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8/19/2019 These Jilali_2014.pdf

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Pour citer ce document :

A. JILALI (2014). Contribution à la compréhension du

fonctionnement hydrodynamique de la nappe souterraine de l’oasis

de Figuig (Haut Atlas Oriental). Thèse de doctorat, UniversitéMohammed Premier, Oujda, 161p.


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Remerciements

Cette thèse a été achevée après trois années de travail et a bénéficié de l’aide précieuse de

nombreuses personnes. Je tiens à les remercier toutes.

Un remerciement spécial à M. Yassine Zarhloule pour son encadrement, la bourse qu’ilm’a offerte durant ces trois années et pour le voyage en Grèce. Je le remercie aussi pour

l’intérêt qu’il a donné à ce travail. Mes remerciements vont également s’adresser à M.

Mohammed Bouabdellah pour son soutien moral et pour ses orientations pour aboutir à une

meilleure recherche scientifique, ainsi et de la même occasion je remercie M. Lahbib

Boudchiche.

Mes remerciements aux professeurs : Mohammed Bouabdellah, Abdelkrim Rimi,

Abderrahim Lahrach, Said Kerchaoui et Elmostafa Baba qui ont accepté d’être les membresde ce jury de thèse et pour le temps qu’ils ont accordé à ce rapport.

Un remerciement spécial à M. Mahmoud Abbas pour sa patience et pour les analyses

bactériologiques qui ont été effectuées au laboratoire des analyses des eaux de la municipalité

de Figuig. Mes remerciements vont également à M. Omar Abbou et M. Brahim Bahou de la

municipalité de Figuig et du Service de Coopération pour le financement de ces analyses.

Mes chaleureux remerciements à Mme Nathalie Fagel de l’Université de Liège pour ses

corrections et pour les analyses par Diffraction des Rayons X des échantillons d’argiles. Je

remercie aussi M. Mohammed Chanigui de l’Agence du Bassin Hydraulique de la Moulouya

pour l’accessibilité aux différentes données de la région de Figuig.

J’ai été très heureux de connaître M. Kerchaoui Said et M. Baba Elmostafa et de profiter

de leur expérience en géologie structurale. Pour les bons moments que nous avons passé

ensembles sur le terrain durant la réalisation de ce travail. Pour la confiance qu’ils m’ont

accordé durant les séances des travaux pratiques. Finalement, pour les efforts qu’ils ont

employés pour relire ce manuscrit.

Je présente par la même occasion à M. Mounir Amar ma profonde gratitude pour les

données géophysique qu’il a pu mettre à ma disposition. Sans lui, le chapitre de la

géophysique n’aurait jamais vu le jour.

Ma gratitude également à Bouziane Khalloufi , Assma Kebbiri pour de la relecture de ma

thèse et pour le temps qu’ils ont alloué pour terminer à temps. Aussi, je remercie Naser

Eddine Yahayoui pour les corrections de l’anglais de mes différents articles.

Un grand remerciement aux agriculteurs de l’oasis de Figuig pour les informations

pertinentes qu’ils m’ont fournies. Ainsi que pour leur compréhension pour effectuer les essais


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de pompages. Je tiens à remercier spécialement M. Mohammed Lahyane, M. Mobala, M.

Omar Ali, M. Mohammed Ghazali, M. Mohammed Amar et M. Mohammed Kassou.

Je salue très chaleureusement mes ami (e)s : Daoud Margoum, Najib Amar, Abdelilah

Elhaddar, Abdelkarim Achamrar, Hammed Yahya, Oussama Zemri, Ahmed Karamaoui,

Zakaria Yazidi, Mounia Battioui et Houyame Younes pour leurs soutiens, encouragements et

tous les bons moments que j’ai passés avec eux. Ainsi que pour les différents échanges que

nous avons eux ensembles durant ses années de préparation de thèse.

Finalement, je dédie ce travail à ma chère mère et à l’âme de mon père. Je leur dis merci

infiniment pour tous les efforts qu’ils ont du déployer au cours de mes nombreuses années

d’études sans rien demander en échange si ce n’est de me voir. En ce moment, je me souviens

de ce jour de 1992 où je vous avais donné ma promesse de devenir un docteur en science.

Après toutes ces années d’étude, j’ai pu finalement tenir celle-ci. Aussi, je dédie ce travail à

toutes mes familles JILALI, BEZZA et BOURASS. Je remercie en particulier mes oncles El

Madani Bezza, Mohammed Bezza, Tijini Jilali, Bachir Eljilali, mes tantes et mes cousines. Je

veux également présenter mes chaleureux remerciements à ma tante Houria et ma cousine

Fatima Ezzahra qui ont été toujours présentes pour moi et pour être à la place de ma deuxième

mère. Un dernier remerciement s’adresse aux habitants de l’oasis de Figuig.


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Résumé

Une approche multidisciplinaire combinant plusieurs techniques : (1) géologie

structurale ; (2) géophysique ; (3) hydrogéologie et (4) géothermie a été employée pour

étudier l’aquifère de l’oasis de Figuig située dans le Haut Atlas Oriental.L’étude géologique et géophysique (sismique réflexion) a révélée un contexte géologique

très fracturé et une structure complexe du réservoir. L’identification des différentes couches

géologiques nous indiquent que les structures plongent de l’Ouest vers l’Est, et deviennent de

plus en plus épaisses et profondes, ainsi que le cœur du synclinal est affaissé par des failles

normales. Quand du Nord vers le Sud les formations géologiques se biseautent.

Les valeurs de la résistivité obtenues à partir des modèles géoélectriques montrent un très

bon calage avec les formations géologiques des forages mécaniques. Les plages de résistivitésont entre 18 m et 4996 m. Les valeurs de la carte d’anomalie gravimétrique résiduelle

sont comprises entre 20 et -30 mGal. L’anomalie gravimétrique négative a une orientation

NE-SO. Elle peut correspondre aux formations argileuses du Trias de Jbel el Haïmeur.

Le climat de Figuig est aride avec des précipitations moyennes annuelles de 120 mm/an.

La recharge calculée n’excède pas les 12 mm/an. Le bilan hydrogéologique est déficitaire,

cela fait penser à un effet régional. L’aquifère est multicouches et présente une série épaisse

des carbonates (karst). Le sens d’écoulement se fait du nord vers le sud et du nord-ouest vers

le sud-est. Le faciès chimique est chloruré-sodique. Le gradient géothermique le plus

important est enregistré au niveau des formations de Jurassique (35°C/Km).

L’exploitation d’un modèle numérique pour étudier les changements climatiques à

l’horizon 2099 montrent un rabattement de la nappe de 6 mètres au niveau de l’oasis de

Figuig pour le scénario extrême de l’IPCC, en raison de la baisse de la recharge. La

reconstitution du climat du passé jusqu'au années 2000 à partir des quatre profiles

géothermiques pour une diffusivité de 0, 9 * 10 -6 m² /s et d'une variance de la conductivité de

2 W/mK indique un réchauffement de courant variable entre 1 °C et 3 °C.

Les résultats de la cartographie de la vulnérabilité par différentes méthodes montrent que

la zone nord est d’une vulnérabilité élevée. L’intégration des cartes de risque à la pollution

montrent qu’en plus de la zone nord, la palmeraie et la zone sud-est sont d’un risque élevé. La

contamination de la nappe par l’identification des coliformes fécaux, des nitrates et d’une

simulation du transport d’un polluant montrent que le secteur sud est contaminé.

UMots clés : Structurale, géophysique, aquifère, changements climatiques, vulnérabilité,

pollution, Figuig.


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Abstract

A multidisciplinary approach combining several techniques: (1) Structural Geology; (2)

geophysics; (3) hydrogeology; (4) geothermics, has been used to study the aquifer in Figuig

oasis located in the High Atlas Oriental.Geological and geophysical (seismic reflection) revealed a very fractured geological

context and a complex structure of reservoir. The identification of different geological

structures indicate that plunge themselves from the West to the East, becoming thicker and

deeper, and the heart of the syncline subsided by normal faults. When the North to the South

geological formations become thin.

The resistivity values obtained from geoelectric models show a very good calibration with

geological formations of the of the gravimetric map residual anomaly are between 20 and -30 mGal. The

negative gravity anomaly is oriented NE-SW. It may correspond to clay formations Triassic

of Jebel el Haimeur.

The climate is arid Figuig with average annual rainfall of 120 mm / year. The calculated

recharge does not exceed 12 mm / year. The hydrogeological balance is negative, which is to

say that there is a regional effect. The aquifer is multilayer and has a thick series of carbonate

(karst). The flow direction is from north to south and north-west to south-east. Chemical

facies is Cl-K. The largest geothermal gradient is recorded in Jurassic formations (35 ° C /

km).

The exploitation of a numerical model to study climate change in the 2099 horizon show a

lowering of the water of 6 meters at the level of Oasis Figuig for the extreme scenario of the

IPCC, due to lower charging. The reconstruction of past climate to the years 2000 from four

geothermal profiles for diffusivity of 0, 9 * 10-6 m² / s and a variance of the conductivity of 2

W / mK indicates a variable current warming between 1 ° C and 3 ° C.

