Soutenance mémoire
Introduction
Le gypse est utilisé dans divers domaines comme la construction, matériaux de sculpture et bien d’autres ; son exploitation et la recherche de gisement sont actuellement devenues intéressantes pour les chercheurs.Quelque soient les utilisations, la détermination et la caractérisation, les gisements de gypse à Madagascar restent encore en phase d’exploration. Mais leur exploitation est sans aucun doute bénéfique pour notre pays, non seulement sur le plan économique mais aussi sur le plan social.Des zones de minéralisation sont localisées dans les deux Communes Rurales de Bereketa et de Vineta, District de Sakaraha, Région Atsimo-andrefana. Les études géologiques et géophysiques qui ont été faites dans ces différents sites nous ont poussés à mener une étude approfondie sur le gypse de cette région. En conséquence, ce travail a été intitulé « Caractérisation d’un gisement de gypse par prospection électrique dans la commune rurale de Bereketa et de Vineta, district de Sakaraha, région Atsimo Andrefana ». L’objectif du présent mémoire est de pouvoir déterminer, à partir de la réinterprétation des données géophysiques, plus précisément les panneaux électriques et leur intégration dans le contexte géologique local. Les gisements de gypse au niveau de ces deux communesAinsi, l’étude sera divisée en trois :
– D’abord, nous allons voir un aperçu global de la zone d’étude tant sur le plan géographique que géologique. Ensuite, on va voir les généralités sur le gypse.
– en suite sera développée la théorie sur les méthodes de prospection électrique et leur application suivant laquelle nous verrons la méthode d’exécution des puits d’observations.
– et enfin nous allons présenter les résultats obtenus sur l’observation géologique des puits et les panneaux électriques ainsi que leurs interprétations.
Variétés de gypse
En fait, il y a deux variétés de gypse :
– Le gypse naturel
– Le gypse de synthèse ou chimique
Les gypses naturels
On distingue une grande variété du gypse naturel à savoir :
– Le gypse fibreux : ceci se présente en agrégats cohérents avec une structure massive fibreuse, souvent coloré, à éclat mât et soyeux pouvant contenir des traces d’argile, d’oxyde de fer, de calcite ou d’anhydrite. C’est une variété en couches à fibres parallèles ou en concrétions à fibres courbées. On trouve le gypse fibreux dans les fissures ou au contact de l’anhydrite. Il provient souvent de l’évolution de l’anhydrite soluble naturelle.
– Le gypse saccharoïde ou pierre à plâtre : de couleur blanche très pure, ou jaune s’il y a présence d’oxyde de fer, le gypse saccharoïde est d’aspect granulaire, cristallisé comme le sel ou le sucre. On l’utilise comme matière première dans l’industrie du plâtre.
– L’albâtre : translucide, massif, compact, il possède une structure à grains fins. Il peut prendre un beau poli et sert à la confection d’objet d’art. L’albâtre est connu sous le nom de « vatovy » sur le terrain.
– Le gypse cristallisé : il se présente en cristaux distincts, souvent gros, généralement aplatis ou prismatiques et allongés.
– Gypse « fer de lance » : formé de gros cristaux, de structure en feuillets, facilement clivable. C’est le résultat de la macle de deux grands cristaux lenticulaires. À la loupe ou à l’oeil nu, un « fer de lance » est formé d’une macle ou union de deux cristaux géants suivant une ligne médiane bien visible.
Le gypse de synthèse
Les gypses de synthèse ou gypses chimiques résultent des réactions chimiques industrielles.. Les principaux gypses de synthèse sont :
– « Le borogypse et le fluorogypse » provenant de la fabrication d’acides minéraux ; respectivement de l’acide borique et de l’acide fluorhydrique. Le fluorogypse s’obtient par la décomposition de la fluorine (CaF2) par l’acide sulfurique (H2SO4) à une température entre 220 et 280 °C et la réaction s’écrit comme suit :
CaF2 + H2SO4 + nH2O 2HF + CaSO4, nH2O
– Le désulfogypse ou gypse de désulfuration résultant de la neutralisation des gaz ou fumées qui contiennent du dioxyde de soufre. ;
– Le phosphogypse provenant de la fabrication d’acide phosphorique H3PO4.
