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Sciences d ' O u t r e - M e r O v e r z e e s e W e t e n s c h a p p e n

C L A S S E K L A S S E DES SCIENCES TECHNIQUES VOOR TECHNISCHE WETENSCHAPPEN

M&Boires iii'S». Nouvelle série. Verhandelingen in-8<>. Nieuwe reeks. Tome XIÜ, fasc 2. Boek Xm, aflev. 2.

Étude gravimétrique préliminaire du Graben

de l'Afrique centrale

Établissement d'un réseau de base

PAR

Pierre ÉVRARD I N G É N I E U R CIVIL DES MINES ET

I N G É N I E U R GÉOLOGUE A . I . L G . M E M B R E DE L ' A C A D É M I E ROYALE DES SCIENCES D'OUTRE-MER

Louis J O N E S GÉOGRAPHE DE L ' I . G . M .

INGÉNIEUR A . I . A . M E M B R E DE L ' A C A D É M I E ROYALE DES SCIENCES D'OUTRE-MER

P . L . M A T H I E U I N G É N I E U R DES MINES ET

I N G É N I E U R GÉOLOGUE A . I . BR.

•

Rue de Livourne, 80A. B R U X E L L E S 5

Livornostraat, 80A, BRUSSEL 5

1960 PRIX : P R I J S : F 100

Étude gravimétrique préliminaire du Graben de l'Afrique centrale

Établissement d'un réseau de base

PAR

Pierre ÉVRARD INGÉNIEUR CIVIL DES MINES ET

INGÉNIEUR GÉOLOGUE A . I . Lo. MEMBRE DE L ' A C A D É M I E ROYALE DES SCIENCES D'OUTRE-MER

Louis J O N E S GÉOGRAPHE DE L ' I . G . M .

INGÉNIEUR A . I . A . MEMBRE DE L ' A C A D É M I E ROYALE DES SCIENCES D'OUTRE-MER

P. L . M A T H I E U INGÉNIEUR DES MINES ET

INGÉNIEUR GÉOLOGUE A . I . BR.

Mémoire présenté à la séance du 24 juillet 1959.

Étude gravimétrique préliminaire du Graben de l'Afrique centrale

I N T R O D U C T I O N

En 1943, M. Marcel DEHALU [1] (*) écrivait :

« I l est indispensable que notre Colonie africaine s'intéresse à cette entreprise (mesures de gravité) dont elle peut tirer le plus grand profit pour les travaux géodésiques futurs, et pour l'étude géologique de cette vaste région ».

Ce vœu était émis au terme d'une étude, remarquable par sa clarté, sur la gravimétrie en général et, en particulier, sur son application à la géodésie en Afrique orientale. Elle synthétisait deux des pôles d'investigation de l'étude du champ de la pesan­teur : la géodésie et la géologie.

I-a gravimétrie est aussi une des sciences majeures qui contri­buent à l'accroissement de nos connaissances de la physique du globe ou géophysique. Ses applications dans ce domaine sont devenues d'une grande importance en prospection du pétrole. Les sommes considérables mises à la disposition des géologues et géophj'siciens pour leurs recherches, n'ont pas peu contribué à l'utilisation très large de la technique gravimétrique et à la mise au point d'appareils très sensibles, robustes et précis : les gravimètres. Ceux-ci ont remplacé les appareils anciens fort lourds et encombrants et de mise en oeuvre lente : les ba­lances de torsion et les pendules.

Au cours de ces vingt dernières années, les gravimètres ont rendu possible la réalisation de levés étendus, comportant une grande densité de stations, mais limités à certains bassins sédi-mentaires, favorables aux recherches pétrolières. Ces levés, de même que ceux qui ont abouti à l'existence actuelle de grands

(*) Les chiffres entre [ ] renvoient à la bibliographie in fine.

4 ÉTUDE GRAVIMÉTRIQUE PRÉLIMINAIRE

réseaux à l'échelle mondiale, dont la nécessité est apparue assez rapidement, ne constituent toutefois que des ensembles de déter­minations relatives des valeurs de la pesanteur. Malgré la grande précision interne de ces déterminations, i l convient de souligner l'utilité d'effectuer quelques mesures absolues de la pesanteur et la nécessité d'établir des bases d'étalonnage pour les gravi-mètres à l'aide de pendules qui fournissent des valeurs semi-absolues de la pesanteur.

Sans entrer dans le détail des questions, nous rappellerons quelques problèmes fondamentaux que les mesures de pesanteur permettent d'aborder.

En géodésie, elles concourent à la détermination de la forme de la terre par l'application de la formule de STOKES qui aboutit à situer le géoïde (forme d'équilibre) par rapport à l'ellipsoïde de référence (forme théorique et mathématique de la terre). Par ailleurs, depuis peu d'années, un problème nouveau a surgi : celui, dans les nivellements de précision, en région montagneuse, de l'indépendance de la différence de niveau entre deux points par rapport au circuit nivelé. La connaissance du champ de pesanteur et de ses anomalies permet d'entrevoir pour ce pro­blème une solution plus rigoureuse que celles apportées par d'autres méthodes et qui permettaient d'obtenir les altitudes dite orthométriques et dynamiques.

En géophysique, les mesures gravimétriques fournissent des données précieuses sur les répartitions probables de densité et de masses qui, jointes à d'autres caractéristiques physiques : susceptibilité magnétique (magnétisme terrestre), conductibilité électrique (courants telluriques), élasticité (séismologie) e t c . , permettent une investigation en profondeur dans la croûte ter­restre. En comparant ces renseignements entre eux et en les di.scutant, le géologue cherche à comprendre les phénomènes particuliers qui peuvent se passer dans des milieux soustraits à ses investigations directes et dont i l n'aperçoit souvent en surface cjue des manifestations déjà tronquées et sans liens cer­tains avec leur origine. En architecte patient, il s'efforce de cons­truire un modèle de notre globe, ou de son écorce, aussi proche que possible de la réalité et de préciser les mécanismes de son évo­lution.

La nature et l'ampleur des problèmes qui viennent d'être

D U GRABEN DE L AFRIQUE CENTRALE D

évoqués ont amené l'I.R.S.A.C. à s'y intéresser et à accorder une grande attention à des projets de levés gravimétriques.

En outre, l'existence aux portes de Lwiro des grands grabens de l'Afrique centrale et des volcans de la chaîne des Virunga, constituait un champ d'étude unique au monde.

Nous nous limiterons dans ce qui suit à rappeler brièvement les réalisations auxquelles l'I.R.SA.C. a participé jusqu'à main­tenant dans le domaine des études gravimétriques.

En 1951, cette institution subventionna une mission de l'Obser­vatoire Royal de Belgique dirigée par M. P. SANDERS [ 1 0 ] . Celui-ci établit trois stations pendulaires : Léopoldville, Bukavu et Élisabethville. De la sorte, trois points du Congo étaient rat­tachés, par une méthode gravimétrique semi-absolue, à la valeur de la pesanteur à Uccle et donc, indirectement, au système de Potsdam.

En 1952, l'I.R.S.A.C. acheta un gravimètre North-American (n" AG. I . 134) avec l'aide financière du Syndicat pour l'étude géologique et minière de la Cuvette congolaise. Cet instrument fut utihsé, fin 1952, pour exécuter un levé rapide de reconnaissance au cours duquel MM. L. JONES (Institut Géographique Mili­taire, Bruxelles) et J . BONNET ( I . R . S . A . C , Lwiro) exécutèrent 95 stations gravimétriques dans le graben, entre Irumu et Bukavu et le long de deux itinéraires reliant ces deux localités respective­ment à Stanley ville et Kindu [3] [ 4 ] . Ce levé avait pour but de vérifier l 'intérêt d'une étude gravimétrique approfondie du graben et d'en préciser les détails d'exécution.

