Histoire géologique des pegmatites de Madagascar

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Principales substances extractibles des pegmatites et leurs utilisations

Une pegmatite est composée de quartz, de feldspath set de micas. Outre les principaux minéraux essentiels de pegmatite, d’autres éléments s’y rencontrent à divers degrés et peuvent contenir des substances économiques utilisées en haute technologie, dont entre autres :
– Béryllium (métal ultraléger) : associé à certain slliages, il donne des produits qui offrent une grande résistance à la chaleur, une meilleure résistance à la corrosion. Ainsi, il est utilisé dans les ordinateurs, l’aéronautique, les lasers, la télévision, les instruments océanographiques et dans les armures de corps individuelles…
– Lithium (métal plus léger que l’eau) : Le métal est utilisé comme antioxydant et pour supprimer les gaz indésirables qui se forment pendant la fusion des métaux non ferreux. La vapeur de lithium sert à éviter la formation de dépôts dus au dioxyde de carbone et à l’oxygène dans les fours de traitement thermique de l’acier…
– Niobium (supraconducteur) : Le niobium est utilisé en électrotechnique, dans les bobines électromagnétiques et aussi dans de nombreux alliages supraconducteurs (générateurs, moteurs). Il apporte aux alliages une grande résistance aux températures élevées ; il entre ainsi dans la composition de certains alliages réfractaires. Il est aussi un élément d’addition de plus en plus employé en dérurgie si : il apporte aux aciers inoxydables et aux superalliages une résistance supplémentaire à la corrosion…
– Tantale (inaltérable et opaque aux radiations) : il résiste plus que le platine à de nombreux agents corrosifs. Il est employé dans les condensateurs, les circuits électroniques, les instruments chirurgicaux et dentaires …
Les principaux minéraux les contenant sont la molybdénite, le spodumène, le lépidolite, la fluorite, l’apatite, l’amblygonite, la columbite et la tantalite, les minéraux d’uranium, de thorium et de terres rares…
Les pegmatites sont aussi exploitées pour leurs constituants essentiels :
– les feldspaths pour la céramique ;
– les micas comme isolants ;
– le quartz pour son caractère piézo-électrique.
Enfin, les pegmatites peuvent contenir toutes sortes de gemmes, en particulier des béryls (émeraude, aigue-marine), des topazes, desourmalines,t des grenats et des saphirs…
Madagascar est une île de 587 041 km2 de superficie, se trouvant à plus de 2000 km des dorsales de l’Océan Indien et 1000 km du rift Est-africain. Elle a un profil topographique transversal dissymétrique : l’Ouest est peu incliné tandis que l’Est par contre plonge rapidement.
Du point de vue géologique, Madagascar est constituée par le socle précambrien qui recouvre les 2/3 de la partie orientale ; il culmine à 2665 m d’altitude d’environ 550 MA 1 et 1/3 par la couverture sédimentaire à l’Ouest (du Carbonifère Supérieur au Quaternaire). L’origine des pegmatites malgaches est étroitement liée à l’histoire géologique de l’île.

Histoire géologique des pegmatites de Madagascar

A l’origine, l’emplacement de Madagascar était occupé par une fosse marine vaste et profonde appelée : géosynclinal. Dans cette mer sedéposèrent essentiellement les unes au-dessus des autres trois couches sédimentaires trèsépaisses qui correspondent au :
– système de Vohibory ;
– système du Graphite ;
– système Androyen.
La géochronologie suivante illustre les principalesmanifestations géologiques subies par le socle de la formation des terrains anciens à la formation des pegmatites :
2420 MA : Orogenèse majeure avec métamorphisme dont les plissements ont amené au jour la chaîne malgache surgie des océans. Puis sous l’effet de l’érosion, cette chaîne s’est peu à peu démantelée et aplanie.
1890 MA : Des roches intrusives contenant souvent du chrome et du nickel se mettent en place, principalement dans la région d’Andriamena. Pendant ce temps, à la suite des cassures du socle, la région d’Ambatofinandrahana s’affaisse, une mer y pénètre et dépose des calcaires puis des sables et des grès.
1125 MA : Ces sédiments à la suite d’une nouvelle orogenèse émergent et se métamorphisent : les calcaires se transforment alors en cipolins (marbres d’Ambatofinandrahana) et les sables en quartzite (Massif d’Itremo).
525 – 480 MA : Mise en place des pegmatites lors de l’évènement thermo-tectonique panafricaine. Les pegmatites se sont cristalliséesentre 8 et 12 km de profondeur et sont mises en surface après 500 MA d’érosion.
L’événement thermo-tectonique panafricaine affectetout le socle de Madagascar. Il s’agit d’un réchauffement des roches. Commençant au milieu du Cambrien, l’événement regroupe une succession de plissements et de magmatisme sur plus de 300 MA qui a profondément transformé toutes les roches. D’importantes granitisations et migmatisations ont alors donné au vieux socle de Madagascar sa tectonique actuelle.

