TTHHÈÈSSEE En vue de l'obtention du DOCTORAT DE L’UNIVERSITÉ DE TOULOUSE Délivré par l'Université Toulouse III - Paul Sabatier Discipline ou spécialité : Sciences de la Terre, Géologie. Présentée et soutenue par Andrianjakavah Prosper RAKOTOVAO Le 26 Juin 2009 Titre : Contexte géologique et métallogénique des minéralisations en émeraude du gisement de Ianapera, bloc du Vohibory, Sud-Ouest de Madagascar JURY Didier BEZIAT (Professeur-Université Toulouse III, Directeur de thèse) Alain CHEILLETZ (Professeur-ENSG-INPL Nancy, Rapporteur) Hervé DIOT (Professeur, Université La Rochelle, Rapporteur) Bernard MOINE (Directeur de Recherche CNRS, Toulouse III, invité) Fety Michel Amos RAKOTONDRAZAFY (Professeur-Université d'Antananarivo, Directeur de thèse) Eddy RASOLOMANANA (Professeur-Université d'Antananarivo, Rapporteur) Stefano SALVI (CR1-CNRS,Toulouse III, co-encadreur, invité) Ecole doctorale : Science de l'Univers, de l'environnement et de l'espace Unité de recherche : LMTG - UMR 5563 UR 154 CNRS Université Paul-Sabatier IRD Directeur(s) de Thèse : Didier BEZIAT, Stefano SALVI, Fety Michel Amos RAKOTONDRAZAFY Université d’Antananarivo Thèse en co-tutelle entre L’UNIVERSITE DE TOULOUSE III-PAUL SABATIER (UFR Sciences de la Vie et de la Terre) Et L’UNIVERSITE D’ANTANANARIVO (Faculté des Sciences) Pour obtenir le grade de DOCTEUR DE L’UNIVERSITE Discipline : Sciences de la Terre, Géologie. Titre « CONTEXTE GEOLOGIQUE ET METALLOGENIQUE DES MINERALISATIONS EN EMERAUDE DU GISEMENT DE IANAPERA, BLOC DU VOHIBORY, SUD-OUEST DE MADAGASCAR. » Présentée et soutenue publiquement le 26 Juin 2009, par Andrianjakavah Prosper RAKOTOVAO devant la commission de jury composée Didier BEZIAT (Professeur-Université Toulouse III, Directeur de thèse) Alain CHEILLETZ (Professeur-ENSG-INPL Nancy, Rapporteur) Hervé DIOT (Professeur, Université La Rochelle, Rapporteur) Bernard MOINE (Directeur de Recherche CNRS, Toulouse III, invité) Fety Michel Amos RAKOTONDRAZAFY (Professeur-Université d'Antananarivo, Directeur de thèse) Eddy RASOLOMANANA (Professeur-Université d'Antananarivo, Rapporteur) Stefano SALVI (CR1-CNRS, Toulouse III, co-encadreur, invité) Institution d’Accueil : Laboratoire des Mécanismes et Transferts en Géologie (LMTG) Co-directeurs de thèse : Didier BEZIAT: Professeur, Université Paul Sabatier, Toulouse III Stefano SALVI: CR1-CNRS, LMTG Fety Michel Amos RAKOTONDRAZAFY: Professeur, Université d’Antananarivo 1 2 La disparition de personnes qui m’étaient chères (Papa, Belle maman, Dada, Grand- mère) et de quelques amis (Olivier Jaoul, François Fontan) a marqué certains moments de cette thèse. Ils auraient aimé lire ce manuscrit mais la vie en a décidé autrement. Je leur rends hommage à travers ce travail. 3 4 REMERCIEMENTS Mon séjour à Toulouse a été soutenu financièrement, en grande partie, par le gouvernement de la République de Madagascar, et également par la bourse Egide Eiffel Doctorant pour une période de 10 mois. Les deux travaux de terrain ont bénéficié du programme ATUPS de l’université Paul Sabatier (Bourse de mobilité pour doctorant) et des fonds CNRS (Centre National de Recherche Scientifique). L’écriture de cette page vient clôturer la rédaction de ce manuscrit, et je souhaite pour cela témoigner de ma gratitude envers toutes les personnes qui m’ont guidé et accompagné pendant ces années. Je tiens tout d’abord à remercier Bernard Moine qui, en proposant ce sujet de thèse, m’a permis de découvrir ce gisement d’émeraude et la région de « Ianapera ». Je le remercie également pour sa participation en tant que membre du jury. J’ai connu pendant mon séjour au LMTG, trois directeurs, en la personne de Bernard Dupré, Jean-Marc Montel et François Martin. Je tiens à tous les remercier de m’avoir accueilli dans ce laboratoire. Je tiens surtout à adresser mon entière reconnaissance à mes co-directeurs de thèse Didier Béziat, Stefano Salvi et Michel Rakotondrazafy, qui m’ont toujours aidé et soutenu tout au long de mes travaux de recherche. Je les remercie de leurs conseils, de leurs soutiens chaleureux et de leur longue patience. L’aide de chacun d’entre eux a été fondamentale dans les étapes de mon travail. Je remercie Alain Cheilletz d’avoir accepté de rapporter mon travail et de m’avoir fait l’honneur de présider le jury. Hervé Diot et Eddy Rasolomanana ont également gentiment consenti à être rapporteur de ce travail, je les en remercie. Mes remerciements vont également à l’endroit des différents collaborateurs au laboratoire qui, grâce à leurs compétences respectives, m’ont été d’une grande aide. Je remercie pour cela, Mark Jessell pour la cartographie géologique, Jean-Marc Montel pour la datation sur monazite, Damien Guillaume pour l’aide qu’il m’a apporté sur la spectroscopie RAMAN, Pierre Debat pour son aide en géochimie et