Les Mineralisations Auriferes D'amboninambatomafana

ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE MENTION GENIE GEOLOGIQUE

Mémoire de Fin d’Etudes présenté à L’ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE D’ANTANANARIVO pour l’obtention du diplôme de Master, titre Ingénieur Géologue par

BARIJAONA Manda Fehizoro

intitulé

LES MINERALISATIONS AURIFERES

D’AMBONINAMBATOMAFANA-ANTANETILAVA,

COMMUNE RURALE DE BEHENJY

Soutenu publiquement le 18 février 2017 devant la Commission d’Examen composée de :

Monsieur MANDIMBIHARISON Aurélien Jacques………..Président Monsieur RABENANDRASANA Samuel…………………..Rapporteur Madame RATEFIARIMINO Anick………………………… Monsieur RAKOTONDRAIBE Nicolas Jacques…………... Examinateurs Monsieur RASAMIMANANA Georges…………………….

Promotion 2014

SOMMAIRE

SOMMAIRE…………...... I

REMERCIEMENTS ...... III

LISTE DES ABREVIATIONS ET DES SYMBOLES ...... IV

LISTE DES FIGURES ...... VI

LISTE DES TABLEAUX ...... VIII

LISTE DES ANNEXES ...... VIII

INTRODUCTION GENERALE ...... 1

CHAPITRE 1 : GENERALITES SUR L’OR-CADRE GEOGRAPHIQUE ET GEOLOGIQUE DE LA ZONE D’ETUDE ...... 3

1.1.Généralités sur l’or ...... 3 1.2.Cadre géographique de la zone d’étude ...... 8 1.3.Cadre géologique de la zone d’étude ...... 10

CHAPITRE 2 : ETUDE PETROLOGIQUE ET TECTONIQUE DE LA ZONE D’ETUDE ... 16

2.1. Etude pétrologique ...... 17 2.2. Tectonique ...... 29

CHAPITRE 3 : LES MINERALISATIONS AURIFERES DU SECTEUR AMBONINAMBATOMAFANA-ANTANETILAVA ...... 35

3.1. Minéralisations pédologiques ...... 35 3.2. Minéralisations alluvionnaires ...... 39 3.3. Témoins de minéralisations primaires ...... 44

CHAPITRE 4 : LES GISEMENTS D’OR DANS LE MONDE ...... 47

4.1. Gisements dans les séries sédimentaires et pédologiques ...... 47 4.2. Les gisements associés à des processus de profondeur ou tectoniques ...... 53 4.3. Les gisements associés à l’hydrothermalisme ...... 55

4.4. Conclusions ...... 58

CHAPITRE 5 : MODELE DE GENESE DES MINERALISATIONS AURIFERES D’AMBONINAMBATOMAFANA-ANTANETILAVA ...... 60

5.1. Gisements d’or à Madagascar...... 60 5.2. Les données acquises dans cette étude ...... 64 5.3. Modèle de genèse des minéralisations ...... 65

CONCLUSION GENERALE ...... 74

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ...... 75

ANNEXES…………...... 82

REMERCIEMENTS

En cette dernière étape de notre formation à l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo, nous aimerions présenter nos vifs remerciements à:

 Dieu tout Puissant, de nous avoir donné une bonne santé, l’intelligence et conseils. Ses grâces nous sont indispensables.  Monsieur ANDRIANAHARISON Yvon, Directeur de l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo, pour avoir autoriser la soutenance de ce mémoire.  Monsieur MANDIMBIHARISON Aurélien Jacques, Responsable de la Mention Génie Géologique à l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo d’avoir l’honneur de présider le jury.  Monsieur RABENANDRASANA Samuel, Enseignant Chercheur au sein de la Mention Génie Géologique de l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo de nous avoir proposé le sujet, n’ayant ménagé ni temps, ni effort pour nous diriger.  Madame et Messieurs les examinateurs en la personne de RATEFIARIMINO Anick, RASAMIMANANA Georges et RAKOTONDRAIBE Nicolas Jacques, tous Enseignants Chercheurs de la Mention, d’avoir accepté de juger ce travail.

Nous tenons à remercier tout le Personnel du Laboratoire des Mines de nous avoir aidées à la confection des lames d’échantillons de roches et aussi le Personnel du Laboratoire de Génie Chimique de l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo.

Nous aimerions exprimer également notre gratitude à toutes les personnes qui nous ont données la possibilité d’arriver au bout de nos peines : à tous les enseignants et à toutes les personnes de la Commune rurale de Behenjy, à tous nos camarades à l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo, à tous ceux qui, de près ou de loin, ont contribué à notre réussite. Enfin, nous tenons à présenter notre profond remerciement à toute notre famille qui n’a cessé de nous apporter son soutien moral et matériel pendant toutes nos années d’études.

III

LISTE DES ABREVIATIONS ET DES SYMBOLES

% : Pourcent

°C : Degré Celsius

BIF : Banded Iron Formation

BRGM : Bureau de Recherches Géologiques et Ministères des Mines

E : Est g : gramme

Ga : giga années kb : kilobars km : kilomètre

LN : Lumière Naturelle

LP : Lumière Polarisée

Ma : Million d’années m : mètre mm : millimètre

N : Nord

NNO : Nord Nord Ouest

P : Pression

PGRM : Projet de Gouvernance des Ressources Minérales

PK : Point Kilométrique ppb : partie par milliard ppm : partie par million

RN : Route Nationale

T : Température

IV t : tonne

SSE : Sud Sud Est

SQC : Schisto-Quartzo-Calcaire

LISTE DES FIGURES

Figure 1: Or, jaune brillant dans du quartz...... 4 Figure 2: Différentes couleurs des alliages d’or, d’argent et de cuivre ...... 5 Figure 3: Production d’or par pays...... 7 Figure 4: Aperçu morphologique ...... 8 Figure 5: Carte de localisation de la zone d'étude ...... 9 Figure 6: Les domaines et sous-domaines géologiques de Madagascar ...... 11 Figure 7: Carte géologique de la zone d'étude ...... 15 Figure 8: Formations rencontrées dans le secteur d'étude ...... 16 Figure 9: Gneiss à biotite à foliation N 170° ...... 17 Figure10:Quartzite boudiné..…………………………………………………………………18 Figure 11: Paquets de sillimanite…….. ……………………………………………………...19 Figure 12: Gneiss à biotite de couleur lie de vin ...... 19 Figure 13: Gneiss à biotite...... 20 Figure 14: Gneiss à biotite à paquets de sillimanite ...... 21 Figure 15: Minéraux opaques dans le gneiss à biotite ...... 22 Figure 16: Granite migmatitique rose en boule à phénocristaux de feldspath potassique et de quartz ...... 24 Figure 17: Orthose renfermant de perthite ...... 25 Figure 18: Bourgeons de myrmékite observés au contact de feldspath potassique et quartz .. 26 Figure 19: Le massif montrant le côté Est à front abrupt et le côté Ouest faiblement penté .. 27 Figure 20: Réseau de fracture sans orientation préférentielle ...... 29 Figure 21: Les fractures de direction N 100 à N 120°E ...... 30 Figure 22 : Composition colorée 7-5-3 des bandes découpées ...... 31 Figure 23: Image panchromatique Tm8 ...... 32 Figure 24 : Carte des linéaments structuraux ...... 33 Figure 25: Représentation des fractures sur la rosace ...... 34 Figure 26: Site de minéralisations pédologiques à Amboninambatomafana ...... 36 Figure 27: Caractéristiques du niveau porteur de minéralisations pédologiques ...... 37 Figure 28: La batée, matériel essentiel pour récupérer l’or ...... 38 Figure 29: Caractéristiques morphoscopiques des grains d’or pédologiques d’Amboninambatomafana ...... 39 Figure 30: Site de minéralisations alluvionnaires à Amboninambatomafana ...... 41

Figure 31: Coupe de la couche d'alluvions bordant les affluents mineurs ...... 41 Figure 32: Caractéristiques morphoscopiques des grains d’or alluvionnaires d’Amboninambatomafana ...... 42 Figure 33: Témoin de minéralisations primaires localisées à Amboninambatomafana ...... 45 Figure 34: Occurrence commune du placer d’or et modèle de concentration trouvé dans les systèmes fluviatiles ...... 48 Figure 35: Répartition et origine de l’or sur le craton sud-africain ...... 49 Figure 36: Caractéristiques majeures et caractéristiques des éléments de dispersion des principaux types de dépôt d’or supergène ...... 51 Figure 37: Coupe schématique à travers le gîte d’Abeau, Ardèche-Gard ...... 52 Figure 38: Exemple de type de gisement lié à la série magmatique ...... 54 Figure 39: Croquis simple de l’expression de la minéralisation ...... 55 Figure 40: Carte des gîtes des régions aurifères à Madagascar ...... 61 Figure 41 : les différentes origines possibles des fluides hydrothermaux ...... 66 Figure 42: Les différents modes d’évolution des fluides dans un système hydrothermal ...... 69

VII

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1: Résultats de dosage de l’or par spéctrophotométrie des échantillons de gneiss à biotite d’Amboninambatomafana et d’Antanetilava ...... 23 Tableau 2: Analyses chimiques du granite d’Iharanandriana…..……………………………28 Tableau 3: Estimation minéralogique du granite d’Iharanandriana...... 28 Tableau 4: Caractéristiques des linéaments structuraux ...... 32 Tableau 5: Composition minéralogique des concentrés de fond de batée ...... 44

LISTE DES ANNEXES

Annexe I : Coordonnées des points d’échantillonnage par batée ...... i Annexe II : Coordonnées des points d’échantillonnage de roches ...... i Annexe III : Localisation des points d’échantillonnage par batée et des points d’échantillonnage de roches ...... ii Annexe IV : Processus d’étude des fonds de batée des échantillons alluvionnaires ...... iii Annexe V : Processus d’analyse chimique ...... iv Annexe VI : Diagramme de Goldschmidt……………………………………………………viii

VIII

INTRODUCTION GENERALE

L'or est un métal noble qui ne s'oxyde pas à l’air et à l’eau ce qui le rend quasiment inaltérable et avec sa rareté, très recherché. La première découverte de l’or à Madagascar aurait été faite par Jean LABORDE en 1845, (BRGM, 1985 : Plan directeur) mais c’est seulement à partir de 1883 que commencent les premières exploitations de l’or à Maevatanana. Depuis cette date et jusqu’à nos jours, l’orpaillage artisanal surtout dans les gisements alluvionnaires a fourni la plus grande partie de la production. De nombreux gîtes aurifères sont connus à Madagascar comme le gisement d’Andavakoera, Maevatanana, Betsiriry, Dabolava,…La commune rurale de Behenjy située à 37 km au Sud d’Antananarivo dans la région de Vakinankaratra fait encore l’objet d’une intense ruée et d’exploitation artisanale. A notre connaissance, peu d’étude scientifique a été entreprise sur l’or à Behenjy, raison pour laquelle nous nous y intéressons en nous posant la question : est-il encore possible de trouver de l’or et comment il se présente dans son environnement ? D’où l’intitulé de ce travail de recherche : les minéralisations aurifères d’Amboninambatomafana-Antanetilava, commune rurale de Behenjy.

Ainsi, connaître les minéralisations aurifères de Behenjy mais aussi essayer d’expliquer leur mode de genèse, tels sont les objectifs de ce travail de recherche. On verra si les résultats obtenus permettront de trouver d’autres indices dans le secteur, en un mot, servir de guide de prospection.

La méthodologie proposée est subdivisée en quatre grandes étapes :

-la première étape consiste en un travail de bibliographie permettant de collecter les données de base sur la région étudiée ;

-la deuxième concerne les travaux de reconnaissance du secteur étudié (prospection au marteau) en utilisant la carte géologique au 1/100 000ème d’Antananarivo-Manjakandriana et d’Antsirabe-Ambatolampy et la carte topographique (feuille P 47 et P 48) ;

-la troisième est consacrée à une étude minéralogique microscopique d’une part à lumière transmise, d’autre part à lumière réfléchie ainsi qu’à la loupe binoculaire des échantillons prélevés ;

-la quatrième présente les études pétrographiques et les analyses chimiques.

La présente étude comprendra alors cinq chapitres : -le premier chapitre concerne les généralités sur l’or, le cadre géographique ainsi que le cadre géologique de la zone d’étude ; -le second chapitre se fonde sur l’étude pétrologique et tectonique de la zone d’étude ; -le troisième concerne les minéralisations aurifères du secteur Amboninambatomafana- Antanetilava -le quatrième et le cinquième chapitre étudient respectivement les gisements d’or dans le monde et le modèle de genèse des minéralisations aurifères d’Amboninambatomafana- Antanetilava.

CHAPITRE 1 : GENERALITES SUR L’OR-CADRE GEOGRAPHIQUE ET GEOLOGIQUE DE LA ZONE D’ETUDE

1.1. Généralités sur l’or

1.1.1. Historique de l’or (en.wikipedia.org)

L’Homme connaît l’or depuis le Chalcolithique, à la fin de la Préhistoire. Il fut le deuxième métal connu après le cuivre. C’est dans l’antiquité que les grandes civilisations ont commencé à lui accorder de l’importance. En Egypte, on voit en lui un symbole d’éternité. Mais c’est la Perse (c’est l’Iran actuellement) qui répandit son usage dans le monde antique par les monnaies en or, dévalorisant ainsi les monnaies d’argent. On croit d’ailleurs que Cyrus II aurait frappé la première monnaie en or. Très répandu chez les Romains, l’or servira au monométallisme sous Constantin Ier. Ce sont les conquêtes sassanides, puis arabes qui mirent fin à l’importance de l’or en Occident. La diffusion de l’or dans le Monde occidental connut alors un renouveau au XIe puis aux XIIIe siècles. Au Moyen Âge, les alchimistes recherchèrent la mythique pierre philosophale afin de fabriquer l’or par la transformation de certains métaux, en particulier le plomb. Par leurs travaux, ils jetèrent les rudiments de la chimie moderne. La soif de l’or a incité les expéditions et les conquêtes de Jason de Thessalie, Cyrus et Darius de Perse, Alexander de Macédoine, Caesar de Rome, Colomb de Gênes, Vasco de Gama et Amerigo Vespucci de Portugal, Cortés et Pizarro d’Espagne, Raleigh d’Angleterre, et beaucoup d’autres partout dans l’histoire. Cet engouement pour l’or fut d’ailleurs une des raisons de la conquête du continent américain. Ainsi, Hernán Cortés entreprit la conquête de l’empire aztèque situé au Mexique. Une grande partie de l’or amassé finança alors les guerres menées par l’Espagne sous Charles Quint. Au début de la période moderne, l’or affluant des mines du Nouveau Monde provoqua alors la richesse de l’Espagne et du Portugal, avant de profiter aux autres Etats européens qui surent mieux le capter, tels la France et la Grande-Bretagne. C’est à la même époque qu’est née la légende de l’Eldorado. Mais l’image du chercheur accroupi au bord de la rivière reste associée à la conquête de l’Ouest. Au XIX e siècle, l’Amérique du Nord a connu plusieurs « ruées vers l’or », d’abord vers la Californie, puis vers le Yukon au Canada. Ces faits contribuèrent à la conquête de l’Ouest.

