CHAPITRE 4
ANALYSE ET DISCUSSION DES RESULTATS
INTRODUCTION
Nous réalisons une étude du bassin suivant deux profils parallèles par la méthode audiomagnétotellurique. Il s’agit des profils A et B, tous orientés SW-NE.
Le profil A comporte quatre stations de mesure à savoir :
Ekok que nous avons noté A1 par commodité, Nsanaragati 1 (A2), Nsanakang (A3), et Ndwap (A4). Les résistivités obtenues sont résumées dans les tableaux 1 et 2 en annexe.
Le profil B comporte cinq stations:
Ajayukndip (B1), Bakwelle (B2), Ebam (B3), Mamfe Hill (B4), et Eshobi (B5).
(tableaux 3 et 4 en annexe)
Le profil A est situé à l’extrémité ouest du bassin. D’après la carte géologique (fig. 3) il est sur un terrain sédimentaire.
Le profil B est beaucoup plus décalé vers l’est, et distant d’environ 53 km du profil A. Il traverse plusieurs formations géologiques à savoir, les basaltes et les sédiments (fig. 3)
Nous ferons une interprétation qualitative et quantitative.
L’interprétation qualitative comportera l’analyse par profilage des résistivités, les pseudosections et les coefficients d’anisotropie.
L’interprétation quantitative comportera l’analyse des courbes de sondage et des sections géoélectriques, qui devraient nous conduire à un modèle géologique.
4.1. Interprétation qualitative 4.1.1 Profil A
- Profilage de résistivité
L’analyse par profilage des résistivités dans la direction de la ligne tellurique N-S (fig.12) montre des isofréquences parallèles pour les fréquences comprises
entre 3 et 170 Hz ; entre les stations A1 et A2, A2 et A3, A3 et A4. A partir de 380 jusqu’à 2500 Hz, elles se croisent surtout entre les stations A2 et A3, A3 et A4.
Nous avons une faible discontinuité à la station A2 ; celle-ci est beaucoup plus marquée pour les faibles fréquences (de 3 à 170 Hz) que pour les grandes. En effet, les isorésistivités croissent entre les stations A1 et A2 et deviennent presque constantes entre A2 et A3. A la station A3 nous avons une autre discontinuité puisque, les isorésistivités constantes entre A2 et A3 décroissent entre A3 et A4.
Profil A.
1 10 100
0 5 10 15 20 25 30
Distance (km ) Résistivité apparente (Ohm.m)
3 Hz 5 Hz 8 Hz 13 Hz 21 Hz 34 Hz 80 Hz 170 Hz
A1 A2 A3 A4
SW NE
Fig. 12 Profilage de resistivité du profil A dans la direction N-S.
Profil A.
1 10 100
0 5 10 15 20 25 30
Distance (km ) Résistivité apparente (Ohm.m)
380 Hz 680 Hz 1300 Hz 2500 Hz
A1 A2 A3 A4
SW NE
Fig. 13 Profilage de résistivité du profil A dans la direction N-S.
Dans la direction E-W de la ligne tellurique (fig. 13), nous avons presque les mêmes observations, sauf que le parallélisme des isofréquences entre les stations A1 et A2, A2 et A3, A3 et A4, est valable pour les fréquences comprises entre 3 et 380 Hz, au- delà desquelles elles se croisent. La discontinuité à la station A3 est vérifiée pour toutes les fréquences, tandis que celle de la station A2 reste faible.
Profil A.
1 10 100
0 5 10 15 20 25 30
Distance (km ) Résistivité apparente (Ohm.m)
3 Hz 5 Hz 8 Hz 13 Hz 21 Hz 34 Hz 80 Hz 170 Hz 380 Hz
A1 A2 A3 A4 NE
SW
Fig. 14 Profilage de résistivité du profil A dans la direction E-W.
Profil A.
1 10 100
0 5 10 15 20 25 30
Distance (km ) Résistivité apparente (Ohm.m)
680 Hz 1300 Hz 2500 Hz
A1 A2 A3 A4 NE
SW
Fig. 15 Profilage de résistivité du profil A dans la direction E-W.
