Résumé
Le massif de Bitkine et ses environs (secteur Nord-Ouest du
Massif Central tchadien) constituent un socle d'âge panafricain (550 Ma).
Il appartient à la partie Nord de la Chaîne Panafricaine d'Afrique
centrale. Ce massif se présente sous forme de dôme et de plutons
allongés NNE-SSW. Il comprend l'orthogneiss, les leucogranites à
deux micas, les granites porphyroïdes à biotite et amphibole, la
diorite et la granodiorite. Ces ensembles renferment des enclaves de roches
basaltiques et sont recoupées par des filons d'aplites, de pegmatites et
de quarz. Les études pétrographiques et géochimiques
montrent que la différenciation des granitoïdes s'explique par la
cristallisation fractionnée de l'amphibole, biotite, muscovite,
feldspath et les oxydes. Les roches étudiées sont
intermédiaires à hypersiliceuses avec des teneurs en SiO2
comprise entre 58,3 et 73,2%. Les leucogranites de la zone d'étude sont
sub-alcalins avec des teneurs en potassium élevées
(4--8 %) et sont de type-I et faiblement
peralumineux avec les rapports A/CNK qui varient entre 1 et
1,08. Ces caractéristiques sont compatibles d'une part avec
celles des granitoïdes d'origine crustale et d'autre part d'un contexte
géodynamique de collision continentale. La diorite et les enclaves de
roches basaltiques sont metalumineux avec A/CNK compris entre 0,79 et
0,91 et présentent les caractéristiques des roches de
zone de subduction. La mise en place des granitoïdes du secteur
d'étude s'accompagne d'une déformation cassante qui a mis en
place des failles et des diaclases dont certaines sont colmatées par des
liquides magmatiques (aplites, pegmatites et quartz). Les données
pétrographiques, géochimiques et structurales suggèrent
que le Nord-Ouest du massif Kenga est une ancienne zone de subduction suivi par
la mise en place des roches dans un domaine continental en cisaillement.
Mots clés : Chaine Panafricaine
d'Afrique Centrale, Massif Central Tchadien, zone de collision, leucogranites,
pétrographie, fracturations, géochimie.
Pétrologie des granitoïdes de Bitkine
et ses environs (Massif Central Tchadien).
Abstract
Bitkine area massif (Northwest sector of Central Chad Massif)
is of Pan-African age (550 Ma). It belongs to the northern area of the Central
African Orogenic Belt. This massif is in the form of a dome and elongated
NNE-SSW plutons. It includes orthogneiss, two-mica leucogranites, the
porphyroïd granite with biotite and amphibole, diorite and granodiorite.
These sets contain enclaves of basaltic rocks and are recut by dykes of
aplites, pegmatite and quartz. Petrographic and geochemical studies show that
the differentiation of granitoids can be explained by fractional
crystallization of amphibole, biotite, muscovite, feldspar, and oxides. The
studied rocks are intermediate to hypersiliceuses with SiO2 contents between
58.3 and 73.2 %. The leucogranites of the zone of study are sub-alkaline with
high levels (4--8 %) of potassium and are type I and weakly peraluminous with
reports A / CNK between 1 and 1.08. These characteristics are consistent with
those from a granitoid crustal origin and secondly a geodynamic context of
continental collision. Diorite and the enclaves of basaltic rocks are
metaluminous with A / CNK between 0.79 and 0.91 and have the characteristics of
rocks subduction zone. She is accompanied by brittle deformation to set up
faults and joints, some of which are clogged by magmatic fluids. The put in
place of granitoids of the study area is associated with brittle deformation
introduced faults and joints, some of which are sealed by magmatic fluids
(aplites, pegmatites and quartz). Petrographic, geochemical and structural data
suggest that the Northwest massive Kenga is an ancient subduction zone followed
by the put in place of a continental rocks in the shear field.
Keywords: Central African Orogenic Belt,
Central Chad massif, collision zone, leucogranites, petrography, facturations
and geochemistry.
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
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1.1. Introduction
Le Tchad appartient à la Chaine Panafricaine
d'Africaine et est constitué des massifs de roches cristallines. On
distingue trois massifs montagneux. : Le plateau du Ouaddaï (altitude :
1000 m) à l'Est à la frontière avec le soudan ; le Massif
Central (massif du Guera) situé au centre de la cuvette tchadienne
culmine au Mont Guera à 1613 m et au Mont Abtouyour à 899 m, qui
surplombent les formations sédimentaires de la cuvette tchadienne ; le
massif du Tibesti au Nord dont plusieurs sommets dépassent 3000 m et
dont le pic est atteint à l'Emi Koussi à 3415 m.
Notre zone d'étude (région de Bitkine et ses
environs) représente le secteur Nord Ouest du Massif Central tchadien.
Le socle de cette région est d'âge précambrien et
appartient à la Chaîne Panafricaine d'Afrique Centrale («
Central African Orogenic Belt » ; Bessoles et Tromppette, 1980). Les
granites constituent plus de la moitié du massif (Schneider et Wolff,
1992) et sont associés aux roches métamorphiques et
volcaniques.
Le présent travail consacré à la «
pétrologie des granitoïdes de Bitkine et ses environs (Massif
Central Tchadien) », nous permettra de comprendre l'origine et le
mode de mise en place de ces roches dans la dite localité.
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ses environs (Massif Central Tchadien).
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Ce mémoire comprend cinq chapitres :
Le chapitre 1 consacré à l`Introduction
générale'. Il concerne la localisation de la zone
d'étude et présente un aperçu sommaire du contexte
géologique du Tchad ;
Le chapitre 2 `Observations de terrain et étude
pétrographique' porte sur la description morphologique de la
zone d'étude d'une manière générale, la
présentation de son mode d'affleurement et l'étude
pétrographique (aspects macroscopiques et microscopiques) ;
Le chapitre 3 `structurale des fracturations' ;
il est question de décrire et de classer les éléments
structuraux suivant les différentes phases de déformation ;
Le chapitre 4 `Etude géochimique', `
porte sur la caractérisation chimiques des ensembles
pétrographiques ;
Le chapitre 5 est consacré à la `Discussion
et interprétation', des résultats obtenus ;
Enfin une conclusion générale présente de
façon synthétique les différents résultats obtenus
et les perspectives.
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ses environs (Massif Central Tchadien).
1.2. Localisation de la zone d'étude
La zone d'étude se localise au centre de la cuvette
tchadienne dans la région du Guera, précisément dans le
massif Kenga, situé à une cinquantaine de kilomètres au
Sud Ouest de Mongo (figure1) entre les latitudes 11°55'49,37» et
12°5'58,45» Nord, et les longitudes 18°1'10,59» et
18°14'19,59» Est. Cette zone est limitée au Sud-Est par la
piste menant vers Melfi, au Sud Ouest par la route menant à Bokoro et au
Nord Ouest par le village Sara Arab. Elle couvre une superficie d'environ 500
km2 (figure 2).
Figure 1 : Carte du Tchad avec localisation de la zone
d'étude.
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Figure 2 : Carte topographique du secteur d'étude
réalisée à partir de la carte topographique 1/200 000
(feuille du Guera-Mongo). a- carte du Tchad localisant la zone d'étude
et b- carte de localisation de la zone d'étude.
1.3. Travaux antérieurs
Le massif central n'a connu que des travaux descriptifs
sommaires sur le plan pétrographique et minéralogique.
Freydenberg (1908a, b) dans Kasser (1995) a effectué une description
sommaire des roches éruptives de la région de Melfi et Lacroix
(1925) dans Kasser (1995) a publié une note sur la série
lithologique de Melfi. Des observations complémentaires ont
été effectuées sur le levé géologique du
massif central par Vincent (1956a, b, c et d), Wolff (1964) a apporté
quelques observations complémentaires. Des travaux de cartographie
géologique ont été effectués par (Schneider et
Wolff, 1992 ; Kusnir, 1995 ; Kasser, 1995 ; Kusnir et Moutaye, 1997). Djerossem
(2013) a fait une étude pétrographique, structurale et
géochimique des formations métamorphiques et magmatiques du
secteur Nord-Est du massif Kenga.
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1.4. Cadre géologique
Dans le cadre de notre travail, il est important de faire une
reconstitution de l'histoire de la Chaîne Panafricaine d'Afrique Centrale
au Tchad dans le but d'établir les caractères
pétrographiques et structuraux des formations géologiques qui
affleurent dans cette chaîne.
La Chaîne Panafricaine d'Afrique Centrale (CPAC ; Toteu
et al, 2001) s'étend au Cameroun, au Tchad et en
République Centrafricaine (figure 3). Elle est définie comme une
chaîne de collision continent-continent (Penaye et al, 1993)
ayant affecté une grande partie du continent africain autour de 550 Ma.
Cette collision résulte de la convergence entre le craton ouest-africain
et les cratons Congo - Sao Francisco (Castaing et al, 1994). La CPAC
est considérée comme le prolongement NE de la chaîne
brésilienne et forme avec elle la chaîne
panafricano-brésilienne (Brito de Neves et al, 2001).
Les formations du socle précambrien affleurant au Tchad
sont comprises entre le domaine du Nigéria oriental à l'Ouest, le
craton du Congo au Sud et s'étendent dans le métacraton du Sahara
à l'Est (Isseini, 2011). Cette position est idéale pour la
compréhension des liens entre ces différents domaines ainsi que
la signification géodynamique de la chaîne panafricaine au Nord du
craton du Congo. Cependant, très peu d'études ont
été menées jusqu'à ce jour dans cette partie. Par
manque d'études détaillées, la stratigraphie des
formations précambriennes au Tchad n'est pas élaborée.
Elles dateraient du Protérozoïque. La majeure partie des
granitoïdes a été mis en place au cours de
l`orogénèse panafricaine ; ils ont livré des âges
entre 520 et 654 Ma (une vingtaine de radiodatations K/Ar et Rb/Sr ; Schneider
et Wolff, 1992 ; Liégeois, 1992, 1993).
Les formations précambriennes identifiées au
Tchad se répartissent entre les massifs du Tibesti au Nord, du
Ouaddaï à l'Est, de Yadé ou Mbaïbokoum au Sud, du Mayo
Kebbi au Sud-Ouest et du Guera au centre (figure 4). Elles couvrent entre 15 et
20% de la surface du territoire. Louis (1970) met en évidence
l'existence d'une anomalie gravimétrique lourde passant à travers
le Massif du Guera et séparant d'une part les massifs de Yadé et
du Ouaddaï (Darfour), d'autre part le massif du Mayo Kebbi (Kasser,
1995).
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Figure 3 : Esquisse géologique de
la chaîne panafricaine au Nord du Craton du Congo (d'après Toteu
et al. 2004) montrant la zone d'étude.
Figure 4 : Carte géologique du Tchad (Wolff, 1964),
présentant les formations
précambriennes.
