imperméables. Les nappes phréatiques se situent le plus souvent dans les niveaux superficiels d'altération et de colluvionnement ou dans les alluvions des lits majeurs de cours d'eau. Dans les terrains de

11/21

type schisteux la schistosité crée des réseaux de fissures où l'eau peut s'écouler localement. La présence de filons de quartz dans les schistes favorise aussi la circulation de l'eau.

Les pélites et les grès cambriens donnent, par décomposition, des sables argileux contenant peu d'eau. Les dolérites fortement diaclasées permettent la percolation de l'eau et peuvent former un réservoir.

Les roches sont fissurées, de manière très variable, allant de la fente microscopique à la diaclase, large de 1 à 2 m et profonde de plusieurs dizaines de mètres.

Le caractère fondamental de la zone étudiée est donc l'absence de nappe généralisée. L'étude de la carte géologique et les études [Audibert, 1966 ; Monciardini,1966] confirment l'absence de la nappe maastrichienne.

Les aquifères sont discontinus et présentent une forte hétérogénéité verticale en fonction de la stratification des zones perméables donnant naissance à des nappes semi-captives ou captives. La zone est imperméable dans l'ensemble mais entretient des nappes peu importantes et très localisées bien connues des populations locales. Les nappes dans les zones de fracturation doivent être en relation avec les nappes de type alluvial.

• Un débit faible

Le forage actuel est implanté à une vingtaine de mètres. On pensait qu'il était dans la même nappe que les puits mais, des informations récentes (mois de mai) nous font penser que la nappe des puits est peut être différente de celle du forage. Ce sont des mesures de profondeur de la nappe effectuées par les villageois. Elles seront faites avec précision cet été par l’équipe de terrain.

Moudéry est un village au nord ouest de Diawara. Les forages ont des profondeurs semblables mais les débits sont très différents. L'un des objectifs de l'étude sera d'étudier pourquoi et comment on peut avoir une si grande différence.

Forage Forage de Diawara Forage de Moudéry

Aquifère ? alluvions

Débit d'exploitation 8m 3/h 25m 3/h

Profondeur totale l00 m 20.5m

Niveau statique 10.72m 9.06m

Niveau dynamique 21.1 m 10.7m

Hauteur de crépine 39m 6m

Cette étude du forage a été faite par des élèves de l'ESEM. Bien que le forage de Moudéry est beaucoup moins profond, son débit est trois fois plus élevé que celui de Diawara.

12/21

Il apparaît clairement que le forage de Moudéry a une capacité de remplissage largement supérieure à celui de Diawara.

1.5. Contexte humain

Les études sur la population ont mis en évidence un manque réel d’eau potable pour les habitants.

Le débit actuel du forage est de 8 m3/h. Ceci est insuffisant pour un village d’environ 10 000 habitants dont la croissance démographique est très rapide (5 à 10 %/an).

2. MISE EN ŒUVRE DE DOCUMENTS NOUVEAUX

Les formations présentes dans la région de Diawara sont des roches granitiques au sens large. Elles ne pourront constituer des aquifères notables que grâce à l’existence de fissures d’origine diverse, mais surtout tectonique.

Se posera alors le problème de situer, non pas la fracture, ce qui paraît illusoire, mais la zone fissurée susceptible d’être productrice. L’origine des eaux souterraines contenues dans les fissures, leur volume, leur taux de renouvellement constitueront un autre type de problème si l’on veut dépasser dans l’avenir le mode d’exploitation actuel par forages à faible débit.

On peut localiser les zones de fissures de deux manières principales [Faillat et al, 1979-1980]:

- La prospection géophysique permet de localiser les zones de fractures à l’échelle locale. L’idée directrice de cette méthode est que les anomalies conductrices (zone à faible résistivité apparente) ont le plus de chance de correspondre à des couloirs de fracturation dans le socle et à la présence d’eau. Mais les perfectionnement de cette méthode sont encore à poursuivre et nous ne disposons pas, de façon simple, du matériel dans la région où l’on mène l’étude.

- La seconde méthode est la photo-interprétation. Son utilisation dans un but de prospection hydrologique date du milieu des années 1970 [Guiraud, 1975]. Les photos permettent de repérer des alignements que l’on suppose en relation avec des fractures. Ces linéaments sont le témoin d’anisotropies en profondeur. Cependant, le repérage au sol de ce qui est observé en photographie ne sera pas immédiat.