En 1944, après les accords de Bretton Woods, l’or a servi d’étalon de change (Gold Exchange Standard) du monde jusque dans les années 1970. Même si cet étalon fut supprimé en 1976 suite aux accords de la Jamaïque contractés par les pays de la F.M.I, l’or reste encore aujourd’hui une valeur refuge en période de crise. Comme toute matière de ce monde, l’or a à la fois porté la torche de la civilisation et a apporté les actes terribles d’esclavage, de guerre, et la lutte amère sur l’espèce humaine.

1.1.2. Propriétés de l’or (HERRINGTON et al, 1999)

1.1.2.1. Propriétés physiques

L’or est un métal jaune brillant (figure 1). Il est reconnu par sa grande densité de 19.3 à l’état pur mais de 17.24 à l’état fondu. Sa dureté est comprise entre 2.5 et 3 sur l’échelle de Mohs. Il n’a pas d’odeur ni de saveur. Sa température de fusion est de 1063°C. Aussi, l’or est un bon conducteur de la chaleur et un excellent conducteur de l’électricité (PELLANT, 1994). En joaillerie, l’or est souvent allié avec d’autres métaux (argent, cuivre, palladium) pour augmenter sa dureté et pour varier sa couleur.

Figure 1: Or, jaune brillant dans du quartz. (Source : ENCYCLOPEDIE ENCARTA, 2009)

Le diagramme suivant (figure 2) montre la variation de la couleur de l’or suivant la teneur en Cuivre (Cu), Argent (Ag) et Or (Au) en alliage. La proportion d’or dans un alliage ou la qualité de l’alliage est exprimée en carat en joaillerie. Le carat sert à mesurer la pureté de l’or. De l’or à vingt-quatre carat (24) carats est pur à 100%, et à douze carats (12) à 50%, les 50% autres pouvant être constitués de cuivre, d’argent ou d’autres métaux.

Figure 2: Différentes couleurs des alliages d’or, d’argent et de cuivre (Source : en.wikipedia.org)

1.1.2.2. Propriétés mécaniques

L’or est remarquable pour sa grande ductilité, sa malléabilité, ainsi que pour sa grande résistance à la corrosion (en.wikipedia.org). A froid, l’or pur peut se déformer facilement, par martelage, étirement ou roulement. Ainsi, il peut être réduit en feuille ou en fil. Quand l’or contient des impuretés telles que le Plomb et l’Arsenic, sa malléabilité et sa ductilité diminuent notablement. L’alliage de l’or avec l’argent et le cuivre peut aussi diminuer sa malléabilité.

1.1.2.3. Propriétés chimiques

L’or est principalement connu sous le symbole chimique Au. Dans la nature, l’or peut être à l’état natif mais il peut aussi allier naturellement à d’autres métaux dans l’électrum (Au

Ag), la maldonite (Au2Bi), la krennite [(Au, Ag) Te2] et la sylvanite [(Au, Ag) Te4]. Son état d’oxydation le plus commun est zéro. Il est difficilement attaqué par nombreux produits chimiques, spécialement les acides. Suite à cette grande résistance aux attaques chimiques, il préserve toujours son éclat. L’or est un élément chimique sidérophile. L’abondance d’or dans la lithosphère supérieure est approximativement de 0.005 ppm.

1.1.3. Utilisations, cours et production de l’or

1.1.3.1. Usages de l’or

L’or est utilisé en bijouterie, joaillerie, orfèvrerie, horlogerie et dans les arts décoratifs qui ne représentent en fait que moins de 10% de la consommation en ce métal noble. L’or, allié à d’autres métaux à d’autres usages. Par exemple, l’alliage de l’or avec le platine est utilisé en dentisterie. D’autres alliages sont utilisés pour la confection des filières pour la fabrication des fibres synthétiques servant à la fabrication de divers types d’instruments et d’équipements de laboratoires scientifiques. L’or est également utilisé d’une part sous forme de feuilles à des fins artistiques pour la dorure et l’estampillage. Et d’autre part, il est utilisé les secteurs liés à l’investissement c’est-à-dire son rôle financier sur les marchés (achat de pièces et lingots, stocks des banques centrales, Exchange Traded Funds).

Voici les pourcentages de l’utilisation de l’or : - Bijouterie : 70 % ; - Industrie électronique : 5 % ; - Alliages dentaires : 6 % ; - Industries : 5% ; - Médailles : 4% ; - Monnaies : 10 %. Enfin, l’or peut être utilisé sous forme colloïdale, comme antiseptique pour les infections aiguës ou encore les gages dans les banques.

1.1.3.2. Cours de l’or

En 1935, le cours de l’or a été de 35 dollars l’once (39,24 g); il ne cesse de monter mais à un certain temps, le prix de l’or diminuait à une petite variation. En septembre 2008, le cours le plus bas de l’once d’or est de 740.75 dollars et le plus haut est de 889 dollars. (www.saeramoneta.com). Actuellement, le cours mondial atteint les 1 233,42 dollars l’once en moyenne. (https://www.gold.fr/cours-or-prix-de-l-or/).

1.1.3.3. Les principaux pays producteurs et consommateurs de l’or

Depuis que l'homme s'est intéressé à l’or, on estime que 145 000 tonnes d'or ont été extraites en 2001 (WORLD GOLD COUNCIL, 2008). Depuis 2007, la Chine est devenue le premier producteur mondial d’or, en dépassant l’Afrique du Sud (280,5 t extraites contre 270 t cette année-là). Les 10 principaux pays producteurs d’or en 2015 sont: la Chine, l’Australie, la Russie, les Etats Unis, le Pérou, le Canada, l’Afrique du Sud, l’Indonésie, le Mexique et le Ghana. La valeur de production en tonne est représentée dans le graphique ci-dessous. (figure 3)

500 458,1 450

Tonnes 400 350 300 275,9 252,4 250 216 200 175,9 158,7 150,7 150 134,3 124,6 95,1 100 50 0

Pays

Figure 3: Production d’or par pays (Source: www.eurogoldfrance.com).

1.2. Cadre géographique de la zone d’étude

1.2.1. Situation géographique (HOTTIN 1965)

La zone d’étude appartient administrativement à la Région de Vakinankaratra, District d’Ambatolampy, Commune Rurale de Behenjy, Fokontany d’Ambohidrano Nord (Antanetilava) et d’Amboninambatomafana (figure 5). Elle est située au Sud d’Antananarivo le long de la RN7, à 4 km à l’Ouest du PK 37 (RAZAFINDRAMAKA, 2010). La Commune de Behenjy s’étend sur une superficie totale de 142 km2 au Sud du massif granitique de Iharanandriana dit « Casque de Behenjy » et a comme longitude 47°29’ Est et latitude 19°12’ Sud, pour altitude moyenne de 1418m. Elle est limitée : - au Nord par la Commune Rurale d’Ambalavao ; - à l'Est par la Commune Rurale d’Andramasina ; - au Sud par la Commune Rurale d’Andriambilany ; - et à l'Ouest par la Commune Rurale de Miantsoarivo.

1.2.2. Morphologie

Behenjy fait partie des Hautes Terres; son relief se distingue par une altitude élevée et elle est dominée par des sols volcaniques. Un élément caractéristique du paysage est constitué par les « lavaka» à cause de l’érosion qui entaille les flancs des collines. (RAVAOARISOA, 2010) (figure 4).

Figure 4: Aperçu morphologique

Région Vakinankaratra

9 Figure 5: Carte de localisation de la zone d'étude (source BD 500) 1.2.3. Climatologie

Le climat qui règne dans la région est défini comme tropical d’altitude. II est en effet marqué par deux saisons : la saison sèche, froide, allant de Mai à Septembre et la saison humide d’Octobre à Avril. L'altitude relativement élevée abaisse les températures qui peuvent être parfois négatives ; les variations journalières sont fortes, surtout pendant l'hiver (RAVAOARISOA, 2010).

1.2.4. Hydrographie

Behenjy est traversée par la rivière Morona Andromba, du Nord au Sud, avec un débit moyen assez régulier tout au long de l’année, qui verse ses eaux dans l’Ikopa. Cette zone est drainée par la Tafaina, qui reçoit de nombreux affluents dans sa partie amont. Ce réseau hydrographique responsable du caractère sectionné du relief est enfoncé d’une centaine de mètres par rapport au sommet des crêtes.

1.3. Cadre géologique de la zone d’étude

Depuis l’époque coloniale, de nombreux chercheurs ont tenté de synthétiser les différentes formations géologiques de Madagascar. En 1951, Besairie.H a présenté la première édition de la carte géologique à l’échelle 1/1.000.000e de Madagascar qui montre un schéma général du socle Précambrien malgache. Le Projet de Gouvernance des Ressources Minérales en 2012 (PGRM) a publié les résultats de la révision de la cartographie géologique et minière de Madagascar. Il propose que le socle cristallin Précambrien de Madagascar est composé de six grands domaines géologiques (figure 6) qui sont : le Domaine d’Antongil-Masora, le Domaine d’Antananarivo, le Domaine d’Ikalamavony-Itremo, le Domaine Anosyen-Androyen, le Domaine de Bemarivo, le Domaine du Vohibory.

Dans l’ensemble, le secteur étudié est rattaché au socle Précambrien de Madagascar et appartient au Domaine d’Antananarivo (groupe d’Ambatolampy) (PGRM 2012).

Figure 6: Les domaines et sous-domaines géologiques de Madagascar (PGRM, 2012)

1.3.1. Présentation du Domaine d’Antananarivo (PGRM 2012)

Le Domaine d’Antananarivo, qui correspond aux hauts plateaux du centre de Madagascar, est une vaste étendue composée d’orthogneiss et de paragneiss d’âge Néoarchéen (850 Ma) à faciès schiste vert à granulitique. Il est toutefois important d’indiquer que des zircons hérités ainsi que des rapports isotopiques du Sr et du Nd ont montré que des orthogneiss du Domaine d’Antananarivo étaient issus de ou mélangés avec une croûte d’âge Mésoarchéen (TUCKER et al, 1999a). Les gneiss du Néoarchéen sont divisés en unités supracrustales, le Groupe de Vondrozo au Sud et le Groupe de Sofia au Nord, et en orthogneiss regroupés au sein de la Suite de Betsiboka et présentant une composition variée allant de granite-monzonite (type Betsiboka) jusqu’à des faciès plus basiques de composition tonalite-granodiorite (type Moramanga). En plus de ces unités, le domaine comprend trois grandes ceintures synformes de schistes et de gneiss basiques d’âge Néoarchéen à Paléoprotérozoïque (2,70-2,48 Ga). Elles sont regroupées au sein du Complexe de Tsaratanana et sont représentées, d’Ouest en Est, par la ceinture de Bekodoka-Maevatanana, celle d’Andriamena et celle de Beforona (BESAIRIE, 1969b).

A Madagascar, les roches archéennes des domaines d’Antongil-Masora et d’Antananarivo se sont accrétées à la fin de l’Archéen antérieurement ou de manière synchrone à un métamorphisme régional associé à des injections plutoniques. Il est possible de supposer que ces évènements ont juxtaposé les gneiss basiques du Complexe de Tsaratanana avec les gneiss acides du Domaine d’Antananarivo, et « soudé » l’ensemble à la croûte mésoarchéenne du Domaine d’Antongil-Masora. Cet évènement majeur du Néoarchéen est responsable de la création du Craton du « Greater Dharwar ».

1.3.2. Groupe d’Ambatolampy (PGRM 2012)

1.3.2.1. Séries d’Ambatolampy

Le groupe d’Ambatolampy antérieurement reconnu comme « Série d’Ambatolampy » (BESAIRIE, 1964) est caractérisé par des schistes et des paragneiss alumineux, certains sont riches en graphite, et avec d’abondants niveaux de quartzite à magnétite. Ces lithologies ont pu être représentées cartographiquement dans le cadre de cette synthèse où ils sont respectivement inclus dans l’ensemble des quartzites et celui des paragneiss et schistes. Les données de la

12 géophysique aéroportée montrent, pour ce groupe, un signal magnétique uniforme et fort et une faible réponse radiométrique.

1.3.2.1.1. Quartzite (At2)

Cette unité est composée de gneiss et de schistes métapsammitiques généralement à l‘état de métaquartzites gris. Certains de ces gneiss et schistes sont insuffisamment étendus pour pouvoir être représentés à l’échelle à 1/1 000 000. Des quartzites ferrugineux, possiblement des méta-BIFs, font partie de cette unité. Les roches présentent de fines alternances (0,2 à 1cm) de niveaux riches en quartz et de niveaux ou lamines, de couleur rouille, et à oxy-hydroxydes de fer.

1.3.2.1.2. Paragneiss et schiste (At1)

Cette unité dominante du Groupe d’Ambatolampy est constituée de gneiss et de schistes méta-psammitiques à grain fin à moyen. La composition montre une abondance de quartz, de plagioclase, de feldspath-K, de biotite avec en accessoires, du grenat, de la sillimanite, de la muscovite et du graphite. Les feldspaths (30 – 40 %) sont subordonnés au quartz qui représente toujours plus de la moitié de la composition minéralogique. La roche devient de plus en plus schisteuse avec l’augmentation de la quantité de biotite (et parfois de muscovite). La muscovite, parallèle à la foliation, et la magnétite, sont les autres minéraux en quantité mineure, alors que le grenat et la sillimanite sont les minéraux accessoires.

1.3.2.2. Les formations géologiques du secteur d’étude

En se basant sur la carte géologique de Tananarive-Manjakandriana PQ47 (DELUBAC et al, 1962) et d’Antsirabe-Ambatolampy P48 (GUIGUES J., RAKOTOARIMANANA, 1951) à l’échelle 1/100000ème, les formations géologiques dans la zone d’étude sont d’âge Néoprotérozoïque. Les principales formations sont des gneiss surtout à biotite parfois à amphibole et à bancs grenatifères. Ces roches tendres sont facilement attaquées par la latéritisation. Des migmatites sont toujours plus ou moins associées aux gneiss. Des granites migmatitiques avec des passages de charnockites occupent le Nord, Nord-Ouest, Sud-Est de la feuille (NOTICE EXPLICATIVE DES CARTES FEUILLES PQ47 ET P48). Une formation intrusive tardive de granite stratoïde

13 dit Casque de Behenjy est mentionnée sur cette carte. Quelques filons de roches basiques dont de troctolites (gabbro riche en olivine) sont aussi observés surtout dans les formations de migmatites (figure 7).

Conclusion

Ainsi, l’or est l’un des métaux les plus valeureux de par ses propriétés de forte densité et inoxydable. L’or est alors un produit de luxe très prisé partout dans le monde. La zone d’étude appartient au groupe d’Ambatolampy qui est caractérisé par du quartzite des méta-BIFs, de gneiss et de schiste méta-psammitique. Dès lors, il convient de passer à l’étude pétrologique et tectonique de la zone.

Figure 7: Carte géologique de la zone d'étude (DELUBAC et al, 1962 modifiée)

CHAPITRE 2 : ETUDE PETROLOGIQUE ET TECTONIQUE DE LA ZONE D’ETUDE

L’étude sur terrain nous a permis de distinguer trois types de formation dont des gneiss à biotite, du granite migmatitique et le granite stratoïde de Behenjy (figure 8). Les formations sont généralement altérées.

