Identification géoélectrique des potentialités

aquifères des zones steppiques

(Ksar Chellala, Taguine)

Proposé par : Mr TOUBAL Ahmed Cherif professeur à l’USTHB

Réalisé par : BERSI Mohand et MASSIOUN Yougarithen

Résumé L’accroissement démographique au niveau de Ksar Chellala et ces agglomérations induit à une augmentation des besoins en eau, l’eau de surface est insuffisante pour répondre a ces besoins donc les autorités doivent pencher vers les eaux souterraines. Pour cela une campagne géophysique a été établie dans la région du Ksar Chellala, l’analyse des résultats de cette campagne nous a fourni des informations d’ordre géologique et hydrogéologiques. Trois niveaux susceptibles d’être aquifères, la nappe de Plio-Quaternaire, de complexe Barrémo-Albien Et celle du Kimméridgien donc on à proposé des sites favorable a l’implantation des forages. Mots clés : géophysique, Ksar Chellala, Taguine, zones arides.

Introduction générale

La plaine sud de Ksar Chellala appartient au domaine des hauts plateaux. C’est une vaste étendue parcourue par l’Oued Touil. La région comporte d’importantes agglomérations, dont la plus importante est Taguine.

La plaine sud de Ksar Chellala est une zone steppique. Les précipitations y sont faibles et irrégulières. Avec l’accroissement démographique les eaux superficielles s’avèrent insuffisantes. Dans ce contexte, les eaux souterraines constituent la seule source d’approvisionnement des villes. Ce qui nécessite des études hydrogéologiques préliminaires.

Les premières études ont été réalisées par les chercheurs soviétiques dans les années soixante.

Pour le même objectif l’ENA-GEO en 1987 a effectué au profit de l’ANRH une étude géophysique dont l’objectif est de:

Définir les différents aquifères et leurs extensions, estimer la qualité des eaux des nappes à partir de la résistivité et la lithologie, définir les zones favorables à l’implantation des forages d’eau et améliorer l’information géologique sur la région.

Présentation de la zone d’étude

La vallée de l’oued Touil fait partie des

hautes plaines algéroises. Notre zone

d’étude se situe au sud de la localité de

Ksar Chellala, à proximité de la localité de

Taguine. Elle est circonscrite par Les

monts de Chellala au Nord-Ouest, douar

Ain-Oussera au Nord-est, les monts de

djebel Faid-Es-Sennak et djebel Hachemia

à l’Ouest. Cette zone est traversée par

l’oued Touil. Elle se situe entre les

coordonnées Lambert Nord Algérie

suivantes:

X : entre 435 000 et 500 000 (m)

Y : entre 160 000 et 200 000 (m)

Fig 01 : Situation de la zone d’étude par rapport aux grands ensembles géomorphologiques.

Le climat de la région de Taguine n’est pas

différent de celui des autres régions

steppiques. C’est un climat semi-aride,

caractérisé par l’irrégularité des

précipitations et par les grands écarts de

la température entre le jour et la nuit.

Les précipitations quant a elles, ne

dépassent pas généralement les 400

mm/(année). Cela nous permet de les

classer dans les faibles précipitations.

Selon M.GAUTIER notre zone d’étude est

circonscrite dans l’isohyète 300 mm.

Une interprétation objective des données

géophysiques demeure conditionnée par

une bonne connaissance de la géologie

locale. Malheureusement, dans la région,

les études géologiques ne sont pas

détaillées. Il n’existe pas une carte

géologique à grande échelle. Pour ces

raisons nous avons eu recours aux travaux

de Monsieur G.CORNET (1954) et de

Monsieur R.CARPAFF, ainsi qu’aux études

faites par Monsieur A.AYAD en Avril 1991.

Les forages réalisés par les soviétiques ont

également été d’une grande importance.

La région de Taguine qui appartient au

domaine des hauts plateaux, présente une

géologie complexe. La couverture Plio-

Quaternaire a toujours été un obstacle

pour les travaux géologiques dans cette

région, ce qui justifie l’indisponibilité

d’une carte géologique locale.

Les rares indices stratigraphiques sont les

quelques affleurements et les ouvrages

réalisés dans Taguine. L’ouvrage le plus

profond atteigne les 1200 m. C’est à partir

de ces indices qu’on a fait une synthèse

Lithostratigraphique de la région.

Tableau 01 : Log stratigraphique synthétique de la région de Taguine.

