Caractéristiques pétrographiques et minéralogiques des différentes formations

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Le processus d’altération latéritique nickélifère

Au contact de l’atmosphère, les roches subissent une évolution due aux facteurs climatiques (température et précipitation) et aux facteurs biologiques (végétation et microorganismes). Cette évolution du substratum se manifeste essentiellement par une transformation chimique, minéralogique et structurale des roches de départ.
En ce qui concerne l’altération latéritique nickélifère, elle affecte successivement les minéraux principaux dont l’olivine en premier lieu, ensuite l’orthopyroxène et enfin la serpentine.
C’est l’altération météorique des roches ultramafiques, dans les régions tropicales humides, qui est responsable de la formation d’un épais manteau d’altérite nickélifère (Trescases 1975). Le phénomène de latéritisation comporte la degradation des minéraux primaires, les mouvements des éléments en solution et la précipitation des éléments dans d’autres sites. Ce phénomène est donc responsable des accumulations d’oxydes et hydroxydes de fer, d’aluminium, de titane, de chrome et de la silice.
L’altération passe par deux étapes (Trescases 1979) :
– d’abord par une hydrolyse précoce des péridots avec accumulation initiale du fer résiduel enrichi en nickel qui conduit à la disparition rapide des olivines, laissant des cavités tapissées par le matériel résiduel ;
L’hydrolyse des silicates désigne ici la décomposition chimique due à l’attaque des édifices silicatés par les ions OH- et H+ de l’eau.
– ensuite par une épigénie progressive de rubans de serpentine par les hydroxydes de fer, avec un enrichissement en nickel encore plus intense.
En guise de conclusion, la solubilité des minéraux et le mouvement de l’eau dans le sol sont les facteurs principaux de la latéritisation, et qui définissent aussi l’épaisseur du profil latéritique.

LES DIFFERENTS GISEMENTS DE NICKEL A MADAGASCAR

De nombreux gisements et indices de nickel ont été identifiés à Madagascar depuis le début de ce siècle et leur répartition est représentée par la figure 6.
Deux types de gisements de nickel ont été identifiés à Madagascar selon leur âge : ceux liés aux formations archéennes comme le cas de Valozoro et ceux liés aux intrusifs crétacés comme Ambatovy et Analamay.
Le premier gisement de nickel étudié, par le Syndicat minier de Madagascar (H. Bésairie, 1961) en 1911 est celui de Valozoro. Une réévaluation du gîte a été menée par la société Ugine de 1956-1957.
De 1944 à 1946, le gîte de Nickelville, dans le centre Nord-est de l’île, est reconnu par A. Lenoble et la reprise des études par le Service Géologique en 1960 a fourni une estimation de réserve de 6 300 t de Nickel métal dans un minerai à 1,3 % Ni (Rantoanina, 1975).
En juin 1960, le Service géologique a découvert le complexe intrusif crétacé d’Antampombato composés de deux massifs ultrabasiques d’Ambatovy et d’Analamay. Repris par le BRGM, en 1961, la campagne de prospection par géochimie sol, sondages tarière et puits, a mis en évidence l’existence d’un minerai de type latéritique, à teneur située entre 1,2 et 1,3 % Ni. Une première estimation des tonnages donne environ 80 000 000 t de minerai à 1,2 % Ni (Bésairie, 1961).
De 1960 à 1963, le BRGM a procédé à une importante campagne de prospection sur la côte Est : Alaotra, Andilamena, Beforona et Mahanoro, Vatomandry d’environ 10 000 km2, couvrant les principales zones à indices de roches basiques et ultrabasiques de la côte centre Est.
Entre 1961 et 1972, le Service géologique relève de nouveaux indices de minéralisation dispersés dans le Nord, Sud, Ouest et la région de Maevatanana notamment. Ce sont le secteur de Mananara (1964-1965), le secteur du dôme de Bekodoka (1967), le secteur de l’Ouest Mandritsara (1970-1971). Tous ces indices sont liés aux roches ultrabasiques archéennes (Hottin, 1965).
De 1972 à 1975, le Service géologique effectue conjointement l’étude des ultrabasites de Mananara et de l’Ouest Mandritsara. En 1975, les principales ultrabasites reconnues par le BRGM de 1959 à 1962, dans la région du lac Alaotra, entre Ambatondrazaka et Andilamena, sont l’objet de travaux de recherche de nickel latéritique.
Le gisement de Nickel de Moramanga tient la première place à Madagascar en raison de sa réserve de taille mondiale. Il est en cours d’exploitation actuellement.
Les autres gisements présentent une teneur nettement exploitable et de réserve de taille moyenne comme le cas de Valozoro ( Bésairie, 1961).