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ses environs (Massif Central Tchadien).
1.4.1. Le massif du Tibesti
Le Tibesti est Situé à l'extrême Nord du
Tchad et se prolonge en Libye. A la suite des travaux de Wacrenier (1956) et
Wacrenier et Vincent (1958), on distingue un Tibestien inférieur et un
Tibestien supérieur séparés par un conglomérat de
base. Ces deux ensembles sont recoupés par des roches intrusives
(granitoïdes).
Le Tibestien inférieur affleure au Nord, autour de la
localité de Guezendou, et au Sud du massif volcanique du Tibesti, dans
la boutonnière de Miski. Il est constitué (1) de roches
métasédimentaires et de métavolcanites (Wacrenier, 1958)
représentant les séries de Tidédi (cipolins, quartzites,
micaschistes, amphiboloschistes) et du Guezendou (cipolins, amphibolites,
gneiss, pyroxènites, migmatites) et (2) d'un ensemble d'amphibolites
granoblastiques, localement migmatitiques, associées à divers
gneiss et granitoïdes. Des âges Rb/Sr compris entre 1250 et 820 Ma
ont été obtenus dans le Tibestien inférieur (El Makhrouf,
1988).
Le Tibestien supérieur affleure sur une surface
d'environ 40000 km2 au Nord du massif volcanique du Tibesti entre le
Tchad et la Lybie. Au Sud, il forme des boutonnières dans les formations
primaires de la région de Miski. Il repose à l'Ouest en
discordance sur le Tibestien inférieur dont il est séparé
à l'Est par un conglomérat de base. Principalement
constitué de roches détritiques faiblement
métamorphisées, il comprend sur une semelle de
conglomérats, des schistes, grès arkosiques, phyllades,
métagrauwackes et des cipolins en intercalations avec des
métarhyolites et métabasaltes (Kasser, 1995). 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 du Tibestien inférieur
et supérieur (Pegram et al, 1976 ; Ghuma and Rogers, 1978 ; El
Makhrouf, 1988 ; Suayah et al, 2006).
1.4.2. Le Mayo Kebbi
Le socle cristallin de la région du Mayo Kebbi, au
Sud-Ouest du Tchad, est le domaine le mieux documenté de
l'orogenèse Panafricaine au Tchad. Les premiers travaux portant sur ce
domaine datent de l'époque coloniale. Ils ont été
récemment complétés par des études
pétrologiques, géochimiques et géochronologiques (Kasser,
1995 ; Doumnang, 2006 ; Penaye et al, 2006 ; Pouclet et al.
2006). Ces travaux ont permis de distinguer plusieurs ensembles dans le
socle précambrien du Sud-Ouest du Tchad. Wacrenier (1950) distingue dans
le
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ses environs (Massif Central Tchadien).
Précambrien du Mayo Kebbi différentes
séries métamorphiques sur la base de la composition et du
degré du métamorphisme. Il s'agit de (1) la série
métavolcanosédimentaire de Zalbi, (2) la série
métavolcanosédimentaire de Goueygoudoum, (3) la série de
Grong Djalingo et (4) la série amphibolo-gneissique. Entre ces
séries apparaissent divers granitoïdes constituant le batholite de
Pala ou batholite du Mayo Kebbi, que recoupent des granites circonscrits
tardifs. Kasser (1995) regroupe les formations précambriennes du Mayo
Kebbi en trois principaux ensembles. Ce sont (1) la série
métavolcanosédimentaire de Zalbi, (2) la série
métavolcanosédimentaire de Goueygoudoum et (3) trois ensembles
magmatiques comprenant :
(i) le complexe de roches mafiques et intermédiaires,
à caractère syn-tectonique,
(ii) le batholite tonalitique de Pala, comprenant des intrusions
syn à tardi-tectoniques,
(iii) les intrusions circonscrites tardi- à
post-tectoniques, comprenant divers granites et charnockites.
A la suite des travaux de Doumnang (2006), Penaye et
al. (2006) et Pouclet et al. (2006), plusieurs
générations d'intrusions magmatiques sont distinguées dans
le Mayo Kebbi. Ce sont les intrusions gabbrodioritiques G1, équivalentes
au complexe mafique et intermédiaire ; les intrusions tonalitiques G2,
les granitoïdes G3a et les intrusions G3b. Ces dernières
comprennent des diorites, des granites, des granodiorites et des charnockites
post-tectoniques.
a) La série métavolcanosédimentaire de
Zalbi
La série métavolcanosédimentaire de Zalbi
comporte (i) des métabasites, (ii) des formations
hydrothermalisées, (iii) des métavolcanosédiments et (iv)
des métasédiments métamorphisés dans le
faciès de schiste vert (Doumnang, 2006). Elle est
caractérisée sur le plan structural par le développement
d'une foliation d'orientation N-S à NNE-SSW portant une linéation
d'étirement E-W avec des plongements supérieurs à 50°
vers l'Ouest (Penaye et al. 2006). Les métabasites de cette
série sont caractérisées par une signature
géochimique de type tholéiites d'arc (Kasser, 1995 ; Doumnang,
2006), similaire à celle des basaltes des bassins arrière-arc du
Japon (Doumnang, 2006). Des cristaux de zircon extraits d'un échantillon
d'épiclastite et datés par la méthode U-Pb ont
donné un âge concordant de 777 #177; 5 Ma attribué par
Doumnang (2006) à la formation de la série de Zalbi. Cet
âge est dans l'intervalle de ceux obtenus entre 700 et 800 Ma par la
même méthode sur des schistes volcanoclastiques du Groupe de Poli,
auquel cette série est rattachée par certains auteurs (Toteu
et al, 2006 ; Kasser, 1995).
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ses environs (Massif Central Tchadien).
b) La série métavolcanosédimentaire de
Goueygoudoum
Elle affleure au Nord de la ville de Pala, dans la partie
orientale du Mayo Kebbi, et est séparée de la série
métavolcanosédimentaire de Zalbi par le batholite du Mayo Kebbi.
Au contraire de la série métavolcanosédimentaire de Zalbi,
les affleurements de la série de Goueygoudoum sont rares, à cause
d'une importante couverture sédimentaire attribuée au
"Continental Terminal" (Kasser, 1995 ; Doumnang, 2006). Elle est
constituée de roches épimétamorphiques d'origine
sédimentaire, volcanosédimentaire et volcanique. Les collines de
Goueygoudoum et de Mbibou représentent des affleurements de roches
carbonatées, décrites comme des carbonatites, dans un encaissant
ultrabasique dominé par des talcschistes (Kasser, 1995 ; Kusnir,
1995).
c) Le complexe mafique et intermédiaire
Schneider et Wolff (1992) décrivent un complexe
amphibolo-gneissique à l'Est de la série
métavolcanosédimentaire de Zalbi. Ce complexe correspond aux
intrusions gabbrodioritiques G1 de Doumnang (2006) et apparaît aussi sous
forme d'enclaves dans le batholithe de Pala. Penaye et al, (2006)
décrivent dans ce complexe un ensemble orthodérivé
dominant, essentiellement constitué de métadiorites et
métagabbros à texture protomylonitique à mylonitique,
auquel ils proposent de réserver l'appellation de complexe mafique et
intermédiaire, introduite par Black (1992) pour désigner
l'ensemble amphibolo-gneissique en comparaison des résultats obtenus
dans la région de Poli, au Nord Cameroun.
Les roches magmatiques (gabbros, diorites) de ce groupe se
caractérisent par une signature calco-alcaline suggérant
l'existence d'une zone de subduction ancienne (Doumnang, 2006 ; Pouclet et
al. 2006,). Deux échantillons de gabbro-diorites
prélevés aux alentours du village de Boloro, au Sud du lac
Léré, ont été datés par la méthode
Pb-Pb. Ces échantillons ont donné des âges de 723,2 #177;
0,9 Ma et 725,6 #177; 0,9 Ma, interprétés comme l'âge de
mise en place des gabbro-diorites (Penaye et al. 2006).
d) Les granitoïdes G2
Ils sont représentés par des intrusions
tonalitiques peu déformées (Mambaroua) à mylonitiques
(chutes Gauthiot), dans lesquelles s'observent des enclaves d'intrusions G1
(Doumnang, 2006). Ces roches se distinguent par un caractère très
sodique (Na2O/K2O = 4-- 9), des terres rares modérément
fractionnées (La/Yb = 9-13), une anomalie positive en Sr et Eu, des
anomalies négatives en Nb et Ta, un appauvrissement en HREE et HFSE
(Doumnang, 2006 ; Pouclet et al. 2006). Elles sont décrites par
Doumnang (2006) comme des roches de type TTG
(Tonalite-Trondjémite-Granodiorite). L'âge de mise en place de ces
tonalites,
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ses environs (Massif Central Tchadien).
obtenu par la méthode Pb/Pb, est situé entre 665
et 638 Ma (Doumnang, 2006 ; Penaye et al. 2006).
e) Les granitoïdes G3
Ils regroupent un ensemble d'intrusions tardi-tectoniques
à post-tectoniques de nature tonalitique, granitique, dioritique,
granodioritique et charnockitique. On y distingue deux groupes d'intrusions.
Les intrusions G3a comprennent des roches sodiques (tonalites,
trondhjémites et granodiorites) relativement pauvres en terres rares
(ÓREE = 35--75 ppm ; La/Yb = 9-22) et caractérisées par
des anomalies positives en Sr, Eu ainsi que des anomalies négatives en
Nb, Ta. Les profils multiéléments incompatibles (LILE, REE, HFSE)
de ces roches se rapprochent des tonalites G2 ou sont intermédiaires
entre celles-ci et les granitoïdes G3b. Les intrusions G3b sont
principalement représentées par des granites, diorites,
granodiorites et charnockites. Ces roches se distinguent par un
caractère potassique et des teneurs élevées en
éléments incompatibles (LILE, HFSE, HREE). La diversité de
ce groupe s'exprime par un degré variable de fractionnement des terres
rares (La/Yb = 2,3- 22,4) et de l'importance de l'anomalie négative en
Nb (Nb/La = 0,1-0,5). Un âge de 570,7 #177; 1 Ma a été
obtenu sur le granite porphyroïde de Pala par la méthode Pb-Pb et
interprété comme l'âge de cristallisation de ce granite.
Une charnockite du même secteur a été datée à
567 #177; 15 Ma par la méthode U-Pb Concordia (Doumnang, 2006 ; Penaye
et al. 2006).
1.4.3. Massif de Yadé
Le massif de Yadé, encore appelé massif de
Mbaïbokoum, est situé à la frontière
méridionale du Tchad et se prolonge en Centrafrique et au Cameroun.