The results of the vulnerability mapping by different methods show that the northern area

is a high vulnerability. The integration of risk maps to show that pollution over the northern

area, the palm tree and the southeast areas are high risk. Contamination of groundwater by

identifying fecal coliform, nitrates and a transport simulation of a pollutant show that the

southern section is contaminated.

Keywords: Structural, geophysics, aquifer, climate change, vulnerability, pollution,

Figuig.


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:(1)(2)(3)

(4)

.

.

.

.

. 184996 .

20mGal30 .- NE-SO .

.

120 . /

.

.( )

. . ) 35°C/Km.(

2099 6

)IPCC( .

2000 m² /s6 10*0.9 W/mK 2 13°C.

.

.

.

U: U.


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2.1 Prospection électrique ........................................................................................ 38

2.1.1 Synthèse bibliographique, matériels et méthodes ........................................... 38

2.1.2 Résultats et discussions .................................................................................. 41

2.1.2.1 Sondage électrique 277/50 ....................................................................... 41

2.1.2.2 Sondage électrique 7FG6 ......................................................................... 42

2.1.2.3 Sondage électrique AEK1 ........................................................................ 43


2.1.2.5 Sondage électrique A8 ............................................................................. 46


2.2 Prospection par sismique réflexion .................................................................... 51

2.2.1 Synthèse bibliographique et matériels et méthodes ........................................51


2.3 Prospection gravimétrique .................................................................................. 57

2.3.1 Synthèse bibliographique, matériels et méthodes ........................................... 57


2.4 Conclusions ........................................................................................................ 58

Chapitre 3: Etude climatologique

3 Climatologie ................................................................................................................. 61

3.1 Caractéristiques climatologiques générales ....................................................... 61

3.2 Tendances des précipitations et des températures .............................................. 65

3.2.1 Tendance des précipitations ............................................................................ 65

3.2.2 Tendance des températures ............................................................................. 66

3.2.2.1 Station de Bouarfa ...................................................................................67

3.2.2.2 Station de Bechar .....................................................................................68

3.3 Tendances climatiques futurs ............................................................................. 69

3.3.1 Tendances des précipitations futurs ................................................................69

3.3.2 Tendances des températures futurs................................................................. 70


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Chapitre 4: Caractérisation hydrogéologique de la zone d'étude

4 Hydrogéologie .............................................................................................................. 72

4.1 Matériels et méthodes ......................................................................................... 74

4.2 Résultats & discussions ......................................................................................75

4.2.1 Identification des principaux réservoirs souterrains de la région d’étude ......75

4.2.1.1 Configuration et géométrie du réservoir souterrain ................................. 78

4.2.1.2 Contrôle structural sur la piézométrie ...................................................... 86

4.2.2 Géochimie des eaux ........................................................................................ 90

4.3 Conclusions ........................................................................................................ 93

Chapitre 5: Etude géothermique

5 Géothermie ................................................................................................................... 95

5.1 Matériels & méthodes ........................................................................................ 95

5.2 Résultats & discussions ......................................................................................97

5.3 Conclusions ...................................................................................................... 108

Chapitre 6: Etude des changements climatiques

6 Changements climatiques ........................................................................................... 110

6.1 Matériels & méthodes ......................................................................................112

6.1.1 Profils géothermiques ...................................................................................112

6.1.2 Modèle numérique ........................................................................................ 113

6.2 Résultats & discussions ....................................................................................114

6.2.1 Profils géothermiques ...................................................................................114

6.2.2 Modèle numérique ........................................................................................ 117

6.2.3 Scénarios de l’IPCC ......................................................................................119

6.3 Conclusions ...................................................................................................... 122

Chapitre 7: Etude de la vulnérabilité et de la contamination des eaux souterraines

7 Cartographie de la vulnérabilité & Etude de la contamination .................................. 124

7.1 Matériels & méthodes ......................................................................................125

7.1.1 Méthode GOD .............................................................................................. 125


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7.1.2 Méthode DRASTIC ......................................................................................127

7.1.3 Méthode AVI ................................................................................................ 128

7.1.4 Echantillonnage des eaux souterraines et modèle numérique ......................129

7.1.4.1 Salinité, bactériologie et nitrates ...........................................................129

7.1.4.2 Modèle numérique .................................................................................130

7.2 Résultats et discussions ....................................................................................130

7.2.1 Application de la méthode GOD .................................................................. 130

7.2.2 Application de la méthode DRASTIC .......................................................... 133

7.2.2.1 Paramètre D ........................................................................................... 133

7.2.2.2 Paramètre R ........................................................................................... 133

7.2.2.3 Paramètre A ........................................................................................... 135

7.2.2.4 Paramètre S ............................................................................................ 135

7.2.2.5 Paramètre T ............................................................................................ 136

7.2.2.6 Paramètre I ............................................................................................. 136

7.2.2.7 Paramètre C ........................................................................................... 136

7.2.3 Application de la méthode DRASTIC modifiée ou DRASTICF .................138

7.2.4 Application de la méthode AVI .................................................................... 142

7.2.5 Evaluation du risque .....................................................................................143

7.2.6 Contamination des eaux souterraines et modèle numérique ........................ 145

7.2.6.1 Analyses bactériologiques ..................................................................... 145

7.2.6.2 Analyses des nitrates .............................................................................. 147

7.2.6.3 Modèle de transport ............................................................................... 149

7.3 Conclusions ...................................................................................................... 150

8 Conclusions générales ................................................................................................ 152

Références


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Liste des figures

Figure 1: Principaux domaines structuraux du Maroc d’après la carte tectonique

internationale de l’Afrique (A.A.G.S, 1968), modifiée (de Lamotte et al., 2009). ..................22

Figure 2: Situation géographique de la zone d'étude. ......................................................... 23Figure 3: Argiles rouge du Trias et calcaires dolomitiques du Sinémurien. ...................... 25

Figure 4 : Log stratigraphique du forage de n° IRE : 440/50 (en mètre). .......................... 26

Figure 5: Calcaires de l'Héttangien avec un pendage vers le sud. ...................................... 27

Figure 6: Contact anormal entre le Sinémurien et le Bajocien de Jbel Mélias. ................. 28

Figure 7 : Mégabrèche affectée par de nombreuses failles au niveau de Jbel El Haïmeur

(Carixien). ................................................................................................................................29

Figure 8: Coupe géologique simplifier de la zone d'étude déduite à partir de lagéophysique (voir chapitre 2). .................................................................................................. 32

Figure 9: Log stratigraphique (présente étude). ................................................................. 33

Figure 10: Carte géologique de Figuig : Echelle 1/30000 (présent travail). ...................... 36

Figure 11: Localisation des sondages électriques (SE), profils sismiques et des forages. . 40

Figure 12: Modèle électrique et calage avec le log du forage 277/50. ............................... 42

Figure 13: Modèle électrique 7FG6 et calage avec le log du forage 294/50. ..................... 43

Figure 14: Modèle électrique AEK1 et calage avec le log du forage 191/50. ...................45

Figure 15: Modèle électrique 6FG5. .................................................................................. 46

Figure 16: Modèle électrique A8. ......................................................................................48

Figure 17: Modèle électrique 7FG1. .................................................................................. 49

Figure 18: Schéma du dispositif de terrain. ........................................................................ 52

Figure 19: Section sismique non interprétée (GéoAtlas, 2004). ........................................53

Figure 20: Profil 1 (orientation NE-SO) de la sismique réflexion (GéoAtlas, 2004). ....... 54

Figure 21: Profil 2 (orientation N-S) de la sismique réflexion (GéoAtlas, 2004). ............. 55

Figure 22: Réinterpretation du profil 1 (orientation NE-SO) de la sismique réflexion (pour

la lithologie voir la Figure 10). ................................................................................................. 56

Figure 23: Réinterpretation du profil 2 (orientation NNW-SSE) de la sismique réflexion

(pour la lithologie voir la Figure 10). ....................................................................................... 56

Figure 24: Densité de quelques roches (Wohlenberg, 1982b). ..........................................57

Figure 25: Anomalie de la gravimétrie résiduelle. .............................................................58

Figure 26: Situation des stations météorologiques A et B. ................................................ 61

Figure 27: Diagramme ombrothermique de l’année 1990 (Jilali, 2009). ........................... 62


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Figure 28: L'évapotranspiration potentielle et les précipitations (en mm) de l’année 1990

(Jilali, 2009). ............................................................................................................................ 63

Figure 29: Vitesse du vent dans différentes stations météorologiques. ............................. 64

Figure 30: Humidité relative moyenne (%) de la station B. ............................................... 64

Figure 31: Radiation solaire (W/m²) de la station B. ......................................................... 65

Figure 32: Tendance des précipitations annuelles. .............................................................66

Figure 33: Tendance des précipitations mensuelles. .......................................................... 66

Figure 34: Variation de la température dans les stations A et B. .......................................67

