O. R.S.T.O.M. CENTRE DE NOUMÉA

Prospection électrique

des alluvions de la basse vallée

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de la Néhoué

P. HELCMANOCKI - Dl> BOSgu:m: .

.Juillet 197 1

IMP RÉUNIES le~HS

INTRODUCTION

Dans le cadre d'une Convention d'Etude Hydrologique des bassins

de la Golone et de la Néhoué, la Société le Nickel demanda à l'O.R.S.T.O.M.

de réaliser une campagne de prospection électrique des alluvions de la basse

vallée de la Néhoué.

Les questions posées étaient les suivantes :

- déterminer l'épaisseur des alluvions de la vallée

- reconna1tre les zones favorables pour l'exploitation de la

nappe par pompage.

Avant la campagne de prospection géophysique, la Société le

NiBkel avait fait exécuter un certain nombre de forages, dont un seul, le forage

p-" situé au voisinage du sondage électrique nO 44 a donné des débits intéres­

sants de l'ordre de 80 à 100 m'/ heure. Ces forages nous ont permis de caler

nos sondages électriques, mais en même temps il convenait de savoir pourquoi

le forage P-' donnait un débit important alors que le P-4 distant seulement de

250 m du premier était complètement stérile.

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PLAN DE SITUATION DE LA ZONE PROSPECTEE

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Préliminaires de la campagne de prospection géophysique--- -- ------,..----------

Cette campagne de mesures électriques d'une durée de 3 semaines

sur le terrain, a commencé au début du mois de février 1971 pour se terminer

peu avant la fin du m~me mois. L'équipe était constituée d'un géophysicien:

Monsieur Pierre HELCMANOCKI ; d'un opérateur chargé des mesures sur le terrain

Foionsieur Denis BOSQlJ.l!nl ; et de deux man œuvres.

Au cours de cette campagne de prospection géophysique, ~ionsieur

D. BOSQUET fut initié à la méthode de. prospection électrique, tant sur le plan

des mesures sur le terrain, que dans le domaine de l'interprétation des résultats.

Les mesures sur le terrain ont été effectuées à l'aide d'un

potentiomètre type Cagniard, parfaitement adapté pour ce travail de recherche

de nappe alluviale.

Le lever d'une carte au 1/2 OOOè et le travail de nivellement

furent confiés au cabinet de géomètre Néotopo, équipe dYnamique qui a déjà

donné satisfaction lors de la prospection géophysique de la vallée de la Dumbéa.

D'importants ~oyens de mise en œuvre fournis Par le Nickel (buldozers, tron­

çonneuses ••• ) ont permis une implantation rapide et des voies d'accès faciles

à travers la for~t.

(graphique nO 1)

La basse vallée de la Néhoué s'étend suivant une direction

Sud-Est - Nord-Ouest, bordée d'un c8té au Nord-Est par les petits massifs phta­

nitiques de l'Eocène, et de l'autre c8té au Sud-Ouest par le grand massif de

péridotites de la Tiébaghi.

:La Néhoué est alimentée par des ruisseaux qui descendent le long

de ces deux massifs, une partie importante provenant de la Tiébaghi dont les

latérites eonstituent une roche réservoir par excellence.

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- 3 -

Des échantillons de roches prélevés dans les foragGs ont montré

que le substratum de la zone prospectée était formé de phtanites.

(graphique nO 2)

La zone étudiée par prospection électrique forme une bande étroite

entre la Route Territoriale nO 1 et le lit de la rivière Néhoué, d'une largeur

comprise entre 150 m et 200 m..

Dans le projet initial, la reconnaissance de la Néhoué devait

~tre faite avec unemaillede100m.mais les importantes variations du substra­

tum nous ont conduit à choisir une maille de 50 m, beaucoup plus adaptée à ce

genre de travail.

En chaque point du plan de position nous avons indiqué le numéro

du sondage électrique et sa cote topographique rattachée en nivellement indirect

au niveau moyen des mers.

Afin d'assurer le maximum d'homogénéité lors de la traversée des

alluvions par le courant électrique, nous avons disposé les lignes parallèle­

ment au lit de la rivière. La faible épaisseur de ces alluvions nous a permis

de choisir des longueurs de ligne relativement courtes comprises entre 120 m

et 240 m, leur orientation étant Sud-Est - Nord-Ouest.

