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Université de Toliara
Facultés des Sciences et
Technologies
Département des Sciences de la Terre
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Mémoire
En vue de l'obtention du
Diplôme
d'Etudes Approfondies
(DEA)
Option Géosciences et Technologies
Études Géostructurales et Gîtologiques du
Gisement de Saphirine et Kornerupine de
Taivo-Tsiombe, Domaine Androyen
Sud de Madagascar
Soutenu publiquement par
TSIORISOA HAREMPAHASOAVANA Toliara, le 29 juin 2018
Jury
Président ALPHONSE DINA |
Professeur de l'Enseignement Supérieur
Rapporteur THEODORE RAZAKAMANANA |
Professeur titulaire de classe exceptionnelle
Examinateur ALEXANDRE MIHA |
Maître de Conférences
Année Universitaire : 2016-2017
i
Remerciements
À l'issue de ce travail de recherche, je tiens
à exprimer ma profonde gratitude envers : - Docteur Hugues
LEZO, Président de l'Université de Toliara,
- Professeur Pierre Ruphin FATIANY, Doyen de la
Faculté des Science, veuillez trouver ici mes sincères
remerciements pour l'autorisation de présenter ce
mémoire,
- Docteur Tsimihole TOVONDRAFALE, chef de
département de Sciences de la Terre de l'Université de Toliara,
qui n'a pas ménagé ses efforts pour le fonctionnement du
Département,
- Professeur DINA Alphonse, ancien président de
l'Université de Toliara, pour l'honneur qu'il m'a fait en acceptant de
présider la soutenance de ce mémoire,
- Professeur titulaire Théodore RAZAKAMANANA,
responsable de la formation doctorale au sein du département des
Sciences de la Terre de l'Université de Toliara, m'a encadré en
mettant à profit ses méthodes pédagogiques et son
expérience précieuse, permettant la réalisation de ce
travail malgré ses hautes responsabilités et ses nombreuses
obligations,
- Docteur Alexandre MIHA, enseignant chercheur au
département de Sciences de la Terre, Faculté des Sciences,
Université de Toliara, d'avoir bien voulu siéger en tant que
membre de jury,
- Monsieur François Smalah ZAFIMAKASON, enseignant
chercheur au département de Sciences de la Terre, Faculté des
Sciences, Université de Toliara, pour ses apports en matériels de
géologue durant la descente sur terrain et ses conseils
pratiques.
Je voudrais également adresser mes humbles
remerciements à Mme Alvildine HERINDRAZA et Mr Jacques Bablon
RANDRIATSITOHAINA, grâce à leurs soutiens, j'ai pu
améliorer mes connaissances en SIG.
Il me tient fort à coeur de remercier
chaleureusement mes parents et ma grande soeur pour ces aides morales,
matérielles, financières et spirituelles pour mes études
supérieures. Je vous dédie spécialement ce travail en vous
remerciant de tout mon coeur pour tous les sacrifices consentis pendant toutes
mes années universitaires.
Je suis vivement reconnaissant à ma promotion,
surtout Mohamed IBRAHIM et Nelson Mendelas BOTOUFAFA, qui m'ont gentiment
aidé sur le terrain ainsi que les travaux de laboratoire, sans oublier
aussi les étudiants de l'IST Anosy de la première promotion
Taratsy de l'année 2015-2016. Je vous remercie vivement.
Enfin, je dois toutes mes reconnaissances à tous
ceux qui, de près ou de loin, ont contribué à la
réalisation de mes études de recherches de façon directe
ou indirecte. Avec leurs aides en tout genre, mon travail a pu arriver à
son terme.