Figure 8: Formations rencontrées dans le secteur d'étude. Source : Auteur

Cette étude pétrologique concerne : - l’observation macroscopique de chaque échantillon à la loupe binoculaire à grossissement variable. Cette observation donne des renseignements sur la composition minéralogique (nature et proportion), la couleur, l’état d’altération de la roche, sa texture et sa structure. - la description microscopique : il s’agit ici d’étude des lames minces de roche au microscope en lumière transmise dans le but de déterminer les caractéristiques fines des phases

minérales constitutives. Au total cinq lames minces ont été confectionnées au Laboratoire National des Mines à Ampandrianomby, Antananarivo.

- en plus de l’étude pétrologique des manifestations tectoniques seront décrites.

2.1. Etude pétrologique

2.1.1. Les gneiss à biotite

2.1.1.1. Description macroscopique et gisement

Les gneiss à biotite couvrent la majeure partie de la zone d’étude et sont coincés entre les granites migmatitiques et les gneiss migmatitiques.

Leurs foliations, notamment à Amboninambatomafana, sur la bordure Ouest du granite stratoïde « Casque de Behenjy » sont globalement orientées N 170° E avec un pendage moyen de 80° vers l’Est. Les minéraux qui les constituent ont des grains sensiblement de même taille variant entre 0,5 et 2mm. Les gneiss à biotite de couleur gris sombre sont les plus abondants (figure 9). A l’œil nu, on distingue leur caractère de gneiss surmicacés à biotite, généralement altérés et latéritisés.

Figure 9: Gneiss à biotite à foliation N 170° 80°E (éch AMF N 170, soulignée par la biotite, le quartz et matérialisée ici par le stylo (S : 19° 12. 765’ E : 047° 28. 186’). (Source : Auteur) 17

L’orientation des minéraux constitutifs est très remarquable sur les affleurements. Il s’agit d’une orientation globalement Nord Sud soulignée parfois par du quartzite boudiné à remplissage de quartz et de feldspath potassique en grains grossiers (figure 10).

Figure 10: Quartzite boudiné à remplissage de quartz, feldspath potassique à grains grossiers

(S: 19° 12. 765’ E: 047° 28. 186’) (Source : Auteur)

Parfois la biotite dans ce gneiss est accompagnée par de l’amphibole. Quand celle-ci devient dominante, on est en présence d’amphibolite à grenat. Des paquets de sillimanite (figure 11) remarquables par leur teinte claire accentuent la direction de foliation. Les gneiss à biotite peuvent être recoupés par des pegmatites, ou changer localement de direction, par exemple de N 40 à Antanetilava pour des gneiss à biotite de couleur lie de vin (figure 12). Concernant toujours cette couleur lie de vin, elle a été observée dans des remplissages de fractures sécantes à la foliation des gneiss (voir la présentation tectonique).

Figure 11: Paquets de sillimanite à foliation N-S. Sill : sillimanite (S : 19° 12. 765’ E : 047° 28. 186’) (Source : Auteur)

Figure 12: Gneiss à biotite de couleur lie de vin à foliation N 40° (S : 19°10. 336’ E : 047° 29. 081’) (Source : Auteur) 19

2.1.1.2. Description microscopique

Au microscope (LP), les gneiss à biotite présentent une structure hétérogranulaire granoblastique. La roche est constituée principalement de biotite, de quartz, de feldspath potassique (microcline) et aussi des minéraux accessoires (minéraux opaques).

La biotite est reconnaissable par son pléochroïsme direct du brun rouge foncé au jaune clair dans les sections orthogonales au plan de clivage. Elle a un aspect allongé et représente 30% de la formation (figure 13).

Le quartz xénomorphe et limpide forme les 40 % de la roche.

Figure 13 : Gneiss à biotite. Remarquer la foliation soulignée par l’allongement de grains de quartz et de lamelle de biotite, échantillon AMF N 170 (×5). Bi : biotite ; Qz : quartz. (S: 19° 12. 765’ E: 047° 28. 186’)

Les feldspaths sont de deux natures :

-Les orthoclases surtout les feldspaths potassiques (microcline) représentent les 15 % de la roche et reconnaissables par leurs macles quadrillées (traduite sous le terme courant de « jupe écossaise »).

-Les plagioclases sont aussi présents dans la formation mais en faible teneur (1 à 5%). Parfois, des cristaux de plagioclase se transforment en paquets de sillimanite (réaction n°1 et 2 page 22) (figure 14).

Figure 14: Gneiss à biotite à paquets de sillimanite, échantillon AMF N 170 (×5). Bi : biotite ; Sill : sillimanite ; Plg : plagioclase. (S: 19° 12. 765’ E: 047° 28. 186’)

Les minéraux opaques sont également présents dans le gneiss à biotite (figure 15). Ils sont automorphes et leur pourcentage peut aller jusqu’à 1 à 5 % de la roche. Leur localisation fréquente en bordure des lamelles de biotite peut être interprétée de deux façons : - soit il s’agit d’oxyde périclase MgO, Fe, produit de métamorphisme hydrothermal (haute température) issu de la biotite (réaction 3) accompagnant la formation de la sillimanite,

- soit, par altération classique de la biotite (basse température) on est en présence d’une exsudation suivie d’une reprécipitation du fer suivant les plans de clivage sous forme d’hématite

(Fe2O3) ou de goethite (FeOOH).

Figure 15: Minéraux opaques dans le gneiss à biotite, échantillon AMF N 170 (×5). Bi : biotite ; MO : minéraux opaques. (S: 19° 12. 765’ E: 047° 28. 186’)

2.1.1.3. Interprétation pétrologique

La transformation de plagioclase en sillimanite a été démontrée par Vernon (1979) (in RASAMIMANANA, 2014) par les réactions suivantes :

+ + 2 Na Al Si3 O8 (Albite) + 2H ⇄ Al2 Si O5 (Sillimanite) + 2 Na + H2O + 5 Si O2 (1)

+ 2+ Ca Al2 Si2 O8 (Anorthite) + 2H ⇄Al2 Si O5 (Sillimanite) + Ca + H2O + Si O (2)

+ + 2K (Mg, Fe)3 Si3 AlO10 (OH) 2 (biotite) + 2H ⇄ Al2 Si O5 (Sillimanite) + 2K + 3H2O+

5 SiO2 + 6 (Mg, Fe) O (Périclase) (3)

D’après ces réactions, l’apport d’hydrogène est accompagné de rejet de calcium et de sodium avec précipitation de quartz, bref une acidification du milieu explique la transformation des feldspaths en sillimanite. Alors la biotite et les plagioclases peuvent être à l’origine de la formation de la sillimanite par acidification du milieu, due probablement à une venue hydrothermale de haute température sous forte pression.

2.1.1.4. Analyses d’éléments en traces-Or

Au total, cinq échantillons de gneiss à biotite d’Amboninambatomafana et d’Antanetilava ont été analysés au laboratoire du Département Génie Chimique de l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo pour le dosage de l’or. Le mode opératoire de cette analyse est présenté dans l’annexe V. Outre les préparations classiques des échantillons (broyage- pulvérisage), deux types d’analyses chimiques qui valent étapes ont été effectuées successivement sur les échantillons: - l’analyse qualitative, et - l’analyse quantitative.

Résultats de dosage obtenus sur les échantillons de gneiss à biotite

Les quantités d’or déterminées par le dosage des échantillons de gneiss à biotite prélevés sur le secteur étudié sont présentées sur le tableau 1 :

N° d’échantillon Masse d’or contenu Teneur en or dans l’échantillon (ppm) (C) en mg/l AMF N170 0,0011 4×10-4 ANT3 0,0187 0,0072 ANT4 0,0049 0,0019 ANT5 0,0174 0,0067 ANT6 0,0201 0,0078

Tableau 1: Résultats de dosage de l’or par spéctrophotométrie des échantillons de gneiss à biotite d’Amboninambatomafana et d’Antanetilava (Laboratoire de chimie de l’ESPA)

Ce tableau fait ressortir :

- l’absence d’or dans deux échantillons ; - des teneurs variant entre 0,0070g/t et 0,008g/t dans trois échantillons.

Rappelons que la teneur moyenne d’or dans l’Ecorce terrestre est approximativement de 0,005 ppm. On peut dire alors que l’or se trouve à l’état de trace dans le gneiss à biotite d’Antanetilava et inférieur au seuil de détection à Amboninambatomafana.

2.1.2. Le granite migmatitique

2.1.2.1. Description macroscopique et gisement

Les affleurements de ce type de granite qui atteignent parfois une centaine de mètres se trouvent observables dans le fokontany d’Ambohidrano Nord de la région, à Antanetilava. La couleur rose des roches est due à l’abondance de feldspaths potassiques. Leurs minéraux constitutifs ont des grains moyens compris entre 2 à 5 mm. Généralement, le granite du secteur d’étude est formé essentiellement de quartz, de feldspaths potassiques (microcline et/ou orthose), de feldspaths perthitiques, de plagioclases et de quelques biotites avec des figures de myrmékite (figure 16).

Figure 16: Granite migmatitique rose en boule à phénocristaux de feldspath potassique et de quartz (S : 19° 09. 969’ E : 047° 29. 116’) (le potô fait échelle) (Source : Auteur) 24

2.1.2.2. Description microscopique

Sous observation microscopique, les minéraux précédemment cités sont de taille sensiblement égale. La structure est granoblastique. Les caractéristiques des minéraux se présentent comme suit :

- Le microcline (feldspath potassique) constitue les 30 % de la roche et possède des macles quadrillées (connus sous le terme courant « jupe écossaise »). La plupart des minéraux sont xénomorphes et renferment parfois des inclusions de quartz ou de la biotite (figure 18).

- Le quartz représente 40 % de la roche; quelquefois il est inclus dans les microclines ou les orthoses.

- L’orthose se présente en un pourcentage minime par rapport au microcline (5 à 10 % de la formation). Quelques minéraux d’orthose renferment des perthites avec un aspect de zébrures orientées (figure 17).

Figure 17 : Orthose renfermant de perthite avec un aspect de zébrures orientées dans le granite rose, échantillon ANT 4 (×5). Qz : quartz; per : perthite. (S : 19° 09. 969’ E : 047° 29. 116’)

- La biotite forme 5 à 10 % du granite et se reconnait par le typique pléochroïsme direct brun rouge foncé à jaune clair dans les sections orthogonales au plan de clivage.

- les contacts feldspath potassique - quartz sont souvent soulignés par des bourgeons de myrmékite (figure 18).

Figure 18: Bourgeons de myrmékite observés au contact de feldspath potassique et quartz dans le granite migmatitique rose, échantillon ANT 4 (×5). Mcr : microcline ; Qz : quartz ; Myr : myrmékite ; Plg : plagioclase. (S : 19° 09. 969’ E : 047° 29. 116’)

2.1.3. Le granite stratoïde d’Iharanandriana dit Casque de Behenjy (RANAIVOZAFY, 2008)

2.1.3.1. Description macroscopique et gisement

Il affleure en massif elliptique d’allongement presque Nord-Sud dans la partie Nord du site étudié au sein des gneiss migmatitiques. Comme son nom l’indique, il se présente en grande lame épaisse de plusieurs centaines de mètres à front abrupt diaclasé à l’Est et un flanc faiblement

penté (5°) à l’Ouest (figure 19). D’où le descriptif de Casque. L’ensemble du massif montre une foliation fruste mais encore observable selon une orientation N10 à 20°E. L’intense diaclasage de la roche, couplé avec cette foliation en fait un grand réservoir d’eau (nappe de fracture) actuellement exploité par la société Sainto.

Figure 19: Le massif montrant le côté Est à front abrupt et le côté Ouest faiblement penté (Source : Auteur)

2.1.3.2. Minéralogie et chimisme

Les analyses sont celles de Delbos (1957). Le Casque de Behenjy, granite rose, est dans la classe des granites alcalins sodipotassiques et ses caractéristiques fondamentales sont ses richesses en silice, en aluminium et en alcalins (K et Na), et sa pauvreté en éléments Ca, Fe et Mg. (tableau 2 et 3).

Oxydes SiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MgO CaO Na2O K2O TiO2 MnO H2O TOTAL Quantité 77 10,95 1,4 0,4 0,4 0,45 3,55 4,5 0,2 Trace 0,35 99,2

Tableau 2 : Analyses chimiques du granite d’Iharanandriana par Delbos. (Source : Thèse de Delbos, 1957)

Minéraux Qz Or Ab An Cor SiO3Ca SiO3Mg Mt Ilm Hem 38,1 26,7 29,9 0,56 - 0,7 1 0,7 0,46 0,96

Tableau 3: Estimation minéralogique du granite d’Iharanandriana par Delbos. (Source : Thèse de Delbos, 1957)

On note aussi la présence d’amphibolite à grenat.

2.1.4. Interprétation pétrologique de l’ensemble du secteur

A regarder les relations spatiales entre les formations géologiques de la zone d’étude, nous constatons que les gneiss à biotite sont entourés par les gneiss migmatitiques, eux-mêmes sont centurés par les granites migmatitiques (partie Sud du secteur sur la carte de la figure 7).

Dans la partie Nord de la zone, les mêmes formations (gneiss à biotite) sont coincées entre les granites migmatitiques et les gneiss migmatitiques.

On peut associer ces observations à des processus anatectiques aboutissant à des transformations des roches du secteur, originellement gneissiques en gneiss migmatitiques et en granites migmatitiques. Les gneiss à biotite affleurant sur le site constituent en quelques sortes les faciès non ou peu transformés.

A ces processus s’est superposé l’orogenèse panafricaine de 600 Ma, à l’origine de la mise en place du granite stratoïde- Casque de Behenjy. Celui-ci à son contact avec les gneiss à biotite impose sa forme en modifiant les foliations globalement Nord-Sud à N40 (partie Nord du secteur).

Le métamorphisme a atteint un degré intense témoigné par la présence des gneiss migmatitiques et des granites migmatitiques.

Les gneiss à biotite-sillimanite constituent des reliques de cette transformation non pas en tant que résistants mais en tant que faciès d’une zone faiblement affectée par le métamorphisme de haute intensité (pour des raisons que nous ne pouvons pas cerner).

2.2. Tectonique

2.2.1. Les faits observés

Les figures 20 et 21 nous montrent ces manifestations tectoniques. Soit elles se présentent en réseau de fractures sans orientation préférentielle (figure 20) soit en fractures globalement orientées N 100 à N 120°E (figure 21).

Figure 20: Réseau de fracture sans orientation préférentielle (Source : Auteur)

Figure 21: Les fractures de direction N 100 à N 120°E (Source : Auteur)

 Analyse des éléments structuraux

La cartographie des linéaments est réalisée en traçant directement les structures linéaires et circulaires sur les diverses images traitées (composition colorée 7-5-3) à l’aide du logiciel Map info (figure 22).

Figure 22 : Composition colorée 7-5-3 des bandes découpées

Les linéaments tracés sur le fond d’image en composé coloré 7-5-3 sont systématiquement vérifiés sur l’image panchromatique avant d’être retenus (figure 23).

Ceci a pour but d’éviter de rajouter des éléments susceptibles d’être des linéaments (route, limites boisées et lignes électriques). La dernière étape sera la superposition des deux cartes de linéaments obtenues dans les quatre directions afin de créer une carte de synthèse des linéaments.