Très peu étudié dans sa partie tchadienne, ses
caractéristiques générales sont dégagées des
travaux de Jérémie et Roch (1952), Mbaïtoudji (1982a),
Mbaïtoudji (1984), Black (1992), Liégeois (1992) et Kusnir et
Moutaye (1997). Il se caractérise par une abondance de granitoïdes
syn-tectoniques contenant des enclaves de roches métamorphiques
(schistes graphiteux, quartzites, micaschistes et amphibolites) recoupés
par des intrusions granitiques tardives (Black, 1992). Des âges du
Néoprotérozoïque, compris entre 654 et 568 Ma, ont
été obtenus dans ce massif sur des granitoïdes par la
méthode K-Ar (Mbaïtoudji, 1982b) et Rb-Sr sur roches totales
(Liégeois, 1992).
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ses environs (Massif Central Tchadien).
1.4.4. Le massif du Ouaddaï
C'est le plus vaste massif précambrien du Tchad. Il est
situé à la frontière du Soudan et se prolonge dans le
Darfour. Au Nord du 13ème parallèle, ce massif est
principalement constitué d'une association de granitoïdes, de
gneiss et de migmatites tandis qu'au Sud, il comprend les roches des groupes
métavolcanosédimentaires de Goz Beida et d'Ankaraouba
représentées par des quartzites, des micaschistes, des
amphibolites et des cipolins (Kasser, 1995). Le groupe de Goz Beida est
recoupé par un batholite calco-alcalin potassique dont le type
pétrographique dominant est un monzogranite à biotite d'âge
Néoprotérozoïque (Black, 1992). Des intrusions circonscrites
de granites alcalins, syénites et syénogabbros marquent le
dernier épisode magmatique de ce domaine. Des âges par isochrones
Rb-Sr sur roches totales ont permis de dater ces intrusions tardives entre 590
et 550 Ma (Liégeois, 1993).
1.4.5. Le Massif Central tchadien ou Massif du
Guera
Le Massif du Guera situé au centre du Tchad comprend
les massifs de Melfi, Aboutelfane et Kenga. Notre zone d'étude
appartient à la partie Nord-Ouest du massif de Kenga. Ces derniers
constituent d'imposants reliefs qui surplombent les formations
sédimentaires de la cuvette tchadienne. Les caractéristiques
géologiques du Massif du Guera sont tirées des travaux de Vincent
(1956a, b, c et d), Kasser (1995), Kusnir(1995), et Kusnir et Moutaye
(1997).
Le Massif Central tchadien est essentiellement
constitué (95%) de roches magmatiques granitoïdes qui se regroupent
en trois cycles chronologiques :
ü Le groupe des granites jeunes,
ü Le complexe granitique
hétérogène,
ü La série granodioritique.
Les granites hétérogènes sont dominant,
parfois décrits comme « granites anciens » (Vincent, 1956a,
1956b, 1956c, 1956d). Ces roches souvent déformées affleurent
largement dans la moitié nord du Massif Central et sont recoupées
par les « granites jeunes », plus homogènes et non
déformés, donc postérieurs aux derniers
événements de l'orogenèse panafricaine. Ces derniers
dominent en général le relief et se présentent sous forme
de granite monzonitique à amphibole (type Abou Déïa) ou de
granite leucocrate alcalin fortement radioactif (type Bombouri) et montrent de
fréquents inselbergs.
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
Entre Melfi et Bahr Bola, une dizaine de massifs
charnockitiques sont décrits ; en étudiant les
échantillons Lacroix(1925) a établi qu'ils appartiennent à
une série lithologique caractérisée par son faciès
malgachitique et par son affinité avec la série charnockitique
des Indes. Ce sont des roches massives, allant d'un pôle noritique
à un pôle granitique, dont le terme dominant est à
composition syénitique (Kusnir, 1995).
Autour de Bitkine, de petits massifs de composition
gabbroïque à granodioritique, se rencontrent sous forme de septa et
en enclaves dans le granite hétérogène souvent
orientés suivant une bande SW- NE au Sud de Bitkine. Des filons et dykes
de dolerite, microgabbro et basalte sont observés. Le dyke le plus
étendu (environ 50 km) se trouve à Maoua. Ces roches pourraient
représenter les roches les plus anciennes du Massif Central (Kusnir,
1995).
Les formations métamorphiques du Guera comprennent la
série métavolcano-sédimentaire (schistes, marbres,
quartzites, amphibolites, méta-andésites) de
Lélé-Dolko, décrite au Sud-Est du lac Fitri, ainsi que
diverses roches métamorphiques (micaschistes, quartzites, paragneiss,
orthogneiss) apparaissant principalement au Sud-Est de Melfi, souvent en
enclaves au sein du granite et rattachées au groupe de Goz Beïda
(Kasser, 1995).
1.5. Problématique
Les granitoïdes panafricains sont répartis dans
le Massif Central ou dans le Massif du Guera, mais très peu de travaux
géologiques ont été effectués dans cette zone.
Seuls les travaux géologiques sommaires de Vincent (1956a, 1956b, 1956c,
1956d), Kasser (1995), Kusnir (1995), et Kusnir et Moutaye (1997), et le guide
minier élaboré par la BRGM en collaboration avec le PNUD, sont
disponibles. Ces travaux sont non seulement des travaux à
l'échelle régionale, mais aussi axés essentiellement sur
la localisation des zones minéralisées. Le massif granitique de
Bitkine et ses environs situé dans le domaine de la Chaîne
Panafricaine d'Afrique Centrale au centre du Tchad n'a pas encore fait l'objet
d'une étude détaillée. L'étude pétrologique
détaillée des granitoïdes apportera une contribution dans la
connaissance de la géologie du secteur de Guera. D'où les raisons
du choix du sujet intitulé : « pétrologie des
granitoïdes de Bitkine et ses environs (massif central tchadien)».
Mémoire de master C.G.M rédigé
par : ASBAGUI BATMO 07L107FS 13
Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
1.6. Objectifs
1.6.1. Objectif principal
L'objectif principal est de cartographier la zone
d'étude et de contribuer à la connaissance d'une part de la
géologie du Massif Central tchadien et de la Chaîne Panafricaine
d'Afrique Centrale d'autre part.
1.6.2. Objectifs spécifiques
Pour atteindre les objectifs principaux, des études
spécifiques sont menées conformément au plan suivant :
ü l'étude pétrographique dans le
deuxième chapitre consiste en (1) la détermination du mode
d'affleurement, (2) l'identification des différents types
pétrographiques, (3) leur chronologie relative de mise en place et (4)
à la description des différentes phases minérales, afin de
caractériser ces différents types pétrographiques ;
ü structurale des fracturations
développées dans le troisième chapitre est basée
sur l'identification et la description des éléments structuraux
afin de déterminer les différentes phases de déformation
ayant affecté les formations du massif granitique de Bitkine et ses
environs
ü l'étude géochimique
réservée au quatrième chapitre, s'intéresse
à la caractérisation, à la classification et à la
détermination des ensembles pétrographiques
1.7. Méthodologie de travail
Pour atteindre les objectifs assignés à cette
étude nous avons effectué le travail en suivant trois phases :
1.7.1. Les travaux préliminaires
Les préliminaires ont consisté à
rassembler les cartes topographiques au 1/200 000 de la région du Guera
et celle de Mongo, qui ont permis de réaliser la carte topographique de
la zone d'étude. Les images satellitales
téléchargées sur Google earth et LANSAT ont aidé
à
Mémoire de master C.G.M rédigé par
: ASBAGUI BATMO 07L107FS 14
Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
fixer les itinéraires à suivre lors de la descente
sur le terrain. Cette phase était axée sur la récolte des
informations bibliographiques sur le socle précambrien de la
région considérée et les données sur la
géologie du Tchad en général.
1.7.2. Les travaux de terrain
Deux campagnes de terrain ont été
effectuées et ont consisté à :
ü délimiter la zone d'étude à partir
d'une carte topographique à l'échelle 1/200 000 ;
ü identifier et décrire les affleurements de roches
afin de donner les différents modes
d'affleurement ;
ü prélever à l'aide d'un marteau et d'un
burin des échantillons de roche destinés à la confection
des lames minces (pour l'étude pétrographique) et des poudres
(pour l'analyse géochimique) ;
ü prendre les coordonnées géographiques
à l'aide d'un GPS des différents points d'échantillonnage
des roches, afin de les situer sur la carte ;
ü identifier et mesurer les directions de fracturations
à l'aide d'une boussole munie d'un clinomètre, dans le but de
confectionner des rosaces de distributions et de faire des
interprétations ;
ü faire des photographies des structures
géologiques. 1.7.3. Les travaux de laboratoire
Les roches échantillonnées sur le terrain ont
été amenées au laboratoire pour :
ü confectionner les lames minces et faire une
étude microscopique, à l'aide d'un microscope polarisant, afin
d'identifier les minéraux présents dans les roches ;
ü faire des poudres de roches pour l'analyse
géochimique des éléments majeurs par spectrométrie
de fluorescence X ;
ü analyser et interpréter les résultats
géochimiques à partir des diagrammes,
ü réaliser des rosaces de distribution des
éléments structuraux,
ü esquisser une carte géologique de la zone
d'étude à partir des données pétrographiques et
structurales obtenues.
Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
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Les lames minces ont été confectionnées
à l'Institut de Recherche Géologique et Minière (IRGM) de
Yaoundé et les analyses géochimiques ont été faites
à MIPROMALO (Mission pour la Promotion de matériaux locaux)
à Yaoundé. Pour la description des lames minces, nous avons
utilisé les microscopes polarisants du Département des Sciences
de la Terre de l'Université de Ngaoundéré.
1.8. Les matériels utilisés
Les matériels utilisés pour mener à bien les
travaux sont les suivants :
· un GPS (global positionning system) de marque GARMIN,
qui nous a permis de prendre les coordonnées géographiques ;
· une boussole à clinomètre a
été utilisée pour mesurer les éléments
structuraux ;
· un appareil photo de marque Nokia 16 Méga pixel
pour filmer l'affleurement et les échantillons recueillis sur les
terrains ;
· un ordinateur portable ;
· un marteau de géologue et un burin pour
prélever les échantillons ;
· un marqueur indélébile ;
· un carnet de terrain ;
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
2.1. Morphologie du massif
La morphologie de la zone d'étude est repartie entre
deux grands massifs granitiques :
le Mont Abtouyour et ses environs ;
le Mont Guera et ses environs.
2.1.1. Les dômes granitiques d'Abtouyour et ses
environs
Le Mont Abtouyour affleure à une douzaine de
kilomètre à l'Ouest de Bitkine, son altitude est de 899
mètres (photo 1). C'est une chaine orientée NNE-SSW qui
s'étale sur une dizaine de kilomètre, limitée au Nord par
le village Sara Kenga. Une quinzaine de pointements granitiques d'altitude
moyenne de 800 mètres affleurent dans ce village. Les roches affleurent
en boules et blocs (photo 2) centimétriques à
métriques aux piedmonts. Ces boules et blocs sont plus ou moins
altérés et recouverts d'une patine d'altération (0,5--2
cm). Les roches sédimentaires (des sables, des sables argileux) sont
présentes autour du massif et proviennent vraisemblablement de
l'altération des plutons granitiques.
