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Vue de l'héliportage de la boucle de mesures du magnétisme au-dessus de l’île de Mayotte (Mayotte, 2011). © BRGM

Exploitation des résultats de géophysique héliportée et de tomographie électrique au sol pour l’implantation des forages de la 6ème campagne de recherche d’eau souterraine (Mayotte)

15.10.2018
Dans un souci de performance et d’augmentation des probabilités de réussite du sixième programme de forages hydrogéologiques, le Syndicat Intercommunal d’Eau et d’Assainissement de Mayotte (SIEAM) a souhaité approfondir la connaissance du sous-sol dans les zones sélectionnées lors d’études antérieures en vue de l’implantation des futurs ouvrages.

Le BRGM a proposé de mener cette campagne de prospection hydrogéologique à partir d’outils géophysiques afin de préciser l’emplacement de dix nouveaux forages destinés à la production d’eau pour la consommation humaine. Onze tomographies de résistivité électrique ont été réalisées sur les dix zones présélectionnées. Ces tomographies au sol ont été implantées puis interprétées grâce à une analyse conjointe du modèle de résistivité résultant de la couverture électromagnétique héliportée pour assurer la caractérisation la plus performante des zones cibles.

 acquisition tomographie de résistivité électrique au sol.  © BRGM – F. Tronel

Campagne Géophysique Mayotte 2017 : acquisition tomographie de résistivité électrique au sol.  © BRGM - F. Tronel

Contexte

Ces dernières années, Mayotte a souffert de périodes exceptionnellement sèches et de retards de la période des pluies. Elle a aussi vu sa population croitre de manière importante, générant une augmentation de la consommation d’eau de l’ordre de 5 à 10% par an, ce qui entraine régulièrement des périodes de crise. L’important développement économique et démographique que connaît l’île engendre une pression de plus en plus forte sur le territoire.

L’approvisionnement en eau potable de la population mahoraise est ainsi réparti : 78% sont issus des ressources en eau superficielle (cours d’eau et retenues collinaires), 17% proviennent des ressources en eau souterraine, qui sont mieux réparties sur le territoire, plus proches des besoins et moins vulnérables aux pollutions et enfin 5% sont produits par l’usine de dessalement de Petite Terre.

La diversification des ressources exploitées (eaux de rivières, retenues collinaires, usine de dessalement et forages) autorise ainsi la sécurisation de l’approvisionnement.

Par ailleurs, la valorisation de cette ressource fait l’objet du SDAGE de Mayotte.

Objectifs

Dans ce contexte, une 6ème campagne de recherche et d’exploitation des eaux souterraines de Mayotte, visant la réalisation 10 nouveaux forages d’exploitation des eaux souterraines, a été engagée. Le BRGM a appuyé le syndicat des eaux (SIEAM) en apportant une aide scientifique et technique ainsi que son expertise géologique, géophysique et hydrogéologique dans le cadre de cette campagne.

Pour ce faire, une campagne de prospection hydrogéologique à partir d’outils géophysiques a été réalisée en 2017 afin de préciser l’emplacement des futurs forages destinés à la production d’eau pour la consommation humaine. L’objectif était d’augmenter les probabilités de réussite des ouvrages en exploitant et couplant les résultats de tomographies de résistivité électrique au sol et les données du modèle de résistivité issues de la couverture héliportée par électromagnétisme transitoire (héliTEM).

Programme des travaux

Les onze tomographies (ou panneaux) de résistivité électrique mises en œuvre sur dix zones présélectionnées étaient composées de 96 électrodes espacées de 10 m pour une longueur totale de 950 m.

Le choix des implantations des tomographies électriques au sol a été arrêté après un travail préparatoire exploitant les résultats d’une synthèse antérieure réalisée par le BRGM en 2014 ainsi que les données géologiques (forage et carte géologique au 1/30 000), hydrogéologiques et géophysiques existantes (modèle HéliTEM et de tomographies au sol existantes).

