Geologie De Vohambohitra (District D'ankazobe)

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO

FACULTE DES SCIENCES

DOMAINE SCIENCES ET TECHNOLOGIE

MENTION GEOSYSTEME ET EVOLUTION

Mémoire en vue de l’obtention du diplôme de Master

PARCOURS : RESSOURCES MINERALES ET ENVIRONNEMENT (RME)

GEOLOGIE DE VOHAMBOHITRA (DISTRICT D’ANKAZOBE) ET LES MINERALISATIONS ASSOCIEES EN : BERYLS, COLOMBOTANTALITES, MONAZITES

Présenté par : RAZAFIARISOA Laingo Fenosoa

Président de Jury : Monsieur RAKOTONDRAZAFY Raymond, Professeur Titulaire

Rapporteur : Monsieur RALISON Bruno, Maître de conférences

Examinateurs : Madame RAZAFIMBELO Rachel, Docteur HDR

Madame RAMBOLAMANANA Voahangy, Maître de conférences

Soutenu publiquement le 18 Septembre 2015 Ho an’Andriamanitra irery ihany anie nyVoninahitra, ny dera ary

ny laza tamin’ny nahatontosako antsakany sy andavany ity

« mémoire » ity. Misaotra ny Tompo aho tamin’ny zavatra rehetra.

«Fa ny fahasoavan’Andriamanitra no nahatoy izao ahy».

Ikor15:10a

«Par la grâce de Dieu, je suis ce que je suis».

Icor 15:10a

Remerciements

Je voudrai exprimer mes sincères reconnaissances et remerciements à :

- Monsieur RAHERIMANDIMBY Marson, Professeur titulaire, Doyen de la Faculté des Sciences de l’Université d’Antananarivo pour l’autorisation de la soutenance. - Monsieur RAKOTONDRAZAFY Raymond, Professeur et Vice Doyen de la Faculté des sciences d’avoir été le président de jury. - Monsieur RALISON Bruno, Maitre de Conférences et Responsable de la Mention Géosystème et Evolution de la faculté des Sciences. Je vous remercie d’avoir été mon encadreur durant la réalisation de mon mémoire. Je souhaite particulièrement vous exprimer ma profonde gratitude, votre aide et votre soutien ainsi que toutes vos instructions m’ont été indéniablement précieux. - Madame RAMBOLAMANANA Voahangy, Maitre de Conférences et Chef de département des Sciences de la Terre, d’avoir participé au jury en tant qu’examinateur. - Madame RAZAFIMBELO Rachel, Docteur HDR du domaine Sciences et technologie. Je vous remercie également de votre participation en tant qu’ d’examinateur de ce mémoire.

Ma gratitude s’adresse également à Monsieur Raymond (guide et propriétaire des carrières) qui m’a beaucoup aidé et m’a dirigé pendant tous les travaux de terrain. Je tiens à remercier vivement mes parents, ma sœur et Ravo ainsi que toute ma famille, par leur aide et leur support moral qui m’ont grandement servi dans l’accomplissement de ce mémoire. Tous les étudiants de ma promotion et tous mes grands amis, je vous transmets mes profond remerciements d’avoir toujours été là pour moi, votre aide et votre encouragement m’ont poussé à persévérer.

Toutes mes sincères gratitudes vont à tous ceux qui, par leur compétence leur aide précieuse, ont participé de près ou de loin à la réalisation de ce mémoire.

Merci à tous et que le bon Dieu vous bénisse et vous garde.

SOMMAIRE

Introduction générale

I. Généralités I.1. Localisation I.2. Morphologie I.3. Description des milieux physiques I.4. Cadre géologique I.5. Pegmatites I.6. Minéralisations

II. Méthodologie II.1. Travaux préliminaires II.2. Travaux de terrain II.3. Travaux de laboratoire

III. Résultats, interprétations et discussion III.1. Etude structurale de la zone d’étude III.2. Etude pétrographique des formations géologiques rencontrées III.3. Les minéralisations de la zone d’étude -Béryls -Colombotantalites -Monazites

iii

LISTE DES FIGURES

Figure 1 : Localisation de la zone d’étude (BD500) ...... 2

Figure2 : Image satellitaire montrant l’évolution des reliefs au 1/100000 (Google map) ...... 3

Figure 3 : Carte géologique situant la zone d’étude dans le domaine d’Antananarivo (BRGM 2012) ...... 5

Figure 4 : Carte de distribution des champs de pegmatites à Madagascar ...... 6

Figure 5 : Flow Chart ...... 16

Figure 6 : Image de la composition colorée 3.2.1(1/100000) ...... 19

Figure 7 : Image de la composition colorée 7.4.2(1/100000) ...... 19

Figure 8 : Image obtenue du filtre directionnel 45° 1/100000 (ETM+)...... 20

Figure 9: Image obtenue du filtre directionnel 45° et les linéaments 1/100000...... 22

Figure 10 : Carte linéamentaire de la zone d’étude ...... 23

Figure 11: Représentation en histogramme des directions e linéaments Figure ...... 24

Figure 12: Carte géologique de Vohambohitra 1/100000 modifiée (PGRM 2007) ...... 25

Figure 13 : Carte minière de la zone d’étude ...... 39

LISTE DES PHOTOS

Photo1 : Affleurements des gneiss (x : 505 y : 905) ...... 27

Photo 2 : Echantillon (LM09) d’amphibololite et migmatite associés(x : 504 y : 901) ...... 27

Photo 3 : Affleurements du massif de Vohambohitra (au sud x : 503 y : 913) ...... 28

Photo 4 : Affleurements des orthoamphibolites (x : 504 y : 906) ...... 29

Photo 5 : Echantillon (LM 11) d’orthoamphibolite montrant les veines de quartz (x : 504 y : 906) ...... 30

Photo 6 : Echantillon (LM 06) de quartzites à magnétites (x : 506 y : y : 909) ...... 30

Photo 7 : Affleurement des filons de pegmatites (sud-est de vohambohitra x : 506 y : 910) ...... 31

Photo 8 : Quelques minéraux des pegmatites rencontrées (x : 506 y : 911 ; x : 507 : y : 910) .... 32

Photo 9 : Echantillons (LM 07, LM 08) de pegmatites à structure graphique (x : 507 y : 912) .. 33

Photo 10 : Microphotographie du granite montrant la biotite altérée en amphibole en LPAechantillon 02 ...... 34

Photo 11 : Microphotographie du granite montrant le clinopyroxène et orthopyroxène en LPA, échantillon 03 ...... 34

Photo 12 : Microphotographie du granite montrant les inclusions de biotites et épidotes dans le quartz LM 03 ...... 35

Photo 13 : Microphotographie de l’amphibololite en LN, échantillon LM 09 ...... 36

Photo 14 : Microphotographie de l’amphibololite altéré en LPA, échantillon LM 09 ...... 36

Photo 15 : Microphotographie de l’orthoamphibolite montrant la veinule de quartz en LPA, échantillon LM11...... 37

Photo 16 : Microphotographie de l’orthoamphibolite montrant les diverses amphiboles en LPA, échantillon LM11 ...... 37

Photo 17 : Microphotographie de quartzite à magnétites en LPA, échantillon LM06 ...... 38

Photo 18 : Echantillons des aigues marines bleu vert (x : 506 y : 910)...... 41

Photo 19 : Echantillons des aigues marines bleu vert clair à incolore (x : 506 y : 911)...... 41

Photo 20 : Echantillons des aigues marines de couleur bleue intense (x : 507 y : 911) ...... 41

Photo 21 : Echantillons de coltan trouvé dans les pegmatites (x : 506 y : 910) ...... 43

Photo 22 : Echantillons de monazite à terres rares dans les pegmatites (x : 504 y : 906) ...... 45

LISTE DES TABLEAUX

Tableau1 : Classification générale des pegmatites de Madagascar selon quatre auteurs ...... 8

Tableau 2 : Propriétés physiques des béryls ...... 9

Tableau 3 : Quelques utilisations des bérylliums Be...... 10

Tableau 4 : Propriétés physiques du coltan ...... 11

Tableau 5 : Propriétés physiques des monazites...... 13

Tableau 6 : bandes utilisées : ETM+...... 18

Tableau 7 : pourcentage des linéaments ...... 24

Tableau 8 : propriétés optiques des aigues marines ...... 42

Tableau 9: Teneur de chaque élément chimique du coltan d’Ankazobe...... 44

LISTE DES ACRONYMES

% : pourcent LN : Lumière Naturelle

°c : degré Celsius LPA : Lumière Polarisée Analysée

Al :aluminium LCT: lithium-cesium-tantale

Amph: amphibole Mn: manganèse

Ba : baryum Ma : million d’année

BRGM : Bureau de Recherches Géologiques et Minières Mgt: magnetite

Be : béryllium Nd : néodyme

BD : base de données Nb: niobium

NYF: Niobium-Yttrium-Fluor

Bio: biotite OEA : Orogenèse Est Africaine

Ca : calcium Opx: orthopyroxène

Ce: cérium Pd : palladium

Cl : chlore Plg: plagioclase

Cpx: clinopyroxène PGRM : Projet de Gestion des Ressources Minières

Cu: cuivre Px : pyroxène

DEA : Diplôme d’Etude Approfondie Qz: quartz

E : Est Se: selenium

Ep: épidote Si O2: dioxyde de silicium

Etc. : et cætera Sm: samarium

ETR: Element des Terres Rares Sr : strontium

Fe: fer Ta : tantale

FK: feldspath potassique Ti : titane

vii

FRX : Fluorescence de Rayonnement X Th : thorium

Ga: gallium W: Ouest

Glau : glaucophane

Hbl: hornblende

K: potassium

Kg: kilogramme

Km: kilomètre.

viii

Introduction générale

Les ressources minérales ont toujours été valorisées par leur spécificité que ce soit par leur beauté ou leurs particularités physico-chimiques. La formation des pegmatites joue un rôle important dans la minéralisation de ces ressources et d’important gisement de pierres gemmes et de métaux rares sont souvent rencontrés dans ces filons tardifs.

La localité de Vohambohitra, formée par la montagne de granite subcirculaire à caractère intrusif, est un lieu qui s’avère intéressant de par la présence d’affleurements de pegmatites et de béryls, de colombotantalites et de monazites. Les questions qui se posent sont : comment s’est formé ce massif de Vohambohitra? Sa formation est-elle liée à l’apparition de ces substances minérales? L’objectif principal de ce mémoire est donc d’avoir une réponse plausible sur la genèse de Vohambohitra pour l’étude de ces minéralisations, et de leur importance du point de vue industriel.

La présente étude qui s’intitule « La géologie de Vohambohitra (district d’Ankazobe) et les minéralisations associées en : Béryls, colombotantalites et monazites» propose une nouvelle approche sur les études géologiques, gémmologiques et métallogéniques des minéralisations dans cette zone.

Pour bien mener à terme cet ouvrage, nous avons poursuivi le plan suivant :

- I : Généralités - II : Méthodologie de travail - III : Résultats, interprétations et discussion

I. GENERALITES

I.1.Localisation La zone d’étude se situe au Nord d’Ankazobe à la limite du district de Tsaratanàna dans la région de Betsiboka et le district d’Ankazobe dans la région Analamanga. Elle se trouve à environ 200 kilomètres au Nord de la province d’Antananarivo qui est délimitée par les coordonnées suivantes X : 495-515 Y : 905-925 (voir fig.1).

Betsiboka

Brieville Manakana Vohambohitra

Morafenoavaratra

Ampitiliana Manerinerina Makarakara

Betsiboka

Ankazobe

Zone d’étude Réseaux hydrographiques et fleuve Betsiboka

Nom des villages Délimitation des 4 districts Fig.1 : Carte de localisation de la zone d’étude (BD 500) Sommaire Aucune entrée de table des matières n'a été trouvée.