(graphique nO 3)

'.(',;~Dans la méthode de ·prospection électrique par courant continu,

on envoie dans le sol par la ligne d'émission un courant d' intensité I, entre

deux électrodes A et B. On mesure la différence de potentiel AV entre deux élec­

trodes M et N qui constituent la ligne de réception. Dans le dispositif Schlum­

berger utilisé dans cette étude, les électrodes A et B, M et N sont disposées

symétriquement par rapport au centre 0 du dispositif.

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dispositif quadripôle de mesure des resistivités .

Méthode SCHLUMBERGER

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Les mesures de l'intensité l et de la différence de potentiel AV

sont effectuées respectivement avec un ampèremètre et un potentiomètre. Ce poten­

tiomètre comporte deux circuits : le circuit de compensation des courants tellu­

riques naturels, et le circuit de mesure proprement dit du courant artificiel

émis à l'aide des piles.

Si l'emplacement du point de mesure 0 est fixe, nous pouvons

augmenter la profondeur d'investigation, à la verticale de ce point, en écartant

progressivement les électrodes A et B, symétriquement par rapport à 0 nous

réalisons ainsi un sondage électrique. La résistivité~ du terrain, affecté

par le champ électrique créé, est donnée par la loi d'Bhm.

AV=K--

l

où K est un coefficient numérique fonction de la disposition des électrodes

A, M, N, lB'.

L'interprétation des courbes de sondages électriques nous montre

que nous avons essentiellement"des courbes 3 terrains, avec de temps en temps

des courbes deux terrains.

Les courbes 3 terrains ont été interprétées à l'aide des abaques

Cagniard, par la méthode du lieu de croix. L'expérience nous a en effet montré

que les profondeurs obtenues par cette méthode étaient beaucoup plus proches

de celles obtenues par les forages.

En raison du caractère uniforme de ces sondages électriques dans

toute cette zone et du volume que représenterait la publication de tous les

sondages électriques, nous ne représenterons ici que les différents types de

courbes rencontrés lors de la prospection de la vallée de la Néhoué•

..1. ·

- S -

Pour illustrer les courbes 3 terrains, nous pouvons prendre par

exemple les sondages électriques S)!l-1, SE-2, SE-10, qui nous montrent :

- un terrain résistant superficiel correspondant aux limons ré­

cents. Sa résistivité varie de 12.C:.. m à 60Q m.

- un terrain conducteur correspondant aux alluvions anciennes

noyées dans la nappe, dont la résistivité varie de ~~ m à 30n m.

- un terrain résistant représentant le mubstratum qui constitue

la partie terminale de la courbe que l'on retrouve d'une manière constante avec

une résistivité voisine de soC. m à 7S0 m.

Dans le cas des courbes deux terrains moins fréquentes, nous pouvons

prendre par exemple les SE-4, SE-SO ••• où nous voyons :

- un premier terrain conducteur correspondant à des alluvions

très peu épaisses, dont la résistivité est comprise entre 10(1 m et 30~~ m.

On trouve ces terrains dans les zones marécageuses où le substratum est presque

affleurant.

- un deuxième terrain résistant dont la résistivité est comprise

entre SOn m et 7S('"1 m, qui correspond au substratum.

Il parait important toutefois de signaler que pour certaines in­

tercalations de conducteur au milieu de résistant, il serait prudent d'introduire

les restrictions du principe d'équivalence. Lorsque dans une succession de cou­

ches de résistii'ité p 1, P 2, ? 3, et dl épaisseur h1 ' h 2' h 3' un terrain

est plus conducteur que ses voisins, les diagrammes de sondages électriques

restent pratiquement les m~es tant que la conductance C2 == ph2 de ce, '2

terrain reste constante, et ceci tant que sa résistance transversale reste

faible par rapport à celle des deux couches encaissantes. Ce II'incipe de l' équi­

valence joue un rÔle fondamental dans l'interprétation des diagrammes à trois

terrains (ou plus). L'indétermination de l'interprétation quantitative ne peut

être levée que par la connaissance de;c'2' de préférence au moyen d'un sondage

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Gr.5

LOGS des {orages(d~pr>ès H. F/?OI'1AOt:R)

orq//e sobloneuse el grov'er

lerre veg<ilole

qo/el.ssah/e

sohle el gros groV'ier

org';.,. limoneuse

9,.av~er

s oh/e r'n el go/els dur...

arg/I& .$"obloneuse-.-

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•

- 6 -

électrique exécuté près d'un forage connu, appelé sondage électrique étalon.

