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Mission Scientifique Tibesti 2015 Page 1
Cartographie des ressources en eau de la République du Tchad – Programme ResEau I
Mission scientifique Tibesti 2015
Rapport scientifique
Ministère del’Elevage et de l’Hydraulique
République du Tchad
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1. Objectifs de la mission
Le projet RésEau I, mis en œuvre par le ministère tchadien en charge de l’eau et la Coopération Suisse,
vise à améliorer les connaissances sur les ressources en eau dans les régions où s’exercent les plus fortes
pressions pastorales et villageoises, situées au nord et à l’est du Tchad (Fig. 1).
Figure 1: Zone d’extesion de la phase 1 du projet RésEau (RésEau 1), indiquée en rouge, dans les parties septentrionale et
orientale du Tchad.
La mission scientifique du Tibesti, qui s’est déroulée du 15 Mai au 04 Juin 2015 dans le nord du Pays,
avait pour objectifs scientifiques d’étudier les contextes hydrogéologique et géologique de la région à partir
des observations de terrain, de prélever des échantillons d’eau et de roche, afin de préparer la réalisation des
prochaines cartes et notices explicatives des régions nord (Pic Toussidé, Tibesti Nord, Tibesti Est) avec une
meilleure fiabilité. . Il s’agit d’une mission conjointe entre le Ministère de l’Elevage et de l’Hydraulique et
l’Université de N’Djamena. Elle vient à la suite des missions de l’Ennedi en 2013 et des Grès de Nubie en
2014, qui ont respectivement permis : (i) de comprendre la stratigraphie des Grès Primaires et leur potentiel
hydrogéologique dans l’Ennedi ; (ii) et de déchiffrer les systèmes aquifères associés aux grès de Nubie. Cette
mission revêt un intérêt capital dans la mesure où le ministère en charge de l’eau n’a guère procédé à ce jour
à une étude hydrogéologique systématique dans la région et ne dispose pas d’un inventaire des points d’eau
du Tibesti.
Néanmoins, les principaux traits géologiques et hydrogéologiques de la région peuvent être déduits
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des travaux scientifiques antérieurs, et permettent de définir la problématique liée à la caractérisation de la
ressource en eau dans le Tibesti, en l’occurrence les types de nappes et leur relation à l’environnement
géologique et structural.
2. Contexte géologique et hydrogéologique du Tibesti
a) Géologie
Le Tibesti se caractérise sur le plan géologique par un ensemble de roches métamorphiques,
magmatiques et sédimentaires dont l’âge varie entre le précambrien et le quaternaire (Fig. 2).
Figure 2: Carte géologique simplifiée du Tibesti (modifiée d’après Suayah et al., 20061). 1: Couverture quatrnaire. 2 :
Vulcanite Cénozoïque (basaltes, rhyolites). 3: Sédiments Cénozoïque. 4: Sédiments mésozoïque. 5: Sédiments
paléozoïque. 6 – 11: Socle Précambrien (6: Pluton de Wadi Yebigue; 7: Batholithe de Ben Ghnema; 8: Séries magmatiques
du Super Tibestien; 9: Plutonites indifférenciées; 10: Tibestien Supérieur; 11: Tibestien Inférieur).
- Le socle précambrien :
Il comprend deux ensembles métamorphiques (le Tibestien Inférieur et le Tibestien Supérieur) recoupés
par des intrusions granitiques (Wacrenier, 19562 ; Wacrenier et Vincent, 19583). Le Tibestien Inférieur
comprend des roches paradérivées et orthodérivées ayant subi un métamorphisme dans le faciès
1 Suayah et al., “Tectonic Significance of Late Neoproterozoic Granites from the Tibesti Massif in Southern Libya Inferred from Sr and Nd Isotopes and U–Pb Zircon Data.” 2 Wacrenier, “Borkou - Ennedi - Tibesti.” 3 Wacrenier and Vincent, “Notice Explicative de La Carte Géologique Provisoire Du Borkou-Ennedi-Tibesti.”
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amphibolite, avec des occurrences de migmatisation. Il est représenté par des amphibolites, des
micaschistes, des gneiss, des quartzites, des cipolins et des pyroxénites. Il est séparé du Tibestien Supérieur
par un conglomérat de base.
