UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ******************************************** acp ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE ********************************************

DEPARTEMENT GEOLOGIE

MEMOIRE DE FIN D’ETUDE POUR L’OBTENTION DU DIPLOME D’INGENIEUR GEOLOGUE

Présenté par : RANDRIATAHINA Hervé Pizarro

Soutenu publiquement le 16 Avril 2009 devant les membres de jury composés de :

Président : RAKOTONDRAOMPIANA Solofo Rapporteur : ANDRIANAIVO Lala Examinateurs : RABENANDRASANA Samuel : RASAMIMANANA Georges : MANDIMBIHARISON Aurélien

Promotion 2006

REMERCIEMENTS

Avant tout, je tiens à rendre gloire à Dieu pour sa bonté, sa bénédiction et son pardon de m’avoir donné la force, la persévérance pendant mes années d’études et durant la réalisation de ce mémoire.

Après, j’adresse toute ma reconnaissance aux personnes suivantes :  Monsieur RAMANANTSIZEHENA Pascal, Directeur de l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo (ESPA), qui m’a autorisé à soutenir ce mémoire.  Monsieur LANZA Umberto, Directeur Général de la Société MAGRAMA (Marbre et Granite de Madagascar), qui m’a octroyé ce sujet de mémoire et m’a accueilli comme stagiaire au sein de cette Société.  Monsieur RAKOTONDRAOMPIANA Solofo, Chef de département Géologie à l’ESPA qui nous honore en acceptant de présider cette soutenance de mémoire.  Monsieur ANDRIANAIVO Lala, Enseignant chercheur à l’ESPA, qui a consacré son temps malgré ses occupations à encadrer ce mémoire.  Monsieur RABENANDRASANA Samuel, RASAMIMANANA Georges et MANDIMBIHARISON Aurélien, Enseignants chercheurs à l’ESPA, qui nous ont fait honneur de participer aux membres de jury.  Monsieur RAKOTOMANANA Honoré, Maire de la commune Itremo, et sa famille pour son accueil chaleureux durant le séjour à Itremo.  En outre, in memorium, Monsieur RASAMIZAFINDROSOA Dauphin, Enseignant chercheur à l’ESPA, qui a débuté la réalisation de ce travail.

J’adresse mes vifs remerciements :  A tous les Enseignants du Département Géologie à l’ESPA.  Au personnel de la Société MAGRAMA.  A toute ma famille, particulièrement à ma Mère.  A toute la promotion 2006 de la géologie et mes chers amis.  A tous ce qui ont contribué, de près ou de loin, à la réalisation de cet ouvrage.

«Merci à toutes et à tous »

