Environnement géologique de la minéralisation

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LA MINERALISATION DU QUARTZ

Minéralogie du quartz

Le quartz est une espèce minérale composé de dioxyde de silicium, de formule SiO2 (http1) . Le quartz incolore est proche de cette composition mais le quartz coloré comporte des traces des éléments chromophores (Binstead, 1997). Ce minéral appartient au groupe des minéraux silicatés, sous-groupe des tectosilicates, et famille de silice.

Caractéristiques physico-chimiques

Pour le quartz (http2 ; Bonnet, 2010), il y a des caractères qu’on peut l’identifier :
– La couleur, qui est variée. Parfois incolore, blanc, gris, jaune, violet, rose, brun, noir, verdâtre, bleuâtre, rouge, vert.
– L’habitus, il se présente le plus souvent en prisme hexagonal terminé par deux rhomboèdres (quartz α) ou par une bipyramide hexagonale (quartz β).
– La cassure conchoïdale et l’absence de clivage.
– La dureté, qui est de l’ordre de 7 selon l’Echelle de Mohs et moins pour les variétés impures
– L’éclat, qui présente l’éclat gras, vitreux ou blanc
– La densité, de l’ordre de 2,65
– Les caractères physico-chimiques, le quartz ne présente ni du magnétisme, ni de la radioactivité. Et il est instable dans l’acide fluorhydrique ou la soude très concentrée.
– Pouvoir isolant, élevé.

Inclusions

Parfois, les cristaux de quartz comportent des inclusions, soit une association d’inclusion liquide et gazeuse, appelé quartz aerohydres ; soit une inclusion solide comme le rutile, l’asbeste ou autres. Selon la disposition de l’inclusion ou les caractéristiques de ces inclusions, elles peuvent mettre en valeur certain quartz à usage artisanal.
Borissov (1988) avait classifié, dans le tableau suivant, les différents types des inclusions solides dans le quartz.

Les gisements de quartz à Madagascar

L’extraction de silice (SiO2) à partir des gisements de quartz a eu lieu dans un certain nombre d’endroits dans tout le pays (Figure 4) (Tucker et al. 2012). Toutefois, les districts principaux dans lesquels le quartz est exploité sont localisés, à Inharana Ambilobe au nord, à Mananara, à Ambatofinandrahana (Rasoamalala, 2009), à Farafangana et dans le secteur d‘Anosy-Tsivory.
On distingue deux types de gisement de quartz :
 Gisement primaire qui est un gisement magmatique ou métamorphique. La plupart des gisements de quartz à Madagascar sont du type primaire.
 Gisement secondaire, il s’agit de gisement sédimentaire, soit alluvionnaire, soit éluvionnaire.
Les principaux types de quartz exploité à Madagascar sont le sable de quartz, le quartz massif, l’améthyste et le quartz de catégorie optique. L’extraction a commencé en 1906, quand des cristaux principalement à finalité optique et ornementale ont été extraits. La fusion du quartz a été d’abord produite en 1919 (Murdock 1963). Plus récemment, le quartz a été exploité pour ses propriétés piézoélectriques. Cette production a commencé avec environ 1 tonne en 1944, puis 18 tonnes ont été atteintes en 1955. Depuis, la production a progressivement baissé. La production totale de matériel piézoélectrique entre 1946 et 1960 était 129 tonnes (Behier, 1960).

