Cible hydrogéologique

Les résultats obtenus sur le plan national en zone de socle s’apparentent à ceux obtenus par Courtois et al. (2010) au Burkina Faso : 23 % des forages ont un débit nul, 35 % sont négatifs, 23 % et 6 % ont un débit respectivement supérieur à 3,6 et 10 m³/h. Plusieurs études dans le monde ont montré des relations entre le processus d’altération et les propriétés hydrodynamiques des aquifères de socle (Cho et al., 2003; Dewandel et al., 2006; Lachassagne et al., 2001; Maréchal et al., 2004; Taylor and Howard, 2000). Certaines études conduites en Afrique de l’Ouest ont également indiqué qu’il y aurait un lien entre le taux de succès des forages et la ZA - épaisseur et/ou teneur en argile (Berger et al., 1980; Dibi et al., 2004; Olayinka, 1992). Au Burkina Faso, Courtois et al. (2010) ont montré (1) qu’il n’y a pas de relation claire entre la profondeur totale des forages et leur débit, mais (2) que les débits instantanés les plus importants sont obtenus à la base de la ZA. En plus, Cho et al. (2003) et Dewandel et al. (2006) ont démontré que la partie de la ZFS située juste en dessous de la ZA, contribue au débit instantané des forages. Ces résultats confirment ceux qui ont été présentés ici : 80 % des 4.600 venues d’eau ont été relevés à moins de 48 m (et 90 % à moins de 56 m) représentant la gamme d’épaisseur qui intègre la base de la ZA et les premiers mètres de la ZFS.

Au Zimbabwé, la majorité des 163 forages implantés en se basant sur les linéaments ont montré qu’il n’y a pas de corrélation entre le succès des forages et la proximité aux linéaments, leurs azimuts et leurs longueurs (Wright and Burgess, 1992). Ceci confirme un des résultats présentés : (1) il n’existe pas de relation entre la densité des linéaments et la productivité des forages ; (2) la proximité des linéaments n’accroît pas les chances d’avoir un forage positif.

En considérant les résultats obtenus, la cible hydrogéologique prend en compte plusieurs zones ou compartiments du sous-sol. Préférentiellement, pour se donner toutes les chances d’obtenir un forage productif, la cible hydrogéologique à privilégier est le fait d’avoir à un même endroit :

- l’épaisseur la plus importante possible de la ZA. En se référant à ce qui a été dit en 1.2 sur l’argile et le sable, la ZA doit non seulement être la plus épaisse possible, mais être la plus sableuse possible, plutôt qu’argileuse (on note que le paramètre de teneur en argile n’a pas pu être étudié dans l’analyse statistique présentée, car les données

Chapitre 1. Aquifères de socle et définition de la cible hydrogéologique à privilégier pour un forage productif 36

sont inexistantes à ce sujet). Nous tentons, dans la suite du manuscrit, d’aborder cette question au chapitre 4.

- la ZFS sous-jacente particulièrement intéressante dans ses premiers mètres. Statistiquement, toute l’eau possible n’est pas captée dans la ZA et le reste (30 %) serait situé en majorité dans les premiers mètres de la ZFS.

La proximité avec un linéament pourrait être recherchée dans les zones d’altération érodée (zone de la faille de Kandi) pour avoir une chance d’avoir un débit de forage acceptable sans garantie de disponibilité de stock d’eau (en rappelant que dans un cercle de 200 m, la proximité d’un linéament n’indique pas une meilleure probabilité d’avoir un forage positif). Notons que la présence d’un linéament pourrait ne pas indiquer systématiquement la présence d’une fracture tectonique. Cette question a été récemment traitée, à l’échelle d’un site test au Burkina Faso par Soro et al. (2017) qui a montré, grâce à la géophysique, qu’il n’y a pas de relation, sur son site, entre les linéaments et les fractures tectoniques.