Le croisement des isofréquences pour les hautes fréquences, c’est-à-dire en surface peut s’expliquer par la présence de zones de broyage et caractérise la couche altérée. D’autre part, le parallélisme des isofréquences montre que nous avons une structure tabulaire avec des conditions de dépôt de sédiments uniforme (Cojau, 1988).
- Anisotropie
L’analyse de l’anisotropie par fréquence pour chaque station (figs. 16, 17, 18, 19) indique un milieu presque isotrope de A1 à A3, où le coefficient d’anisotropie avoisine les valeurs 0,9 et 1,2. A la station A4, le milieu est isotrope en surface. En profondeur on constate une décroissance du coefficient d’anisotropie à partir de 21 Hz jusqu’à 3 Hz où il atteint la valeur 0,7. Ce résultat démontre l’anisotropie du milieu en profondeur, indiquant la présence d’une discontinuité. Aux stations A1 et A2 le coefficient d’anisotropie est maximal à 80 Hz. Pour la station A3, il est maximal à 1300 Hz et pour A4 à 21 Hz.
Anisotropie (A1)
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
3 5 8 13 21 34 80 170 380 680 1300 2500
Fréquence(Hz)
Coefficient
Racine{Rho (NS) / Rho (EW)}
Fig. 16 Anisotropie par fréquence ( Ekok).
Anisotropie (A2)
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4
3 5 8 13 21 34 80 170 380 680 1300 2500
Fréquence (Hz)
Coefficient
Racine{Rho (NS) / Rho (EW)}
Fig. 17 Anisotropie par fréquence (Nsanaragati1).
Anisotropie (A3)
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4
3 5 8 13 21 34 80 170 380 680 1300 2500
Fréquence (Hz)
Coefficient
Racine{Rho (NS) / Rho(EW)}
Fig. 18 Anisotropie par fréquence ( Nsanakang).
Anisotropie (A4)
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
3 5 8 13 21 34 80 170 380 680 1300 2500
Fréquence (Hz)
coefficient
Racine{Rho (NS) / Rho(EW)}
Fig. 19 Anisotropie par fréquence ( Ndwap).
- Pseudosection
Dans la direction N-S (fig. 20), nous avons en profondeur des isorésistivités parallèles entre les stations A1 et A2, A2 et A3, A3 et A4, en accord avec le parallélisme des isofréquences observé avec les profils de résistivité (fig. 14). On a une structure tabulaire avec des conditions de dépôt de sédiments uniforme (Cojau, 1988). En évoluant vers la surface, sous les stations A2 et A3 les isorésistivités se resserrent et deviennent presque circulaires. Cette forme particulière des isorésistivités peut s’expliquer par l’intrusion d’une couche de grande résistivité.
Entre les stations A1 et A2 d’une part et A3 et A4 d’autre part, on observe un accroissement du gradient des isorésistivités. Celui-ci indique le plissement des couches de terrain dont la convexité est tournée vers le bas, traduisant ainsi un synclinal. Nous n’avons nulle part ici de failles.
Dans la direction E-W de la ligne tellurique (fig. 21) on a presque les mêmes observations. En effet, entre les stations A1 et A2, A2 et A3, A3 et A4, on constate en profondeur le parallélisme des isorésistivités, ce qui implique des conditions de dépôt de sédiments uniforme. Aussi, comme dans la direction N-S, on a un accroissement du gradient des isorésistivités entre A1 et A2 et entre A3 et A4 lié à la présence d’un synclinal. En plus, les isorésistivités sont circulaires et se ferment sur
elles-mêmes à une profondeur moindre, sous les stations A2 et A3, indiquant l’effet d’une couche intrusive résistante de pente variable
0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 22.0 24.0 26.0
Distance (km) -6.0
-4.0 -2.0 0.0
Log (F/Fmax)
SW A1 A2 A3 A4 NE
Fig. 20 Pseudosection du profil A dans la direction N-S.