Classification des champs des pegmatites Malgaches

Il existe deux types de classification de pegmatites Malgaches :
– selon Lacroix .
– selon Cerny.

Classification selon Lacroix

Il a classé les pegmatites malgaches en deux groupes principaux :
– Le Groupe Sodolithique : Caractérisé par des pegmatites riches en albite, insia qu’en minéraux contenant du lithium ; spodumène, tourmaline lithinifère, ambligonite et lépidolite, et béryl rose à césium.
– Le Groupe Potassique : Caractérisé par des pegmatites de grande taille, riches en feldspaths potassiques avec béryl bleu, tourmaline noire, muscovite, et de nombreux minéraux accessoires comme des minéraux à uranium, phosphore, terres rares, niobium.
Bésairie a utilisé cette classification, en divisant les pegmatites à béryl du Groupe Potassique en trois types différents : le Type Trois Zones, le Type Deux Zones, et le Type non zoné. Parmi ces trois types, le plus important est le Type Trois Zones, qui forme des dykes larges, en général discordants, de 100 à 300m de long et 20 à 40 m d’épaisseur. Les trois zones sont :
· La Zone I, constituant le cœur de la pegmatite, est caractér isée par la présence de cristaux géants de quartz et de perthite. Le quartzforme parfois de large masse (le cœur de la pegmatite) de couleur blanche, rose ou p lus rarement, fumée.
· La Zone II : généralement peu épaisse, composée de petites masses de quartz, perthites, agrégats de muscovite, et colombite. Les cristaux de béryl de grande taille, apparaissent au contact entre les deux Zones I et II. En association avec ces béryls se trouve fréquemment une concentration de minéraux rares à uranium, terres rares, niobium et tantale.
· La Zone III : forme les murs de la pegmatite, à grains moyens, avec des concentrations de structures graphiques : muscovite, grenat, magnétite, colombite, béryl de petite taille, et minéraux à niobium et tantale. La tourmaline noire peut être présente ou non, formant parfois d’importantesconcentrations au niveau des murs des dykes.
Exceptionnellement, entre les Zones I et II, apparaissent la tourmaline lithinifère, le lépidolite et l’ambligonite associés.
Le tableau suivant montre ces deux classifications des pegmatites, il compare les principaux minéraux constitutifs et la morphologie de ces deuxgroupes cités précédemment.

Classes miarolitiques – NYF

Elles sont caractérisées par la présence de nombreuses cavités miarolitiques à minéralogie assez simple, comprenant du quartz (fumé, jaune, violet), feldspaths potassiques (généralement altérés), topazes (incolore, jaune bleu),et béryls (incolore, vert, jaune et bleu).

Classe abyssale

Elle est caractérisée par la présence de la cordiérite, dumortiérite, et la grandidierite. Les variétés riches en corindon ont localement un raing très grossier, avec des cristaux géants de corindon associés à la muscovite, aux feldspaths potassiques et plus ou moins à la sillimanite.

Classe à éléments rares

Elle représente les pegmatites riches en minéraux ontenantsc des éléments en trace tels que :
– les éléments légers : lithium, béryllium, bore ;
– les éléments alcalins : césium, rubidium ;
– les terres rares (du lanthane au lutétium) et l’yttrium, le niobium, tantale, tungstène, bismuth, uranium et thorium.
Cette classe est divisée en 3 types avec plusieurs sous-types selon l’abondance des minéraux accessoires :
– type béryl (LCT) .
– type complexe (LCT) .
– type terre rares (NYF).