2.1. Les photos aériennes

Après plusieurs mois de démarches, il a été possible de récupérer les clichés de la zone d’étude. Le groupe ISF n’a pu faire l’acquisition que de quatre photographies (IGN, Paris). Elles datent de la présence française au Sénégal 1952/1953.

• Caractéristiques des prises de vue :

- les prises de vue sont faites en vision verticale (et non oblique du sol) ;

- par bandes se chevauchant légèrement et se recouvrant d’un cliché à l’autre d’au mois 50 % : l’examen avec un binoculaire (stéréoscope) de

13/21

deux photographies consécutives donne la vision du relief sur la partie commune aux deux clichés ;

- qualité géométrique inférieure à celle des cartes, car déformations dues, en particulier, à la variation de hauteur du sol par rapport à l’avion, entraînant aussi des variations d’échelle ;

• L’échelle

Il s’agit toujours une échelle moyenne. Ici, l’échelle utilisée est le 1/50 000.

Il existe une relation fondamentale liant l’échelle (E), la focale (F) et la hauteur de l’avion par rapport au sol (H.). [Mémento de l’agronome, 1984]

1/E = F/H

2.2. Les images satellite

On parle souvent de clichés satellite mais il faut préciser ce qu’il y a derrière une photo, comment on l’obtient et ce que cela représente.

• Le capteur SPOT

Les satellites SPOT (Satellite Probatoire d'Observation de la Terre) sont conçus par le Centre National d’Etudes Spatiales (CNES) basé à Toulouse. Ils sont placés à une altitude moyenne de 832 km sur une orbite quasi polaire, circulaire, héliosynchrone (un point donné de la surface de la terre est survolé à la même heure solaire locale) et phasée par rapport à la terre. Chaque satellite observe une zone donnée tous les 26 jours et le nombre de révolutions par cycle est de 369 jours. Son passage au-dessus d’une région est maintenu à ± 15 minutes autour de sa valeur nominale quelle que soit la période de l’année. Le satellite se retrouve sur sa trace précédente avec une précision de ± 3 km à l’équateur.

Les satellites sont équipés de deux instruments optiques appelés capteurs ou HRV (Haute Résolution Visible). La source de rayonnement électromagnétique est le soleil. Les capteurs enregistrent le rayonnement réfléchi par la surface du sol dans une ou plusieurs bandes du spectre électromagnétique. La quantité d’énergie réfléchie dans une bande spectrale définie est appelée réflectance.

Deux prises de vue peuvent être réalisées: le mode panchromatique (P) ou le mode multispectral (XS). Dans le premier cas, l’observation est réalisée dans une seule bande spectrale, correspondant à la partie visible du spectre dont la longueur d’onde est comprise entre 0,51 et 0,73 µm. Les images obtenues sont en noir et blanc et la résolution au sol de 10 m. Dans le second cas, l’observation est réalisée dans trois bandes qui s’étendent de 0,50 à 0,59 µm (vert) pour la bande 1 (ou XS1), de 0,61 à 0,68 µm (rouge) pour la bande XS2 et de 0,79 à 0,89 µm (proche infra-rouge) pour la bande XS3. La résolution au sol est de 20 m.

Lors du déplacement du satellite, les deux capteurs couvrent ensemble une zone de 117 km de large en visée verticale. Deux scènes de 60 km x 60 km obtenues ont une partie commune de 3 km de large. Les capteurs peuvent également effectuer des prises de vue obliques jusqu’à ± 27° de la verticale et la largeur de la zone observée peut atteindre 80 km (visée oblique extrême).

14/21

Le système de repérage géographique des images est le GRS (Grille de Référence SPOT). Il consiste à attribuer à chaque scène deux repères (K, J) auxquels correspondent des coordonnées géographiques. La grille est composée de noeuds à l’intersection de colonnes K et de lignes J. Ces noeuds correspondent au centre de la scène.

Les clichés SPOT on été achetés chez SPOT image à Toulouse. La négociation s’est déroulée en plusieurs étapes :

• Les clichés SPOT:

Les sociétés de commercialisation distribuent toujours des grilles de référence permettant de repérer les coordonnées des scènes souhaitées. Pour chaque scène un listing donnant l'état des clichés dans chaque canal (couvert nuageux, contraste, date) et le nombre de saisies peuvent être fournis. Puis pour le cliché choisi un "Quick-Look" (planche contact en noir et blanc ou en couleur) peut être fourni pour vérification.