Formation Log systématique Epaisseur (m) Lithologie Hydrogéologie

Quaternaire- miocène

25 Argiles, calcaire

marneux Perméable

Turonien 175

Calcaire massifs très

blancs à silex

dolomitiques

Perméabilité de

fissures

Cénomanien 170 à 500

Marne, marno-calcaire,

calcaires massifs

dolomitique alternant

Marne, gypse

Calcaire crayeux, blancs

Imperméable

Albien 300 Grés continentaux,

Argile Perméable

Aptien 250 Calcaires dolomitisé,

marno-calcaires et grés. Semi Perméable

Barrémien 400 Grés marneux avec des

blocs de dolomie.

Perméabilité de

fissures

Néocomien 130 à 220 Dolomies marne,

calcaire à lumachelle.

Perméabilité de

fissure

Portlandien 250 à 340

Calcaire oolithiques

Marne grés

Marne argile, grés

rouges

Perméabilité de

fissure

Kimméridgien 140 à 400 Dolomies, grés, marne,

calcaire

Perméabilité de

fissure

D’après ces études (géologique et

hydrogéologique). On constate que les

terrains de Taguine sont d’âge Plio-

quaternaire, Crétacé et Jurassique. Du

point de vue hydrogéologique on peut

retenir les formations aquifères suivantes :

-Les formations du Plio-Quaternaire,

représentées par des terrains argileux

parfois calcaires gréseux et sables

limoneux.

-Les formations du crétacé inferieur

constituées de grés, des dolomies plus ou

moins gréseuses, des marnes, des argiles

et des calcaires.

-Les formations du Tithonique et

Kimméridgien dolomitique, reposant sur

les marnes imperméables de la base du

Kimméridgien, constituent un milieu

perméable dont l’importance reste liée au

degré de fissuration des dolomies.

Approche géophysique Dans le but de mieux connaitre la géologie de la région, et de comprendre le comportement hydrogéologique des formations souterraines, l’ENAGEO a effectué en 1987 une étude géophysique par la méthode de sondage électrique vertical dans la région de Ksar Chellala. L’ENAGEO a réalisé 204 sondages électriques dont la longueur d’émission maximale est AB= 4000 m. Les sondages sont disposés selon 20 profils orientés SE – NW. Concernant notre étude, on va traiter 16 profils englobant 127 sondages.

Buts et objectifs de la campagne géophysique La campagne géophysique se fixe les objectifs suivants :

Identification des potentialités aquifères souterraines.

Détermination de l’extension, l’épaisseur et la nature lithologique de ces formations

Détermination des limites stratigraphiques entre les formations aquifères.

Détermination des zones les plus favorables à l’implantation des ouvrages de captage.

Fig 02 : Positionnement des sondages éléctrique et des forages d’étalonnage.

Principe du sondage électrique vertical

Le principe consiste à envoyer à partir de la surface un courant électrique à l’aide de deux

électrodes externes A et B qu’on écarte progressivement et à mesurer la différence de

potentiel entre deux électrodes internes M et N.

Ceci nous permet de calculer la résistivité apparente (ρa) des terrains à l’aide de la formule

suivante :

I : intensité de courant (milliampères)

∆V : différence de potentiel (millivolts).

ρa : résistivité apparente (Ω.m).

K: un coefficient géométrique qui dépend de la position du quadripôle AMNB qui peut être

calculé de la manière suivante :

La courbe du sondage électrique représente l’évolution de la résistivité apparente en

fonction d’AB/2. Son interprétation à l’aide d’abaques, permet de calculer les épaisseurs et

les résistivités des différentes couches traversées par le courant électrique.

Résultats Etalonnage

Tableau 02 : Sondage étalon O4 (F 495 G7) :

Terrain Description

1 Terrain conducteur de 4.9 m d’épaisseur et d’une résistivité de 85 Ω.m. Attribué au Quaternaire constitué d’une croute calcaire, de sable et gravier.

2 Terrain résistant de 59 m d’épaisseur et d’une résistivité de l’ordre de 300 Ω.m. Ce niveau correspond au Crétacé (Albien). Il est constitué de grés avec un peu d’argile et du gravier.

3 Terrain conducteur formé d’argile, gravier et grés ayant une épaisseur de 95 m et une résistivité de l’ordre de 6 Ω.m attribué au Crétacé.

Tableau 03 : Sondage étalon O9 (F 627 G7) :

Terrain Description

1 Terrain superficiel résistant constitué de calcaire et d’argile à la base d’épaisseur 9.4 m et de résistivité de 129 Ω.m. Il est attribué au Crétacé (Albien).