Utilisation du quartz

Selon ses propriétés, le quartz est utilisé dans de nombreux domaines :
 Usage artisanal
– En joaillerie : grâce à ses couleurs agréables et le chatoiement accentué par la taille de la pierre, le quartz fibreux comme l’oeil de faucon, l’oeil de tigre et l’oeil de chat, ainsi que de l’améthyste, la citrine et le quartz fumé sont le plus utilisés en joaillerie.
– En ornementation : tous les variétés de quartz à faible qualité et peu couteuses sont utilisées pour fabriquer des objets d’art de décoration. On les trouve sur les parcs, allées ou jardins. Ils sont utilisés aussi pour fabriquer des jeux divers, comme les jeux d’échec par exemple.
 Usage industriel
– En industrie électrique, le quartz piézoélectrique est utilisé comme stabilisateur de fréquence et isolateur.
– En verrerie, le quartz α ou cristaux incolores sont très recherché. Ils sont utilisés à la fabrication des verres optique ou de différentes verreries de cuisine et de laboratoire, ainsi que des vitres.
– Pour la garniture de haut fourneau : grâce à ses propriétés chimiques, le quartz est un matériau très recherché pour la production de matériel résistant au feu.
– En médecine, des nombreuses variétés de quartz sont utilisés en lithothérapie, tels que le quartz fumé, le cristal de roche, l’améthyste (Borissov, 1988 et Guyot, 1979).

Les travaux préliminaires

Les études préliminaires consistent à consulter et collecter les documents de travaux antérieurs concernant le domaine d’étude : ouvrage, publication, carte topographique, carte géologique et image satellite. Ce travail nous amène à avoir toutes les connaissances nécessaires à propos de terrain à réaliser afin d’atteindre l’objectif de ce mémoire. Pendant ce travail, nombreuses bibliothèques ont été visitées ainsi que des sites web pour que notre recherche soit complète et fructueuse. Ces données ont été décrites dans les chapitres antérieurs (chapitre I).
Les travaux préliminaires sont suivis par les travaux de terrain.

Travaux de terrain

Les travaux de terrain ont été réalisés du 30 septembre au 01 octobre 2017, dans la zone de Soavina-Ambatofinandrahana, qui est une partie centrale de Madagascar (figure 6). Il se situe à l’Ouest-Sud-Ouest d’Ambositra, Chef-lieu de la Région Amoron’i Mania. Sur le plan administratif, le District d’Ambatofinandrahana concentre neuf communes rurales qui se répartissent sur une vaste superficie de 10 123 km2. Parmi ces 9 communes, notre zone d’étude se trouve dans la commune Soavina, qui se situe sur la partie Est de cette région. La RN-35 est le seul accès de cette zone. À Ivato, 15km au Sud d’Ambositra, il se relie à la RN 7.
La descente sur terrain a comme but de vérifier toutes les hypothèses décrites dans les travaux antérieurs, de comprendre bien toutes phénomènes géologiques présente sur le terrain et surtout d’acquisition des données.
Il consiste à étudier toutes les données observables sur terrain pour pouvoir établir :
 De carte géologique détaillée de la zone d’étude suivie d’une étude pétrologique de chaque formation,
 De description de la carrière ainsi que la caractérisation de la minéralisation trouvée.

Les matériels :

Des différents matériels suivants nous permettent de réaliser les travaux de terrain :
 Les matériels techniques :
– Les Cartes : la carte géologique, la carte topographique et l’image satellite nous permettent d’effectuer notre travail de terrain. Ils ont été utilisés pour localiser des affleurements et pour vérifier les facies lithologiques dans le secteur d’étude. Ces sont de :
 Carte géologique à l’échelle de 1/200 000 du massif Schisto-Quartzo-Dolomitique, Région d’Ambatofinandrahana, dressé par Moine en 1968.
 Carte topographique à l’échelle 1/100 000 de la feuille N° 51 d’Ambatofinandrahana, imprimé par le FTM en 1998 et de
 Image satellite (Google earth)
– Le GPS : le Global Position System est nécessaire pour déterminer précisément les coordonnées géographiques des différents secteurs de la zone d’étude et les gisements.
– La boussole : elle est utilisée pour mesurer la direction, le pendage et aussi pour déterminer le sens de pendage des différentes structures géologique. La boussole chaix a été utilisée durant cette étude.
 Les autres matériels : le marteau, l’acide, l’appareil photo, stylo feutre, les sacs à échantillon et des journaux.