Le Tibestien Supérieur affleure largement au nord de l’édifice volcanique du Tibesti et forme des
affleurements recouvrant une surface plus petite au sud de celui-ci, dans la boutonnière de Miski.
Principalement constitué de roches détritiques faiblement métamorphisées, il comprend sur une semelle
conglomératique, des schistes, grès arkosiques, phyllades, métagrauwakes et cipolins en intercalation avec
des métarhyolites et des métabasaltes (Kasser, 19954).
Diverses intrusions calco-alcalines datées entre 600 et 530 Ma (séries magmatiques du Super-Tibestien et batholite de Ben Ghnema, séries magmatiques d’Eghei, pluton de Wadi Yebigue) recoupent les formations métamorphiques précédemment décrites (Pegram et al., 19765; Ghuma and Rogers, 19786; El Makkrouf, 19887; Suayah et al., 2006).
- La couverture sédimentaire
Les formations sédimentaires sont variées et se répartissent, en terme d’âge, du Primaire au Quaternaire.
Les formations primaires sont dominées par des grès , avec: (i) les grès inférieurs, à stratifications entrecroisées (Ordovicien) ; (ii) les grès moyens psammitiques à granulométrie fine (Gothlandien) et les grès supérieurs, de la
série des Tassilis (Dévonien inférieur) surmontée par des grès à plantes (Dévonien) et des grès maneux (Carbonifère).
Les grès mésozoïques (Continental Intercallaire ou Grès de Nubie) sont décrits entre Bardaï et Aouzou, où des failles de direction N20°E mettent en contact des panneaux gréseux et le socle précambrien.
Le Tertiaire correspond aux dépôts marins d’âge Eocène.
- Les formations volcaniques (Fig. 3)
4 Kasser, “Evolution Précambrienne de La Région Du Mayo Kebbi (Tchad). Un Segment de La Chaîne Panafricaine.” 5 Pegram et al., “Pan-African Ages from a Tibesti Massif Batholith, Southern Libya.” 6 Ghuma and Rogers, “Geology, Geochemistry, and Tectonic Setting of the Ben Ghnema Batholith, Tibesti Massif, Southern Libya.” 7 El Makhrouf, “Tectonic Interpretation of Jebel Eghei Area and Its Regional Application to Tibesti Orogenic Belt, South-Central Libya.”
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Figure 3: Carte géologique de la province volcanique du Tibesti (Gourgaud et Vincent, 2004).
Le massif du Tibesti (Figure 3), d’une superfice d’environ 100000 km2 (Gourgaud et Vincent, 2004; Permenter et Oppenheimer, 2007), comprend d’abondantes vulcanites représentant environ 30% de ses affleurements (Kusnir, 1995). Ces roches volcaniques, associées à un volcanisme de point chaud, se composent essentillement de coulées de basaltes et de rhyolites intercalées. Bien qu’il n’existe pas de données géochronologiques sur les formations volcaniques du Tibesti, qui reposent sur les grès de Nubie d’âge Mésozoïque, la limite inférieure des manifestations volcaniques semble se situer au passage Crétacé-Tertiaire et les activités volcaniques s’étendent jusqu’au Quaternaire, comme l’atteste le volcanisme actif de Soborom. L’Emi Koussi, qui culmine à 3415 mètres, est le sommet le plus haut du Sahara.
b) Hydrogéologie
Le Tibesti n’a jamais fait l’objet d’une étude hydrogéologique, à l’exception de la reconnaissance
préliminaire de J. Barbeau en 1962. Les palmeraies, abondantes dans le Tibesti, attestent de la présence
d’eau souterraine, bien que la région, désertique, ne soit que faiblement arrosée. Les précipitations sur les
formations de socle donnent lieu à des écoulements vers les vallées, avec des infiltrations dans les alluvions
grossières, constituant des nappes sous-fluviales qui peuvent être continues et pérennes, à condition d’être
suffisamment rechargées annuellement. Dans les grès fissurés, donc suffisamment perméables, l’infiltration
est rapide et les eaux de pluies rechargent les nappes d’eau souterraine, constituées au-dessus des
formations de socle précambrien ou volcaniques, imperméables.
3. Itinéraire
Tableau 1 - Itinéraire de la mission tel que réalisé.
