Géologie de l\'environnement

ETUDE PETROLOGIQUE DES ROCHES VERTES DE LA M’VUNZI, REGION D’INGA (Bas Congo, R.D.C.)  Trésor MADIENGA KITSHABI Résumé Notre secteur d’étude présente une diversité de roches transformées dont les plus remarquables sont des épidotites contenant diverses proportions de plagioclase albitique, de biotite chloritisée et de microcline. Les roches mères de ces épidotites étaient des dolérites dans un environnement océanique à minéraux ferromagnésiens peu titanifères (absence de leucoxène) ayant complètement disparu au profit des minéraux de métamorphisme épizonal. Elles ont cependant atteint le stade de mésozone supérieure. 1. INTRODUCTION Les roches vertes de Gangila affleurant dans de la vallée de la M’vunzi ont fait l’objet de quelques travaux parmi lesquels on notera ceux de : CAHEN, L. 1954, BERTHOSA, A. et THONNART, 1957, LEPERSONNE, J., 1974 et NZAMBE, K. et LUBALA, N., 2000 ; portant sur la cartographie et la pétrographie de cette région. La présente étude se propose de faire le point de la question sur un regard nouveau s’appuyant d’un coté sur les observations de terrain et, de l’autre sur les observations pétrographiques et métallogéniques des occurrences cuprifères observées au sein des roches vertes et dans les zones de contact avec les gneiss adjacents, afin d’arriver à déterminer le mode de mise en place des roches basiques et ultrabasiques aujourd’hui transformées en roches vertes. 2. CADRE PHYSIQUE Les roches vertes étudiées dans ce travail sont situées dans le Bas-Congo et, plus précisément, dans le district du Bas-fleuve, au sud du plateau d’Inga, à environ 30 Km au nord de Matadi. Elles sont compris entre 13°31’08’’ et 13°33’46’’ de longitude Est et 5°32’30’’ et 5°34’55’’ de latitude Sud (Fig.1, p.2). Comme dans l’ensemble du Bas-Congo, notre secteur d’étude jouit d’un climat de type tropical soudanien avec 7 mois de saison pluvieuse et 5 mois de saison sèche. La température moyenne annuelle est de 25°C et la pluviosité annuelle est de 1200 à 1300 mm en moyenne (sur 25 ans). D’une manière générale, le Bas-Congo jouit d’un climat influencé, d’une part, par l’orographie et, d’autre part, par l’océan Atlantique (courant marin froid de Bengwela). Actuellement, ce secteur étudié se trouve dans un pays de savane guinéenne arbustive parsemée lambeaux forestiers le long de cours d’eaux ayant un climat de type KÖPPEN : AW4. Dans son ensemble, cette région montre un paysage de colline et de plateaux allongés NNW-SSE dont l’altitude moyenne est comprise entre 550 et 600 m. En ce qui concerne l’hydrographie, ce secteur d’étude est particulièrement drainé par deux tributaires du fleuve Congo : la M’vunzi et la Bundi qui ont à leur tour respectivement la Malafu, la Manzelele et Womba, la Bania, la Lukulu comme affluents. Du point de vue de la géologie, notre secteur d’étude fait partie du Zadinien qui comprend trois formations :  Les formations de la Vangu-Gangila,  Les formations de Tshela,  Les formations de Matadi. Fig. 1 : Localisation des roches vertes de la M’vunzi (Région d’Inga) Source : I.G.C.B., 1957. A ces formations s’ajoutent celles de métasédiments de la Sikila-Gangila. Les études récentes ont montré que le complexe des roches vertes de Gangila, précédemment considéré comme appartenant au Zadinien, est en réalité discordant sur celui-ci. Il est surmonté en concordance par une formation volcano-sédimentaire, Formation de la Vangu. L’ensemble constitué par ces deux formations dénommé faisceau de la Vangu et de Gangila est surmonté en discordance par le Mayumbien. L’importance et sens de deux discordances limitant les faisceaux étant insuffisamment connus, il n’est pas possible actuellement de déterminer si les faisceaux de la Vangu et de Gangila doivent être rattachés au Zadinien ou au Mayumbien. Il est provisoirement rattaché à la partie sommitale du Zadinien (LEPERSONNE, J., 1974).  La Formation de la Vangu est un ensemble métasédimentaire constitué de talcshistes, de quartzites, de roches vertes schistoïdes, de schistes avec à la base des schistes verts chloriteux, des intercalations de conglomérats, de quartzites et de roches vertes.  La Formation de Gangila est constituée d’amphibolites, schistes amphibolitiques, roches vertes, épidotites, dolérites et de laves modifiées.  