« Ny fianarana no lova tsara indrindra »
Proverbe Malagasy
ii
Table des Matières
Remerciements i
Liste des figures v
Liste des tableaux viii
Liste des acronymes ix
Introduction 1
1. Madagascar et Gondwana 1
2. Aperçu de la géologie de Madagascar
2
2.1 Socle précambrien de Madagascar 2
2.2 Formations sédimentaires 3
3. Synthèse du socle Précambrien Sud
5
4. Organisation du manuscrit 8
Chapitre I. Présentation de la zone
d'étude 9
I.1 Situation géographique 9
I.2 Situation géologique 10
I.2.1 Domaine Androyen 11
I.2.2 Zone cisaillante de Betroka 11
I.2.3 Cadre géologique régionale 11
I.3 Problématique et choix de la zone d'étude
14
I.4 Objectifs de l'étude 15
Chapitre II. Matériels et méthodes
16
II.1 Matériels 16
II.2 Méthodes 17
II.2.1 Recherches bibliographiques et support cartographique
17
II.2.1.1 Carte géologique et topographique
18
II.2.1.2 Bases de données : BD500
20
II.2.1.3 Images satellites 20
II.2.2 Travaux de terrain 22
iii
II.2.2.1 Collecte des données cartographiques
22
II.2.2.2 Collecte des données gîtologiques
22
II.2.3 Traitement des données 23
II.2.3.1 MapInfo Professional 15.2 23
II.2.3.2 ENVI 4.7 23
II.2.3.3 Stereonet 7.0 et Rosenet 2.1.0 24
II.2.3.4 Surfer 13.0 24
Chapitre III. Résultats et
interprétations 25
III.1 Pétrographie de la zone d'étude 25
III.1.1 Description lithologique 25
III.1.1.1 Leucogneiss granitoïde 25
III.1.1.2 Granite et granite pegmatitique 26
III.1.1.3 Amphibolite 27
III.1.1.4 Migmatite 28
III.1.1.5 Mylonite 29
III.1.1.6 Quartzite 29
III.1.1.7 Paragneiss à cordiérite, saphirine
et kornérupine 30
III.1.1.8 Micaschiste à saphirine et à
kornérupine 30
III.1.2 Relation entre lithologie, métamorphisme et
déformation 34
III.2 Étude structurale 35
III.2.1 Étude linéamentaire 35
III.2.1.1 Analyse linéamentaire des images
satellites 35
III.2.1.2 Interprétation structurale des
linéaments 37
III.2.2 Coupes géologiques 37
III.2.2.1 Partie Nord 39
III.2.2.2 Partie Centrale 42
III.2.2.3 Partie Sud 44
III.2.3 Structure géologique de la zone d'étude
46
iv
III.3 Étude gîtologique de la
minéralisation en saphirine et kornérupine 51
III.3.1 Généralité sur le potentiel
minier de Tsiombe 52
III.3.2 Gîtes minéraux de Taivo 54
III.3.2.1 Saphirine 54
III.3.2.2 Kornérupine 54
III.3.2.3 Cordiérite et grenat 55
III.3.3 Étude détaillée du gisement 56
III.3.3.1 Contexte géologique du gisement
58
III.3.3.2 Étude structurale du gisement 63
III.3.3.3 Influence du métamorphisme sur le
gisement 64
Chapitre IV. Discussion 66
IV.1 Lithologie et déformation 66
IV.2 Évolution structurale et
tectonométamorphique 67
IV.3 Minéralisations 68
IV.3.1 Saphirine 68
IV.3.2 Kornérupine 69
Conclusion et recommandations 70
Conclusion 70
Recommandations 70
Bibliographie 72
v
Liste des figures
Figure 1. Reconstitution du Gondwana avec la position de
Madagascar au centre du Gondwana et l'East African Orogen (EAO) (modifié
selon Kusky et al., 2003). _ 1
Figure 2. Carte géologique de Madagascar
(modifiée selon PGRM, 2012). 4
Figure 3. Carte de situation administrative de notre zone
d'étude : Taivo (BD 500,
Harempahasoavana, 2018). 9
Figure 4. Photos : a) lit du fleuve de Manambovo pendant la
saison sèche ; b) Manambovo au moment de la crue ; c et d)
végétation rencontrée à Taivo (Harempahasoavana,
2018). 10
Figure 5. Extrait de la carte géologique de Madagascar
au 1/1 000 000 montrant les principaux domaines de la partie Sud de Madagascar
(Modifiée selon Windley et al., 1994 ; Razakamanana, 1999 ;
GAF/BGR, 2008). D Vh - Domaine de Vohibory ;
D Ad - Domaine Androyen ; D An - Domaine
Anosyen ; ZCA - Zone Cisaillante
d'Ampanihy ; ZCB - Zone Cisaillante de Betroka. 12
Figure 6. Carte géologique de Tsiombe localisant la
zone d'étude, extraite de la feuille I63- J63, Tsiombe -
Ambondro - Erada (Besairie, 1974) vectorisé par l'auteur.
