Application de la méthode électrique multi-électrode à l'étude des relations entre organisations

M.L.; Robain, Henri; Camerlynck, C.; Guérin, R.; Ribolzi, Nathalie Olivier

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THEMATIC SECTION PANGEA No. 31132
GEOFCAN Colloquium / 21-22/09/99 June I December 1999
Application de la méthode électrique multi-Clectrode à l'btude des relations
entre organisations surfaciques et internes des sols sahéliens (Burkina Faso)
3
Henri ROBAIN 1, Christian CAMERLYNCK 2, Roger GUCRIN 2' Olivier RlBOLZl
1 i
1 IRD (ex-ORSTOM), 32 avenue Henri Varagnat, 93143 Bondy cedex, France.
2 UMR7619 Sysiphe, Departement de Gbphysique Appliquee, Universite Piere et Mane Curie, case 105,4 place Jussieu, 75252 Paris cedex 05, France.
3 IRD, O1 BP 182, Ouagadougou 01, Burkina Faso.
INTRODUCTION m2. Elles sont le support exclusif de la végétation her-
bacée.
La zone sahélienne se caractérise actuellement par
une forte dégradation des sols et de la végétation sous Pour caractériser l'organisation inteme des sols et ses
l'effet de l'érosion hydrique et éolienne. La qualification relations avec les états de surface, nous avons utilisé un
équipement de prospection électrique multi-électrode. et la quantification de ces processus de surface sont bien
connues. En revanche, peu de travaux ont tenté de les Cet est composé d'un résistivimètre (Syscal
R2) et d'un dispositif de connexion automatique de 64 relier à l'organisation interne des sols. Par ailleurs, il a
été établi qu'en zone sahélienne, la plus grande partie électrodes (système Multinode). Le principal problème
des pluies est évacuée par le ruissellement. La faible a été d'assurer un contact correct entre les électrodes et
~
partie des pluies qui s'infiltre et alimente les aquifères le sol extrêmement sec en fin de saison sèche. Pour le
sub-supeficiels, temporaires ou pérennes, reste cepen- résoudre, nous avons pioché le point d'implantation de
dant méconnue. C'est pour aborder ces deux questions chaque électrode, puis nous avons saturé ce petit volume
que cette étude géophysique a été entreprise en complé- ameubli avec de l'eau salée. Cette méthode a permis
ment d'études hydrologique et pkdologique. d'obtenir des résistances de contact largement inférieures
à 5 kR. En outre, nous avons vérifié que, même pour les
matériaux sableux, le bulbe d'humectation ne s'étendait
MATÉIUEL ET &THODES pratiquement pas au-delà du volume ameubli.
t
Nous avons réalisé, au long d'un transect principal, Nous avons conduit cette étude au nord du Burkina
Faso, sur le site expérimental INERA (Institut de orienté NE-SW, deux assemblages de pseudo-sections
pôle-pôle. L'un (PPlm) s'étend sur 319 m avec un espa- l'Environnement et de Recherches Agricoles) de
cement inter-électrode de 1 m et l'autre (PP2m) sur Katchari, situé à 13 km à l'ouest de la ville de Dori. Le
574 m avec un espacement inter-electrode de 2 m. Les climat, sec et chaud, est de type sahélien. Les pluies
sont très violentes. Elles se produisent essentiellement distances "AM" sont comprises, respectivement pour
PPlm et PP2m, entre 1 et 23 m avec un pas de 1 m, et de juillet à septembre et atteignent 485 mm en moyenne
entre 2 et 46 m avec un pas de 2 m. annuelle.
NOUS avons aussi réalisé une prospection pôle-pôle La zone étudiée est un long versant, de type glacis
d'érosion. Sa pente est généralement inférieure à I %. La tridimensionnelle SUI une zone de 44 m de côté. Elle
végétation est faible. Elle se limiti à de rares arbustes correspond à l'assemblage de quatre carrés de 28 m de
épineux dispersés et à des zones herbacées discontinues côté où les 64 électrodes ont été implantées selon une
qui disparaissent rapidement après la saison des pluies. maille régulière de 4 m x 4 m. Nous avons utilisé une
séquence d'acquisition dite (( cross diagonal )) qui con-
Les sols, de type ferrugineux tropical, présentent siste à établir toutes les pseudo-sections possibles dans
deux organisations de surface principales : des organi- quatre directions (horizontale, verticale, diagonale mon-
sations dégradées par le ruissellement (encroûtements tante et diagonale descendante).
d'érosion argileux à surface glacée, pellicules de dé-
, .:
cantation argileuses à fissurée ou dépôts d'allu-
vions sablo-gravillonnaires à structure alvéolaire) et des RÉSULTATS
organisations où les dépôts éoliens sont en compétition
avec le ruissellement (microbuttes sableuses à structure Les figures 1 et 2 présentent, respectivement pour les
fmement litée). Ces de&&res ont une épaisseur com- assemblages PPlm et PP2m, la coupe de résistivité
prise entre 10 et 50 cm edi s'étendent sur des surfaces obtenue après inversion de la pseudo-section ainsi que la
comprises entre une dizaine et quelques centaines de
40 '"c.