0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 22.0 24.0 26.0 Distance (km)
-6.0 -4.0 -2.0 0.0
Log (F/Fmax)
SW A1 A2 A3 A4 NE
Fig. 21 Pseudosection du profil A dans la direction E-W
4.1.2 Profil B
- Profilage de résistivité.
Le profilage dans la direction de la ligne tellurique N-S (fig. 22 et 23) présente des isofréquences qui se croisent entre B1 et B2, B2 et B3, entre 680 et 2500 Hz. De 3 à 380 Hz, elles sont presque parallèles. Entre B4 et B5 elles se croisent de 3 à 380 Hz. Aussi entre B1 et B2, les isofréquences sont presque horizontales de 3 à 34 Hz.
Elles ont une pente négative entre 680 et 2500 Hz. Les isorésistivités décroissent de B2 à B3 et croissent de B3 à B4. On a alors une zone de discontinuité à la station B3. Il est aussi à noter l’intersection des isofréquences entre B4 et B5. Cette situation indique le chevauchement des couches entre ces stations.
Dans la direction E-W (voir fig. 24 et 25) nous avons pratiquement les mêmes observations. On a une intersection des isofréquences autour de 100 Ωm à la station B4 pour toutes les fréquences indiquant un milieu de résistivité constante.
Nous avons une zone de discontinuité à la station B3 et à la station B4.
Profil B.
1 10 100 1000
0 5 10 15 20 25 30 35
Distance (km)
Résistivité apparente (Ohm.m 3 Hz
5 Hz 8 Hz 13 Hz 21 Hz 34 Hz 80 Hz 170 Hz 380 Hz
B1 B2 B3 B4 B5
SW NE
Fig. 22 Profilage de résistivité du profil B dans la direction N-S.
Profil B.
1 10 100 1000
0 5 10 15 20 25 30 35
Distance (km)
Résistivité apparente (Ohm.m
680 Hz 1300 Hz 2500 Hz
B1 B2 B3 B4 B5
SW NE
Fig. 23 Profilage de résistivité du profil B dans la direction N-S.
Profil B.
1 10 100 1000
0 5 10 15 20 25 30 35
Distance (km)
Résistivité apparente (Ohm.m
3 Hz 5 Hz 8 Hz 13 Hz 21 Hz 34 Hz 80 Hz 170 Hz
B1 B2 B3 B4 B5
SW NE
Fig. 24 Profilage de résistivité du profil B dans la direction E-W.
Profil B.
1 10 100 1000
0 5 10 15 20 25 30 35
Distance (km)
Résistivité apparente (Ohm.m)
380 Hz 680 Hz 1300 Hz 2500 Hz
B1 B2 B3 B4 B5
SW NE
Fig. 25 Profilage de résistivité du profil B dans la direction E-W.
-Anisotropie
En B1, le coefficient d’anisotropie (fig. 26) varie entre 0.9 et 1.3 ; ce qui est faible. Le milieu est donc isotrope. Cependant le coefficient d’anisotropie croît, atteint son maximum à 80 Hz et décroît. On a certainement à cette fréquence une couche de propriété électrique légèrement différente des précédentes.
En B2, le coefficient d’anisotropie atteint sa valeur minimale (0.9) à 34 Hz. La pente est d’abord négative jusqu’à 34 Hz puis positive, ceci laisse soupçonner le passage d’une couche à une autre ( fig. 27).
En B3, le milieu est isotrope ; puisque que le coefficient varie faiblement de 0.9 à 1.08 ( fig. 28).
En B4 ( fig. 29), on distingue deux blocs : un premier de coefficient égale à l’unité, et un deuxième de coefficient décroissant. Le milieu est donc isotrope en surface et progressivement anisotrope en profondeur.
En B5 ( fig. 30), on distingue également deux blocs : un premier de coefficient proche de 1,2 et un deuxième de coefficient croissant atteignant la valeur 1,8 à 3 Hz.
Le milieu est donc anisotrope en profondeur. Ce résultat reflète la présence d’une discontinuité dans la zone.
Anisotropie (B1)
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4
3 5 8 13 21 34 80 170 380 680 1300 2500
Fréquence (Hz)
Coefficient
Racine{Rho (NS) / Rho (EW)}
Fig. 26 Anisotropie par fréquence (Ajayukndip).