Figure 23: Image panchromatique Tm8

En somme trente neufs linéaments sont localisés dans la région d’étude à partir du traitement d’images satellites. Les caractéristiques des linéaments sont données par le tableau 4 suivant :

direction E-W ENE- NNE- N-S NW-SE NE- NNW- ESE- WSW SSW SW SSE WNW Longueur 1895 1112 10880 6993 9256 896 124756 6950 (en m) Nombre 3 2 8 5 6 1 12 2 pourcentage 7.69 5.12 20.51 12.82 15.28 2,56 30,76 5,12

Tableau 4 : Caractéristiques des linéaments structuraux

Ce tableau représente la synthèse des linéaments structuraux observés sur les images satellites. Elle permet de regrouper les orientations prédominantes. Nous avons choisi un intervalle de 22.5° car les valeurs de la direction des linéaments sont très espacées. Le tableau classifie les structures discontinues (faille et fracture) en intervalle de 22.5°. La carte des linéaments (figure 24) résulte de la combinaison de la composition colorée 7-5-3 et l’image panchromatique. Elle regroupe 39 linéaments. En effet, elle nous révèle trois familles importantes d’orientation de linéaments, soient :  SSE-NNW [122.5, 145° [  NNE-SSW [45°- 67.5 [  E-W [0-22.5 [ Les linéaments appartenant à la famille SSE-NNW, regroupent 30,76% des effectifs des linéaments et qui sont prédominants. Quant aux orientations NNE-SSW, elles représentent 20,51% et enfin 12,82% pour les orientations N-S.

Figure 24 : Carte des linéaments structuraux

Un diagramme en rose a été établi à partir de ce tableau. Ce diagramme représente les familles d’orientation des linéaments à l’échelle régionale de la région d’étude (figure 25).

N=39

Figure 25: Représentation des fractures sur la rosace

2.2.2. Interprétation

Ces fractures sont souvent remplies du matériau actuellement non reconnaissable parce que très altéré de couleur lie de vin, comme ce qui a été observé au niveau des gneiss à biotite dans les proches immédiats du granite stratoïde.

Ce qui nous amène à lier ces faits à des manifestations hydrothermales en relation avec la mise en place de ce granite après lessivage de fer dans la biotite et l’amphibole.

Conclusion

D’après cette étude pétrologique, la zone d’étude est affectée d’un métamorphisme de haute intensité vue l’existence des gneiss migmatitiques et des granites migmatitiques. Nous allons maintenant passer dans le chapitre suivant à la description des minéralisations aurifères de la zone d’étude.

CHAPITRE 3 : LES MINERALISATIONS AURIFERES DU SECTEUR AMBONINAMBATOMAFANA-ANTANETILAVA

Les principaux objectifs de ce travail, définis à l’introduction générale sont de : - connaître les minéralisations aurifères de Behenjy ; - essayer d’expliquer leur mode de genèse ; - de s’en servir comme guide de prospection

Pour ce faire, nous allons les décrire en commençant par celles qui sont visibles, à savoir les minéralisations établies en domaine superficiel dont pédologiques et alluvionnaires. Ensuite, nous essaierons d’apporter notre vision sur ce qu’auraient pu être les minéralisations primaires à l’origine des précédentes.

3.1. Minéralisations pédologiques

Les formations géologiques de la zone d’étude sont affectées d’une altération profonde. La latérite du secteur est en général rouge (figure 26).

Le phénomène caractérisant la latéritisation et ses effets nous aidera à fixer les idées sur leur formation.

3.1.1. Les phénomènes

La latéritisation est un ensemble de processus physico-chimiques provoquant la transformation des roches saines en sol. Ce phénomène est d’origine météorique : l’eau, sous forme de pluie favorise les réactions chimiques dans les minéraux, le vent active la desquamation des roches amorcées par les variations de température. La nature géologique des ressources lithiques constitue un facteur fondamental pendant cette latéritisation selon leur dureté, l’agencement des minéraux et la tectonique.

La destruction des structures moléculaires des minéraux et de leur ciment dépend de leur nature. Elle est favorisée par les contraintes qu’a subies la roche lors des mouvements tectoniques à différentes échelles. Du point de vue pédologique, le départ des cations bivalents (Mg2+, Fe2+, Ca2+…) est dû au lessivage par les eaux d’infiltration ou par les ruissellements pelliculaires

35 souterrains, dans lesquels ils restent en solution vraie pendant les phases d’érosion et de transport. Ces cations font partie des groupes des « cations solubles » à faible potentiel ionique inférieur à 3 selon Goldschmidt (annexe VI). Quelques remarques s’imposent ici pour notre secteur d’étude. Etant associé au climat tropical d’altitude, les principaux agents d’altération dans le secteur sont donc l’eau et le soleil.

Figure 26: Site de minéralisations pédologiques à Amboninambatomafana

(S : 19° 12. 526’ E : 047° 28. 019’) (Source : Auteur)

3.1.2. Les effets

Dans une vue d’ensemble, le secteur est recouvert par des latérites rouges (sols ferralitiques). Les grandes unités géologiques associées à ces latérites sont les gneiss à biotite et les granites migmatitiques. Les ions Fe 3+ et Al 3+ inclus dans le groupe des « éléments hydrolysables » à potentiel ionique moyen, entre 3 et 10, précipitent par hydrolyse par association avec des ions hydroxydes OH- des solutions aqueuses. Ainsi se forment les « hydrolysats » qui restent sur place donnant à la latérite sa couleur rouge.

Au sein de cette latérite, la combinaison de deux processus antagonistes conduit à la formation de gisement d’or secondaire à partir des sources primaires filoniennes ou disséminées :

- un enrichissement résiduel de l’or en parallèle aux lessivages massifs des autres éléments de son encaissant (les cations solubles de Goldschmidt) ; - sa mobilité dans des eaux chlorurées et sulfatées sous conditions oxydantes ou en présence de complexes organiques ; cet or remobilisé finit cependant par précipiter par saturation sous chaleurs intenses et par mouvement « per descensum » et « per ascensum » dans la zone de battement du niveau hydrostatique (RANTOANINA, 1967 ; JEBRAK, 1996).

3.1.3. Description du niveau porteur

La latéritisation affecte toute la zone d’Amboninambatomafana et d’Antanetilava, le gneiss à biotite dans son niveau supérieur. Elle se manifeste par une rubéfaction très intense et atteint une épaisseur d’une dizaine de mètres (figure 27). La géométrie des zones de précipitation de l’or est difficile à cerner à cause des travaux d’orpaillage.

Figure 27: Caractéristiques (couleur et épaisseur) du niveau porteur de minéralisations pédologiques (Source : Auteur) 37

3.1.4. Etude morphoscopique des grains d’or

Les orpailleurs s’intéressent beaucoup aux formations latéritiques. Ils les lavent à la batée pour essayer de récupérer l’or (figure 28), souvent associé à de la magnétite, de l’hématite, de l’ilménite et du rutile.

Figure 28: La batée, matériel essentiel pour récupérer l’or (Source : Auteur)

L’étude morphoscopique à la loupe binoculaire des grains d’or montre:

a. des grains d’or plus ou moins prismatique avec des faces cristallines définies qui sont émoussés. Ces particules ont des bords bien ou assez définis à réguliers. Elles présentent entre autre des marques de chocs à la surface créant des dépressions ou cuvettes mais aussi des petites marques de dissolution (figure 29). Une phase de nourrissage ou recristallisation des grains s’était donc déroulée lors de leur séjour dans les milieux de dépôt (SAGON et al, 1985 cité dans MIHA, 1993).

b. des particules à forme irrégulière (xénomorphe) qui montrent une topographie pouvant être régulière ou irrégulière selon le grain observé. Leurs contours paraissent arrondis à sub-arrondis, témoigna la lenteur du transport (cours d’eau à débit minime). Souvent à la surface des grains d’or, on remarque des marques de choc donnant l’allure cabossée ou une figure d’écrasement d’où la présence des parties aplaties parfois en lamelle.

0 106mm

Figure 29: Caractéristiques morphoscopiques des grains d’or pédologiques d’Amboninambatomafana : a- grain d’or plus ou moins prismatique, face cristalline assez définie ; b- grain d’or en cours d’aplatissement, présence de marques de choc (formation de cuvette) ; c- grain d’or de forme irrégulière et émoussé e, topographie régulière ; d- grain d’or présentant une recristallisation un peu mamelonnée, particule émoussée, topographie irrégulière. (Loupe binoculaire, grossissement x50)

3.2. Minéralisations alluvionnaires

3.2.1. Phénomènes et effets

Communément appelés placers fluviatiles, il s’agit de concentrations mécaniques de minéraux lourds, dont l’or, au gré des irrégularités tout au long des parcours des fleuves. Ceux- ci ont été arrachés de leurs sites primaires en phase rhexistasique amplifiée d’altération tropicale humide.

Les concentrations se font selon des mécanismes régis par la loi de Stockes : V= k d2 (D-1)

V= vitesse de sédimentation des particules transportées

d= diamètre des particules

D= densité des particules

Pour des grains de même forme, l’action du courant est fonction de la densité et du volume. Il y a concurrence entre gravité et vitesse du courant : une vitesse affaiblie par les irrégularités géomorphologiques et tectoniques la place à la gravité dans l’élaboration des placers (méandre, zone de confluence, adoucissement de pente, soubassement ou bed rock à galets grossiers…).

On obtient alors des corps stratiformes de minéraux lourds, fossilisés dans les berges, de part et d’autres des lits des rivières (terrasses alluviales).

3.2.2. Description du niveau porteur

A Amboninambatomafana, quelques affluents mineurs de l’Andromba parcourent le pied de la colline (figure 30). Chacun de ces affluents se trouve bordé d’alluvions d’exploitation assez facile. Le niveau porteur est constitué de terrasses alluviales très étroites dont la coupe est très visible sur la face des petits talus de part et d’autre du lit de l’affluent mineur. D’une hauteur moyenne de 1 à 2,50m, la coupe montre à sa base une couche à galets aurifère de moins de 0,50m d’épaisseur au-dessus de laquelle surmonte une couche latéritique incorporée de sable.

La couche productive comporte du sable et des galets de quartz. L’eau et l’effet du phénomène gravitationnel assurent l’apport d’éléments enrichissant la couche productive. Le débit minimal et les courbures des affluents mineurs donnant sur Andromba, favorisent le dépôt de minéraux lourds dans le lit et sur les rives (figure 31).

Figure 30: Site de minéralisations alluvionnaires à Amboninambatomafana

(S : 19° 12. 743’ E : 047° 27. 973’) (Source : Auteur)

Figure 31: Coupe de la couche d'alluvions bordant les affluents mineurs (Source : Auteur)

3.2.3. Etude morphoscopique des grains d’or

L’étude morphoscopique à la loupe binoculaire montre des grains aplatis dont le degré d’aplatissement diffère selon les grains d’or. Ce sont des particules à bords émoussés. Elles ont des topographies irrégulières. Par ailleurs, des stries sont visibles sur presque la moitié des grains observés. Elles sont l’effet du déplacement des grains qui sont d’origine détritique (HERAIL et al, 1988). L’aspect émoussé des bords traduit un transport plus ou moins long des grains d’or, suivi d’une possibilité de nourrissage dans le milieu de dépôt (SAGON et al, 1985 cité dans MIHA, 1993). Les grains présentant une recristallisation qui ont des formes diverses : irrégulières, automorphes, sphériques ou aplaties. Leur topographie dépend de la forme de la particule qui est généralement émoussée à peu émoussée. Leurs bords sont ainsi arrondis à anguleux. En outre, certains grains d’or présentent des marques de dissolution ou des marques de choc, parfois des stries circulaires ou rectilignes à leurs surfaces; mais aussi un enchâssement de minéraux parfois blanc laiteux ou incolore, parfois noir. Ces minéraux créent dans certains grains une dépression due à l’écaillement revêtu par de l’argile. Quant à la recristallisation, elle se présente soit en frange déposée sur le bord de la particule (excroissance), soit en revêtement partiel du minéral incrusté, soit en arborescence, soit sous forme dendritique, soit mamelonnée (excroissance en boule sur la surface de la particule) ou concrétionnée (HERAIL et al, 1988) (figure 32).

Figure 32: Caractéristiques morphoscopiques

des grains d’or alluvionnaires d’Amboninambatomafana : a- particule de forme irrégulière, émoussé, topographie régulière malgré la présence de dépression due à un choc ; b- particule aplatie, bord émoussé, présence d’un revêtement argileux à la surface

; c- particule à forme dendritique due à la

recristallisation. (Loupe binoculaire, 106mm 0 grossissement x50)

Pour synthèse, l’étude morphoscopique a permis de différencier les particules d’or en 4 catégories : les grains sphériques et automorphes ; les grains aplatis ; les grains irréguliers ; et les grains avec recristallisation. Révélés ainsi par la description des particules, les forces de déformations, au cours du transport, ainsi que les processus chimiques ont marqué la morphologie des particules d’or.

Selon la littérature, les particules d’or habituellement rugueuses et relativement grandes impliquent la proximité de sa source (gisement primaire). En concordance avec cette dernière, la distance rend les particules lisses, arrondies, aplaties et plus petites, avec une masse diminuée.

L’apparition de stries à la surface des grains d’or indique un processus de transport mécanique de forte énergie. (COLIN, 1997). Ils indiquent des frottements entre les particules (RAKOTONOMENJANAHARY, 1992). Par ailleurs, cet auteur traduit l’aplatissement des grains d’or, l’usure ou le retournement des bords (exemple, structure en sandwich) comme issus d’un long transport. Les marques de choc ainsi que les figures d’écrasement traduiraient la dynamique du mouvement dans le cours d’eau (la charge transportée, le degré de turbulence du courant …). Quant aux figures ou les petites cavités de dissolution, elles indiqueraient probablement un processus d’altération chimique des grains d’or. Ceci signifierait alors une origine détritique de l’or.

3.2.4. Etude morphoscopique de concentré en minéraux lourds

Des essais de lavage à la batée ont été effectués sur le terrain dans les alluvions des anciens lits de rivière et les sols environnants. Les concentrés des fonds de batée ont été étudiés au Laboratoire National des Mines d’Ampandrianomby avec une loupe binoculaire. Les coordonnées des points d’échantillonnage par batée et le processus de l’étude sont présentés respectivement dans l’annexe I et l’annexe IV. Issu de l’observation sous loupe binoculaire, le tableau 4 constitue un rapport indicatif des données de chaque concentré de fond de batée. Pour les 6 échantillons utilisés pour l’étude à la loupe binoculaire, on y attribue sa composition minéralogique (tableau 5). Deux minéraux sont largement et systématiquement présents dans tous les échantillons : le quartz et la magnétite. L’hématite, le feldspath et l’ilménite viennent par la suite mais leurs abondances sont parfois peu perceptibles par rapport aux deux minéraux principaux.

Les autres minéraux comme : le rutile, le zircon et l’or sont soient décelés ou non présents dans le bilan minéralogique de l’échantillon.