Carte d’implantation des tomographies électriques au sol (en rouge) et des profils HeliTEM extraits du modèle de résitivité HeliTEM de Mayotte (en jaune) et des forages recommandés en résultat de la présente étude sur la zone de Mirerini.  © BRGM

Carte d’implantation des tomographies électriques au sol (en rouge) et des profils HeliTEM extraits du modèle de résitivité HeliTEM de Mayotte (en jaune) et des forages recommandés en résultat de la présente étude sur la zone de Mirerini. © BRGM

Les tomographies au sol ont été réalisées selon les configurations d’acquisition Dipôle-Dipôle (DD) et Wenner-Schlumberger réciproque (WSr) permettant d’optimiser les informations (profondeur, résolution…) selon la configuration. Les données, de bonne qualité, se sont prêtées à une interprétation fiable.

L’utilisation des données HéliTEM pour contribuer à l’interprétation des tomographies au sol et à l’implantation des forages hydrogéologiques a conduit à esquisser une méthodologie alliant les deux approches géophysiques. Cette méthodologie comporte les différentes étapes suivantes :

  • Sur chaque zone comportant des forages ou des affleurements significatifs : calibration des tomographies au sol et des résultats HéliTEM sur les données de forages (lithologie, diagraphie, …) et évaluation de la précision de détermination des informations géologiques à partir des données géophysiques ;
  • Révision/optimisation des procédures/paramètres d’inversion ERT et /ou HéliTEM si nécessaire (en fonction de l’évaluation réalisée lors de la tâche précédente) pour améliorer la précision de détermination, avec l’aide de la modélisation si nécessaire ;
  • Application de la procédure/ paramètres optimisés sur tout ou partie de l’étude et réévaluation de la précision de détermination.

 résultat d’inversion tomographique, configuration WSr, configuration WSr+DD, Extrait des profils HéliTEM superposés sur le résultat de tomographie WSr+DD avec proposition d’implantation de forage. © BRGM

Site de Mbouini - Synthèse des données géophysiques de tomographie électrique et du modèle HéliTEM. De haut en bas : résultat d’inversion tomographique, configuration WSr, configuration WSr+DD, Extrait des profils HéliTEM superposés sur le résultat de tomographie WSr+DD avec proposition d’implantation de forage. © BRGM

Résultats obtenus

Les travaux de prospection géophysique ont ainsi permis d’appréhender la géométrie des aquifères et d’optimiser l’implantation des forages.

Après examen des résultats des tomographies au sol, complétés par la vision plus globale du modèle HeliTEM, 1 à 3 forages d’exploration de 80 à 150 m de profondeur ont été proposés par zone.

Ils visent prioritairement des formations électriquement résistantes définissant à leurs limites (cas d’une coulée de lave unique) des niveaux potentiellement aquifères (zone fracturée, scoriacée, …) ou une succession de coulées avec les mêmes caractéristiques aquifères potentielles.

L’utilisation conjointe des données héliTEM apporte principalement les compléments d’information suivants :

  • Précision sur la position de l’invasion salée par rapport à la zone d’intérêt ;
  • Indication sur l’extension des formations de résistivité présentant un intérêt hydrogéologique, notamment en dehors de la zone d’investigation par tomographie ;
  • Mise en évidence de formations ayant échappé à l’investigation par tomographie électrique du fait d’une profondeur d’investigation insuffisante.

Partenaire

Syndicat Intercommunal d’Eau et d’Assainissement de Mayotte (SIEAM)

RAPPORTS PUBLICS

Tomographies de résistivité électrique appliquées à l'implantation de forages AEP sur dix sites de Mayotte. Rapport final. - RP-67169-FR

Programme de recherche et d’exploitation des eaux souterraines de Mayotte. 6ème campagne de forage de Mayotte. - RP-63837-FR

Caractérisation hydrogéologique du potentiel en eau souterraine de Mayotte - Secteur Nord-Ouest. Rapport final - RP-59550-FR

Caractérisation hydrogéologique du potentiel en eau souterraine de Mayotte - Secteur Centre et Sud. Rapport final - RP-61757-FR

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