2 Terrain conducteur constitué de calcaire, grés et argile, il est de 23.7 Ω.m de résistivité et 6.16 m d’épaisseur. Il correspond au Crétacé (Albien).

3 Niveau résistant de 201 m d’épaisseur et de 131 Ω.m de résistivité. Il est attribué au Crétacé (Albien). Il est formé de grés, sables et un peu de marne et d’argile.

4 Substratum conducteur de 70 Ω.m de résistivité. Il est formé d’argile et de marne. Il est attribué au Crétacé (Aptien).

Fig 03 : Sondages étalons O4 (495 G7) et O9 (627 G7).

Echelle des résistivités

Tableau 04 : Echelle des résistivités.

Carte en iso-résistivité apparente pour des AB de 1400 m

La carte indique les variations de faciès affectant des terrains comprit théoriquement entre 150 et 400 m. La carte indique deux zones distinctes :

Une zone résistante : due à l’influence des formations Jurassiques au niveau des sondages (J9, J10, J11, F7). Autour de sondage (F2) cette élévation est due au toit du Crétacé résistant.

Une zone conductrice : les faibles résistivités se localisent au centre de la zone d’étude, où le crétacé conducteur est prédominant.

Fig 04 : Carte de la résistivité apparente pour AB = 1400 m

Pseudo-sections et coupes géoélectriques

Profil K :

Pseudo-sections :

On observe bien le cœur résistant entouré par des plages conductrices au niveau de K1, K2 et K3.

Les valeurs sont de faibles résistivités. Ils se localisent dans l’oued. La salinité des eaux est très

élevée.

Coupe géo-électrique : La coupe montre la succession des terrains suivants :

Le Quaternaire surmonte les terrains entre K1 à K6.

Le Miocène affleure au niveau de K3, K4, K5 et de K13 jusqu'à K16. Sa résistivité variable de 24

à 700 Ω.m.

L’Albien se trouve au niveau de K1.

Le Crétacé conducteur au niveau de K1 surmonté par l’Albien, attribué à l’Aptien.

Le Crétacé résistant, attribué au Barrémien. Sa résistivité est de l’ordre de 430 Ω.m au niveau

de k4 où il est moins épais et moins profond.

Le Crétacé conducteur, attribué au Néocomien. Il présente une résistivité allant de 10 à 37

Ω.m. Il affleure au K6. Le pendage change à partir de K10 pour qu’il soit vers le NW.

Le Jurassique résistant (103 à 1340 Ω.m). Il affleure au niveau de K7 jusqu'à K12. A partir de

K10 Le pendage vers le NW.

Ce profil montre bien la structure d’un anticlinal.

Profil P:

Pseudo-sections :

À l’exception de P4, ici en remarque qu’il n’ya pas de grandes variations latérales de la résistivité

apparente, les résistivités sont faibles en profondeur, on a pu proposer une faille entre P3 et P4.

Coupe géo-électrique : La coupe montre la succession des terrains suivants :

Le Quaternaire se trouve uniquement au sondage P4.

Le Miocène discordant, couvre les terrains entre les sondages P1 et P5.

Le Cénomanien d’une épaisseur importante au sondage P4. Il perd de son épaisseur

progressivement jusqu'à ce qu’il disparait au niveau de P6 où il est affleurant.

L’Albien est bien présent sur tous les sondages. La profondeur et l’épaisseur de ce niveau

varient suivant les sondages, et cela à cause de la faille et de l’érosion. Les résistivités varient de

112 à 223 Ω.m. Il est affleurant au niveau de P7.

Le Crétacé conducteur d’une résistivité allant de 15 à 61 Ω.m, attribué à l’Aptien. Il est affecté

par une faille entre P4 et P7.

Le Crétacé résistant, attribué au toit du Barrémien, présente une résistivité variable de 117 à

274 Ω.m. Sa profondeur est variable.

Fig 05 : Pseudo-sections et coupes géoélectriques K et P.

Cartes structurales

- Carte de la profondeur du toit de l’Albien.

La carte des profondeurs de l’Albien établie d’après les coupe géo-électrique. L’Albien est

profond à l’aplomb des sondages électriques (A1, A2, B1, B2 jusqu’à E1).

L’Albien est moins profond entre les sondages M1 et S3. La variation de l’épaisseur de

l’Albien jeu un rôle important. Cette variation d’épaisseur est due au jeu des failles.

