Spectrometrie Gamma L'OR Memoire YEO

République de Côte d’Ivoire

Année Académique : 2012-2013

Ministère de l’Enseignement
Supérieur et de la Recherche
Scientifique

Département de Formation et de Recherche des
Sciences de la Terre et des Ressources Minières

Institut National Polytechnique
Félix Houphouët Boigny

MEMOIRE
Pour l’obtention du Diplôme :
D’Ingénieur des Techniques Option : Mines
et Hydrocarbures

THEME :

Ecole de Formation Continue et de
Perfectionnement des Cadres

Centre des Ingénieurs et
Techniciens des Travaux publics

APPLICATION DE LA
SPECTROMETRIE GAMMA DANS
LA RECHERCHE DE GÎTE
AURIFERE, CAS DES PROSPECTS
DE NIAOGHO ET DE SONDO
(BURKINA FASO)
Période : du 06 Mars au 06 Juin 2013

Présenté par : YEO Kounvolo,
Elève Ingénieur des Techniques option Mines et
Géologie.
Encadreur Technique

Encadreur Pédagogique

M. Joseph SAWADOGO

M. COULIBALY Drissa,
Enseignant-Chercheur au
Département de STeRMi

Ph.D. en géologie,
Chef géologue à
Volta Resources Inc.

Application de la Spectrométrie Gamma dans la recherche de Gîte aurifère, cas des prospects de Niaogho et de
Sondo-Burkina Faso

REMERCIEMENTS
Savoir reconnaître le bien fait et d’en tirer le maximum de profits est une vertu naturelle
qui mérite d’être perpétuée.
Je tiens donc à remercier M. Guy Franceschi, Vice-président à l’exploration de la compagnie
minière Volta Resources, ainsi que le « Country Manager », M. Zoungrana Goama Raphael, qui
nous ont ouvert les portes de ladite entreprise.
Mes remerciements vont également à l’endroit de tous les chefs Géologues de Volta Resources : le
doyen Joseph SAWADOGO, Athanase NARE, KABORE Didier et Michael Baddy Wanye qui ont
su placer en nous leur confiance, et permis notre intégration au sein du groupe ; Merci aussi à tous
nos collègues et collaborateurs, mention spéciale faite à M. Dramani Ouedraogo, géologue au sein
de l’entreprise.
Merci en particulier au Directeur de l’EFCPC et à M. GNABOA Zéphyrin, Chef de projet CI2TP
qui ont veillé à nous assurer une formation de qualité.
A tous le corps enseignant, nous disons merci, notamment, M.COULIBALY Drissa, géophysicien
et enseignant chercheur au département de STeRMi.
Enfin, merci à tous les camarades auditeurs de promotion.

YEO Kounvolo-Mémoire de fin de cycle 2010-2012/EFCPC

Ingénieur des Techniques Option : Mines et Géologie
II

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Sondo-Burkina Faso

AVANTS-PROPOS
Dans le souci de former des Techniciens Supérieurs, des Ingénieurs et des cadres
professionnels,

compétents,

directement

opérationnels

en

entreprise,

l’Institut

National

Polytechnique Félix HOUPHOUET-BOIGNY (INP-HB) de Yamoussoukro a été créé par le décret
N°96-678 du 04 Septembre 1996. Il comporte en son sein sept (7) Grandes Ecoles :

Ecole Préparatoire (EP)

Ecole de Formation Continue et de Perfectionnement des Cadres (EFCPC)

Ecole Supérieure d’Agronomie (ESA) ;

Ecole Supérieure de Commerce et d’Administration des Entreprises (ESCAE) ;

Ecole Supérieure d’Industrie (ESI) ;

Ecole Supérieure des Mines et de Géologie (ESMG) ;

Ecole Supérieure des Travaux Publics (ESTP).
L’INP-HB, est l’un des plus grands et prestigieux instituts de l’Enseignements Supérieur en
Afrique de l’ouest. Il a toujours eu le souci d’offrir à ses étudiants une formation efficiente pour
répondre efficacement aux exigences et aux réalités du marché de l’emploi.
L’EFCPC, œuvre dans ce sens, en octroyant une formation adéquate aux cadres ayant déjà
une formation initiale et désireux de se perfectionner dans leur domaine respective; c’est ainsi que
le Centre des Ingénieurs et des Techniciens des Travaux Publics (CI2TP) a été créé afin de répondre
au perfectionnement dans les domaines du génie minier et civil. A la fin de la formation, un projet
de fin d’étude sur un thème de recherche est effectué par chaque auditeur. Ce document présente à
cet effet les résultats de nos travaux.

YEO Kounvolo-Mémoire de fin de cycle 2010-2012/EFCPC

Ingénieur des Techniques Option : Mines et Géologie
III

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Sondo-Burkina Faso

SOMMAIRE
REMERCIEMENTS.

II

AVANT-PROPOS

III

LISTE DES ABREVIATIONS

VII

LISTE DES ILLUSTRATIONS

VIII

LISTE DES TABLEAUX

XI

LISTE DES ANNEXES

XII

RESUME

XIII

ABSTRACT

XIV

INTRODUCTION

1

PREMIERE PARTIE: GENERALITES
CHAPITRE I: PRESENTATION DE VOLTA RESOURCES Inc.

3

I.1

Les Projets de VOLTA RESOURCES en Afrique de l’Ouest

3

I.2

Les projets de VOLTA RESOURCES au Burkina Faso

4

CHAPITRE II: PRESENTATION DU BURKINA FASO

5

II.1

Géographie Humaine et Economique

5

II.2

Physiographie

5

II.3

II.2.1 Relief

6

II.2.2 Climat

6

II.2.3 Végétation

7

II.2.4 Réseau Hydrographique

8

Géologie et Potentiel Minier

9

CHAPITRE III : PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE

12

III.1

Localisations

12

III.2

Climat et Végétation

13

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Ingénieur des Techniques Option : Mines et Géologie
IV

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Sondo-Burkina Faso

III.3

Géomorphologie et Hydrographie

13

III.4

Population et Activités Economiques

14

III.5

Géologie Régionale et Minéralisation

15

III.6

Historique des Travaux Réalisés sur la zone d’étude

17

CHAPITRE IV : APPLICATIONS DE LA RADIOMETRIE ET DE LA SPECTROMETRIE GAMMA
RAY

19

IV.1

Quelques Définitions

19

IV.1.1 Principe d’utilisation de la méthode radiométrique pour la cartographie des
intrusifs magmatique

IV.2

20

IV.1.2 Principe physique

20

Domaines d’Applications et Historiques

25

DEUXIEME PARTIE: MATERIEL ET METHODE

CHAPITRE V : MOYENS HUMAINSET MATERIELS

28

V.1 Moyens humains

28

V.2 Logistique

28

CHAPITRE VI : METHODE

30

VI.1 Détermination radiométrique des éléments eU, eTh, K_

30

VI.1.1 Définition de la grille du levé spectrométrique

30

VI.1.2 Appareillage utilisé pour l’acquisition des données radiométriques

31

VI.1.2.1Acquisition des concentrations en K40, eU et eTh

33

VI.1.22 Limites

35

VI.2 Traitement des données

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36

Ingénieur des Techniques Option : Mines et Géologie
V

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Sondo-Burkina Faso

TROISIEME PARTIE : RESULTATS ET INTERPRETATIONS

CHAPITRE VII : PRESENTATION DES RESULTATS ET INTERPRETATIONS

39

VII.1 Distribution de l’Uranium (eU)

40

VII.2 Distribution du Thorium (eTh)

41

VII.3 Distribution du Potassium (K%)

43

VII.4 Distribution du Total_ppm des trois éléments

45

VII.5 Modélisation de la carte géologique du prospect Niaogho-Sondo via la distribution
du Total_ppm par la méthode de Krigeage

46

VII.5.1 Carte de contour

46

VII.5.2 Krigeage

47

VII.5.3 Méthode par Classification (Clustering)

50

RECOMMENDATIONS

52

CONCLUSION

54

BIBLIOGRAPHIE

55

ANNEXES

56

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VI

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Sondo-Burkina Faso

LISTE DES ABREVIETIONS


INP-HB : Institut National Polytechnique-Houphouët Boigny.