Minéraux quartz feldspath Magnétite Zircon Ilménite Hématite Rutile Or Référence AMF1 PA R M d d R - d AMF2 PA R M d d R - d AMF3 PA R M - R R d - AMF4 PA R M - R R d - ANT1 M R PA - R R - d ANT2 M R PA d R R d -

Tableau 5: Composition minéralogique des concentrés de fond de batée

A: Abondant. Environ 60% à 90% du poids de résidus M : Moyen. Environ 30% à 60% du poids de résidus PA: Peu Abondant. Pas plus de 10% à 30% du poids de résidus R: Rare. Environ 1% à 10% du poids de résidus d: décelé. Moins de 1% du poids de résidus - : absent AMF1, AMF2, AMF3 ont été prélevés dans les fonds de rivières au niveau des méandres AMF4, ANT1, ANT2 ont été prélevés sur les sols environnants

On constate la prédominance de la magnétite suivie de l’hématite dans les concentrés des minéraux lourds. Tous les minéraux diminuent en proportion en allant d’Amboninambatomafana (en amont) à Antanetilava (en aval). Ce qui situe les sources à une dizaine de kilomètres plus haut à Amboninambatomafana (estimation de la carte de la figure 7).

3.3. Témoins de minéralisations primaires

A Amboninambatomafana, nous avons noté la présence de galène et de minéraux pegmatitiques (quartz, feldspath orthose, muscovite) (figure 33) parmi les produits excavés des puits d’exploitation dans les gneiss à biotite ; raison pour laquelle nous n’avons pas

d’informations quant aux relations de ces minéralisations avec leurs encaissants (en structures concordantes ou sécantes à la foliation des gneiss encaissants).

Cependant, l’observation de fracturations dans les environs de ces minéralisations nous amène à envisager les explications suivantes :

- il s’agirait de minéralisations filoniennes en remplissage de ces fractures ; - le remplissage se ferait au gré de circulations hydrothermales ; - l’hydrothermalisme aurait comme moteur, vu sa proximité, la mise en place du granite stratoïde Casque de Behenjy.

Figure 33: Témoin de minéralisations primaires localisées à Amboninambatomafana. Minéraux sulfurés (galène) et minéraux pegmatitiques (orthose, hématite, magnétite, muscovite) (Source : Auteur)

Conclusion

Les minéralisations secondaires dont pédologiques et alluvionnaires sont très remarquables dans le secteur étudié. Elles résultent de l’altération des minéralisations primaires. Ces dernières sont témoignées par la présence des minéraux sulfurés comme la galène et des minéraux pegmatitiques (orthose, hématite, magnétite, muscovite). Ainsi, pouvons-nous franchir le pas pour invoquer de tels processus à l’origine des minéralisations primaires d’or ? Ce qui nous amène aux deux derniers chapitres sur les gisements d’or dans le monde et le modèle génétique de l’or de Behenjy.

CHAPITRE 4 : LES GISEMENTS D’OR DANS LE MONDE

Dans les chapitres précédents, nous avons pu caractériser les minéralisations dans leur environnement. Ceci étant afin de pouvoir approfondir l’étude des gisements d’or dans le monde.

Les principales provinces aurifères se présentent comme suit (NICOLINI, 1990) :

- bassins à remplissage détritique, paléoplacers ou placers sur socle à or disséminé (type Rand) avec passage à des gîtes d’uranium ; - bordures de plaques avec intrusions porphyriques ; - coupoles de batholites ou intrusions circonscrites de nature souvent granodioritique pouvant se rattacher au type précédent ; - ceinture volcano-sédimentaires allant des faciès les plus basiques aux plus acides.

Etant donnée l’ubiquité de l’or avec la coexistence de gisements de types différents dans la plupart des districts et des provinces, le classement basé essentiellement sur la nature de l’encaissant est adopté dans cet aperçu.

D’où les cinq grands ensembles susceptibles de renfermer des gisements d’or :

- séries sédimentaires et pédologiques ; - séries volcaniques ; - intrusions ; - zones de cisaillement ; - hydrothermalisme

4.1. Gisements dans les séries sédimentaires et pédologiques

4.1.1. Gisements stratiformes ou pénéconcordants à enveloppe détritique

Bien que l’or se trouve généralement à l’état détritique, la liaison avec les roches mères n’est pas toujours facile à établir. Car des grands gisements en place ne donnent souvent que de maigres placers tandis que, à l’inverse, de grands gisements détritiques semblent éloignés ou sans relation avec des roches mères potentielles (NICOLINI, 1990). Ces gisements sont nombreux dans le Monde, situés dans des domaines géostructuraux variés, conditionnés par les structures du socle, la nature de ce socle et celle des minerais contenus.

Leur contexte géographique et paléogéographique est caractérisé par des fleuves et rivières à faible pente, au pied des massifs montagneux ou sur des vieux socles pénéplanés (figure 34).

Figure 34 : Occurrence commune du placer d’or et modèle de concentration trouvé dans les systèmes fluviatiles . A. section verticale d’un système de dépôt dans une vallée. B. plan typique montrant les sites de concentration suivant le gradient du courant de la rivière (Source: BOYLE, 1979 ; BEST ET BRAYSHAW, 1985 ; SWENSSON, 1990)

Les sédiments fluviatiles sont généralement grossiers, et l’or se concentre essentiellement à la base de ces alluvions. Natif plus ou moins argentifère, il y est associé à des minéraux lourds (magnétite, ilménite, grenat,…) et à des minéraux utiles (diamant, platine, scheelite,…). Il est généralement détritique mais peut aussi être néoformé à faces cristallines (donc non roulé).

L’âge s’échelonne de l’Archéen au Trias.

Citons les plus importants :

- les gisements de Witwatersrand ou Rand en abrégé, en Afrique du Sud ; - les gisements de Sierra de Jacobima au Brésil ; - les gisements des régions de Tarkwa, d’Elliot Lake et de Blind River au Ghana.

Au vu des chiffres de production mondiale de l’or, (1600 T en 1987), l’Afrique du Sud occupe la première place. Ce pays nourrit sa production à partir des gisements à conglomérats aurifères du bassin du Rand. Il s’agit là d’un « monstre » à l’échelle mondiale.

En résumé pour cet exemple :

- vaste bassin synclinal de 180 km d’Est en Ouest sur 70 km du Nord au Sud, reposant sur le craton du Transvaal (figure 35) ;

Figure 35: Répartition et origine de l’or sur le craton sud-africain (Source : EDWARDS et ATKINSON, 1980)

- remplissage de conglomérats, quartzites et schistes sur plus de 5000 m d’épaisseur, avec des mines descendant jusqu’à 3500 m de profondeur ; - d’âge 2,7 milliards d’années ; - gisements sur plusieurs niveaux conglomératiques en bancs exploitables sur 30 cm à 3m, composés d’éléments quartzeux à ciment gréseux phillitisé, silicifié et fortement pyritisé ; - Or rarement visible (grains inférieurs à 1/10 de mm à 1/100 de mm) se trouvant dans le ciment dans une paragenèse à minéraux détritiques disséminés variés (chromite, monazite, diamant, platine, peschblende, vudosmine,…) ; - teneur limite d’exploitabilité 6 à 7g/t pour des teneurs pouvant aller jusqu’à plusieurs dizaines de grammes par tonne ; - génétiquement : théorie placerienne deltaïque.

4.1.2. Gisements des sols latéritiques

Dans de nombreuses provinces, les sols au sens large jouent un rôle important en modifiant le minerai primaire, par exemple le plus souvent, par oxydation des sulfures associés, libérant ainsi l’or que ces derniers contiennent (figure 36). Les solutions chlorurées très acides, entre autres, facilitent la mobilisation de l’or, délesté souvent ses « impuretés » (argent, cuivre,…) et qui se concentrera dans la zone d’oxydation. Ainsi s’individualisent des profils latéritiques de 50 à 100m de puissance, avec des cristaux d’or plus ou moins purs.

Les conditions pédologiques intertropicales et surtout la latéritisation favorisent de tels processus, surtout dans les sols granito-gneissiques. Exemples de gisements en Australie occidentale, au Sud du Mali, en Guinée, en République Dominicaine, avec des réserves de plusieurs millions de tonnes pour des teneurs de 5 à 30g/t.

Remarques

1. Parfois (cas du gîte de Pueblo Viejo en République Dominicaine) deux phénomènes pédologiques se superposent pour rendre le gisement exploitable : - l’oxydation du gîte sulfuré, en libérant l’or de son encaissant pyriteux permet une récupération de plus de 90% du métal, contre 75% dans les sulfures ; - dans les sols, le lessivage superficiel et la migration de l’or vers le bas se traduisent par une forte augmentation des teneurs à l’interface zone oxydée/zone sulfurée. Ceci est important

50 pour le prospecteur minier : les teneurs de surface sont moins élevées que celles du gisement qui peut ainsi passer inaperçu (NICOLINI, 1990).

2. Toujours en parlant de prospection, la géométrie des zones d’altération, le halo de dispersion dessinent une allure de champignon pouvant s’étendre de part et d’autre du minerai primaire sur près de 100m (FREYSSINET et al, 1989).

Figure 36 : Caractéristiques majeures et caractéristiques des éléments de dispersion des principaux types de dépôt d’or supergène A. dépôt résiduel (latéritique) formé durant le climat humide, B. Dépôt saprolitique formé durant le climat aride. Or précipité remobilisé au niveau du plan d’eau et/ ou en bas du front redox sans la zone saturée (Source : BUTT, 1998)

4.1.3. Autres types dans les séries sédimentaires et pédologiques

Nous tenons à présenter ces autres types de par le fait qu’à part les caractéristiques générales qui les rattachent aux types précédents, ils s’en distinguent par des métallotectes importants pour la prospection.

 Le gîte d’Abeau (Ardèche-Gard, France) :

La figure 33 nous montre une série (d’âge Stéphanien) reposant sur un socle Cambrien très métamorphisé (micaschiste et gneiss), à trois termes, stérile à la base et au sommet et minéralisé à l’intermédiaire (figure 37).

Analogies avec le Rand, les minéralisations se situent dans des lentilles (remplissages de chenaux) ou bancs de 2 à 5m de puissance, se relayant latéralement. L’or de 2 à 10g/t y est associé à de la barytine, magnétite, rutile, arsénopyrite.

Le métallotecte évoqué précédemment c’est la fracturation du soubassement, cicatrisée par des filons communément appelés « filons per descensum », alimentés des minéralisations stratiformes sus-jacentes.

Figure 37: Coupe schématique à travers le gîte d’Abeau, Ardèche-Gard (Source: NICOLINI, 1990)

 Les gîtes de Carlin (Cordillère du Nevada) et de Ballarat-Bendigo (Victoria Australie) :

Outre la fracturation du socle, la présence de matières organiques charbonneuses et la silicification des séries sédimentaires encaissantes (dolomie, grauwackes et shales) y constituent aussi des indicateurs en prospection. Les minéralisations aurifères sont fréquemment associées aux faciès silicifiés, aux niveaux riches en matières organiques (rôle de la silicification et de la

52 complexation organique dans la précipitation de l’or). Les teneurs rapportées sont de 5 à 40g/t d’or dans une paragenèse de basse température sulfurée et carbonatée (galène, blende, réalgar, orpiment, cinabre, calcite, ankérite,…) et pour des tonnages parfois élevés (plus de 1000 tonnes exploités à Ballarat-Bendigo (Australie).

4.2. Les gisements associés à des processus de profondeur ou tectoniques

A l’opposé des détails apportés dans la description des gisements exogènes, car concernant beaucoup plus ceux de notre zone d’étude, nous nous limiterons aux points essentiels pour les types endogènes.

Nous verrons successivement :

- les gisements associés aux séries volcaniques et volcano-sédimentaires ; - les gisements associés à des plutons ; - les gisements associés à des zones de cisaillement.

4.2.1. Les gisements associés aux séries volcaniques et volcano-sédimentaires

Ils sont très variés selon le chimisme du volcanisme : acide, basique à acide et basique à ultrabasique.

 Pour les volcanites acides et basiques à acides, ce sont des gisements à métaux de base dans lesquels l’or est un sous-produit, s’exprimant seulement en quantités importantes (280t/métal) en cas d’énorme production de cuivre par exemple.

Le minerai disséminé ou en amas et parfois filonien ou en stockwerk se met en place avec les phases de volcanisme.

Le plus connu, par la quantité importante d’or extraite est le gisement de Horne dans le district de Noranda au Canada. Il a fourni 280 tonnes d’or, 600 tonnes d’argent et 1,2 millions de tonnes de cuivre.

 Pour les roches éruptives basiques à ultrabasiques, il s’agit de gisements encaissés dans les roches vertes précambriennes archéennes ou les roches ophiolitiques. Ils y sont concordants stratiformes ou discordants filoniens, avec l’or en sous-produit des métaux de base dans les types ophiolitiques (quelques dizaines de tonnes d’or) et en quantité plus conséquente dans les

ceintures de roches vertes (plus de 20000 tonnes). Parmi les contextes favorables à la minéralisation, notons : - la nature du métamorphisme : fort gradient thermal pendant le métamorphisme, dans ou sous le faciès de transition schistes verts à amphibolites ; - un contrôle structural : shear zones et failles des ceintures de roches vertes ; - la teneur en or de la roche source : 2 ppb suffisent ; - les ceintures situées dans les formations très métamorphisées sont peu minéralisées Citons comme exemples : Kaalgoorlie, Yilgarn Block en Australie, Barberton en Afrique du Sud.

4.2.2. Les gisements associés à des plutons

Ils sont situés soit dans les intrusions elles-mêmes de deux types, équigranulaires (granites à deux micas et granodiorites) et porphyriques (monzonite) (figure 38) soit au niveau du contact intrusif-encaissant (skarn). L’or est souvent natif ou sous forme de tellurures dans une paragenèse filonienne à sulfure de métaux de base dans les intrusions et en inclusions dans les sulfures, dans les skarns (arsénopyrite).

Figure 38: Exemple de type de gisement lié à la série magmatique (Porphyres cuprifères) (Source : VERATI, 2007)

4.2.3. Les gisements associés à des zones de cisaillement

Selon BONNEMAISON et MARCOUX (1987), ces gisements dits de shear zones sont caractérisés par quatre « expressions » :

- type de déformation et géométrie : il s’agit de structures tectoniques de cisaillement de grande extension (plurikilométrique) de puissance plurimétrique ;(figure 39) - expression de la minéralisation :  or disséminé rarement économique en stade précoce de mylonitisation ;  or en inclusions dans des sulfures par remobilisation tectonique du précédent ;  or en pépites dans du quartz de fentes de tension et de stockwerks

- signature géochimique : si on ne connaît pas de traceur universel de l’or, As et Pb jouent souvent ce rôle. L’arsenic disparaît en dehors de la structure.

Figure 39: Croquis simple de l’expression de la minéralisation

Ainsi les shear zones sont des structures évolutives où l’or s’enrichit par mobilisation successives. Les exemples représentatifs sont les gisements dans la faille de Cadillac (Albititi, Canada) longue de 100km, de Golden Mile et Hunt Mine en Australie et de Bourneix Haute Vienne en France avec des teneurs de 5 à 30g/t d’or. (BOULTER et al, 1987).

4.3. Les gisements associés à l’hydrothermalisme (HARCOUET 2005)

Les circulations de fluides hydrothermaux transportant des ions métalliques peuvent entraîner la formation de gisements dans la croûte. Les gisements sont dits syngénétiques, si leur

dépôt est synchrone à celui des séries dans lesquelles ils se forment alors qu’ils sont épigénétiques s’ils se forment après la roche encaissante.