En 1955 /56 , sous l'égide de l 'I.R.S.A.C, M. G. SUTTON du Lamont Geological Observatory of Columbia, exécuta des mesures gravimétriques (gravimètre WORDEN) en 392 stations réparties dans le graben au Congo, au Ruanda-Urundi, en Uganda et au Tanganyika Territory [ 1 2 ] .

En 1 9 5 5 / 5 6 , l'I.R.S.A.C. organisa, conjointement avec le Comité Spécial du Katanga (C.S.K.), une mission ayant pour but d'établir un réseau gravimétrique de base couvrant toute la zone du graben, du lac Albert à l 'Upemba en passant par le lac Moëro. Cette mission fut réalisée par M. P. L. M A T H I E U de la Société belge de Recherches Minières en Afrique « R E M I N A » ; c'est de cette dernière mission que traite le présent Mémoire.

C H A P I T R E I

L E S OPÉRATIONS D E M E S U R E S E T L E U R S RÉSULTATS

1. L E PROGRAMME DE LA MISSION I . R . S A . C . — C.S.K.

Le but poursuivi par IT.R.SA.C. et ie C.S.K. était l'établis­sement d'un réseau gravimétrique de base jalonnant tous les grabens du Congo ; un tel réseau devait servir d'appui à tout levé gravimétrique local plus ou moins détaillé qui serait réalisé ultérieurement.

Les stations gravimétriques, ou sommets du réseau, devaient être, dans la mesure du possible, repérées ou, tout au moins, définies sans ambiguïté ; de telle façon on garantissait au mieux la pérennité du réseau.

En chaque station la pesanteur et l'altitude devaient être déterminées, la localisation planimétrique étant seulement fixée d'après la carte.

Le crédit disponible était limité. Sur la base de ces contingences, un dossier de mis.sion fut cons­

titué. Outre les instructions techniques pour l'exécution des levés, ce dossier spécifiait le timing des opérations jour par jour ; i l comportait les fiches de signalement des stations, en blanc pour les stations nouvelles et complètes pour les stations déjà connues. Ces dernières, en effet, étaient de diverses sortes : stations du réseau gravimétrique international (établi par J. MARTIN de l'ORSTOM, France), stations du réseau gravimétrique fonda­mental du Congo (établi par le Service Météorologique) sur lesquelles s'appuierait le réseau à lever, stations des réseaux géo-désiques de triangulation, d'altitude connue, devant servir d'appui aux mesures de nivellement barométrique ainsi qu 'à contrôler, le cas échéant, les cartes existantes. Ce dossier de mission était conçu de telle sorte que, complété sur le terrain.

ÉTUDE GRAVIMÉTRIQUE PRÉLIMINAIREo, ETC. 7

i l permettrait de constituer, immédiatement après la fin des calculs, la documentation complète sur les résultats de la mission.

2. LES MOYENS MATÉRIELS.

Personnel: P. L. M.A.THIEU, chef de mission et opérateur, assisté d'un aide, d'une équipe de deux maçons dirigée par un chef et d'un chauffeur.

Charroi : Une camionnette, conduite par P. L. M A T H I E U , était destinée aux mesures sur route ; une camionnette tout terrain transportait le personnel, les campements et les matériaux pour la construction des bornes-repères.

Instruments: Un gravimètre North-American AG 1-134, propriété de l ' I .R.S.A.C, utilisé antérieurement pour les travaux gravimétriques dans la Cuvette congolaise ; un gravimètre NORGAARD, propriété du F.N.R.S., considéré comme gravimètre de réserve. Pour les déterminations altimétriques : un altimètre THOMMEN 3 B 4 et un altimètre WALLAGE and T I E R N A N FA 112, un baromètre à mercure de campagne (type FORTIN), un micro-barographe SHORT and MASON et un psychromètre.

Le matériel et les matériaux pour la construction éventuelle des bornes munies d'un repère en aluminium (Figure 1), lors-

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FiG. 1. — Aspect du repère gravimétrique.

8 ÉTUDE GRAVIMÉTRIQUE PRÉLIMINAIRE

qu'il ne serait pas possible de trouver une assise naturelle pour celui-ci.

3. L'EXÉCUTION DES LEVÉS.

Déroulement des opérations (carte annexe 1 ).

La mission a quitté Kasongo le 21.11.1955 en direction du lac Tanganika en jalonnant le trajet Kasongo-Fizi de quelques stations, afin de relier entre eux les réseaux de la Cuvette congo­laise et ceux du Graben. Dans la région de Fizi-Uvira, un léger retard a été provoqué par des ennuis mécaniques : panne du gravi-mètre North-American et panne d'un véhicule. Ensuite, la mission a longé la rive est du lac Tanganika, est remontée vers Bukavu, a poussé vers le centre du Ruanda et vers l'ouest du lac Kivu, puis a gagné Goma. De Goma, les levés ont été conduits, vers le nord du Ruanda, le coin sud-ouest de l'Ouganda et l'ouest du Parc national Albert. La mission s'est dirigée alors vers le nord, en menant des antennes vers le lac Edouard et le pied du Ruwenzori, pour aboutir à Bunia, au lac Albert, le 16.2.1956.

La mission a rejoint alors Usumbura où le charroi a été mis en revision avant d'entamer la deuxième partie du programme consacrée au Katanga.

Diverses difficultés d'ordre matériel ont retardé le départ jusqu'au 24.3.56, date à laquelle les levés ont repris vers le sud par Albertville, Baudouinville et Pepa. Avant d'arriver à Pepa, des pluies torrentielles ont entravé le rythme des opérations ; ces difficultés ont été en croissant à mesure que la mission avan­çait péniblement vers Mitwaba, par Pweto. Certains itinéraires prévus ont dû être abandonnés : piste de Pepa vers Moliro sur le lac Tanganika, itinéraire à travers le Parc National de l'Upem-ba de Mitwaba vers Lubudi.

De Mitwaba, la mission a atteint Manono, début mai 1956 : la route Mitwaba-Manono était la seule route non coupée par les crues dues aux pluies. A Manono, une situation analogue s'est présentée : seule la route vers Albertville restait ouverte : aussi les levés ont-ils été « fermés » sur Albertville pour, ensuite, rejoindre Kamina par Kabalo en jalonnant ces itinéraires de stations mesurées une seule fois. A partir de Kamina, atteint le 15.5.56, les levés réguliers ont repris vers Mwanza et Bukama.

DU GRABEN DE L AFRIQUE CENTRALE 9

Le crédit disponible (qui, vu les circonstances atmosphériques particulièrement mauvaises, avait été majoré) étant épuisé, la mission a rejoint Luluabourg, le 21.5.56, en exécutant un levé de reconnaissance (liaisons simples) reliant Kamina au réseau gravimétrique de la Cuvette congolaise.

Les mesures.

Le mode de levé pour les stations gravimétriques du réseau de base du Graben a consi.sté à réaliser des liaisons doubles indé­pendantes entre stations successives (schéma A-B, A-B ; B-C, B-C ; etc.). Cette façon de procéder a été appliquée tant aux mesures gravimétriques qu'aux mesures altimétriques.

En ce qui concerne les bretelles de liaison avec le réseau de la Cuvette congolaise et certains itinéraires (soit : Kasongo-Lulimba, Manono-Niemba, Niemba-Kabalo-Kamina et Kamina-Lulua-bourg) les stations ne sont reliées entre elles que par une liaison simple (schéma A-B-C-D...).

A u total, 216 stations ont été levées. Parmi elles, 10 sont des sommets de triangulation géodésique, 9 sont des stations du réseau gravimétrique fondamental du Congo (Service Météorologique), 10 appartiennent au réseau international africain de l'ORSTOM, 8 appartiennent au réseau de la Cuvette congolaise et 1 station est la station pendulaire de Bukavu (Mission SANDERS).