IRSN : Institut de Radioprotection et de Sureté Nucléaire – France.



ASN : Autorité de Sureté Nucléaire – France.



IAEA : International Agency of Energy Atomic (Agence Internationale de l’Energie
Atomique).



CEA : Commissariat à l’Energie Atomique.



Insd BF : Institut National de Statistique Démographique Burkina Faso.



ONTB : Office National du Tourisme Burkinabè.



Ga : milliard d’année



Moz : Million d’once.



RMI&I : Ressources Mesurées Indiquées et Inférées.



VTR : Volta Ressource.



BUMIGEB : Bureau des Mines et Géologie du Burkina.



BF : Burkina Faso.



CIV : Côte d’Ivoire.



RC : Reverse Circulation. ou circulation reverse



DD : Diamond Drilling ou sondage au diamant



RAB : Rotary Air Blast ou rotation d’air comprimé



eU : équivalent Uranium



eTh : équivalent Thorium



40K : Potassium 40



K_ : Potassium 40



Bq : Le Becquerel

YEO Kounvolo-Mémoire de fin de cycle 2010-2012/EFCPC

Ingénieur des Techniques Option : Mines et Géologie
VII

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Sondo-Burkina Faso

LISTE DES ILLUSTRATIONS
Figure 1. Principaux Gisements d’Or en Afrique de l’Ouest et les Projets de Volta

Page 3

Figure 2: Projets de Volta au Burkina Faso

Page 4

Figure 3:Carte de pluviométrie annuelle moyenne du Burkina Faso. Source : planeteburkina.com/geographie-burkina.php du 1er Juin 2013
Page 7
Figure 4:Carte du réseau hydrographique du Burkina Faso. Source: .ontb.bf/burkina/geoclimat.htm du 1er juin 2013

Page 8

Figure 5: Carte géologique synthétique du craton Ouest Africain (Boher et Al, 1992)

Page 9

Figure 6: Carte géologique et minière du Burkina Faso. Source: BUMIGEB

Page10

Figure 7: Localisation des cibles minérales de Kiaka Main zone

Page 12

Figure 8:Savane arborée, prospect de Niaogho

Page 13

Figure 9: Culture maraichère, prospect de Niaogho

Page 14

Figure 10:Carte Géologique régionale de Kiaka

Page 16

Figure 11: Aperçu du Gisement d’Or de Kiaka et cibles environnantes

Page 16

Figure 12: Carte géologique régionale interprété de Niaogho et Sondo

Page 17

Figure 13:Illustration du principe physique du rayonnement Gamma (Source : Le journal
CEA/Saclay 09/2001)

Page 21

Figure14: Les 3 types de rayonnements ionisants et leur interaction avec la matière (Wikipedia)
Page 23
Figure 15: Différents domaines d’applications de la radiométrie

YEO Kounvolo-Mémoire de fin de cycle 2010-2012/EFCPC

Page 26

Ingénieur des Techniques Option : Mines et Géologie
VIII

Application de la Spectrométrie Gamma dans la recherche de Gîte aurifère, cas des prospects de Niaogho et de
Sondo-Burkina Faso

Figure 16: Présentation de l’équipe: Balima le chauffeur à gauche de l’image suivi de Mahdi le
technicien à droite et l’ouvrier au bas de l’image

Page 29

Figure 17: Aperçu de la carte de krigeage des résultats de la Auger et des grilles présentant les
profils de levé radiométrique. Logiciel MapInfo-Discover12

Page 31

Figure 18:Spectromètre gamma RS-230

Page 32

Figure 19: Levé radiométrique au sol, colline latéritique de Niaogho

Page 35

Figure 20: Levé radiométrique au sol, végétation de Sondo

Page 35

Figure 21:Block diagramme des Spectromètres Gamma ray (IAEA, 2003)

Page 37

Figure 22: Exemple de Diagramme de méthodologie pour l’interprétation des données de
Spectrométrie Gamma Ray
Page 39
Figure 23:Carte des valeurs en eU_ppm de Niaogho/Sondo. Les données radiométriques pour eU
proviennent des données acquises par le système RS-230. Données krigées à l’aide du logiciel
MapInfo-Discover12
Page 40
Figure 24:Carte des valeurs en eTh_ppm de Niaogho/Sondo. Les données radiométriques pour eTh
proviennent des données acquises par le système RS-230. Données krigées à l’aide du logiciel
MapInfo-Discover12
Page 42
Figure 25: Carte des valeurs en potassium de Niaogho/Sondo. Les données radiométriques pour le
potassium proviennent des données acquises par le système RS-230. Données krigées à l’aide du
logiciel MapInfo-Discover12
Page 44
Figure 26:Carte des valeurs du Total en ppm de Niaogho/Sondo. Les données radiométriques pour
le Total en ppm des trois éléments (eU, eTh, K) proviennent des données acquises par le système
RS-230. Données krigées à l’aide du logiciel MapInfo-Discover12
Page 45
Figure 27:Carte de contour du Total_ppm des trois éléments (eU, eTh, K) du levé radiométrique
Gamma Ray de la zone Niaogho/Sondo. Logiciel Surfer9

Page 46

Figure 28: Semi-variogramme expérimental du Total_ppm de Niaogho/Sondo

Page 47

Figure 29:Ajustement du Semi variogramme expérimentale du Total_ppm via Surfer 9, Model
Mathéron (scale:15000, Length:1350, Error:0, Micro:3100, Variance:18096)
Page 47

YEO Kounvolo-Mémoire de fin de cycle 2010-2012/EFCPC

Ingénieur des Techniques Option : Mines et Géologie
IX

Application de la Spectrométrie Gamma dans la recherche de Gîte aurifère, cas des prospects de Niaogho et de
Sondo-Burkina Faso

Figure 30: Carte de Krigeage du Total_ppm après ajustement du semi-variogramme expérimental
de la zone Niaogho et Sondo (via Surfer 9)
Page 48
Figure 31: Carte de Krigeage de la zone de Niaogho/Sondo via MapInfo-Discover12
Page 49
Figure 32: Délimitation des unités lithologiques ou contacts lithologiques à travers la classification
des valeurs de contour, des observations et descriptions pétrographiques du terrain. Logiciel Surfer9
Page 50
Figure 33: Carte géologique semi détaillée du prospect de Niaogho/Sondo présentant les anomalies
tarières à l’échelle 1/35000. Logiciel MapInfo-Discover12
Page 51
Figure 34: Résultats Radiométrique et Magnétique aéroportés de la région Nord-Ouest de Lou
Lake au Canada. Le processus hydrothermal est mis en évidence par un pic et du Potassium du
MAG avec une coïncidence du rapport eTh/K en baisse. Le pic du rapport eU/eTh, reflète une
minéralisation Uranifère. (D’après Shives et al., 1997)
Page 52
Figure 35: Potassium versus thorium concentrations determined by in-situ gamma ray
spectrometry, from the Lou Lake area, Northwest Territories, Canada. Increasing potassium within
a lithologic unit reflects the hydrothermal potassium enrichment (after Shives et al., 1997)
Page 53

YEO Kounvolo-Mémoire de fin de cycle 2010-2012/EFCPC

Ingénieur des Techniques Option : Mines et Géologie
X

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Sondo-Burkina Faso

LISTE DES TABLEAUX

Tableau I: Répartition du Birimien en Afrique de l’Ouest

Page 11

Tableau II: Exposition humaine à la Radioactivité selon l’OMS

Page 24

Tableau III: Matériels utilisés pour la réalisation de la campagne

Page 27

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Ingénieur des Techniques Option : Mines et Géologie
XI

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Sondo-Burkina Faso

LISTE DES ANNEXES

Annexe 1. Esquisse de la fiche technique utilisée sur le terrain lors des levés radiométriques
Page 55
Annexe 2.Fiche de la base de données radiométriques