Figure 35: Tendance de la température dans la station de Bouarfa. ................................... 67

Figure 36: Tendance de la température maximale de la station de Bechar. ....................... 68

Figure 37: Tendance de la température minimale de la station de Bechar. ........................ 68

Figure 38: Tendance de la température moyenne de la station de Bechar. ........................ 69

Figure 39: Schéma structural de la carte géologique de la région de Figuig. J.G: Jbel

Grouz; J.H: Jbel el Haïmeur; Z.S.A: Zrigat Sidi Abdelkader; T.B: Tiniet el Bida; T:

Tachroumt; W.B: Oued Bouchalikane; W.L: Oued Lakbir; W.T: Oued Tazoukart; J.M: Jbel

Mélias; J.Z: Jbel Zenaga; J.T: Jbel Tarhla; J.S.Y: Jbel Sidi Youssef. ...................................... 73

Figure 40: Débit des oueds Bouchalikane et Lakbir. ......................................................... 74

Figure 41: Carte de salinité de 2010 (g/l). .......................................................................... 76

Figure 42: Evolution du débit de la source de Tzadert (1988-2012). ................................ 78

Figure 43: Séquence stratigraphique et hydrogéologie synthètique. .................................. 79

Figure 44: illustration du degré de la fracturation (A: Trous dans les dolomites du

Sinémurien; B et D: Calcaires fracturés du Domérien; C: Faille de Tiniet el Bida et les

différentes formations de la zone d’étude) ............................................................................... 80

Figure 45: Modèle numérique de terrain d ela zone d'étude. ............................................. 84

Figure 46: Niveau du Mur du Quaternaire. ........................................................................ 85

Figure 47: Niveau du Mur du Bajocien supérieur. .............................................................85Figure 48: Carte piézométrique de l'année 2010. ...............................................................87

Figure 49: Conductivité hydraulique de l’aquifère alluviale du Quaternaire. ....................88

Figure 50: Diagramme de Piper des eaux souterraines de l’aquifère de Jurassique. ......... 92

Figure 51: Diagramme de Schöeller-Berkaloff des eaux souterraines de l’aquifère de

Jurassique. ................................................................................................................................92

Figure 52: Mesure de la température dans le forage 279/50. ............................................. 96


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Figure 53: Echantillons pris en surface: 1A: calcaire du Carixien; 2A: calcaire du

Bajocien supérieur; 3A et 4A: dolomie du Sinémurien. .......................................................... 97

Figure 54: Distribution de la température mesurée dans des sources (Sp), des forages (B)

et des puits (W) ; GG : Gradient Géothermique ; FC : Flux de chaleur ; voir la Figure 39 pour

la légende de la carte géologique. ............................................................................................ 98

Figure 55: Profils géothermiques dans quatre forages de profondeur variant de 100 à 380

mètres. .................................................................................................................................... 101

Figure 56: Gradients géothermiques dans les quatre forages, montrant les sections stables

de régime thermique conductif. Dans le forage 433-50, le gradient thermique semble perturbé

par des mouvements d’eau. .................................................................................................... 102

Figure 57: Variation de la conductivité thermique en fonction de la porosité. ................ 103

Figure 58: Evolution des débits moyens des sources. ...................................................... 111

Figure 59: Situation géographique et conditions aux limites (section AB et CD : condition

de Dirichlet ; section AD et BC : condition de Neumann). .................................................... 112

Figure 60: Discrétisation du domaine modélisé (Jilali, 2009; Jilali, 2014). .....................114

Figure 61: Profiles géothermiques des quatre forages (section rouge : section prise en

considération pour l’étude des changements climatiques récent). .........................................115

Figure 62: Historique des variations de température de la surface du sol associé aux

changements climatiques à l'aide des modèles fonctionnels d’espace d'inversion (Ouzzaouit et

al., 2014). ................................................................................................................................116

Figure 63: Valeurs calculées de la piézométrie (m) vs valeurs mesurées (m) (Jilali, 2014)

................................................................................................................................................ 118

Figure 64: Rabattement du niveau piézométrique selon les scénarios A1, A1B et A1F1

(Jilali, 2014). .......................................................................................................................... 121

Figure 65: Méthode GOD. ............................................................................................... 127

Figure 66: Résultats de la méthode GOD. ........................................................................ 131Figure 67: Cartes des résultats des paramètres G, O et D. ............................................... 132

Figure 68: Indice GOD. .................................................................................................... 132

Figure 69: Cartes des résultats du paramètre D : 1995 (A), 2004 (B), 2008 (C) et 2010 (D).

................................................................................................................................................ 133

Figure 70: Cartes des résultats du paramètre R : 1995 (A), 2004 (B), 2008 (C) et 2010 (D).

................................................................................................................................................ 134


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Figure 71: Cartes des résultats des paramètres A (A), S (B), T (C), I (D), C (E) et F (F).

................................................................................................................................................ 137

Figure 72: Indice DRASTIC de 1995 (A), 2004 (B), 2008 (C) et 2010 (D). ...................138

Figure 73: Indice DRASTICF de 1995 (A), 2004 (B), 2008 (C) et 2010 (D). .................139

Figure 74: Indice AVI. ..................................................................................................... 142

Figure 75: Indice de risque. .............................................................................................. 144

Figure 76: Cartes de risque des eaux souterraines de l'oasis de Figuig de 1995 (A), 2004

(B), 2008 (C) et 2010 (D). ...................................................................................................... 145

Figure 77: Salinité et bactériologie (numéro en vert indique le nunéro de l'échantillon et en

noir les CF). ............................................................................................................................ 147

Figure 78: Concentration des nitrates en 1995. ................................................................148

Figure 79: Concentration des nitrates en 2012. ................................................................149

Figure 80: Simulation du transport par advection. ...........................................................150


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Liste des tableaux

Tableau 1: Exemple des valeurs de résistivité des roches (Geo-Soft, 2008). ....................39

Tableau 2: Porosités, perméabilités et résistivités des roches (Chapellier, 2001). ............. 39

Tableau 3: Résistivité conductivité (Chapellier, 2001). ..................................................... 40Tableau 4: Modèle électrique AEK1 obtenue par GéoAtlas (2004). ................................. 44

Tableau 5: Modèle électrique A8 obtenue par GéoAtlas (2004). ...................................... 47

Tableau 6: Description des sondages électriques. .............................................................50

Tableau 7: Débit des sources en 2004 (ABHM, 2004), modifié ........................................77

Tableau 8: Données des forages ......................................................................................... 82

Tableau 9: Conductivité hydraulique, transmissivité et coefficient d'emmagasinement. ..88

Tableau 10:Analyses chimiques des eaux souterraines (Amar, 2013; Assou, 1996) :P (puits) ; S (source) ; 189/50 (forage) .....................................................................................91

Tableau 11: Température mesurée dans les sources et les forages. ................................... 99

Tableau 12: Gradient géothermique (Ouzzaouit et al., 2014). .........................................104

Tableau 13: Conductivité thermique, capacité calorifique volumique, diffusion thermique,

flux de chaleur et porosité (Ech : Echantillon). ...................................................................... 107

Tableau 14: Valeurs des températures du réchauffement climatique (Ouzzaouit et al.,

2014). ...................................................................................................................................... 116

Tableau 15: Débits globaux échangés dans le modèle. .................................................... 119

Tableau 16: Exemple du scénario A1B (IPCC, 2007). .................................................... 119

Tableau 17: Recharge introduite dans le modèle selon les scénario B1, A1B et A1F1. ..120

Tableau 18: Paramètres et poids de la méthode DRASTIC. ............................................128

Tableau 19: Paramétrisation de la méthode DRASTICF. ................................................ 140

Tableau 20: Surface de la vulnérabilité (DRASTIC) des eaux souterraines de l’oasis de

Figuig. .................................................................................................................................... 141

Tableau 21: Surface de la vulnérabilité (DRASTICF) des eaux souterraines de l’oasis de

Figuig. .................................................................................................................................... 141

Tableau 22: Difference de la surface cartographié entre la méthode DRASTIC et la

méthode DRASTICF. .............................................................................................................141

Tableau 23: Surface de la vulnérabilité (AVI) des eaux souterraines de l'oasis de Figuig.

................................................................................................................................................ 143

Tableau 24: Indice de risque. ........................................................................................... 143

Tableau 25: Résultats des analyses bactériologiques. ...................................................... 146


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Introduction

Les ressources en eaux souterraines et de surface dans les régions arides, semi-arides et

sahariennes sont très limitées. De plus, la succession des périodes de sécheresse et

l’augmentation des besoins en eaux (irrigation, croissance démographique, etc.) amplifient lescontraintes pour constituer une grande problématique. Celle-ci ne se limite pas à la

détérioration quantitative, mais aussi qualitative (contamination, salinité) des ressources

hydriques. De ce fait, plusieurs régions du Maroc oriental souffrent d’une diminution et d’une

contamination des ressources en eaux souterraines (Battioui et al., 2013; Fekkoul et al., 2013).