1.5. Quelques questions posées en général au géophysicien par

l’hydrogéologue pour l’implantation d’un forage

Le géophysicien aura pour défi de contribuer à caractériser depuis la surface du sol la cible hydrogéologique pour l’implantation du forage. En effet, l’hydrogéologue, à part certaines déductions issues de l’étude de la topographie, la géomorphologie, les formations géologiques en présence et la végétation (alignement des arbres hydrophiles), n’a pas la possibilité de savoir ce qu’il y a exactement dans le sous-sol. Il fait donc appel au géophysicien qui, à l’aide de ses outils basés sur des principes physiques, « questionne » le sous-sol et obtient des « réponses » qu’il interprète afin d’en déduire les probables configurations du sous-sol. Les questions posées au géophysicien par l’hydrogéologue (considérant la cible définie) sont généralement de deux types : les questions liées (1) à la position du futur forage et (2) aux caractéristiques du forage qui sera réalisé. Elles sont les suivantes :

- Questions liées à la position du futur forage

o Où se trouve la plus importante épaisseur de la ZA ? o Où se trouve la ZA la plus sableuse – la moins argileuse ? o Où se trouve la ZFS la plus épaisse ou une possible ZFV ?

Chapitre 1. Aquifères de socle et définition de la cible hydrogéologique à privilégier pour un forage productif 37

- Questions liées aux caractéristiques du forage

o A quelle profondeur serait-il probable de traverser des fractures et d’avoir des venues d’eau issues de la ZFS ?

o Quelle est la profondeur possible du forage ? o Quel est le débit potentiel du forage ?

Conclusion partielle

Les aquifères de la zone de socle du Bénin sont des aquifères de types poreux et fissurés/fracturés structurés selon un continuum hérité du processus d’altération. Ces aquifères de socle ont été mis en place suite au processus d’altération dont les principaux acteurs sont le temps, l’eau, la température (climat) et le contexte géodynamique. Le modèle hydrogéologique de ces aquifères sous climat tropical (chaud et humide) présente plusieurs compartiments : la Zone Altérée (ZA), la Zone Fracturée Stratiforme (ZFS), la Zone Fracturée subVerticale (ZFV) et le Socle Sain (SS). L’analyse conduite dans le cadre du projet GRIBA par Vouillamoz et al. (2015a) pour définir la cible hydrogéologique pour l’implantation des forages dans cette zone de socle a révélé que la cible hydrogéologique à privilégier est l’épaisseur de la ZA (et sa faible teneur en argile logiquement) et les premiers mètres de la ZFS. Ceci dit, l’hypothèse N°1 de cette étude selon laquelle la cible à privilégier pour l’implantation d’un forage dans les zones de socle en milieu tropical comme celle du Bénin est certainement l’épaisseur et la nature de l’altération, est vérifiée. Il revient maintenant au géophysicien de la caractériser depuis la surface du sol via la mesure de paramètres géophysiques. Dans le chapitre suivant nous présentons les deux paramètres géophysiques utilisés dans cette étude pour la caractérisation de la cible hydrogéologique.

Chapitre 2. Résistivité et chargeabilité électrique : Définitions et mesures par la méthode électrique 38

Chapitre 2

Résistivité et chargeabilité électrique :

Définitions et mesures par la méthode électrique

Introduction

La géophysique est appliquée pour l’implantation des forages d’eau car elle permet, par l’utilisation d’appareillages basés sur un principe physique, de « questionner » le sous-sol depuis la surface pour obtenir des « réponses » correspondant à des valeurs de paramètres physiques mesurés, valeurs qui, interprétées, permettent de caractériser le sous-sol. Le géophysicien a le loisir de choisir le paramètre qu’il souhaite mesurer, la méthode adéquate pour sa mesure et au sein de cette méthode, la technique la plus adaptée (s’il en existe plusieurs). Ces choix sont faits en considérant (1) l’environnement et le contexte géologique, (2) la cible recherchée, (3) la sensibilité du paramètre mesuré à la cible, (4) la capacité de la méthode à bien mesurer le paramètre (plusieurs méthodes peuvent mesurer un même paramètre), (5) pour les méthodes ayant plusieurs techniques de mise en œuvre, l’aptitude (avantages et limites) d’une technique particulière selon le contexte et enfin, (6) les moyens financiers disponibles (Rubin and Hubbard, 2006). Pour l’implantation du forage, il faut donc choisir le paramètre qui, mesuré par une méthode via une technique, permet de relever les variations d’une propriété physique de la cible hydrogéologique. Cette variation doit être suffisamment importante pour engendrer une « anomalie » significative dans les réponses (signaux) enregistrées. Dans ce chapitre, nous présentons les deux paramètres électriques (résistivité et chargeabilité) utilisés dans cette étude et les techniques de la méthode électrique utilisées pour la mesure de ces paramètres.

2.1. Résistivité électrique