Il est possible d’utiliser différents traitements en fonction du travail souhaité. Mais disposant d’un budget limité, on a du acheter le traitement existant. Il s’agit d’une scène simple verticale en Panchromatique ou sur les 3 XS (fausse couleur) au 1/100 000;

Spot image nous a ensuite livré sur papier les clichés 321 Q1 et 321 Q3 réalisés le 28 décembre 1989.

• Utilisation de ces clichés

En scannant les fichiers papier il est possible de réaliser des fichiers numériques, il est facile de dissocier les différents plans (RVB). Ce fichier numérique est utilisable par des logiciels de télédétection, même si l’on a perdu la relation avec les vrais comptes numériques.

Il aurait été intéressant de faire une étude de la végétation à partir de ces fichiers mais cela n’a pas été possible faute de temps.

2.3. Le travail sur les linéaments

Le terme de linéament s’applique à toute discontinuité ou alignement visible sur l’image. L’analyse linéamentaire par photo-satellite permet de déceler les traces de grands accidents [Vidal, 1989]. La bonne observation de ces linéaments est probablement due à l’ouverture de l’Atlantique.

Le travail consiste à plaquer un calque sur l’image et à repérer les structures linéaires. Ensuite on peut scanner le calque et placer les tracés sur les cartes.

2.4. Le MNT

Un Modèle Numérique de Terrain est l’expression de l’altitude aux nœuds d’un réseau régulier de points de la carte. On peut effectuer différents traitements à l'aide de logiciels appropriés : on fait ainsi apparaître les pentes, les bassins...

Le fichier disponible gratuitement propose un maillage de 1 km (30’). Des maillages plus précis sont proposés pour certains pays.

15/21

Le système de projection utilisé est le standard américain : Lambert Azimuthal Equal Aera Projection. Les cartes géologiques utilisent la projection de Mercator Transverse Universelle M.T.U. Les clichés SPOT par contre sont recalculés dans le système UMT. Ajouté au problème de qualité géométrique des photographies aériennes on semblait aller au devant de problèmes sérieux. Cela a pu être évité grâce au travail à partir d’amers. Sur chaque document, les villages, le fleuve et certains champs à la forme caractéristique ont été repérés, puis grâce au logiciel Adobe Illustrator, les erreurs géométriques ont pu être corrigées.

Résumons ici le cheminement nécessaire à l'"extraction" d'un MNT :

- Télécharger la région sur le site de l'USGS, le monde est divisé en Afrique, Europe, Amérique du nord, Amérique du sud, Australie et Asie. Le chargement peut être long... On obtient un fichier au format *.e00 pour le lire il faut le logiciel Arcview

- Ensuite convertir en fichier texte (pour cela il faut trouver quelqu'un qui possède Arcview et qui veut bien faire le travail). *.txt

- Eventuellement changer le système de projection dans Arcview car Surfer ne sait pas le faire.

- Changer l'entête du fichier texte dans un éditeur. Remplacer l'entête Arcview par une entête Surfer.

- Transformer le fichier *.txt en *.grd, "grid" de Surfer.

Les étapes précédentes ne sont pas nécessaires avec la nouvelle version de Surfer qui lit directement les fichiers source.

- Localiser la zone d'étude sur le continent entier en se repérant par rapport au relief car le système de projection est maintenant très différent de celui utilisé par les cartes topographiques.

- Dessiner un rectangle d'intérêt, noter les coordonnées des sommets, fabriquer un fichier *.bln à partir de ces valeurs.

- Utiliser la commande Blank de surfer avec le fichier *.grd pour obtenir la zone.

- Maintenant il faut fabriquer un programme pour pouvoir exploiter le fichier *.grd. Je n'ai pas pu terminer cette étape dans les délais.

3. ELABORATION DE DOCUMENTS DE SYNTHÉSE

A partir des linéaments on a pu fabriquer des documents de synthèse en mettant à l'échelle les cartes et en les superposant. Maintenant commence la phase d'interprétation du long travail de numérisation et de collecte de documents.

3.1. Une carte des fracturations

L'analyse de la carte des fracturations fait apparaître les grandes directions dominantes de l'Afrique de l'ouest :

16/21

- N05 ; N40 : héritage du socle. Différents plans de schistosité.

- N170 : grands décrochements senestres dans le socle. (antérieurs à 2 Ga).