I.2. Morphologie Le massif de Vohambohitra est une montagne d’environ 10km de diamètre à contours généralement circulaire et caractérisée par sa falaise qui s’élève à 600-700 mètres au dessus de la rivière Betsiboka (voir fig.2). La partie centrale de Vohambohitra présente vers l’ouest une zone plus ou moins déprimée s’enfonçant de 200 à 300 mètres. L’altitude maximale de cette montagne atteint jusqu’à environ 1477mètres dans sa partie sud.

495 505

Betsiboka N

920 Vohambohitra

Ampitiliana 910

Fig. 2 : Image satellitaire montrant l’évolution des reliefs 1/100000 (Google map)

I.3. Description des milieux physiques

I.3.1. Sols Ils sont généralement constitués par des latérites dont des argiles latéritiques ou latérites argileuses. Nous avons remarqué l’abondance des terres érodées d’une manière naturelle (par le vent, climat,..) et d’une manière accélérée par des exploitations artisanales des gemmes et métaux.

I.3.2.Végétation A Ankazobe, la végétation est surtout formée par des prairies à graminés et prairies buissonneuses, et comme autour de Vohambohitra où les terrains géologiques sont riches en silice, on retrouve des fougères Helichrysum bracteiferum, phillipia ou « anjavidy ». Dans les vallées marécageuses, il y existe des plantes comme desTyphonodorum lindleyanum ou Viha et des zozoro. Au niveau des terrains de la montagne Vohambohitra, ce sont les plantes grasses qui dominent.

I.3.3. Climat Le climat est typique des hauts plateaux avec une alternance de saison de pluie du mois de novembre au mars et de saison sèche du mois d’avril jusqu’en octobre. Pendant cette dernière, la température est généralement basse.

I.3.4. Hydrographie Le fleuve de Betsiboka passe au pied à l’Ouest de Vohambohitra en le contournant. Dans le massif du Vohambohitra se rencontrent des rivières affluentes telles la rivière Andriampotsy au Sud et la rivière Ambilany à l’Ouest qui se déversent directement dans le fleuve Betsiboka comme la rivière Lemena au Sud. Les rivières Ambodiriana et Andranolehibe sont aussi retrouvées dans la vallée.

I.4. Cadre géologique Dans le concept actuel, selon PGRM 2008, notre zone d’étude est localisée dans le domaine d’Antananarivo [Néoarchéen ( 2500Ma)] dans la partie centrale de Madagascar et au niveau de l’unité d’Andriamena (voir fig.3). Ankazobe est formé par des granites stratoides (Nedelec et al. 1994) formée avec les suites magmatiques Kiangara (voir annexe IIIb). Vohambohitra et ses environs sont constitués par des granites encaissés dans des formations gneissiques et migmatitiques dominants et des champs de pegmatites.

ZONE D’ETUDE

Fig.3 : Carte géologique situant la zone d’étude dans le domaine d’Antananarivo (PGRM 2012)

I.5. Pegmatites Ces roches sont abondantes dans le socle cristallin de Madagascar, surtout dans la partie centrale de l’île. D’après l’observation des cartes et sur terrain, Vohambohitra et ses alentours présentent ces importants champs pegmatitiques (voir fig. 4).

400 800 N

1200

Légende 800 Pegmatites

Région de Madagascar Secteur étudié

Hydrographie

400

Fig.4: Carte de distribution des champs de pegmatites à Madagascar (BERTRAN ALVAREZ 2013)

Les pegmatites sont des roches magmatiques silicatées formant des filons. Elles sont toujours formées en profondeur à partir des magmas tardifs alcalins, elles sont associées génétiquement aux plutons granitiques. Après la phase orthomagmatique, elles sont encaissées suivant les fractures de la zone périphérique des masses granitiques ou à l’extérieur dans les roches métamorphiques.

A Madagascar, le phénomène de cristallisation des pegmatites se fait généralement de 8 à 12Km de profondeur mais après environ 500 millions d’années, suite au phénomène de l’érosion, ces filons affleurent à la surface avec son encaissant.

 Structures internes des pegmatites

Nous distinguons principalement trois structures internes des pegmatites dont structure homogène, structure zonée ou structure litée (voir annexe II a). Pour les deux dernières, leur genèse est reliée à un chimisme et condition physique particuliers au cours de la cristallisation du magma. La zone III (le mur), en contact de l’encaissant froid, cristallise plus rapidement que la zone II. Et au niveau du cœur de la zone I qui est le plus éloigné de la périphérie, a largement le temps de cristalliser et ses cristaux sont toujours les plus gros, mieux formés et bien cristallisés.

Tableau 1 : Classification générale des pegmatites de Madagascar selon quatre auteurs

J. Guigues A. Lacroix H. Besairie P. Cerny

Type Béryl (LCT) Pegmatites à Potassique : béryl, Classification la plus récente • Sous-type Béryl – Columbite béryls gemme : Tourmaline noir déduisant la subdivision des • Sous-type Béryl – Columbite - riches en béryl, Muscovite, uranium Types trois pegmatites granitiques à Uranium colombite Terres rares zones : éléments rares (Cf. annexe IIc). • Sous-type Béryl - Columbite - Phosphate

Niobium, etc. Zone I • Sous-type Chrysobéryl Il distingue deux grandes Deux Division des zone II (principalement miarolitique) familles : • Sous-type Emeraude principaux pegmatites à béryl zone III

- famille LCT ou Groupes du groupe Type Complexe (LCT)

présence de lithium- • Sous-type Lépidolite (miarolitique potassique à trois Types deux Pegmatites à Sodolithique : riche césium-tantale ou massive) types différents : zones : éléments rares : en albite • Sous-type Ambligonite - famille NYF ou en zone I • Sous-type Elbaïte (miarolitique ou riches en Minéraux riches en présence de niobium- massive) zone II monazites, lithium comme yttrium-fluor. • Sous-type Danburite euxenites, spodumène, (principalement miarolitique) Ces deux familles sont divisées Types non xenotimes tourmaline en trois types avec des sous zonés : Type Terres Rares (NYF) lithinifère, types : • Sous-type Allanite - Monazite homogènes ambligonite et • Sous-type Monazite - Thortvéitite

• Sous-type Bastnaesite. lépidolite, et béryl

rose à césium.

I.6. Les minéralisations

I.6.1. Béryls Madagascar est un pays d’une richesse gémmologique inouïe telle qu’on ale Béryl qui présente une grande variété selon sa couleur et ses caractéristiques. C’est un terme pour désigner de l’ensemble du groupe de béryl (voir annexe Va).

Les béryls sont des silicates d’aluminium et de béryllium de formule générale (Si6O18) Be3

Al2, appartenant au système cristallin hexagonal. Ils sont de forme allongés et striés suivant cet allongement.

• Caractères physico-chimiques des béryls :

Les béryls sont inattaquables par les produits chimiques.

Tableau 2: Propriétés physiques des béryls

Eclat dureté densité clivage cassure cohésion Indice de dispersion réfraction vitreux 7 - 9 2,63- Distinct Conchoïdale cassant 1.570-1.590 0.014 (0.009- 2,80 selon la à inégale 0.013) base

I.6.1.1. Utilisation Les bérylliums : le béryl constitue un minerai du béryllium qui fait partie des métaux alcalino-terreux de formule chimique Be et de numéro atomique 4. Selon sa pureté un béryl contient 11 à 14 % de BeO avec 4 à 5 % de Be.

Les bérylliums font un élément à usage variés grâce aux caractères physiques qu’il possède.

Tableau 3: Quelques utilisations des bérylliums Be

Utilisations caractéristiques Sous forme d’alliage bonne conductivité électrique Sous forme d’oxyde bonne conductivité thermique En aérospatiale et défense sa dureté et légèreté Nucléaire civil et militaire fortes capacités de réflexions et ralentisseur de neutrons.

Radiographie transparents aux rayons X.

Les béryls gemmes : il est déjà courant qu’ils sont utilisés pour la joaillerie (pendentif) et comme pierres d’ornementations à cause de sa structure allongée bien formée.

I.6.1.2.Formation et types de gisement des béryls  Formation

La formation des béryls est associée essentiellement soit au phénomène d’hydrothermalisme soit à la formation des pegmatites.

Dans le premier cas, le béryl peut être d’origine pneumatolytique hydrothermal particulièrement dans les greisens.

Le cas lié à la formation des pegmatites correspond à notre cadre d’étude. Le béryl est riche en Be qui est un élément en trace léger et lithophile, sa genèse se déroule donc au stade final de la cristallisation des derniers magmas où il a tendance à s’accumuler. Au fur et à mesure que la température diminue, les fluides riches en eau se retirent du magma progressivement en laissant des cavités ou cryptes, l’endroit où peuvent se former des cristaux bien formés tels que les béryls.

 Types de Gisement

Les béryls peuvent s’associer dans les trois types de pegmatites (homogène, zonée, litée) mais ses gisements s’avèrent être plus intéressant dans les pegmatites zonées.

Les gisements de béryls sont généralement associés aux pegmatites de profondeur moyenne environ 8km et aux pegmatites miarolytiques.

I.6.2. Colombotantalites

I.6.2.1. Définition et propriétés physico-chimiques Le terme diminutif du colombotantalite est le Coltan. Il fait référence à l’association de deux corps soit la colombite et la tantalite.

Le coltan possède une formule chimique (Fe, Mn) (Nb, Ta)2O6 ; de système cristallin orthorhombique. C’est la colombite qui donne du niobium (Nb) de numéro atomique 41 et la tantalite renferme du tantale (Ta)73. Selon le tableau périodique, ils sont classés dans les métaux de transition.

Les coltan sont des cristaux aciculaires à tabulaires ou prismatiques courts et ils sont difficilement distinguables avec les hématites et surtout les magnétites .Ce sont le principale minerai du niobium (ou colombium) et tantale qui sont de couleur noir ou brun-rouge et translucide à opaque. Ces éléments sont des métaux réfractaires.

Le niobium et le tantale sont presque toujours associés dans ces minerais et présentent des propriétés chimiques voisines c’est pourquoi il est difficile de les séparer durant l’extraction métallurgique.

Tableau 4 : Propriétés physiques du coltan

dureté densité éclat clivage Cassure cohésion 6 5,3-16,6 métallique A peine Conchoïdale cassant Poisseux visible

I.6.2.2. Type de gisement du coltan Les Coltan sont constitués par des métaux rares (éléments rares) et nous les rencontrons dans les roches tardives alcalines telles que les granites et les filons de pegmatites à causes de leur immobilité (Lichtervelde 2012) et de leur densité. À l’état chimique, les coltan sont immobiles c’est pourquoi ils ne se laissent pas transportés par la remontée des fluides aqueux mais restent concentrés en profondeur dans les derniers magmas et cristallisent avec ceux-ci. Ce sont aussi des minéraux denses c’est pourquoi après cristallisation fractionnée, par sédimentation magmatique, ils se déposent au fond de la chambre magmatique en se formant avec les formations tardives.

I.6.2.3. Leur utilisation et importance industrielle Le coltan est un minerai source de tantale et du niobium. Afin d’obtenir ces éléments (Ta et Nb), le coltan naturel brut passe primordialement aux raffineurs pour être raffiné par des procédés physiques puis chimiques. La tantalite pur peut contenir jusqu’à 80% de tantale. La valeur d’un coltan est reconnue par le pourcentage en tantalite ou tantale qu’il renferme.

Tantale : Il est premièrement prisé grâce à son caractère exceptionnellement résistant à la corrosion. C’est aussi un conducteur de chaleur et d’électricité.