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L’itinéraire, tel que prévu initialement dans les termes de référence, a été modifié en début de la
mission, afin de le rendre conciliable avec les travaux de recherche à effectuer, et surtout les contraintes de
terrain (Tableau2). C’est ainsi que le site d’Aozi a été annulé pour des raisons d’impraticabilité de la route. Les
changements, en réponse à des questions sécuritaires et des considérations géologiques, se sont faits en
arrivant à Bardai, où il a été décidé d’effectuer le circuit en sens inverse.
4. Résultats
Lors de cette mission, les activités suivantes ont été menées:
- Collecte de 25 échantillons de roches, parmi lesquelles des roches du socle métamorphique
(granites, métabasites, etc.), des roches sédimentaires (grès divers, sables, argilites) et des roches
volcaniques (basaltes, rhyolites, ignimbrites, trachy-andésites et trachytes).
- Analyses semi-quantitatives (nitrate, nitrite, fer, sulfate, dureté) avec des bandelettes de la qualité
des eaux de puits, forages, sources et mares.
- Mesures in-situ des paramètres physicochimiques (température, pH et conductivité) de puits, de
forages, de mares et de sources.
- Prélèvement de 45 échantillons d’eau pour analyses chimiques et isotopiques subséquentes.
- Description de contextes géologiques et clarification du contexte stratigraphique des roches du socle
précambrien, des grès et des formations volcaniques.
- Mesures des niveaux d’eau et des profondeurs des ouvrages.
No Jour Lieu de départ Lieu d’arrivée Logement Notes
1 Ven 15 Mai N’Djaména N’gouri
2 Sam 16 mai N’gouri Mao
3 Dim 17 mai Mao Bodelé Nuit à la belle étoile
4 Lun 18 mai Bodele Zouar Arrivé a Zouar Rencontre avec les autorités
s5 Mar 19 mai Zouar Terrain levé Ecole centre Zouar
6 Mer 20 mai Zouar Zourké route 7 Jeu 21 mai Zouarké Bardai Nuit à la belle étoile
8 Ven 22 mai Bardai zoumri Arrivé à Bardaï Rencontre avec les autorités
9 Sam 23 mai Bardai Massif tibesti Camp Bardaï
10 Dim 24 mai Bardai Levé sur le terrain Camp Bardaï Visite gouverneur
11 Lun 25 mai Bardai Aouzou Nuit à la belle étoile
12 Mar 26 mai Aouzou Yebbi Souma Waddi de Kilingué
13 Mer 27 mai Yebisou/YebbiBou Miski
14 Jeu 28 mai Miski Faya Levé et echanti K.
15 Ven 29 sam Faya Levé sur la ville deleguation MEH
16 Sam 30 mai Faya deleguation MEH Rencontre avec les autorités
17 Dim 31 mai Faya Repos Nuit à la bel étoile
18 Lun 1 juin Faya Kouba olanga Nuit à la bel étoile Camp de base
19 Mar 2 juin Kouba olanga Mossoro Bureau Fida echange sur le pastoralisme
20 Mer 3 juin Mossoro Massaguet route
21 Jeu 4 juin Massaguet N’djamena Arrivé N’djaména
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- Identification et description du système aquifère en relation avec le contexte géologique et la
géomorphologie.
- Documentation photographique d’affleurements et sites géologiques.
- Utilisations du GPS Juno pour enregistrer les coordonnées des localités, des points d’eau (sources,
mares, puits, forages), des affleurements, des pistes parcourues et autres points remarquables.
- Contrôle de la cohérence des enregistrements de la base de données SITEAU.
- Informations sur l’historique des pluies et la fréquence des écoulements des enneris lors des
dernières années à Zouar, Bardaï, Aozou, Yebbi Bou et Miski.
Figure 4: Description de roches à l'afflurement (A) et aperçu du kit de mesure des paramètres physico-chimiques (B).
Le secteur de Zouar et Zouarké
Zouar et Zouarké occupent le coeur d’une vallée alluvionnaire encaissée dans les contreforts
gréseux, dans la partie sud-ouest du massif du Tibesti. Les grès décrits dans ce secteur sont essentiellement
arkosiques, à passées conglomératiques, généralement grossiers et fracturés. Ils seraient d’âge Cambrien
(Kusnir, 1995; Kusnir et Moutaye, 1997) et disposent, grâce à leur importante fracturation, d’une une forte
perméabilité qui contribue à en faire de bons réservoirs pour la ressource en eau.