Le repérage des stations.

Les emplacements des stations sont, soit repérés par une marque permanente (107), soit définis avec grand soin (109).

Les 107 stations repérées se dénombrent comme suit :

— 7 stations sont des bornes de points de triangulation ; — 1 station, celle de Bukavu, est la station pendulaire SANDERS

munie d'une plaquette « I . R. S. A. C. » ; — 91 stations sont munies d'un repère-pastille du type Figure

1 ; 70 de ces repères sont scellés dans des constructions existantes (ponts, bâtiments officiels, e tc . . ) et 21 sont scellés dans des bornes en béton simple, construites sur place par le personnel de la mission (béton coulé dans une fouille, la borne dépassant peu du sol) ;

10 ÉTUDE GRAVIMÉTRIQUE PRÉLIMINAIRE

— 8 stations ont été marquées à la peinture, les circonstances ayant empêché cle construire des bornes.

Les coordonnées géographiques de chaque station ont été mesurées sur les cartes 1 /200.000 de territoire pour la zone au nord du 5" parallèle et, pour la zone au sud de ce parallèle, sur les cartes 1 /200.000 de degré carré, établies par le Comité Spécial du Katanga.

Tous les renseignements relatifs à chaque station ont été consignés sur fiche séparée.

Carte synoptique des stations.

La carte synoptique des itinéraires suivis et des emplacements des stations levées (Annexe 1) donne l'emplacement et le numéro des stations gravimétriques ; on y a ajouté trente-cinq des sta­tions de la mission de reconnaissance I . R. S. A. C. 1952 (L. JONES) [3], [4], situées sur les bretelles Stanleyville-Irumu et Kindu-Bukavu.

L'intervalle moyen entre les stations est de l'ordre de 35 km, qu'il s'agisse de la mission I . R. S. A. C. — C. S. K. (1955-56) qui totalisa 7.500 km d'itinéraires levés, ou de la partie de la mission I . R. S. A. C. (1952) qui représente 1.200 km d'itinéraires levés.

4. RÉSULTATS.

Les tableaux donnant les résultats figurent en Annexe 2. La carte en couleurs (en hors-texte) des anomalies de BOUGUER

rassemble les résultats obtenus par les diverses missions organisées de 1952 à 1956 par la Société belge de recherches minières en Afrique (REMINA) pour le compte du Syndicat pour l'étude géologique et minière de la Cuvette congolaise, en 1952 et en 1956 pour l'Institut pour la Recherche scientifique en Afrique centrale ( I . R. S. A. C.) et en 1956 pour le Comité spécial du Katanga (C. S. K.). C'est intentionnellement que l'on a choisi des signes conventionnels distincts pour représenter les isano-males de BOUGUER dans la Cuvette et dans le Graben.

L'intervalle entre stations et la forme étirée de la zone levée dans le Graben doivent faire considérer le tracé des isanomales

D U GRABEN DE L'AFRIQUE CENTRALE 11

de BouGUER dans cette dernière région comme tracé de première approximation.

Enfin, i l a été constitué pour l ' I . R. S. A. C. et pour le C. S. K . un dossier donnant toute la documentation de détail relative aux stations ; i l comporte :

a) \ fiche par station : description complète de l'emplacement, coordonnées géographiques et altitude, valeur de la pesanteur, nature du repérage, la référence aux cartes ;

b) 1 calque par station donnant le croquis d'emplacement ;

c) Les calques des cartes 1 /200.000 (de Territoires ou C. S. K.) sur lesquels figurent les emplacements des stations, les points de triangulation voisins, les itinéraires parcourus et divers renseignements sur la topographie et l'état des routes à l'époque des levés.

Ce dossier est constitué de telle sorte que la reproduction de tout document s'y trouvant soit aisée.

Cette documentation est disponible auprès de l ' I . R. S. A. C. et du C. S. K .

5. CRITIQUE DE LA MISSION I . R. S. A. C. — C. S. K,

Le tableau ci-dessous rassemble les données les plus caractéris­tiques relatives à l'exécution de la mission.

Le programme était basé sur des normes réalistes, pour des conditions de travail peu favorables. La malchance a fait que ces conditions ont été très défavorables ; pannes de gravimètres, de véhicules, pluies ont entraîné un faible rendement quantitatif (58 % de journées effectives de mesures). Les 42 % de journées de chômages ont eu une répercussion défavorable sur l 'u t i l i ­sation du crédit ; l'obligation de louer un camion pour remplacer le véhicule à bagages, mis hors service, a entraîné des frais imprévus. Dès lors, le budget total disponible n'a plus permis de réaliser les 200 journées de mission initialement prévues. On fera remarquer à cette occasion l'intérêt qu' i l y a, pour de telles missions itinérantes, de réduire au maximum le nombre des aides, les impedimenta et, par voie de conséquence, le charroi.

D'autre part, si un budget strictement limité incite le chef

12 ÉTUDE GRAVIMÉTRIQUE PRÉLIMINAIRE

de mission à l'économie, i l a l'inconvénient d'influer sur la qua­lité du travail. C'est ainsi que les stations 58-59, les itinéraires Manono-Nyunzu-Kabalo-Kabongo-Kamina n'ont pu être levés qu'en liaisons simples ; que les stations i (79) et i (x. 62) n'ont pu être rattachées entre elles ultérieurement, le passage du Lualaba étant impossible à l'époque du levé.

D U G R A B E N D E L ' A F R I Q U E C E N T R A L E 13

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C H A P I T R E I I

E X A M E N C R I T I Q U E D E S D É T E R M I N A T I O N S A I - T I M É T R I Q U E S E T G R A V I M É T R I Q U E S

1. D É T E R M I N A T I O N S A L T I M É T R I Q U E S .

A. Les altitudes ont é t é déterminées par nivellement baro­mét r ique suivant la m é t h o d e exposée dans [5] : nous renvoyons donc le lecteur au Chapitre I I I , § 2.2 de cette publication qui traite de la façon de dépoui l ler les mesures.

B. Les conditions d ' exécu t ion du nivellement b a r o m é t r i q u e durant la mission I . R. S. A . C. —C. S. K . n 'ont pas été favorables à l 'obtention de la meilleure précision.

Tout d'abord, le crédit disponible l i m i t a i t la mission dans le temps ; en outre, les conditions d 'exécut ion des mesures pour chacune des méthodes , g rav imé t r ique d'une part, a l t imé t r ique d'autre part , sont contradictoires et i l est difficile de les concilier lorsque les levés doivent ê t r e s imul tanés . Le but poursuivi é t an t l ' é tabl issement d 'un réseau g rav imé t r ique , le « program­me (') de levé g rav imé t r ique devait avoir la prééminence sur toute autre considérat ion. E n l'occurence, i l s'agissait de réa­liser des programmes courts, favorables à la précision des dé te r ­minations g rav imét r iques ; les stations successives, distan­tes de quelque 35 km, devaient être reliées en gravimét r ie dans les délais les plus courts. Ceci interdisait les a r rê t s entre stations qui auraient pu être consacrés aux mesures a l t imét r iques inter-m.édiaires (voir [5]). souhaitables é tant d o n n é le relief acc iden té et la distance entre stations.

(1) Le <i programme » d'un levé gravimétrique est l'enchaînement, dans le temps et dans l'espace, des mesures de la pesanteur en des stations successives, de telle sorte que la dérive instrumentale puisse être déterminée de la meilleure façon.