Type béryl (LCT)

Ce type est représenté par la présence de béryls eusbl à vert et comprend cinq sous-types selon la présence de minéraux accessoires :
– Sous-type Béryl-Colombite: ce sont les pegmatites les plus communes à Madagascar. Elles regroupent la plupart des pegmatites à trois zones, deux zones et non zonée de Bésairie. Dans ce sous-type le feldspath potassique est plus abondant que le plagioclase et dans quelques dykes, le feldspath potassique se présente sous la variété Amazonite. A part le béryl, la colombite etla tantalite, les autres minéraux accessoires sont rares.
– Sous-type Colombite-Uranium : Elles sont similaires au sous-type précédent mais plus rares et de plus petite taille. Elles sont caractérisées par d’exceptionnelles concentrations en minéraux à uranium et à thorium, en particulier des oxydes, associées à des minéraux d’altération.
– Sous-types Colombite-Phosphate : Elles contiennent des concentrations significatives de minéraux à phosphate.
– Sous-types Chrysobéryl : Elles contiennent du chrysobéryl, en plus du bérylet quelques rares minéraux de colombite et de tantalite, enchâssés dans le quartz du cœur de la pegmatite. Elles peuvent également contenir de la tourmaline et du grenat almandin. La biotite est dominante par rapport à la muscovite.
– Sous-types Émeraude : Elles sont riches en béryllium et se trouvent dansdes roches métamorphiques basiques. Elles sont caractériséespar des cristaux verts de béryl riches en chromes (émeraude).

Types Terres Rares (NYF)

Ces pegmatites contiennent des silicates, phosphates et des carbonates d’yttrium et de Terres Rares. Toutes ces pegmatites contiennent de la biotite comme seuls micas, ou biotite dominant largement la muscovite. Elles comprennent trois sous-types :
– Sous-type Allanite-monazite : Se caractérisent par l’abondance de ces deux minéraux accessoires (Allanite et Monazite) ainsi que leur association à un grand nombre d’autres minéraux rares comme la strüvérite, la fergussonite. Le béryl peut être présent en moindre quantité.
– Sous-type Monazite-Thortveitite : Similaire au sous-type précédent, mais contient de la thortveitite comme minéraux accessoires. Le scandium est présent en faible pourcentage dans les cristaux de béryl, ainsi que le xénotime et le zircon parmi les minéraux accessoires.
– Sous-type Bastnaésite : Contiennent des quantités significatives de bastnaésite associées à des cristaux d’hématite bien formés. Ily a la présence de la monazite avec la biotite et la magnétite dans les bordures des pegmatites.

Type complexe (LCT)

Les pegmatites du type Complexe (LCT) sont riches en minéraux contenant du lithium, de césium, de tantale et une grande quantité de bore. Dans le même champ pegmatitique, deux sous-types ou plus peuvent être présents, fréquemment associés à un sous-type ou plus de béryl. De plus, la transition d’un sous-type à l’autre à l’intérieur des dykes importants, zonés concentriquement et latéralement peuvent être observés. Des masses à grains fins, riches en albite et de formation tar dive, associées à des minéraux accessoires rares sont typique de ce type de pegmatite.
Les minéraux caractéristiques sont : la tourmalinepolychrome à rouge, le béryl rose et la spessartine relativement pure. Ce type de pegmatite comprend quatre sous-types :
– Sous – type Lépidolite (miarolitique ou massive) : Parmi les minéraux accessoires, le spodumène peut être abondant et la lépidolite peutconstituer des masses mono minérales relativement importantes à grains fins. La topaze peut être localement présente dans des cavités.
– Sous-type Ambligonite : sont rares à Madagascar et similaires à celles du sous-type Lépidolite, mais elles contiennent d’importantes concentrations d’ambligonite massive associée à d’autres phosphates.
– Sous-type Elbaïte : La tourmaline lithinifère est le seul minéral contenant du lithium ; les micas et le spodumène étant très rares ou inexistants.
– Sous-type Damburite : Elle est caractérisée par la présence de damburitede formation précoce. Les minéraux associés sont les pessartines, tourmalines et spodumènes en abondance. Dans quelques filons, l’apatite bleue vive est commune. Les micas sont inexistants ou présents en quantitéextrêmement limités.