Les Formations de Tshela comprennent la formation supérieure constituée des mêmes roches, avec localement des lits graphiteux, des roches carbonatées et des quartzites purs massifs, et la formation inférieure est constituée essentiellement des quartzites qui passent dans le Nord-Ouest du Mayumbe à des schistes et à des quartzites graphiteux.  Les Formations de Matadi-Palabala comprennent la formation de quartzites de Matadi au sommet et vers la base la formation de Palabala constituée de quartzites micacés.  Les Formations métasédimentaires de la Sikila-Gangila comprennent au Nord-Est et au Sud-Ouest deux massifs granitiques appartenant à la série intrusive de la Lufu (NE) et de la M’vunzi (SW). Notons, enfin, que les gneiss migmatiques, les gneiss amphibolitiques et les calcaires cristallins du complexe de Mpozo-Tombagadio seraient à rattacher à la granitisation de la M’vunzi. Concernant les épidotites, CAHEN, L. (1954), qui a cartographié ces roches vertes vers le nord de Matadi, pense qu’elles s’étendraient sur plus de 50 Km dans cette direction. L’épidotisation intense qui a affecté toutes les roches couvrant la région située entre Matadi et Sekebanza, notre secteur d’étude y compris, ne lui a pas permis de faire la distinction entre les roches vertes proprement dites et d’autres formations du Supergroupe Mayumbien affectée par ce même mode de métamorphisme. C’est ainsi qu’une partie des phyllites feldspathiques fortement épidotisées a été cartographiée comme étant de l’épidotite par cet auteur. 3. PRESENTATION DES DONNEES DE TERRAIN La prospection itinérante menée dans les environs de la M’vunzi a nécessité un équipement comprenant : • Une machette, une boussole de géologue, une carte topographique et une carte géologique de la région à l’échelle du 1/100.000 ; • Un marteau de géologue, un marteau masse de 5 Kg et un burin ; • Un mètre ruban ; • Un G.P.S. (Global Positionning System) ; • Un carnet de terrain, des crayons, des feutres et des stylos ; • Des sacs pour échantillons. Un levé géologique s’est fait suivant plusieurs directions, étant donné la topographie du terrain et des ennoyages dans la région ; aucune direction n’a donc été privilégiée. Disons en d’autres termes que nos itinéraires ont été à certains moments perpendiculaires à la direction structurale, et à d’autres moments parallèles ou obliques à celle-ci. Tous les affleurements ont retenu notre attention ; surtout ceux des roches vertes minéralisées en Fe-Cu. Ainsi, les données de levé de terrain (stations d’observation et d’échantillonnage) sont consignées dans le tableau 1 (p.6) organisé comme suit : • La première colonne reprend les numéros des stations ; • La deuxième colonne reprend les altitudes ; • La troisième et la quatrième colonne exposent les coordonnées géographiques ; • La cinquième colonne, enfin, donne les descriptions lithologiques. La carte de la localisation des stations d’observation et d’échantillonnage est reprise sur la figure n°2 (p.5). En définitive, nos observations de terrains, couplées des descriptions antérieures (BERTHOSA, A. et THONNART 1957 ; NZAMBE, K. et LUBALA, N. 2000) faites sur les roches vertes de Gangila affleurant dans notre secteur d’étude, permettent de dégager les lithofaciès ci-dessous : Les roches vertes de Gangila comprennent des roches assez variées mais à caractère généralement basique. Ce sont des amphibolites, des amphibolites amygdalitiques, des épidotites et des schistes verts. • Les amphibolites et les épidotites sont généralement dures et consistantes ; • Les schistes verts contiennent un pourcentage variable de pyroxène, de biotite, de quartz et de feldspath et peuvent passer à des chloritoschistes. Enfin, notons que toute notre région d’étude est recouverte par une couche de terrains résiduels contenant de nombreux fragments de quartz, issus de la décomposition de veines et filons de quartz. Presque tout le sud de la M’vunzi est recouvert par une importante couche de latérite masquant parfois les affleurements. Fig.2 : Carte de prélèvement des échantillons de roches vertes TABLEAU 1 : DESCRIPTION DES DONNEES DE TERRAIN N° de la station Altitude (en m) Latitude sud Longitude est Description lithologique 1 112 5°33’44,4’’ 13°33’16,1’’ Roches vertes à faciès doléritique (plus épaisses). Roche massive sombre à granulométrie fine et semble être la dolérite surmontée par une autre plus schisteuse avec une carapace vert-jaunâtre ; altérée. Echantillons AM1a,b,c. avec de rares minéralisations : de petits cristaux jaunes brillants très disséminés dans la roche. 