É T U D E G R A V I M É T R I Q U E P R É L I M I N A I R E , E T C . 15

Nous pouvons résumer comme suit les lacunes du levé a l t i -mé t r ique réal isé :

a. — Une expérience préalable aurait d û dé te rminer le rayon m a x i m u m K [5, Chap. 1 — § 2.2] de la zone d'uti l isation des « postes-bases » ;

b. — Des « postes-bases » plus nombreux et plus rapprochés auraient d û ê t r e installés ; le rayon K == 50 km, qui avait é té admis comme maximum pour les t ravaux dans la Cuvette congo­laise [6], a é t é souvent dépassé ;

c. — Les différences d'altitudes, mesurées directement, ont été souvent supér ieures à plusieurs centaines de mè t r e s : i l aurait f a l l u réaliser des stations in te rmédia i res uniquement a l t imét r iques [5, Annexe 2].

I l faut ajouter à ces critiques le fai t que l 'on n'a pas pu t i rer bénéfice de l 'ut i l isat ion des deux a l t imè t r e s dont disposait la mission : i m T H O M M E N 3 B 4 et un W A L L A C E F A 112. Ce dernier avait une po r t ée l imitée à 6.000 pieds : les différences d'altitudes ont dépassé ce chiffre. Aussi, seules les mesures faites au T H O M M E N ont pu ê t r e retenues. Les mesures réal isées avec le W A L L A C E , et qui n'avaient pas é té influencées par un dépassement de portée on t servi à contrôler les mesures exécutées avec le T H O M ­M E N .

Heureusement, d'autres circonstances ont pallié en partie ces d é f a u t s . Ainsi , pour chaque couple de stations, i l existe au moins deux mesures a l t imét r iques i ndépendan te s . En outre, le réseau a l t imé t r ique est appuyé , dans toute son é tendue , sur des points d 'alt i tude t r i gonomét r ique connue (provenant des r é seaux géodésiques). Enf in , m a l g r é son allure ét i rée, le réseau de nivellement ba romé t r ique p r é s e n t e quelques boucles fermées, qu i ont fai t l 'objet de compensations locales.

C. L'alHtude origine a été prise au sommet de triangulation A. 32 à I r u m u (carte annexe IJ. Le niveau de référence est donc celui du Congo o r i e n t a l — s y s t è m e M A U R Y [8, Chap. I I I ] .

Mais, d ' I r u m u à Kamina et Luluabourg, en passant par Pweto, le nivellement ba romét r ique s'est accroché à 18 sommets de tr iangulat ion dont les altitudes t r igonomét r iques appar­tiennent à des ensembles a3^ant des surfaces de référence dif-

16 É T U D E G R A V I M É T R I Q U E P R É L I M I N A I R E

férentes . Les situations relatives de celles-ci ont été é tud iées dans deux publications parues en 1953-1954 [2] [13] et desquelles i l ressort que deux décalages existeraient entre les s y s t è m e s d'altitudes : l 'un de l 'ordre de + 16 m , au passage du 5^ paral­lèle Sud (Triangulation d u Congo oriental — tr iangulat ion du C. S. K . ) ; l'autre de l 'ordre de -|- 15 m dans la région de Kamina.

Quelles furent , à ce point de vue, les déduct ions t i rées d u nivellement ba romét r ique de la mission I . R. S.A.C. — C. S. K . ?

D ' I r u m u à Fizi , les comparaisons d'altitudes brutes, issues du nivellement ba romét r ique avec les altitudes t r igonomét r iques des sommets successifs de triangulation, ne font a p p a r a î t r e aucune erreur sys témat ique .

Par contre, à Tugulu (premier sommet de la triangulation d u C. S. K . qu i soit rencontré en venant de Fizi) on trouve une a l t i ­tude ba romé t r i que qui est de 16 m plus grande que l 'a l t i tude C. S. K . Ensuite, venant de Manono, le nivellement b a r o m é t i q u e décèle à Kamina une différence de + 12 m ; il convient toutefois d ' ê t re ici moins afïîrmatif, car le nivellement baromét r ique a é t é réalisé dans des conditions parfois peu favorables.

En conclusion, les altitudes ba romé t r iques ont été calculées en compensant les fermetures d u nivellement ba romét r ique sur les altitudes t r igonomét r iques des sommets de tr iangulation successivement rencontrés à part i r d ' I r u m u ; au sud du 5^ parallèle, les altitudes C. S. K . ont été ma jo rées de 16 m , a f i n de tenir compte de l 'alt i tude origine adop tée .

2. D É T E R M I N A T I O N S G R A V I M É T R I Q U E S .

On trouvera dans [7] tous les détai ls relatifs aux mesures g rav imét r iques ; nous nous l imi tons ici à complé te r cet exposé . Les mesures gravimétr iques dans le Graben ont été corrigées de la marée grav imét r ique (effet de l 'a t t ract ion luni-solaire) avant d 'ê t re introduites dans la compensation du réseau qui com­portai t à la fois les levés dans la Cuvette congolaise et ceux exécutés dans le Graben.

Auparavant, le problème de l ' é ta lonnage du g rav imè t re North-American no 134 avait d û être résolu, car le coefficient d ' é ta lonnage du constructeur (0,1982 mgal pour une division

D U G R A B E N D E L ' A F R I Q U E C E N T R A L E 17

du tambour de mesure) é t a i t soupçonné ê t r e erroné. La compa­raison des mesures d u n ° 134 avec les valeurs g rav imé t r iques connues entre les stations du réseau fondamental du Service Météorologique conduisit à adopter le coefficient 0,1877, soit 6 % plus pet i t que celui du constructeur ! I l est in té ressan t de signaler que, suite à une revision aux U . S. A. du n° 134 en 1959, le constructeur donnait comme coefficient d 'é ta lonnage la valeur 0,1893 ; un contrôle sur la base d ' é t a lonnage française — Paris, Toulouse, Bagnère de Bigorre — devait confirmer cette dernière valeur.

La précis ion finale, carac tér i sée par une erreur moyenne qua­dratique de 0,3 mgal a p r è s compensation, eû t été certainement meilleure si le g rav imè t r e no 134 n 'avai t é té handicapé par une mauvaise compensation des effets de pression et de t e m p é r a ­ture. Ces effets ont é v i d e m m e n t joué un rôle important dans une région au relief aussi v a r i é et accusé que celle du Graben.

C H A P I T R E I I I

C O N C L U S I O N S

L a publication de résu l t a t s de mesures g rav imét r iques cons­t i tue essentiellement une contribution aux recherches sur le champ de la pesanteur sous la forme d'un simple apport de données . La connaissance des valeurs g rav imé t r iques aux seuls sommets d'un réseau de base dans le Graben ne peut, par elle-m ê m e , en t ra îner des conclusions importantes ou nouvelles des points de vue géodésique et géophys ique .

Mais notre é t u d e serait i ncomplè te si nous ne tirions pas, du t r ava i l effectué, des enseignements qui permettent de préciser les idées relativement aux deux questions suivantes :

— En quoi le réseau g r a v i m é t r i q u e de base dans le Graben peut- i l intéresser le géologue, le géophysicien et le géodésien ?

— Quels programmes de recherches de dé t a i l peuvent ê t re envisagés ?

La gravimétr ie constitue une partie de la géodésie, à laquelle les auteurs, jusqu'en ces dern iè res années, ne consacraient dans leurs t ra i tés qu 'un chapitre assez maigre. Le problème fonda­mental des géodésiens (la dé t e rmina t i on de la figure de la terre), leurs problèmes connexes de ca rac tè re praticjue (triangulations, astronomie de campagne, m é t h o d e s de levés, cartographie) avaient déjà reçu de très bonnes solutions lorsque l ' intérêt pour la « géodésie dynamique » se réveilla à l'occasion des pro­grès techniques remarquables réal isés dans la construction des g rav imèt res des t inés à la prospection géophysique .

Si la gravim.étrie a appor t é à la géodésie, depuis quelques années , un nouveau moyen pour résoudre ses problèmes avec une précision accrue, elle a é té par contre pour la géologie — dans le sens le plus général — un moyen qui a permis à cette

É T U D E G R A V I M É T R I Q U E P R É L I M I N A I R E , E T C . 19

dern iè re science d ' é t e n d r e cons idé rab lement le champ de ses investigations.

