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Identification géotechnique de matériaux concassés-types en corps de chaussées et évaluation de leur qualité

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par Makhaly BA
Université Cheikh Anta Diop - DEA 2008
  

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Chapitre 1. - Provenance des matériaux de l'étude

1. - Contexte géologique du bassin sénégalo-mauritanien

Les formations géologiques faisant l'objet d'une exploitation pour la production de granulats sont en général des roches massives (basalte, grès, calcaire, silexite, etc.) issues du bassin sénégalo-mauritanien. Ce bassin est le plus occidental et le plus étendu des bassins sédimentaires de la marge Atlantique africaine. Il est constitué par des terrains tabulaires méso-cénozoïques et s'est individualisé au Trias à la suite de la séparation des plaques africaine et américaine.

Le bassin sénégalo-mauritanien est relativement calme. Seule la partie occidentale (Cap-Vert et région de Thiès (Fig. 22)) a été affectée par des phénomènes tectoniques et des épisodes volcaniques localisés le long de failles généralement orientées NE-SW ou E-W. Ces perturbations sont certainement liées à la tectonique cassante due au rifting atlantique et qui aurai engendré des zones de faiblesse sensibles aux contre-coups des phases orogéniques ultérieures.

La couverture sédimentaire, épaisse à l'ouest, est recouverte en grande partie par une vaste couverture sableuse et un faciès d'altération du Cénozoïque. Cette couverture sédimentaire a servi d'encaissant et de substratum aux laves tertiaires et quaternaires.

1.1. - Les formations basaltiques

La partie occidentale du bassin sénégalo-mauritanien a été le siège d'un important volcanisme vers la fin du Tertiaire sur l'ensemble du Cap Vert et du Plateau de Thiès, et au quaternaire sur la presqu'île de Dakar.

Le premier épisode volcanique fini-tertiaire a lieu entre l'Oligocène et le Miocène supérieur. Il se manifeste par des épanchements de basalte dans la presqu'île du Cap-Vert (Cap Manuel, Gorée, Fann) et des intrusions de laves dans la région de Thiès correspondant à des dykes (Diack, Sène Sérère), ou à des filons tectoniques (Keur Mamour, Ravin des voleurs, Thiéo, Bellevue, Sandock, Fouloume). Le volcanisme tertiaire est donc essentiellement fissural.

Le second épisode volcanique a eu lieu au Quaternaire. Il se présente en deux ensembles volcaniques :

- un ensemble volcanique inférieur constitué d'une coulée de dolérites intercalée dans les sables de la base du quaternaire. Il affleure le long de la bordure littorale de Fann à Ouakam,

- un ensemble volcanique supérieur qui représente le « volcanisme des Mamelles ». Il est constitué par plusieurs coulées successives de basanite, de basanite doléritique et d'une coulée terminale de dolérite, mais également de produits pyroclastiques formés de tufs, de pierres ponces, de scories et de bombes (Dia, 1982).

Le basalte est une roche magmatique effusive très commune. C'est une roche microlitique, comportant des plagioclases, et des pyroxènes, accompagnés selon les cas d'olivine, d'hypersthène, de magnétite, d'ilménite ; il peut s'y ajouter, en faible pourcentage, soit du quartz, soit des feldspathoïdes.

Trois types de faciès ont été identifiés à Diack (Dia, 1982) :

- un faciès à grain fin, majoritaire, représenté essentiellement par des basanites. Il a une structure microlitique porphyrique à phénocristaux de pyroxène et d'olivine, dans une mésostase riche en verre et en microlites de plagioclase, de microcristaux de pyroxène et d'olivine,

- un faciès à grain moyen, moins abondant que le faciès précédent. La structure est doléritique intersertale avec pourcentage élevé de plagioclase en lattes englobant des pyroxènes et/ou des olivines en phénocristaux ou en microcristaux ;

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- un faciès à gros grain, représenté par une roche grenue entièrement cristallisée, sans mésostase interstitielle. La structure est grenue pegmatitoïde contenant de nombreuses lattes de plagioclase et des cristaux de pyroxène.

1.2. - Les formations calcaires

Les formations calcaires du bassin sénégalo-mauritanien sont d'age Crétacé supérieur à Paléocène et sont présentes dans une grande extension dans la Presqu'île du Cap Vert et le Plateau de Thiès.

Le Paléocène affleure à l'Est et à l'Ouest du horst de Ndiass dans la falaise de Thiès et à Dakar. Pendant le Paléocène, l'environnement de sédimentation devient de plus en plus calcaire et se caractérise par le développement de récifs formés de calcaires, d'agiles calcaires et de marnes. A la fin du Paléocène le horst de Ndiass a commencé à émerger et un relief karstique se développe à partir des calcaires Paléocène.

L'analyse des sondages (Dramé, 2004) exécutés dans les carrières calcaires de Bandia où les matériaux de l'étude ont été prélevés montre une lithologie constituée essentiellement de calcaire gréseux, de calcaire lumachellique, de calcaire à entroque, de calcaire coquillier, de calcaire crayeux et de calcaire altéré.