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Juin I DBcembre 1999 Gbphysique des sols et des formations supeníaelles I Colloque GEOFCAN
buttes sableuses sont reportées en pointillé, les zones deur d'ordre décamétrique. Elles cdïucident avec des
d'encroûtement argileux en gris et les zones d'alluvions organisations de surface particulières : soit une ravine
sableuses en blanc (en périphérie des microbuttes ou au (lere et 49, soit une microbutte sableuse (2e, 3e et 59.
long des axes de drainage). La coupe PPlm révèle cinq La coupe PP2m révèle une anomalie résistante profonde
anomalies conductrices verticales dont l'intensité aug- qui ne co.ïncide avec aucune organisation de surface.
mente d'amont en aval. Ces anomalies ont une profon-
Organisations de surface
A
280
Y
4
278!, , , ~ . , , , , , ., , , , , , , , , , , , ,
'l'"'I'
1 O0 150 200 250 300 350 400 (m)
O
n
.E. 10
20
a EZZl E.Z%I BE?l EaBmB[1EI"$IBI Mod&der&istiviG 0
Erreur RMS : 3.4 % 12 23 46 90 176 347 683 1344
(0hm.m)
Fig. I - Interprétation de l'assemblage pôle-pôle à écartement inter-éleetrode de I m.
Organisations de surface
NE sw
Topogaphie
282 i
1
h
E 280 --
U
-1
278-, , I I, I,, , , I,, , , I I,, , I,I, ,,, , , I
1 O0 200 300 400 500 600 (m)
O.
n
E. 20
40
mlmfBBgtPLlBims4 Modèle de rdsistivit6 0 O 0 E3 E3 W EZiI @El EESl EB'i
EneurRMS:4.2% 10 23 50 109 239 524 1148 2514
(0hm.m)
Fig. 2 - Interprétation de 18assemblagepôle-pôle à écartement inter-dectrode de 2 m.
que cette anomalie s'étend dans une direction approxima- La figure 3 présente l'extension 3D de la 5e anomalie
tivement perpendiculaire à celle du transect principal en conductrice et les organisations de surface. I1 apparaît
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qui cdïncide en surface avec un épandage de graviers se calant sur l’amont de microbuttes sableuses. On
quartzeu. observe aussi une anomalie résistante plus superficielle
3
111111111111 111111111111
- u
Couche 2.0-4.4 m Couche 0.0-2.0 m Organisations de surface
111111111111 I1l0llIlIl1
1 111111111111
- - -
Couche 10.7-14.9 m Couche 7.3-10.7 m Couche 4.4-7,3 m
Modèlederésistivité u 0 q a ~~gj illp~ sp
EKeurRMs:7-2% 20.3 31.7 49.5 77.4 121 189 296 463
(0hm.m)
Fig. 3 Interprgtation de la prospection pôle-pôle 3D.
de l’impluvium. Ces anomalies pourraient donc corres- DISCUSSION
pondre à des zones d’infiltration préférentielle et par suite
L’anomalie résistante révélée par la coupe PP2m à de petites structures aquifères sub-superficielles relati-
vement pérennes. Le problème sera ensuite d’établir si ce correspond au toit de la roche. Il se rapproche progressi-
vement de la surface entre 100 et 580 m, passant de 40 à sont les microbuttes sableuses qui les génèrent ou si,.au
contraire, les microbuttes sableuses se sont préférentiel- 20 m, puis s’approfondit très brusquement au-delà. Cette
structure qui correspond vraisemblablement B une faille, lement accumulées au-dessus de ces structures.
! n’influence pas la distribution des organisations de sur-
CONCLUSION face. En revanche, les anomalies conductrices révélées par
la coupe PP lm co’ïncident fréquemment avec les micro-
Le calage de l’interprétation des mesures géophysi- buttes sableuses. Leur extension en profondeur, et
ques par des mesures hydrologiques et pédologiques notamment leur liaison avec les petites ondulations du
ainsi qu’une prospection sur une surface