Ces quelques considéra t ions nous conduisent à exposer dans ce qui suit les réponses aux deux questions que nous posions plus haut en choisissant d'abord le p o i n t de vue du géologue et en­suite celui du géodésien.

1. L E P O I N T D E V U E D U G É O L O G U E .

A. Les résul ta ts g rav imé t r iques in téressent les géologues à plus d 'un titre.

Les uns cherchent à in t e rp ré t e r les anomalies de la pesan­teur pour mieux comprendre les phénomènes qui se passent dans les zones profondes de l ' écorce terrestre ; d'autres au con­traire s'efforcent d'utiliser les données g rav imét r iques pour préc i se r l'allure des formations superficielles.

Par des observations de terrains le géologue arrive à pré­senter des schémas structuraux probables ou possibles ; la gravi­m é t r i e permet parfois de fixer les dimensions de ces modèles .

Cependant, i l ne faut pas oublier que la g rav imét r i e est i m ­puissante à r é s o u d r e seule ces p rob lèmes . E n effet, la théor ie m a t h é m a t i q u e d u potentiel gravi f ique démont re qu'une m ê m e anomalie de la pesanteur peut r é su l t e r d'une inf in i té d'arrange­ments des masses perturbatrices à l ' intér ieur du globe terrestre.

E n fai t , i l n ' y a pas de re la t ion directe de cause à effet et, ainsi que l'a si bien exprimé le R . P. L E J A Y , i l n'est pas possible ic i de « placer la discussion sur u n plan de pure logique ». Toute­fois, le degré de confiance dans les hypothèses émises augmente, lorsqu'en faveur de celles-ci i l y a convergence des arguments t i r é s des données fournies par d'autres m.éthodes ou par des sciences connexes : seismologie, géo-magnét isme, etc.

Nous avons c ru ut i le de rappeler ces principes — que l 'on veuille bien nous en excuser — car nous estimons indispendable une collaboration entre géophysiciens et géologues en vue d'inter­p r é t e r aussi correctement que possible les r é su l t a t s acquis par les uns et par les autres.

Les grabens d u centre de l ' A f r i q u e constituent l 'un des pro­b l è m e s importants de la géologie de notre globe. Cette zone de grandes fractures s 'étend aux f ron t i è r e s orientales du Congo, sur

20 É T U D E G R A V I M É T R I Q U E P R É L I M I N A I R E

plus de 1.000 k m , du sud du lac Tanganika au nord du lac Albert . C'est l 'un des trai ts structuraux les plus marquants de l 'Afrique et l ' un des plus carac tér i s t iques de la surface de la terre. Dans ces régions, des dé fo rmat ions tectoniques importantes ont af­fec té le socle ancien à une époque assez récente (miocène-plio­cène) . Mais certains caractères de ces fractures montrent qu'elles peuvent être fo r t anciennes. Elles ont re joué à diverses époques géologiques et les déformat ions continuent encore de nos jours. Les secousses sismiques y sont f r équen te s . Les déplacements verticaux ont é té considérables et plus accentués sur le flanc ouest des grabens. M . J . L E P E R S O N N E a mis ces caractères en évidence pour la zone occidentale des grabens de la Semliki.

R é c e m m e n t , des résul ta ts de sondages pour pét ro le réa­lisés du côté ugandais ont pouvé l'existence d'au moins 1200 m d 'épa isseur de terrains miocènes et plus récents . Le rejet vert i­cal serait dans cette zone (à l'est du lac Albert) de 1800 m au moins.

L 'al lure t rès al longée de ces fossés tectoniques est favorable à une é tude par grands profils g rav imé t r iques transversaux. L ' i n t e rp ré t a t i on et le calcul m a t h é m a t i q u e en sont rendus plus aisés, et moins a léa toi res .

Des problèmes nombreux et importants , à la fois scientifi­ques et pratiques, pourront être abo rdés lorsque les mesures grav imét r iques auront é té mul t ip l iées .

Tou t d'abord, i l serait for t i n t é r e s san t de pouvoir étudier la compensation isostatique dans cette partie de l 'écorce ter­restre. Ces grandes dé fo rma t ions tectoniques sont-elles liées à un déséqui l ibre isostatique ? Celui-ci existe-t-il toujours et quelle est son ampleur ? Y a-t-i l , au contraire, par suite des déplace­ments verticaux, un r é a j u s t e m e n t de carac tère hydrostatique entre les blocs qui forment actuellement les horsts et les grabens ? Quelle est l ' importance relative de ces dép lacemen t s verticaux ? Quelle peut être l 'épaisseur des terrains récents dans les zones affaissées ?

Une autre carac tér i s t ique rend cette région digne d ' in té rê t . Entre les lacs K i v u et É d o u a r d les grandes fractures sont jalon­nées de hauts volcans dont certains sont encore en act ivi té . Lors des érupt ions , des masses é n o r m e s ont é té r e j e t ées par les c ra t è re s .

D U G R A B E N D E L ' A F R I Q U E C E N T R A L E 21

Ces dép lacement s de masses ont-i ls tendance à modifier en surface la répar t i t ion d u champ de pesanteur ? Ont-ils une ré­percussion en profondeur ? Peut-on déceler en fonction du temps des changements dans les valeurs de la pesanteur observées ? Celles-ci cependant sont fonction aussi de variations des a l t i ­tudes q u i peuvent ê t r e la conséquence de dé fo rmat ions de grandes amplitudes de l'écorce terrestre. Les gauchissements des d i f fé ren t s niveaux d'aplanissements dus à l 'érosion dans le nord-est du Congo peuvent certainement résul ter en partie de telles dé fo rmat ions .

On peut donc penser que dans ces régions, des réseaux de référence , g r av imé t r ique et m a g n é t i q u e , pourraient être exé­cutés et répétés régul ièrement , en particulier pendant les pér iodes de calme volcanique et a p r è s des érupt ions importantes.

On peut conclure que le réseau g rav imét r ique de base, é tabl i sous les auspices et avec l'aide financière de l ' I . R. S. A. C. et du C. S. K . , constitue un point de dépar t obligé et essentiel à la réal isat ion d 'un réseau é t e n d u et serré qui sera utile à une meilleure compréhens ion de q u a n t i t é de problèmes qui intéres­sent à la fois la géodésie, la physique du globe, la géologie pro­fonde et superficielle, la vulcanologie.

Cette région des grands effondrements devrait ê t re reliée au Katanga, au Tanganyika, à l 'Uganda et aux zones déprimées de la Cuvette congolaise. Elle constitue un ensemble unique au monde par sa s i tuat ion, ses carac té r i s t iques , et par l'importance et la diversi té des problèmes à é tud ie r .

B. Ayant bien en l'esprit les considérat ions qui précèdent , i l nous para î t i n t é re s san t de se pencher maintenant sur la carte g rav imé t r ique dont on dispose actuellement (carte en hors-texte). Quels en sont les traits dominants ? Ceux-ci nous ind i ­quent-ils des zones d ' intérêt majeur et justifient-ils des pro­grammes de recherches locales ? (*)

Une première constatation s'impose : le Graben, considéré dans son ensemble n'est pas h o m o g è n e en ce qui concerne son champ d'anomalies de la pesanteur. Nous y distinguons trois grandes zones :

(*) Dans ce qui suit, nous n'avons pas perdu de vue que la carte étudiée ne comporte que des anomalies de B O U G U E R , non corrigées pour le relief topogra­phique, par manque de documents cartographiques réguliers.