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Page 56

Ingénieur des Techniques Option : Mines et Géologie
XII

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Sondo-Burkina Faso

RESUME
L’équipe de la régionale de Volta Resources, dans laquelle nous avions été affecté pour
nos travaux de recherche, a pour mission, sur la base d’anciens travaux, de compilation de données,
d’interprétation des résultats de la géophysique aéroportée, d’identifier et de définir des cibles
potentielles pouvant aboutir à la découverte de gisements additionnels afin d’accroître les
ressources en Or du gisement de Kiaka.
Niaogho et Sondo sont deux prospects contigus situés au Nord du permis de Kiaka à
environ18 km à vol d’oiseau de «Kiaka main Zone». Cette zone a fait l’objet de plusieurs travaux
qui ont permis de mettre en évidence des anomalies, confirmées par la moto tarière. L’objectif visé
par nos travaux était par le biais du Spectromètre Gamma Ray (RS-230), de produire une carte
géologique semi détaillée, à travers laquelle, l’on pourrait cerner clairement la structure géologique,
et évaluer le potentiel aurifère de Niaogho et de Sondo afin de prévoir une campagne de Sondage.
Les levés spectrométriques ont été faits sur un total de 27 profils parallèle, long de 4,95
km chacun et perpendiculaires aux structures locales. Nous avons utilisés deux logiciels différents
(Surfer 9 et MapInfo-Discover12) pour un traitement quantitatif et qualitatif des données
recueillies. A travers les variations spatiales ou contrastes des différents éléments radioactifs
naturels (eU, eTh et K_) du substratum ainsi que les observations et descriptions pétrographiques
nous avons mis en évidence trois grands ensemble géologique constitués d’une intrusion granitique
parfois déformée (granite et Pegmatite), de Volcano sédiments et de Méta sédiments au contact
entre l’intrusif et les Volcano sédiments.
Cette campagne de levé radiométrique au sol a été réalisé en 24 journées avec une durée
moyenne d’acquisition journalière de 6 heures correspondant environ à 6,4 km de parcours soit
environ 1 km2 par jour. Ces travaux se sont déroulés pendant la période couvrant la saison sèche
(Mars-Avril-Mai), échelonnés suivant un calendrier relatif aux périodes de repos « break ». Les
résultats ainsi obtenus sont présentés par les cartes ci-après.

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Ingénieur des Techniques Option : Mines et Géologie
XIII

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Sondo-Burkina Faso

ABSTRACT
The regional team of Volta Resources in which we had been assigned to our research,
mission is, to identify and define potential targets that could lead to the discovery of additional
deposits in order to increase Kiaka Gold resources, on the basis of previous works, data compilation
and the airborne geophysics results interpretation.
Niaogho and Sondo are two adjacent prospects located in Kiaka North license about 18
km as the crow flies from Kiaka Main zone. This area has been subject to several studies that
helped to highlight targets, confirmed by the auger motor. The purpose of our work through the
Gamma Ray Spectrometer (RS-230) was the production of a detailed geological map, through
which, we could evaluate Niaogho and Sondo gold potential in order to plan RC drilling campaign.
Spectrometric surveys were made on a total of 27 parallel profiles each one with a long of
4.95 km and perpendicular to the locals’ structures. We used two differents softwares (Surfer 9 and
MapInfo-Discover12) for QAQC data processing. Spatial variations and the contrasts given by the
different natural radioactive elements (eU, eTh and K_) from bedrock, the field observations and
petrographic descriptions helped to highlight three major geological features consisting of a granitic
intrusion sometimes deformed (granite and pegmatite), Volcano sediments and meta sediments,
showing the contact between intrusive and Volcano sediment.
This radiometric survey campaign has been carried out in 24 days with a daily average of 6
hours corresponding to 6.4 km about 1square km. This work took place during the dry season
(March-June-July), according our roster. The results thus obtained are shown in the maps below.

YEO Kounvolo-Mémoire de fin de cycle 2010-2012/EFCPC

Ingénieur des Techniques Option : Mines et Géologie
XIV

Application de la Spectrométrie Gamma dans la recherche de Gîte aurifère, cas des prospects de Niaogho et de
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INTRODUCTION
La cartographie géologique détaillée est un atout majeur et primordial dans la découverte
de gisement aurifère, c’est un support indispensable dans tous travaux de recherche minière et
même d’exploitation minière; elle est utilisée comme support d’orientation permettant de mieux
cerner et d’appréhender les caractéristiques physico-chimiques, minéralogiques et mécaniques des
structures encaissantes. De ce fait, elle permettra une meilleure optimisation des travaux ultérieurs
(Tranchée, sondage, évaluation des ressources…). Cependant, elle peut demeurer très complexe
selon les moyens et la méthodologie de mise en œuvre.
Notre zone d’étude ayant fait l’objet de plusieurs travaux qui ont abouti à l’identification
d’occurrences minérales aurifique, devra faire l’objet d’une étude approfondie, détaillée et fiable
sur la nature réelle des structures encaissantes afin de planifier une campagne de sondage.
L’objectif de ce stage sera de délimiter et définir les contacts entre les intrusifs et les unités
lithologiques basiques à ultrabasiques à travers un nouvel outil peu connu et exploité à cet effet
dans l’exploration minière.
Ce rapport présente donc, les travaux réalisés sur les prospects de Niaogho et de Sondo
du permis de recherche Kiaka de la société VOLTA RESOURCES Inc. Nos travaux s’inscrivent
dans ce contexte de levé spectrométrique gamma des concentrations en, Uranium (eU), en Thorium
(eTh) et en Potassium (K40) du substratum, en vue d’élaborer une carte géologique semi détaillée à
l’échelle 1/35000. D’où notre thème de recherche : Application de la spectrométrie gamma dans la
recherche de gîte aurifère, cas des prospects de Niaogho et de Sondo-Burkina Faso. Les travaux
contenus dans ce rapport intègrent 24 journées d’acquisition et 30 journées d’analyse, de
compilation et d’interprétation échelonnés du 6 Mars au 6 Juin 2013. Le levé s’est déroulé sur une
maille régulière de 200mx25m couvrant une superficie d’environ 27 km2.
La première partie de notre rapport traitera des généralités, la seconde du matériel et la
méthodologie utilisés, enfin la troisième présentera les résultats, l’interprétation et des
recommandations.

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PREMIERE PARTIE: GENERALITES

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CHAPITRE I: PRESENTATION DE VOLTA RESOURCES Inc.
I.1 Les Projets de Volta Resources en Afrique de L’Ouest
Volta Resources Inc. est une société minière de droit canadien cotée à la bourse de
Toronto. Présente en Afrique de l’ouest depuis 2000 après une fusion entre Birim Goldfields et
Goldcrest Resources, Volta se classe aujourd’hui parmi les premières sociétés minière avec un
portefeuille diversifié de plus de trente permis de recherche au Burkina Faso, Ghana et au Mali
avec des ressources totales en Or de plus de 8 Moz en RMI&I et 282,41 million de tonnes de Cuivre
à 0,53%.

Figure 1: Principaux Gisements d’Or en Afrique de l’Ouest et les Projets de Volta.

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Application de la Spectrométrie Gamma dans la recherche de Gîte aurifère, cas des prospects de Niaogho et de
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I.2 Les projets de Volta Resources au Burkina Faso
Au Burkina Faso, Volta Resources détient un portefeuille de cinq (5) vastes projets, dont
le plus avancé est celui de Kiaka Gold, avec 5,868 Moz d’Or en RMI&I (voir News releases du 10
janvier 2013 sur le site web de VTR). A ce jour, ce projet fait l’objet d’une étude de faisabilité.
Notons également le projet Cuivre-Or de Gaoua ; C’est aussi un projet de classe mondiale, de type
porphyrique, le seul du genre en Afrique de l’ouest. (WD. Sinclair)

Figure 2:Projets de Volta au Burkina Faso.