4.3.1. Les gisements syngénétiques

Il existe deux grands types de gisements syngénétiques, les gîtes de sulfures massifs volcanogènes (VMS : Volcanogenic Massive Sulphide) et les gîtes de sulfures massifs encaissés par des roches sédimentaires, les SEDEX (Exhalative Sediment). Ils sont associés à de l’hydrothermalisme sous-marin marqué par la circulation convective d’eau de mer dans la croûte océanique. Le terme exhalatif désigne l’arrivée de fluides de la lithosphère dans l’hydrosphère.

 Les VMS sont liés à un volcanisme calco-alcalin et se forment sur le plancher océanique grâce à des circulations de fluides hydrothermaux ventilés dans l’océan, en contexte intra- ou arrière-arc ou au niveau des rifts de dorsales océaniques. Ces circulations sont reliées à des gradients de température de plusieurs centaines de degrés par kilomètre pouvant exister du fait de la présence de chambres magmatiques à environ 1200˚C à faible profondeur (∼3km) (FOUQUET, 2002). L’eau de mer circule dans le sous-sol à la faveur de réseaux de failles et jaillit sous forme de sources chaudes sur le plancher océanique. Ces gisements concentrent généralement un assemblage de type Cu-Zn-Pb, mais sont aussi enrichis en Ag, Au, Ba.

 Les gîtes de type SEDEX se mettent en place dans des sédiments ou des volcanosédiments et sont enracinés dans des accidents synsédimentaires. Le mélange à proximité de la surface d’eaux riches en soufre et de fluides hydrothermaux sous-marins, convectifs, serait la cause de ce type de minéralisations. Ces gisements, souvent de taille colossale, représentent des réserves importantes en Pb, Zn ou barytine, auxquels s’ajoutent parfois Cu et Ag.

4.3.2. Les gisements épigénétiques

Les gisements épigénétiques correspondent aux dépôts de type skarns, porphyres, épithermaux et orogéniques. Les minéralisations sont discordantes et souvent liées à des filons, elles dépendent fortement du contexte géotectonique et des conditions de pression et température.

 Les porphyres sont des gisements caractérisés par un fort tonnage et une faible teneur. Ils sont reliés à des corps magmatiques intrusifs calco-alcalins à alcalins, de petite taille, à faible profondeur (1 à 5 km). Il existe plusieurs types de porphyres : à cuivre-molybdène, à cuivre-or, le cuivre étant la substance la plus importante liée à ces gisements. Le contexte géodynamique propice à la formation de ces gisements est caractérisé par de la convergence : marges actives ou arcs insulaires. Une concentration de fluides chauds (>500˚C) et salins au toit des intrusions s’accompagne d’un hydrothermalisme intense, auxquels sont liés divers halos d’altération. La minéralisation est corrélée à ces zones d’altération où les fractures sont généralement concentrées. La température des fluides est directement liée à l’altération hydrothermale, et sera donc un facteur déterminant pour contraindre les zones minéralisées.

 Les épithermaux se situent généralement dans les zones de cordillères, d’arcs, où l’activité sismique et le volcanisme sont importants (i.e. Ceinture de Feu du Pacifique). Ces gisements concentrent des minéralisations polymétalliques (Zn, Pb, Au, Ag, Cu, Mn) et représentent le second pic mondial pour l’or. La genèse de tels systèmes se produit à des niveaux structuraux élevés. Les fluides ont deux origines possibles : magmatiques (porteurs de métaux) ou météoritiques (à l’origine des altérations phylliques et argileuses avancées). Ces fluides utilisent au maximum les fractures volcaniques crées lors de l’ascension du magma pour circuler. Les contrôles structuraux existent à toutes les échelles. Les fluides magmatiques ont la possibilité de rester bloqué en profondeur ou, au contraire, de continuer jusqu’à la surface en percolant. La vitesse à laquelle s’effectue la remontée dépend de la dynamique du système, plus elle est lente, plus la neutralisation des fluides est efficace.

 Les gisements orogéniques sont aussi connus sous le terme de «gisements mésothermaux ». Ces dépôts épigénétiques, mis en place dans des terrains métamorphiques, sont marqués par un contrôle structural important. Lors des processus d’accrétion tectonique, les circulations de fluides hydrothermaux (météoritiques ou aquo-carboniques profonds) se réalisent à grande échelle (plusieurs dizaines/centaines de km), le long de grands accidents crustaux. Les cellules hydrothermales ne se limitent donc pas à l’échelle du gisement. Les fluides en circulation lessivent et concentrent les ions métalliques dans les pièges structuraux. La cristallisation des minéraux dépend fortement de la température et de la pression, ces paramètres exercent donc une influence capitale sur la concentration des métaux.

La variété des dépôts reflète notamment leur emplacement à des niveaux crustaux différents, ainsi, les conditions de température et de pression varient de 180˚C à moins de 1kbar (faciès sub-schiste vert), jusqu’à 700˚C à 5-6 kbar (faciès granulite). La majeure partie des minéralisations (70%) se retrouve néanmoins dans des niveaux métamorphiques de type faciès schistes verts à amphibolite inférieur (300-400˚C et 2-4 kbar), elles sont plus rares dans les faciès amphibolite supérieur (28%), enfin elles ne sont que 1,5% dans les terrains présentant un faciès granulite inférieur. Les gisements sont souvent présents dans des zones à la transition du domaine ductile au domaine cassant. Les processus de minéralisations sont fréquemment tardi-orogéniques et se mettent en place lors de phases de soulèvement du bâti (uplift) et/ou effondrement, elles sont donc post- métamorphiques (après le pic thermique) et post-collisionnelles. La superposition de paragenèses de température décroissante témoigne de l’uplift subi. La tectonique se traduit donc par des phénomènes thermiques qui eux-mêmes interviennent sur les processus de minéralisations. Les gisements se trouvent parfois à proximité de corps intrusifs tels que des granitoïdes. Ces derniers ont alors deux rôles possibles, ils peuvent participer à la fracturation du milieu, créant des pièges, et intervenir directement sur la minéralisation en jouant le rôle de moteurs thermiques pour des circulations hydrothermales. Les structures porteuses de la minéralisation sont diverses, avec notamment des failles cassantes, des plis, des zones de tension ou des zones de cisaillement en milieu ductile-cassant à ductile. Enfin la morphologie et la géométrie des minéralisations correspondent généralement à des veines de quartz, des stockwerks et des sulfures disséminés.

4.4. Conclusions

Au vu de tout ce qui a été dit sur l’or dans les gisements dans le monde, la gîtologie de ce métal permet de dégager les points suivants :

- l’or est ubiquiste avec un comportement d’accompagnateur des métaux de base (Pb, Zn, Cu, As) : en domaine crustal continental (roches plutoniques et volcaniques mais aussi métamorphiques et sédimentaires-pédologiques) qu’en domaine crustal océanique ophiolitique ultrabasique et à tout âge (Précambrien à Actuel)

- il existe de nombreux indices d’or de paléoplacers. Cependant la taille de gisement de type Rand (Afrique du Sud) ou Tarkwa (Ghana) exige la réunion d’un certain nombre de conditions :  présence de l’or dans le socle ;  tectonique contemporaine de la sédimentation ;  paléogéographie placerienne ;  rapidité de l’enfouissement et conservation (à l’abri d’érosion)

- dans la plupart des provinces aurifères, les roches vertes (roches basiques-ultrabasiques) semblent impliquées comme sources principales de l’or. Les autres types ne sont que des sites d’expression de phénomènes de dispersion ou de concentration par pédogenèse, érosion, sédimentogenèse (Rand), magmatisme-métamorphisme, tectonique (shear zones) ;

- l’association fréquente de l’or avec la pyrite et les matières carbonées laisse supposer le rôle important des phénomènes de réduction, voire des activités biologiques. De même les faciès silicifiés expriment l’accompagnement fréquent de l’or par le quartz (conditions de solubilité).

CHAPITRE 5 : MODELE DE GENESE DES MINERALISATIONS AURIFERES D’AMBONINAMBATOMAFANA-ANTANETILAVA

La métallogénie étudie les mécanismes de formation des gisements métallifères et se propose de définir des outils méthodologiques et des guides de prospection utilisables par les explorateurs et prospecteurs miniers.

Dans le présent dernier chapitre, nous allons tenter d’expliquer comment les caractéristiques observées sont en accord à un modèle de mise en place de ces minéralisations. Et de dégager les outils pour d’éventuelles prospections.

Pour y parvenir, nous donnons des aperçus sur les gisements d’or à Madagascar. Ensuite nous présentons les données acquises dans cette étude pétrographique et pétrologique et aussi gîtologique, pour aboutir par approche comparative au modèle évoqué.

5.1. Gisements d’or à Madagascar (BRGM, 1985)

Comme nous l’avons annoncé dans l’introduction générale de ce travail, peu de gisements d’or à Madagascar ont fait l’objet de travaux scientifiques. Les données synthétisées ici ont été tirées du rapport d’un contrat d’étude entreprise par le BRGM en 1984 sous financement FAC (Fond d’Aide et de Coopération) de la République Française. Ce rapport fait état de l’importance des indices et gîtes alluvionnaires mis en évidence par des travaux d’orpaillage artisanaux anciens (depuis 1883) et des travaux de recherches et essais d’exploitation depuis 1972. Pour plus de détails concernant les caractéristiques gîtologiques et les interprétations génétiques sur gîtes connus à Madagascar, nous conseillons la consultation directe du rapport intitulé « Plan directeur d’actions pour la mise en valeur des ressources du sol et du sous-sol de Madagascar » (BRGM 1985). En synthèse cependant, nous citons les gisements selon leur âge et la nature de leurs encaissants (figure 40).

Figure 40 : Carte des gîtes des régions aurifères à Madagascar. (Source : SERVICE DE LA GEOLOGIE-SIGM, 2008).

5.1.1. Les gîtes primaires

5.1.1.1. Du domaine archéen

Les plus nombreux se présentent sous formes de veines interstratifiées dans : - des séries de roches amphiboliques basiques : Maevatanàna, Andriamena, Alaotra, Ampasary ; - des quartzites à magnétite : Maevatanàna, falaise orientale du Sud d’Antananarivo et du Sud Est, Andriamena et Beforona Alaotra ; - des séries silico-alumineuses du type Ambatolampy Andriba (quartzite, gneiss, migmatites, micaschistes alumineux et souvent graphiteux) : Ambatolampy, Andriba, Ouest d’Antananarivo, Vavatenina, Vohilava-Ampasary et Sud Est ; notre zone de travail y est localisée ; - à ces trois types se surimpose un type lié aux intrusions granitoïdes tardives dans les faciès cités ci-dessus, par remobilisation du stock aurifère, sous forme de filons péribatholitiques, de stockwerks et de minéralisations diffuses dans les tactites (métallotecte favorable).

5.1.1.2. Du domaine protérozoïque

Les gîtes et indices, sous forme de disséminations de sulfures aurifères y sont associés à des micaschistes ou quartzites de la série « Schisto-Quartzo-Calcaire » (SQC), transformés par métamorphisme régional ou métamorphisme de contact intrusif. Citons : - la région de Betsiriry (Est de Miandrivazo) avec des indices dans la zone de passage gneiss migmatitiques-série épimétamorphique SQC (front de migmatitisation) ; - la région d’Itea où les indices s’alignent dans les formations plus ou moins silicifiées (tactites) bordant le massif granitique intrusif d’Itea.

5.1.1.3. Du domaine tectonique permo – triasique

L’exemple est unique sur la bordure socle-sédimentaire de l’extrémité Nord de Madagascar sous forme de filons quartzo-barytiques à or natif et sulfures.

5.1.2. Les gîtes secondaires

Ils résultent de l’altération météorique des gîtes primaires et de la reconcentration de l’or par les eaux de surface, cette altération conduisant à la transformation en latérite des roches encaissantes. Une partie de l’or libéré migre verticalement ou latéralement pour former des concentrations dans une auréole de dispersion chimique à partir des minéralisations sources ou dans des gîtes détritiques éluvionnaires ou alluvionnaires. Les gîtes éluvionnaires sont constituées par des enrichissements en or par effet gravitaire dans du matériel latéritique transporté à faible distance le long des pentes. Gîtes alluvionnaires anciens et actuels dans des terrasses surélevées le long des vallées et entaillées par les cours d’eau et dans les graviers et sables des rivières récentes récupèrent le restant d’or issus d’en amont.

5.1.3. Conclusions

Ainsi, concernant les gisements d’or à Madagascar, on peut d’ores et déjà dire que les gisements secondaires sont issus d’une différenciation métallogénique sédimentaire et pédogénétique classique à partir de gisements primaires.

Pour ces derniers par contre, on connaît plus ou moins bien leurs encaissants, pour la plupart :

- des formations gneissiques calco-ferro-magnésiennes riches en faciès BIF ou itabirites, probablement des métavolcanites basiques et des cherts ferrifères métamorphisées ; - des formations silico-alumineuses riches en couches graphiteuses et pyriteuses (gneiss alumino-magnésiens surmicacés, gneiss à amphibole-pyroxène plus ou moins quartzeux sulfurés) ; ces caractéristiques évoquent un possible milieu volcano-sédimentaire acide à intercalations de schistes noirs carbonés et sulfurés et/ou exhalatives-sédimentaires.

Mais nous disposons peu d’informations quant aux processus génétiques ayant conduit à la mise en place des minéralisations aurifères. C’est ce que nous allons essayer de dégager dans la partie qui suit pour celles d’Amboninambatomafana-Antanetilava. Avant de proposer le modèle proprement dit, nous allons d’abord rappeler les données acquises dans cette étude.

5.2. Les données acquises dans cette étude

5.2.1. Données géologiques (pétrographiques, pétrologiques et tectoniques)

Le secteur d’étude fait partie du groupe d’Ambatolampy dans le Domaine d’Antananarivo rattaché au socle Précambrien de Madagascar.

En ce sens et à cette échelle de travail, on retrouve en grande partie, des gneiss à biotite, parfois à amphibole, sillimanite et grenat, et dans lesquels peuvent s’individualiser des niveaux riches en graphite et des bancs de quartzite à magnétite.

Ces faciès gneissiques s’intègrent dans une enveloppe de grande extension constituée de gneiss migmatitique et de granite migmatitique. Cette enveloppe est ponctuée dans la partie Nord du secteur par le granite stratoïde dit Casque de Behenjy (figure 7) et dans la partie Sud par des charnockites.

Les relations spatiales entre ces entités sur la base des paragenèses minérales semblent traduire un métamorphisme d’intensité à la limite moyenne à forte, dans la transition faciès amphibolite-faciès granulite: gneiss à sillimanite et amphibolite à grenat. Soit en terme de Température-Pression 650 à 700°C - 5 à 6 kb (données classiques dans les ouvrages pétrologiques). Les termes migmatitiques correspondent aux produits d’anatexie. Tandis que les gneiss à biotite représentent les faciès d’intensité métamorphique moyenne.

Les protolithes sont d’anciens sédiments pélitiques psammitiques à forte teneur en fer et matières carbonées.

Tous ces aspects auxquels on rajoute les fracturations, manifestations d’événements tectoniques cassants (figure 20 et 21) ou ouvertures plus ou moins brutales de chenaux nécessaires à l’évacuation de fluides sous forte pression sont à lier à l’orogenèse la plus récente, panafricaine de 550 Ma.

5.2.2. Données gîtologiques

Nous avons décrit en détail les minéralisations secondaires pédologiques et les minéralisations secondaires alluvionnaires. D’autre part, nous avons rapporté l’existence de minéralisations sulfurées à galène pyrite et pegmatitiques à hématite-magnétite, parmi les produits extraits des puits des orpailleurs et que nous avons considérés comme primaires.