22 É T U D E G R A V I M É T R I Q U E P R É L I M I N A I R E

1° Zone nord, : d u lac Albert à la pointe Nord d u lac Tanga-nika, les anomalies sont for tement négat ives, allant ju squ ' à — 200 mgal et moins ;

2° Zone centrale : comprenant la majeure partie du lac Tan-ganika entre les paral lè les 4° et 8° Sud, avec des anomalies d'un ordre de grandeur voisin de celles de la Cuvette congolaise, et dont le caractère négat i f est généra l ;

3° Zone sud : au sud du para l lè le 8° S, réappara i ssen t les ca rac t è re s de la zone nord dans la région axée sur le lac Moero. En ce qui concerne la région de l 'Upemba, i l f au t se l imiter à constater le ca rac tè re négatif assez accusé des anomalies et leur orientation généra le N - E — S-W.

Dans chacune de ces trois grandes zones, on peut encore dis­tinguer des traits particuliers.

Dans la zone nord, quatre régions apparaissent : lac Albert , lac Edouard, lac K i v u et la région au sud du lac K i v u . Chacune de ces régions se différencie des autres par l 'orientation générale de ses isanomales et par ses gradients d'anomalies. Le passage de l'une à l'autre de ces régions p r é s e n t e chaque fois un aspect propre, qu ' i l s'agisse d'une modif icat ion dans l 'orientation gé­néra le des isanomales, de l 'ordre de grandeur des anomalies ou des gradients d'anomalies.

D'autre part, si nous comparons la zone nord et la zone cen­trale, nous constatons que dans la zone nord le t r a i t dominant est le carac tère s y m é t r i q u e des isanomales par rapport à un axe suivant lequel on observe les anomalies les plus fortement néga t ives . Dans la zone centrale, par contre, ce t r a i t dominant n ' a p p a r a î t pas ; malheureusement on ne possède pas de données pour la rive est du lac Tanganika.

Pousser plus loin le jeu des constatations serait dangereux : le nombre de stations g rav imé t r iques est restreint et n'a conduit q u ' à un t racé des isanomales de B O U G U E R de première approxi­mat ion ; les corrections dues au relief topographique et sous-lacustre n'ont pas encore é té calculées . Nous nous sommes l imités à signaler ce qui , à notre avis, s'imposait à l 'a t tention. Nous croyons toutefois pouvoir en conclure que le réseau gravi­m é t r i q u e de base dans le Graben permet de choisir des zones

D U G R A B E N S D E L ' A F R I Q U E C E N T R A L E 23

d ' i n t é r ê t pour des recherches de d é t a i l que nous classerions dans l 'ordre suivant :

1° Région des Virunga ;

2o Région du lac Kivu , et au sud jusqu'au parallèle 4oS ;

3 ° Zone centrale.

Les résul ta ts obtenus dans ces zones, au cours d'une première phase de recherche, déc idera ien t de l 'orientation des investi­gations u l té r ieures .

I l nous semble important de préciser la conception qui de­v r a i t présider aux levés g rav imé t r iques à entreprendre dans chacune des zones énumérées ci-dessus. Qu ' i l s'agisse de levés en surface, ou de levés de prof i l s , le nombre des stations doi t ê t r e suffisant pour permettre d 'épuiser les possibilités de la m é t h o d e g rav imé t r ique ; des levés topographiques et des l evés aé ropho tog rammét r iques doivent être réalisés a f in de permettre le calcul des diverses corrections d'altitudes et de la t i tude ; pour certaines régions, la collaboration des pays voisins doit ê t r e obtenue ; enfin, des mesures g rav imé t r iques sur les lacs devraient ê t r e exécutées .

I l est illusoire d 'espérer obtenir, ne fut-ce que quelque l u ­m i è r e sur la question du Graben de l 'Afr ique centrale, encore moins la clef de ce vaste p r o b l è m e , si l 'on se contente d ' é t u d e s générales , comme ce fu t le cas jusqu ' à p ré sen t . La division de l ' é t ude du Graben par tranches, comme nous le proposions plus haut, est la seule m é t h o d e qui puisse fourn i r des r é s u l t a t s tangibles. E n outre, i l f audra compléter les recherches gravi ­mé t r iques par la mise en œ u v r e d'autres moyens géophys iques . Parmi ceux-ci nous pensons à une méthode géodésique qui peut ê t r e considérée comme un rée l moyen d'investigation géophys i ­que : le nivellement de haute précision. Celui-ci, par la r é i t é ­ra t ion des mesures à diverses époques, permet de conclure, en toute certitude, à l'existence ou non de mouvements vert icaux relatifs, et permet d'en fixer la grandeur et la vitesse. E n f i n , nous l'avons d i t , i l y aurait l ieu de ne pas négliger l ' é t u d e d u champ de la pesanteur à l ' ap lomb des plans d'eau. Faire l ' é t u d e du Graben en y laissant, à un endroit central, une bande de 50 k m et plus de large, v ide de toute mesure, conduirait à des

24 É T U D E G R A V I M É T R I Q U E P R É L I M I N A I R E

extrapolations hasardeuses. É t a n t d o n n é le coût élevé — ac­tuellement du moins — des mesures g rav imét r iques sur eau, la dé t e rmina t ion des profils à exécu te r serait d ic tée par les résu l t a t s obtenus sur les zones côtières des lacs.

Pour terminer, nous reviendrons sur la région des Virunga, qui constitue un premier exemple montrant l ' in térê t de la mission I . R. S. A. C. — C. S. K . Le Centre National de Volca­nologie a organise en 1959 un débu t d ' é t u d e géophys ique du volcan Nyiragongo. Outre les recherches essentiellement volca-nologiques, un levé g r a v i m é trique de semi-déta i l a é t é exécuté dans une région de quelque .30 km de rayon, cent rée sur les volcans Nyamuragira et Nyiragongo ; les pistes principales et les routes de cette région sont jalonnées de stations g rav imét r iques à l ' intervalle variant de 250 m à 1.000 m ; un levé topographique, a d é q u a t en précision, accompagne le levé g rav imét r ique . L'exis­tence du réseau g r a v i m é t r i q u e de base I . R. S. A. C. — C S. K . , permet d'appuyer le levé de détail sur un ensemble de stations connues qu i se disposent de façon f o r t heureuse. E n outre, i l a été possible de choisir deux des stations I . R. S. A. C. — C. S. K . comme base locale de cont rô le d ' é t a lonnage des g rav imèt res . Si le réseau de base L R. S. A . C. — C. S. K . n'avait pas existé, la mission g rav imé t r ique du Centre Nat iona l de Volcanologie eût été obligée de consacrer un temps non négligeable à l 'éta­blissement de ses points d'appui et de sa base de cont rô le d 'é ta­lonnage.

Suivant les résul ta ts de cette mission, i l est possible que l 'on étende les levés u l t é r i eu rement . I l est éga lement p révu de pro­céder au nivellement de haute précision d'une importante transversale : Masisi, Sake, Goma, Kiga l i . Les mesures de nivel­lement et de gravi té sur cet i t inéraire seraient réi térées après quelques années en vue d'une étude des variations dans le temps de l ' a l t imét r ie relative et du champ de la pesanteur.

2. L E P O I N T D E V U E D U G É O D É S I E N .

En relation avec le but fondamental de la géodésie, qu i est la dé te rmina t ion de la figure de la terre, la première idée qui surgit à l 'esprit est celle d'appliquer la formule de S T O K E S en vue de conna î t r e les dév ia t ions absolues de la verticale et la

D U G R A B E N D E L ' A F R I Q U E C E N T R A L E 25

distance géoïde-ell ipsoïde. Mais, alors que dans la Cuvette congolaise la densité et la répar t i t ion des stations g rav imét r iques permettent déjà de faire ces calculs avec une assez bonne ap­proximat ion, i l n'en est pas de m ê m e dans le Graben avec le seul r é s e a u de base actuel. L'allure ét i rée du réseau en est la cause principale. Pour appliquer la formule de S T O K E S en cer­tains sommets des triangulations, i l faudrait réaliser, tout au­tour de ceux-ci, un réseau de stations g rav imét r iques dont la dens i té soit suffisante et corresponde aux v œ u x de l'Association Internationale de Géodésie. N é a n m o i n s nous avons eu la cu­riosité de faire un calcul approché de la déviat ion de la vertica­le pour le point de triangulation le moins mal s i tué , à cette fin, dans le réseau : Manono — station n^ 63. E n l'absence d'anomalies isostatiques on a ut i l isé les anomalies à l 'a ir libre ; faisant usage des tables de S O L L I N S [11] on a t rouvé :

^ = 4- 0"9 (vers le Nord) ; = - 0 " 6 (vers l 'Ouest).