CADRE D’ETUDE DE VALOZORO

Situation géographique

Localisation

La zone d’étude se trouve dans la Région de Haute Matsiatra au sein du District d’Ambohimahasoa et dans la commune Rurale de Fiadanana comme la montre la figure ci-après :
Elle est située à 8km à l’Est d’Ambatofitorahana au PK300 sur la RN7. La carte suivante définit sa position vis-à-vis du contexte topographique général.
L’exploitation du gisement de Valozoro passe d’abord par l’obtention du permis environnemental qui nécessite une étude physique, biologique, socio-économique du milieu récepteur.
Parmi les différents facteurs qui favorisent l’altération météorique des roches ultrabasiques figurent la topographie, la géologie, la précipitation et le couvert végétal.

Morphologie et relief

Le gisement de Valozoro, une colline en forme arrondie, est encadré par une vallée étroite et limité au Sud par le massif Vatofotsy, au Sud-est par le massif Akoholahy, au Nord-ouest par le massif Vorombato, au Nord par de nombreuses collines à demi-orange, à l’Ouest par la colline de Faliandro et enfin à l’Est par une haute colline.

Réseau hydrographique

Le réseau hydrographique rencontré dans la zone d’étude est du type dendritique à densité élevée. (figure 9)
On rencontre le plus souvent ce type de réseau dendritique dans les formations schisteuses.
Notre zone d’étude en est un exemple.

Végétation

Pour le gisement de Valozoro, la colline est constituée par des savanes. Mais d’après le Chef fokontany, elle a été couverte auparavant par des forêts de Tapia, une plante endémique malgache caractéristique de régions richeen magnésium. Le gisement est limité au Nord par un reboisement de sapin et au Sud par la forêt d’eucalyptus qui est perturbée par l’exploitation de tourmaline des petits exploitants.

Climat et précipitation

Faisant partie des hautes terres centrales, la région présente un climat de type tropical, caractérisé par l’alternance de deux saisons : la saison froide et sèche, d’avril en septembre et la saison chaude et humide de novembre à mars.
La quantité annuelle de précipitation varie entre 1100mm et 1500mm répartie en 120 à 140 jours. Le tableau ci-dessous illustre les données pluviométriques de la région d’Ambohimahasoa.

Population

D’après les statistiques données par le Chef fokontany, le village de Valozoro abrite 43 maisons et compte environ 250 personnes. Mais avec les villages aux alentours que forment le fokontany, l’effectif atteint 1400 personnes.

Economie

Sur le plan économique, l’agriculture occupe la première place dans la région. La presque totalité des vallées sont exploitées et les pentes présentant des possibilités d’irrigation sont occupées par les rizières en étage. La riziculture est importante dans la zone, elle occupe la moitié des surfaces cultivées.
Les autres cultures vivrières (manioc, patate douce, haricot, maïs, etc.), destinées surtout à l’autoconsommation sont très pratiquées.
Les gens du village de Valozoro pratiquent l’élevage bovin mais l’effectif des bovidés dans cette zone n’est pas nombreux.
De plus, il y a aussi les volailles et ses produits sont évacués sur le marché d’Ambatofitorahana et de même pour les bovins et le s porcs. Enfin, on peut dire aussi que l’élevage est une source de revenu et de fumier pour cette zone.