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Ingénieur des Techniques Option : Mines et Géologie
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CHAPITRE II : PRESENTATION DU BURKINA FASO
II.1 Géographie humaine et économique
Le Burkina Faso, «Pays des Hommes Intègres», recouvre une superficie d’environ
274.000 km2, pour une population estimée à 14.017.262 habitants selon le dernier recensement
général de 2006 avec une prévision de 15.730.977 habitants en 2010 (Insd BF). Il partage ses
frontières avec six pays: le Mali au Nord et au Nord-Ouest, respectivement la Côte d’Ivoire, le
Ghana et le Togo au Sud, le Benin au Sud-Est, le Niger à l’Est et au Nord-Est.
La population Burkinabè est très croyante avec une diversité religieuse et ethnique
cohabitant tous dans une certaine harmonie et stabilité depuis des décennies. L’Islam constitue la
plus grande confession religieuse à plus de 55%, suivie par le Christianisme à 25% et par les autres
religions traditionnelles à 20%. Tout comme la Côte d’Ivoire la population Burkinabè est constituée
d’une mosaïque d’ethnie d’environ 63, reparties en des groupes, majoritairement dominé par les
Mossi (près de la moitié de la population totale), les Peuls, les Gourounsis, les Bôbô, les Mandés,
les Lobis et les Sénoufos. Chaque groupe ethnique est généralement attaché à une série de cultes et
de traditions; c’est pourquoi d’ailleurs le Burkina est réputé pour certaines pratiques mystiques
communément appelée « Waque» et aussi pour la guérison de certaine maladies mystiques.
C’est aussi un pays enclavé dont l’économie dépend principalement des financements
étrangers et de l’exportation du coton; d’où la nouvelle politique gouvernementale de
diversification des ressources économiques. C’est dans cette optique d’ailleurs que le gouvernement
a initié depuis 2003 une nouvelle politique d’encouragement et d’implantation de sociétés minières
étrangères; ce qui explique un essor croissant de ce secteur. Ainsi d’après un rapport du GFMS
(London-based-precious-metals consultancy), l’Afrique connaît la plus forte croissance mondiale
aurifère et le Burkina Faso n’est pas en reste et risque d’occuper dans les prochaines années la
troisième place de producteur d’Or en Afrique après l’Afrique du Sud et le Ghana; place qu’occupe
actuellement le Mali. Cette nouvelle politique d’adoption d’une législation plus favorable aux
investisseurs et d’incitations fiscales a favorisé la découverte de sept (7) grands gisements de classe
mondiale déjà en production: Essakane, Taparko, Inata, Youga, Mana, Bissa gold et la mine de Zinc
de Perkoa et aussi de plusieurs autres gisements en gestations; notamment Kiaka, konkera,
Tanlouka, Bomboré, Banfora…Il faut noter également les efforts du gouvernement, même s’ils
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Sondo-Burkina Faso

restent encore très insuffisants, dans l’amélioration des infrastructures (voirie, Aéroports,
Hôpital…) favorisant la croissance économique, la sécurité et la stabilité. Ainsi, pour réellement
atteindre ces objectifs de croissance économique et de grand pays minier, l’Etat doit surtout
développer le secteur énergétique.
II.2 Physiographie
II.2.1 Relief
Le Burkina Faso est un pays relativement plat. Cependant, le relief est constitué de vastes
plaines dont les altitudes varient entre 250m et 300m. Celles-ci sont inclinées légèrement du Nord
vers le Sud, comme l’indique le sens d’écoulement des cours d’eau. Ces plaines sont dominées au
Sud-Ouest par des plateaux gréseux culminant à 749m au pic de Tenakourou (ONTB).
D'autres reliefs viennent rompre cette monotonie d'ensemble dont les plus remarquables sont
les falaises du Gobnagou, à la frontière du Bénin, et celles de Banfora, à l'Ouest du pays. Le SudOuest du Burkina Faso est marqué par un vallonnement de collines. Un plateau latéritique couvre
tout le centre du pays, avec néanmoins un relief isolé constitué par le Pic de Naouri dans le Sud du
pays.
Le Nord du Burkina Faso se caractérise par un relief de transition entre les plateaux et les
grands espaces sahariens du Mali et du Niger, marqué par les dunes de sable (ONTB).
II.2.2 Climat
Le climat est de type tropical ; il est sahélien au Nord et soudanien ailleurs. Il est caractérisé
par deux (2) saisons distinctes : une saison pluvieuse s'étalant sur 4 à 5 mois (de mai en octobre) et
une saison sèche de 7 mois (de novembre à avril).
La pluviométrie varie suivant les zones ; ainsi l'on enregistre en moyenne 1 200 mm/an au
Sud et 300 mm / an au Nord. Les plus fortes températures (40°- 45°) sont relevées entre mars et juin
au Nord du pays. Cependant les températures varient entre 10°C et 43°C ; Décembre et Janvier sont
les mois où les températures sont les plus basses.

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Application de la Spectrométrie Gamma dans la recherche de Gîte aurifère, cas des prospects de Niaogho et de
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La zone soudanienne occupe tout le Sud du pays avec environ six (6) mois de pluies. Par
contre, la zone soudano-sahélienne, située au centre, occupe la moitié du pays avec 4 - 5 mois de
pluies ; tandis que la zone sahélienne, au Nord a environ 2 mois de pluies (ONTB).

Figure 3:Carte de pluviométrie annuelle moyenne du Burkina Faso. Source :
planete-burkina.com/geographie-burkina.php du 1er Juin 2013

II.2.3 Végétation
L'humidité augmentant du Nord Est vers le Sud-Ouest, la végétation passe, du Nord au Sud,
de steppes épineuses à des savanes arborées, puis à des forêts claires.
Ainsi, au Nord du Burkina Faso, ce sont des steppes où dominent les épineux comme le
jujubier. En remontant vers le Sud, la steppe et le sable cèdent la place à des grandes savanes et à
des forêts claires où dominent les baobabs et les karités.
La majorité des forêts s'étendent sur la moitié sud du pays et forment des galeries forestières
le long des cours d'eau. Tout au sud et au Sud-Ouest du pays, le climat plus humide favorise le
développement d'une savane plus dense. On trouve à l'Est des savanes arborées, refuge du grand
gibier constitué par les grands parcs et réserves de faunes.

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Application de la Spectrométrie Gamma dans la recherche de Gîte aurifère, cas des prospects de Niaogho et de
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Ces unités de végétation permettent la division du pays en grandes zones agro climatiques :
la zone sahélienne au Nord, la zone soudano-sahélienne au centre et la zone soudanienne au SudOuest (ONTB).
II.2.4 Réseau hydrographique
Le Burkina Faso est parcouru par de nombreux cours d'eau, lacs et barrages. Le plus long
des fleuves est le Mouhoun (ex- Volta Noire) à l'Ouest du Burkina Faso. Après avoir capté le
Sourou (son affluent), il rejoint le Nakambé (ex Volta Blanche) au Ghana pour y former l'immense
lac Volta. Les deux (2) anciennes Volta : la Volta Rouge (Nazinon) et la Volta Blanche (Nakambé)
traversent le centre du pays, du Nord au Sud. Le Nakambé est alimenté par les lacs Bam, Dem et
Sian. Plus à l'Ouest, le fleuve Comoé communiquant avec le lac de Tengrela qui pénètre en Côte
d'Ivoire.
De nombreux barrages (Kompienga, Ziga, Bagré) permettent d'alimenter les grandes
agglomérations en eau courante et en électricité (ONTB).

Figure 4: Carte du réseau hydrographique du Burkina Faso. Source :
ontb.bf/burkina/geo-climat.htm du 1er juin 2013

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II.3 Géologie et Potentiel minier
Tout comme la Côte d’Ivoire, le Burkina Faso est situé sur le craton Ouest Africain qui
se subdivise en deux domaines : Le domaine archéen, le plus ancien (3.5--2.5 Ga), et le domaine
Paléoprotérosoïque (2.2-1.7Ga)
1.7Ga)
La géologie du Burkina Faso est dominée par la croute Paléoprotérosoïque située sur
la dorsale de Man,, notamment sur l’entité orientale appelée Baoulé Mossi, couvrant, une partie du
Burkina Faso, la Côte d’Ivoire, du Ghana, de la Guinée, du Mali, du Niger et du Togo.