- N120 : Accidents birimiens complexes

- N70-N80 : Décrochements dextres contemporains de l'ouverture de l'Atlantique, type linéament guinéo-nubien, [Guiraud et Al, 1985].

Le diagramme suivant représente des travaux statistiques effectués en Côte d’Ivoire [Vidal, 1989] , on y retrouve les grandes directions décrites dans la zone d’étude.

Figure n 4, Diagramme statistique de directions de linéaments (400 mesures) S0-S : stratification réalisé en Côte d’Ivoire.

Replaçons la zone dans le contexte du craton de l’Afrique de l’ouest :

17/21

Figure n°5, Fractures éburnéenne majeures et interprétation des limites actuelles du craton ouest-africain, d’après Vidal, 1989.

Il est intéressant de noter les corrélations entre les fractures observées en photo et celles visibles sur les clichés SPOT. Les fractures qui n'apparaissent qu'à grande échelle sont les répliques des grands accidents observés à petite échelle. La durée du stage et le temps de traitement des données n'a pas permis de quantifier les directions par des rosettes d'orientation, les observations présentées ici sont le fruit d'observation des cartes de fracturations mais sans véritable comptage.

3.2. Un schéma structural régional

Le schéma structural (Fig. 6) reprend les informations qui se dégagent de cette étude. On retrouve les grands accidents cités, on y retrouve leur chronologie. Les grands accidents du socle ainsi que les terrains birimiens sont décalés par le prolongement des transformantes atlantiques.

On sait maintenant que la région de Diawara se trouve dans une zone d'intersection entre les accidents récents N70-80 (ouverture de l'Atlantique) et anciens N170-N120 (grandes fractures du socle). Les fractures que l'on observe en photos aériennes doivent être des témoins d'anisotropies profondes, l'importance de cette fracturation est encourageante en ce qui concerne la prospection d'eau.

18/21

3.3. Un document à grande échelle de la région de D iawara

Grâce au travail effectué à différentes échelles on peut proposer un document de synthèse.

4. HYDROGÉOLOGIE

L’année n’aura pas été assez longue pour mener jusqu’au bout cette étude, mais cette partie va regrouper les interprétations et les questions qui restent provisoirement sans réponse.

4.1. Une carte des bassins versants ?

Il aurait été intéressant de faire une carte des bassins versants, notamment pour comprendre la différence entre les deux nappes (Moudéry et Diawara). Ce travail a été tenté mais les cartes topographiques ne sont pas assez précises. Certes il est possible d’esquisser des gradients de pente mais sans véritable valeur scientifique.

Quand on disposera d’un MNT totalement exploitable on pourra y superposer les linéaments.

4.2. Hydrologie et milieu fracturé

Il est rarement possible d’avoir connaissance de l’organisation précise d’un aquifère. Des études ont permis de décrire un aquifère de fissures dans un massif granitique hétérogène en Côte d’Ivoire [Faillat, 1981]. Les résultats semblent difficile à interpréter.

En effet, s’il est difficile d’étudier la forme d’un aquifère on peut étudier les caractéristiques physico-chimiques des eaux et se servir de ces informations pour décrire les aquifères. C’est pour cela que l’équipe de terrain de cet été devra faire des analyses.

L’aspect sanitaire n’est pas négligeable certains ions se rencontrent à des concentrations dépassant les normes de l’OMS.

Les ions peuvent avoir des origines variées, la lithologie entre en compte tout comme l’origine de l’eau, l’isolement de ce type d’aquifère par rapport à la nappe superficielle. Les problèmes sont les mêmes en ce qui concerne la qualité bactériologique de l’eau.

On remarque, en examinant le document de synthèse, que les villages (et donc les puits) s’alignent suivant les grands couloirs de décrochement. Cela permet de justifier le choix de cette méthode de prospection hydrogéologique.

19/21

CONCLUSION ET PERSPECTIVES

Ce stage a permis de réaliser une synthèse des données géologiques, et de proposer un début d’interprétation. Il est impossible de dire avec précision à quel endroit il va falloir placer le forage, mais on peut être sûr qu’il doit exister des aquifères en relation avec les réseaux de failles. Bien que la localisation précise du forage soit difficile, le Nord ouest de Diawara semble à privilégier.

Peut-être sera t’il possible de mener des études géophysiques dans cette zone. La télédétection doit être associée à un autre type de prospection avant d’engager le forage d’un nouveau puits. En effet, des sommes importantes sont en jeu.