Photo 1 : Dôme granitique du Mont Abtouyour, vue
coté Sud.
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
Photo 2 : Mode d'affleurement de granites dans la
localité de (1) Béreté et à (2) Mataya
2.1.2. Les dômes granitiques du Mont Guera et ses
environs
Le Mont Guera affleure à 3 km de Bitkine et dans les
localités environnantes, en particulier à Doli, Boukoulou, et
Banala au Sud-Est de la zone d'étude. Les massifs du Mont Guera forment
un complexe plutonique dont le pic atteint 1613m d'altitude (photo 3).
Ces pointements se présentent sous forme de dômes
séparés par des vallées.
Au Nord du Mont Guera, principalement à Arangha et
Malé affleurent plusieurs formations rocheuses secondaires dont
l'altitude varie entre 500 mètres à 650 mètres (photo
4 (1)). Elles se présentent sous la forme de dôme. Aux pieds
de ces formations granitiques, on observe de boules et de blocs (photo 4
(2)). La taille des boules et blocs est variable ; elle est comprise entre
0,3 m et 3 m présentant un aspect chaotique. Des formations
sédimentaires sont présentes aux pieds de ces massifs, et
couvrent des superficies assez importantes.
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
Photo 3 : Dôme granitique du Mont Guera, vue
coté Est.
Photo 4 : (1) Affleurement des petits massifs de la
localité d'Arangha, (2) les boules et blocs de granites affleurant dans
la localité de Malé.
Les profils topographiques réalisés à
partir de Google Earth font ressortir le relief Mont Guera et Mont Abtouyour
qui émergent de la plaine environnante avec des pentes raides
(figure 5). La plaine a une altitude moyenne autour de 370 m.
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
Figure 5 : profils topographiques le long des
traits de coupe dans la zone d'étude ; le premier
profil
est réalisé suivant le trait de coupe AB dont
l'orientation est : NW-SE. Le second profil est
réalisé
suivant le trait de coupe CD
orienté NNE-SSW. Les traits interrompus en couleur
blanche encadrent
la zone d'étude.
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
2.2. Etude pétrographique
Ce chapitre est consacré à la
description macroscopique et microscopique des différents types
pétrographiques répertoriés dans la zone d'étude.
Pour l'étude microscopique, au total 11 lames ont étés
confectionnées à l'Institut de Recherches Géologique et
Minière de Yaoundé (Cameroun). Les observations ont
été faites avec les microscopes optiques polarisant du
Département des Sciences de la Terre de l'Université de
Ngaoundéré. Les positions des échantillons
prélevés et les affleurements explorés sont
présentés dans la figure 6. Les coordonnées
géographiques sont consignées à l'annexe (tableau
2).
Figure 6 : Image satellite montrant la position des
échantillons prélevés dans la zone
d'étude.
2.2.1. Aspect macroscopique
D'après les observations faites sur le terrain,
plusieurs types pétrographiques ont été
répertoriés ; ce sont entre autre les formations
métamorphiques représentées par l'orthogneiss et les
formations magmatiques : les granites, la diorite et la granodiorite, les
enclaves basaltiques, et les roches filoniennes.
2.2.1.1. Les formations métamorphiques
(Orthogneiss)
Les orthogneiss affleurent sous forme de dalles et en
enclave au sein du granite (Photo 5) dans la
localité d'Arangha, Malé, Mont Guera, Sara Kenga et à
Abtouyour. Le
Mémoire de master C.G.M rédigé par :
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
contact entre l'orthogneiss et son encaissant est net, et
montre une orientation des minéraux du granite à grain grossier
dans les quels ils sont enclavés. Ces roches sont massives et compactes
et constituées essentiellement de quartz, feldspaths, biotite, et
amphibole. Elles sont de couleur gris-clair à gris -sombre et
caractérisées par une alternance des lits clairs (quartz et
feldspath alcalin) et sombres (biotite et/ou amphibole). Les minéraux
clairs de taille milli à centimétrique (1 mm à 2 cm), ont
une orientation préférentielle et les minéraux sombres
sont équigranulaires (biotites et/ou amphiboles).
Photo 5 : orthogneiss à l'affleurement et son
échantillon.
2.2.1.2. Les formations magmatiques 2.2.1.2.1. Les
granites
Plusieurs types de granites ont été
identifiés dans la zone d'étude. Ces granites alternent sur le
terrain de façon très complexe et parfois on passe graduellement
d'un faciès à un autre. Des distinctions ont été
faites sur la base de la composition minéralogique, de couleur et la
taille des grains :
a) Granites porphyroïdes à biotite et
amphibole
Ce type de granite s'observe à l'Ouest de la zone
d'étude en particulier dans la localité d'Abtouyour et Mataya.
Ces granites porphyroïdes sont de couleur sombre et constitués de
megacristaux isolés de feldspaths automorphes de 1 à 5 cm,
noyés dans les minéraux ferromagnésiens comme la biotite,
l'amphibole et des minéraux blancs : le quartz et le plagioclase
à faible proportion. Ils sont traversés par des filons
quartzo-feldspathiques pegmatitiques et de filons aplitiques d'épaisseur
variable (Photo 6).
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
Photo 6 :(1) affleurement de granite porphyroïde
traversé par un filon de pegmatite à
Abtouyour ;(2)
échantillon montrant les mégacristaux de feldspath.
b) Granites à grains moyens à biotite et
amphibole
Les granites à grains moyens affleurent en dalle, en
boules et en bloc au Mont Guera, au Mont Abtouyour, Hadjer Marfaïne,
Béréte et à Sara Kenga. Les affleurements ici sont assez
étendus. C'est une roche de couleur grisâtre dont la taille de
grains est de l'ordre de 0, 3 et 0,5 cm (Photo 7). La patine
d'altération est blanchâtre et très mince avec une
épaisseur comprise entre 0,1 et 0,2 cm. Elle est riche en
minéraux ferromagnésiens (biotites, muscovite et amphiboles) et
des minéraux blancs (quartz et feldspath alcalin) sans orientation
préférentielle des minéraux. La roche est traversée
par des filons quartzo-feldspathiques pegmatitiques et de filons aplitiques sur
la bordure Est du Mont Guera.
Photo 7 : (1) affleurement de granite à biotite et
amphibole traversé par un filon de pegmatite dans la localité de
Sara Kenga ; (2) échantillon du granite à biotite et
amphibole.
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
c) Les leucogranites
Les leucogranites affleurent à Béréte,
à Arangha et à Mataya en boules et blocs (Photo 8). Ces
roches sont de couleur blanchâtre à rosâtre. Les
minéraux qui les composent sont visibles à l'oeil nu, ce sont
essentiellement les minéraux blancs (de quartz, de plagioclase) et les
minéraux ferromagnésiens (biotite et muscovite ou amphibole). La
taille de ces minéraux est comprise entre 0,2 et 0,9 cm. Sa patine
d'altération est de couleur grise dont l'épaisseur est de l'ordre
de 0,3 cm. Deux faciès de leucogranites sont observés, ils se
distinguent par la couleur et la taille des grains : le faciès à
grains grossiers (Photo 9(1)) est blanchâtre avec une teneur
élevée en muscovite et le faciès à grain moyen
(Photo 9(2)) est de couleur rose, essentiellement constitué de
feldspath alcalin (orthose), de quartz et de biotite. Le contact entre les deux
types n'est pas net et alternent de façon très complexe.
Photo 8 : Affleurement des leucogranites en boules et
blocs.
Photo 9 : Echantillon de leucogranite (1) à grain
grossiers, (2) à grain moyen.
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
d) Diorite et granodiorite
La diorite et la granodiorite affleurent au Mont Guera
précisément à Doli (Photo 10) sous forme de
dalles et blocs de dimension variable. Elles forment des petits massifs autour
du Mont Guera. Sur le terrain on passe graduellement de la diorite à la
granodiorite. La différence faite entre les deux types de roches est
marquée par l'abondance des minéraux ferromagnésiens dans
la diorite lui conférant une couleur plus sombre que la granodiorite.
Photo 10 : affleurement de diorite en contact avec la
granodiorite recoupées par un filon
pegmatitique au Mont
Guera.
· La diorite (mésocrate) a une structure grenue
à grains moyens, à éléments blanchâtres et
verdâtres ou noirâtres (Photo 11(1)). Elle est
composée pour l'essentiel de plagioclases et d'amphibole verte, on y
trouve aussi de la biotite et muscovite. La patine d'altération est peu
épaisse (3 mm). La diorite est peu ou pas orientée et est
recoupée par des filons aplitiques, pegmatitiques, des dykes, d'enclaves
basaltiques et d'orthogneiss.
· La granodiorite est leucocrate et finement
rubanée (Photo 11(2)). Le grain est en général
fin à moyen (0,4 cm et 0,07 cm). Le rubanement n'est pas bien
marqué et sa composition minéralogique est homogène avec
une faible variation de la proportion des minéraux
ferromagnésiens.
Pétrologie des granitoïdes de Bitkine
et ses environs (Massif Central Tchadien).
Photo 11 : Echantillon de (1) diorite, (2)
granodiorite.
2.2.1.2.2. Les enclaves de roches basaltiques
Les formations granitiques de la zone d'étude
contiennent d'enclaves de roches basaltiques dispersées. Ces enclaves
sont de taille très variable et présentent une très grande
hétérogénéité au niveau des
affleurements.
Les enclaves de roches basaltiques affleurent au Mont Guera et
en bordure du Mont Abtouyour. Ce sont des roches de couleur sombre (Photo
12), de structure aphanitique à phanéritique
constituées essentiellement des oxydes, des phenocristaux de
plagioclases et pyroxène. Les minéraux du granite hôte se
retrouvent dans les enclaves ; ce sont le quartz et le plagioclase. Les
enclaves sont soit de forme ovoïde, soit fusiforme avec des bordures
nettes ou diffuses. Elles présentent un zonage progressif de la bordure
vers le coeur.
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Photo 12 : Enclave de roche basaltique observée dans
les granites à biotite et amphibole et
son échantillon.
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
2.2.1.2.3. Les roches filoniennes
Les formations granitiques qui affleurent à Abtouyour
et au Mont Guera sont traversées par des filons ou joints nourris. Ces
filons sont de nature leucocrate, constituées essentiellement de quartz,
de feldspath et de biotite et/ou muscovite. Les filons rencontrés dans
la zone d'étude sont repartis en fonction de la taille des
minéraux. On distingue les filons aplitiques, les filons pegmatitiques
et les filons de quartz.
a) Les filons aplitiques
Les filons aplitiques affleurent sur la partie Sud et Ouest du
Mont Abtouyour, sur le Mont Guera et sur toute la partie Nord de la zone
d'étude précisément à Arangha, Malé et
à Sara Kenga. Ils se présentent sous forme de filons
d'épaisseur centimétrique à métrique à grain
très fin recoupant l'encaissant suivant des directions variables.