Une origine hydrothermale et des morphologies filoniennes de ces minéralisations sulfurées sont probables même si nous n’avons pas pu vérifier ou constater de visu leur aspect en profondeur.

Secondaires ou primaires, les minéralisations sont localisées principalement dans les gneiss à biotite (caisson hachuré horizontalement en légende de la figure 7).

5.3. Modèle de genèse des minéralisations

L’élaboration d’un modèle métallogénique pour un élément donné suscite les questions suivantes :

a) Quelle est la roche source du métal ? b) Comment a-t-il été mobilisé de cette roche source ? c) Comment a-t-il été transporté jusqu’au site de dépôt ? Autrement dit pour b et c, par quel type de fluide et sous quelle forme a-t-il été mobilisé et transformé ? d) Comment s’est effectué le dépôt (pression, température) ?

Les approches minéralogiques, pétrographiques, pétrologiques, géochimiques et structurales dans l’étude des gisements dans leur environnement constituent des bases des éléments de réponse à ces questions.

5.3.1. Pour les minéralisations primaires

5.3.1.1. La roche source de l’or

Cinq échantillons de gneiss à biotite ont servi pour le dosage quantitatif de l’or par spectrophotométrie. Trois de ces échantillons, sans aucune particularité, présentent une teneur entre 0,007 g/t et 0,008 g/t (tableau 1), légèrement supérieure au clarke de cet élément (0,005 g/t).

Ce qui nous a amené à dire que l’or se trouve à l’état de trace dans les protolithes des gneiss à biotite, d’anciens sédiments pélitiques psammitiques. EDWARDS ET ATKINSON (1980) ont évalué les teneurs en or de principaux types de roches (volcaniques basiques,

volcaniques felsiques, intrusions mafiques et ultramafiques, intrusions felsiques, sédimentaires). Ils soutiennent que c’est la disponibilité de l’or à être lessivé ou extrait de son site qui importe vis-à-vis de la teneur. Par exemple, l’or des sulfures est plus facile à être extrait par lessivage hydrothermal que l’or dans les minéraux silicatés.

5.3.1.2. Le fluide minéralisateur

Il s’agit d’un fluide qui mobilise et transporte l’or jusqu’à son site de dépôt. D’où provient-t-il ? De quelle nature est-il et comment agit-il?

L’origine des fluides est multiple. La figure 41 nous schématise cette multiplicité.

Figure 41 : les différentes origines possibles des fluides hydrothermaux (Source : SKINNER, 1979 ; WEISBROD, 1985)

Les réponses aux questions sur la nature du fluide ne peuvent être apportées que par des investigations techniques combinées :

- études expérimentales sur la solubilité de l’or ; - études microthermométriques des inclusions fluides ; - géochimie des épontes altérées ; - etc… La forme sur laquelle l’or est transporté dans les solutions hydrothermales est sujette à spéculation.

Pour BARNES (1979), il y a plusieurs mécanismes qui peuvent affecter la mobilité de - - 2- l’or, notamment en conditions oxydantes, en présence de complexes avec Cl , Br , S2O3 et la matière organique. Dans les fluides hydrothermaux, les complexes chlorurés et sulfurés prédominent, et à moindre degré les complexes avec Te, Se, As, Sb et Bi. L’or forme des complexes de chlorures aureux (AuCl2) et auriques (Au2Cl6).

Les données expérimentales de SEWARD (1984) sur la solubilité de l’or (études des inclusions fluides) confirment les travaux de BARNES : l’or est principalement transporté sous - forme chloruré (Au2Cl6 et AuCl2 ), sulfuré et arseniée.

Plus précisément : - l’or montre la plus grande solubilité en tant qu’anion complexe chloruré sous des conditions relativement oxydantes. Et en présence de pyrite et pyrrhotite, cette solubilité dans les solutions chlorurées est significativement réduite. - - De même, l’or sous forme Au (HS)2 est d’autant plus soluble jusqu’à plus de 10 ppm Au, à des températures supérieures à 250°C en présence de soufre en excès. Il en est de même pour Au HS° (MOINE, 2008).

Au + H2S ⇄ Au HS° + 0,5 H2 - + Au + 2H2S ⇄ Au (HS)2 + H + 0,5 H2 Ces équilibres montrent que, pour P et T données, la solubilité de l’or dépend de l’activité + de H2S en solution, de l’état d’oxydo-réduction et du pH [pH= -log (aH )]. Dans notre cas, les niveaux graphiteux, siliceux et à l’oxyde de fer (gîtes à magnétite/hématite) sont les témoins d’un environnement sédimentaire avant le métamorphisme,

67 favorable à des complexations organiques. Celles-ci facilitent la solubilisation et le transport de l’or dans les conditions oxydantes évoquées par BARNES (1979) et SEWARD (1984). Le moteur qui déclenche le mouvement du fluide transporteur peut être, par forte anomalie thermique, des circulations convectives, autour de l’intrusion du granite stratoïde Casque de Behenjy. Celles-ci s’effectuent à la faveur des chenaux (fractures ouvertes, espaces intergranulaires et pores communicants), véritables drains puissants. S’il en est ainsi du mode de mobilisation et de transport de l’or, comment précipite-t-il une fois arrivé dans son site de dépôt ?

5.3.1.3. Conditions de dépôt

La précipitation d’un élément chimique solubilisé dans des fluides hydrothermaux est liée principalement à la baisse de solubilité, engendrant un fort degré de saturation. Les processus qui favorisent de tel phénomène sont multiples ; la figure 42 nous donne les illustrations schématiques des processus (SKINNER, 1979 ; WEISBROD, 1985).

5.3.1.3.1. Précipitation due aux échanges et réactions avec l’encaissant

Les effets possibles de ces échanges sont des réactions d’altération de l’encaissant lui- même, entraînant des variations de Eh et pH du fluide minéralisateur. Souvent évoquée, la sulfuration des silicates ferromagnésiens, la biotite et l’amphibole dans notre cas, ou la transformation de la magnétite (dans les quartzites dans notre cas) participe à l’abaissement de l’activité de H2S, déterminant la solubilité de l’or (MOINE, 2008) selon les réactions suivantes :

Fe3 Si4 O10 (OH)2 + 6H2S + 3O2 ⇄3FeS2 + 4SiO2 + 7H2O (4) (sulfuration de la biotite)

Fe3 O4 + 6H2S ⇄ 3FeS2 + 2H2 + 4H2O (5) (transformation de la magnétite)

5.3.1.3.2. Précipitation par abaissement de température

La solubilité de l’or augmente fortement avec la température et la pression. Cela explique la rareté des gisements d’or dans les domaines métamorphiques profonds (MOINE, 2008). De même, GROVES et al (1984), ont comparé la distribution des gisements d’or et le degré de

68 métamorphisme dans la Province aurifère de Eastern Croldfiels, Yilgarn block Western Australia. Ils ont constaté que la plupart des gisements se trouvent le plus souvent à proximité de la zone de transition faciès schistes verts-faciès amphibolite et rarement dans le faciès amphibolite moyen à supérieur.

Figure 42: Les différents modes d’évolution des fluides dans un système hydrothermal (Source : SKINNER, 1979 ; WEISBROD, 1989)

Ces observations sont vérifiées dans notre cas par le fait que les minéralisations sont situées dans les gneiss à biotite (faciès amphibolite supérieur) entourés par les formations de gneiss migmatitique et de granite migmatitique stériles.

Les études microthermométriques situent les températures de formation des gisements dans les formations archéennes et autres vers 250 à 300°C (GROVES et al, 1984).

5.3.1.3.3. Précipitation par mélange de deux fluides

Comme pour les échanges avec l’encaissant, le mélange entraîne des migrations de matière dans un sens comme dans l’autre, pouvant conduire à des sursaturations, à des équilibrages de température dont abaissement et créer des précipitations.

5.3.1.3.4. Précipitation par demixtion (ébullition d’un liquide ou condensation d’une vapeur)

Il s’agit d’une séparation de deux phases immiscibles à basse pression basse température, exemple d’une phase gazeuse et d’une phase liquide provoquant une sursaturation d’un élément dans l’une ou l’autre phase. Rappelons que, outre la phase liquide aqueuse, les fluides hydrothermaux contiennent des éléments gazeux suite à la dévolatilisation des minéraux carbonatés pendant le métamorphisme ou la différenciation magmatique.

5.3.2. Pour les minéralisations secondaires

5.3.2.1. Minéralisations pédologiques

Ils résultent de l’altération météorique des gîtes primaires. L’or est mobilisé dans des eaux chlorurées sous conditions oxydantes, ou en présence de complexes organiques. L’or solubilisé se précipite ensuite par saturation sous chaleurs intenses et par mouvement « per descendum » et « per ascensum » dans la zone de battement du niveau hydrostatique.

L’Eh constitue le paramètre principal de déstabilisation des complexes solubles de l’or. En milieu réducteur, la diminution du Eh est enregistrée pendant une forte évaporation conduisant à un confinement des solutions. Ces solutions confinées et aurifères se stagnent au

70 niveau hydrostatique après circulation « per ascensum » et « per descendum » suites à des chaleurs intenses caractéristiques du climat tropical. En milieu oxydant, les réactions de réduction se déroulent lors de leur mouvement « per descendum ».

5.3.2.2. Minéralisations alluvionnaires

Les concentrations de l’or se font selon des mécanismes régis par la loi de Stockes.

Les espèces denses et les grains moins denses de taille supérieure vont alors ensemble. Ils sont entre eux des équivalents hydrodynamiques. Les grains d’or de taille supérieure à 1mm accompagnent ainsi les graviers de plus de 2 mm (MIHA, 1993). Leur piégeage se fait très rapidement tout près de la source primaire dès que les premières décélérations de la vitesse du courant se font sentir.

Quant aux particules de taille inférieure à 1 mm, leur saltation avec les sables est interrompue par les perturbations locales de la vitesse du courant (couches d’eaux mortes). Ils se trouvent alors piégés. Plus la couche d’eaux mortes est épaisse (caractéristique des lits à galets plus grossiers), plus le piégeage est important (MIHA, 1993). Tandis que, entre la granulométrie de l’or et celle de sa matrice détritique existe un rapport tangible (équivalence hydrodynamique).

Signalons l’importance de l’équivalent hydrodynamique comme guide de prospection : la taille des grains d’or primaire servira pour localiser les éléments détritiques équivalents aurifères.

5.3.3. Synthèse – conclusion

Les résultats des analyses chimiques ont montré que l’or se trouve à l’état de trace dans le gneiss à biotite plus précisément dans les protolithes pélitiques. L’or est remobilisé par des fluides hydrothermaux mis en mouvement au cours de la mise en place du granite stratoïde dit Casque de Behenjy (formation intrusive), au gré des ouvertures tectoniques et des foliations métamorphiques. La mise en mouvement de ces fluides se fait d’une manière convective.

La baisse de pression dans ces zones d’ouverture permet parfois une ébullition entraînant une démixtion d’une phase liquide et d’une phase gazeuse provoquant ensuite une sursaturation d’une phase liquide. Ce fait favorise une baisse de solubilité et une précipitation de l’or.

Tous ces phénomènes sont évidemment à lier à l’orogenèse la plus récente, panafricaine de 550 Ma.

Quant aux minéralisations secondaires, ils résultent d’une altération pédologique des minéralisations primaires. L’or est libéré à partir des sulfures transporteurs par le phénomène d’oxydation.

Après cette libération, le travail revient aux solutions de percolations à travers le profil d’altération. Il s’agit des solutions chlorurées et sulfatées. S’il n’existe pas dans les solutions 2- percolant les divers horizons d’un profil d’altération, des ligands (Cl-, S2O3 , ligands organiques) capable de complexer l’or en solution, il n’ y aura pas de transfert du métal par voie chimique. En conséquence, l’enrichissement dans le profil sera principalement dû à une accumulation relative du métal (par défaut des éléments majeurs d’altération météorique) et non pas à une accumulation absolue qui implique un transport en solution sous forme dissoute. Il apparaît aussi que la localisation et la nature de l’or dans la roche sur laquelle se développe l’altération sont déterminantes. Si l’or se trouve à l’état natif ou bien associé à des oxydes et que les conditions de pH et Eh ne permettent pas sa solubilisation, il n’y aura pas de transfert en solution du métal. Par contre, en association avec des sulfures et grâce aux thiosulfates formés lors de l’oxydation des sulfures, il pourra migrer en solution. (BENEDETTI, 1989).

5.3.4. Guides de prospection

Par comparaison avec les gisements d’or d’à peu près de même contexte que les nôtres, les points suivants sont à considérer comme guides de prospection :

1°/ pour les minéralisations primaires :

 la priorité est de cerner dans la région les formations gneissiques type gneiss à biotite (faciès Schiste Vert - Amphibolite),  en seconde étape, repérer ou identifier les niveaux à quartzite à magnétite-hématite, et graphiteux (anciennes formations riches en matières organiques et pyrite, agents accompagnateurs de l’or),  éventuellement des zones de cisaillement panafricaine N100 à 120° (témoins : les fractures N 120° observées sur terrain, figure 21).

2°/ pour les minéralisations secondaires :

Elles sont de loin les plus importantes pour cause de ruée évoquée à l’origine de ce travail et plus précisément les gisements pédologiques sujets à des exploitations intenses actuellement. Dans ce type de concentration, il est essentiel de repérer les niveaux riches. L’étude conjointe de la phase fluide et de la phase solide à travers le profil d’altération nous renseignera sur les modalités de mobilisation de l’or et des autres éléments accompagnateurs.

On espère trouver à travers cette démarche des liaisons entre les éléments majeurs du profil d’altération et les teneurs en or associés. Exemple de la liaison or-magnétite/hématite.

CONCLUSION GENERALE

Ce travail a été initié suite à la médiatisation de la ruée vers l’or dans la région de Behenjy. L’objectif du travail est de connaître les minéralisations aurifères d’Amboninambatomafana- Antanetilava notamment leur métallogenèse. Des guides pouvant conduire à d’autres gisements dans la contré sont attendues.

A l’issu des investigations menées à toutes échelles (études sur site, analyse en laboratoire, exploitation des données de littératures), nous avons pu identifier principalement les minéralisations secondaires dont pédologiques et alluvionnaires.

Pour les minéralisations primaires, nous n’avons pas constaté de visu leur assise in-situ ; leur existence est cependant témoignée par des minéralisations sulfurées (à galène) et oxydées (magnétite-hématite) et des manifestations hydrothermales pegmatitiques. L’existence éventuelle de gisement dans les formations porteuses (gneiss à biotite) reste à confirmer par une prospection plus approfondie, dont géochimique (profil d’altération, fluide de percolation,…), géophysique (magnétométrie des quartzites à magnétite) et structurale (zone de cisaillement à détecter à grande échelle par télédétection et à confirmer sur site par analyse avec les méthodes et les échelles appropriées.

Malgré l’épuisement et le faible teneur de l’or donné par l’analyse chimique, ces gisements pédologiques pourraient encore contenir quelques anomalies positives. Cet argument est soutenu par le fait que les nombreux phénomènes offerts par la région et son climat sont très favorables aux minéralisations secondaires de l’or.