Ces valeurs doivent être envisagées avec les importantes réserves suivantes.

Consultant la carte Annnexe 1, et la carte des anomalies de B O U G U E R (en hors-texte), on v o i t que des anomalies à faire intervenir dans les divers secteurs autour de la station, n'ont pu ê t r e dé te rminées q u ' à partir du t r acé des isanomales et ne sont donc pas des anomalies provenant de mesures de la pesan­teur ; en outre, dans la zone « proche » de la station (nous en­tendons par là à un degré d'arc autour de celle-ci) on ne dispose pas de dé t e rmina t ions directes de la pesanteur. E n f i n , dans un rayon de 5 km autour de la station, on n'a aucun renseignement. Aussi les chiffres ci-dessus donnent-ils seulement un ordre de grandeur de la dév ia t ion de la verticale à Manono.

E n fa i t , la d e n s i t é du réseau de base I . R. S. A . C. — C. S. K . ne permet pas d'appliquer la formule de S T O K E S en vue d'en obtenir des r é s u l t a t s certains. Pour ce faire i l faudrait établir , là o ù l 'on voudrai t connaî t re les dévia t ions de la verticale et la distance géoïde-ellipsoïde, deux profils g rav imét r iques (NS-E W ) de 5 k m dans chacune des directions cardinales et un r é s e a u g rav imé t r ique uniforme autour de la station, dans un rayon de 1 à 2° d'arc, permettant un t racé des isanomales à

26 É T U D E G R A V I M É T R I Q U E P R É L I M I N A I R E

l ' a i r libre (ou isostatiques si la cartographie le permet) pour lequel les interpolations seraient valables. Cela constituerait une première é t ape . Une seconde é tape consisterait à é t end re le levé g rav imé t r ique (de ca r ac t è r e géodésique) autour de la station, dans un rayon de 5 à 600 k m [9]. Pour rester réal is te , on constate que cette seconde é t a p e est liée à l ' é tabl issement de la carte g rav imé t r ique généra le du Congo et à la connais­sance des anomalies dans les pays voisins. L a première é t ape d é p e n d de l ' in térê t que certaines institutions ou services of­ficiels porteraient à la connaissance des dévia t ions de la ve r t i ­cale et des ondulations du géoïde.

U n autre p rob lème qui intéresse le géodésien est celui de la connaissance de la valeur ( g j de la pesanteur à l ' équateur . Les levés dans la Cuvette congolaise fournissent des données à cette fin dans une bande équa to r i a l e s ' é t e n d a n t sur 8° de longitude. Dans la zone du Graben, cette bande équator ia le pourrai t ê t re prolongée. Mais, ic i encore, par raison d 'économie et a f in de proportionner les frais au b u t à atteindre, les données supp lémenta i res à recueillir pourraient l 'être à l'occasion de l ' é t ude de détail de la région entre les lacs Alber t et Edouard dont nous avons pa r l é plus haut (p. 23).

I l reste à signaler un dernier p rob l ème géodésique, qui p ré ­sente un in térê t plus pratique. I l s'agit de l'incidence du champ de la pesanteur sur le nivellement de précision. Notre propos n'est pas, ici , de trai ter c o m p l è t e m e n t cette question ; nous renvoyons à cette fin aux travaux de la Section des Nivelle­ments de l'Association Internationale de Géodésie et à ceux de la Commission internationale du R é s e a u européen unif ié de Nivellement (R. E. U . N . ) . Nous ne ferons que signaler la néces­s i té q u ' i l y aura de faire intervenir la pesanteur réelle dans le calcul des altitudes des i t inéraires traversant le Graben, ou des i t inéraires en pays montagneux qui passeraient sur des zones de fortes anomalies g rav imé t r iques .

Nous ne retiendrons pas les formules classiques des altitudes o r thomét r iques et djmamiques ; elles ont été une forme de première approximation à l 'époque où les réseaux gravimé­triques n'existaient pratiquement pas encore. Une meilleure approximation à laquelle on est a r r i v é depuis quelques années est fournie par la déf in i t ion de la di f férence de cotes géopoten­tielles :

D U G R A B E N D E L ' A F R I Q U E C E N T R A L E 2 7

Ac = n g. dh

où g est la pesanteur moyenne le long de l ' i t inéra i re 1.2 (ex­p r imée en kilogal) ;

dh est la différence de niveau mesu rée entre 1 et 2 (exprimée en mè t r e s ) .

Remarquons que l 'on peut exprimer la d i f férence de cotes géopotent ie l les en m è t r e s en divisant Ac par une valeur de la pesanteur conventionnelle (expr imée en kilogal).

Appelons B l 'anomalie de B O U G U E R ; la correction de B o u G U E R et yo la pesanteur normale (à l 'al t i tude zéro) : toutes ces grandeurs é t a n t des valeurs moyennes entre les points 1 et 2.

Si l 'on calcule Ac à partir de valeurs théor iques , on aura :

^c ' = ( ro-Ca) . dh ;

Si l 'on calcule Ac à partir de valeurs réelles, on aura :

Ac = g .dh;

L a différence entre Ac et Ac' sera :

Ac - Ac' = {g - y„ + c^) dh = B . dh.

Pour 1 km de nivellem.ent, p r é sen t an t une dénivel la t ion de 100 m, avec une anomalie B de 100 mgal, on aurait :

Ac - Ac' = 0.000100 X 100 = 10 mm.

C'est-à-dire que l'usage de l ' un ou l 'autre mode de calcul, les valeurs théo r iques ou les valeurs réelles de la pesanteur, en t ra înera i t , dans l 'hypothèse ci-dessus, une différence de 10 m m au kilomètre ; dans de telles conditions, i l ne faudrait pas é t a ­b l i r un nivellement de précis ion s'il n ' é t a i t accompagné d 'un l evé grav imét r ique . On devrait pousser plus lo in l ' é tude de cette qiiestion : en regard de la précision du nivellement, examiner l 'effet de la pesanteur e l le -même, celui du gradient des anoma­lies, etc.

Cela sortirait du cadre de notre sujet. I l est indubitable que les corrections de pesanteur dans les nivellements de précision traversant le Graben seront souvent importantes et

2 8 É T U D E G R A V I M É T R I Q U E P R É L I M I N A I R E

qu ' i l y aura lieu d'en tenir compte. Une expér ience , telle que celle qu i est p ro je t ée et dont nous parlions plus haut (le nivel­lement de haute précis ion de Masisi à Kigali) sera du plus haut in t é rê t et servira de banc d'essai à la m é t h o d e qu i devra être app l iquée au réseau du nivellement général du Congo belge dans ses parties traversant le Graben ou en région montagneuse à fortes anomalies de pesanteur. D é j à , à l'occasion de la mission au Nyiragongo du Centre National de Volcanologie, i l sera possible d 'é tudier les effets de la pesanteur sur les nivellements géomét r iques exécutés .

B I B L I O G R A P H I E

[1] D E H A L U , M . : L a gravimétrie et les anomalies de la pesanteur en Afrique orientale (IRCB, Bruxelles, 1943, 80 pp.).