Tantale entre dans la composition d’alliage avec d’autres métaux comme (Nickel, cobalt) afin d’être utilisé dans la fabrication des équipements électroniques notamment condensateurs (voir annexe IVc) pour les téléphones mobiles, cameras, ordinateurs, les jeux vidéo ; et aussi dans la fabrication des réacteurs dans l’aéronautique, des satellites, d’avions, missiles. Il est également utilisé dans des alliages pour les outils de coupe ou de tournage et d’alésage. Notons en remarque qu’à l’aide d’un procédé chimique, la tantalite doit être transformée en tantale sous forme de poudre, de lingot ou de palette avant toute utilisation aux usines industrielles.

Le tantale est fortement demandé surtout en tant que condensateur (voir annexe IVb). Cette demande est favorisée par le fait qu’il est relativement petit mais très performant dans son rôle et rarement substitué. Sa petite taille permet la miniaturisation des matériels électroniques.

De ce fait, l’utilisation du tantale prend une place importante dans le domaine de communication sans fil c’est à dire au secteur électronique à laquelle ce dernier monopoliserait d’environ 60 à 80% du marché du tantale. En effet au niveau mondial, la croissance de la production dans ce secteur a une influence sur l’augmentation de la demande en tantale mais également la diminution de l’offre en tantale peut empêcher l’expansion du secteur industriel de pointe. Des exemples sont dans l’annexe IVd.

Niobium : comme il présente des caractéristiques voisines que celles du tantale, il est aussi très prisé dans diverses technologies de pointes comme dans la fabrication des armements, énergie, aérospatiale, etc. Par rapport au tantale son rôle n’est pas très performant et à cause de l’offre plus disponible, le cours est plus abordable et il rapporte moins de revenu.

Selon une source (université du Quebec), le cours mondial du coltan s’élève jusqu’à 500 dollars le Kg, actuellement.

I.6.3. Monazites Monazite vient du mot grec monazô, être seule, faisant référence à sa rareté. Ce sont des cristaux orange à bruns tabulaires épais à prismatique. Elles sont transparentes à opaques.

La structure de la monazite consiste en tétraèdre ou orthophosphate PO4 isolés avec des éléments des terres rares. C’est aussi le principal minéral hôte de l’uranium et du thorium c’est pourquoi les monazites sont radioactives en leur présence.

Tableau 5 : Propriétés physiques des monazites

Dureté Eclat densité Cassure Clivage cohésion

5-5,5 Vitreux à 4,9-5,5 conchoïdale Parfois cassant gras visible

Selon sa teneur en thorium, la densité des monazites varie et augmente avec celle-ci.

Les monazites sont très résistantes aux altérations successives et à la corrosion mais elles peuvent être attaquées par l’acide sulfurique. Elles se reconnaissent par leur teinte grise quand on les fond au chalumeau. Les monazites cristallisent généralement dans le système monoclinique mais à température inferieure à 400°C, ils peuvent cristalliser dans le système hexagonal.

I.6.3.1. Les terres rares et sa relation avec les monazites Les terres rares, d’une teneur d’environ 0,08% dans la croûte terrestre, ont été découvertes en18ème siècle en Suède, dans les granites. Ce sont un groupe de métaux regroupant 17

éléments chimiques dont 15 lanthanides (du lanthane 57La au lutécium 71Lu dans le tableau périodique) en ajoutant 2 autres éléments tels que l’yttrium (39Y) et le scandium (21Sc) qui ont des propriétés chimiques voisines que celles des lanthanides. Parmi ces derniers, nous distinguons les terres rares légères (du Lanthane 57La au samarium 62Sm) et les terres rares lourdes (de l’Europium 63Eu au Lutétium 71Lu).

En orange et marron: les 17 éléments de terres rares

Comme le thorium et l’uranium, toutes les terres rares peuvent entrer dans la structure de monazite (TR, Th ou U) PO4. De ce fait, en tant que leur minerai, la monazite est l’une des principales sources des terres rares du point de vue minier et commercial. Les monazites sont composées d’ETR légers. On distingue :

la monazite-(Ce)

la monazite-(La) la monazite-(Nd)

la monazite-(Sm)

I.6.3.2. Propriétés des éléments des terres rares Les ETR (éléments de terres rares) possèdent chacun des propriétés uniques dans leur configuration électronique qui leur rendent indispensable dans le secteur de technologie de pointe. Leurs propriétés physico-chimiques sont détaillées dans l’annexe Vc.

Les terres rares possèdent deux propriétés essentielles dont: optique et magnétique, grâce à la présence de l’électron f. Leur propriété optique dont presque toutes en ont, est unique en son genre à cause des électrons 4f que seules ces terres rares possèdent. En matière magnétique exceptionnelle, les électrons f ne sont pas engagés dans la liaison chimique et sont libres, ceux qui leur permettent de participer au magnétisme.

I.6.3.3. Gîtologie des monazites à terres rares Les monazites à terres rares sont des minéraux accessoires des roches magmatiques (granites, syénites, pegmatites).

L’importance du gisement de monazite dépend de la présence, la qualité et teneur des terres rares qui l’accompagnent. Les terres rares sont classées parmi les métaux rares, elles possèdent un caractère immobile et lithophile ; ainsi ils s’accumulent au fin fond de la chambre magmatique et cristallise avec les fluides tardifs engendrant les granites et/ou les pegmatites. Les gisements TR lourdes sont plus rares donc plus précieux et plus recherchés que ceux des TR légères. En géochimie, cela s’explique par le fait qu’au cours de leur genèse, les monazites incorporent préférentiellement les terres rares légères comparé aux terres rares lourdes (PONOR, 1994). Le minéral hôte incorpore d’une manière sélective certains atomes dont les rayons ioniques sont les plus adaptés à sa structure.

On trouve souvent le gisement des terres rares dans les roches tardives formées à partir d’un magmatisme alcalin.

I.6.3.4. Applications et importance industrielle des terres rares Les terres rares tiennent sa spécificité grâce essentiellement à ses électrons f, comme dans leur propriété optique, leurs électrons 4f sont les seuls qui permettent d’ajuster finement les longueurs d’onde d’émission responsable des couleurs souhaitées notamment pour les télévisions et les lasers. (Exemples : l’europium (6s2 4f7) émet la rouge pour les Télévisions couleur ; néodyme (6s2 4f4) donne l’infrarouge pour les lasers de puissance).

D’une manière générale, vue le développement de la technologie, les terres rares se retrouvent dans plusieurs applications industrielles modernes. Dans ces multiples applications, on distingue ses principaux domaines d’utilisation les plus connus (voir annexe Vb).

Dans leur application, ces ETR ont permis une meilleure efficience, miniaturisation, durabilité et vitesse des composantes électriques et électronique. Au niveau des marchés, Les plus importants dans ces applications sont : luminophores (30%), en alliage pour batterie (18%), des aimants permanents (16%) et agents de polissage (15%) ; ce sont le néodyme, dysprosium, praséodyme, terbium et yttrium qui en sont les plus utilisés. Les substituts existent mais rares et moins efficaces.

Les éléments très recherchés suivants sont prévus de pénurie au cours des 15 prochaines années : néodyme, europium, terbium, dysprosium et yttrium.

II. METHODOLOGIE DE TRAVAIL

La démarche dans la figure 5 suivante a été adoptée :

TRAVAUX PRELIMINAIRES

Collectes des données (recherche analyse des cartes et traitements de

bibliographique) données.

TRAVAUX DE TERRAIN

Observation et description des affleurements échantillonnages (roches et minéraux)

TRAVAUX DE LABORATOIRE

Analyse et traitements de Confection et analyse des Analyse chimique de données et images lames minces quelques minéraux (FRX) (par télédétection et SIG) [source].

RESULTATS – INTERPRETATIONS- DISCUSSION

CONCLUSION

Fig.5: FLOW CHART

II.1.travaux préliminaires Il est fondamental de faire une recherche documentaire qui se rapporte au thème d’étude. Cela consiste à trier les ouvrages, les articles, revues, thèses et sites internet visités. Des cartes ont été consultées telles que : carte d’Ankazobe-Anjozorobe (449,448) 1/200.000 et carte Tsaramasoandro-Manakana OP44 1/100.000 afin de préparer les travaux ultérieurs c'est-à-dire la vérification sur terrain des données. Pendant ce temps, des traitements de données ont été entamés.

II.2. Travaux de terrain La descente sur terrain durant environ trois jours (22 au 24 décembre 2014) nous a permis l’observation directe et la vérification des cartes. Ainsi, quelques échantillons ont été prélevés pour l’analyse. Le travail s’est déroulé de la manière suivante :

- Observation de la zone d’étude, des affleurements et des minéralisations présents. - Description des affleurements et mesures structurales, avec prises de photo. - Echantillonnages des roches et minéraux (quinzaine d’échantillons).

II.3.Travaux de laboratoire La dernière étape représente le travail en laboratoire. Cela amène à effectuer :

- des traitements de données et images par la télédétection (envi 4.3) et Système d’Information Geographique ou SIG (mapInfo 10.5et arcGis 9.3). - une confection de lame mince des échantillons prélevés dans le but de faire une analyse pétrographique sous microscope polarisant. Cela permet d’observer les informations détaillées des roches et minéraux. - une analyse chimique par spectre de fluorescence de rayonnement X des roches ou minéraux pour reconnaître leur teneur en éléments utiles afin de déterminer le degré d’exploitabilité.

II.3.1.Traitements de données et d’images par télédétection et SIG L’utilisation de la télédétection et du SIG est importante pour la mise à jour des cartes telles: les cartes structurale, minière et géologique.

II.3.1.1. Réalisation de la carte structurale Nous avons utilisé le logiciel ENVI 4.3 pour analyser et traiter les images obtenues par l’ETM+ inclus dans le numéro 159073 de l’année 2000 couvrant 185km 185km.

Tableau 6 : les Bandes utilisées : ETM+

Bandes utilisées Domaine spectrale (µm) Résolution (mètres)

1 (Bleu) 0,45 au 0,515 30 2 (Vert) 0,525 à 0,605 30 3 (Rouge) 0,63 à 0,69 30 4 (Proche infrarouge) 0,75 à 0,90 30 5 (Infrarouge de courte 1,55 à 1,75 30 longueur d’ondes) 6 (Infrarouge Thermique) 10,40 à 12,5 60 7 (Infrarouge de courte 2,09 à 2,35 30 longueur d’ondes) 8 (Panchromatique) 0,52 à 0,90 15

Le radiomètre ETM+ (EnhancedThematic Mapper +) est un capteur du satellite landsat 7 qui est une technique plus avancée que TM (Thematic Mapper, du landsat 5) et comprenant neuf bandes spectrales. Elles sont conçues pour observer les différents milieux physiques et biologiques de la terre avec leur caractéristique et leur comportement.

Ainsi, pour la réalisation de la carte structurale, les méthodes ci-après ont été adoptées:

1- Application de la composition colorée RGB (Red Green Blue) : nous avons choisi les bandes 3.2.1 (voir fig.6) et 7.4.2(voir fig.7) à 30m de résolution; celles qui peuvent être révélatrices des accidents tectoniques existants dans la zone. 2- Découpage ou délimitation de la zone : c'est-à-dire extraction de la zone d’étude issue de toute la scène d’image du numéro donné. 3- Analyse en composantes principales (CP1): consiste à un traitement de rehaussement d’image des bandes utilisées d’une même résolution spectrale dont les bandes 1, 2, 3, 4, 5,7 avec une résolution 30m. 4- Application du filtre directionnel 45° avec une matrice 5 : qui amène à améliorer la perception des linéaments perçus à partir des composantes municipales (voir fig. 8). 5- A la fin, il faut visualiser les effets du filtrage au logiciel du SIG afin de les numériser et l’exporter au logiciel SPO pour l’inventaire des linéaments.