La diminution des ressources en eaux a été évoquée par l’IPCC (Intergovernmental Panel on

Climate Change), qui renforce les prévisions selon les quelles le réchauffement climatique

que connaît la planète conduira à une augmentation de la température et une diminution des

précipitations (IPCC, 2007).

La zone d’étude (i.e Oasis de Figuig) est située à l’extrémité est du Haut Atlas Oriental du

Maroc. Le Haut Atlas est marqué par la présence de formations géologiques carbonatées du

Jurassique fortement tectonisées. La région est caractérisée par un climat aride. L’oasis de

Figuig est encerclée par plusieurs montagnes telles que les Jbel Grouz, Zrigat, Mélias et Sidi

Youssef d’où son nom, qui signifie une seule sortie, ‘’ ’’ en arabe. Elle est connue par ses

palmiers dattiers et ses nombreuses sources en eau. La superficie de la région d’étude (Figuig)

est d’environ 40 km².

La diminution du débit des sources, la dégradation des eaux souterraines et la recherche de

nouvelles terres agricoles ont suggéré une étude géologique et hydrogéologique approfondie

de la région. Celle-ci a pour but la gestion des ressources en eaux souterraines de cette région

frontalière. Plusieurs ébauches de recherche ont été entamés dans les années précédentes et

ont permis l’acquisition d’informations sur le système aquifère de la région (ABHM, 2004;

GéoAtlas, 2004; Jilali, 2009).

L’objectif principal de notre travail consiste à construire un modèle conceptuel de

l’aquifère de l’oasis de Figuig tout en lui associant l’étude de : (1) la géométrie des structures

géologiques ; (2) les interactions entre les eaux de surfaces (hydrologie & climatologie) et les

eaux souterraines ; (3) l’hydrogéologie. Les différentes données obtenues pour la cartographie

de la vulnérabilité des eaux souterraines sont exploitées en appliquant différentes méthodes.

De plus, l’impact des fosses septiques (source principale de contamination) sur les eaux

souterraines sera étudié. L’étude de l’impact des changements climatiques sera également

aborder.


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Pour atteindre ces objectifs, la méthodologie suivie est la suivante:

- une synthèse bibliographique actualisée des données existantes ;

- la construction d’une base de données sur une plate-forme d’un système d’information

géographique (SIG) ;

- la cartographie géologique de la zone d’étude ;

- la réinterprétation des données géophysiques existantes ;

- l’identification de la géométrie de l’aquifère ;

- l’étude hydrogéologique et géothermique ;

- l’évaluation de l’impact des changements climatiques sur les ressources en eaux

souterraines ;

- l’étude de la vulnérabilité des eaux souterraines et,

- l’étude de la contamination de la nappe souterraine.

La cartographie géologique de la région de l’oasis de Figuig permettra la description des

différentes formations géologiques et leurs structures. Dans cette partie, les différents relevés

géologiques, sur le terrain ou à partir d’une recherche bibliographique, ont été effectués :

stratigraphie, géophysique, logs des forages, etc. Cette approche permet d’avoir une meilleure

caractérisation géologique de la zone et d’établir la géométrie des structures géologiques. Il

est à noter que le présent travail de terrain a commencé en 2008, dans le cadre de la

cartographie du Jbel El Haïmeur inscrit dans le programme du parcours du Master en géologie

à l’Université de Liège (Jilali, 2008). Durant la préparation de ce travail de doctorat nous

avons pu élargir la zone d’étude afin de répondre aux questions posées. La contrainte

rencontrée se focalise sur le secteur sud du coté algérien qui n’est pas accessible (en terme

d’information et de terrain). Une analyse des photos aériennes a été réalisée pour remédier à

cette contrainte.

En plus de la cartographie géologique, la combinaison des différentes données (forages,

géophysiques, etc.) ont permis d’établir une carte géologique regroupant un maximumd’information. Une notice explicative est présente dans ce manuscrit. La carte géologique a

été établie au 1/30 000 sur une plateforme SIG. Elle constitue une base de données pour tous

les utilisateurs et à toutes fins d’utilisations. À titre d’exemple, l’exploitation de la base de

données a servi pour une cartographie de la vulnérabilité de la nappe souterraine de l’oasis de

Figuig et l’identification des différentes unités hydrogéologiques, etc.

La compréhension de la géométrie de la zone d’étude nécessite une modélisation en trois

dimensions (3D) de la géologie de ce secteur. Ce modèle peut servir par la suite pour une


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modélisation d’écoulement et de transport de contaminants et à l’étude de l’impact des

changements climatiques sur la nappe souterraine de l’oasis de Figuig. Jusqu’à présent, deux

cartes (le toît et le mur du Bajocien supérieur) ont été reconstruites.

Quant à l’hydrogéologie de la zone d’étude, des essais de pompage on été effectués pour

dégager les paramètres hydrodynamiques (transmissivité, conductivité hydraulique et

coefficient d’emmagasinement) des formations géologiques et définir les niveaux aquifères et

aquitards. Un inventaire a été entamé en 2010 comprenant : la piézométrie, la quantification

des bilans et la salinité. Les différents résultats obtenus permettent une bonne compréhension

du fonctionnement hydrodynamique de l’aquifère. En complément, l’hydrochimie vise à

définir les caractéristiques physico-chimiques et identifier les différents faciès des eaux

souterraines. Pour la première fois dans la région, une prospection géothermique a été réalisée

pour mettre les sources chaudes dans leur contexte hydrogéologique et structural.

L’application des méthodes GOD, DRASTIC et AVI ont servi pour la délimitation des zones

vulnérables. Ainsi la contamination de la nappe par les rejets des eaux usées a été analysée par

le biais de l’identification des coliformes fécaux et des nitrates et par l’exploitation d’un

modèle d’écoulement et de transport (Jilali, 2009).

Les tendances climatiques (précipitation, température) des différentes stations climatiques

(Figuig, Bouarfa et Bechar) ont été analysées. Ainsi, les mesures des températures en fonction

de la profondeur (profils géothermiques) ont été réalisées dans quatre forages. Ces données

ont été utilisées pour évaluer les changements climatiques récents (Ouzzaouit et al., 2014).

Les scénarios des changements climatiques futurs entrainent une incidence sur les ressources

en eaux souterraines. Ces scénarios indiquent une augmentation de la température moyenne

annuelle de 2,8°C et une diminution des précipitations moyennes annuelle de l’ordre de 12%

d’ici 2099 (IPCC, 2007). Trois scénarios ont été appliqués en exploitant un modèle numérique

(Jilali, 2009).

Le présent manuscrit est organisé en sept chapitres selon le plan suivant :1. Le chapitre 1 traite et discute les résultats de la cartographie géologique de la zone

d’étude : synthèse bibliographique des données existantes (articles, mémoires, fiches

des forages, etc.) et travaux de terrain (cartographie géologique) ;

2. Le chapitre 2 consiste en la réinterprétation des données géophysiques comprenant une

synthèse bibliographique des méthodes géophysiques électrique, sismique réflexion,

gravimétrique et aéromagnétisme entamées sur la région ;


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3. Le chapitre 3 est consacré à la description des caractéristiques climatiques de la zone

d’étude, l’étude des tendances climatiques des précipitations et des températures et, à

la présentation des différents résultats obtenus par le Ministère de l’Energie, des Mines

de l’Eau et de l’Environnement (MEMEE, 2011) sur la projection future des

changements climatiques ;

4. Le chapitre 4 englobe toutes les informations sur l’état de l’hydrogéologie de la zone

d’étude en relation avec son contexte structural. Il présente les différents niveaux

aquifères et aquitards identifiés. Les essais de pompages de courte durée ont été

réalisés pour dégager les paramètres hydrodynamiques (T, K et S) des formations

géologiques. L’inventaire de 2010 a servit au traçage de la carte piézométrique, au

calcul du gradient hydraulique, à la quantification du bilan hydrogéologique (recharge,

pompage, etc.) et à l’étude de la salinité.

5. Le chapitre 5 décrits la géothermie de la zone d’étude en se basant sur la mesure : (1)

des températures dans des sources, des forages et des puits ; (2) des températures en

fonction de la profondeur (profil géothermique) dans quatre forages.

6. Le chapitre 6 décrits les profils géothermiques ayant servi à l’évaluation des

changements climatiques récents (Ouzzaouit et al., 2014). Finalement, les scénarios

des changements climatiques futurs ont été étudiés par le biais d’un modèle numérique

(Jilali, 2009) ;

7. Le chapitre 7 entame la notion de la vulnérabilité des eaux souterraines à la pollution

par l’application des méthodes GOD, DRASTIC et AVI. La méthode DRASTIC a été

modifiée par l’ajout d’un nouveau paramètre de la fracturation (F). Ainsi, des cartes de

risque ont été réalisées par la combinaison de l’aléa et de la vulnérabilité. Finalement,

une étude de la contamination des eaux souterraine a été effectuée en étudiant la

distribution spatiale des coliformes fécaux, des nitrates et par l’exploitation d’un

modèle de transport de contaminants en utilisant le code MODPATH (Jilali, 2009).