Plusieurs filons aplitiques d'épaisseur comprise entre
(1-25 cm) traversent les granites porphyroïdes au Mont Abtouyour
(Photo 13(1)).
Les filons aplitiques affleurant au Mont Guera,
précisément dans la localité de Doli recoupent la diorite
à texture grenue à grain moyen (Photo 13(2)). Le filon
le plus remarquable a une épaisseur de 1,20 m et qui s'étire sur
plus de 200 m de longueur. Ce filon est parallèle à deux autres
filons d'épaisseur comprise entre 12 et 15 cm.
Les aplites affleurent dans la partie Nord de Bitkine sous
forme de filon recoupant les granites a biotite et amphibole. Ces filons sont
d'épaisseur variable comprise entre 3 et 15 cm.
Photo 13 : filons aplitiques recoupant :(1) les granites
porphyroïdes à Abtouyour ; (2) la
diorite à Doli.
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
b) Les filons pegmatitiques
Les filons de pegmatite recoupent l'encaissant granitique dans
la zone d'étude. On distingue quatre types de pegmatites. Ce sont : les
pegmatites à quartz, feldspath potassique et plagioclase en proportions
voisines ; les pegmatites à feldspath potassique dominant ; les
pegmatites hyperquartzeuses (filons à quartz dominant) ; les pegmatites
à plagioclase dominant. Ces filons sont constitués de gros
cristaux de mica (biotite et de muscovite) de tailles variant entre 1 et 4 cm
et de gros cristaux de quartz et feldspath alcalin de taille
centimétrique. Les filons quartzo-feldspathique pegmatitique à
mica ont une épaisseur comprise entre 7 et 60 cm et de longueur comprise
entre 30 et 70 m.
Les filons pegmatitiques affleurant à Abtouyour sont
constitués de mégacristaux de quartz, d'orthose et de biotite se
présentant en paillettes. Ils ont une épaisseur comprise entre 25
et 40 cm et s'allonge sur une trentaine de mètres. Parfois le coeur du
filon est occupé par le quartz uniquement et la bordure est
occupée par le feldspath et le quartz (Photo 14 (1)).
A l'Ouest du Mont Guera précisément au village
Kounou situé à 3 km de Doli, un filon composé de quartz,
de feldspath et de paillettes de biotite et muscovite est observé
(Photo 14 (2)). L'épaisseur du filon est de 50 cm et 300 m de
long orienté NE-SW.
Dans la partie centrale de la zone d'étude affleurent
des filons pegmatitiques d'épaisseur variable comprise entre 3 et 15 cm
d'épaisseur. Ces filons traversent les granites et les orthogneiss
suivant de directions variables.
Photo 14 :(1) Pegmatite à bordure de Bi-Fk-Qtz et
à coeur occupé par Qtz recoupant les
granites
porphyroïdes à Abtouyour ;(2) Pegmatite quatrzo-feldspathique
observé dans la
diorite au Mont Guera.
Mémoire de master C.G.M rédigé par :
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
c) Les filons de quartz
Les filons de quartz sont très rares dans la zone
d'étude. Un filon de quartz est observé à Sara Kenga dont
l'épaisseur est de 15 cm pour une longueur de 15 m. Il est
orienté N25°E. Ce filon recoupe les granites à biotite et
amphibole (Photo 15).
Photo 15 : Filon de quartz observé au village Sara
Kenga.
2.2.2. Aspect microscopique
Au total 11 lames ont été confectionnées
pour l'analyse microscopique. Ces lames ont été largement
suffisantes pour montrer les types pétrographiques
étudiés. L'absence du compteur de points a conduit à
estimer les proportions modales de différents constituants des lames de
roches conformément à la charte visuelle de Michel-Levy
(1982).
L'orthogneiss (lame mince AR1)
Au microscope, la roche présente une texture
granoblastique à granonématoblastique. Elle est composée
d'amphibole, biotite, feldspaths, quartz et minéraux accessoires
(Photo 16).
L'amphibole observé est la hornblende verte et se
présente en prismes subautomorphes à xénomorphes dans sa
section allongée ou basale étirée suivant la foliation,
à double clivages losangiques. Le plagioclase est subautomorphe à
xénomorphe. Il présente la
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
macle albite souvent ondulée. Les cristaux de
plagioclase sont en contact sinueux avec le feldspath alcalin et le quartz. Le
plagioclase renferme des inclusions de biotite, d'amphibole, d'apatite et de
minéraux opaques. Le feldspath alcalin est subautomorphe à
xénomorphe. Il forme souvent des agrégats aux quels est
associé le plagioclase. Les inclusions de biotite, d'apatite et de
minéraux opaques sont fréquentes. Le minéral est
très peu altéré. Le feldspath alcalin est majoritairement
représenté par le microcline qui s'identifie facilement par son
quadrillage chatoyant définissant la macle péricline. L'orthose
est perthitique et certaines sections présentent la macle Carlsbad. Le
quartz est xénomorphe, à extinction onduleuse. Il est souvent
regroupé et cristallise dans les micro-fractures des feldspaths. Les
myrmékites contenant de vermicule de quartz sont nombreux dans la roche.
Les bandes sombres riches en biotite contiennent de nombreux cristaux d'apatite
et d'amphibole. La biotite est en contact franc avec les feldspaths et
certaines sections présentent des clivages flexueux. Elle
présente des inclusions de zircon et d'apatite, et un début de
chloritisation. La muscovite en paillette subautomorphe est parfois
associée à la biotite. Les minéraux accessoires sont
représentés par l'apatite, zircon et les oxydes.
Photo 16 : Lame mince AR1 montrant la texture
granoblastique à granonématoblastique
d'orthogneiss en
LPA.
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien). Granite
porphyroïde (lame mince AB7)
Au microscope, la roche a une texture grenue porphyroïde.
Elle est constituée de biotite, plagioclase, feldspath alcalin, quartz,
d'apatite et oxydes (Photo 17(1) et (2)).
Le quartz se présente en sections xénomorphes.
Il a une extinction roulante et en association avec le feldspath alcalin. Le
plagioclase à des sections xénomorphes. Ces plagioclases sont
pour la plus part maclés Albite. Le feldspath alcalin est le
minéral le plus abondant et automorphes, avec un aspect trouble. Les
cristaux de biotite, des oxydes et des cristaux subsphériques d'apatite
se trouvent en inclusions dans le feldspath alcalin. La hornblende verte
présente des clivages irréguliers. La biotite presente un
pléochroïsme net. Les minéraux opaques sont
xénomorphes et associés aux cristaux de biotite. Ils sont en
inclusions dans le plagioclase et le feldspath alcalin. L'apatite se
présente en cristaux xénomorphes, incolore et limpide à
relief très fort.
Photo 17 : Lame mince AB7 : (1) montrant la texture grenue
porphyroïde en LPNA, (2)
montrant le plagioclase maclé et la
muscovite LPA.
Granite à biotite et muscovite (lame mince
SK1)
Ce type de granite a une texture grenue composée de
biotite, feldspath alcalin, quartz, microcline, amphibole zircon et les oxydes
(Photo 18(1) et (2)). Les minéraux qui le
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
constituent ont les caractéristiques suivantes : Le
feldspath alcalin est automorphe à subautomorphe et présente des
micro-fractures perpendiculaires au grand axe du minéral. Ce
minéral renferme en inclusions la biotite, l'apatite et les
minéraux opaques. Le feldspath alcalin est représenté par
l'orthose et le microcline. Le microcline s'identifie facilement par son
quadrillage chatoyant qui définit la macle péricline (Photo
18(1) et (2)) alors que l'orthose en sections allongées, se
reconnait par sa macle Carlsbad. Les cristaux de plagioclase sont automorphes
à subautomorphes. Le minéral présente souvent des
micro-fractures et est fragmenté perpendiculairement au plan de macle.
Le plagioclase se trouve parfois en agrégats associés au
feldspath alcalin et au quartz. Le quartz est dans l'ensemble
xénomorphe, il se présente en agrégats de cristaux
jointifs à extinction ondulante. Le quartz est en plages et cristallise
dans les micro-fractures des feldspaths. L'amphibole est de couleur
verdâtre et associée à la biotite ou à la chlorite.
Le minéral est bordé par des minéraux comme le feldspath
et quartz. La biotite se présente en paillettes avec des clivages
souvent flexueux. Les paillettes de biotite sont
préférentiellement orientées dans la lame et contiennent
des inclusions d'apatite et de zircon. La muscovite est sous forme de
paillettes automorphes à subautomorphes, incolore et à clivage
fin. Elle présente des paillettes serrées les uns contre les
autres et parfois associés à la biotite. Les minéraux
accessoires sont : sphène, apatite, zircon et les oxydes.
Photo 18 : Lame mince SK1 en LPNA et LPA montrant le
microcline avec la macle péricline en texture grenue
normale.
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
Les leucogranites (lame MAT1)
Les leucogranites présentent au microscope une texture
grenue normale et sont constitués à 80% de feldspath et de
quartz, les minéraux minoritaires sont : biotite muscovite et amphiboles
(Photo 19).
Les feldspaths alcalins observés sont
xénomorphes ou subautomorphes tandisque le plagioclase est zoné
et automorphe. Ce type de plagioclase présente des macles de l'albite.
La biotite est parfois voisine avec la muscovite. La muscovite cristallise en
association avec le quartz et est présent dans les microfractures. Le
quartz a une extinction onduleuse. Les minéraux accessoires sont
représentés par le zircon et l'apatite.
Photo 19 : Lame MAT1 en LPA montrant les macles de l'albite
en texture grenue. Filon pegmatitique à biotite et muscovite
(Lame mince MA1)
Cette pegmatite a une texture grossièrement grenue
composée de gros cristaux de taille millimétrique à
centimétrique. Au microscope la lame est constituée de
quartz+plagioclase+orthose+biotite+muscovite (Photo 20 (2)).
Le quartz est interstitiel à extinction onduleuse. Le
plagioclase est automorphe et zoné à bordure plus fraiche.
L'orthose est sub-automorphe avec les macles de Carlsbad et contient des
inclusions de quartz et de plagioclase. La biotite en agrégat
associé à de la muscovite qui constitue une frange souvent en
association avec du quartz contenant des reliques de biotite
chloritisée.
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
Photo 20 : (1)- Echantillon de pegmatite à biotite
et muscovite ; (2)- Lame mince MA1 en
LPA montrant la texture
grossièrement grenue.