495 500 505 510

920

915

910

Fig.6 : Image de la composition colorée 321 (1/100000)

495 500 505 510

920

915

910

Fig.7 : Image de la composition colorée 742 1/100000

500 505 510

920

915

910

Fig.8 : Image obtenue du filtre directionnel 45°

1/100000 (ETM+)

II.3.1.2.Le Système d’Information Géographique ou SIG Avec les cinq éléments majeurs utilisés pour entreprendre le SIG qui sont : les matériels, les logiciels, les données, Les utilisateurs et les méthodes ; le principe du SIG se résume de la manière suivante: la saisie (digitalisation), le stockage, la gestion et l’analyse des données informatisées.

II.3.1.2.1. SIG appliqué à la réalisation des cartes Cette partie a été réalisée avec les logiciels mapInfo 10.5 et arcGis 9.3 afin d’obtenir une carte linéamentaire, minière et géologique numérisées.

Premièrement, à l’aide du SIG, on a passé à la finalisation de l’image obtenue à partir de la télédétection. Cela consiste à exporter le résultat du filtrage au logiciel mapInfo 10.5 pour qu’on puisse digitaliser les linéaments visualisés, puis les extraire et ainsi obtenir une carte linéamentaire.

Deuxièmement, la carte géologique et la carte minière ont été réalisées à partir de :

 L’utilisation de la carte OP44 1/100000 établie par G. Jourde et. al en 1966, de H. Besairie (1974), la carte géologique de Manakana effectuée par le bureau de la géologie (1947) renouvelée en 1990 et la carte d’Ankazobe448 Anjorobe 449 1/200000 par R. Lautel et. al (1952).  la nouvelle carte mise à jour par PGRM (2007): nous avons dû rassembler les deux feuilles O44 et P44 1/100000 où le massif Vohambohitra se trouve séparé de part et d’autre dans chaque feuille, puis la découper au niveau de la zone d’étude. Cela s’est réalisé à partir du SIG au cours duquel nous avons utilisé le logiciel arcGis 9.3 pour le rassemblement, le géoreferencement et la numérisation de la carte rassemblée.  Données recueillies sur terrain.  La compilation des cartes et des données à l’aide du mapInfo 10.5.

II.3.2. Confection des lames minces Après l’étude sur terrain, nous avons confectionné des lames minces des échantillons de roche prélevée du terrain par des matériels adéquats en suivant quelques étapes. A la fin de ces dernières, la plaque mince est estimée d’avoir une épaisseur de 20µ-30µ. Le but c’est d’observer la lame à l’aide d’un microscope polarisant afin de reconnaitre les minéraux et les caractéristiques que constitue chaque roche. Une dizaine de lames minces a ainsi été réalisée.

II.3.3. Analyse par spectrométrie de fluorescence de rayonnement X (FRX) La spectrométrie de fluorescence X est une méthode d’analyse basée sur la mesure de rayon X émis par l’échantillon permettant de déterminer la composition chimique de cet échantillon (roches ou minéraux).

L’analyse des minéraux, dont les coltan pour cette étude, a été effectuée par le Centre Nationale de Recherche Scientifique France [source].

III. RESULTATS, INTERPRETATIONS ET DISCUSSION

 RESULTATS ET INTERPREATIONS

III.1. ETUDE STRUCTURALE DE LA ZONE D’ETUDE Comme le terrain est recouvert presque totalement de latérite, la zone soumise par la tectonique n’est pas nettement perceptible. Le résultat des traitements d’images par télédétection et SIG (voir fig.9) a donné la carte structurale de la figure 10.

500 505 510

920

915

910

Fig.9 : Image obtenue du filtre directionnel 45° et les linéaments 1/100000

500 505 510 N

Fleuve Betsiboka

920

VOHAMBOHITRA

915

910

Linéaments Hydrographie

Fig. 10: Carte linéamentaire de la zone d’étude à 1/100000 (auteur).

Après l’analyse des images obtenues par télédétection et le résultat de la statistique acquis par SPO, on compte 143 linéaments.

Les linéaments peuvent représenter les fractures et les failles ; la plupart d’entre eux situés aux alentours du massif de Vohambohitra s’orientent de direction [N(90°-110°) et N(170°- 180°)] (voir fig.10).

proportion de direction des linéaments 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% Fig. 11 : représentation en histogramme des directions de linéaments

Nous constatons dans le diagramme (voir fig.11) l’estimation du pourcentage des directions des linéaments.

Tableau 7: Pourcentage des linéaments

Orientation Direction pourcentage SSE-NNW N [150°-165°] 34%

ESE-WNW N [130°-140°] 30% SE-NW

N-S] N[170°-180°] 17%

[E-W] N [90°-110°] 16%

NNW-SSE N [10°-20°] 3%

III. 2. ETUDE PETROGRAPHIQUE DES FORMATIONS GEOLOGIQUES RENCONTREES A partir de toutes les données acquises par la bibliographie, sur terrrain, par la révision des cartes déjà établies antérieurement surtout pour celle du PGRM (2007) et par l’analyse et traitements d’ images, nous avons obtenu la carte géologique de la figure 12.

Fig.12 : Carte géologique de Vohambohitra 1/100.000 (OP44) modifiée (PGRM 2007)

N Formations récentes : 500 505 510

Manakana Sud Alluvions 1000 Unité d’Andriamena : Fleuve 900 Granites Betsiboka 920 Vohambohitra 920 Quartzites à magnétites ou grenats

1200 Formations basiques et métabasite 1100 Ambodiriana 1300 Gneiss migmatitiques à biotite-amphibole-diopside

1400 Migmatites à biotite-amphibole 915 915 Migmatites rubanées et granitoides migmatitiques

Pyroxenite-talcschiste-dialagite

Filons :

910 Ampitiliana 910 Pegmatites

Réseaux hydrographiques et Topographie : Sabotsy-Mangarivotra Cours d’eaux et fleuve Courbe de Fleuve niveau betsiboka Déformations cassantes : 500 505 510 Failles et fractures WSW ENE F2 F3 Alluvions Produits utiles : 1200m Betsiboka Béryls 1000m colombotantalites

800m F1 Monazites 25

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

On a admis une position générale en synclinal du profil d’Est à l’Ouest de Vohambohitra (Lautel 1952). Ce synclinorium est assez régulier sauf au niveau de l’intrusion du granite Vohambohitra. Le massif a une direction générale Nord-sud.

Vohambohitra est formée par un massif de granite encaissé dans des migmatites et des gneiss migmatitiques. Des bancs de quartzites, des formations basiques et plusieurs filons de pegmatites se trouvent au niveau du granite et des encaissants.

III.2.1.Description macroscopique des roches

III.2.1.1. Roches encaissantes : gneiss et migmatites Les formations géologiques de Vohambohitra et ses alentours sont surtout constitués par des complexes gneisso-migmatitiques qui sont les encaissants du granite et des filons de pegmatites. Ces roches ceinturent la montagne Vohambohitra mais existent également au sommet au dessus des quartzites.

Toutes les formations (les encaissants) rencontrées dans ce secteur sont toutes altérées, c’est pourquoi nous n’avons pas pu ramener des échantillons pour être confectionnés en lame mince. Mais, grâce à l’observation sur terrain ainsi qu‘à la documentation dans les travaux antérieurs, nous pouvons déterminer la composition minéralogique de ces roches et également quelques caractéristiques. Nous avons observé :

- Des roches de couleur mésocrate, à texture foliée, parfois oeillée et à grains plus ou moins fins. La minéralogie est composée de : quartz – feldspath alcalin - amphibole - diopside - biotites - pyroxènes en voie d’ouralitisation (voir photo1), c’est une formation gneissique. Cette dernière apparait sur le massif granitique de Vohambohitra (voir fig.12) et la foliation à l’intérieur est en concordance avec le pourtour circulaire du massif (Lautel 1952). - Des roches plus claires altérées à grains assez fins et à texture foliée estompée. Elles sont formées de quartz, de feldspaths en voie de kaolinitisation, de muscovites, d’amphiboles et des biotites assez rares. Ces sont des migmatites (voir photo 2).

Le résultat de quelques mesures effectuées a montré que ces gneiss ont généralement une direction subméridienne avec un pendage 35°Est.

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

S N S N

I. II. III. IV.

Photo 1 : Affleurements des gneiss (x : 503 y : 905)

Migmatite

Amphibololite

Photo 2: Échantillon (LM 09) de migmatite et amphibololite associés, prélevé de l’affleurement, (x : 504 y : 901)

III.2.1.2.Massif de Vohambohitra

Il forme un grand massif rocheux de granite (voir photo 3) à caractère intrusif et est généralement discordant avec l’encaissant (gneiss et migmatites) mais certaines formations migmatitiques (à l’Est et au sud) se moulent en concordance avec celui-ci (Lautel 1952).Il est

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

à structure homogène et s’altère en boule. D’une manière générale, le massif est constitué de l’extérieur (formation acide) à l’intérieur (formation basique) par : du granite tardif alcalin, des quartzites à magnétite, des gneiss migmatitiques, des orthoamphibolites ou gabbros; avec quelques filons de pegmatites individualisées.

Le granite n’est pas très fracturé mais soumis à des failles (voir fig.12).

W E SW NE

VOHAMBOHITRA

Photos 3 : Le massif de Vohambohitra (au sud x : 505 y : 913)

III.2.1.2.1.Pétrographie des granites La roche est stratifiée en formant un granite stratoide. Elle est de couleur beige rosée et a une structure granulométrique moyenne, c'est-à-dire grenue. A l’œil nu, nous avons observé la composition minéralogique suivante: du quartz laiteux; de l’orthose, des plagioclases, des pyroxènes, des amphiboles, des biotites et des magnétites ainsi que des orthites parmi les minéraux accessoires.

III.2.1.3. Les formations basiques Elles sont formées par des gabbros, des amphibololites et des orthoamphibolites sur ou aux alentours de Vohambohitra.

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

III.2.1.3.1. Gabbros Les gabbros sont formés sur les flancs et aux pieds du massif s’altérant en boule. Ce sont des roches de couleur sombre et de granulométrie moyenne, elles sont constituées par des plagioclases, des amphiboles, des pyroxènes et des quartz assez rares.

III.2.1.3.2. Amphibololites Ce sont des roches magmatiques basiques. Elles sont mésocrates et la structure est massive à grains assez fins (voir photo2). A l’œil nu, on distingue des amphiboles et des pyroxènes. Les amphibololites rencontrées sont en voie d’altération affleurant comme des filons dans les gneiss et migmatites.

III.2.1.3.3. Orthoamphibolites Ce sont des types d’amphibolites d’origine magmatique à structure migmatitique. Elles sont d’origine gabbroique, certaine structure est encore proche de celle du gabbro.

L’affleurement est traversé par un filon de quartz sécant dû à la circulation du fluide de SiO 2 le long des fractures de l’encaissant. La photo(4) nous montre que la formation s’altère en boule.

SW NE

Filon de quartz sécant

Photo 4: Affleurement des orthoamphibolites (x : 504 y : 906)

Ces orthoamphibolites sont de couleur plutôt sombre et de granulométrie moyenne. Leur texture est plus ou moins foliée. A l’œil nu, nous pouvons distinguer les minéraux suivants : veine de quartz– amphiboles– pyroxènes (voir photo 5).