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1 Géologie

1.1 Principaux domaines structuraux géologiques du Maroc

Le Maroc est divisé structuralement en quatre grands domaines dont le Rif, les Atlas, la

Meseta et l’Anti-Atlas (Figure 1). Le Rif fait partie de la chaîne alpine bético-rifaine formée

durant le Miocène résultant de la collision entre l’Afrique et l’Europe. La Meseta avec ses

terminaisons occidentale et orientale est composée d’un socle principalement paléozoïque et

d’une couverture d’âge méso-cénozoïque avec des terrains tabulaires à sub-tabulaires

faiblement déformés au cours de l’orogenèse atlasique. Le Haut et le Moyen Atlas

correspondent à des formations carbonatées d’âge Jurassico-Crétacé. L’Anti-Atlas et

l’extension sud (Saraha Marocain) sont composés principalement par un socle Précambrien

(orthogneiss, granitoïdes, schistes) et une couverture composée de roches faiblement

métamorphisées du Paléozoïque.


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Figure 1: Principaux domaines structuraux du Maroc d’après la carte tectonique internationale de

l’Afrique (A.A.G.S, 1968), modifiée (de Lamotte et al., 2009).

1.2 Cadre géologique de la zone d’étude

La partie orientale du Haut-Atlas marocain à laquelle se rattache notre secteur d’étude qui

est une région limitée au Nord par les Hauts-Plateaux, au Sud par les zones présahariennes du bassin de Colomb-Béchar (Figure 2). Elle est la continuité vers l’Est du Haut-Atlas central

calcaire des massifs de Midelt, Rich et Anoual, et vers l’Est se prolonge par l’Atlas saharien

(Algérie) avec une direction différente.

Structuralement la région d’étude (Figuig) est constituée de deux anticlinaux (des Jbels

Grouz, El Haïmeur et Jbels Mélias, Sidi Youssef) et du synclinal de Figuig. Les anticlinaux

sont constitués essentiellement par des calcaires du Lias inférieur et moyen (Figure 10). Par

contre, le synclinal est formé par des alternances de marnes et calcaires et des calcaires du

Bajocien et des alluvions du Quaternaire. La zone d’étude est limitée au sud par l’Accident


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Sud Atlasique (ASA) qui passe par Jbel Melias, Jbel Zenaga, Jbel Taghla et Jbel Sidi Youssef

a mis en contact les formations du Bajocien avec celles du Crétacé (Dresnay, 1954; Dresnay,

1963; Jilali, 2009).

Figure 2: Situation géographique de la zone d'étude.

1.3 Matériels & méthodes

La carte géologique qui a été réalisée en 1963 par Dresnay au 1/200 000 (Dresnay, 1963)

ne fournit pas une description détaillée des formations géologiques de la région de Figuig, et

aucune notice explicative n’est associée. Afin d’entamer une étude hydrogéologique

approfondie (variations latérale et verticale du faciès, unités hydrogéologiques, structure des

formations géologiques, fracturation, etc.) de la région, une carte géologique plus descriptive

est très utile. Celle-ci sera utilisée aussi dans la réinterprétation des données géophysiques et

dans la cartographie de la vulnérabilité des eaux souterraines de Figuig (voir chapitre 8).

Ce chapitre consiste essentiellement en la cartographie de la région de l’oasis de Figuig

(40 km² environ), l’objectif étant d’établir une carte géologique à grande échelle (1/30 000),

de réaliser des coupes et de dresser un log synthétique de la zone d’étude. Les levés de terrain

ont été réalisés en 2008, puis le travail a été repris en 2010 (présente étude).

Le grand problème pour cette étude est la non-existence d’une carte topographique à une

échelle d’au moins 1/50 000. La seule carte topographique disponible est à l’échelle 1/100


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000 et a été dressée, dessinée et publiée par la Division de la Carte en 1968 à Rabat-Maroc

(Direction de la Conservation Foncière et des travaux Topographiques, Division de la Carte

Rabat). Un agrandissement de celle-ci a été fait au 1/30 000 pour une meilleure cartographie

sur le terrain. Une analyse des photos aériennes existantes a été faite en vue stéréoscopique,

ainsi qu’une analyse des images de Google Earth. Finalement, les différents levés de terrain

(failles, formations géologiques, pendage des couches, etc.) ont été mis sur une plate-forme

SIG.

L’interprétation de la carte géologique établie ainsi qu’une notice explicative est présente

dans ce chapitre.

1.4 Résultats & discussions

1.4.1 Stratigraphique

Différents auteurs ont travaillé sur la stratigraphie du Haut Atlas Oriental en décrivant

certaines formations géologiques (Menchikoff, 1936; Dresnay, 1951; Dresnay, 1954;

Dresnay, 1957a; Dresnay, 1957b; Dresnay, 1958; Dresnay and Willefert, 1960; Dresnay and

Dubar, 1963; Dresnay, 1963; Dresnay and Bourrouilh, 1966; Barhdadi, 1985; Alméras et al.,

2007). A une échelle plus local (Jbel El Haïmeur, Jbel Mélias, Jbel Grouz et Jbel Maïz), des

travaux de détail ont été effectuées (Gautier, 1905; Verlet and Roch, 1941; Bouladou, 1950;

Canet, 1952; Hilali, 1968; Bouazza et al., 1994; Elmi et al., 1998; Younes, 2010; Ziani, 2010).

Récemment, une carte géologique à l’échelle de 1/10000 a été réalisée au niveau de la région

de Jbel el Haïmeur (Jilali, 2008) puis une extension à toute la zone de l’oasis de Figuig en

2010.

Le Paléozoïque n’affleure pas dans la région de Figuig. La série stratigraphique

commence par le Trias est se termine par le Quaternaire.

1.4.1.1 Trias

Dresnay (1963) affirme que c’est du Rhétien, et (Russo, 1927) affirme pour sa part qu’il

s’agit du Keuper, qui affleure au Jbel Maïz avec des dolérites, des tufs ophitiques

accompagnant des marnes, des argiles roses, blanches rouges et vertes à gypse et à sels, ainsi

que des calcaires jaune, très durs, avec des lits marneux en plaquettes, parfois colorées en

jaune-verdâtre ou en noir.

On note la présence d’argiles rouges du coté nord de Tiniet El Bida (Figure 3), ces argiles

sont en contact anormal avec la formation du Jbel Grouz (Lias inférieur). Ainsi au cœur de ce

dernier (Figure 8, Figure 9 et Figure 10), le Trias est représenté par des argiles rouges et


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vertes avec quelques éboulis de dolérite. Au niveau du Jbel Mélias, le forage numéro IRE

440/50 (Figure 4) montre que le Trias a une profondeur de 140 mètres par la présence des tufs

basaltiques.

Figure 3: Argiles rouge du Trias et calcaires dolomitiques du Sinémurien.


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Figure 4 : Log stratigraphique du forage de n° IRE : 440/50 (en mètre).

Au Jbel Haïmeur, à Teniet El Haïmeur (à proximité de la route Figuig-Oujda), on observe

des argiles rouges, panachées de vert associées à des grès verts et à des grès limoneux dont le

faciès ressemble aux dépôts du Paléozoïque. Le contact avec le Lias (Hettangien) n’est pas

normal. Cet affleurement est peu épais.

1.4.1.2 Jurassique

1.4.1.2.1 Hettangien

L’Hettangien est formé par des calcaires noirs, azoïque, sous-jacents au Sinémurien, mais

il n’est pas déterminé de façon certaine. L’épaisseur de la série est d’environ 10 mètres

(Figure 5, Figure 9 et Figure 10).


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Figure 5: Calcaires de l'Héttangien avec un pendage vers le sud.

1.4.1.2.2 Sinémurien (Lotharingien)

Au Jbel El Haïmeur et Jbel Grouz, la série est formée par des calcaires gris, vacuolaires,

en bancs de 5 à 10 cm d’épaisseur, à laquelle succède après quelques mètres d’épaisseur

(Hettangien ?) ; des calcaires dolomitiques, épais de 200 m, bréchiques, fossilifères à

Brachiopodes ( Zeilleria, Rhynchonelles ….) ; des calcaires fins, à silex, puis des dolomiesrouges à roses (Figure 8, Figure 9 et Figure 10). Les Jbel Mélias (Figure 6) et Sidi Youssef

sont formés par des calcaires et calcaires dolomitiques.

Au Jbel Maïz, on observe des dolomies jaunes de quelques mètres d’épaisseur ; des

calcaires bleus avec certains bancs à silex, renfermant la même faune qu’au Jbel El Haïmeur.


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Figure 6: Contact anormal entre le Sinémurien et le Bajocien de Jbel Mélias.

L’ensemble de la série du Sinémurien peut atteindre au Jbel Grouz 500 m d’épaisseur

(présent travail). Il faut également signaler la fréquence des formations calcaires à pisolithes,

connues depuis Figuig jusqu’à Anoual. Ce faciès pourrait presque être considéré comme

caractéristique du Lias inférieur (Dresnay, 1957b; Dresnay, 1958).