Filon aplitique à biotite et muscovite (Lame mince
AB4)
Au microscope, la lame présente une texture grenue
à grain fin, elle est constituée de plagioclase subautomorphe. Le
feldspath potassique est plutôt xénomorphe plus ou moins
opacifié par les produits d'altérations brunâtres. Le
quartz présente un aspect onduleux. La muscovite est en lamelles
xénomorphes et interstitielle ou incluse dans des feldspaths. Elle est
aussi en association avec la biotite altérée jalonnant les
microfractures. La biotite est fraiche ou chloritisée (Photo
21(2)).
Photo 21 : (1)- Echantillon d'aplite à biotite et
muscovite ; (2)- Lame mince AB4 montrant la texture grenue à grains fins
en LPA.
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
Granodiorite (Lame mince MG6)
La roche à une texture grenue. L'observation
microscopique fait apparaitre de nombreux cristaux de plagioclase et des
cristaux de quartz xénomorphes de taille variable (0,2 cm en moyenne)
incluant fréquemment de petits cristaux de microcline (Photo 22)
. Le microcline présente simultanément les macles de
l'albite et du péricline en fines lamelles qui forment quadrillage
remarquable. Les feldspaths (plagioclase et microcline), de taille
équivalente à celle du quartz sont souvent automorphes. Le
plagioclase (antiperthite) présente une faible altération en
petites paillettes de muscovite et contient des lames d'orthose à
contours diffus. Le microcline est soit en cristaux automorphes de taille
voisine de celle du plagioclase soit en cristaux xénomorphes
associés aux minéraux de la matrice. La biotite se
présente en amas ou en minéraux isolés. La muscovite, peu
abondante se développe en petits cristaux sur la biotite. L'amphibole,
de type hornblende verte, est plus abondante que la biotite. Les
minéraux accessoires sont représentés par les oxydes,
l'apatite, le zircon et les minéraux opaques.
Photo 22 : Lame mince MG6 montrant la texture grenue de la
granodiorite en LPA.
Diorite (Lame MG10)
La texture est presque équante avec : quartz +
plagioclase + amphibole + biotite-chlorite, feldspath potassique (Photo 23
(2)).
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
Le quartz est xénomorphe, limpide et typiquement
interstitiel : il moule le plagioclase automorphe. Le plagioclase est le
minéral dominant de la roche. Il est en lattes
séricitisées. L'amphibole est automorphe (2 à 3 mm) mais
aussi en petites plages trapues entourées par les lattes de plagioclase.
Parfois, l'amphibole est cassée et chloritisée ; il ne
représente qu'environ 2 % du volume total de la roche. Comme
minéraux accessoires, on trouve, disséminés dans la lame,
le sphène, l'épidote, quelques granules de zircon et de l'apatite
en cristaux courts, trapus.
Photo 23 : (1)- Echantillon de diorite ; (2)- Lame mince MG10
montrant la texture grenue de
la diorite en LPA.
2.3. Conclusion à l'étude morphologique et
pétrographique
Il ressort de la description morphologique de la zone
d'étude deux unités orographiques : le Mont Guera et le Mont
Abtouyour où affleurent des dômes granitiques qui surplombent la
plaine environnante.
Deux grandes formations ont été
répertoriées, il s'agit des :
ü formations de couvertures représentées par
les roches sédimentaires qui recouvrent environ 3/5 de la zone
d'étude (Figure 7);
ü formations magmatiques essentiellement
constituées des granitoïdes recouvrent 2/5 du secteur
d'étude. Ces roches sont reparties entre le Mont Guera, le Mont
Abtouyour et les dômes environnants (Figure 7).
Pétrologie des granitoïdes de Bitkine
et ses environs (Massif Central Tchadien).
L'étude pétrographique montre qu'il existe une
hétérogénéité lithologique à savoir :
les roches métamorphiques, plutoniques, les enclaves de roches
basaltiques et les roches filoniennes.
Les roches métamorphiques sont
représentées par l'orthogneiss de texture granoblastique à
granonématoblastique avec une association minéralogique à
quartz+plagioclase+feldspaths alcalins+biotite+amphibole.
Les roches plutoniques affleurent dans deux grands massifs :
le Mont Guera et le Mont Abtouyour. Elles alternent sur le terrain de
façon complexe. Les granites ont une texture grenue avec un assemblage
minéralogique constitué de quartz+plagioclase+feldspaths
alcalins+biotite+muscovite+épidote + chlorite+ apatite+oxydes (tableau
1).
Toutes ces roches sont recoupées par des roches
filoniennes (aplites, pegmatite et quartz). Deux épisodes de mise en
place de filons de pegmatites et d'aplites sont distinguées :
premièrement les filons de pegmatite (grenue à grains grossiers)
à biotite et muscovite se mettent en place ensuite les filons aplitiques
(grenue à grains fins) à biotite et muscovite. Le
caractère pétrographique des pegmatites montrent que la
cristallisation a été très lente. Cela se
matérialise par les gros cristaux dans les pegmatites. Alors que les
aplites ont un caractère tardif et leur cristallisation est rapide
marquée par leur texture à grains fins.
La présence d'enclaves des roches basaltiques dans les
granites et diorites indique que ceux-ci sont des reliques du résidu
solide de la fusion partielle de la roche préexistante.
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Mémoire de master C.G.M rédigé
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
Figure 7 : Esquisse géologique de la zone
d'étude. a- Carte du Tchad localisant la zone d'étude ; b-Carte
montrant les différentes formations
géologiques
identifiées dans la zone d'étude.
Mémoire de master C.G.M rédigé
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien). Tableau I :
Récapitulatif des ensembles pétrographiques et leurs assemblages
minéralogiques.
référence
|
Types
pétrographiques
|
texture
|
Minéraux
|
HM1 AR1
|
Orthogneiss
|
Granoblastique à
granonématoblastique
|
Amp+Bi+Mus+Fk+Pl+Qtz+Chl +Ox+Zr
|
HM3 MAT2 AB7 AB2
|
Granite porphyroïde ou à dents de cheval
Leucogranites
Granite à biotite et amphibole
|
Grenue à grain moyens et à grains grossiers
Grenue à grains moyens et à grains grossiers
Grenue à grains moyens
|
Amp+Bi+Mus+Fk+Pl+Qtz+Ap+ Ox
Qtz+Pl+Fk+Bi+Mus+Chl+ Ox
Amp+Bi+Mus+Fk+Pl+Qtz+Mic +Ap+Ox+Sph
|
BE MG1 MG9 AB4
MG8 AR1
|
|
|
Granodiorite
|
Texture grenue normale
|
Hbl+Bi+Mic+Fk+Qtz+Ap+Zr+ Ox
|
MG6 MG1 MA1
|
Diorite
|
Grenue à grains moyens
|
Hbl+Bi+Amp+Fk+Qtz+Ap+Zr+ Ox
|
SA
MG7 MG4
|
Enclaves basaltiques
|
Texture microlitique
|
Pl+Px+Sa+Chl+Ox+Zr
|
|
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine
et ses environs (Massif Central Tchadien).
3 . Structurale des fracturations
Le présent chapitre consacré à
l'analyse des fracturations nous permettra de décrire
les fractures enregistrées dans les formations
géologiques étudiées et de déterminer leurs
orientations. Les fractures s'observent sur
tous les affleurements explorés dans la zone
d'étude. Ces différentes fracturations
sont : les venues filoniennes et les diaclases.
Des rosaces de distributions seront
utilisées pour représenter les orientations de
directions mesurées sur le terrain.
3.1. Les venues filoniennes
Les filons sont des lames de roches formées du
remplissage des structures par du matériel issu du déplacement
des fluides d 'origine magmatique ou métamorphique. Ces filons, qui sont
soit de nature pegmatitique (Photo 24) ou aplitique ,
soit de quartz (Photo 25) recoupent toutes les roches
de notre zone d'étude. Certains d'entre eux se recoupent en mettant en
évidence des cisaillements dextre ou senestre (Photo
25 (c)). Les orientations des filons ont
étés reportées dans les rosaces de distribution
(figures 8, 9 et 10). Ces diagrammes montrent que les filons
de pegmatites et les filons de d'aplite se disposent suivant deux
principales directions (ENE-WSW et NE-SW). La
distribution des filons dans le village Sara Kenga, Arangha, Malé, Mont
Guera et Abtouyour, présente trois principales directions : les
directions majeures (N70°E et N80°E), secondaires
(N40°E) et mineures N60°E, N120°E, N140°E,
N170°E. Les mesures de directions sont consignées à l'annexe
(tableau 3, 4, 5, 6).
Photo 24 : a- filon pegmatitique au Mont
Guera, b- filon pegmatitique
|
à Abtouyour,
|
|
Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
Photo 25 : a- Filon de quartz à Arangha. b- filon
aplitique au Mont Guera, c-filon aplitique
observé au Mont
Abtouyour
Mémoire de master C.G.M rédigé par
: ASBAGUI BATMO 07L107FS 40
Figure 8 : Rosace de distribution de directions des filons
d'Abtouyour : a-) filons
pegmatitiques ; b-) filons aplitiques. n est le
nombre de mesure.
Pétrologie des granitoïdes de Bitkine
et ses environs (Massif Central Tchadien).
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Figure 9 : Rosaces de distribution de directions : a-) filons
aplitiques du Mont Guera et Hadjer Marfaine ; b-) filons au Nord de
Bitkine.
La rosace de distribution de directions générales
des filons de notre zone d'étude (figuremontre :
ü La direction majeure est N130°E
[N120°E-N140°E] ;
ü Les directions moyennes : N40°E, N70°E et
N170°E ;
ü Les directions mineures : N20°E, N90°E et
N160°E ;
Figure 10 : rosace de synthèse de directions des
filons de la zone d'étude.
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine
et ses environs (Massif Central Tchadien).
3.2. Les diaclases
La zone d'étude est parcourue par des
discontinuités (Photo 26) qui recoupent les formations dans des
directions variables.
Photo 26 : diaclases observées à
Béréte, b-diaclases observées à Abtouyour
Les diaclases ou joints secs sont des cassures sans
déplacement visible des compartiments affectés le long du plan de
cassure. Elles sont de taille millimétrique à
centimétrique, parfois isolées ou en relais. Dans la
région d'Abtouyour, ces diaclases traversent les granites
porphyroïdes ainsi que les filons d'aplites suivant des directions
majeures N60°E, N70°E et N80°E et mineurs N120°E,
N30°E N140°E et N160°E. Les mesures des plans de diaclases
effectuées sur le terrain ont permis de réaliser les rosaces de
distribution (figures 11, 12). La rosace de synthèse de direction des
diaclases de la zone d'étude présente deux orientations majeures
: les directions ESE-WNW et NW-SE puis trois directions majeures qui sont
N70°E, N30°E, N170°E.
Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
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Figure 11 : Rosaces de directions : a-) diaclases
d'Abtouyour ; b-) diaclases au Mont Guera
et Hadjer Marfaine ; c-) diaclases
au Nord de Bitkine.
Figure 12 : rosace de synthèse de directions des
diaclases de la zone d'étude
La carte linéamentaire (Figure 13) est
réalisée à partir des directions des réseaux
hydrographiques, car les cours d'eau suivent la direction des fracturations.
L'apport de l'image satellitaire extrait sur Google Earh a été
grand. Elle a apporté des précisions sur les directions de
fracturation, l'alignement des massifs de la zone d'étude et a permis
d'identifier la faille qui contrôle l'emplacement du grand dyke de
microgabbro de Mahoua (Imrich, 1993)
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
au Sud de la zone d'étude. Cette faille est
orientée NW-SE et peut être suivie sur une cinquantaine de
kilomètres jusqu'au lac Fitri (Hadjer Lélé).
Figure 13 : Carte linéamentaire de la zone
d'étude.
3. 3. Conclusion à la structurale des
fracturations
D'après l'analyse des fracturations, la région
d'étude est recoupée par des roches filoniennes et des diaclases
qui se mettent en place de manière continue et utilisent les structures
préexistantes.
Les filons aplitiques, pegmatitiques et quartzeux se sont mis
en place suivant des directions variées avec des orientations
principales N130°E, N40°E, N70°E et N170°E. La direction
N40°E est parallèle à l'allongement du massif.
Les diaclases ont des directions principales N70°E,
N120°E, N30°E.
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
4. Etude géochimique
Cette partie est consacrée à
l'étude des éléments majeurs et de quelques
éléments en traces des roches qui ont fait l'objet d'analyse
chimique. Cinq échantillons de roches nommés MG9, AB4, MA2, MG10,
SK1 ont été analysés par spectrométrie de
fluorescence X. Les roches étudiées correspondent respectivement
aux leucogranites pour les deux premières, l'enclave de roche
basaltique, la diorite et le granite à biotite et amphibole. Le choix
est porté sur cinq échantillons parce que les differents
faciès étudiés dans notre secteur sont
representés.
Les échantillons seront reportés sur des
diagrammes qui permettent de mettre en exergue les relations les
différents types pétrographiques de la zone
d'étude.
Les données géochimiques des
éléments majeurs et traces sont consignées dans l'annexe
(tableaux 7 et 8).
4.1.Caractères généraux 4.1.1. Les
éléments majeurs
Les roches étudiées présentent
dans l'ensemble des teneurs en SiO2 comprises entre 58,3 et 73,2% qui indiquent
donc leurs compositions intermédiaires à hypersiliceuses. Ces
roches sont riches en Al2O3(10--12,7%), K2O(4,1--8,%), avec des teneurs
fortement variables de Na2O(1,9--4,5%), CaO(1,2--5,3%), Fe2O3t(0,8--7,2%), et
des teneurs en MgO(0,1--5,8%), MnO(0,0--0,1%), TiO2(0,0--1,4%), P2O5(0,0--0,4%)
sont faibles.
4.1.2. Éléments en traces
Les roches analysées présentent dans
leur ensemble des concentrations plus ou moins élevées en Ba
(868,7--2095,8 ppm), Sr (98,9--832,9 ppm), Rb (91,6--154,8 ppm). Les
éléments de transition ont des teneurs qui varient : Ni (62,8
ppm), V (117,6 ppm), Cu (47,9 ppm), Zr (14--219,1 ppm), Cr (132,3--331,8 ppm),
Zn (40,1--144,6 ppm).
4.2. Classification
Le diagranmme TAS (total alkali Si) (Le Bas et al,
1992) ( figure 14) a été utilisé pour classer les roches
analysées. Ce diagramme montre que les leucogranites et granite se
placent dans le domaine des granites riches en potassium. Alors que deux
échantillons ( diorite et enclave de roche basaltique) se
placent respectivement dans le
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
domaine des syénodiorites et monzonite ; il s'agit
respectivement de l'echantilon de diorite et de l'enclave basaltique.
Les cinq échantillons reportés dans le diagranmme
de division de roches alcalines et sub-alcalines Na2O+K2O en fonction SiO2
(Winter, 2001) (figure 15), se placent toutes dans le domaine des roches
sub-alcalines.
Figure 14 : Diagramme TAS (Le Bas et al, 1992) de
classification des roches
plutoniques montrant la position des échantillons
étudiés.
Figure 15 : diagranmme de division en suites de roches
alcalines et subalcalines (Winter, 2001)
montrant la position des
echantillons analysés.
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
4.3. Caractères géochimiques
Le diagramme K2O=f(SiO2) (figure 16) traduit le
caractère fortement potassique des granites et de leur enclave. Elle va
des teneurs élevées en potassium (K) pour la diorite et l'enclave
de roche basaltique vers des concentrations très élevées
en potassium(K) pour le granite à biotite et amphibole et les
leucogranites. Les granitoïdes étudiés ont tous des valeurs
de concentration en K2O comprises entre 4 et 8 %, ces valeurs sont semblables
à celles des granitoïdes à K élevés de
séries de marges continentales actives au pourtour du pacifique (Mason
et Mc Donald, 1978 ; Bateman et Chappell, 1979) dans Njonfang
(1998). Ces roches sont fortement potassiques avec K2O/Na2O
supérieur à 1 (tableau IX, voire annexe).
Figure 16 : Diagramme K2O=f(SiO2) de Rickwood(1989)
montrant la position des roches
étudiées.
La projection des granites et de monzonite dans le
diagramme A/CNK =f (SiO2) (figure 17) montre que la diorite, le granite
à biotite et amphibole et la monzonite sont métalumineuses avec
des rapports A/CNK compris entre 0,79 et 0,91. Par contre, les leucogranites
plus hypersiliceux affichent un caractère peralumineux mais peu
prononcé
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
avec des rapports molaires A/CNK qui varient entre 1
et 1,08. Les valeurs A/CNK de toutes les roches sont inférieures
à 1,1 ce qui leur confèrent les caractéristiques des
granitoïdes de type-I (Chapell et White 1974).
Figure 17 : Diagramme Al2O3/ (CaO+Na2O+K2O) pourcentage
molaire vs SiO2 % en poids Maniar et Piccoli., 1989 montrant les domaines
peralumineux (A/CNK>1) et metalumineux (A/CNK<1).le champ des
granitoïdes de type-S (A/CNK>1,1) est limité par des traits
séparés du champ des granitoïdes de type-I avec
(A/CNK<1,1) de Chappell et White(1974).
4.4. Evolution géochimique
4.4.1. Eléments majeurs
Les diagrammes de Harker, montrent une
répartition plus ou moins continue et linéaire des faciès
granitiques et de l'enclave (figure 18). Cette répartition
définit des corrélations négatives entre SiO2 et la
plupart des oxydes tels que (MgO, P2O5, Fe2O3, TiO2, CaO). Par contre il montre
une évolution positive entre SiO2 et K2O, Na2O. D'autre part, Al2O3 et
Na2O définissent des évolutions suivant une courbe hyperbolique
depuis les termes intermédiaires aux granitoïdes hypersiliceux. La
répartition approximativement linéaire indiquerait selon de
nombreux auteurs (Clemens et Walls 1981 ; Kouchi et Sunagawa 1985)
dans Njonfang (1998), l'intervention des processus de
cristallisation fractionnée.
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
Figure 18 : Diagramme de Harker montrant l'évolution
des éléments majeurs en fonction de
SiO2.
4.4.2. Éléments en traces
Le diagramme de Harker établit pour les
éléments en traces (Figure 19), montre que, le Rb évolue
positivement suivant une trajectoire hyperbolique depuis les roches
intermédiaires aux roches hypersiliceuses. Le Vanadium (V), cuivre (Cu)
et Nickel (Ni) présentent des évolutions positives dans les
roches intermédiaires mais constantes dans
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
les roches hypersiliceuses. L'évolution des
éléments Zr, Sr et Cr permet de définir deux groupes de
roches tel que observable dans les diagrammes des figures 16, 17, et 18. En
effet, la teneur en ces éléments est pratiquement constante dans
les roches intermédiaires (enclave et diorite) mais évolue
négativement vers les roches hypersiliceuses jusqu'à s'appauvrir
dans les leucogranites.
Figure 19 : Diagramme de Harker montrant la variation des
éléments en traces en fonction
de SiO2.
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
Le diagramme Sr=f (Rb/Sr) (figure 20) et Sr=f (Ba)
(figure 21) montrent des tendances spécifiques pour chaque type
pétrographique. Le premier diagramme (figure 20) montre une
évolution négative du Sr traduisant pour les granitoïdes et
leur enclave une différenciation qui serait contrôlée par
le fractionnement du plagioclase avec une concentration de la biotite dans le
faciès de granite à biotite et amphibole. Les leucogranites
apparaissent prolonger cette évolution des granites à biotite et
amphiboles. Le second diagramme (figure 21) montre une dispersion des points
indiquant que la relation entre les différentes entités
pétrographiques de la zone d'étude est loin d'être
contrôlée par un simple processus de différenciation
magmatique.
Figure 20 : Diagramme Sr / (Rb/Sr) montrant
la relation génétique entre les roches.
1000
Sr
800
600
400
200
0
0 500 1000 1500 2000
2500
Ba
Figure 21 : Diagramme
Sr/Ba des faciès analysés.
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
Le diagramme (figure 22) de discrimination de Pearce et
al. (1984) permet de définir l'environnement
géotectonique de mise en place des granitoïdes. Deux situations
distinctes ont été définies : les granitoïdes de
collisions (COLG) et les granitoïdes d'arc insulaire (VAG). Tous les
granites de Bitkine et ses environs se placent dans le domaine de
granitoïdes de collision à l'exception de l'enclave de roche
basaltique et de la diorite qui se placent dans le domaine des granitoïdes
d'arc insulaire.
Figure 22 : Diagramme Rb Vs SiO2 (d'après Pearce et
al. (1984). COLG=les granitoïdes de collisions et VAG= les
granitoïdes d'arc insulaire. Ligne rouge=limite des deux domaines.
4.5. Conclusion à l'étude
géochimique
Les roches qui ont fait l'objet de notre étude
géochimique présentent une teneur en SiO2 intermédiaire
à hyper siliceuse.
Les corrélations observées entre les
éléments majeurs et les éléments en traces
traduisent le fractionnement des minéraux ferromagnésiens, du
plagioclase et des minéraux accessoires au cours du processus de
différenciation magmatique. Ces éléments ont
révélés que les feldspaths ont contrôlé le
fractionnement des granitoïdes du massif Kenga (secteur Nord-Ouest).
Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
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Les leucogranites et les granites à amphiboles
sont des granites riches en potassium. La diorite correspond à la
syénodiorite et l'enclave basaltique correspond à la monzonite.
Elles ont des K2O/Na2O supérieur à 1, ceci montre leur
caractère potassique.
Les roches étudiées sont des
granitoïdes de type-I avec des rapports A/CNK inferieurs à 1,1 et
appartiennent à la série sub-alcaline. Les leucogranites sont
faiblement peralumineux avec des rapports molaires A/CNK qui varient entre 1 et
1,08, alors que la diorite, les enclaves de roches basaltiques et le granite
à amphibole sont metalumineux avec des rapports A/CNK compris entre 0,79
et 0,91.
Les données géochimiques
suggèrent que les roches de la zone d'étude seraient issues des
magmas d'origine crustales et ne seraient pas contrôlées par un
seul processus mais par plusieurs processus de
différenciation.
Le diagramme de discrimination de Pearce et
al. (1984) a permis de montrer que les granites
étudiés appartiennent aux granitoïdes de zone de collision.
Ces données sont en accord avec les caractéristiques des roches
et le modèle géotectonique décrits dans la chaine
panafricaine de l'Afrique centrale (Toteu et al,
2004).
Mémoire de master C.G.M rédigé par :
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
5. Discussions et interprétations
Le secteur d'étude situé dans le massif Kenga
(secteur Nord-Ouest du massif central tchadien) est une portion de la
Chaîne panafricaine d'Afrique Centrale au Tchad. L'objectif principal de
ce travail était de cartographier la zone d'étude et de
contribuer à la connaissance d'une part de la géologie du Massif
Central tchadien et de la Chaîne Panafricaine d'Afrique Centrale d'autre
part. Cette étude s'est focalisée sur trois axes principaux : axe
pétrographique, axe structurale de fracturations et axe
géochimique. Ces trois axes empruntés à la suite des
travaux de terrain et les analyses de laboratoire ont permis d'obtenir des
résultats dont les plus importants et les principaux sont
présentés dans le présent travail.
5.1. Les données pétrographiques et de
fracturations
Les dômes granitiques du Mont abtouyour et du Mont Guera
se sont mis en place de façon progressive, il s'agit des orthogneiss,
diorite-granodiorite et granite à mégacristaux de feldspath et
leucogranites. En plus de ces 4 faciès, sont observées les
enclaves de roches basaltiques. Toutes ces formations sont recoupées par
des filons aplitiques et pegmatitiques et les filons de quartz. Les
granodiorites indiqueraient la présence d'une ancienne zone de
subduction dans le massif du Guera.
Les massifs de notre zone d'étude sont allongés
NNE-SSW suivant le plus grand axe. Cette direction est compatible avec la
direction de l'allongement du bassin de zalbi (au Mayo kebbi ; Sud-Ouest du
Tchad) décrit par (Pouclet et al. 2006 ; Doumnang, 2006 ;
Isseini, 2011). Ces directions sont semblables à celle de la direction
de la Ligne du Cameroun orientée N30°E, qui est un alignement
tectonomagmatique des massifs volcaniques et des complexes plutoniques
anorogéniques, depuis l'île de Pagalu jusqu'au Lac Tchad
(Déruelle et al. 2007). Les roches filoniennes se mettent en
place dans les roches préexistantes.
Les assemblages minéralogiques représentés
dans :
· L'orthogneiss (Amp+Bi+Fk+Pl+Qtz+Chl+Ox+Zr) ;
· les granites à megacristaux de feldspath
(Amp+Bi+Mus+Fk+Pl+Qtz+Ap+Ox) ;
· les granites à biotite et amphibole
(Amp+Bi+Mus+Fk+Pl+Qtz+Mic+Ap+Ox+Sph) ;
· la diorite (Hbl+Bi+Amp+Fk+Qtz+Ap+Zr+Ox) ;
· les leucogranites (Qtz+Pl+Fk+Bi+Mus+Chl+ Ox).
Mémoire de master C.G.M rédigé
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
L'assemblage des minéraux permettent de
suggérer deux origines ; une origine mixte (mantellique ou crustale)
pour les roches ayant l'assemblage (Amp+Bi) et une origine crustale pour les
roches ayant l'assemblage (Mus+Fk). L'amphibole et la biotite indiquent le
caractère précoce de l'orthogneiss, du granite à biotite
et amphibole et le caractère tardif des leucogranites marqué par
la présence de la muscovite et du feldspath.
Les leucogranites à muscovite montrent que le secteur
Nord-Ouest du massif Kenga se situerait dans un environnement
géodynamique de collision avec fusion de la croûte continentale.
Cette phase de collision se serait précédée d'une
subduction indiquée par la présence de la
diorite-granodiorite.
La forme allongée des enclaves à bordure
diffuse et parallèle à l'allongement du massif laisse penser que
l'enclave n'était pas à l'état solide lors de l'inclusion,
mais qu'elle résulte du contact des deux magmas, mantélique et
crustal. Toutes les formations sont recoupées par les filons et les
diaclases. L'étude de terrain montre que les formations plutoniques se
sont mises en place de manière progressive.
Les textures observées dans les différents
complexes filoniens suggèrent une mise en place à des profondeurs
différentes et de manière progressive. Les leucogranites à
biotite et muscovite à grain fin se seraient mis en place à
faible profondeur alors que les leucogranites à grains grossiers se
seraient cristallisés à plus grande profondeur.
L'étude des filons montre des
générations de filons en majorités aplitiques et
pegmatitiques qui se recoupent entre eux en définissant deux principales
séquences. La rosace de synthèse de directions des filons montre
4 principales directions N130°E, N40°E, N70°E et N170°E. La
rosace de synthèse des diaclases donne les directions principales
N70°E, N120°E, N30°E. Ces directions sont proches des directions
connues au Cameroun caractéristiques de la faille de l'Adamaoua
(N70°E), de la Chaine Panafricaine d'Afrique centrale (E-W) et de la ligne
du Cameroun (N30°E).
5.2. Les données géochimiques
Le diagramme de Le Bas et al. (1992) des alcalins en
fonction de SiO2, montre une évolution continue des points
représentatifs de l'enclave basaltique, de diorite, puis des granites
à biotite et amphibole, jusqu'aux leucogranites et appartenant à
la série sub-alcaline. Ces roches suivent une évolution continue
des roches intermédiaires vers des roches hyper siliceuses. Les
leucogranites et les granites à amphiboles sont des granites riches
en
Mémoire de master C.G.M rédigé
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Pétrologie des granitoïdes de Bitkine et
ses environs (Massif Central Tchadien).
potassium. La diorite correspond à la
syénodiorite et l'enclave basaltique correspond à la monzonite.
Cela suggère que les roches du massif d'Abtouyour et du Mont
Guera ont de sources magmatiques différentes mais une même
histoire géologique.
En outre, l'évolution du caractère
métalumineux de diorite et de l'enclave basaltique au caractère
faiblement peralumineux des leucogranites (Chappell, 1979) soutient
l'hypothèse selon la quelle les granitoïdes d'origine mixte peuvent
acquérir la composition des granitoïdes peralumineux par fusion
partielle successive (Robert et Clemens, 1993) ou après un
fractionnement important des amphiboles, l'interaction des
éléments volatiles, ou l'assimilation des roches (Clarke,
1992).
La présence des enclaves basaltiques dans les roches
permet d'envisager un mélange de magmas ou une contamination.
Les granitoïdes sont des roches qui contiennent
généralement le quartz, le feldspath alcalin et le plagioclase.
Toutes les roches de la zone d'étude présentent cette
composition. Les critères de classification des granitoïdes
permettront de déterminer l'origine et le contexte géodynamique
de mise en place des granitoïdes de la région de Bitkine et ses
environs. Ce critère prend en compte les critères
minéralogique, pétrographique, géochimique. Les granites
à biotite et muscovite sont composés essentiellement de biotite,
muscovite, feldspath et accessoirement d'apatite et zircon, ces minéraux
se sont formés par cristallisation fractionnée.
Le rapport A/CNK compris entre 1 et 1,01 indique que les
leucogranites sont des granitoïdes faiblement peralumineux de type-I. Les
caractéristiques ainsi présentées par les leucogranites
correspondent à ceux des granites à deux micas peralumineux
décrits par Barbarin (1999) et aux granitoïdes de collision
continentale décrits par Maniar et Piccoli (1989). Ce caractère
est également observé dans le diagramme de discrimination de
Pearce et al. (1984). Les données géochimiques viennent
corroborer les résultats et les hypothèses émises en
pétrographie sur les leucogranites.
De telles roches sont des granitoïdes d'origine crustale
qui peuvent être exceptionnellement mis en place par la fusion partielle
de roches préexistantes. Elles sont généralement
caractéristiques d'un environnement géodynamique de collision
continentale. En effet, lors de la collision entre deux croûtes
continentales, la fusion de la croûte continentale produit des
granitoïdes peralumineux, riches en potassium. Leur rapport
K2O/Na2O supérieur à 1 montre leur caractère plus
potassique que sodique.
Pétrologie des granitoïdes de Bitkine
et ses environs (Massif Central Tchadien).
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La diorite et les enclaves basaltiques ont des rapports A/CNK
< 1 caractéristiques des roches métalumineuses de type-I,
fortement potassiques à affinité sub-alcaline. Ceci se traduit
d'une part, par de très fortes teneurs en Fe2O3t, MgO et CaO, ils
correspondent aux granitoïdes d'origine mixte (crustale ou mantellique)
par Barbarin (1999), dont les composantes crustales sont dominantes et
caractérisent un environnement géodynamique de transition entre
la subduction et la collision. Les caractères calco-alcalins ont
été décrits pour les roches magmatiques (gabbros,
diorites) au mayo kebbi suggérant l'existence d'une zone de subduction
ancienne (Doumnang, 2006 ; Pouclet et al. 2006,).
Les données pétrographiques, structurales et
géochimiques concordent avec les résultats obtenus au mayo kebbi
au Sud-Ouest du Tchad et au Cameroun voisin. Cela suggère qu'ils ont une
histoire géologique commune, donc appartenant à un même
contexte géodynamique d'où la Chaîne Panafricaine d'Afrique
Centrale (CPAC ; Toteu et al, 2001). Elle est définie comme une
chaîne de collision continent-continent (Penaye et al, 1993)
ayant affecté une grande partie du continent africain autour de 550 Ma
et qui a contribué à l'édification du Gondwana (Trompette,
1994). Cette collision résulte de la convergence entre le craton
ouest-africain et les cratons Congo - Sao Francisco (Castaing et al,
1994). La CPAC est considérée comme le prolongement NE de la
chaîne brésilienne et forme avec elle la chaîne
panafricano-brésilienne (Brito de Neves et al, 2001).
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ses environs (Massif Central Tchadien).
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