Figure 5: Carte géologique synthétique du craton Ouest Africain (Boher et Al, 1992)
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On décrit principalement deux grands ensembles géologiques: le socle cristallin, environ
80% du territoire dans lequel on retrouve les ceintures de roches vertes birimiennes et les
granitoïdes, ensuite 20% de couverture sédimentaire située aux extrémités Est (bassin de volta) et
Ouest (bassin de Taoudéni) du pays ; on la rencontre également au Nord-Ouest du pays.
La couverture de roche verte birimienne est constituée pour la plus part de ceinture de roche
métavolcanique et métasédimentaire aux limites desquelles l’on rencontre des grands batholites de
tonalites, Trondhjémites et Granodiorites (TTG).

Figure 6:Carte géologique et minière du Burkina Faso. Source : BUMIGEB
Depuis donc des décennies, ces formations Birimiennes sont devenues l’eldorado des
compagnies minières à travers le monde, car de nombreuses études scientifiques ont montrées
qu’elles ont été fortement affectées il y a environ 2 milliard d’années par l’orogenèse éburnéenne,
marquée par différents évènements tectoniques accompagnés de processus métallogéniques à
l’origine de la plupart des gisements métalliques (Voir Tableau I et Figure 7ci après).

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Tableau I: Répartition du Birimien en Afrique de l’Ouest.
Répartition du Birimien en Afrique de 'Ouest
PAYS

Birimien (%)

Ghana

19

Mali

10

BF

22

CIV

35

Guinnée

11

Senegal

3

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CHAPITRE III : PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE
III.1 Localisation
Le projet Or de Kiaka est situé sur le permis de recherche de Kiaka, couvrant une
superficie de 183.8 km2 répartis dans les provinces du Zounwéogo et du Boulgou. Il est à environ
120 km au Sud-Est de la capitale Ouagadougou. Niaogho et Sondo sont deux (2) prospects contigus
situés, au Nord du permis de Kiaka à environ 18 km à vol d’oiseau de la « Main zone » (gisement
d’Or de plus de 5,6 Moz en catégorie mesurée, indiquée et inférée selon les dernières estimations).

Figure 7: Localisation des cibles minérales autour de Kiaka Main zone.
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III.2 Climat et Végétation
Toute la zone de Niaogho et de Sondo est couverte par une savane arborée. Cette zone
subit quotidiennement des dommages causés par les Hommes; le peu d’arbuste faisant le bonheur
du bétail est utilisé comme bois de chauffe ; favorisant considérablement l’avancée du désert.

Figure 8: Savane arborée, prospect de Niaogho.
La faible densité de la végétation, les variations très élevées de température (28 à 45°) et
une faible précipitation indiquent clairement que notre zone d’étude appartient à un climat de type
soudanien.
III.3 Géomorphologie et hydrographie
Les prospects de Niaogho et Sondo ont un relief relativement plat, traversés par des
chaînes de collines latéritiques suivant une direction générale Est-Ouest à Niaogho et Nord-sud à
Sondo. Ces deux prospects sont également marqués par des massifs rocheux granitiques. Le
prospect de Niaogho est particulièrement marqué par des zones de dépression provoquant ainsi de
nombreux cours d’eau trouvant leur point de chute dans le fleuve Nakambé situe à l’extrême Est du
permis, qui offre aux populations locales un atout naturel leur permettant d’exercer des activités
agricoles durant toute la saison sèche.
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Figure 9:Culture maraichère, prospect de Niaogho
III.4 Population et activités économiques
La population de la commune rurale de Niaogho et du village Sondo est naturellement
dominée par les autochtones (Bissa), de quelques halogènes (Mossi, peuls…) et de personnes
immigrées des pays voisins attirées par les activités d’orpaillage (Maliens, Nigériens…).
Cette population a pour principale activité le commerce. L’orpaillage artisanal, et
l’élevage sont les activités secondaires. La population mène également des activités ’agricole
dominées par la culture maraichère le long du fleuve Nakambé. La culture du mil, du maïs de
l’arachide dont les feuilles sont régulièrement utilisées pour le bétail pendant la période sèche fait le
bonheur de la population. La pêche est aussi pratiquée sur le fleuve Nakambé.
Notons que l’activité commerciale est beaucoup pratiquée et dominée par la vente de
matériaux de construction (quincaillerie) du fait du flux massif des transactions d’argent en
provenance de l’étranger car dans cette localité plus de deux familles sur trois ont un parent à
l’aventure (Europe, USA, Afrique…).

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III.5 Géologie Régionale et Minéralisation
Le projet Or de Kiaka se trouve dans la ceinture de roches vertes du Paléoprotérosoïque,
dénommée « Tenkodogo Belt ».La géologie est dominée par des volcano sédiments au contact
desquels l’on rencontre des granitoïdes. Ce contexte Volcano plutonique est affecté par une faille
majeure, notamment la « faille de Markoye » de direction NNE-SSW, qui s’étend du Nord au Sud
du Burkina Faso.
Le projet Or de Kiaka se trouve donc dans ce couloir de faille, dont la géologie est
dominée par des bandes Volcano sédimentaires, des métasédiments à faciès de schistes verts, de
métasédiments siliceux, de conglomérats. Tout cet ensemble est marqué par des intrusions mafique
et felsique. Niaogho et Sondo sont dominés par des volcano schiste et d’un ensemble granitique de
direction Nord-Sud, parfois recoupés par des chaines de montagne latéritique de direction EstOuest.
Ce couloir de faille est caractérisé parles minéralisations de type aurifère, faisant l’objet
de plusieurs recherches menées par les compagnies minières et aussi par les orpailleurs artisanaux.
Kiaka est un gisement aurifère orogénique encaissé dans les séquences méta sédimentaires dont
l’altération consiste généralement en un assemblage séricite, carbonate, silice, parfois associé à la
pyrrhotite, pyrite et/ou du grenat. Le gisement de Kiaka fera l’objet d’une mine à ciel ouvert de
200m de large, de 1,5 km de long et de 500m de profondeur (Voir figures 10 et 11 ci-après). Autour
de ce gisement, plusieurs cibles ont été identifiées lors des travaux préliminaires, notamment celles
de Niaogho et Sondo qui fait présentement l’objet de notre étude.

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Figure 10:Carte Géologique régionale interprétée de Kiaka

Figure 11: Aperçu Gisement d’Or de Kiaka et cibles environnantes.
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Figure 12:Cartes Géologique régionale interprétée de Niaogho et Sondo

III.6 Historique des travaux réalisés sur la zone d’étude
Volta Resources a acquis le permis de Kiaka en 2009 auprès de la société Randgold
Resources ; bien avant cette date, Randgold Resources a mené plusieurs travaux :
→ la Géochimie sol en 2006,
→ le Grab et la Litho en 2007 et des tranchées en 2008
Aux vus des résultats obtenus, elle a également réalisé des sondages RAB, RC et DD en
2008 sur les cibles potentiels qui ont parfois confirmé la présence de minéralisation en Or assez
significative.
Ainsi, sur la base de ses travaux, Volta Resources a initié des travaux de vérification de
ces cibles potentiels par des campagnes de sondage à la moto tarière et de sondage carotté (DD)
ainsi que par des tests de ré-analyse sur certains échantillons et pulps en 2010 qui ont très
rapidement confirmé les résultats obtenus par la société Randgold Resources. Volta Resources a par
la suite, effectué des campagnes de géophysique radiométrique aéroportée et, aéromagnétique. Tous
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ces travaux ont concouru à la découverte de « Kiaka main et Kiaka South Zones » qui font
aujourd’hui plus de 5.8 Moz en RMI&I avec encore des cibles un peu plus au Nord-Est du permis
dont ceux de Niaogho et Sondo.