[2] I . G. C. B. : Triangulation du Kasaï, 1953-1954. [3] J O N E S , L . : Une mission de reconnaissance gravimétrique au Kivu

( IRCB, Bull. Séances, T. X X I V , Bruxelles, 1953, pp. 1563 à 1571). [4] — : Note introductive sur les levés gravimétriques au Congo

belge et au Ruanda-Urundi (ARSC, Bull. Séances, NS, I I , Bruxel­les 1956, pp. 429 à 461).

[5] — : Instruction technique sur le nivellement barométrique au Congo belge (ARSC, Bruxelles 1958, 74 pp.).

[6] — , M A T H I E U , P. L . et S T R E N G E R . H . : Déterminations altimétri-ques (Résultats scientifiques des missions du Syndicat pour l'étude géologique et minière de la Cuvette congolaise et travaux connexes — Géodésie et Géophysique, Musée Royaldu C. b., vol. 28, Tervuren, 1959).

[7] — , M A T H I E U , P. L . et S T R E N G E R H. : Gravimétrie (à paraître dans la même série que [6], vol. 36, 1960).

[8] M A U R Y , J . : Triangulation du Congo oriental ( I R C B , Bruxelles, 1934, 177 pp.).

[9] R I C E , D . : Deflections of the vertical from gravity anomalies (Bull. géod., NS n» 25, sept. 1952).

[10] S A N D E R S , P . : Liaison gravimétrique Belgique-Congo belge ( I R C B , Bull, des Séances, X X I I I , Bruxelles 1952, pp. 905 à 918).

[11] SoLLiNS, A. : Tables for the computation of deflections of the vertical from gravity anomalies (Bull, géod., NS n" G, oct. 1947).

[12] S U T T O N : Gravity bases in Central Africa (Nature, Vol. 18, août 1956)

[ 1 3 ] V A N D E R S T R A E T E N , J . : Considérations .sur les cotes des différents nivellements du Katanga ( I R C B , Bull. Séances, X X f V , Bruxelles 1953, pp. 1486 à 1519).

A N N E X E

T A B L E A U X D E S RÉSULTATS

C O M M E N T A I R E S

Colonne 1 : Le n u m é r o de la stat ion correspond à celui de la fiche de description que l ' on peut se procurer à l ' IRSAC ou au CSK.

Colonnes 2 et 3 : Les coo rdonnées g é o g r a p h i q u e s ont é t é mesurées sur l a carte : elle sont exp r imées en °) ') ; le deg ré de confiance a p p a r a î t par l 'existence d'une d é c i m a l e , ou non, ou par u n point d ' interrogat ion.

Les coordonnées provenant de t r iangulat ions sont exp r imées en o) ') ") et f ract ions de " ) .

Colonne 4 : E n principe i l s'agit d 'al t i tudes provenant de nivellement b a r o m é t r i q u e . L a colonne observations p réc ise s'il s'agit d 'alt i tudes d u s y s t è m e « Congo oriental » (CO) ou CSK.

Colonne 5 : L a valeur m e s u r é e de la pesanteur : avec 2 d é c i m a l e s pour les poin ts du ré seau de la Cuvette ou d u Service Météoro log ique . E n « Observations », le cas é c h é a n t , les autres valeurs connues (notamment de l 'O .R.S .T .O.M. — France).

Colonne 6 : Pesanteur normale extrai te des tables : Geodetic Tables. In te rna t iona l E l l i p so ïd , by E . A N D E R S E N ,

Torben K r a r u p et B j a m e r Svejgaard (Mém. Inst. géod. Danemark, 3e sé r ie , T . 24, 1956).

Colonne 8 : Dens i t é u t i l i sée : 2,67. L a correct ion de B O U G U E R provient de la Table I I I de l 'ouvrage du R. P. L E J A Y : D é v e l o p p e m e n t s modernes de la g r a v i m é t r i e (Gauthier-Villars, Paris, 1947).

Colonne 9 : A b r é v i a t i o n s u t i l i sées : M é t é o : Service Météoro log ique d u Congo ; CO : Sys t ème a l t i m é t r i q u e du Congo oriental ; O R S T O M : Office de la recherche scient i f ique Outre-Mer (France).

Les tableaux comportent 4 subdivisions :

I . Bretel le I rumu-Stanleyvi l le (Mission 1952) ;

I L Bretel le K i n d u - B u k a v u (Mission 1952) ;

I I I . Zone IRSAC (au N o r d de 5« pa ra l l è l e Sud, Mission 1955) ;

I V . Zone CSK (au Sud de ce para l lè le . Mission 1956).

E T U D E G R A V I M E T R I Q U E P R E L I M I N A I R E , E T C . 31

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T A B L E D E S M A T I E R E S

INTRODUCTION 3

C H A P I T R E I . Les opérations de mesures et leurs résultats 6

Le programme de la mission IRSAC — CSK. — Les moyens matériels. — L'exécution des levés. — Les résultats. — Critique de la mission.

C H A P I T R E I L Examen critique des déterminations aitimétriques et gravimétriques 14

CONCLUSIONS 18 Le point de vue du géologue 19 Le point de vue du géodésien 2 4

B I B L I O G R A P H I E 29

A N N E X E

Tableaux des résultats 30

CARTES EN HORS-TEXTE

1. Carte synoptique des itinéraires suivis et des emplacements des stations levées in fine

2. Carte gravimétrique de la cuvette congolaise et des grabens in fine

MISSIONS GRAVIMETRIQUES

I . R . S . A . C - C . S . K exécutées par REMINA

Carte synoptique des itinéraires suivis

ei des emplacements des stations levées

S t a l i o n J o n e s (1952 ) S l a f i o n REMINA ( 1955 - 56 ) N* de la s t a t i o n

Tableau d ' ident i f icat ion des stations communes

N' P e n d u l a i r e S e r v i c e O R S T O M T r i a n g u l a t i o n du N o r d ( S a n d e r s ) M é t é o r o l o g i q u e ( M a r t i n ) • u S u d

S t a n l e y v i l l e X X 32 X X

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STANLEYVILLE

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KIGALI I (17)- 1(1 L Poste meteo 16-17)

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13-14) Poste tneteo LWIRO

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K 384

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Poste météo

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Nlunjzu

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i (63)

( 62 -63 ) K a n i a m a

65

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Mwanza 79 78

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182 - A 82 ) 1 4 8 - 5 2 ) (53^^54)

54

Pweto 56 « L S I '

! L ( 5 2 -53 ) »)A 77

Poste météo XMltwaba i H56 -57 ) 56 KAMINA

i (A 82) i 5 7 - 5 8 )

i ( ? 3 ) Bukama

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K.157 '

P o s t e m e t e o -

Carte synoptique des itinéraires suivis et des emplacements des stations levées.

SYNDICAT pour l ' E T U D E GEOLOGIQUE et MINIERE

d e la C U V E T T E CONGOLAISE

INSTITUT pour la R E C H E R C H E SCIENTIF IQUE

en AFRIQUE C E N T R A L E

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COMITE S P E C I A L du KATANGA

M i s s i o n s REMINA 1952 - 1956

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C A R T E GRAVIMETRIQUE

dressée p a r

P. E v r a r d , L . J o n e s et Ph L Mathieu

ANOMALIES DE BOUGUER 2,67

L E G E N D E

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10°

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LISAL

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STANLEYVILLE

/ ' " Gravimelnc Survey by GcoloQical Swrvev ol Uc

COQUILHATVILLE

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E C H E L L E

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R U A N D A LWIRO

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NIOKI

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10 368 • inslilut Géographique Militaire 1969 (dessins originaux de REMINA)

IMPRIMERIE DES ÉDITIONS j . D U C U L O T , S. A. , GEMBLOUX (Imprimé en Belgique).