___ 13
Figure 7. Extrait de la carte topographique au 1/100 000 de la
FTM (1978), le cadre rouge
délimite la zone d'étude. 18
Figure 8. Carte des réseaux hydrographiques de la zone
de Tsiombe, vectorisée à partir de la carte topographique au
1/100 000 de la FTM, montrant les principales lignes de partage des eaux et les
anomalies radiales (Harempahasoavana, 2018). ___ 19
Figure 9. Image satellite de composition colorée
731 localisant la zone d'étude (Landsat,
2014). 21
Figure 10. Image satellite filtrée de direction 0°
à matrice 5x5 pour le traitement de distribution de l'orientation des
linéaments de la zone d'étude (Landsat 2014). 21
Figure 11. Gneiss granitoïde : a) massif de leucogneiss
granitoïde ; b) enclave de pyroxénite dans le gneiss
leucogranitoïdique ; c) paragneiss à cordiérite et
à
grenat ; d) granite pegmatitique (Harempahasoavana, 2018).
26
Figure 12. Photo de : a) massif d'amphibolite bordant la rive
gauche de Manambovo ; b) dyke d'amphibolite recoupant le leucogneiss
granitoïde ; c) dyke d'amphibolite boudiné et altéré
en «pelure d'oignon» ; d) dessin interprétatif
présentant la
structuration des boudins (Harempahasoavana, 2018).
27
Figure 13. Affleurement de : a) leucogneiss migmatitique ; b)
mylonite
(Harempahasoavana, 2018). 28
Figure 14. Quartzite intercalé ave un dyke basique
(Harempahasoavana, 2018). _____ 29
vi
Figure 15. Micaschiste à saphirine et
à kornérupine encaissé dans le paragneiss à
cordiérite (Harempahasoavana, 2018). 30
Figure 16. Affleurement de leucogneiss
à cordiérite et à biotite (Harempahasoavana,
2018). 34
Figure 17. Image satellitaire filtrée
de la région d'étude montrant les principaux
linéaments (Landsat, 2014). 36
Figure 18. Carte des affleurements de la
région de Taivo montrant les 9 coupes effectuées
(Harempahasoavana, 2018). 38
Figure 19. Indicateurs cinématiques
sénestres visibles sur le terrain : a) veine quartzo-
feldspathique déformée ; b) veine de quartz
sénéstralement déformé ; c) veine de quartz
indiquant un sens de cisaillement sénestre (Harempahasoavana, 2018).
39
Figure 20. Porphyre de K-feldspath de type
ä dans le paragneiss à biotite mettant en évidence un
cisaillement de sens senestre (Harempahasoavana, 2018). ______ 40
Figure 21. Profils géologiques 1-1',
2-2' et 3-3' effectués dans la partie Nord de la zone d'étude
avec leurs projections stéréographiques et rosaces
directionnelles
respectives (Harempahasoavana, 2018). 41
Figure 22. Profils géologiques 4-4'
(a), 5-5' (b) et 6-6' (c)
effectués dans la partie centre de notre zone d'étude avec leurs
projections stéréographiques et rosaces
directionnelles respectives (Harempahasoavana, 2018). 42
Figure 23. Mise en évidence de plis
légèrement en accordéon dans le leucogneiss
granitoïde
(Harempahasoavana, 2018). 43
Figure 24. Affleurement de :
a) leucogneiss cisaillé sénéstralement
dans l'orthogneiss à biotite ; b) paragneiss
cisaillé montrant une structure caractéristique observable dans
une zone cisaillante de sens sénestre (Harempahasoavana, 2018). ______
44
Figure 25. Profil géologique de coupes
7-7', 8-8' et 9-9' effectuées dans la partie Sud avec leurs projections
stéréographiques et rosaces directionnelles respectives
(Harempahasoavana, 2018). 45
Figure 26. a) projection
stéréographique de foliations ; b)
densité des pôles de foliations et c) rosace
directionnelle de mesure de l'ensemble des foliations de la zone
d'étude
(Harempahasoavana, 2018). 47
Figure 27. Esquisse structurale de la zone
d'étude : Taivo, établie à partir des mesures
structurales des affleurements (Harempahasoavana, 2018).