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CHAPITRE IV : APPLICATIONS DE LA RADIOMETRIE ET DE LA
SPECTROMETRIE GAMMA RAY

IV.1 Quelques Définitions
La Radioactivité : C’est un phénomène physique naturel invisible qui consiste à la transformation
d’un atome préalablement instable vers un atome stable, avec émission d’énergie sous forme de
rayonnement ; elle a été découverte pour la première fois à travers les sels fluorescents d’Uranium
en 1896 par le physicien français Henri Becquerel tandis que l’élément Uranium a été découvert
bien avant par le chimiste allemand Martin Klaproth en 1789 (IAEA, 2003).
La radioactivité fait partie de notre quotidien, elle est présente partout ; l’atmosphère et la
croute terrestre contiennent des éléments radioactifs et cela depuis la formation de la terre. Certains
scientifiques pensent qu’à l’origine, la matière était constituée d’éléments radioactifs (instables)
qui, suite à leur désintégration ont abouti à des éléments stables. Parmi les 340 atomes qui existent
dans la nature, 70 ont des noyaux instables radioactifs (radionucléides). Actuellement les principaux
radionucléides naturels sont le potassium 40 et ceux issus des trois familles radioactives de
l’uranium 238, de l’uranium 235 et du thorium 232.Ces éléments radioactifs se retrouvent dans
l’air, dans le sol, dans l’eau et dans les organismes vivants dont l’homme (site web officiel de
l’ASN, IRSN, Novembre 2012).
La Radiométrie : C’est la discipline qui étudie et mesure l’énergie transportée dans l’ensemble de
la gamme des rayonnements (rayonnement alpha, beta, gamma, électromagnétique…) depuis les
grandes ondes radio jusqu’aux rayons cosmiques provenant de l’espace.
La Spectrométrie est l’ensemble des méthodes d'analyse spectrale permettant de
comprendre la composition physico-chimique de la matière. Selon donc, la source ou la nature du
rayonnement et ses différentes caractéristiques, on distinguera toute une gamme de spectrométrie et
de Spectromètre (Spectrométrie de fluorescent X, encore appelée XRF, Spectrométrie d’absorption
atomique, Spectrométrie de masse, Spectrométrie Gamma…).
La spectrométrie Gamma est une technique de mesure nucléaire très utilisée pour
identifier des éléments radioactifs par la mesure de l'énergie des rayonnements gamma émis d’une
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part et d’autre part d’en comptabiliser le nombre pendant une certaine durée, à l'opposé de la
technique utilisant un compteur Geiger, qui lui ne détecte que la présence de rayonnement gamma
sans pouvoir fournir une information sur la nature de la source détectée.
Le spectromètre est donc un appareil destiné à la mesure de la répartition de
rayonnement émis en fonction de la longueur d'onde ou de la fréquence.
IV.1.1 Principe d’utilisation de la méthode radiométrique pour la
Cartographie des intrusifs magmatique
La radioactivité du sol (ou rayonnement tellurique) est émise par de nombreux éléments
radioactifs présents dans l’écorce terrestre ; dont les principaux sont le potassium 40 et ceux issus
des trois familles radioactives de l’uranium 238, de l’uranium 235 et du thorium 232 (ASN, IRSN,
Novembre 2012). Ces trois éléments radioactifs (K, U, Th) sont les plus abondant dans les intrusifs.
L’abondance moyenne dans la croute terrestre est de l’ordre de 2 à 2,5% pour le K, de 2 à 3 ppm
pour U et enfin de 8 à 12 ppm (IAEA, 2003). Ces éléments (U et Th) ont l’affinité, grâce à leur
propriétés chimique, à se concentrer dans les derniers jus des magmas lors de la cristallisation
fractionnée ou des fusions partielles des roches ; on dit qu’ils sont hygromagmatophiles ; tandis que
le K est beaucoup plus abondant dans les minéraux primaires des granitoïdes tels que les micas et
les feldspaths. Par conséquent, on les retrouve dans des granites différenciés avec des
concentrations 5 à 20 fois plus élevées dans les massifs granitiques que sur des terrains
sédimentaires. Ainsi, leur concentration variera selon la nature du sol et permettra à l’aide d’un
spectromètre gamma de mesurer les différentes concentrations de ces éléments en vue d’élaborer
une carte géologique et ou de minéralisation.

IV.1.2 Principe physique
La plupart des atomes dans la nature sont stables, certains ne le sont pas, on dit qu’ils sont
instables ou radioactifs ; ils possèdent plus ou moins de nucléons, plus ou moins d’électrons et donc
plus ou moins d’énergies. Mais la Nature veut atteindre le grand équilibre, pour cela les atomes
"instables" ont tendance à expulser les éléments en trop :
→ Soit par l’émission de deux protons et deux neutrons par le noyau (radioactivité
alpha), cas de l’Hélium.

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→ Soit par la transformation d’un neutron en un

proton dans le noyau avec

émission d’un électron (radioactivité bêta) ou d’un proton en un neutron avec
émission d’un positon (cas d’une fission).

Figure 13 : Illustration du principe physique du rayonnement
Gamma (Source : Le journal CEA/Saclay 09/2001)

La radiométrie par spectrométrie gamma se fait en mesurant la radioactivité naturelle afin de
déterminer les teneurs du sol en potassium (K), uranium (U) et thorium (Th), éléments radioactifs
naturels présents à l’état de traces dans les formations géologiques et leurs altérites en surface. La
réponse radiométrique donne accès à une signature géochimique simplifiée mais souvent suffisante
pour aider à caractériser les roches et parfois pour identifier la nature du substrat géologique.
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Le rayonnement gamma, qui suit généralement une émission alpha ou bêta, est issu du
noyau de l'atome et correspond à une désexcitation de ce dernier. En effet, après une désintégration
alpha ou bêta, le nouveau noyau n'est pas toujours dans un état d'équilibre énergétique: il possède
encore "un trop plein d'énergie", on dit qu'il est excité. Pour se débarrasser de cet excédent, il va
émettre un ou plusieurs rayonnements gamma d'énergie déterminée et caractéristique du noyau et
donc de l'atome en présence. C’est en quelque sorte la signature du radioélément (Le journalCEA/Saclay 09/2001). De par cette signature, caractérisée par le nombre de désintégrations de
noyaux radioactifs par seconde, qui se produisent en son sein, on entreprend et une analyse
qualitative et une analyse quantitative des spectres qui en découlent. L’unité d’activité est le
becquerel, de symbole Bq. 1 Bq= 1 désintégration par seconde. On distingue également le Gray
(Gy), le Sievert (Sv). Mais en géologie ou physique nucléaire, les concentrations des radioéléments
dans les roches, air et eau sont exprimées selon les unités suivantes :
→ Concentrations massique de K en pourcentage (%K)
→ Concentration massique de U en ppm (partie par million de U)
→ Concentration massique de Th en ppm (partie par million du Thorium)
Les concentrations typiques de la croûte terrestre en K, U et Th sont respectivement de 2 à
2,5% pour le potassium, de 2 à 3 ppm pour l’uranium et de 8 à 12 ppm pour le thorium. Le 40K est
l’isotope radioactif du potassium et sa proportion de 0,012% du potassium total est constante dans
la nature. Ceci permet une détermination directe des concentrations en K connaissant l’activité du
40K. À l’opposé, les deux isotopes de l’uranium 238U et 235U ne produisent pas directement de
rayonnements gammas ce qui nécessite une estimation de concentration basée sur l’activité
d’isotopes fils émetteurs de rayonnement gamma (IAEA, 2003). Pour l’uranium, le 214Bi et le
214Pb sont utilisés pour estimer une concentration équivalente en uranium (eU). Cette
concentration équivalente suppose à priori une désintégration à l’équilibre de l’uranium. Sachant
que l’uranium se déstabilise en radionucléides secondaires comme le radon (gazeux), cet apriori est
parfois faux ce qui peut fausser les résultats de données radiométriques. Tout comme l’uranium, les
concentrations en 232Th sont estimées indirectement en mesurant l’activité du 208Tl qui est un
émetteur de rayonnement gamma. Toutefois, dans la nature, la chaîne de décroissance du thorium
est presque tout le temps à l’équilibre ce qui se traduit par des valeurs de eTh plus robustes.

