Prospection par la méthode hélio magnétotellurique le long d'un profil dans le bassin sédimentaire de Mamfe

CHAPITRE II

PRESENTATION DU SITE ET TECHNIQUES

D'ACQUISITION DES DONNEES EN

MAGNETOTELLURIQUE

II-1- BASSINS SEDIMENTAIRES AU CAMEROUN

Il existe deux principaux types de bassins sédimentaires au Cameroun (Société Nationale des Hydrocarbures), qui appartiennent à trois systèmes pétroliers actifs de l'Afrique que sont le Delta du Niger, les bassins salifères Ouest Africain et les rifts de l'Afrique Centrale et Australe.

1) Les bassins sédimentaires côtiers

Ce sont les seuls bassins actuellement producteurs de pétrole brut au Cameroun. On y trouve le bassin de Rio Del Rey (7000 Km² onshore) qui représente l'extension Sud- Est du Delta du Niger ; le bassin de Douala/Kribi-Campo qui mesure 19000 Km² dont 7000 Km² en onshore et qui appartient au système des bassins salifères Ouest Africain.

2) Les bassins intracratoniques

Il s'agit des fossés intracratoniques issus de la fracturation du Gondwana (ancien super continent que formaient l'Australie, l'Antarctique, l'Afrique du Sud et une partie de l'Inde). En Afrique australe et centrale, ces fossés ont individualisé un système de rifts qui a donné naissance à l'ensemble des bassins sédimentaires couvrant l'Algérie, le Niger, le Tchad, le Nigeria, la Centrafrique et le Cameroun. Les bassins du Niger (27000 Km²), de Yola (6000 Km²) et de Mamfé (3000 Km²) appartiennent à ce système.

II-2- PRESENTATION DE LA ZONE D'ETUDE

1) Contexte géographique

Le bassin de Mamfé tire son nom du chef-lieu du département de la Manyu, province du Sud-Ouest Cameroun. C'est une région à faible altitude située entre 5°30' et 6°00' de latitude Nord et entre 8°45'et 10°00' de longitude Est (fig. II-1). Le réseau hydrographique est principalement représenté par la Manyu ou Cross River qui traverse la région. La végétation qui doit son existence à la présence des hautes montagnes telles le mont Cameroun, le mont Manengouba, le mont Bamboutos est caractérisée par la présence d'une forêt dense équatoriale humide. La présence de ces hautes montagnes est aussi à l'origine de la longue saison des pluies qui s'étend du mois d'Avril au mois de Novembre de chaque année, avec des précipitations qui atteignent 10000 millimètres par an (Encarta, 2005). La saison sèche est courte et ne dure que quatre mois ; elle s'étend de Décembre à Mars.

2) Contexte géologique

Au Cameroun, on distingue trois types de formations géologiques (ManguelléDicoum et al., 1993) :

i) Les formations précambriennes,

ii) Les formations sédimentaires,

iii) Les formations volcaniques.

Le bassin de Mamfé qui fait l'objet de notre étude, est une extension de la cuvette de la Benoué (Ngando et al., 2004). Il est constitué d'une partie sédimentaire et d'une partie non sédimentaire (Ndougsa, 2004).

> Bassin sédimentaire

C'est une fosse allongée WNW- ESE qui s'étend depuis le Nigeria jusqu'au niveau de sa jonction avec la cuvette de la Benoué (Nord-Ouest Cameroun) orientée NE-SW jusqu'au niveau de la Cross River.

La pile sédimentaire est constituée de bas en haut des grès grossiers brechiques et conglomératiques, des argilites (boues et argiles siliteuses) et des grès microlitiques mélangés aux conglomérats polygéniques. L'ensemble de ces formations reposent sur un socle granito-gneissique (figure II-1).

Figure II-1 : Carte géologique du Bassin de Mamfé.

Extrait de la carte géologique de reconnaissance de la République Fédérale du Cameroun Feuille Douala-Ouest au 1/500000 (Dumort, 1968).

> Bassin non sédimentaire.

Cette partie non sédimentaire du bassin couvre les bordures est, nord et sud du bassin sédimentaire. Elle est constituée d'un ensemble de roches métamorphiques qui datent du précambrien (0 à 4 milliards d'années), telles le gneiss, les micaschistes et les migmatites associés aux granites. Il est aussi constitué des formations effusives (volcaniques) datant du tertiaire : ce sont les basaltes porphyriques et aphyriques de la ligne volcanique du Cameroun.

II-3- ETUDES ANTERIEURES DANS LE BASSIN SEDIMENTAIRE DE MAMFE

Les études menées par Dumort en1 965, Eben en 1984, Hell et al. en 2000, et Ejong en 2001, montrent des couches sédimentaires présentant une structure

anticlinale et synclinale dissymétrique à axes respectivement orientés NW- SE et E-W.

Dumort en 1968 a établi la carte géologique de la feuille Douala-Ouest. Il a montré que la pile sédimentaire qui repose sur un socle granito-gneissique, est constituée du bas vers le haut des grès grossiers brechiques et conglomératiques, des argilites et des grès microglomératiques mélangés aux conglomérats polygéniques.