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

Photo 5: Echantillon (LM11)

d’orthoamphibolite montrant les

veines de quartz(x : 504 y : 906)

III.2.1.4. Quartzites ce sont des roches metamorphiques de couleur leucocrate (voir photo 6). Elles affleurent au niveau de la dépression du mont Vohambohitra et tout au sud. Ces quartzites forment des bancs interstratifiés avec ou en dessous des amphibolites. Elles sont à grains moyens à texture foliée de direction submeridienne et pendage 80°E. Minéralogiquement, ces quartzites sont composées de : quartz et de magnétites visibles surtout au microscope.

Photo 6: Echantillon (LM06) de quartzite à magnétite (x : 506 y : 909)

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

III.2.1.5. Les filons pegmatites Ils sont puissants à peu près de trois à une dizaine de mètres (voir photo7). Ils se déposent concentriquement dans le massif granitique et aux alentours, dans des gneiss, des migmatites. La carte géologique montre que ce grand massif comporte moins de filons qui sont surtout formés dans les encaissants gneisso-migmatitiques (voir fig.12) et y sont essentiellement discordants mais parfois concordants. On constate également que ces pegmatites s’orientent généralement de direction vers le massif Vohambohitra.

D’après la classification des pegmatites, le secteur du « Vohambohitra - Ankazobe » appartient généralement :

 au groupe potassique (Lacroix 1922).  Au type zoné et non zoné (Besairie 1956).  la classe du type béryl (LCT), au sous type béryl-colombite ; mais également des pegmatites de la Classe du type complexe (LCT), Sous-type Lépidolite et du type terres rares (NYF) au Sous-type Allanite–Monazite et Sous-type Monazite- Thortveitite (Cerny 2005).

N S W E

Photo 7: Affleurements des filons de pegmatites (sud-est de Vohambohitra, x : 506 y : 910)

 Pétrographie des pegmatites :

La taille des minéraux des pegmatites du secteur est centimétrique, voire métrique. Concernant sa composition minéralogique, ces minéraux ont été distingués tels que:

• Quartz laiteux, transparent et quartz enfumé

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

• orthosesperthitiques • plagioclases acidesantiperthitique • micas : muscovites et biotites • colombites • magnétites • béryls • monazites • grenats • améthystes • tourmalines

Photo 8 : Quelques minéraux des pegmatites rencontrées (x : 506 y : 911 et x : 507 y : 910)

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

 structure interne des pegmatites

Les pegmatites formées au niveau du massif de Vohambohitra ne sont pas zonées, (Giraud 1956). Mais d’autres variétés de pegmatites apparaissent aux alentours comme celles trizone et bizone. Pour ces deux dernières, nous pouvons décrire d’une manière générale la structure des pegmatites présentes au secteur d’étude :la zone I forme des cristaux de quartz (blanc, rose ou enfumé) et perthites en gros éléments, puis en zone II, nous avons distingué de quartz (rose, laiteux ou enfumé), des perthites moins gros et des micas souvent palmés (muscovites ou biotites), le mur ne comprend que les éléments plus fins et souvent plus développé et graphique. Les minéraux accessoires peuvent être rencontrés dans ou entre chaque zone.

L’observation sur terrain et aucune source n’a confirmé que les pegmatites de Vohambohitra présentent une zonation régionale.

Au niveau de ces filons existent des pegmatites à structure graphique. Cela montre des intercalations des cristaux de quartz et des feldspaths alcalins qui dessinent des formes remarquables (voir photo10). Cette structure pourrait s’être formée par la cristallisation simultanée de ces deux minéraux. L’apparition de cette structure démontre que la formation se trouve au niveau du mur de la zonation.

Alternance de feldspath et quartz

Photo 9: Echantillons (LM07, LM08) de Pegmatites à structure graphique(x : 507 y : 912)

III.2.2. Description microscopique des roches L’analyse au microscope polarisant des roches a permis de reconnaitre précisément leur composition minéralogique ainsi que les phénomènes manifestés.

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

III.2.2.1. Granites

hbl Qz

Mgt

Cpx

Bio Amph Qz

Opx

hbl Qz

Photo 10 : Microphotographie du granite montrant la biotite altérée Photo11: Microphotographie du granite montrant le clinopyroxène et en amphibole en LPA, échantillon LM02 (auteur) l’orthopyroxène en LPA, échantillon LM03 (auteur)

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

Hbl Qz

Bio.

Qz Bio

Opx

Ep.

Photo 12: Microphotographie du granite montrant l’inclusion de biotite et

épidote dans le quartz, échantillon LM 03(auteur)

Au microscope, le granite est enrichi en quartz, dans certains d’entre eux apparaissent des inclusions d’épidote, qui sont en prismes allongés, et de biotite (voir photo 12). On distingue aussi des clinopyroxène et d’orthopyroxène ; les amphiboles sont majoritairement des hornblendes vertes et les biotites sont assez riches et en voie d’altération en amphibole engendrant des amphiboles résiduels (voir photo 10).L’altération des plagioclases présents donne des muscovites par le phénomène de séricitisation.

III.2.2.2.Amphibololites Les amphibololites analysées au microscope sont altérées. Elles sont surtout formées par des hornblendes vertes (photo 13 et 14).Les pyroxènes comme des orthopyroxènes sont assez nombreux et les biotites et plagioclases sont rares.

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

hbl

Bio amph

Amph

opx hbl

Photo 13 : Microphotographie de l’Amphibololite en LN, Photo 14: Microphotographie de l’Amphibololite altéré en LPA, échantillon LM09 (auteur) échantillon LM09 (auteur)

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

III.2.2.3.Orthoamphibolites

Amp

Photo 15: Microphotographie de l’orthoamphibolite montrant la veinule de quartz en LPA, échantillon LM11 (auteur)

Hbl Amp

Qz Plg

opx

Amp Glau

Photo 16 : Microphotographie de l’orthoamphibolite montrant les diverses amphiboles en LPA, échantillonLM11 (auteur)

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

L’orthoamphibolite est enrichie en amphibole telle que des hornblendes vertes et des glaucophanes (amphiboles sodiques de couleur bleue). Elle renferme des feldspaths potassiques en macle de carlsbad, le plagioclase est de taille moyenne et rare. Les veinules de quartz sont évidentes au microscope (photo 15) et les pyroxènes sont formés par des orthopyroxènes.

III.2.2.4. Quartzites

Mgt

Photo 17: Microphotographie de quartzites à magnétite en LN, échantillon LM06 (auteur)

Au microscope, on observe la présence de magnétites qui serait produit par le lessivage de fer au cours de sa formation.

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

III.3. LES MINERALISATIONS DE LA ZONE D’ETUDE

Plusieurs substances minières ont été distinguées au Vohambohitra et aux environs. A partir des travaux effectués antérieurement et les travaux sur terrain, une carte minière a été réalisée comprenant trois importantes substances minérales telles que : les béryls, les colombotantalites et les monazites (voir fig.13).

500 505 510 N Manakana sud

920 920

Vohambohitra

915 915

Ampitiliana Morafeno Nord

Antsakay Est

910 910

Sabotsy-mangarivotra

500 505 510

Béryl colombotantalites Monazite

Pegmatite linéaments

Fig.13 : Carte minière de la zone d’étude 1/100.000

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

Les minéralisations se rencontrent dans les pegmatites (voir fig.13). La formation de ces dernières a une influence avec la présence de certains linéaments. Les linéaments de direction [N(170°-180°)], au sud et les pegmatites (au sud) s’orientent généralement dans la même direction (voir fig.13). Ces linéaments peuvent être des fractures qui servent de piège de filon tardif au cours de sa formation. Les minéralisations sont surtout abondantes à l’Est et au Sud de Vohambohitra, au niveau des linéaments de direction SSE-NNW et SE-NW. La majorité des minéralisations sont les béryls, et les monazites sont les moins nombreuses, elles sont même très rares.

III.3.1. LES BERYLS

III.3.1.1.Gisement de la zone d’étude La présence de ces béryls est liée aux pegmatites du sous type béryl-colombite (Cerny 2005) et aux pegmatites à béryls gemme (Guigues 1951) qui sont caractérisés par le gisement des minéraux riches en béryllium et des minéraux riches en tantale.

Les béryls gemmes rencontrés au niveau des pegmatites du secteur d’étude sont principalement des variétés d’aigues marines selon laquelle nous avons distingué :

- Des aigues marines bleu vert - Des aigues marines de couleur bleue vert clair presque incolore - Des aigues marines de Santa Maria de couleur bleue intense incomparable Le béryl de Santa Maria du brésil devient « Santa Maria Africana » à Madagascar après qu’on on les a trouvés en Afrique (Madagascar et Mozambique.

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

(Auteur)

Photo 18: Echantillons d’ Aigues Photo 19: Echantillons d’Aigues marines bleu vert (x : 506 y : 910) marines bleu vert clair à incolore (x : 506 y : 910)

Stries

(Auteur) Photo 20 : Echantillons d’Aigues marines de couleur bleue intense (x : 507 y : 911)

Des béryls aigues marines d’intense couleur sont reconnus dans la zone II des pegmatites. Ils sont de taille centimétrique, de forme allongée et striée (photo20), ce sont des gemmes. Des aigues marines bleues vertes de tailles variées mais majoritairement petites sont retrouvées au niveau du mur de la zonation. Ces dernières ne sont pas mûres après leur cristallisation, et fracturées (photo 18 et 19). Ils sont actuellement en cours d’exploitation

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement) artisanale dans les pegmatites du massif de Vohambohitra qui sont surtout homogènes et celles zonées dans les encaissants métamorphiques. Dans ces genres zonés, ces aigues marines sont essentiellement associées aux muscovites et aux colombites.

Dans le cas du type à trois zones, les plus grands cristaux de béryl allongés sont retrouvés entre le contact de la zone I et la zone II, le mur ne présente que des petits béryls non mûris et souvent fracturés qui sont exploités pour extraire du béryllium.

Manakana (NE et SE) est une région qui produit principalement des béryls. Ses gisements sont en continuité avec ceux du Vohambohitra, et sont aussi en cours d’exploitation. Cette région est réputée par l’abondance de ces variétés d’aigues marines surtout les beaux béryls de Santa maria Africana (voir photo 20).

III.3.1.2. Etude gémmologique des aigues marines En gemmologie, les aigues marines font partie des pierres fines dont le nom est tiré de la couleur de l’océan. Du latin « Aqua marina » signifie eau de mer introduit au 16èmesiècle. L’élément colorant est le fer. Les aigues marines sont surtout utilisées pour la joaillerie.

Les aigues marines possèdent particulièrement, des propriétés optiques telles que citées dans le tableau suivant :

Tableau 8: Propriétés optiques des aigues marines Indice de Dispersion Fluorescence Spectre Transparence Pléochroïsme réfraction ultraviolet d’absorption transparent net, bleu pâle 1,564-1,596 0,014 nulle 537, 456, 427 (photo 20) à presque opaque (photo incolore, bleu à 19) bleu vert.

La valeur et cours des aigues marines, comme toutes pierres fines, dépendent de :

• son poids en carat c’est-à-dire 1 carat = 0 ,20 grammes (dans 1 gramme il y a 5 carats). Le poids d’une pierre a une influence sur son prix, car plus une pierre est grosse plus elle vaut cher au carat. • sa transparence : la pierre ne doit pas présenter une inclusion à l’œil nu.

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

• La présence d’inclusion qui diminue sa valeur comme des défauts, des tâches, fractures. Une pierre traitée a une valeur moins élevée qu’une pierre naturelle de qualité équivalente. • son éclat et surtout de sa couleur : l’aigue marine d’une couleur bleue intense (comme santa maria) a une valeur plus élevée que celle qui est d’une bleue pale. • Rareté, Plus une pierre est rare plus son prix s’élève.

Le cours des aigues marines (voir annexe IVa) varient selon les critères cités ci-dessus.