La profondeur du niveau d’eau mesurée, principalement contrôlée par la position topographique,
varie de 9,87 à 23,17 mètres sur les puits. Les paramètres mesurés in-situ (Annexe) révèlent une eau de
bonne qualité.
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Figure 5: Réseau de fractures dans les grès cambriens à Zouar.
Le secteur de Zoumri
La localité de Zoumri comprend des formations volcaniques d’âge Cénozoïque intrusives dans les
roches sédimentaires gréseuses, ces dernières étant rattachées aux grès de Nubie d’âge Mésozoïque (Kusnir,
1995 ; Kusnir et Moutaye, 1997). Ces formations sont recouvertes par des dépôts détritiques constitués des
sables, argiles, et conglomérats. D’une manière générale, les observations de terrain révèlent une
intercallation intime entre les roches volcaniques et sédimentaires, ce qui permet de proposer deux
hypothèses en ce qui concerne la chronologie relative de leur mise en place: (i) une intrusion des roches
volcaniques dans les formations sédimentaires, plus anciennes; ou (ii) une accumulation successive de
niveaux gréseux et volcaniques, accomodant l’extension et l’amincisement crustal au-dessus d’une zone de
point chaud associée à un “doming” responsable de l’élévation topographique générale du Tibesti. Seule une
étude radiochronologique permettrait de choisir de manière définitive entre les deux hypothèses.
Sur le plan hydrogéologique, les nappes développées sur des alluvions sableuses se situent au contact
entre les formations sédimentaires et volcaniques, où se localisent des cours d’eau temporaires. La
fracturation des grès, notamment au contact des intrusions volcaniques, leur assure une importante
perméabilité qui favorise l’infiltration des eaux de surface vers la nappe au dessus des niveaux volcaniques
massifs, imperméables. Ainsi, la succession de niveaux gréseux et volcaniques, respectivement perméables et
imperméables, favorise la formation des aquifères contenant la ressource en eau décrite dans ce secteur
sous les formes suivantes :
- la nappe des alluvions de faible profondeur ;
- la nappe de vallée ou de fracture entre les formations volcaniques et gréseuses ;
- les sources liées à l’affleurement de la nappe des aquifères gréseux suivant les variations de la
surface topographique.
La profondeur du niveau d’eau mesurée sur les puits varie de 8,36 à 9,82 mètres. La qualité de l’eau est
normale. Un faible enrichissement en fer est constaté et attribué à l’abondance de roches volcaniques
mafiques.
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Figure 6: Intercalation Grès/Basalte aux environs de Zoumri.
Le secteur de Bardai
La ville de Bardai, chef-lieu de la région du Tibesti, est dominée par des formations géologiques
diverses, comprenant des roches du socle précambrien recouvertes par les grès Cambrien à l’entrée ouest de
la ville , des grès de Nubie en intercallation avec des basaltes et des rhyolytes vers l’est, au centre du massif
volcanique du Tibesti. Les formations du socle sont essentiellement représentées par des métabasites
présentant une schistosité de fracture, de direction N125-145°E avec un pendage fort, variant entre 70 et
90°. Des failles sub-méridiennes recoupent à la fois le socle et la couverture sédimentaire.
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Figure 7: Schistosité de fracture recoupée par les failles dans les roches du socle précambrien à l’entrée de Bardaï.
Figure 8: Contact Grès cambriens/Socle précambrien à l'entrée de Bardaï.
La ressource en eau est représentée par des nappes alluvionnaires de faible profondeur, des nappes
de vallée ou de fracture entre les formations volcaniques et gréseuses, émergeant parfois sous forme de
source en fonction des variations topographiques.
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La profondeur du niveau d’eau mesurée sur les puits varie de 5,9 à 11,23 mètres selon la position
topographique.
L’intérêt des secteurs de Zoumri et de Bardaï résulte du fait qu’ils permettent d’illustrer, à petite
échelle, le contexte hydrogéologique général du Tibesti. Ce qui en constitue également la complexité.
