Contrôle structural et tectonique sur l'hydrogéologie karstique du plateau Mahafaly (domaine littoral semi-aride, sud-ouest de Madagascar)

Structural and tectonic control on karstic hydrogeology of the plateau Mahafaly (semiarid coastal area, South-West of Madagascar). The southwestern coast of Madagascar is characterized by a semiarid climate and low fresh water resources, which slow down the economic development. The studied area, located south of Toliara, is separated into a western coast of aeolian dunes and sandstones, where most of the people live, and the eastern, almost unoccupied, calcareous Mahafaly plateau. The coastal aquifer is dominated by salty water. The conductivity, close to 6000pS/cm in the north, decreases to 3000pS !cm in the south. The coastal plain is bordered to the East by highly karstified Cenozoic limestone, separated by a north-south cliff corresponding to the Toliara fault scarp. Surveys in coastal wells and in karstic aquifers clearly point out tidal influence on piezometric level and conductivity. In the north, the limestone cliff is directly in contact with the sea, whose water contaminates the karstic aquifer according to tidal variations. In the south, fresh water flows out on the beach by resurgences in the Quaternary sandstones, probably connected to the Eocene limestones, 5 km to the east. Drillings and exploration of some shafts on the plateau permitted access to the ground water table. It displays various conductivities ranging between 1500µS/cm and 5000µS/ cm, unusually high for a karstic aquifer far away from the coast. The mapping of such conductivities suggests more complex phenomena than only marine intrusions into the different aquifer systems. Chemical and isotopic analyses show an obvious seawater intrusion and evaporation influence for the coastal aquifer, lin the karstic aquifer, however, trace element analyses evoke contamination by upwelling of deep mineralized water. Salty water is frequent eastward on the basement and in the Mesozic formations. Today, fracture zones in both the coastal sandstones and in the Cenozoic limestone units control ground water circulations. Such fractures result from extensional phases in the past. The surface joint directions N-S, NE-SW and NW-SE . reflect the deep-seated horst and graben structures. Microtectonic analyses give evidence of a post-Eocene WNW-ESE extension, and recent seismic data define an E-W extensional regime. The underground flowpaths are mostly on fractures oriented along the present stress field. The tectonic history in the area and the chemical composition of the waters suggest a connection of the karst aquifer with circulations from deep formations through deep-seated faults belonging to the Toliara fault system. This could explain abnormal salinities in the karstic system, far away from the coast.
La côte sud-ouest de Madagascar est caractérisée par un climat semi-aride et une ressource en eau potable limitée qui affecte considérablement le développement humain et économique de la région. La zone étudiée, située au sud de Tuléar, est partagée entre la bande côtière la plus peuplée à l'ouest, constituée de sables dunaires et de grès alors qu'à l'est s'étend la zone déserte des calcaires du plateau Mahafaly. La limite entre ces deux domaines correspond à un escarpement de faille qui marque le passage de la faille de Tuléar. La conductivité des eaux souterraines de la bande côtière est élevée (6000 pS/cm au nord et 3000 pS/cm au sud) alors que les calcaires éocènes du plateau Mahafaly accueillent un aquifère karstique à l'eau relativement douce (2000 µS/cm). L'étude de la nappe côtière et de l'aquifère karstique met en évidence l'influence de la marée sur le niveau piézométrique et les conductivités. Au nord, la falaise calcaire met en contact les eaux du karst et l'eau de mer qui les contamine plus ou moins selon l'intensité des marées. Au sud, des sources d'eau douce sourdent sur la plage au travers des grès quaternaires, probablement connectés à la nappe des calcaires éocènes située 5 km plus à l'ouest. Les forages réalisés sur le plateau Mahafaly et certains avens ont permis d'accéder directement à l'eau de la nappe des calcaires éocènes à plusieurs dizaines de kilomètres de la côte. Les conductivités mesurées varient de 1500 µS/cm à 5000 µS/cm, ces valeurs étant fortes pour les eaux d'un aquifère karstique. La répartition des conductivités suggère d'autres mécanismes de contamination des eaux en plus des intrusions marines. Les analyses chimiques et isotopiques montrent l'influence d'intrusions marines mais aussi d'évaporation dans les eaux de la bande côtière, alors que dans les eaux du karst, les éléments traces évoquent une contamination par remontées profondes d'eaux minéralisées. Il existe de nombreuses sources d'eaux minéralisées plus à l'est dans les terrains du socle et du Mésozoïque. Aujourd'hui, les réseaux de fractures contrôlent les circulations souterraines dans les grès côtiers ou dans les calcaires cénozoïques. Cette fracturation est la conséquence d'une histoire tectonique marquée par des épisodes extensifs. L'organisation directionnelle des réseaux de diadases en familles N-S, NE-SW et NW-SE correspond à l'expression de surface des découpages profonds du socle en horsts et grabens. L'analyse microtectonique révèle une tectonique extensive post-Eocène WNW-ESE, et les données sur les séismes récents indiquent un contexte extensif E-W pour l'Actuel. Les écoulements souterrains sont favorisés par un réseau de fractures orienté favorablement par rapport à l'état des contraintes actuelles. L'histoire tectonique de la région et la composition chimique des eaux suggèrent une connexion entre l'aquifère karstique des calcaires éocènes du plateau Mahafaly et les eaux des formations profondes à la faveur d'accidents profonds.
André Grégoire, Bergeron Gilles, Guyot Luc. Contrôle structural et tectonique sur l'hydrogéologie karstique du plateau Mahafaly (domaine littoral semi-aride, sud-ouest de Madagascar). In: Karstologia : revue de karstologie et de spéléologie physique, n°45-46, Année 2005 2005. Paléokarst des plateaux ardéchois et Ressources en eau dans le Sud de Madagascar. pp. 29-40.