III.3.2. COLOMBOTANTALITES

III.3.2.1.Gisement du secteur d’étude Comme celui des béryls, le gisement du coltan est de type plutonique et est surtout lié à la formation des pegmatites du sous type béryl-colombites (Cerny 2005). De ce fait, nous avons rencontré le gisement du coltan qui est le plus souvent formé en association avec les béryls et les muscovites de la zone II dans les pegmatites trizones. Le coltan est abondant et de taille plus petite dans les parties périphériques (au niveau des murs) de la zonation. Il peut être également retrouvé d’une façon homogène dans les pegmatites non zonées mais de volume moins constant. D’après la figure 12, le gisement du coltan est plus important au niveau de l’encaissant métamorphique que dans le massif granitique.

Photo 21 : Echantillons de coltan trouvés dans les pegmatites (x : 506 y : 910)

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

III.3.2.2. Caractérisation géochimique du coltan Dans le marché, la teneur en tantalite ou tantale dans le coltan détermine la valeur du minerai. Selon les sources, un coltan s’avère être intéressant lorsqu’il contient environ 20 à 40% de tantalite dont on peut obtenir 10 à 60% d’oxyde de tantale.

Tableau 9: Teneur de chaque élément chimique du coltan d’Ankazobe

Composi tion ClO CaO MnO CuO PdO BaO Total TiO2 Fe2O3 Ga2O3 SeO2 Nb2O5 Ta2o5 chimique Concentr ation en 0,8 0,56 0,79 5,71 13,1 0,09 0,06 0,04 60,2 4,7 0,10 13,3 99,29 % % (CNRS France 2007) D’après l’analyse chimique à l’aide du spectre FRX (voir annexe IIIC) effectuée par le Centre National de Recherche Scientifique France, le résultat montre que la Colombite de la région centrale de Madagascar d’Ankazobe contient 60.2% d’oxyde de niobium et 13,3 % d’oxyde de tantale.

III.3.3. LES MONAZITES

III.3.3.1. Gisement de la zone d’étude Les pegmatites du sous type Allanite-monazite (Cerny 2005) et des pegmatites à éléments rares (Guigues 1951) sont également présentes dans le lieu étudié. Ces types de pegmatites produisent les monazites recherchées. Ces dernières sont retrouvées aussi bien dans les filons du terrain métamorphique que dans ceux du granite; leur gisement est en majeur partie dans les pegmatites homogènes. Nous avons remarqué que dans les pegmatites enrichies en monazites, les biotites ont tendance à dominer plus que les muscovites contrairement aux pegmatites à béryls gemme.

Les monazites rencontrées sont de couleur orange foncée brunâtre, de forme tabulaire et sont translucides (voir photo 22).

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

(Auteur) Photo 22 : Echantillons de monazites à terres rares extraits dans les pegmatites (x : 504 y : 906)

 DISCUSSION

. Du point de vue Structural

A l’aide du traitement d’images par télédétection, nous avons surtout constaté des fractures et des failles formant des linéaments, néanmoins les lignes de crêtes, les filons, les foliations peuvent également en former.

. Genèse du massif circulaire de Vohambohitra.

Elle est due au phénomène magmatique. C’est la fusion partielle du manteau supérieur ou de la croute inférieure qui donne naissance aux magmas, dont:

- pour ceux typiquement continentaux, à cause d’une température de départ du magma assez faible ou d’une perte de chaleur, les derniers magmas restent en profondeur et cristallisent en formant un pluton granitique de forme circulaire (Mehier 1999). - des liquides basaltiques forment une chambre magmatique qui cristallise en donnant un complexe annulaire en profondeur (plutonique).

Le magmatisme y est essentiellement alcalin. Ainsi, on obtient un granite tardif à caractère batholitique.

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

On distingue la déposition stratigraphique des formations géologiques du massif de la base au sommet: le granite stratoide-bancs de quartzite- gneiss migmatitiques-orthoamphibolites (voir fig12).

Origine du granite tardif: La première hypothèse consiste à faire dériver ces roches du magma issu d’une fusion de la partie supérieure du manteau, donc de la différenciation à partir d’un magma parent basique.

La seconde suppose qu’il provienne de la cristallisation du magma granitique, mais accompagnée de montées épisodiques de magmas basaltiques qui auraient contaminés ces roches initialement formées.

Le granite peut être intrusif même en absence de l’auréole de métamorphisme. Le magma profond fondu et visqueux peut remonter rapidement dans un milieu froid et cristallise rapidement. Quand, en se refroidissant, le magma a dégagé de faibles quantités d’eau, ainsi, aucune auréole de métamorphisme n’a pu se former (Grelou-Orsini 1977).

Origine des gneiss : Les gneiss formés au dessus du granite (voir fig.12) constituent une enclave c'est-à-dire qu’une partie de l’encaissant a été soulevée au cours de la remontée du magma ou bien ils peuvent être également issus de la différenciation du granite.

Origine des orthoamphibolites : Ce sont des roches basiques de séries alcalines qui sont associées au granite tardif circulaire.

Origine des pegmatites : La formation de ces pegmatites est issue de la formation du granite tardif de Vohambohitra c'est-à-dire ce sont les fluides tardifs des derniers magmas qui ont donné ces filons de pegmatites.

. Chronologie de sa mise en place

En rapport avec les caractères des granites tardifs (voir annexe IId), l’analyse des roches au microscope n’a pas démontré la présence des minéraux riches en fluor comme la fluorine ou lépidomelane dans le granite. Ce dernier est assez riche en minéraux hydratés comme les biotites et le développement des perthites n’est pas évident dans le granite mais plutôt au niveau des filons de pegmatites. Hypothétiquement, le massif de Vohambohitra serait formé à trois temps successifs, depuis le début, moyen et fin du néoprotérozoique (voir annexe Ib).khjgg

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

Temps T1 (850 Ma, 100): Au début du néoprotérozoique, c’est la première formation du granite tardif provoqué par le magmatisme pendant la dislocation du rhodinia. La forme circulaire du massif résulterait de ce phénomène.

Temps T2 (630 Ma 100) : Au neoprotérozoique moyen, une extension des plaques après la formation du Gondwana a déclenché un phénomène magmatique ; ce qui suppose une nouvelle venue magmatique. En conséquence, le granite devient stratifié et les nouveaux magmas se moulent entre le socle ; il y a ainsi formation du granite stratoide. Les roches basiques associées sont remobilisées, se répandent et cristallisent autour du massif circulaire.

Temps T3 (550 Ma 100) : A la fin du neoprotérozoique, l’événement panafricain succèderait à un phénomène de distension (la post-collision) qui est l’origine d’une seconde nouvelle venue magmatique, ainsi il y a un nouveau dépôt de magmas et recristallisation des roches. Le magmatisme est alcalin et les formations tardives (pegmatites) issues de cet épisode panafricain sont celles qui comportent plusieurs minéralisations intéressantes.

. Les minéralisations dans les pegmatites

Selon les sources, la présence de ses minéralisations est essentiellement lié à l’épisode panafricaine (environ 542 Ma).

En se référant aux cartes obtenues, nous avons admis que chaque pegmatite a son importance grâce aux substances minérales qu’elle peut renfermer. Dans le cas des pegmatites zonées (surtout à trois zones), celles-ci peuvent contenir plusieurs poches ou cavités susceptibles de renfermer des concentrations de minéralisations intéressantes (en volume, qualité, etc.). D’autant plus, cette structure (zonée) est caractérisée par la présence d‘un cœur unique (à la zone I) qui est une cavité très enrichie.

Face à un indice de minéralisations, il faut chercher le bon endroit où elles sont concentrées. Pour avoir une meilleure idée pour ces concentrations minérales liées aux pegmatites, nous proposons quelques méthodes suivantes :

- Observer la région fracturée pouvant être des pièges des pegmatites. - Voir la structure interne de la pegmatite si elle est zonée ou homogène. S’il existe une zonation (à deux ou trois zones ou rarement à quatre zones), la concentration minérale significative serait très facile à repérer et il faut atteindre le cœur du dyke (à la zone I)

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

qui est une poche géante la plus enrichie et a les meilleures qualités de minéraux et surtout des gemmes. - Si la pegmatite atteint plusieurs mètres d’épaisseur, il faut bien comprendre sa structure pour ne pas gaspiller du temps et d’énergie ou se tromper de direction. - Cas du béryl : Si on tombe à une telle structure (zonée), il faut remarquer qu’en partant du mur la pointe de l’allongement du béryl dirige la direction du cœur de la zonation et au fur et à mesure qu’on approche de cette cavité, la pegmatite s’enrichit en gemmes et les cristaux s’embellissent (bien cristallisés). - Ce n’est pas toujours obligatoire mais fréquemment, dans une pegmatite quand le taux de minéralisation en béryls augmente, les monazites tendent à disparaitre et inversement. La concentration en colombite se trouve plus constante en association avec les béryls qu’avec les monazites. - Il faut aussi remarquer la distribution régionale des pegmatites, c’est à dire s’il existe une zonation régionale.

Il faut bien tenir compte de la structure interne de la pegmatite, parce que la concentration et la qualité de chaque minérale sont différentes à chaque zone en fonction de leur temps de cristallisation.

Conclusion partielle :

En conclusion, Les directions SSE-NNW dont N[150°-165°] dominent considérablement dans la zone d’étude. La plupart des roches analysées au microscope sont enrichies en minéraux sodiques.

Compte tenu l’absence des minéraux riches en fluor, l’absence des terres rares dans le granite, la présence des biotites et les perthites qui ne sont pas évidents, le granite de Vohambohitra est : soit un massif granitique d’une forme subcirculaire dont la formation n’a rien de complexe, soit il est initialement formé de roches tardives circulaires dont la composition minéralogique aurait été par la suite contaminée par une arrivée de nouveau magmas provoquée par d’autres phénomènes géologiques.

Trois minéralisations sont bien connues dans les pegmatites appartenant au sous types colombite-béryl et allanite-monazite et leur gisement est uniquement présent dans ces filons de pegmatites. A l’égard des minéralisations présentes, ce sont les pegmatites zonées à trois zones qui sont les plus intéressantes.

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

Conclusion générale

Nous constatons que de nombreuses pegmatites sont formées dans cette zone d’étude. Chaque filon est minéralisé surtout celui qui est à structure zonée liée aux encaissants métamorphiques où l’importance géologique est très grande(en matière de prospection et d’exploitation).Ce sont les cas des pegmatites à béryls et coltan. Alors que pour les monazites, celles-ci sont souvent liées aux filons non zonés. Un cas particulier, les trois minéralisations peuvent être concomitantes et présentes dans les deux structures. Pour trouver une concentration de minéral volumineuse, en quantité et qualité remarquable, il faut toujours considérer la structure interne de pegmatite et se diriger vers le cœur unique.

Cette étude nous a permis de reconnaître que les caractères du complexe granitique de Vohambohitra correspondent à la majorité des caractères particuliers communs des formations tardives ayant une forme subcirculaire. L’origine du massif n’est pas précisément déterminé mais, il peut être formé par la cristallisation des magmas tardifs, d’origine mantellique, accumulés en profondeur, c’est le plus probable. D’une manière ou d’une autre, la présence des pegmatites du secteur fournissant ces substances minérales est intimement liée à la formation du granite de Vohambohitra.

L’analyse chimique du coltan au spectre effectué par le CNRS a révélé un résultat intéressant avec une teneur d’environ 60% de niobium et une teneur en tantale de plus de 10%(13,3%) rendant le gisement exploitable du point de vue commercial et industriel. Ce taux a montré que le coltan est plutôt colombite que tantalite. Les monazites à terres rares sont les moins abondantes des minéralisations existantes mais le besoin des ETR ,qui sont des ETR légers dans notre zone, est incontournable dans le monde de la technologie actuelle donc ils restent les plus recherchés vue sa risque de pénurie.