Roches métamorphiques

Les migmatites sont caractérisées par l’hétérogénéides faciès. Structuralement, elles correspondent à la base des schistes cristallins formant un anticlinal déversé vers l’Est et renferment toujours de la biotite, de l’amphibole et du pyroxène.
La série des quartzites se reposent en discordance sur les migmatites de bases. Son épaisseur varie brusquement de quelques dizaines de mètres à plusieurs centaines de mètres. Ces quartzites sont généralement en bancs massifs, vitreux et à gros grain et renferment toujours de la muscovite, de la tourmaline en quantité variable et éventuellement de la biotite, et du microcline. Associés aux migmatites et habituellement très altérés, les gneiss sont abondants et atteignent souvent plusieurs centaines de mètres d’épaisseur.

Roches éruptives

Les filons granitiques recoupent les schistes cristallins en discordance. Ils montrent une grande résistance à l’érosion et sont généralement marqués par des arêtes aiguës bien détachées des terrains encaissants.

Intrusions basiques et roches associés

Les intrusions basiques sont essentiellement gabbroïques et à hypersthène. Les gabbros quartzitiques sont presque entièrement transformés en amphibolites et sont aurifères.

Pegmatites

Les pegmatites sont potassiques et sont caractérisées par la présence de filons de quartz inclus dans la latérite. Elles se présentent couramment sous l’apparence de filons parfois concordants mais le plus souvent obliques par rapport à la direction de schistosité ou à la foliation de la roche encaissante. Elles forment des amas ou des alignements isolés et sont nombreuses dans la série migmatitique.
Ses minéraux accessoires sont la tourmaline et éventuellement le béryl, le grenat …

Formations récentes et superficielles

Les formations superficielles comprennent les cuirasses ferrugineuses et les alluvions fluviatiles. Les alluvions fluviatiles sont peu développées et n’occupent que de surfaces restreintes et forment de minces poches alluviales très dispersées que les habitants exploitent et aménagent pour la culture surtout du riz.

TECHNIQUES DE PROSPECTION

La prospection est l’ensemble des opérations d’investigations qui consistent à découvrir des indices de substances minérales. Les matériels utilisés au cours de cette prospection sont :
– deux cartes géologiques N50 et O50 à l’échelle 1/100 000 du P.G.R.M .
– des images satellites .
– une carte des permis miniers (disponible en ANNEXE 1) .
– une boussole avec clinomètre : Utilisée pour indiquer la direction Nord-Sud et mesurer les directions et pendages .
– un marteau de géologue pour le prélèvement d’échantillons .
– des sacs à échantillons .
– des feutres indélébiles pour référencer les échantillons .
– un G.P.S. (appareil qui donne les coordonnées sphériques du point de prélèvement) ;
– une batée et une pelle .
– un tamis de maille de 5 mm.
Lors des descentes sur terrain, deux types de prospection ont été exécutés :
– la prospection au marteau.
– la prospection alluvionnaire.

Table des matières

PREMIERE PARTIE : GENERALITES ET RAPPELS BIBLIOGRAPHIQUES
Chapitre I : GENERALITES SUR LES PEGMATITES
I-1- Définitions
I-2- Types de pegmatite
I-3- Origine des pegmatites
I-4- Forme et structure
I-5- Gisement de pegmatite
I-6- Principaux substances extractibles des pegmatites et leur utilisation
Chapitre II : PEGMATITES DE MADAGASCAR
II-1- Histoire géologique des pegmatites de Madagascar
II-2- Classification des champs des pegmatites Malgaches
CONCLUSION PARTIELLE
DEUXIEME PARTIE : PROSPECTIONS ET METHODES D’ANALYSE
Chapitre III : PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDES
III-1- Géographie physique
III-2- Contexte géologique
Chapitre IV : TECHNIQUES DE PROSPECTION
IV-1- Prospection au marteau
IV-2- Prospection alluvionnaire
Chapitre V : METHODES D’ANALYSES
V-1- Télédétection
V-2- Lames minces
V-3- Minéraux de fond de batée
CONCLUSION PARTIELLE
TROISIEME PARTIE : PRESENTATION DES RESULTATS ET INTERPRETATIONS
Chapitre VI : PRESENTATION DES RESULTATS
VI-1- Tranchées et anciens travaux d’exploitation
VI-2- Images satellites
VI-3- Résultats de l’échantillonnage
VI-4- Résultats de l’analyse des minéraux de fond de batée
VI-5- Carte de localisation des pegmatites
Chapitre VII : INTERPRETATIONS
VII-1- Mise en place des pegmatites d’Ampamehena
VII-2- Or alluvionnaire
CONCLUSION PARTIELLE
CONCLUSION
ANNEXES
BIBLIOGRAPHIE

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