Le travail va maintenant se poursuivre avec l’équipe de terrain de cet été et avec celle qui implantera un forage l’an prochain si finalement cette solution est adoptée.

Depuis le mois de mai des informations rassurantes nous parviennent du village, en effet en raison de plusieurs facteurs, notamment du changement de gouvernement Diawara a bénéficié d’un jour d’électricité. Le problème majeur du forage étant la surchauffe du moteur servant au groupe électrogène cela permet d’envisager un fonctionnement plus long, et moins sujet aux pannes.

Ce travail pourra être poursuivit par un autre projet, pour terminer le travail à partir du MNT et pour travailler plus en détail sur les documents SPOT.

20/21

BIBLIOGRAPHIE

AUDIBERT M. (1966). – Etude hydrogéologique de la Nappe profonde du Sénégal « Nappe Maestrichienne ». – Mém. du BRGM, Paris, 41.

BASSOT JP. (1966) – Etude géologique du Sénégal oriental et des confins guinéomaliens – Mém. du BRGM, Paris, 40.

BASSOT JP., BOIS J, DIENG M, JACQUET F., NICKLES M., RENAUD L. (1963). – Carte géologique du Sénégal au 1/200000, feuille de Bakel. – Secrétariat d’état aux finances et affaires économiques, Service des mines et la géologie, BRGM, Dakar.

BESSOLES B. (1977). – Géologie de l’Afrique, le craton ouest africain – Mém. du

BRGM, Paris, 88.

FAILLAT JP. (1981). – Physico-Chemical characteristics of the ground water in the fractured rocks in the ivory coast. Implication on their use. – The science of the total Environment, Elsevier Scientific Publishing Company, Amsterdam, 21, 247-250.

GUIRAUD R., ISSAWI B., BELLION Y. (1985). – Les linéaments guinéonubiens : un trait structural majeur à l’échelle de la plaque africaine.– C. r. Acad. Sc. Paris, 300, Série II, 1, 17-20.

LILLE R., PASCAL M., DIENG M., MICHEL P. (1967). – Carte géologique de la Mauritanie au 1/200000, feuille de Selibabi. – Haut Commissariat à l’industrialisation et aux mines, Direction des mines et de l’industrie, BRGM, Dakar.

MEMENTO DE L’AGRONOME. (1984). , Ministère des relations extérieures coopération et développement , Saverdun, 3° éd, 182-192.

MONCIARDINI C. (1966). – La sédimentation éocène au Sénégal. – Mém. du BRGM, Paris, 43.

TEMPIER P. (1989) – Le Birimien en Afrique de l’ouest – Bull. de l’Unesco, Abidjan, 6.

VIDAL (1987). – Les déformations éburnéennes de l’Unité birimienne de la Comoé (Côte d’Ivoire) – Journ. of Afric. Earth Sc. ,vol. 6, 2, p. 141-152.

VIDAL (1989). – Les accidents N 130°E de type « Monts-Boutourou » : nouveaux éléments d’interprétation de la géodynamique précambrienne de Côte d’Ivoire – note orale : Conférence sur les corrélations sur le Birimien UNESCO-PICG, Konakry, Guinée.

21/21

AUTRES DOCUMENTS

Carte topograhique 1/200000 (1953), MTU, feuille de Sélibabi, Rép. su Sénégal Rép. Islamique de Mauritanie, ND-28-XXIV, IGN, annexe de Dakar.

Carte topograhique 1/200000 (1956), MTU, feuille de Bakel, Rép. su Sénégal Rép. du Mali Rép. Islamique de Mauritanie, ND-28-XVIIII, IGN, annexe de Dakar.

Clichés SPOT 321Q3 et 321 Q1 au 1/100000, SPOT-IMAGE,Toulouse.

Photo aériennes AOF 200253/M058 48/49/50/51 au 1/50000, IGN, Photothèque Nationale.

USGS, http://edc.usgs.gov/landdaac/gtopo30/hydro.

Remerciements

Mes remerciements iront pour les conseils et la relecture à Monsieur Max Vidal. A ISF Orléans pour la confiance qu’ils ont eu devant mon projet, en particulier le président Matthieu Bourdon et à Anthony Bosch. A Patrice Lanez, enfin pour son aide dans la recherche de documents cartographiques (cartothèque du BRGM).