Imagerie électrique 2D (panneau électrique)
Pour réaliser des tomographies électriques en 2D, on a utilisé un dispositif multi- électrodes constitué d’un sélecteur d’électrodes (multinode), de câbles multiconducteurs, d’un résistivimètre Syscal R2 d’IRIS Instruments et d’un ordinateur de pilotage. On effectue les mesures en connectant le résistivimètre à une série d’électrodes (au nombre de 32) implantées dans le sol suivant une configuration choisie (mode wenner). Le résistivimètre est piloté par un micro-ordinateur. La séquence d’acquisition ou protocole de mesure réalisée à partir du programme ELECTRE numérote et sélectionne automatiquement les électrodes pour l’injection du courant et pour la mesure du potentiel. La mesure est ensuite stockée dans la mémoire du résistivimètre.Ce dispositif permet d’effectuer automatiquement plusieurs centaines de mesures successives. Tout d’abord, il réalise des mesures en utilisant un quadripôle dont l’espacement inter-électrode est minimal (n=1; voir Figure 10). On couvre ainsi l’ensemble du profil en utilisant des quadripôles qui présentent le même espacement inter-électrode. Puis, il augmente automatiquement l’écartement inter-électrode (n=2). En augmentant l’écartement entre les électrodes on augmente la profondeur d’investigation. L’acquisition des données s’arrête dès lors que l’on a utilisé toutes les possibilités de mesures que permet la configuration des électrodes.Les données obtenues sont présentées sous forme de pseudo-section. Celle-ci est construite en plaçant chaque valeur de résistivité apparente mesurée à l’aplomb du centre du quadripôle C1P1P2C2, à une profondeur (appelée pseudo profondeur) proportionnelle à l’écartement inter-électrode.
Corrections et inversions des résultats
• Transfert des données
On transfère les données à partir de logiciel Prosys
• Traitement des données
Les données obtenues sont traitées à l’aide du logiciel RES2DINV selon les procédures suivantes :
– une correction topographique ;
– un filtrage horizontal et vertical ;
– une inversion des données de résistivités apparentes mesurées sur le terrain ;
• Méthode d’inversion
Afin de s’approcher de la résistivité réelle du sous-sol, on effectue une inversion des valeurs de résistivités apparentes en 2D à l’aide du logiciel RES2DINV [Loke, 1997]. On obtient un modèle et des résistivités calculées.Tout d’abord, un modèle (figure 8, C) est élaboré à partir des données de résistivités apparentes mesurées (figure 8, A) :
Etape1: L’algorithme calcule la réponse de ce modèle en y effectuant une « acquisition fictive », le problème direct, c’est à dire le calcul de résistivités apparentes à partir de résistivités vraies est donné par le modèle. On obtient alors la pseudo-section calculée
Etape2: L’algorithme détermine alors la différence entre les données mesurées (A) et la coupe calculée (B) en comparant leurs valeurs de résistivité.
Etape3: Le modèle est ensuite modifié dans le but de diminuer la différence (erreur) entre (A) et (B). L’opération est alors répétée de manière itérative jusqu’à ce que leur différence devienne minimale. Le modèle géoélectrique consiste à imager le sous-sol en terme de résistivité qui doit avoir une relation avec la nature géologique du sous-sol, en particulier l’encaissante du minerai recherché, dans notre cas la formation marneuse. Elle nous informe sur l’épaisseur (couche de marne par exemple) des différentes couches qui renferme le sous-sol et leur profondeur.
Le matériel de prospection est constitué par:
– le résistivimètre de marque SYSCAL R2 équipé de système multi-électrodes
– les accessoires du matériel annexe: des câbles, des électrodes et des outillages spécialisés divers,
CONCLUSION
Pour conclure, la réalisation des tranchées et des puits d’observations ont apporté des informations sur les formations géologiques porteuses de gypse de la région; la variation en profondeur et en puissance des différentes couches stratigraphiques. De plus, la campagne géoéléctrique a restituée des modèles de résistivité de sous-sol. L’utilisation de la prospection électrique par méthode de tomographie électrique associée à l’exécution de puits d’observation a répondu à notre objectif, celui de caractériser un gisement de gypse. Les formations géologiques porteuses de gypse, grés marneux et marne bariolée, sont caractérisées par une gamme de résistivité allant de 18 à 45Ωm et leur puissance varie de 1 à 2 m dans laquelle elles se trouvent à plusieurs niveaux. Cette étude nous a permis non seulement de maitriser la tomographie électrique et surtout l’utilisation du logiciel RES2DINV, mais également l’efficacité de cette méthode afin de localiser le gypse, elle est très recommandée pour explorer d’autres sites de gisement de ce genre dans notre pays.En effet, dans les deux carrés étudiés ici, la formation porteuse de gypse est une formation marneuse. Le grès marneux est visible presque dans toutes les sites, il s’affleure des fois en surface et plonge en suite jusqu’à une quinzaine de mètre de profondeur alors que la marnes bariolée est observée surtout dans le site de Sarodrano et qui varie de 2 à 11mètres de profondeur.
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Table des matières
REMERCIEMENTS
LISTE DES FIGURES
LISTE DES PHOTOS
LISTE DES TABLEAUX
INTRODUCTION
CHAPITRE I : CONTEXTE GENERAL
I- CONTEXTE DE LA ZONE D’ETUDE
II- GENERALITES SUR LE GYPSE
CHAPITRE II : METHODOLOGIE
I- PUITS D’OBSERVATION
II- PROSPECTION ELECTRIQUE
CHAPITRE III : RESULTATS ET INTERPRETATIONS
I- TRAVAUX DE SONDAGE ET PRELEVEMENTS DES ECHANTILLONS
II- PRESENTATION DES RESULTATS ET INTERPRETATION
III- SYNTHESE DES RESULTATS
CONCLUSION
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