Les couches du Lias moyen dans le synclinal de Tisserfine disparaissent progressivement

sous l’avancée des dépôts toarciens qui forment ainsi une discordance cartographique(Dresnay, 1958).

1.4.1.2.3 Carixien

Au Jbel El Haïmeur et Jbel Grouz, ce sont des calcaires bleus à silex (à plusieurs niveaux),

fossilifères (Rhynchonelles peu conservées) avec des joints marneux. Au milieu de cette

formation on a une mégabrèche (Figure 7) avec une épaisseur de 1 à 2 m, cette brèche se

biseaute vers l’Ouest, et est absente au Jbel Grouz (Figure 8, Figure 9 et Figure 10).

Au Jbel Maïz, on a une très épaisse série calcaréo-dolomitique (500 mètres environ)entaillée en falaises abruptes. L’ensemble est dominé par des calcaires blancs massifs. Sur le

versant Sud du Jbel Maïz la série commence par des calcaires rouges de 3 m d’épaisseur, puis

quelques bancs de calcaires de 2 m d’épaisseur, enfin une dizaine de mètres de calcaires à

silex.


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Figure 7 : Mégabrèche affectée par de nombreuses failles au niveau de Jbel El Haïmeur (Carixien).

1.4.1.2.4 Domérien

Au J. Maïz, le Domérien débute par des calcaires bleus, d’aspect un peu gréseux, en bancs

de 10 cm d’épaisseur séparés par des marnes vertes et parfois rouges ; un niveau fournit unefaune riche en Ammonites. Il débute par des couches rouges, bréchiques dont les éléments

atteignent parfois 60 cm. Le ciment rouge renferme des articles de crinoïdes en grande

abondance ; puis viennent des couches d’aspect rognoneux de même coloration. Il arrive

parfois que ces deux dernières couches s’alternent. C’est un niveau à Ammonites, et

Zoophycus (Dresnay, 1957b; Dresnay, 1958; Dresnay and Bourrouilh, 1966; Younes, 2010).

Au Jbel El Haïmeur, on trouve des bancs de calcaires bleus en lits de 10 à 20 cm

d’épaisseur séparés par des joints de marnes dans la partie Est, tandis que vers l’ouest (Jbel El

Haïmeur et Grouz) on ne trouve que des calcaires bleus (Figure 8, Figure 9 et Figure 10). Vers

la fin du Domérien, on note un niveau de calcaire à silex. De plus, plusieurs niveaux

remarquables ont été observés : un niveau caractéristique riche en Brachiopodes,

Lamellibranches, Crinoïdes, un autre niveau riche en matière organique, et vers la fin du

Domérien un autre niveau à rostres de Bélemnites et Ammonites.


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30

1.4.1.2.5 Toarcien

Dans le versant Nord du J. Maïz, (Russo, 1927) a rapporté en émettant des doutes à cet

étage des marno-calcaires dont les bancs sont séparés par des marnes à Ammonites écrasées.

Dans le flanc Sud on a une série épaisse de marnes verdâtres.

Au Jbel Grouz et Jbel El Haïmeur, cet étage est représenté par des marnes verdâtres et des

calcaires gréseux, à débris de végétaux, à Hildoceras bifrons (Toarcien inf ?), auxquels

succèdent des calcaires bleus, bréchiques, à petits éléments de calcaires jaunes à entroques,

lités, en bancs de 25 cm d’épaisseur, séparés par des marnes rouges et vertes à Ammonites

(Figure 8, Figure 9 et Figure 10).

1.4.1.2.6 Aalénien

Dans le synclinal de l’Oued Tisserfine (Abou Lakhal), on a des marnes bleu-vert qui font

suite à celles qui apparaissent déjà au Toarcien. Elles sont intercalées d’abord de niveaux

gréseux grossiers, dont les éléments sont des cailloux du Paléozoïque, puis de calcaires à

Cancellophycus et de marno-calcaires. On passe ensuite au Bajocien à Ammonites (Dresnay,

1957b; Dresnay, 1963; Dresnay and Bourrouilh, 1966).

Au Jbel El Haïmeur et Jbel Grouz, l’Aalénien est formé de haut vers bas par des calcaires

à Ammonites et Cancellophycus, puis des marnes avec intercalations de bancs de calcaires

centimétriques à décimétriques (Figure 8, Figure 9 et Figure 10).

1.4.1.2.7 Bajocien

Dans le synclinal de Figuig, les faciès marneux de l’Aalénien se poursuivent dans le

Bajocien inférieur, mais à mesure que l’on s’élève dans la série, les bancs de calcaires

deviennent plus nombreux. Les affleurements de la plaine montrent dans leur partie

supérieure des calcaires et des marno-calcaires sans fossiles (azoïques), des calcaires marneux

et des marnes à Phylloceras, puis des marno-calcaires et des marnes riches en Pholadomyes

(Elmi et al., 1998). Elles se terminent par des calcaires noirs à entroques, à Polypiers et

bioclastes (lamellibranches). Cette dernière série est présente aussi au niveau des Jbels

Mélias, Zenaga, Tarhla et Sidi Youssef (Figure 8, Figure 9 et Figure 10).

1.4.1.3 Crétacé

Le Crétacé n’est présent que du côté algérien. En raison des difficultés d’accès à cette

zone frontalière, la description géologique repose sur des travaux déjà publié et sur l’analyse

de photos aériennes.

Les formations géologiques du Crétacé (Infra-Cénomanien) sont formées par des grèsavec parfois des passages de conglomérats (Figure 10). Il est aussi à signaler que sur cette


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31

série gréseuse conglomératique on rencontre quelques intercalations marneuses (Dresnay,

1963).

L’Accident Sud Atlasique (ASA) met en contact anormal les formations Infra-

Cénomanien au sud, avec les formations Jurassique (Bajocien et Lotharingien) surélevées au

nord, due à la tectonique du Haut Atlas Oriental.

1.4.1.4 Quaternaire

Il est présent dans presque toute la région de Figuig, principalement sous forme de

terrasses fluviatiles, d’éboulis, de limons, de sables éoliens et de travertins. Les terrasses sont

constituées de grès, de marnes et d’argiles à la base, et se terminent par des cailloutis et des

graviers. Les sables éoliens sont principalement localisés dans la partie Nord-Est de l’oasis et

dans la région de l’oued Zouzfana (Figure 8, Figure 9 et Figure 10).Les formations encroûtées se trouvent entre Figuig et Zriget. Les travertins affleurent le

long d’un escarpement (jorf de Figuig). L’altération des formations de montagnes constitue

les colluvions. Les formations alluviales sont mises en place par les eaux de ruissellement,

elles sont essentiellement grossières. On distingue aussi des dépôts lacustres au Sud-Est de

l’oasis, ils sont constitués par des limons, l’épaisseur de ces formations ne dépassant pas les

17 m (Figure 9 et Figure 10). D’une manière générale la puissance de toute la série du

Quaternaire peut aller de quelques mètres au niveau des pieds de montagne, à une centaine de

mètres (180 m voire plus) au niveau de Taghit. Cela a été confirmé par le forage numéro IRE

433/50.

Ces dépôts reposent en discordance sur des calcaires et les marnes calcaires du Jurassique

moyen (Dogger).


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32

Figure 8: Coupe géologique simplifier de la zone d'étude déduite à partir de la géophysique (voir

chapitre 2).


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33

Figure 9: Log stratigraphique (présente étude).

1.4.2 Tectonique

1.4.2.1 Tectonique du Haut Atlas Oriental

Le Haut-Atlas Oriental se trouve à la rencontre des directions tectoniques hercyniennes de

l’Anti-Atlas et celles alpines du Haut-Atlas (Dresnay, 1954; Dresnay, 1957b; Dresnay, 1958;


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34

El Kochri and Chorowicz, 1996). L’ensemble de la chaîne atlasique de ce secteur est

également le nœud singulier de deux directions, c'est-à-dire à l’intersection de la direction

moyenne E-O des structures du Haut-Atlas, avec la direction NE-SO du faisceau de l’Atlas

saharien algérien, qui prédomine à l’Est du méridien de Figuig. Ces deux directions se

conjuguent localement pour donner des dispositions de plis en forme de losanges, avec des

anticlinaux allongés dans le sens E-O et NE-SO (El Kochri and Chorowicz, 1996). Ce style de

plis en diagonale se trouve d’une manière générale dans le Haut-Atlas marocain (Dresnay,

1951; Dresnay, 1954; Dresnay, 1963; El Kochri and Chorowicz, 1996).

En outre, il est remarquable que la branche de direction NE soit souvent des plis déjetée

soit des chevauchements selon la direction NO. Cette même disposition d’accidents E-O et

NE-SO se rencontre à l’intérieur de la chaîne qui est jalonnée par les failles du Jbel Grouz, du

Jbel Medli, du Jbel Maîz et du Jbel Araira (Dresnay, 1951; Dresnay, 1954; Dresnay, 1963).