2 145 5°33’55,7’’ 13°33’4,6’’ Roche verte à aspect schisteux probablement un schiste chloriteux, aux environs de la dolérite. 3 144 5°34’16,1’’ 13°32’20,5’’ Roche blanchâtre, avec une minéralisation à peine visible à l’œil nu. Probablement un schiste. 4 164 5°34’11’’ 13°32’25,4’’ Roche verte très minéralisée, enclavée dans le schiste. Au contact entre les deux formations, on a un filon de quartz et une abondance des minéraux verts. Donc le schiste passe à un schiste chloriteux. 5 129 5°34’10,2’’ 13°32’27,1’’ Schiste truffé de cristaux bien développés de pyrite, chalcopyrite probablement : respectivement jaune, cubique et jaune brun quadratique (0,50-0,80 cm). 6 120 5°34’9,7’’ 13°32’31,4’’ Schiste minéralisé (même faciès qu’en station 5). La roche est truffée de grains de pyrite (jaune, cubique). Nous sommes dans une zone de transition vers les gneiss. 7 127 5°34’2,5’’ 13°32’35,5’’ Roche blanche ou blanc laiteuse probablement un schiste. Elle présente une schistosité ; elle est truffée des cristaux de pyrite, chalcopyrite : respectivement cubique et quadratique aplati. 8 116 5°34’8,1’’ 13°32’57,4’’ Roche verte foncée, massive et homogène ; avec une minéralisation à peine visible à l’oeil nu. 9 255 5°33’28,2’’ 13°31’43,5’’ Roche verte massive truffée de petits cristaux jaunes probablement de la pyrite au contact avec une roche à faciès gneissique qui porte des filonnets de quartz microplissés. (Non loin de route vers Inga). 10 290 5°34’41,4’’ 13°31’15,6’’ Roche verte massive avec une minéralisation à peine visible à l’œil nu ; au contact avec une roche à faciès gneisso-granitique. 11 160 5°34’11’’ 13°32’22’’ Schiste vert ; l’altération est tellement prononcée qu’aucune schistosité claire n’a pu être identifiée. Source : Nous-mêmes. 4. PETROGRAPHIE DES ROCHES ECHANTILLONNEES L’étude pétrographique consiste à examiner sur le plan macroscopique et microscopique des échantillons de roches vertes prélevées dans notre secteur d’étude. Les observations microscopiques concernent 4 lames minces représentant chacune un des faciès pétrographiques macroscopiquement identifié sur terrain. Pour réaliser cette étude, nous avons complété nos observations par les descriptions et l’interprétation des faciès faites par NZAMBE, K. et LUBALA, N. (2000) sur les roches vertes des environs de la M’vunzi. Enfin, nous nous sommes servis des critères établis par ROUBAULT,M. (1963), BLOSS,F.D. (1966) et par TROGER, W.E. (1979) pour la détermination des minéraux au microscope polarisant. 4.1. ECHANTILLON AM1 Description macroscopique Roche de couleur verte, elle est massive. Aucun minéral n’est visible à l’œil nu. Description microscopique Minéraux : - Biotite (50%) : Un feutrage de biotite imprégnée d’oxyde de fer s’observe sur de larges plages. Elle est souvent chloritisée et accompagnée par des minéraux opaques. - Epidote (30%) : Des grains d’épidote baignent complètement dans ce feutrage de biotite. - Plagioclase (3%) : A peine visible, largement dispersé. - Amphibole (2%) : Elle est presque complètement chloritisée, couverte par des minéraux opaques. - Minéraux opaques (15%) Il s’agit d’une roche verte très schisteuse à biotite prépondérante. C’est donc un micaschiste à biotite et épidote. 4.2. ECHANTILLON AM1a Description macroscopique Roche de couleur vert-sombre, elle est massive et homogène. Description microscopique Minéraux : - Amphibole (70%) : Des faisceaux de fines aiguilles d’amphibole avec un certain réglage s’observent sur de larges plages. Il s’agirait d’actinote ou de trémolite. - Quartz (10%) : Il est sous forme de grains très fins en petits lits discontinus. Ailleurs, il forme des agrégats fusiformes légèrement réglés dans la même direction que l’amphibole. - Plagioclase albitique (10%) : Des inclusions réglées d’amphibole s’observent au sein du plagioclase albitique. - Biotite (5%) : Quelques rares lamelles de biotite, réglées quasiment dans une direction autre que celle de l’amphibole s’observent de manière erratique - Epidote (3%) : - Minéraux opaques (15%) Quelques rares cristaux à haut relief, aux teintes d’interférence vives. Il s’agit d’une amphibolite. 