Anisotropie (B2)
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4
3 5 8 13 21 34 80 170 380 680 1300 2500
Fréquence (Hz)
Coefficient
Racine{Rho (NS) / Rho (EW)}
Fig. 27 Anisotropie par fréquence (Bakwelle).
Anisotropie (B3)
0,9 1,0 1,1
3 5 8 13 21 34 80 170 380 680 1300 2500
Fréquence (Hz)
Coefficient
Racine{Rho (NS) / Rho (EW)}
Fig. 28 Courbe d’anisotropie (Ebam).
Anisotropie (B4)
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
3 5 8 13 21 34 80 170 380 680 1300 2500
Fréquence (Hz)
Coefficient
Racine{Rho (NS) / Rho (EW)}
Fig. 29 Anisotropie par fréquence (Mamfé Hill).
Anisotropie (B5)
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
3 5 8 13 21 34 80 170 380 680 1300 2500
Fréquence (Hz)
Coefficient
Racine{Rho (NS) / Rho (EW)}
Fig. 30 Anisotropie par fréquence (Eshobi)
- Pseudosection (fig. 31 et 32)
Nous avons la confirmation de la présence des zones de discontinuité telles qu’observées avec les profils de résistivité entre les stations B3 et B4, B4 et B5. En effet à proximité de celles-ci, les isorésistivités présentent un fort gradient dans les deux directions de la ligne tellurique, en particulier entre B3 et B4 où elles sont presque verticales. Aussi, il est à noter la présence d’isorésistivités de formes allongées et fermées sous la station B4. Ce constat beaucoup plus accentué dans la direction E-W que N-S, révèle la présence d’une couche résistante de grande épaisseur et exprime mieux l’intersection des isofréquences constatée avec les profilages. A la station B2, les isorésistivités de forme plus ou moins verticales, mettent en évidence une zone de discontinuité entre B1 et B2 à partir d’une certaine profondeur.
B1 B2 B3 B4 B5
0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 22.0 24.0 26.0 28.0 Distance (km)
-6.0 -4.0 -2.0 0.0
Log (F/Fmax)
SW NE
Fig. 31 Pseudosection du profil B dans la direction N-S de la ligne tellurique.
B1 B2 B3 B4 B5
0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 22.0 24.0 26.0 28.0 Distance (km)
-6.0 -4.0 -2.0 0.0
Log (F/Fmax)
SW NE
Fig. 32 Pseudosection du profil B dans l’orientation E-W de la ligne tellurique.
4.2 Interprétation quantitative et Discussion
Nous avons effectué une étude quantitative grâce aux courbes de sondage, interprétées à l’aide du logiciel SONDMT.
4.2.1 Profil A
- Courbes de sondage
Les courbes de sondage ont toutes une pente négative (figs. 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40) pour les faibles fréquences, et présentent des faibles résistivités quelle que soit la direction de la ligne tellurique. Cela signifie que le toit du socle n’a pas été atteint ; on ne peut donc rien dire de la profondeur du bassin.
- Station A1 (figs. 33 et 34)
Les courbes présentent une première pente légèrement montante, exprimant le passage d’une couche moins résistante à une couche plus résistante (on passe de 26 Ωm à 50 Ωm dans la direction N-S et de 34 Ωm à 56 Ωm dans la direction E-W).
Ensuite, les courbes présentent une pente descendante due aux terrains de moins en moins résistants (12 Ωm, 3 Ωm, 1 Ωm), jusqu’à une profondeur de 360 m dans la direction N-S et 560 m dans la direction E-W.
- Stations A2 et A3. (figs. 35, 36, 37, 38)
Ici, les courbes présentent toutes la même forme, celle d’une cloche. Elles ont été modélisées à 4 terrains, et se caractérisent (comme pour la station A1) par la présence d’un deuxième terrain résistant, de résistivité de l’ordre de 370 à 390 Ωm.
La résistivité du premier et du troisième terrain est comparable et présente un contraste avec celle du deuxième terrain.
- Station A4. (figs. 39 et 40).