La méthode :

L’étude sur terrain est basée sur la levée cartographique, la levée pétrologique et l’acquisition des données structurales. La carte d’itinéraire de la figure 7 présente le trajet suivi durant ces levées sur le terrain.
Figure 7: carte d’itinéraire et d’échantillonnage
 Etude pétrographique des formations encaissantes :
Tout d’abord, avant de descendre sur terrain, nous avons prétracé le trajet à suivre lors de la levée, à partir de la carte topographique, d’image satellite et de carte géologique. Ainsi, le guide nous avons aidé à suivre ce trajet.
Pendant la mission sur terrain, pour chaque formation, nous avons repéré les affleurements à l’aide du GPS et de carte, et nous avons effectué des études pétrographiques détaillées à l’aide de loupe et d’acide. Il s’agit d’observation et d’analyses macroscopiques des différents affleurements, qui nous amène à l’identification du type des formations et ses minéraux constituants (figure 8). Après, 7 types des roches ont été trouvées dans cette zone d’étude, dont les 2 sont des roches métamorphiques et les 5 sont des roches magmatiques. Ces études ont été accompagnées à la détermination de la relation structurale entre les différentes formations. Des mesures de direction et de pendage ont été réalisées, à l’aide de la boussole, au niveau des éléments géométriques de certaine roche.
Pour chaque formation, nous avons prélevé au moins 2 échantillons représentatifs. Alors, le nombre total de ces échantillons prélevés sont 19. Ils sont réservés pour vérifier les données obtenues sur terrain et surtout pour effectuer l’étude en laboratoire. Chaque échantillon est muni d’une bande collante avec une identification, et tous les descriptions détaillées de ces échantillons ainsi que la description de l’affleurent sont retenues dans le carnet de note.

Etude descriptive des carrières :

Deux carrières ont été trouvées dans cette zone d’étude, l’un se situe à Ambatoamboa et l’autre à Anasana. Pour chaque carrière, nous avons fait une description macroscopique de la roche hôte, une étude minéralogique de la roche minéralisée, une analyse structurale, et comme dans tous les formations, nous avons prélevé des échantillons représentatifs. Pour le gisement d’Ambatoamboa, nous avons prélevé 2 bloc de quartz à cheveu et un paquet des cheveux d’amphibole. Et pour le gisement d’Amparihivory, nous avons prélevé 3 bloc des quartz à cheveu et aussi un paquet des cheveux d’amphibole. Les blocs de quartz ont été portés dans le sac des échantillons avec tous les échantillons des roches encaissants tandis que les cheveux, malgré sa fragilité, ils ont été emballés dans un sachet et placé dans l’autre sac d’échantillon. Ces échantillons minéralisés sont réservés pour l’étude macroscopique, microscopique ainsi que l’analyse chimique.

Table des matières

INTRODUCTION
Chapitre I : GENERALITES
I-1) CONTEXTE GENERALE SUR LE MILIEU D’ETUDE
I-1-1) Aperçu sur la géologie de Madagascar
I-1-2) Géologie générale du domaine d’Antananarivo
I-1-3) Environnement géologique de la minéralisation
I-2) LA MINERALISATION DU QUARTZ
I-2-1) Minéralogie du quartz
I-2-2) Inclusions
I-2-3) Les gisements de quartz à Madagascar
I-2-4) Utilisation du quartz
Chapitre II : METHODOLOGIE
II-1) Les travaux préliminaires
II-2) Travaux de terrain
II-2-1) Les matériels :
II-2-2) La méthode :
II-3) Travaux de laboratoire
II-3-1) Laboratoire de la lame mince
II-3-2) Laboratoire de l’analyse chimique
II-3-3) Traitements des cartes
Chapitre III – RESULTATS ET INTERPRETATION
III-1) Cartographie générale
III-2) Pétrographie et pétrologie des roches de la zone d’étude
III-2-1) Roches métamorphiques
III-2-2) Roches magmatiques
III-3) Caractérisation du gisement
III-3-1) Géométrie du gisement
III-3-2) Description minéralogique du quartz à cheveu
II-3-3) Analyse chimique des cheveux
III-3-4) Estimation des conditions de formation de quartz à cheveu et proposition de modèle génétique
Chapitre IV : DISCUSSION

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