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Les spectromètres enregistrent le rayonnement gamma dans un large domaine spectral
compris entre 0 et 3 MeV. Le K est normalement mesuré dans une fenêtre de 1,37 à 1,57 MeV,
l’uranium entre 1,66 et 1,86
,86 MeV et le thorium entre 2,41 et 2,81 MeV (IAEA, 2003)
2003).
Radionucléides et intervalle d’acquisition du spectre gamma utilisés pour l’estimation
des concentrations en K, eU
U et eTh.
Élément

Radionucléide

Intervalle

K -->
eU -->
eTh -->

40K (1,46 MeV)
214Bi (1,765 MeV)
208Tl (2,614 MeV)

1,37 à 1,57 MeV
1,66 à 1,86 MeV
2,41 à 2,81 MeV

La collection de ces charges aux bornes du détecteur génère des impulsions électriques
d’amplitude proportionnelle à l’énergie des électrons primaires
res mis en mouvement ; l’ensemble de
ces informations constitue le spectre en énergie qui se caractérise en particulier par les pics
pi
d’absorption totale correspondant à l'absorption de toute l'énergie incidente, par un seul effet
photoélectrique ou par
ar une succession d'effets ; ce processus va donc aboutir à la détermination des
différents éléments recherchés.
Quelques conversions
1% K in rock = 313 Bq/kg 40K
1

ppm U in rock = 12.35 Bq/kg 238U, or 226Ra

1 ppm Th in rock = 4.06Bq/kg 232Th
1 ppm=1g/t et 1%= 10 000 ppm
Les différents types de rayonnements ionisants

Figure 14: Les 3 types de rayonnements ionisants et leur interaction avec la matière
(Sources Wikipedia)
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Tableau II: Exposition humaine à la Radioactivité selon l’OMS.

Nature de la source

Exposition
humaine à la
Radioactivité
radioactivité selon
naturelle
l'OMS7 : mSv par
en %
personne et par an

Radioactivité
artificielle
en %

Radon (gaz radioactif naturel dense
souvent présent dans les rez-dechaussées)

1,3

Irradiation d'origine médicale
(radiographies, scanners,
radiothérapies, etc.)

0,6

Éléments absorbés par alimentation
(essentiellement du potassium 40
contenu naturellement dans les
aliments)

0,5

16 %

Rayonnement cosmique

0,4

13 %

Rayonnement interne

0,2

6%

Autres origines artificielles sauf
énergie nucléaire civile (industries
minières diverses, retombées
atmosphériques des essais nucléaires
militaires, instruments de mesure,
certaines méthodes de mesure
industrielles (telles le contrôle de
soudures par gammagraphie), etc.)

0,1

3%

Énergie nucléaire civile

0,01

0,3 %

Total

3,1

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42 %

20 %

77 %

23 %

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IV.2 Domaines d’Application et Historiques
La radiométrie est aujourd’hui une discipline appliquée dans la médecine, l’environnement,
et l’industrie, notamment la pétrochimie, la datation des vestiges de l’histoire ou de la préhistoire
(CEA, 2002, Des radioéléments aux applications scientifiques)
Les rayonnements Gamma sont les sources radioactives naturelles ou artificielles les plus
pénétrantes et le spectromètre Gamma est un puissant outil de suivi et mesure desdites radiations ;
ces mesures sont pratiquées en laboratoires, dans les fonds marins, les trous de forages, à pied, sur
les véhicules de terrain et aéroporté ; depuis donc, des décennies cette méthode de mesure des
concentrations de radioélément connaît un large domaine d’application et des avancées notables
dans les procédures de calibration et de traitement informatique (logiciel). Aujourd’hui, la
spectrométrie Gamma ray est beaucoup utilisée dans l’environnement, la cartographie géologique,
l’exploration minière et même dans l’agriculture (IAEA, 2003).
Pour l’exploration minière, la dispersion des radioéléments (U, Th et K) et leur détection à
l’aide d’un spectromètre gamma permet de:
→ découvrir des gisements uranifères
→ faire ressortir les intrusifs; donc les contrastes lithologiques aboutissant à une carte
géologique,
→ découvrir entre autres des gisements polymétalliques tels Au-Co-Cu-Bi-W-As, des
gisements de Cu-Au porphyrique ( Shives et al, 1997).
Pour l’environnement, la cartographie de site radioactif tels que les sites nucléaires de
Tchernobyl en Ukraine, de Fukushima au Japon et bien d’autres…

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FIGURE 15: DIFFERENTS DOMAINES D'APPLICATION DE LA RADIOMETRIE

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2010

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DEUXIEME PARTIE : MATERIEL
ET METHODE

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CHAPITRE V : MOYENS HUMAINS ET MATERIEL
V.1 Moyens humains
Pour la réalisation de cette campagne de levé spectrométrique gamma, nous avons formé
une équipe de 4 personnes :


un géologue pour le levé et le log (description lithologique) des affleurements in-situ,



un Technicien pour le positionnement des stations de levé,



un chauffeur pour le transport de l’équipe, du matériel et des échantillons roches prélevés
sur la zone d’étude pour une éventuelle analyse au Labo ou pour un log assez concerté.



un ouvrier local comme éclaireur et aussi pour préparer la station de levé.
V.2 Matériels
L’ensemble du matériel dont nous avions fait usage lors de cette campagne est défini dans le

tableau 2 ci-dessous.

Tableau III: Matériels utilisés pour la réalisation de la campagne.
LOGISTIQUE

Materiel
Véhicule 4x4
GPS
Spectromètre Gamma
Marteau de Géologue
Boussole
Daba
Carnet de terrain
Appareil photo numérique
Glassiaire
Machette
Calico
Sac à dos
Ordinateur
Logiciels
Imprimante

Quantité
Commentaire
1
Toyota land cruiser (Pick-up)
2
Garmin 72
1
RS-230
1
1
Sunto
1
2
1
Canon, 12 Mega pixel
1
1
30
Echantillonnage
2
1
PC
3
RSAnalyst, Surfer 9 et MapInfo-Discover12
1

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Figure 16: Présentation de l’équipe: Balima le chauffeur à gauche de l’image suivi
de Mahdi le technicien à droite et l’ouvrier au bas de l’image.

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CHAPITRE VI : METHODE
VI.1 Détermination radiométrique des éléments U, Th, K
VI.1.1 Définition de la grille du levé spectrométrique
L’objectif de cet exercice est de définir une maille optimale, permettant un meilleur
traitement qualitatif et quantitatif selon la superficie à couvrir, en vue d’une bonne analyse et
interprétation. De cette maille, va dépendre une meilleure perception ou non de la répartition
spatiale des différentes structures lithologiques. Nous nous sommes donc servis (le géologue) du
logiciel MapInfo-Discover12 pour effectuer ce travail, au bureau, dans un cadre paisible.
Notons que, bien avant cette campagne, nous avons effectués quelques levés sur différente
maille ou grille (200mx100m, 200mx50) restées inefficaces. Cependant, celle qui a retenu notre
attention et qui donne une meilleure répartition spatiale via le logiciel MapInfo-Discover12 est de
200mx25m. De cette maille, nous avons généré les stations de levé via le logiciel MapInfoDiscover12 avec leurs différentes coordonnées pour ainsi obtenir une grille de levé.
C’est une étape cruciale, car elle doit tenir compte de plusieurs facteurs pour une meilleure
fiabilité des mesures.
La grille de mesure pour cette campagne était composée de quatre (4) rectangles contenant
des profils orientés Est-Ouest de direction Nm94°, séparés chacun de 200 mètres. Ces profils
recoupent perpendiculairement les structures locales : les deux (2) premiers rectangles couvrant tout
le prospect de Niaogho et les deux derniers couvrant celui de Sondo. (Voir Figure 17)
→ Rectangle 1 avec 14 profils long de 2,950 km
→ Rectangle 2 avec 13 profils également long de 2,950 km
→ Rectangle 3 avec 14 profils long de 2 km
→ Rectangle 4 avec 13 profils également long de 2 km.
Une fiche technique est conçue via Excel, comportant le nom du prospect, la maille utilisée,
les coordonnées et numéros de chaque station de levé (Voir Annexe 1).