4.3. ECHANTILLON AM8a Description macroscopique Roche massive vert-foncée à noire. La couleur est nettement plus foncée à certains endroits constituant des plages sur un ensemble légèrement plus clair. Description microscopique Telle qu’observée au microscope, cette lame présente plusieurs proportions de minéraux selon la plage observée. Cinq proportions ont été déterminées : 1° - Zoïsite (30%) : Des cristaux à haut relief de zoïsite, à extinction droite et aux teintes d’interférence basses, sont fréquemment observés sur cette plage. - Plagioclase albitique (30%) : Des cristaux de plagioclase albitique contenant des inclusions de micas avec un certain réglage, s’observent sur cette plage. - Microcline (30%) : Le microcline est très poécilithique contenant des inclusions fines de biotite réglées suivant les clivages du microcline (quadrillage du microcline). - Biotite (10%) : Elle est souvent chloritisée. 2°- Clinozoïsite (50%) : Des cristaux de clinozoïsite à extinction oblique à haut relief et des teintes basses - Biotite (30%) : Elle est souvent chloritisée et agglomérée. - Albite (15%) : Des cristaux d’albite mêlés à la biotite, contenant des inclusions fines de micas avec un certain réglage. - Minéraux opaques (5%) 3° - Microcline (50%) : Des cristaux de microcline très poécilithique contiennent des inclusions fines de biotite ou paillettes de biotite réglées suivant le quadrillage du microcline. - Albite (40%) : Des cristaux d’albite contenant des paillettes de micas avec un certain réglage. - Biotite (3%) : Rares lamelles de biotite réglée. - Minéraux opaques (7%) 4° - Epidote (70%) : Des cristaux à haut relief d’épidote forment l’essentiel de la roche. - Microcline (5-10%) : Des cristaux de microcline très poécilithique contenant des paillettes de biotite en inclusion, réglées suivant le quadrillage du microcline. - Zoïsite (20-25%) : Des cristaux à haut relief de zoïsite sont observés sur cette plage. Ils sont souvent craquelés. 5° - Epidote (80%) : L’épidote est largement observée sur une partie de la lame. Elle est craquelée. - Microcline (10%) : Le microcline très poécilithique, contient des inclusions fines de biotite réglées suivant le quadrillage du microcline. - Albite (10%) : Quelques cristaux d’albite contenant des inclusions fines de micas (biotite). La lame présente une roche assez hétérogène constituée principalement d’épidote, de (clino) zoïsite, d’albite, de microcline et de biotite. Localement, le microcline prédomine sur la biotite. Celle-ci est abondante dans les plages à zoïsite et clinozoïsite. 4.4. ECHANTILLON AM10b Description macroscopique Roche massive de couleur verte à vert-sombre. Description microscopique Semblable à l’échantillon AM8a, cet échantillon présente aussi plusieurs proportions de minéraux. Quatre proportions ont été déterminées : 1° - Epidote (90%) : Des cristaux à haut relief d’épidote aux teintes d’interférence vives sont imprégnés d’oxydes de fer. - Minéraux opaques (10%) 2°- Epidote (60%) : Des cristaux à haut relief d’épidote constituent la majeure partie de la roche. - Microcline (30%) : Le microcline très poécilithique contenant des inclusions fines de biotite réglées suivant les clivages du microcline (le quadrillage du microcline). - Biotite (5-10%) : La biotite est souvent chloritisée - Minéraux opaques (0-5%) 3° - Epidote (70%) : Des cristaux à haut relief d’épidote largement observés sur cette plage. - Microcline (10%) : Le microcline est toujours poécilithique à inclusions fines de biotite réglées suivant les clivages du microcline. - Biotite (10%) : Souvent chloritisée et en inclusion dans le microcline. - Minéraux opaques (10%) 4° - Epidote (50%) : En cristaux agglomérés à haut relief. - Microcline (40%) : Toujours très poécilithique contenant des paillettes de biotite en inclusion, réglées suivant le quadrillage du microcline. - Minéraux opaques (5%) Il s’agit d’une épidotite à microcline et biotite. 