Dans la direction N-S, contrairement aux stations A1, A2, et A3, les courbes présentent une allure descendante, suivant toutes les fréquences. Les résistivités des couches traversées baissent graduellement de la première à la dernière couche.
Dans la direction E-W, la courbe est descendante jusqu’à une profondeur, à partir de laquelle elle remonte. Les courbes ne sont donc pas superposables pour les faibles fréquences ; cela se traduit par une anisotropie croissante du milieu en profondeur (fig. 19).
Fig. 33 Courbe de sondage A1 (direction N-S)
Fig. 34 Courbe de sondage A1 (direction E-W)
Fig. 35 Courbe de sondage A2 (direction N-S)
Fig. 36 Courbe de sondage A2 (direction E-W)
fig. 37 courbe de sondage A3 (direction N-S)
Fig. 38 courbe de sondage A3 (direction E-W)
Fig. 39 courbe de sondage (direction N-S)
Fig. 40 courbe de sondage (direction E-W)
- sections géoélectriques
Les sections géoélectriques obtenues grâce au logiciel IPI2WIN_MT développé par Bobatchev (2003), à partir de la modélisation des courbes de sondage en
chaque station, s’étendent de la station A1 jusqu’à A4 (figs. 41 et 42).
Elles permettent de constater, conformément à l’étude qualitative qu’on a une structure tabulaire, présentant la forme d’un synclinal avec autour de 60 m de profondeur une couche de grande résistivité et d’épaisseur variable (fig. 43). Cette couche s’étend de A1 à A3 et traduit la présence d’une intrusion. Les résistivités de la dernière station (A4) se distinguent par leurs faibles valeurs à partir de la deuxième couche.
.
Fig. 41 Section géoélectrique du profil A dans la direction E-W de la ligne tellurique.
.
Fig. 42 Section géoélectrique du profil A dans la direction N-S de la ligne tellurique
Fig. 43 Modèle de résistivité du profil A
- Discussion
La géologie nous renseigne que notre profil est situé sur des sédiments, en l’occurrence des grès (Dumort, 1968 ; Eyong , 2003). Nous avons une structure tabulaire avec un pendage de stratification d’environ 10°. Etant donné les valeurs de résistivité des premières couches, nous affectons celles comprises entre 1 et 40 Ωm aux grès. Vers 60 m de profondeur, nous avons une couche intrusive résistante.
D’après le pendage de stratification (voir fig. 3), celle-ci doit correspondre aux conglomérats, avec des résistivités comprises entre 50 et 380 Ωm. Cette couche s’étend de A1 à A3 sur une épaisseur de 20 à 90 m. L’analyse par profilage des résistivités montre des discontinuités aux stations A2 et A3. Celles-ci sont confirmées par les pseudosections qui montrent dans cette zone des isorésistivités avec un fort gradient. Aussi la station A4 se distingue des autres par une anisotropie croissante en profondeur, et ses faibles valeurs de résistivité à partir de la deuxième couche.
Ces informations nous font penser à un plissement des sédiments présentant une convexité tournée vers le bas. Il s’agit par conséquent d’un synclinal, avec absence de failles le long du profil. Les faibles résistivités de la station A4 en profondeur peuvent s’expliquer par l’infiltration des eaux, rendant les sédiments plus conducteurs. C’est ainsi que nous avons esquissé à la figure 44 un modèle géologique.
4.2.2 Profil B
- Courbes de sondage
Les courbes de sondage ( fig. 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54) présentent toutes des pentes descendantes aux faibles fréquences, sauf pour la station B5 ( Eshobi ) où la pente est montante. Le toit du socle ne semble pas avoir été atteint sauf pour B5. La profondeur maximale de pénétration a été obtenue à la station B4 (2300 m).
• Station B1 (Ajayukndip )
Les courbes, dont la résistivité de la première couche est importante, présentent une première pente descendante et une deuxième légèrement montante (figs. 45 et 46).
Le milieu étant isotrope, les faibles résistivités des deuxième et troisième couches peuvent être liées à la dégradation de la roche mère en profondeur.