Ce qui est sûr, c’est que cet endroit connaît des belles aigues marines rares et très convoitées, il comprend également les coltan et monazites à métaux rares qui très prisés dans plusieurs applications industrielles mais qui sont rares assez dans la zone d’étude. Or, la confirmation sur l’origine du massif Vohambohitra et la meilleure compréhension sur sa formation nécessitent une étude plus approfondie sur la géochronologie, qui serait notre perspective d’avenir.

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ET WEBOGRAPHIE

1. ANDRIAMANANTENA T., 2008 : Évolution de la minéralisation en monazite le long de la vallée de l’Ifaho du massif de Tanangotry (chaines anosyennes) jusqu'a la côte dans les environs de Taolagnaro. Mémoire d’ingéniorat, Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo, Université d’Antananarivo, Madagascar. 2. ANDRIANASOLO F., 2009 : Contribution à la caractérisation par FRX et DRX des indices de coltan (colombo-tantalite) à Madagascar. Mémoire de DEA, faculté des sciences, Université d’Antananarivo, Madagascar. 3. MOINE B., 2008: Evolution des connaissances et des hypothèses sur la Géologie du socle Précambrien de Madagascar. P. 36. 4. BESAIRIE H., 1974 : carte géologique de Madagascar 1/100.000 feuille OP 44. 5. BONIN B., 1995 : Pétrologie endogène. collection géosciences. P. 380. 6. BRGM, 1985 : Plan directeur d’action pour la mise en valeur des ressources du sol et du sous sol de Madagascar. Première phase, Première partie. Direction des mines et de la géologie. 7. CERNY P., 1989: Characteristics of Pegmatite Deposits of Tantalum, in: Special Publication No. 7 of the Society for Geology Applied to Mineral Deposits. Abstract. Volume 7, pp195-239 8. CERNY P., ERCIT T.S., 2005: The classification of granitic pegmatites revisited. Canadian mineralogist , p.43. 9. CHRISTMANN P., CORBINEAU L., et al. 2011: Panorama 2010 du marché de béryllium. Rapport final, BRGM/RP-60203-FR. 10. DIDIER de FAILLY S. J., 2001 : Coltan : pour comprendre…in : l’Afrique des grands lacs .Annuaire 2000-2001.P.28. 11. FOURMARIER P., 1944 : Principe de géologie, tome premier, seconde édition, p.626. 12. GRELOU-ORSINI, 1977 : Données nouvelles sur les granites de Corse : géologie et érosion différentielle, In: Méditerranée N°1.Deuxième série, Tome 28, pp. 35-44. 13. GIRAUD P., 1956 : Prospection des pegmatites et du gisement de chromite de la région d’AndriamenaManakana. Tableau de bureau géologique 74, Service géologique, Tananarive. 14. GIULIANI G. RAKOTONDRAZAFY M., et al. 2010 : Géologie et minéralogie, chapitre II. IRD.

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

15. HETZEL P. et al. 2014: Etude de faisabilité de la saisine sur « les enjeux stratégiques des terres rares ».Commission des affaires économique du sénat. Paris. 16. JAMES NORTON J., 1990: Relations of zoned pegmatites to other pegmatites, granite, and metamorphic rocks in the southern Black Hills, South Dakota in: American Mineralogist.Abstract.Volume 75, pages 631-655. 17. JANOTS E., 2004 : Propriétés thermochimiques et relations de phase des minéraux de terres rares : stabilité dans le milieu naturel et application au stockage des actinides en contexte géologique.Thèse de doctorat, Sciences de la terre, université de Paris XI, France. 18. JOURDE G., 1966 : carte géologique de Madagascar 1/100.000 feuille Tsaramasoandro-Manakana. 19. LACROIX A., 1922 : Minéralogie de Madagascar, tome II. Ed : CHALLAMEL A., Paris. P.694. 20. LAUTEL R., 1952 : Etude géologique des feuilles AnjozorobeAnkazobe. Tableau de bureau géologique 29, Service géologique, Tananarive. 21. LAUTEL R., ANDRETSEHENO I., 1958: Carte Ankazobe NO448 1/200.000, Madagascar. 22. LONDON D., 1990: Internal differentiation of rare-element pegmatites; A synthesis of recent research. Abstract, v 246, pp.35-50. 23. LICHTERVELDE V. M., 2012 : Pegmatites et métaux rares, IRD Toulouse. 24. MARTINEAU P., 2003: La route commerciale du coltan congolais : une enquête in : groupe de recherche sur les activités minières en Afrique. UQAM. P.41. 25. MATTON G., 2008 : Le complexe crétacé du Richat (Mauritanie); un processus alcalin péri-atlantique. Mémoire de doctorat, Science de la terre et de l’atmosphère, université du Québec, Canada. 26. MEHIER B., 1999 : Magmatisme et tectonique des plaques. Collection géoscience. Pages 290. 27. NEDELEC A., RALISON B., et al. (2008): Pan-African magmatism and tectonics in central Madagascar. PGRM. 28. PONOR R. 1994 : Synthèse et caractérisation des monazites uranifères et thüriferes, Thèse de doctorat.la Géologie des Matières Premières Minérales et Energétiques, Université de Nancy 1, France.

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

29. RABAKOARISOA R., 2005 : Expertise gemmologique des variétés de béryls de Madagascar. Mémoire de DESS, Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo, Université d’Antananarivo, Madagascar. 30. RABEFARITRA L., 2005 : Apport du SIG et de la télédétection sur l’étude des minéralisations associées aux pegmatites du district d’Ikalamavony. Mémoire d’ingéniorat, Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo, Université d’Antananarivo, Madagascar. 31. RANDRIANANTENAINA M. V., 2005 : Avant projet d’exploitation de béryl a Manakana. Mémoire de maitrise, faculté des sciences, Université d’Antananarivo, Madagascar. 32. RANTONIAINA M., 1968 : Etude géologique et prospection au 1/100.000 de la feuille d’Ankazobe. 33. RASOAMALALA V., 2009 : Les minéralisations en terres rares liées aux syénites et granites d’Ambatofinandrahana. Thèse de doctorat, Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo, Université d’Antananarivo, Madagascar. 34. RAVOSON H.N., 2007 : Détermination de la teneur en tantale dans quelques minerais de Madagascar. Mémoire de DEA, faculté des sciences, Université d’Antananarivo, Madagascar. 35. ROIG J.Y.TUCKER R.D. et al. 2012 : Nouvelles cartes géologique et métallogéniques de Madagascar à l’échelle du millionième. PGRM. 36. ROIG J.Y, DELOR C., et.al, 2007: carte géologique de Madagascar 1/100.000, feuille O44. PGRM 37. ROIG J.Y, DELOR C., et.al, 2007: carte géologique de Madagascar 1/100.000, feuille P44.PGRM 38. http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/medit_0025- 8296_1977_num_28_1_1708. (Données nouvelles sur les granites de Corse : géologie et érosion différentielle). 39. http://www.achats-industriels.com/matieres/tantale.asp.(image exemple de condensateur tantale) 40. http://www.bu.univ.antananarivo.mg/these2/ (thèse, mémoires Malgaches) 41. http://www.theses.Fr/ (thèses Français) 42. http://www.unites.uqam.ca/grama/ (route commerciale du coltan congolais)

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

ANNEXES

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

ANNEXE I Annexe I a : Aperçu sur la formation du gondwana

Après la dislocation du Rodinia (formé à il y a environ 1000Ma) à partir de 750 Ma (Meert 2003), les continents se sont rassemblés de nouveau en formant la Pangée. Cette dernière s’est à son tour séparée en deux grands continents dont au nord, nous avons Leurasie et au sud Gondwana assemblé généralement en 550 Ma là où Madagascar se situe. Cet événement a provoqué du phénomène de métamorphisme, magmatisme, tectonique dû aux collisions entre les plaques et aux distensions.

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

Annexe I b : Schéma montrant l’assemblage des continents depuis rhodinia

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

ANNEXE II Annexe II a : les structures internes des pegmatites

Les minéraux des pegmatites présentent trois principales structures internes qui sont : structure homogène, structure zonée et structure litée.

Nous parlons de :

 Structure homogène lorsque les minéraux sont disposés d’une façon homogène c’est à dire non zonés. Le filon forme 100 à 200 mètres de long et 10 à 40 mètres d’épaisseur. Cette structure n’est pas très intéressante car elle ne permet pas la formation des poches de minéralisation.  structure zonée : quand la structure des minéraux présente une zonation dans laquelle on peut avoir des amas trizones ou des amas bizones. Dans le cas :

- du type à trois zone : il est formé par des dykes larges généralement discordant de 100 à 300 mètres de longueur et atteignant 20 à 40 mètres d’épaisseur. Dans la zone I se trouve le cœur du dyke avec le quartz géant et perthites. Le mur se situe au niveau de la zone III constitué de minéraux à grains moyens à structure graphique et la zone II c’est au milieu intermédiaire des deux comprend des agrégats de muscovites, de quartz et perthites de plus petites taille que ceux dans le cœur.

- du type à deux zones : c’est un amas formé de dyke de 10 à 100 mètres de longueur avec 2 à 10 mètres d’épaisseur dont on a la zone I qui est le cœur du dyke avec des quartz et perthites et la zone II, le mur.

 structure litée : les filons se présentent comme des dykes lenticulaire de 2 mètres d’épaisseur mais pouvant en atteindre plusieurs. Dans ces cas, ils constituent plusieurs cœurs riches en cavités et gemmes.

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

Annexe II b : figure montrant des exemples de formes de zonation de pegmatite (source : les pegmatites a pierres fines et leur géologie, cahier n° 3)

Annexe IIc : Les pegmatites à Eléments Rares (classification de cerny) sont classifiées par l’abondance des minéraux à éléments en trace (éléments rares dans la croute terrestre) dans les pegmatites qui sont les suivants : - Les éléments légers comme lithium (Li), béryllium (Be), bore (B) - Les éléments alcalins qui sont césium (Cs), rubidium (Rb) - Les Terres Rares (du lanthane au lutétium) avec l’yttrium (Y) - Autres éléments comme le niobium (Nb), tantale (Ta), tungstène (W), bismuth (Bi), uranium (U) et thorium (Th).

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

Annexe II d : Les caractères particuliers des granites tardifs

Les granites tardifs annulaires ont une structure et une composition minéralogique plutôt particulières. On peut les reconnaitre par quelques caractéristiques qui leur sont souvent communes :

• toujours riches en quartz avec une teneur de 30 à 45 % de la composition minéralogique. • En présence des terres rares et souvent en présence des minéraux riches en fluor comme éléments volatils. La présence de cet élément (fluor) peut perturber l’ordre de la cristallisation classique des minéraux permettant au quartz de se cristalliser en premier et sera bien plus différencié. • Il est formé à partir d’un magma profond. Les températures de cristallisation sont donc plus élevées. Dans certains cas, les perthites sont développés. • Le granite a un caractère nettement alcalin. Dans le processus géochimique, cela s’explique par le fait qu’il n’y a pas assez de Al par rapport au [Na, K] pour former les feldspaths (Al=Na+K) donc il y a enrichissement des minéraux qui se forment en se contentant de Na et K (amphibole et pyroxène sodiques). • Le massif est fracturé. • Le corps granitique est pauvre en pegmatites et en d’autres filons ; le granite a cristallisé à partir d’un magma pauvre en eau et la phase volatile a été réduite, ainsi les minéraux hydratés ont dû être réduits. • Le granite est souvent associé à d’autres roches de séries alcalines : soit des syénites soit des formations basiques (comme gabbros, …) ou les deux à la fois.