49
Figure 28. Esquisse géologique de la
zone d'étude établie à partir des données issues de
la
campagne cartographique (Harempahasoavana, 2018). 50
Figure 29. Principaux gisements des
minéraux rares dans le Précambrien Sud de
Madagascar (Razakamanana, 1999). 51
vii
Figure 30. Localisation des principaux
gisements importants de Tsiombe
(Harempahasoavana, 2018). 52
Figure 31. Quelques photos de ressources
minérales aux environs de Tsiombe : a) diopsidite
à phlogopite d'Ankaboa ; b) apatite et grenat
d'Antsiriry ; c) cordiérite d'Ankarandoha et d)
kornérupine de Taivo. (Ibrahim, 2018 ; Botoufafa, 2018 ;
Harempahasoavana, 2018). 53
Figure 32. Les ressources minérales de
Taivo : a) Kornérupine ou Prismatine ;
b)
Cordiérite ; c) Grenat ; d)
Apatite. (Harempahasoavana, 2018). 55
Figure 33. a) carrière de
cordiérite et grenat de Besolohotse ; b) paragneiss
à cordiérite (Crd) et grenat (Grt)
; c) cristaux de grenat almandin
(Harempahasoavana,
2018). 56
Figure 34. Localisation des gîtes de
saphirine et kornérupine de Taivo : a)
modélisation numérique 2D ; b)
modélisation numérique 3D (Harempahasoavana, 2018). _
57
Figure 35. Affleurement de la roche à
saphirine interstratifiée dans le paragneiss à cordiérite
: a) vue d'ensemble de la roche à saphirine ;
b) cristaux de saphirine et kornérupine bien
développés dans le micaschiste (Harempahasoavana, 2018). 59
Figure 36. Présentation du
Gîte_1 : a) affleurement de micaschiste à
saphirine et à kornérupine ; b) carte
conceptualisée de la lentille de saphirine ; c) coupes
montrant la structure du gisement suivant NW-SE (Harempahasoavana, 2018).
60
Figure 37. Présentation du
gîte_2 : a) puits d'exploitation de cordiérite ;
b) détail de la paroi SW du gîte
(Harempahasoavana, 2018). Crd - cordiérite ;
Krn - kornérupine ; Phl - phlogopite ;
Sa - saphirine ; Vqtz - veine quartzo-
feldspathique. 60
Figure 38. Coupe géologique
simplifiée de la paroi du gîte_2 suivant la direction NW-SE
(Harempahasoavana, 2018) 61
Figure 39. Quelques échantillons de
roches à saphirine et kornérupine de Taivo : a)
affleurement de micaschiste à Krn-En ; b) beau
cristal de kornérupine dite prismatine, 17 cm de long dans le
micaschiste à phlogopite (Harempahasoavana, 2018). En -
enstatite ; Krn - kornérupine ; Phl -
phlogopite ; Sa - saphirine. 62
Figure 40. Veine de quartz indiquant un
mouvement sénestre dans le paragneiss à
cordiérite (Harempahasoavana, 2018). 63
Figure 41. Esquisse structurale du gisement de
saphirine-kornérupine de Taivo
(Harempahasoavana, 2018). 64
Figure 42. Coupe schématique A-B
traversant le gisement de saphirine-kornérupine, où
l'on montre le chevauchement vers l'Est (Harempahasoavana, 2018).
64
viii
Liste des tableaux
Tableau 1. Synthèse des différents concepts du
Précambrien Sud de Madagascar
(Randriatsitohaina, 2015). 7
Tableau 2. Tableau synoptique de la composition modale des
affleurements de la zone
d'étude (Harempahasoavana, 2018). 31
Tableau 3. Répartition de l'orientation des
linéaments et rosace directionnelle montrant
la distribution linéamentaire (Harempahasoavana, 2018).