Cadre géologique

Aperçu sommaire sur la géologie de Madagascar

Madagascar, une île au climat tropical, se trouveentre les latitudes 11°57’S et 25°39’S.
Elle est traversée par le tropique de Capricorne.
Du point de vue géologique, elle est constituée par deux entités principales :
les formations sédimentaires;
le socle cristallin Malgache.
Les formations sédimentaires Malgache
Les séries sédimentaires, d’âge Carbonifère à actuel, occupent le tiers de l’île. Essentiellement, elles sont localisées le long de la côte Ouest Malgache. Elles sont représentées par trois bassins principaux qui sont, du Sud vers le Nord :
le bassin de Morondava ; Le bassin de Mahajanga ;
Le bassin de Diégo ou d’Ambilobe.
Les formations géologiques rencontrées dans ces bassins peuvent être regroupées en deux grandes entités :
la formation Karroo : l’ensemble des formations du Karroo datant du permo-trias, est adossé au socle cristallin et est constitué de bas en haut par :
– la Sakoa ;
– la Sakamena ;
– l’Isalo.
les formations post-Karroo : les formations post-Karroo plus récentes se développent vers l’Ouest parallèlement à la formation mentionnée ci-dessus. Elles débutent au jurassique moyen et continuent leur évolution jusqu’à l’heure actuelle.
Sur les hautes terres, de nombreux petits bassins lacustres peuvent être rencontrés tels :
– le bassin d’Antsirabe et Sambaina ;
– le bassin d’Alaotra.
Le socle cristallin Malgache
Le socle cristallin Malgache recouvre les deux tiers de sa superficie et culmine à 2665m d’altitude (pic Boby). Son profil topographique transversal est dissymétrique : peu incliné à l’Ouest, il plonge rapidement à l’Est. Il est cinq fois plus long que large. La linéarité de la côte Est contraste avec les contours irréguliers de la côte Ouest.
Daté du Précambrien, le socle cristallin, d’après Besairie H. (1966), serait un empilement sédimentaire repris par le métamorphisme et constitue quatre grands systèmes : les deux plus anciens sont le système Androyen et le système d’Antongil, puis le système du graphite et enfin le système du Vohibory.
Collins (2000) suggère un ensemble façonné par des évènements tectono-métamorphiques successifs.
Trois blocs tectoniques sont ainsi définis :
– le bloc d’Antongil ;
– le bloc de Bekily dans le Sud de Madagascar ;
– le bloc d’Antananarivo.
Et, les nappes :
– de Tsaratanàna ;
– d’Itremo.
Le bloc est un ensemble géologique de nature continentale et structuralement stable.
La nappe est l’unité charriée ou chevauchante sur une autre formation sous-jacente (Sheet)
Cinq évènements majeurs ont été reconnus dans le socle :
ª la structure chevau–décrochante de Ranotsara, qui serait une structure d’accommodation d’un poinçonnage du craton jeune africain par le craton froid et rigide de Darwhar, Inde (Régnoult, 1999);
ª une zone de cisaillement majeur méridien (Angavo), où l’on observe une verticalisation généralisée de la foliation, et où les domaines de haute intensité de déformation correspondent à des granites alcalins ;
ª la zone de cisaillement Betsileo qui favorise le charriage de la nappe d’Itremo sur le bloc d’Antananarivo (Collins, 2000) ;
ª les zones de cisaillement du Sud : Vohibory, Ampanihy et Tranomaro. Le cisaillement d’Ampanihy aurait été responsable de la mise en place syntectonique des intrusions annulaires d’anorthosite du Sud (Ankafotia, par exemple) ;
ª la suture Betsimisaraka qui limite à l’Est le craton de l’Archéen Inférieur de Darwhar.
En résumé, le vieux socle est constitué par :
· des terrains métamorphiques stratifiés tels que gneiss, granites stratoïdes, leptinites, etc. et fortement plissés en plusieurs phases ;
· des intrusions de granites d’âges divers (granites andringitréens entre autres), les plus récentes correspondent aux grandes dislocations du Crétacé Supérieur et au volcanisme à la fin du Tertiaire et début du Quaternaire : venue acides (granites, microgranites, rhyolites) et basiques (gabbro, basalte).

LES TRAVAUX ANTERIEURS ET RESULTATS

Les travaux antérieurs (P. Masclanis, M. Roques, 1955)