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Figure 17: Aperçu de la carte de krigeage des résultats de la «Auger »et des grilles
présentant les profils de levé radiométrique. Logiciel MapInfo-Discover12.
VI.1.2 Appareillage utilisé pour l’acquisition des données
Spectrométriques
Pour l’acquisition des données Spectrométriques lors de nos campagnes de levé, nous
utilisons le spectromètre RS 230 ; c’est un appareil portatif conçu à cet effet par la compagnie
Radiation Solution Inc. Le système RS 230 est une série parmi une gamme de système RS conçue
pour les mesures radiométriques. Cet appareil est doté :
o Un large détecteur BGO (Bismuth-germanium-oxygène) de 6,3 cuins, aussi
performant que le détecteur Sodium-Iodure
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o Un port de connexion USB pour le transfert de données
o Un système de connexion Bluetooth pour le transfert de données via des
périphériques (GPS…)
o Un écran d’affichage graphique et numérique LCD de 2x2’’, de 128x64 pixels et de
taille 28x60mm), permettant de suivre la progression des mesures.
o Un bouton unique pour toute opération manuelle
o Un kit de batterie rechargeable (110V, 220V et 12V) avec un CD d’installation du
logiciel RSAnalyst

Figure 18: Spectromètre gamma Ray RS-230
Le spectromètre RS 230 possède des caractéristiques idéales pour la réalisation de levés
radiométriques au sol. Il est opérationnel dans les conditions de température variant entre -20°C et
50°C ; il permet avec son poids total de 2.2 kg, une acquisition dans un temps mort relativement
court, une stabilisation automatique du système avec signalisation audio, une bonne résolution, une
grande mémoire de stockage ; il offre également, une plage de temps de mesure chaque 30 secondes
(30s, 60s, 120s, 150s, 170s, 200s…), plus long est le temps de mesure et plus grande est la précision
de l’appareil. Autrement dit, le choix d’un temps de mesure est laissé à l’appréciation de l’operateur
en fonction des milieux rencontrés. Il est adapté pour détecter les éléments radioactifs que nous
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recherchons. Il est également doté d’une grande mémoire de stockage des données. Il enregistre de
façon automatique les mesures effectuées et les sauvegarde dans une mémoire interne du système
en attribuant une valeur numérique (série de suite numérique n+1) pour chaque mesure effectuée

VI.1.2.1 Acquisition des concentrations en Uranium (eU),
Thorium (eTh) et Potassium (40K)
Avant toute mesure, l’operateur (le Géologue) se charge de paramétrer ou configurer
l’appareil au mode et au temps de mesure voulu ; ce qui sous-entend la mise sous tension de
l’appareil.
Les mesures ont été prises en mode statique le long de chaque profils.de bout en bout. C’est
un régime qui permet de prendre des mesures sur des points fixes ou stations selon un pas régulier
de 25m suivant le long d’un profil, avec un temps de mesure de 60 secondes pour chaque station.
(temps de mesure que nous avons choisi).
Les stations sont préalablement localisées sur le long du profil par le Technicien à l’aide du
GPS et de la boussole. Ensuite, l’ouvrier se charge de préparer la station en la nettoyant à la daba et
à la machette si nécessaire. Il est important de noter les dispositions pratiques que nous avons
adoptées lors de notre campagne de levés et que nous recommandons vivement:
→ S’assurer que l’appareil disposera de suffisamment d’énergie pendant le levé;
→ L’appareil doit être directement au contact avec le substratum;
→ La trop grande exposition au rayon du soleil, cela pourrait endommager l’écran
d’affichage à long terme;
→ Eviter de porter tous éléments susceptibles d’influencer les mesures;
→ S’assurer que la station ainsi préparée respecte les coordonnées planifiées sur la
fiche technique;
→ S’assurer que le numéro identifiant de la mesure prise (Spectro_ID) s’affiche sur
l’écran, et ainsi prendre le soin de faire correspondre ce numéro avec les
coordonnées réelles de la station sur la fiche technique conçue à cet effet après
chaque mesure prise;
→ S’assurer que la mesure prise est stable, éviter si possible, toute mesure instable, à
défaut, reprendre ces mesures lorsque l’appareil est stable avant de poursuivre ;
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→ Reprise des mesures des valeurs de 0 ppm en eU et en eTh.
N.B : Une fois mis sous tension, une icône sur l’écran indique toujours l’état de stabilité de
l’appareil. Ceci demande l’attention particulière de l’operateur. L’appareil peut être stable en
début de mesure mais peut se déstabiliser lors de la mesure dû à un déséquilibre généralement
provoque par eU.

Lors des mesures, nous effectuons parfois des prélèvements d’échantillons de roches
susceptibles de contenir une minéralisation en Or dans des calicots. L’ouvrier se charge de les
transporter à l’aide d’un sac. Des descriptions pétrographiques sur les affleurements observés sont
également effectuées.
Le mode de mesure et le temps de mesure des spectromètres gamma portatifs dépendent de
la radioactivité de l’environnent, du type, de la taille et la répartition des sources radioactives.
Autrement dit, la réponse d’un spectromètre gamma portatif dépend de la taille, la localisation et la
géométrie de la source radioactive ; par conséquent, il est préférable que l’appareil soit directement
déposé sur le substratum ou maintenue à une faible hauteur de celle-ci, de façon constante. Cela
minimise les effets de variation locale du relief et la distribution des radioéléments (IAEA, 2003).

Figure 19: Levé Spectrométrique au sol, colline latéritique de Niaogho.
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Figure 20:Levé Spectrométrique au sol, végétation de Sondo.

Remarque : Le choix de notre grille de mesure, du temps de mesure a été contrôlé par 2 facteurs :
l’épaisseur plus ou moins de la couverture végétale et la présence d’affleurement rocheux ou pas.
VI.1.2.2 Limites
Lors d’un levé radiométrique terrestre, plusieurs paramètres peuvent influencer les données
radiométriques. Compte tenu de l’hétérogénéité du terrain sur de très grandes distances linéaires, les
données seront sujettes à une variabilité importante ne pouvant être totalement maîtrisée (IAEA,
2003).
Le rayonnement des différents éléments radioactifs peut être atténué ou pas par différents
facteurs : le type de substrat, la présence d’affleurement rocheux en bordure de route, des variations
d’humidité ou de saturation en eau des sols (Grasty, 1997), la végétation, le relief et la présence de

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structures anthropiques (bâtiments) sont tous des paramètres pouvant influencer l’intensité total du
rayonnement gamma enregistré par un détecteur.
La délimitation des unités lithologiques va donc dépendre de certains de ces facteurs, dont
les plus importants sont :
→ Les contrastes de teneur des différents radioéléments ;
→ Les affleurements ;
→ La couverture végétale ;
→ L’humidité du sol (un solo saturé en eau) ;
→ La nature et le type d’altération ;
→ La nature du sol transporté (résiduel ou détritique).
Il est important que l’operateur ou le géologue fasse des observations de terrain (géologie,
topographie, climat, caractéristiques de l’environnement…) ; celles-ci pourront aider lors des
interprétations ultérieures.

VI.2 Traitement des données
Le spectromètre RS-230 est doté d’un logiciel intégré qui permet un traitement automatique
des données brutes enregistrées lors des mesures. Les intensités des différents éléments de ces
données brutes exprimées en coups par seconde (CPS) pendant le temps mort du spectromètre sont
de plus corrigées par soustraction du bruit de fond instrumental. Les données ainsi corrigées sont
par la suite utilisées via le système intégré pour calculer les concentrations équivalentes en uranium
et thorium (eU et eTh) en ppm ainsi que les concentrations en potassium (40K) exprimées en
pourcentage et stockées dans la mémoire de l’appareil. Un traitement des données par lissage
spectral (ou autres méthodes), est appliqué aux données pour réduire le bruit de fond statistique en
provenance du spectromètre et du détecteur (Minty, 2000). Ce type de calcul peut, dans certains cas,
diminuer le bruit de fond d’un facteur 4. Notez que le bruit statistique est la plus grande source
d’erreur associée aux levés radiométriques. Ce dernier est influencé entre autre par la décroissance
radioactive des radionucléides qui est un processus aléatoire et par une très faible intensité (CPS)
détectées pour les différents éléments. Ce bruit se répercute par des erreurs importantes dans
l’estimation des concentrations (Marc Richer-LaFlèche, INRES-ETE, Août 2003).

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