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ANNEXES

ANNEXE I : COORDONNEES DES POINTS D’ECHANTILLONNAGE PAR BATEE

Points AMF1 AMF2 AMF3 AMF4 ANT1 ANT2 d’échantillonnage par bâtée

Coordonnées X : 508645 X : 508619 X : 508618 X : 508306 X : 510027 X : 510083 Laborde Y : 765126 Y : 765152 Y : 765239 Y : 764617 Y : 770385 Y : 769514

Coordonnées par S:19°12.738 S:19°12.724 S:19°12.677 S:19°13.015 S:19°09.882 S:19°10.354 GPS E:047°28.249 E:047°28.234 E:047°28.233 E:047°28.057 E:047°29.020 E:047°29.055

ANNEXE II : COORDONNEES DES POINTS D’ECHANTILLONNAGE DE ROCHES

Points AMFN170 ANT3 ANT4 ANT5 ANT6 d’échantillonnage de roches

Coordonnées X : 508534 X : 510083 X : 510195 X : 510129 X : 510071 Laborde Y : 765077 Y : 769514 Y : 770224 Y : 769547 Y : 769452

Coordonnées par S:19°12.765 S:19°10.354 S:19°09.969 S:19°10.336 S:19°10.388 GPS E:047°28.186 E:047°29.055 E:047°29.116 E:047°29.081 E:047°29.048

ANNEXE III : LOCALISATION DES POINTS D’ECHANTILLONNAGE PAR BATEE ET DES POINTS D’ECHANTILLONNAGE DE ROCHES

ANNEXE IV: PROCESSUS D’ETUDE DES FONDS DE BATEE DES ECHANTILLONS ALLUVIONNAIRES

PRODUIT INITIAL (Echantillon)

Sol+ grains de quartz

BROYAGE

BATEE

FOND DE BATEE

SECHAGE

SEPARATION MAGNETIQUE

MINERAUX MINERAUX NON MAGNETIQUES MAGNETIQUES

QUARTAGE

OBSERVATION A la loupe binoculaire

RESULTAT Voir tableau 5 iii

ANNEXE V : PROCESSUS D’ANALYSE CHIMIQUE

 L’analyse qualitative Elle s’est déroulée comme suit : - broyage préalable des échantillons puis séchage à l’étuve à 120 °C pendant une demi- heure, - prélèvement en tubes à essais une très petite quantité des échantillons séchés - rajout d’iode solide et liquide à l’échantillon puis agitation

- chauffage au gaz butane jusqu’à dégagement du gaz iode (I2) de couleur blanche. Ce chauffage favorise la réaction suivante : + + Au + I2 ⇄ Au + I2 dégagé. La présence de l’or, sous forme cationique (Au ) parmi les produits se matérialise par la coloration en jaune de la solution

- rajout de solutions de HCl et de SnCl2 dans la solution obtenue pour permettre la réaction entre l’Au+ et le Cl- en milieu acide. La réaction est très lente car elle dure 24 heures au bout desquelles la quantité d’or contenue dans chaque échantillon analysé peut être appréciée par la couleur qu’aurait prise la solution. Les différentes couleurs et leur signification sont: • Couleur jaune claire : or en trace ou absence de l’or, • Couleur rouge orangée : présence de l’or en quantité notable, • Couleur rouge foncée : présence de l’or en quantité importante, • Autres couleurs : absence de l’or Les réactions y afférentes sont les suivantes : 3+ - Au + 3/2 I2⇄Au + 3 I 3+ - Au + 3Cl ⇄ AuCl3 Au3+ + Sn2+ ⇄Au + (Sn4+ ; 4Cl-) On note que, pendant la réaction, l’or apparaît sous deux formes Au3+ et Au+

 L’analyse quantitative Pour l’analyse quantitative, les échantillons sont soumis à la spectrophotométrie dont le principe est basé sur le titrage de la solution de chlorure d’or et de potassium coloré à la longueur d’onde λ = 464 nm. Le dosage doit s’opérer avec ajout de 0,005 gramme d’or métallique.

• Préparation des solutions

-Eau régale: mélange de 1 volume d’acide nitrique HNO3 et de 3 volumes d’acide chlorhydrique HCl tous concentrés. -Solution de KCl : dissolution de 1 gramme de KCl solide dans 100 ml d’eau distillée 100 ml de solution de KCl -Solution mère d’or pur:  dissolution de 0,005 gramme d’or métallique pur dans 20 ml d’eau régale placé dans un bécher  la quantité ainsi obtenue est ramenée à 1l avec de l’eau distillée.

• Mode opératoire - La courbe (droite) d’étalonnage se trace en projetant sur un diagramme binaire. Densité optique (DO) en fonction de la concentration en or (C) en prélevant, à l’aide d’une pipette graduée, différents volumes Vi (en ml) de la solution mère dans des fioles référenciées A, B, C, D, E et F. Les données initiales correspondantes sont alors présentées sur le tableau suivant :

Vi en ml 0 1 2 4 6 8 Référence de fiole A B C D E F Masse d’or contenu 0 0,005 0,01 0,02 0,03 0,04 (mg) : C

La démarche opératoire est alors la suivante : - rajout de 1 ml de solution de KCl dans chaque fiole contenant le volume défini de la solution-mère, - séchage de chaque fiole sur une plaque chauffante, - rajout de 10 ml de HCl dilué dans chaque fiole, puis agitation une dissolution totale du solide, - mesure au spectrophotomètre réglé à λ = 464 nm la densité optique (DO) de la solution d’or de chaque fiole, - traçage de la courbe DO= f (C) sur un papier millimétré. Cette courbe est une droite d’équation y= AX avec

nΣ xy − Σx Σy A = nΣx2 − (Σx)2

Où n: nombre d’équations x: abscisse qui est la masse d’or y: ordonnée qui est la DO correspondante

Courbe d’étalonnage utilisée pour le dosage de l’or des échantillons de roche d’Amboninambatomafana et d’Antanetilava

D’après le calcul, on obtient l’équation de la courbe d’étalonnage qui est Y= 4,4421X Préparation des échantillons et détermination de la concentration en or des échantillons : - broyage et tamisage préalable des échantillons sous 90µm puis séchage à l’étuve réglée à 80°C (durée de l’étuvage : une demie journée), - prélèvement en un bécher de 0,5g d’échantillon, - rajouter de 10 ml de HCl dilué, - chauffage et filtrage du mélange obtenu sur un papier filtre, - recueille de résidu solide contenant l’or à doser en un bécher, - rajout de 3ml d’eau régale chaude, - rajouter de 1 ml de KCl, - évaporation de l’eau régale sur une plaque chauffante puis au gaz butane - refroidissement puis rajout de 20 ml de HCl dilué,

- mesure au spectrophotomètre réglé à λ = 464 nm la densité optique (DO) de la solution, - détermination de la masse d’or en utilisant la droite d’étalonnage pré-établi en procédant comme suit : On trace une droite (D) parallèle à l’axe des X et passant par la valeur de la DO lue sur l’axe des Y d’un échantillon. (D) recoupe la courbe d’étalonnage en un point I duquel on trace une droite (d) parallèle à l’axe des Y. (d) recoupe l’axe des X à la valeur de la masse d’or contenue dans l’échantillon analysé. Par exemple la valeur maximale de DO obtenue est de 0,53, elle correspond à une masse de 1,19 mg d’or contenu dans l’échantillon dosé.

vii

ANNEXE VI : DIAGRAMME DE GOLDSCHMIDT

viii

TABLES DES MATIERES

SOMMAIRE…………...... I

REMERCIEMENTS ...... III

LISTE DES ABREVIATIONS ET DES SYMBOLES ...... IV

LISTE DES FIGURES ...... VI

LISTE DES TABLEAUX ...... VIII

LISTE DES ANNEXES ...... VIII

INTRODUCTION GENERALE ...... 1

CHAPITRE 1 : GENERALITES SUR L’OR-CADRE GEOGRAPHIQUE ET GEOLOGIQUE DE LA ZONE D’ETUDE ...... 3

1.1.Généralités sur l’or ...... 3

1.1.1.Historique de l’or ...... 3

1.1.2.Propriétés de l’or ...... 4

1.1.2.1. Propriétés physiques ...... 4

1.1.2.2. Propriétés mécaniques ...... 5

1.1.2.3. Propriétés chimiques ...... 6

1.1.3.Utilisations, cours et production de l’or ...... 6

1.1.3.1.Usages de l’or ...... 6

1.1.3.2.Cours de l’or ...... 7

1.1.3.3.Les principaux pays producteurs et consommateurs de l’or ...... 7

1.2. Cadre géographique de la zone d’étude ...... 8

1.2.1.Situation géographique ...... 8

1.2.2.Morphologie ...... 8

1.2.3. Climatologie ...... 10

1.2.4.Hydrographie ...... 10

1.3.Cadre géologique de la zone d’étude ...... 10

1.3.1. Présentation du Domaine d’Antananarivo ...... 12

1.3.2. Groupe d’Ambatolampy ...... 12

1.3.2.1. Séries d’Ambatolampy ...... 12

1.3.2.1.1. Quartzite (At2) ...... 13

1.3.2.1.2. Paragneiss et schiste (At1) ...... 13

1.3.2.2. Les formations géologiques du secteur d’étude ...... 13

CHAPITRE 2 : ETUDE PETROLOGIQUE ET TECTONIQUE DE LA ZONE D’ETUDE ... 16

2.1. Etude pétrologique ...... 17

2.1.1. Les gneiss à biotite ...... 17

2.1.1.1. Description macroscopique et gisement ...... 17

2.1.1.2. Description microscopique ...... 20

2.1.1.3. Interprétation pétrologique ...... 22

2.1.1.4. Analyses d’éléments en traces-Or ...... 23

2.1.2. Le granite migmatitique ...... 24

2.1.2.1. Description macroscopique et gisement ...... 24

2.1.2.2. Description microscopique ...... 25

2.1.3. Le granite stratoïde d’Iharanandriana dit Casque de Behenjy ...... 26

2.1.3.1. Description macroscopique et gisement ...... 26

2.1.3.2. Minéralogie et chimisme ...... 27

2.1.4. Interprétation pétrologique de l’ensemble du secteur ...... 28

2.2. Tectonique ...... 29

2.2.1. Les faits observés ...... 29

2.2.2. Interprétation ...... 34

CHAPITRE 3 : LES MINERALISATIONS AURIFERES DU SECTEUR AMBONINAMBATOMAFANA-ANTANETILAVA ...... 35

3.1. Minéralisations pédologiques ...... 35

3.1.1. Les phénomènes ...... 35

3.1.2. Les effets ...... 36

3.1.3. Description du niveau porteur ...... 37

3.1.4. Etude morphoscopique des grains d’or ...... 38

3.2. Minéralisations alluvionnaires ...... 39

3.2.1. Phénomènes et effets ...... 39

3.2.2. Description du niveau porteur ...... 40

3.2.3. Etude morphoscopique des grains d’or ...... 42

3.2.4. Etude morphoscopique de concentré en minéraux lourds ...... 43

3.3. Témoins de minéralisations primaires ...... 44

CHAPITRE 4 : LES GISEMENTS D’OR DANS LE MONDE ...... 47

4.1. Gisements dans les séries sédimentaires et pédologiques ...... 47

4.1.1. Gisements stratiformes ou pénéconcordants à enveloppe détritique ...... 47

4.1.2. Gisements des sols latéritiques ...... 50

4.1.3. Autres types dans les séries sédimentaires et pédologiques ...... 51

4.2. Les gisements associés à des processus de profondeur ou tectoniques ...... 53

4.2.1. Les gisements associés aux séries volcaniques et volcano-sédimentaires ...... 53

4.2.2. Les gisements associés à des plutons ...... 54

4.2.3. Les gisements associés à des zones de cisaillement ...... 55

4.3. Les gisements associés à l’hydrothermalisme ...... 55

4.3.1. Les gisements syngénétiques ...... 56

4.3.2. Les gisements épigénétiques ...... 56

4.4. Conclusions ...... 58

CHAPITRE 5 : MODELE DE GENESE DES MINERALISATIONS AURIFERES D’AMBONINAMBATOMAFANA-ANTANETILAVA ...... 60

5.1. Gisements d’or à Madagascar ...... 60

5.1.1. Les gîtes primaires ...... 62

5.1.1.1. Du domaine archéen ...... 62

5.1.1.2. Du domaine protérozoïque ...... 62

5.1.1.3. Du domaine tectonique permo – triasique ...... 62

5.1.2. Les gîtes secondaires ...... 63

5.1.3. Conclusions ...... 63

5.2. Les données acquises dans cette étude ...... 64

5.2.1. Données géologiques (pétrographiques, pétrologiques et tectoniques) ...... 64

5.2.2. Données gîtologiques ...... 64

5.3. Modèle de genèse des minéralisations ...... 65

5.3.1. Pour les minéralisations primaires ...... 65

5.3.1.1. La roche source de l’or ...... 65

5.3.1.2. Le fluide minéralisateur ...... 66

5.3.1.3. Conditions de dépôt ...... 68

xii

5.3.1.3.1. Précipitation due aux échanges et réactions avec l’encaissant ...... 68

5.3.1.3.2. Précipitation par abaissement de température ...... 68

5.3.1.3.3. Précipitation par mélange de deux fluides ...... 70

5.3.1.3.4. Précipitation par demixtion (ébullition d’un liquide ou condensation d’une vapeur) ...... 70

5.3.2. Pour les minéralisations secondaires ...... 70

5.3.2.1. Minéralisations pédologiques ...... 70

5.3.2.2. Minéralisations alluvionnaires ...... 71

5.3.3. Synthèse – conclusion ...... 71

5.3.4. Guides de prospection ...... 72

CONCLUSION GENERALE ...... 74

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES...... 75

ANNEXES…………… ...... 82

xiii

Nom : BARIJAONA

Prénom : Manda Fehizoro

Contact : 033 20 438 29

Titre du mémoire : Les minéralisations aurifères d’Amboninambatomafana-

Antanetilava, Commune Rurale de Behenjy

Pagination : 105

Résumé :

Ce travail consiste à des investigations sur les minéralisations aurifères d’Amboninambatomafana-Antanetilava, Commune Rurale de Behenjy. Il est appuyé sur des recherches bibliographiques complétées par des travaux de terrain et de laboratoire. Les études géologiques, dont la cartographie des faciès pétrographiques porteurs des minéralisations, et les études métallogéniques ont permis de dégager que les minéralisations en or appartiennent à des gîtes secondaires pédologiques latéritiques et alluvionnaires, et aussi à des gîtes primaires dont la formation porteuse est le gneiss à biotite.

Mots clés : minéralisation, or, Amboninambatomafana, Antanetilava, métallogéniques, pédologiques, alluvionnaires.

Abstract :

This work is an investigation about gold mineralization at Amboninambatomafana- Antanetilava in Behenjy’s country. It is based on bibliographic researches added to site and laboratory works. Geological analysis which include petrographic facies cartography and metallogenic analysis have led to clean that gold mineralization belong to alluvial and lateritic gold deposits secondary, and also to gold deposits primary which bringing formation is biotite gneiss.

Keywords: mineralization, gold, Amboninambatomafana, Antanetilava, metallogenic, pedologic, alluvial.

Rapporteur du mémoire: RABENANDRASANA Samuel

Adresse de l’auteur : Lot III N 02 Fiadanana ANTANANARIVO 101