Dans notre cas nous avons tenu compte de toutes les informations recueillies au

forage d' exploitation P-3 qui se trouve au voisinage du SE-44. Le forage' P-1

situé trop loin de la zone étudiée ne présente ici aucun intérêt.

Sur chaque diagramme de sondage électrique nous avons porté

les résistivités et les épaisseurs de chaque couche de terrain, ainsi que

l'orientation de la ligne. Ces renseignements obtenus seront rassemblés sur

une carte des résistivités et sur une carte des isobathes dusubstratum.

Carte des résistivités (graphiquesnO ~ et nO of)

,"

"

•

Les zones alluviales favorables à'l'exploitation par forages

sont des zones dont les alluvions présentent une forte perméabilité, ce qui

revient en langage géophysique à rechercher les alluvions présentant une forte

résistivité. Les argiles à faible perméabilité et à faible résistivité (~ 1dl~M)

constituent des couches très peu intéressantes pour des pompages, en comparaison

des sables aquifères à grande perméabilité qui ont également une résistivité

bien supérieures (~ 50 n. m à 100n m).

Pour tracer une carte des résistivités, on reporte la valeur

de la résistivité apparente pour une longueur de ligne donnée, en chaque poirt

où a été effectué un sondage électrique. On obtient schématiquement par les

valeurs de la résistivité, une représentation de la perméabilité des alluvions

pour une profondeur donnée.

Nous avons choisi sur les diagrammes de sondages électriques la

longueur de ligne sensible, c'est-à-dire que l'on se place sur la branche de la

courbe qui intéresse les alluvions noyées dans la nappe. Dans notre cas ici,

nous avons essentiellement des courbes en fond de bateau ; la partie qui nous

intéresse correspond à la branche descendante ; la branche terminale remontante

représentant le substratum. Nous avons retenu deux valeurs pour dœesser les

cartes de résistivités : ~ = 5m et ~- = 10 m. Les très fortes variaJhions2 2

, /1 1

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-7-

de l'épaisseur des alluvions nous ont amenés à faire une séparation artificielle

pour une longueur de ligne donnée, entre les résistivités intéressant les allu­

vions et situées sur la branche descendante, et les valeurs des résistivités

qui se trouvent pour cette même longueur de ligne sur la partie remontante d'une

autre courbe : tous ces points qui correspondent à un substratum peu profond

ont été englobés dans la "zone intéressant le substratutl"; Nous avons représenté

cette paxticularité par un graphique en prenant pour exemple les SE-11 et SE-26

(graphique nO 4).

Si maintenant nous examinons les cartes des résistivités pour

4- = 5 ID et 4 = 10 m, nous pouvons remarquer trois zones essentieIles,

avec une superposition presque parfaite sur les deux cartes :

- la zone la plus étendue où le substratum est très peu profond

a été marquée en hachurée et dénommée "zone intéressant le substratum". Les

valeurs de la résistivité que nous y rencontrons entourées d'un cercle, repré­

sentent les valeurs qui se trouvent déjà sur la partie remontante du diagramme

de sondage électrique. Cette zone est évidemment stérile comme l'a montré le

forage P-4 qui est resté absolument sec • Les faibles résistivités apparentes

rencontrées correspondent à des argiles.

- aU voisinage des SE-44 et SE-53 on trouve une zone très inté­

ressante, avec des . :résistivités apparentes allant de 20;;,2. m à 65 ~i. m~ Ces

résistivités correspondent à des sables argileux et des sables, mais le forage

P-3 réalisé. au vpisinage du SE~ a montré des graviers et des galets enrobés

d'argile. Un pompage progressif a permis d'éliminer cear argiles interstitielles

et d'obtenir des débits intéressants de 80 à 100 m3/heure.