Fairhead et al., (1991) ont décrit à l'aide de la méthode gravimétrique la structure des couches supérieures du bassin. Ils ont conclu que l'épaisseur des sédiments à la frontière Cameroun- Nigéria avoisine les 3000 m.

En 2004, Ndougsa Mbarga à l'aide de la gravimétrie, a mis en évidence la présence de nombreuses failles dans le bassin ; il a en outre évalué la largeur du bassin à environ 40 Km.

En 2005, Nouayou à l'aide des méthodes Audio et Hélio- magnétotelluriques, a mené une étude géophysique dans bassin de Mamfé. Il en ressort que le bassin sédimentaire de Mamfé a un pouvoir économique assez important en ce sens qu'il contient des structures propices à une exploitation d'hydrocarbures telles que les fossés géologiques, les failles et les dômes.

II-4- APPAREILLAGE ET TECHNIQUES D'ACQUISITION DES DONNEES EN MAGNETOTELLURIQUE

1) Appareillage

Partant du fait que les données en notre possession sont des données Hélio magnétotelluriques (HMT), nous allons dans cette partie décrire de façon générale les dispositifs utilisés pour l'acquisition des données Hélio magnétotelluriques.

Les appareils de mesures HMT (fig. II-3), sont des dispositifs transportables constitués de 4 grands ensembles :

> Un ensemble contenant 5 électrodes impolarisables et constituée chacune d'un alliage ciment-plâtre ; elles sont placées respectivement suivant les direction N, S, E et W et permettent de mesurer les composantes horizontales du champ électriques. Pour des raisons pratiques, la composante verticale du champ électrique n'est pas mesurée (Pierik Falco, 2006). La cinquième électrode est reliée à la masse. Chacune des électrodes est entourée d'une éponge préalablement imbibée d'eau salée afin d'assurer un bon contact électrique avec le sol. On améliore ainsi le rapport signal/bruit.

> Un circuit d'amplification constitué d'un préamplificateur et d'un amplificateur. Le préamplificateur a pour rôle d'amplifier le signal brut enregistré sur le terrain ; l'amplificateur joue un double rôle, il amplifie le signal déjà pré amplifié et augmente son gain par filtrage.

> Un coffret de visualisation permettant de visualiser les signaux améliorés.

> un magnétophone TEAC à quatre pistes, permettant un enregistrement analogique des quatre composantes horizontales du champ électromagnétique.

Figure II-2: Diagramme schématique de l'équipement de détection en Magnétotellurique (Strangway, 1973) amélioré.

Figure II-3 : Dispositif d'acquisition des données HMT sur le terrain (Nouayou, 2005).

1- Préamplificateur 2- Amplificateur 3- Magnétophone 4- boîte de contrôle 5- Magnétomètre 6- Electrodes 7- Câbles de connexion

8- Câble des électrodes

Le dispositif de mesure utilisé dans le cadre de cette étude comporte quatre bandes

de fréquences réparties ainsi que suit. 1ère Gamme : 12 Hz - 180 Hz 2ème Gamme : 1 Hz - 20 Hz 3ème Gamme : 0,1 Hz - 1,6 Hz 4ème Gamme : 0,008 Hz - 0,125 Hz

2) Techniques d'acquisition des données en magnétotellurique

Avant d'effectuer toute prise de mesure sur le terrain, certaines précautions doivent être prises :

Il faut tout d'abord s'assurer que la station de mesure est éloignée le plus loin possible de toute source de bruit tels les voies de communication, les zones industrielles, les lignes de haute tension.

Si pendant la prise des mesures il y a perturbation d'origine naturelle tel que les orages ou les vents violents, il est préférable de stopper toute opération pour éviter la dispersion des résultats.

A chaque station, on mesure simultanément les composantes horizontales du champ électromagnétique selon la procédure suivante.

· On dispose perpendiculairement les capteurs du champ magnétique (deux capteurs) qui sont des bobines à contre réaction de flux.

· Perpendiculairement à chaque bobine, on place les lignes telluriques (deux lignes telluriques longues de 100 m chacune). Afin d'obtenir un meilleur rapport signal/bruit, une des lignes telluriques doit être orientée perpendiculairement à la direction structurale, pour la simple raison que les résistivités transversales donnent un

meilleur contraste au passage des discontinuités électriques (Pham Van Ngoc et al., 1975).

Dans le cas où la direction de la structure n'est pas déterminée, il est important de déterminer les directions principales suivant lesquelles seront éffectuées les mesures ; la méthode de rotation (Manguellé-Dicoum, 1988) est dans ce cas un puissant moyen pour déterminer ces directions.

Compte tenu du fait que les fluctuations du champ électromagnétique naturel deviennent importantes dans l'après-midi (Garcia et Jones, 2005), il serait alors judicieux d'effectuer les campagnes de prospection pendant cette période.

Une fois que les mesures ont été effectuées, il faut maintenant les traiter, les interpréter et les exploiter afin de déterminer la structure géologique du sol étudié. C'est l'objet du chapitre suivant.