- Carte de la cote du toit du barrémien.

La carte montre deux horizons distincts. L’un présente des élévations de la cote, caractérisé

par les zones claires. La cote maximale enregistrée au niveau des sondages E6, F6, J6, K5et

K6.

L’autre horizon caractérisé par les zones sombres, présente des zones de dépression. Le

point le plus bas se situe au niveau de S2 (200 m).

Fig 06 : Carte de la cote du toit du barrémien. Fig 07 : Carte de la profondeur du toit de l’Albien.

Discussion des résultats géophysiques

L’approche géophysique a bien complété les travaux de M.CARPAFF en précisant :

L’évolution spatiale des formations géologiques profondes.

Les accidents tectoniques affectant les structures profondes.

Les particularités des structures tectoniques enfouies sous les dépôts tertiaires.

Monsieur R.Karpaff a établi une carte géologique montrant quelques affleurements des

formations du Crétacé et du Jurassique. Mais, elle n’indique pas les pendages de ces

formations et les failles qui les affectent.

La géophysique a amélioré la carte géologique (voir la carte en annexe), et pour rapporter

ces améliorations à l’ancienne carte, on a suivi les étapes suivantes :

Calage avec les coordonnées Lambert Nord Algérie.

Digitalisation, superposition avec la carte topographique au 1/100 000 de Taguine.

Réduction de son opacité.

Traçage des failles et des pendages.

Et pour ce faire on a utilisé des logiciels tel que Golden Software Surfer9, MapInfo8 et

différents programmes de traitement d’images.

Conclusion et recommandations

L’étude géophysique à semble-t-elle répondue aux objectifs assignées, tant sur le plan géologique qu’hydrogéologique. Les résultats obtenus s’articulent autour des points suivants :

- Identification de la structure géologique de la région de Taguine. - Détermination des épaisseurs et les extensions des couches. - Mise en évidence des contactes anormaux. - L’analyse des résultats nous a permis d’estimer les zones les plus favorables à

l’implantation des forages (Tab IV.7). - La qualité de l’eau (la salinité de l’eau dans la région de Safil Tazia est peut être due à

la pollution.

Tableau 05 : forages de reconnaissance proposés :

Forage proposé X (m) Y(m) Profondeur (m) La nappe qui capte

F-A1 437246 166056 88 Albien

F-A2 435854 167633 100 Albien

F-C4 440200 171200 222 Albien

F-D3 446100 171300 125 Albien

F-E5 445400 177200 186 Barrémien

F-F4 451600 177100 317 Barrémien

F-J14 440600 197300 183 Kimméridgien

F-J15 439000 198600 171 Kimméridgien

F-M7 463600 193300 14 Albien

F-M8 462000 194600 10 Albien + Barrémien

F-M10 459000 197200 5 Barrémien

F-M11 457500 198500 18 Barrémien

F-M12 456000 199800 19 Barrémien

F-O8 470500 198000 30 Albien Projection Lambert Nord Algérie

Conclusion générale

La région de Taguine se situe dans la partie sud de la plaine de l’oued Touil (300 Km au Sud-

ouest d’Alger). Elle appartient au domaine des hauts plateaux.

En période des hautes eaux, l’oued Touil coule dans toute la plaine. L’eau stockée dans les

marécages s’infiltre à partir des terrains du Plio-quaternaire qui couvre une grande partie de

la région. Cette eau infiltrée va alimenter les nappes souterraines. Si la formation

superficielle est perméable, l’eau va alimenter les nappes les plus profondes, sinon elle

constitue la nappe superficielle du Plio-quaternaire.

Du point de vue hydrogéologique la région de taguine possède de grandes potentialités qui

se repartissent sur différentes niveaux aquifères dont ; la nappe Plio-quaternaire, Albienne,

Barrémienne et celle de Jurassique (Kimméridgien).

Pour capter les eaux de ces nappes des ouvrages du captage ont été installés au fil du

temps. Ils comportent des puits, des forages et des piézomètres.

L’étude géophysique nous a permit de:

Localiser ces niveaux aquifères.

Déterminer leur extension, leur profondeur ainsi que leur épaisseur.

Mieux cerner la géologie et la structure profonde de la région.

Se basant sur ces résultats, on a proposé des forages de reconnaissance.

Carte géologique au

1/100000 de Taguine, faite

par Mr. R.KARPAFF,

modifiée en 2011 par

M.BERSI et Y.MASSIOUN