L’Accident Sud Atlasique est une succession de failles qui se relaient. Telles sont les

failles du Jbel Grouz, les grandes failles de Talzaza et de Bou-Kaïs qui, à travers l’Horreït et

Antar, se poursuivent à l’Est par le réseau de failles du pays de Figuig, dont la plus

méridionale met en contact les formations jurassiques plissées du compartiment Nord avec les

grès infra-crétacés tabulaires des Hammadas du Sud (Dresnay, 1951; Dresnay, 1954; Dresnay,

1963).

D’une façon générale, il y a opposition de style de déformation entre le flanc Sud de

l’Atlas, beaucoup plus cassante, et ceux du flanc Nord, plus plastique avec une tendance au

plissement avec déversement vers le Nord. Cette opposition est en relation avec les

différences d’intensité de plissement du socle (Dresnay, 1951; Dresnay, 1954; Dresnay,

1963).

L’orogenèse Atlasique débute par une épirogenèse liasique légère, suivie d’un épisode

transgressif au Crétacé inférieur et orogénique au Crétacé supérieur (Dresnay, 1954; Dresnay,

1957a; Dresnay, 1957b; Dresnay, 1958; Dresnay, 1963). On considère généralement que lasurrection de la chaîne du Haut-Atlas s’est faite au moins sur cinq phases tectoniques

successives du Lutétien au Villafranchien, dont les paroxysmes orogéniques se placeraient à

l’Oligocène et au Miocène (Dresnay, 1954; Dresnay, 1957a; Dresnay, 1957b; Dresnay, 1958;

Dresnay, 1963).

1.4.2.2 Tectonique de l’Atlas de Figuig

Les directions tectoniques se présentent en systèmes conjugués de petites failles ; celles-ci

sont généralement parallèles aux axes des plis des Jbel Maïz, Jbel Grouz et dans le pays


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35

méridional montagneux de Figuig. Tandis qu’à Jbel El Haïmeur et au décrochement de Tiniet

el Bida, les failles font un angle de 45° par rapport aux axes de plis. Dans les synclinaux, les

failles sont masquées par les dépôts récents.

Les failles du Jbel Grouz et le réseau de failles du pays de Figuig (Jbels Mélia, Zenaga,

Tarhla et Sidi Youssef) marquent nettement le passage de l’accident sud atlasique (Dresnay,

1954; Dresnay, 1963).

1.5 Conclusions

Le Paléozoïque dans la région de Figuig est absent. La série stratigraphique commence

par le Trias (argiles rouges) qui occupe le cœur de l’anticlinal de Jbel Grouz, par la suite viens

une série très puissante des carbonates de Jurassique (Lias-Dogger) parfois en alternance avec

des formations marneuses. Celle-ci peut atteindre 1700 mètres d’épaisseur. Les formationsgréseuses du Crétacé existent que du coté algérien. Le contact anormal entre les formations de

Jurassique et celles du Crétacé constitue l’Accident Sud Atlasique. Le Quaternaire occupe

essentiellement la plaine de Figuig, et il est formé par des alluvions, des limons et travertins.

En bref, la région est très fracturée, et elle montre deux principaux réseaux de failles

d’orientation E-O et NO-SE. Les deux anticlinaux (Jbels Grouz, El Haïmeur et Mélias-Sidi

Youssef) sont séparés par un synclinal dont l’axe passe par l’oasis de Figuig. Les formations

de Jurassique présentent un pendage très fort au niveau des anticlinales (86°), ce qui formeune structure en ‘’Tepee’’.


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3 6

F i g u r e 1 0 : C a r t e g é o l o g i q u e d e F i g u i g : E c h e l l e 1 / 3 0 0 0 0 ( p r é s e n t t r a v a i l ) .


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37


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38

2 Géophysique

Les méthodes qui ont été employées pour la prospection des structures géologiques

profondes dans la région de Figuig, à des fins hydrogéologiques sont :- La prospection électrique (CAG, 1968; CAG, 1974; GéoAtlas, 1993; LPEE,

1994/1995);

- La prospection par sismique réflexion (GéoAtlas, 2004);

- La prospection aéromagnétique (Amar et al., 2012; Amar, 2013), et

- La prospection gravimétrique (Carmona et al., 2002).

2.1 Prospection électrique

2.1.1 Synthèse bibliographique, matériels et méthodes

Le sondage électrique (SE) permet d’étudier la variation de la résistivité du sous-sol avec

la profondeur. Cette méthode est employée afin d’obtenir des informations sur les propriétés

physiques et la nature des roches géologiques. Il se trouve que les méthodes électriques sont

les plus utilisées en hydrogéologie par de nombreux auteurs (Astier, 1971; Bernardi and

Mouton, 1980; Darboux, 1985; Yadav et al., 1997).

La prospection par sondage électrique consiste à envoyer dans le sol, par l’intermédiaire

de deux électrodes A et B, un courant d’intensité ‘’i’’ au moyen de piles ou d’un groupe

électrogène, et de mesurer la tension entre les électrodes M et N. les mesures sont réalisées à

l’aide d’un potentiomètre (lecture directe) ou d’un enregistreur, la différence de potentiel V

qui se produit par l’effet ohmique entre deux électrodes de mesures tout en augmentant à

chaque fois la longueur de la ligne AB d’envoi de courant. Les valeurs de résistivité apparente

ainsi obtenues, caractérisent les volumes du sous-sol à chaque fois plus importants.

Le quadripôle Schumberger a été mis en œuvre pour la prospection électrique dans la

région de Figuig. Il se caractérise par une distance MN plus petite par rapport à celle entre

AB, afin de pouvoir introduire la notion de champ électrique et faciliter les calculs théoriques.

Dans la plupart des quadripôles utilisés, les quatre prises sont disposées sur un même

alignement. Les deux électrodes de mesure M et N sont le plus souvent, à l’intérieur de

l’intervalle AB et en général symétriques par rapport au milieu O de cet intervalle.

L’interprétation en utilisant des abaques (ancienne méthode) ou des logiciels (WinSev,

IPI2Win, etc.) consiste à trouver la courbe la mieux ajustée à la courbe mesurée (meilleur

superposition de la courbe de terrain et celle du modèle obtenu par inversion numérique). Cela


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nous permet de déterminer dans la majorité des cas la succession verticale des ‘’couches

électriques’’ ainsi que leur résistivité vraie. La comparaison de ces résultats avec ceux des

forages mécaniques permettent l’identification lithologique des couches définies par la

géophysique, ainsi qu’une meilleure estimation de leur résistivité.

A titre d’exemple, les Tableau 1 et Tableau 2 montrent la répartition des plages des

résistivités, des porosités et des perméabilités de différentes roches.

Tableau 1: Exemple des valeurs de résistivité des roches (Geo-Soft, 2008).

Tableau 2: Porosités, perméabilités et résistivités des roches (Chapellier, 2001).


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Tableau 3: Résistivité conductivité (Chapellier, 2001).

Malheureusement nous ne retrouvons que quelques SE. Quatre SE seulement ont été

réalisées en 1993 (Figure 11) et deux SE en 2004 (GéoAtlas 1993, 2004) dont la

réinterprétation a été effectuée à l’aide du logiciel WinSev6. Le calcul de la courbe théorique

utilise la méthode décrite par (Koefoed, 1979), pour le dispositif Schlumberger.

Les logs stratigraphiques des forages ont été collectés au près de l’Agence de Bassin

Hydraulique de la Moulouya (ABHM), ou bien ont été décrits lors de nos missions de terrain

(présente étude) pendant ou après l’exécution des travaux des forages (Figure 11). Certains deces forages ont servi au calage de l’information géophysique.

Figure 11: Localisation des sondages électriques (SE), profils sismiques et des forages.


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2.1.2 Résultats et discussions

L’interprétation des sondages électriques réalisée par GéoAtlas (GéoAtlas, 1993;

GéoAtlas, 2004) a été basée sur la carte géologique de Dresnay (Dresnay, 1963). L’attribution

des résistivités à certaines formations géologiques sans connaitre la structure du sous-sol

peuvent être erronées. Une meilleure interprétation peut se faire par le biais d’un forage

mécanique ou d’une bonne description géologique d’où l’apport de la carte géologique établie

dans ce présent travail.

La réinterprétation de six sondages électriques (SE) a été effectuée. Trois forages de

numéro IRE : 277/50, 294/50 et 191/50 ont servi successivement au calage des trois SE :

277/50, 7FG6 et AEK1. Une attribution d’une description lithologique au reste des SE (6FG5,

A8 et 7FG1) a été effectuée en se basant sur les résultats des modèles électriques (SE servis

au calage) et en s’appuyant sur nos observations de terrain (carte géologique).

2.1.2.1 Sondage électrique 277/50

Le modèle électrique obtenu montre l’existence de trois couches de résistivités, avec un

calage parfait avec le log du forage 277/50 (Figure 12) :

- une couche de résistivité de 220 m avec une épaisseur de 8.6 m. Celle-ci correspond

à des éboulis de calcaires du Quaternaire ;

- une couche de résistivité de 64 m avec une épaisseur de 98 m. Celle-ci correspond à

des alternances de calcaires et de marnes, avec une constitution marneuse (marno-

calcaires) plus importante du Toarcien ; et

- une couche de résistivité de 4996 m correspondant aux calcaires du Domérien.