Le secteur d’Aouzou
Autour de la ville d’Aouzou affleurent des formations gréseuses qui se distinguent par une
granulométrie fine. Ils seraient d’âge précambrien (Kusnir, 1995).
La ressource en eau est variée et se présente sous forme de :
- Nappe des alluvions anciennes formant une nappe ;
- Nappe des alluvions récentes dans les ouadis ;
- Nappe dans le grès constituant localement des sources suivant la topographie.
Des dépôts évaporitiques (Figure 9B), liés à une évaporation intense, sont décrits dans ce secteur.
La profondeur du niveau d’eau mesurée sur les puits varie de 2 à 9,56 mètres.
Le secteur de Yebbi souma et Yebbi Bou
Il est constitué par des formations géologiques gréseuses et volcaniques. Les grès sont fortement
fracturés et les roches volcaniques (basalte et rhyolite) montrent un débit prismatique (Figure 10) accentué
dans la partie supérieure de la coulée, contribuant ainsi à créer un gradient de la perméabilité de la roche en
fonction de la profondeur, ce qui favorise l’infiltration et le stckage en profondeur de l’eau. Les aquifères sont
de nature gréseuse, alluvionnaire ou volcanique. La source de Kilengué (Figure 10) correspond à la mise en
affleurement de l’aquifère gréseux reposant sur un substrat basaltique imperméable.
Figure 9: A: Source dans les grès d’Aouzou. B: Dépôts évaporitiques à partir
des ruisselements des eaux de la source.
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Figure 10: A gauche: Orgues basaltiques (débit prismatique) aux environs de Yebbi-Souma. A droite: Source de Kilengué
dans un environnement géologique constitué de grès et de basaltes.
Le secteur de Miski
Cette localité est dominée par des formations gréseuses et volcaniques. L’eau est captée dans les
nappes alluvionnaires anciennes et récentes.
La profondeur du niveau d’eau mesurée sur les puits varie de 13,49 à 24,62 mètres.
Conclusion
D’une manière générale, la région du Tibesti est dominée par des nappes alluvionnaires (peu
profondes) liées aux dépôts sédimentaires grossiers (graviers et sables) et moyennement grossiers (sables).
Ces dépôts produisent une perméabilité importante, ce qui leur confère une bonne capacité de recharge et
de stockage et une productivité importante.
Les formations sédimentaires consolidées (grès) et le toit des formations volcaniques présentent des
fractures remarquables, leur conférant une perméabilité assez élevée, permettant la recharge de la nappe.
Les nappes affleurent localement suivant les dépressions topographiques et forment des sources et
des mares. Les sources apparaissent non seulement dans des formations meubles (alluvions anciennes) mais
également des formations gréseuses et volcaniques.
La végétation, éparse à moyenne, est principalement représentée par des espèces arbustives dont
le développement est un bon marqueur de la présence d’eau. La disposition linéaire des ceintures de
végétation parallèlement à la direction majeure des fractures (NE-SW ; NW-SE) et des cours d’eaux principaux
indique le rôle du contrôle structural, notamment celui des failles, sur la distribution des nappes et permet
de décrire le contexte hydrogéologique global, tributaire d’une perméabilité favorisée par un réseau
important de fracturation.
Plusieurs points d’eau, exploités à des fins multiples (consommation humaine, animale, usage
domestiques, etc.), ont été échantillonnés et mesurés dans le cadre de la mission.
Selon les informations recueillies sur place, la recharge des nappes alluvionnaires est assurée par des
précipitations irrégulières, dont la fréquence varie entre une et trois précipitations annuelles.
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Le descriptif détaillé des toutes les activités et les observations environnementales entreprises sur le terrain
durant la mission est disponible sous forme de fichiers Excel et fiches de renseignements des points d’eau.
Enfin, cette mission a été l’occasion de constater des incohérences dans la base de données SITEAU.
Aussi, nous recommandons la mise à jour de cette dernière, notamment en bénéficiant des travaux de terrain
engagés par les étudiants du Master HydroSIG dans le cadre de leur mémoire de fin d’années et, en cas de
nécessité, en définissant des thèmes qui s’y rapportent en étroite collaboration avec le Ministère de tutelle.
N’Djamena, le 25 Juin 2015
Dr. Moussa ISSEINI