5. CARACTERISTIQUES DES METAMORPHITES OBSERVEES EN LAMES MINCES L’observation microscopique en lumière transmise a mis en évidence trois types de roches : • Un micaschiste à biotite et épidote dans lequel le plagioclase et l’amphibole sont des constituants mineurs ; • Une amphibolite contenant de fines aiguilles réglées d’actinote ou de trémolite. Quelques aiguilles sont en inclusion dans le plagioclase. La biotite forme des lamelles orientées différemment par rapport à l’amphibole ; • Une roche hétérogène constituée principalement d’épidote, de microcline, de (clino) zoïsite, de plagioclase albitique à angle d’extinction compris entre 10° et 15° (oligoclase-andésite) et biotite. L’épidote et la (clino) zoïsite se présentent en grains agglomérés à haut relief. Le microcline est très poécilithique, à fines exsolutions de biotite dans les plans de clivage. Le plagioclase albitique est en larges lattes à inclusion de biotite. Généralement le microcline est abondant dans les aires riches en épidote, tandis que la biotite prédomine dans les aires riches en (clino) zoïsite. L’amphibole est absente dans la roche. Il en est de même de minéraux titanifères. Par contre la tectonisation de la roche a donné des îlots quartzeux lenticulaires résultant d’une cristallisation fissurale. En résumé, la région présente des métamorphiques dont les compositions semblent dépendre de l’abondance des minéraux dans les roches originelles. Elles combinent deux tendances résultant de la proximité des plages de compositions différentes : une plage Actinote-albite-biotite passe à une phase (Clino) zoïsite-biotite-albite ou à une phase Epidote-microcline-albite. Les deux tendances font état d’un enrichissement en éléments alcalins. Notons que les transformations similaires ont été observées dans les roches vertes recoupées au sein des brèches cernant le gisement de Kipushi au Katanga (INTIOMALE, M.M., 1982) : Une amphibolite considérée comme résultant de la métasomatose d’une roche sédimentaire, représenterait le passage d’une phase Actinote-biotite à une phase Albite-zoisite-biotite. Par contre la transformation des roches doléritiques présente le passage de l’association Actinote-épidote-albite à l’association Biotite-(clino) zoïsite-albite implique la destruction de l’amphibole et de l’épidote. Les métamorphiques échantillonnées dans les environs de la M’vunzi ont été saussuritisées en donnant une association Epidote-biotite-microcline-albite. La démixtion de la biotite dans les plans de clivage du microcline fait état de l’instabilité du feldspath potassique et confirme la tendance vers l’association Biotite-(clino) zoïsite-albite qui semble commune aux roches doléritiques des deux provinces métallogéniques. Enfin, notons que les métamorphites dans notre secteur d’étude ont atteint le stade de la biotite qui marque la mésozone supérieure et les grains de minerais truffés en leur sein ont été pulvérisés et analysés afin de permettre l’utilisation du diagramme ternaire d’Intiomale (1995) qui confirme l’environnement océanique ayant donné naissance aux roches basiques et ultrabasiques actuellement transformées (MADIENGA, K. et ASUNI, I., 2004). 6. CONCLUSION Notre secteur d’étude présente une diversité de roches transformées dont les plus remarquables sont des épidotites contenant diverses proportions de plagioclase albitique, de biotite chloritisée et de microcline. Les roches mères de ces épidotites étaient des dolérites dans un environnement océanique à minéraux ferromagnésiens peu titanifères (absence de leucoxène) ayant complètement disparu au profit des minéraux de métamorphisme épizonal. Elles ont cependant atteint le stade de mésozone supérieure. Leur transformation ultérieure montre le passage d’une association Epidote-microcline-biotite-albite à une association (Clino)zoisite-biotite-albite, la même rencontrée dans l’évolution des roches vertes de Kipushi au Katanga. BIBLIOGRAPHIE 1. BERTOSSA, A et THONNART, 1957. Notice explicative de la carte géologique de la région Matadi-Inga-Monolithe au 1/100.000. 2. BLOSS, F.D. 1966. An introduction to the methods of optical crystallography. Holt, Rinehart (Hart and Winston), New York, London. 294p. 3. CAHEN, L. 1954. Géologie du Congo Belge. H. Vaillant Carmanne, Liège. 4. CAHEN, L. et LEPERSONNE, J. 1966. Existence de trois orogenèses du Précambrien du Bas-Congo, C.R. Acad. Sc, 262, Paris, pp1181-1984. 5. CAHEN, L., SNELLING, N.J., DELHAL, J. VAIL, J.R., BONHOMME, M. and LEDENT, D. 1984. The geochronology and evolution of Africa. Clarendon Press. Oxford. 512p. 6. DOROKHINE, I. et al. 1967. Gisement de minéraux utiles et leur prospection. 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