1.2.1. - Le calcaire gréseux

Ce calcaire a une couleur jaunâtre avec un aspect massif et très dur. Vu au microscope, il a une texture de type « wackstone ». Les éléments figurés sont principalement constitués de minéraux de quartz et d'éléments biogènes (algues vertes, fragments de lamellibranches et de bryozoaires, des débris de gastéropodes recristallisés en calcite, des plaques d'échinodermes) pris dans une matrice micritique.

1.2.2. - Le calcaire lumachellique : très fossilifère, blanchâtre, massif, et dur. Les éléments figurés sont arrondis et brisés attestant un transport. La texture est de type « packstone ». Les bioclastes sont des fragments de mollusques associés à des débris de gastéropodes et des plaques d'échinodermes. La porosité intergranulaire est remplie par de la micrite.

1.2.3. - Le calcaire à entroque : à pâte fine. La texture est de type « packstone » avec parfois une tendance « wackstone ». Les bioclastes sont essentiellement des plaques d'échinodermes cimentées par la micrite.

1.2.4. - Le calcaire coquillier : calcaire massif, parfois cristallin, avec des débris coquilliers brisés, corrodés ou épigénisés en calcite. La texture est de type « packstone » avec une phase de liaison micritique. Les éléments biogènes sont des algues, des fragments de lamellibranches, de mollusques, des gastéropodes, des miliolidés, des plaques d'échinodermes et de bryozoaires.

1.2.5. - Le calcaire crayeux : calcaire non coquillier, peu ou pas fossilifère, avec un aspect tendre et friable. Il s'intercale dans le calcaire cristallin. La texture est de type « mudstone » à rares plaques d'échinodermes. La phase de liaison est constituée essentiellement de micrite.

1.2.6. - Le calcaire altéré : il est au sommet des couches calcaires. Il se présente sous forme de blocs emballés dans une matrice à argile noire parfois latéritisée.

1.3. - Les silexites

Ce sont des roches hypersiliceuses se présentant sous forme de rognons ou groupées en passés
plus ou moins horizontaux dans les niveaux phosphatés de la région de Taïba. Ces niveaux

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phosphatés se sont formés à partir du Paléocène pour se développer ensuite à la base de l'Eocène. L'Histoire du gisement est divisée en deux grandes étapes : une étape d'accumulation sédimentaire et une étape de transformation des dépôts initiaux (Pannatier, 1995 in Gaye, 1995). On a successivement :

- le dépôt des argiles du mur (attapulgite) à l'Yprésien,

- le dépôt de la première couche phosphatée à l'Eocène moyen. Ce niveau, associé à une sédimentation carbonatée, est subdivisé en deux membres : les phosphates hétérogènes à la base et les phosphates homogènes au sommet ;

- le dépôt des argiles bariolées du toit (associées à des sables, des grès et des silex) au dessus de la couche phosphatée, à la fin de l'Eocène moyen ;

- le dépôt d'une seconde couche phosphatée de l'Eocène supérieur à l'Oligocène inférieur ;

- de l'Oligocène au Mio-Pliocène, une émersion des couches provoque une forte altération. Cette altération de type latéritique a provoquée la formation des phosphates alumino-calciques et alumineux sauf en quelques endroits où le dépôt reste intact sous forme de phosphate tricalcique.

Dans les phosphates hétérogènes, les particules phosphatées sont le plus souvent des coprolithes, des rudites (lithoclastes et bioclastes) associées à une fraction phosphatée arénitique ou lutitique. Les silex y sont très abondants où ils sont en bancs décimétriques ou en rognons volumineux.

Dans les phosphates homogènes, les particules phosphatées sont des arénites et des lutites souvent altérées et riches en concressions d'oxydes de fer. Les silex sont le plus souvent en rognons ou en galets

Les silex sont issus d'une silicification secondaire par remplacement de matériel initial et reconcentration à partir d'un stock de silice biogène. Il se présente généralement sous forme de blocs à coeur sombre et à cortex blanc.

La nature du minéral siliceux néoformé dépend souvent de la composition du milieu ambiant : - Quartz en milieu siliceux,

- Calcédoine (silice plus ou moins fibreuse) en milieu riche en ions alcalins ou alcalino- terreux ;

- opale (silice riche en eau) dans un milieu riche en phyllithes (argile).

Un échantillon d'un tout-venant de silexite montre que la roche est constituée de (Diémé, 1991 in Gaye, 1995):

- 91 % de silex,

- 6 % d'induré phosphaté ;

- 3 % de fines à éléments phosphatés et argileux.

L'observation au microscope optique révèle que les silex sont composés de 30 à 40 % d'opale, et 60 à 70 % de calcédoine.

La prédominance de la calcédoine s'explique par sa stabilité chimique plus grande que celle de l'opale.

Les relations entre ces deux minéraux montrent que l'opale s'est cristallisée la première, puis la calcédoine cristallise par épigénisation de l'opale.

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Fig. 22. - Carte géologique de la presqu'île du Cap Vert et du Plateau de Thiès

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