Plusieurs estimations plus ou moins optimistes ont été faites à des époques différentes.
Les principales estimations sont les suivantes :
En 1911, le gîte de Valozoro est le premie gisement nickélifère étudié par le Syndicat minier de Madagascar. On a effectué des tranchées, 6 galeries débutant en tranchées et de nombreux puits forés à une maille de 33 m sur toute la surface du dôme.
En 1917, A. E. Robert Président du syndicat minier de Madagascar a établi les données sur les réserves et les teneurs en nickel suivantes :
– 125.000 tonnes de minerai à 5.5% Ni soit 6.875 tonnes Ni métal ;
– 250.000 tonnes de minerai à 4% Ni soit 10.000 tonnes Ni métal.
Au total, 16.875 tonnes de Ni métal dans un minerai à teneur supérieure à 4%.
A. E. Robert ne fait pas état du minerai inférieur à 4% qui pourtant, selon toute vraisemblance constitue la partie la plus abondante.
En 1919, Bonnefond Chef du Service des Mines de Madagascar a estimé à 40 millions de tonnes de minerai à extraire dont 10 millions de tonnes de minerai à 3% Ni soit 300.000 tonnes de Ni métal.
En 1922, Duclos, a effectué les travaux suivants :
– 100.000 tonnes de minerai à 5% Ni (teneur de coupure) soit 5.000 tonnes de Ni métal ;
– 3.000.000 tonnes de minerai à 3% Ni (teneur de coupure) soit 90.000 tonnes Ni métal ;
– 6.000.000 tonnes de minerai à 1% Ni (teneur de coupure) soit 60.000 tonnes de Ni métal.
Pour une teneur de coupure supérieure ou égale à 3%, la quantité du Ni métal est estimé à moins de 90.000 tonnes environ.
En 1946, le Service des Mines de Madagascar a effectué 9 sondages autour du gisement. Ces sondages étaient destinés à chercher l’extension du gisement vers le Nord, l’Ouest et L’Est. La profondeur des sondages varie entre 7 à 18 mètres.
En 1956 – 1957, la société UGINE a étudié le gisement de nickel de Valozoro. Le but de cette reconnaissance était de faire conjointement :
– une étude qualitative du gisement permettant de savoir si le minerai avait une teneur moyenne en nickel métal suffisamment élevée pour avoir un rendement rentable par traitement au four électrique ;
– une étude quantitative du gisement permettant de connaître s’il y avait une quantité suffisante de nickel métal dans l’ensemble du minerai traitable pour permettre une installation d’usine électrométallurgique pour la production de ferronickel et amortir cette usine ainsi que les installations annexes indispensables (en particulier barrage et usine électrique).

Les derniers résultats des travaux (Bésairie, 1961)

Estimation de réserve

5 parmi les 9 sondages effectués en 1946 ont retrouvé de la serpentine nickélifère. L’estimation de la réserve n’a pas été faite à cett époque mais les analyses du Service des Mines montre que la serpentine contienne 3,1% de Ni.
A partir d’une importante campagne réalisée par la société UGINE en 1956 – 1957, on en déduit une réserve de 65.000 tonnes de métal secdans un minerai à 1,75% Ni.
b. Coupe schématique du gisement
Du haut vers le bas, on a la coupe schématique suivante :
– une zone superficielle d’argiles latéritiques d’épaisseur variable (1à 5m), avec blocs de serpentines riche en nickel, de harzburgites à croû tes de garniérite et enfin de harzburgites stériles (zone 1);
– une zone d’altération de 5 à 10m constituée de serpentine souvent riche en nickel (1,5 à 2,5%Ni) (zone 2);
– une zone de transition de serpentine dure et pauvre (zone 3);
– et enfin la harzburgite massive (zone 4).
Du bas vers le haut, les teneurs en nickel silice et magnésie décroissent alors qu’il ya concentration vers le haut du fer et d’alumine. La zone superficielle d’argiles latéritiques présente un enrichissement régulier en profondeur.
On peut dire en gros que du haut en bas, on trouve de l’argile latéritique, des boules de serpentine riche en nickel et de péridotite stérile, de la serpentine argileuse homogène plus ou moins riche, puis progressivement la péridotite stérile.

Table des matières

INTRODUCTION
PARTIE I : GENERALITES
Chapitre 1 : Généralités sur le nickel
1.1 Caractéristiques atomiques et cristallins
1.2 Description des roches et minéraux nickélifères
1.3 Description gîtologique
1.4 Chimisme et altération de la roche mère péridotitique
1.5 Répartition des gisements de nickel dans le monde
1.6 Fluctuation du prix mondial de nickel
Chapitre 2 : Les différents gisements de nickel à Madagascar
Chapitre 3 : Cadre d’étude de Valozoro
3.1 Situation géographique
3.2 Cadre géologique
Chapitre 4 : Les travaux antérieurs et résultats
4.1 Les travaux antérieurs
4.2 Les derniers résultats des travaux
PARTIE II : LES TRAVAUX REALISES
Chapitre 5 : Photo-interprétations
5.1 Photo-interprétation à partir d’images satellitales
5.2 Photo-interprétation à partir de la photographie aérienne
Chapitre 6 : Caractéristiques pétrographiques et minéralogiques des différentes formations
6.1 Pétrographie macroscopique
6.2 Pétrographie microscopique
Chapitre 7 : Résultat d’analyse chimique de la harzburgite
7.1 Présentation des résultats
7.2 Interprétation des résultats
PARTIE III : DISCUSSIONS
Chapitre 8 : Discussions pour l’étude structurale et la minéralisation du nickel et de la pegmatite 
8.1 Tectonique
8.2 Minéralisation de nickel
8.3 Minéralisation de pegmatite
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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