pétrologie, José Daroze pour Mapinfo, Thierry Aigouy pour la MEB, Philippe de Parseval et Sophie Gouy pour la microsonde. Je remercie Gaston Giuliani qui m’a fait profiter de son grand savoir sur les émeraudes. Je remercie également Fabienne de Parseval, Jean-François Mena et Ludovic Menjot de l’atelier roche pour leur disponibilité à travailler avec soin sur mes petits échantillons. Ces années passées au LMTG resteront un très bon souvenir que je n’oublierai pas. L’amitié partagée avec chaque personne du laboratoire, notamment mes collègues doctorants et le personnel technique et administratif, m’a été d’un grand soutien et je leur en suis reconnaissant. Je remercie également Boba Maharitsy dit Bruno et sa famille pour leur accueil et guide à Ianapera, et Andrianarisoa Willy, représentant de la société COMINAS. Je ne peux pas oublier Bernadette Galy (Egide Toulouse) pour avoir gentillement assuré la gestion de mes financements durant la thèse. Merci ! Que toute ma famille, en particulier ma mère, trouve ici le témoignage de mon affection et de ma profonde gratitude pour leurs soutiens sans faille pendant la réalisation de ma thèse. Et surtout à ma femme adorée qui a partagé tous ces moments. Merci Helisoa! Je te dédie cette thèse. 5 6 RESUME La Région de Ianapera occupe la partie Nord-Est du bloc Néoprotérozoïque de Vohibory, au Sud-Ouest de Madagascar ; dans la zone de cisaillement d’Ampanihy. Nous avons reconnu, par traitement de données géophysiques et satellitaires, la zone de suture suspectée depuis quelques années, qui séparerait les terrains de haut grade de la ceinture mozambicaine et le proto-Madagascar (Azania). Nous l’avons nommé la zone de suture de Ianapera en accord avec de nombreux vestiges reconnus dans cette région incluant notamment un ensemble granito-syénitique allongé jamais connu à ce jour dans le Vohibory, le massif de Mahabo. Cet ensemble plutonique renferme la deuxième occurrence de syénite à corindon connu en Afrique, que nous avons daté à 562±20 Ma par la méthode de datation sur monazite. Ainsi, ce gisement d’émeraude représente un autre exemple de gisement associé aux zones de suture, comme celle de Mananjary (associé à la zone de suture de Betsimisaraka). Le gisement de Ianapera se trouve sur le flanc ouest mais proche de la charnière d’une antiforme. L’essentiel des minéralisations se trouve dans des phlogopitites centimétriques se développant dans des lentilles de roches mafiques et/ou ultramafiques (M/UM) fortement altérées par des fluides pegmatitiques et représentées par des amphibolites et des roches à trémolite-talc- dolomite. En se basant sur les observations de terrain (présence ou non de veines de pegmatite), nous avons défini deux styles de minéralisations, proximal et distal par rapport aux pegmatites. Ces pegmatites sont en relation avec les plutons du massif de Mahabo. En se basant sur leur couleur et composition, nous distinguons trois types d’émeraude. L’élément contrôlant la coloration des émeraudes de Ianapera est principalement le chrome ; ces émeraudes contient très peu ou pas de vanadium. La composition des émeraudes varie en fonction de la roche hôte et de leur proximité avec les pegmatites. Par ailleurs, nous avons trouvé un type d’émeraude présentant les compositions les plus pauvres en Al et les plus riches en Cr jamais enregistrées à ce jour; ce type d’émeraude est associé à des unités très pauvres en Al. Enfin, le gisement de Ianapera présente une autre particularité: l’association émeraude – scapolite (silvialite) dans des amphibolites. Nous suggérons que la formation des émeraudes soit associée aux activités orthomagmatiques tardi- à post-tectonique avec la mise en place de veines de pegmatites granitiques dans l’antiforme de Ianapera, induisant le développement de zones métasomatiques entre la pegmatite et les roches M/UM (style proximal). Des fractures, souvent localisées dans les amphibolites au comportement plus compétent, favoriseraient l’infiltration des fluides sur de plus grandes distances, permettant le développement de minéralisations en émeraude de style distal. Les assemblages minéralogiques et les données des inclusions fluides ont permis de contraindre les conditions P-T de formation des émeraudes de Ianapera entre 680°C et 600°C, et entre 650°C et 530°C (pour 5.0-5.6 kbars) respectivement pour les minéralisations de style proximal et distal. La présence des minéraux carbonatés en inclusion dans les émeraudes ainsi que la forte activité de F exprimée par les teneurs élevées en F des minéraux néoformés, suggèrent que le Be aurait été transporté sous forme de complexes fluoro-carbonatés (e.g., Wood, 1992). En accord avec les modèles existants (e.g., Moine et al. 2004), nous proposons que la précipitation du béryl/émeraude est la conséquence