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

ANNEXE III

Annexe III a : Carte Tsaramasoandro-Manakana OP44 (G.Jourdes 1966)

RAZAFIARISOA Laingo F. (Master 2015 en Ressources Minérales et Environnement)

Annexe III b : les suites magmatiques

Annexe III c : Analyse par spectre FRX de la colombite d’Ankazobe (source CNRS)

RAZAFIARISOA Laingo F. (master 2015 en ressources minérales et environnement)

La présence du Tantale (Z= 73) est confirmée sur le spectre par l’existence des raies XFR suivantes (source : Andrianasolo F. 2009) : • Une raie intense Lα avec une énergie W(Lα)= 8.1 KeV et une intensité de 20% sur le spectre. Le table de Powers : W(Lα)= 8.146 KeV (19) • Une raie intense Lβ1 avec une energie W(Lβ1)= 9.3 KeV et une intensité de 16% sur le spectre. Le table de Powers : W(Lβ1)= 9.343 KeV (19) • Une raie intense Lβ2 avec une énergie W(Lβ2)= 9.6 KeV et une intensité de 6% sur le spectre. Le table de Powers : W(Lβ2)= 9.646 KeV (19) • Une raie faible Lγ avec une énergie W(Lγ)= 11 KeV sur le spectre. Le table de Powers : W(Lγ)= 11.285 KeV (19)

RAZAFIARISOA Laingo F. (master 2015 en ressources minérales et environnement)

ANNEXE IV Le prix International des béryls: actuellement, pour une Aigue Marine ayant une qualité bonne et d'un bleu assez marqué, le prix oscille entre 80 et 400 euros /carat pour des pierres de 2 à 6 carats. Concernant une Aigue Marine d'un bleu profond exceptionnel, ce prix atteint ou peut dépasser même de 800 euros le carat.

Annexe Iva : Tableau montrant le cours de béryls gemme selon sa qualité à Madagascar

Type et qualité Prix des Béryls gemmes (1 gramme ou 5 carats) A : de moindre qualité : Couleur bleue pale et très foncé 2000 à 5000 Ar Absence d’inclusion

AA : de qualité moyenne Un peu foncé et un peu pale 7000 à 10000 Ar Absence d’inclusion

AAA : de bonne qualité Couleur vive 15000 à 30000 Ar Absence d’inclusion

(Cours de gemmologie ESPA, 2005) Actuellement, à Madagascar le prix des béryls comme celui des aigues marines, peut atteindre le double qu’en année 2005 (voir tableau ci-dessus) mais il reste encore minime par rapport aux prix internationaux.

RAZAFIARISOA Laingo F. (master 2015 en ressources minérales et environnement)

Annexe IVb : Tableau déterminant la destination finale du tantale dans son domaine d’application

Applications du tantale Taux Condensateurs 68 (%) Autres électroniques et optiques 11 (%) Super alliage 8 (%) Carbure 5 (%) Procédé chimique 2 (%) Procédé de métallisation 2 (%) Matériels militaires 1 (%) Autres 3(%) (Serjak etal. 2003)

Annexe IVc: Exemple d’un condensateur du tantale

Annexe IVd : Des exemples sur l’importance industrielle du tantale: si le secteur électronique croît de 10%, la demande en tantale peut augmenter de 5 à 8%. En l’an 2000, la fabrication de la PlayStation 2 de Sony en quantité prévue aurait été empêchée par une pénurie mondiale du tantale et une hausse considérable des prix. Cela démontre que le tantale joue un rôle important dans le bon déroulement du secteur industriel.

RAZAFIARISOA Laingo F. (master 2015 en ressources minérales et environnement)

ANNEXE V Annexe Va : Selon sa couleur, les variétés du groupe de béryl sont :

- l’émeraude : couleur vert mousse c’est une pierre précieuse. - Aigue-marine (ou Aquamarine) : bleu clair et bleu pâle à bleu vert - Morganite : rose - Forstérite : rose pale - Heliodore : béryl jaune ou béryl d’or - Bixbite : béryl rouge - Goshenite : incolore

Annexe Vb : Tableau de l’utilisation d’une terre rare donnée pour ses applications

ETR Principales applications Autres applications Lanthane Catalyseurs, batterie polissage Cérium catalyseur, polissage, additif métallurgie, céramique, verre, batterie luminophores Praséodyme Aimants permanents, batterie polissage, additif verre Néodyme Aimants permanents, batterie condensateur, catalyseur, céramique Samarium Luminophores, Batterie, lasers Europium Imagerie médicale, pile luminophores Gadolinium Luminophores aimants permanents Terbium luminophores Aimants permanents Dysprosium Applications médicales, Lasers, aimants permanent Holmium Lasers additifs verres Erbium Lasers, imagerie médicale Thulium Lasers, additif verre imagerie médicale Ytterbium Lasers, Applications médicales Lutétium Imagerie médicale, lasers radiothérapie Yttrium Luminophores applications médicales, alliages métalliques

Annexe Vc : Tableau montrant les propriétés de chaque élément de terres rares

ETR Catalytique magnétique Electrique Chimique optique Lanthane Cérium Praséodyme Néodyme Samarium Europium

Gadolinium Terbium

Dysprosium Erbium Yttrium

Selon les sources, les autres éléments n’y sont pas mentionnés vue leur rareté et l’offre disponible est infime.

TABLE DES MATIERES

Remerciements

LISTE DES FIGURES ...... iv

LISTE DES PHOTOS ...... v

LISTE DES TABLEAUX ...... vi

LISTE DES ACRONYMES...... vii

Introduction générale...... 1

I. GENERALITES ...... 2

I.1.Localisation ...... 2 I.2. Morphologie...... 3 I.3. Description des milieux physiques ...... 3 I.3.1. Sols...... 3 I.3.2.Végétation ...... 4 I.3.3. Climat ...... 4 I.3.4. Hydrographie ...... 4 I.4. Cadre géologique ...... 4 I.5. Pegmatites ...... 6 I.6. Les minéralisations ...... 9 I.6.1. Béryls...... 9 I.6.1.1. Utilisation ...... 9 I.6.1.2.Formation et types de gisement des béryls...... 10 I.6.2. Colombotantalites ...... 11 I.6.2.1. Définition et propriétés physico-chimiques...... 11 I.6.2.2. Type de gisement du coltan ...... 11 I.6.2.3. Leur utilisation et importance industrielle ...... 12 I.6.3. Monazites ...... 13 I.6.3.1. Les terres rares et sa relation avec les monazites ...... 13 I.6.3.2. Propriétés des éléments des terres rares ...... 14 I.6.3.3. Gîtologie des monazites à terres rares...... 15 I.6.3.4. Applications et importance industrielle des terres rares ...... 15 II. METHODOLOGIE DE TRAVAIL ...... 16

II.1.travaux préliminaires ...... 17 II.2. Travaux de terrain...... 17 II.3.Travaux de laboratoire ...... 17 II.3.1.Traitements de données et d’images par télédétection et SIG ...... 17 II.3.1.1. Réalisation de la carte structurale ...... 17 II.3.1.2.Le Système d’Information Géographique ou SIG ...... 20 II.3.1.2.1. SIG appliqué à la réalisation des cartes ...... 20 II.3.2. Confection des lames minces ...... 21 II.3.3. Analyse par spectrométrie de fluorescence de rayonnement X (FRX) ...... 21 III . RESULTATS, INTERPRETATIONS ET DISCUSSION ...... 22

 RESULTATS ET INTERPREATIONS ...... 22 III.1. ETUDE STRUCTURALE DE LA ZONE D’ETUDE ...... 22 III. 2. ETUDE PETROGRAPHIQUE DES FORMATIONS GEOLOGIQUES RENCONTREES ...... 24 III.2.1.Description macroscopique des roches ...... 26 III.2.1.1. Roches encaissantes : gneiss et migmatites...... 26 III.2.1.2.Massif de Vohambohitra ...... 27 III.2.1.2.1.Pétrographie des granites ...... 28 III.2.1.3. Les formations basiques ...... 28 III.2.1.3.1. Gabbros ...... 29 III.2.1.3.2. Amphibololites ...... 29 III.2.1.3.3. Orthoamphibolites...... 29 III.2.1.4. Quartzites ...... 30 III.2.1.5. Les filons Pegmatites ...... 31 III.2.2. Description microscopique des roches ...... 33 III.2.2.1. Granites...... 34 III.2.2.2.Amphibololites...... 35 III.2.2.3.Orthoamphibolites ...... 37 III.2.2.4. Quartzites ...... 38 III.3.LES MINERALISATIONS DE LA ZONE D’ETUDE...... 39 III.3.1. LES BERYLS...... 40 III.3.1.1.Gisement de la zone d’étude ...... 40 III.3.1.2. Etude gemmologique des aigues marines ...... 42 III.3.2. COLOMBOTANTALITES ...... 43 III.3.2.1.Gisement du secteur d’étude...... 43

III.3.2.2. Caractérisation géochimique du coltan...... 44 III.3.3. LES MONAZITES ...... 44 III.3.3.1. Gisement de la zone d’étude ...... 44  DISCUSSION...... 45

Conclusion générale ...... 49

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ET WEBOGRAPHIE ...... 50

ANNEXES ...... 53

ANNEXE I ...... 54 ANNEXE II ...... 56 ANNEXE III ...... 59 ANNEXE IV ...... 62 ANNEXE V ...... 65

Nom et prénoms : RAZAFIARISOA Laingo Fenosoa

Référence de l’auteur : [email protected] tel : 0332122768

Encadreur pédagogique : Dr Bruno RALISON Titre de l’ouvrage : Géologie de Vohambohitra (district d’Ankazobe) et les minéralisations associées en : béryls, colombotantalites et monazites.

Nombre de page : 49 Nombre de figures : 13

Nombre de photos : 22 Nombre de tableaux : 09

RESUME

Vohambohitra est un complexe granitique alcalin dont la mise en place est assez compliquée en tenant compte de sa forme circulaire, du chimisme et de sa minéralogie. Les filons de pegmatites y sont abondants surtout aux alentours de Vohambohitra. Les travaux antérieurs effectués par certains auteurs, les travaux de terrain et les traitements de données et des images ont donné des résultats intéressants pour l’établissement d’une carte structurale, minière et géologique. Des hypothèses sur la formation de Vohambohitra accordent des idées sur la concentration en minéralisations de béryls, colombotantalites et monazites dans les pegmatites. Le gisement des aigues marines est le plus important dans cette zone alors que les coltan et monazites à terres rares sont d’importance secondaire. L’analyse chimique du coltan effectuée par le CNRS a déterminé la teneur d’environ 13% en Ta et 60 % en Nb témoignant la valeur de ce métal qui est plutôt colombite que tantalite.

Mots clés : Vohambohitra, forme circulaire, complexe granitique, pegmatites, aigues marines, colombite, tantalite, monazites à terres rares.

ABSTRACT

Vohambohitra is an alkaline complex granitic of which forming is enough complicated regarding his circular shape, chimism and his mineralogy. Pegmatites’veins are abundant particularly in Vohambohitra‘s surroundings. Previous works of ones authors, field study, data and images processing procured proper results including structural map, mining map and geological map. Hypothesis about Vohambohitra development admit ideas about minerals deposits such as beryls, columbotantalites and monazites into pegmatites. Aquamarines deposit is the most important in the area study while, coltan and monazites with rare earths got infrequent. Result analysis of the coltan made by CNRS assesses the tantalum grade about 13% and about 60% of niobium asserting his value that is rather columbite than tantalite.

Keywords: Vohambohitra, circular shape, complex granitic, pegmatites, aquamarines, columbite, tantalite, monazites with rare earths.