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Figure 12: Modèle électrique et calage avec le log du forage 277/50.

2.1.2.2 Sondage électrique 7FG6

Le modèle électrique obtenu montre trois couches de résistivité, avec un bon calage avec

le log du forage 294/50 (Figure 13) :

- une couche de résistivité égale à 108 m avec une épaisseur de 56 m. Celle-ci pourrait

correspondre à des éboulis de calcaires du Quaternaire ;

- une couche de résistivité égale à 273 m avec une épaisseur de 436 m correspondant

aux calcaires de l’Aaléno-Bajocien ; et


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- une couche de résistivité égale à 122 m correspondant aux alternances marno-

calcaires du Toarcien.

Figure 13: Modèle électrique 7FG6 et calage avec le log du forage 294/50.

2.1.2.3 Sondage électrique AEK1

Selon GéoAtlas (2004), le modèle électrique obtenue présente six couches électriques

dont la profondeur maximale est de 36 mètres (Tableau 4). Les résistivités de 86 à 422 m

ont été considérées des calcaires, et la résistivité de 48 m a été considérée des marnes du

Bajocien inférieur. Le calage n’a pas été réalisé sur le forage 191/50 le plus proche du

sondage électrique (AEK1). De ce fait, les interprétations peuvent être erronées.


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Tableau 4: Modèle électrique AEK1 obtenue par GéoAtlas (2004).

Dans le but de la comparaison des résultats, le modèle électrique obtenu dans notre

présente étude montre l’existence de quatre couches de résistivité différentes, avec un très boncalage avec le log du forage 191/50 (Figure 14) :

- une couche de résistivité égale à 85 m avec une épaisseur de 1,4 m correspondant

aux sables éoliens du Quaternaire ;


aux calcaires à intercalations marneuses du Bajocien inférieur ;

- une couche de résistivité égale à 71 m avec une épaisseur de 44 m correspondant aux

alternances marno-calcaires, avec une composante marneuse plus importante duBajocien inférieur ; et

- une couche de résistivité égale à 263 m correspondant aux calcaires à intercalations

marneuses du Bajocien inférieur.


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Figure 14: Modèle électrique AEK1 et calage avec le log du forage 191/50.


Le modèle électrique obtenu montre l’existence de quatre couches de résistivité différente.

Le calage effectué nous a permis de dresser le log lithologique interprétatif ci-dessous (Figure

15) :

- une couche de résistivité égale à 168 m avec une épaisseur de 6.3 m attribuée aux

éboulis des calcaires du Quaternaire ;


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- deux couches de résistivité assez comparables de l’ordre de 40 m et 76 m avec des

épaisseurs respectives de 43 m et 284 m suggérant des alternances de calcaires et de

marnes du Bajocien inférieur ; et

- une couche de résistivité égale à 490 m correspondant probablement aux calcaires de

l’Aalénien.

Figure 15: Modèle électrique 6FG5.

2.1.2.5 Sondage électrique A8

Selon GéoAtlas (2004), le modèle électrique obtenue présente neuf couches électriques

dont la profondeur maximale est de 463 mètres (Tableau 5). Les résistivités obtenues ont été


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attribuées aux formations du Dogger. Aucune identification de la nature des formations

géologiques n’a été effectuée pour ce sondage. Pour cela, la réinterprétation a été effectuée.

Tableau 5: Modèle électrique A8 obtenue par GéoAtlas (2004).

Le modèle électrique obtenu dans la présente étude montre l’existence de quatre couches

de résistivité différente à la différence des résultats de GéoAtlas (2004) qui propose neuf

couches. Le calage effectué nous a permis de dresser le log lithologique interprétatif ci-

dessous (Figure 16) :


aux sables (sables limoneux argileux) du Quaternaire, mais vu que la puissance de

celle-ci est importante une autre lithologie peut correspondre à des alternances de

marnes et de calcaires du Bajocien supérieur (la lithologie dans le secteur de

Tisserfine-Arja est différente de celle de l’oasis de Figuig) ;


aux calcaires à intercalations marneuses du Bajocien supérieur ;


aux marnes à intercalations de bancs de calcaires du Bajocien inférieur ; et


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- une couche de résistivité égale à 215 m correspondant aux calcaires de l’Aalénien.

Figure 16: Modèle électrique A8.


Le modèle électrique obtenu montre l’existence de quatre couches de résistivités

différentes. L’interprétation des résultats de ce sondage reste difficile même en exploitant les

résultats obtenue par le calage précédemment effectué avec les forages mécaniques. Nous

suggérons avec beaucoup de précaution le log lithologique interprétatif ci-dessous (Figure

17) :

- trois couches de résistivité de 18, 44 et 58 m avec des épaisseurs respectives de 40,

466 et 297 m. Le SE a été effectué dans une zone à salinité forte (5 g/l), ce qui peut


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avoir de l’influence sur les valeurs obtenues des résistivités réelles des roches. Il faut

aussi noter que le SE se trouve sur une zone faillée ce qui peut également jouer un

rôle. Une lithologie peut correspondre à des alluvions, limons et marnes sableuses du

Quaternaire ; et

- une couche de résistivité égale à 168 m. Elle pourrait correspondre aux calcaires

poreux ou karstiques et/ou à des alternances de calcaires et de marnes du Bajocien

supérieur.

Figure 17: Modèle électrique 7FG1.


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Une synthèse des résultats est présentée dans le Tableau 6, où sont indiqués la résistivité,

l’épaisseur et l’âge de chaque formation géologique. Ces résultats seront utilisés pour

l’identification de la géométrie des structures géologiques ainsi que pour la cartographie de la

vulnérabilité de l’oasis de Figuig.

Tableau 6: Description des sondages électriques.

Sondage

électrique

Résistivité en

Epaisseur en

mFormation géologique Age

277/50

220 8.6 éboulis de calcaires Quaternaire

64 98

alternances de calcaires et de

marnes, avec une constitution

marneuse plus importante

Toarcien

4996 - calcaires Domérien

7FG6 (294/50)

108 56 éboulis de calcaires Quaternaire

273 436 calcaires Aalénio-Bajocien

122alternances de marnes et de

calcairesToarcien

AEK1 (191/50)

85 1.4 sables Quaternaire

197 10calcaires avec intercalation des

marnes

Bajocien

inférieur

71 44alternances de marnes et de

calcaires, avec une constitution

marneuse plus importante

Bajocien

inférieur

263 -calcaires avec intercalation de

marnes

Bajocien

inférieur

6FG5

168 6.3 éboulis des calcaires Quaternaire

40 et 76 43 et 284 alternance de calcaires et de marnesBajocien

inférieur

490 - calcaires Aalénien !

A8

52 286sables (sables limoneux argileux) ou

alternance de marnes et de calcaires

Quaternaire ou

Bajocien

supérieur

139 450calcaires avec intercalation de

marnes

Bajocien

supérieur

39 741marnes avec intercalation de bancs

de calcaires

Bajocien

inférieur

215 - calcaires Aalénien


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2.2 Prospection par sismique réflexion

2.2.1 Synthèse bibliographique et matériels et méthodes

La réinterprétation des données obtenues ont été effectués dans ce présent travail.

L’intégration de la géologie de surface ne manque pas d’être utilisée pour une meilleure

compréhension de l’information géophysique. La localisation des profils est montrée dans la

Figure 11. Le premier profil est de direction NE-SO, et le deuxième est de direction moyenne

NNO-SSE.

La description du matériel utilisé et de la méthode d’acquisition des données ont été

décrites dans le rapport de GéoAtlas (GéoAtlas, 2004). En bref, les points vibrés des profils

étaient placés à l’aplomb de chaque station, soit tout les 10 mètres. Les autres étaient disposés

en colonne, distants de 2 mètres les uns des autres. La station enregistrée est située entre lesvibrateurs 2 et 3. Le dispositif de terrain permettant de minimiser les ondes de surface et

d’améliorer les réflexions est donné par la Figure 18. Les bretelles de 12 géophones étaient

placées sur des lignes obliques de 30° par rapport à l’axe de flûtes, avec une distance de 5

mètres entre récepteurs. Le dernier géophone de chaque bretelle se trouvait ainsi à 30 mètres

de l’axe des flûtes au niveau du branchement de la 5ème bretelle suivante. Chaque bretelle de

12 géophones correspond à une seule trace sismique.


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Figure 18: Schéma du dispositif de terrain.

Le traitement des données de terrain permet de reconstituer rapidement des coupes

sismiques en temps doubles dont on peut réaliser une interprétation géologique. Mais le

travail le plus délicat reste la transformation en profondeur des coupes sismiques en temps. La

vitesse sismique est particulièrement importante pour le traitement des données sismiques

ainsi pour l’interprétation des coupes (conversion du temps vers la profondeur). Les deux

coupes sismiques non interprétées sont représentées dans la Figure 19.


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