- en bordure de la première zone, autour des SE-g et SE-28 , on

trouve une bande étroite à résistivités plus élevées qu'il serait intéressant

de prospecter plus largement.

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Gr. 4

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-8-

Carte des isobathes du substratum (graphique nO 8)

L'interprétation des diagrammes de sondages électriques en nous

calant sur le forage P-3, nous 1:1: permis d'établir la profondeur du substratum

et do dresser une carte des isobathes. Les valeurs indiquées sur la earte

correspondent à la cote topographique du substratum par rapport au niveau

moyen des mers. On retrouve les zones précédentes :

- la zone correspondant au substratum forme un seuil topographique

qui sépare une sorte de cuvette allongée du lit actuel de la Néhoué. Le recouvre­

ment alluvionnnire y est très épais puisqu'il est seulement de 3 à 4 m à certains

endroits, et l'on comprend encore mieux pourquoi le forage P-4 est resté sec.

- la cuvette allongée qui borde le seuil avec un remplissage

de 11 à 14 m d'épaisseur.

- une zone amont au voisinage du forage P-3 où le substratum

est nettement plus profond par rapport au seu.:ï.l, puisque le recoUVlflement

alluvionnaire plus b'Tossier atteint 14 m d'ép~dsseur.

La grande épaisseur des alluvions et leur perméabilité élevée

font de cette dernière zone un sîte favorable pour l'explOitation de la nappe~

Profils dans la zone étudiée (graphiques nO ~ et N° 10).

Afin de donner une meilleure représentation des variations de

la profondeur du substratum, nous avons tracé un certain nombre de profils

parallèles (A, B) et perpendiculaires (C, D) au seuil formé par ce substratum~

Gr. 9

Profil A

N-W 5-E

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5-E

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-10

SURFACE TOPOGI?APHI9UE

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11

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Profil B

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____ niveau topographique

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Profil C

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5-W o

~niveau topographique

Profil D

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N-E

"---------

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"

CONCLUSIONS

La prospection électrique a pu répondre parfaitement aux deux

problèmes posés :

- l'épaisseur des alluvions de la vallée nous est donnée en

chaque point de mesures pex la différence entre la cote topographique de la

surface du sol et la cote du toit du substratum phtanitique. Nous voyons qu'il

existe de grandes zones où le recouvrement n'atteint que 3 à 4 ID d'6paisseur~

à c8té de certaines plus privilégiées où nous obtenons jusqu'à 14 m • L'épaisseur

moyenne rencontrée est donc feible.

- les zones favora~les correspondent à des zones à forte peroéa­

bilité, donc à résistivité élevée. Nous voyons que ces zones sont très réduites

et se ramènent pratiquement à la zone définie autour des sondages électriques

SE-44 et SE-53, et à la bande allongée qui suit le seuil.

Si maintenant nous nous intéressons à l'exploitation, il est

nécessaire de tenir compte à l~ fois d'une épaisseur suffisante et d'une per­

méabilité importente. Dans ce cas, les zones d'exploitation se présentent

COJ:iIQ.e des chenaux plus ou moins ramifiés, correspondant probablement à d'anciens

lits de la Néhoué, séparés les uns des autres par des seuils stériles. La

nappe ainsi canalisée, pourrait expliquer les forts débits relevés.

Pour ces raisons, les zones favorables à l'explOitation se ramè­

nent à celles qui ont été citées précédemment:

- la zone des sondages électriques SE-44 et SE-53 qui se trouve

au voisinage du forage P-3.

- la bande ollongée qui longe le seuil au niveau des sondages

SE-g, SE-28, SE-22 et qu'il oonviendrait de préciser par une prospection de l'au­

tre c8té de la Route Territoriale N° 1.

. .1..

Cette première étude des alluvions de la basse vallée de ln

Néhoué nous Bontre que des possibilités d'utilisation de le nnppe par pompage

existent, mais qu'en raison du caractère particulier des zones d'exploitation

sous ln fome de chenaux ramifies une extension de la région étudiée semble

nécossaire pour faire le calcul des réserves de la nappe.