37
Tableau 4. Tableau récapitulatif des principaux
gisements de Tsiombe
(Harempahasoavana, 2018). 53
Tableau 5. Coordonnées géographiques en UTM du
gisement de saphirine et kornérupine
de Taivo (Harempahasoavana, 2018). 56
ix
Liste des acronymes
2D - Deux Dimensions
3D - Trois Dimensions
ACP - Analyse de Composante Principale
BD500 - Base de Données au 1/500 000
|
BP Bt Crd
|
- Basse Pression
- Biotite
- Cordierite
|
|
Diop - Diopside
EAO - East African Orogen
En - Enstatite
ENVI ETM+ FTM
|
- Environment for Visualizing Images
- Enhanced Thematic Mapper Plus
- Foiben-Taotsaritanin'i Madagasikara
|
|
GPS - Global Positioning System
Grt
Hb
HT
|
- Grenat
- Hornblende
- Haute Température
|
|
K-fs - Feldspath potassique
Krn - Kornérupine
Ma - Million d'années
PGRM - Project de Gouvernance des Ressources
Minérales
Phl - Phlogopite
Qtz - Quartz
Sa - Saphirine
-
SIG
Système d'Information Géographique
UTM - Universal Transverse Mercator
WGS 84 - World Geodetic System of 1984
ZCB - Zone Cisaillante de Betroka
ZCT - Zone Cisaillante de Tsiombe
1
Introduction
1. Madagascar et Gondwana
Madagascar faisait partie du grand Gondwana (Tilghman et
al., 2005 ; Dirkx et al., 2016) et occupe une position centrale
dans le Gondwana, entre l'Afrique et l'Inde (Fig. 1) (Cox et al., 2004
; Thomas et al., 2009 ; Jöns et al., 2011). Cette
position clé lui attribue un grand rôle pour la restitution du
Gondwana (Meert et al., 2002 ; Tucker et al., 2010),
notamment sur l'étude tectonique, géologie structurale,
pétrologie, minéralogie et géochronologie. Le terme
Gondwana représente le supercontinent qui se formait environ 550 Ma
(Kusky et al., 2003 ; Fergusson et al., 2009). L'Afrique,
l'Arabie et l'Amérique du Sud constituent le Gondwana Ouest (Neubauer
et al., 2014) et le Gondwana Est est constitué par Australie,
Est Antarctique, Inde, Madagascar et Sri Lanka (Fig. 1). Madagascar est l'un de
fragment clé dans le Gondwana Est (Rekha et al., 2014).
Figure 1. Reconstitution du Gondwana avec la position de
Madagascar au centre du Gondwana et l'East African Orogen (EAO) (modifié
selon Kusky et al., 2003).
2
La subduction et la collision entre le Gondwana Est et le
Gondwana Ouest (750-634 Ma, Beyth et al., 2003) favorisent la mise en
place de l'Orogenèse Est Africaine ou OEA. L'OEA est l'une de plus large
zone de collision qui s'étend de l'Arabie, Afrique de l'Est, Madagascar
et Antarctique (Fritz et al., 2009 ; Beyth al., 2003) (Fig.
1). La présence de la ceinture orogénique Pan-Africaine à
Madagascar démontre la connexion entre l'Afrique et l'Inde pendant le
Néoprotérozoïque (Piqué, 1999). Pendant
l'orogenèse Pan-Africaine : 500-700 Ma (Cenki et al., 2004),
Madagascar s'était accolé à l'Inde, au Sri Lanka et
à l'Antarctique (Collins and Windley, 2002 ; Sundaralingam et al.,
2012) du Précambrien au Crétacé supérieur
(Gibbons et al., 2013), puis se glisse vers le Sud suivant la faille
de Davie (Piqué, 1999 ; Dirkx et al., 2016). Ces terrains
partagent la même histoire du point de vue tectonique et
tectonométamorphique (de Wit et al., 2001). Madagascar se
sépare avec le Sri Lanka, l'Inde, les Seychelles et l'Afrique à
la fin du Crétacé (~90 Ma, Goncalves, 2004). L'ouverture du canal
de Mozambique marque la séparation de Madagascar avec le Gondwana
occidentale, et l'ouverture de l'Océan Indien à la fin du
Crétacé (Torsvik et al., 1998 ; Ratheesh-Kumar et
al., 2014) marque son détachement avec l'Inde ; et évolue
jusqu'à sa position actuelle. À Madagascar, le volcanisme du
crétacé témoigne cette séparation (Torsvik et
al., 2000).
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