SOMMAIRE

REMERCIEMENTS SOMMAIRE

LISTE DES FIGURES

LISTE DES TABLEAUX

LISTE DES ANNEXES

INDRODUCTION

PARTIE I : GENERALITES

Chapitre I. CONTEXTE GEOGRAPHIQUE DE LA ZONE D’ETUDE

Chapitre II. TRAVAUX ANTERIEURS ET MINERALOGIE DE LA LAZULITE-DUMORTIERITE

PARTIE II : TRAVAUX REALISES

Chapitre III. CARACTERES PETROGRAPHIQUES DES QUARTZITES D’ITREMO

Chapitre IV. TRAVAUX DE PROSPECTION EFFECTUES

PARTIE III : DISCUSSION ET INTERPRETATION

Chapitre V. INTERPRETATION ET DISCUSSION SUR LE METAMORPHISME, LA TECTONIQUE ET LA METALLOGENIE DES QUARTZITES D’ITREMO

CONCLUSION GENERALE

REFERENCES BIBIOGRAPHIQUES

ANNEXES

TABLE DES MATIERES

LISTE DES FIGURES

Figure 1. Carte de localisation géographique du district d’Ambatofinandrahana…………………. 4 Figure 2. Courbe thermique T=f (mois) montrant la variation mensuelle de température dans la région d’Ambatofinandrahana (1990_2000)…………………………………….. 5 Figure 3. Courbe pluviométrique de variation mensuelle de précipitation de la région d’Ambatofinandrahana…………………………………………………………………... 6 Figure 4. Carte hydrographique du district d’Ambatofinandrahana……………………………….. 7 Figure 5. Aloès sp : plante endémique Malagasy caractéristique des formations calcaires……….. 8 Figure 6. Tapia : plante endémique Malagasy caractéristique de la zone riche enmagnésium…… 8 Figure 7. Madagascar au sein du Gondwana (Martelat, 1998)…………………………………….. 10 Figure 8. Socle cristallin de Madagascar d’après Collins, Windley, (2003)………………………. 13 Figure 9. Extrait de la carte géologique du massif schisto-quartzo-dolomitique de la région d’Ambatofinandrahana ( Moine, 1973)…………………………………..…..………….. 20 Figure10. Légendes de la carte SQD (Moine, 1973)…………………..………………….………... 21 Figure 11. Tectonique de la région (Daso , 1986)………………………….……………………..… 22 Figure 12 Tectonique de la région montrant la zone de cisaillement de Betsileo (Rolin,1991)………………………………………………………………….……. …… 23 Figure 13 Coupe schematique E-W de la région d’Itremo illustrant la déformation D1 et D2 (Fernandez et Schereurs, 2003)………………………………………...………….…… 24 Figure 14 Minéral de lazulite dans une gangue de quartzite……………………………………….. 25 Figure 15. Minéral de dumortiérite dans une gangue de quartzite………………………………….. 27 Figure 16. Carte de localisation des carrières……………………………………………………….. 30 Figure 17. Photo montrant la stratification entrecroisée ……………………………………………. 32 Figure 18. Photo montrant la ripple mark ………………………………………………………….. 33 Figure 19. Photo de l’affleurement n° 01…………………………………………………………… 34 Figure 20 Photo de l’affleurement n° 02…………………………………………………………… 35 Figure 21. Photo de l’affleurement n° 03…………………………………………………………… 36 Figure 22 Photo de l’affleurement n° 04…………………………………………………………… 37 Figure 23. Photo de l’affleurement n° 05…………………………………………………………… 38 Figure 24 Photo de l’affleurement n° 06…………………………………………………………… 39 Figure 25. Photo de l’affleurement n° 07…………………………………………………………… 40 Figure 26 Photo de l’affleurement n° 08…………………………………………………………… 41 Figure 27 Photo de l’affleurement n° 09…………………………………………………………… 42 Figure 28 Photo de l’affleurement n° 10…………………………………………………………… 43 Figure 29. Photo de l’affleurement n° 11…………………………………………………………… 44 Figure 30. Photo de l’affleurement n° 12…………………………………………………………… 45 Figure 31 Photo de l’affleurement n° 13…………………………………………………………… 46 Figure 32 Affleurement de Schiste, localisation : X = 419.2 et Y = 608.7………………………… 47 Figure 33 Affleurement de marbre, localisation : X=418.6 et Y=609.4…………………………… 48 Figure 34. Affleurement de granite en boule, localisation X=421.2 et Y=608.4…………………… 49 Figure 35 Affleurement de pegmatite, localisation : X=416.3 Y=611.4…………………………… 50 Figure 36. Extrait d’une carte géologique (Besairie 1964) coupure M 51………………..………… 51 Figure 37. Microphotographie de l’échantillon E2 (x5) en lumière naturelle………………………. 52 Figure 38. Microphotographie de l’échantillon E2 (x5) en lumière naturelle …..………………….. 53 Figure 39 Microphotographie de l’échantillon E4 (x5) en lumière naturelle………………………. 55 Figure 40 Microphotographie de l’échantillon E4 (x5) en lumière polarisée ……….………...…... 56 Figure 41 Microphotographie de l’échantillon E1 (x5) en lumière naturelle………………………. 58 Figure 42. Microphotographie de l’échantillon E1 (x5) en lumière polarisée………………………. 58 Figure 43. Localisation de la commune d’Itremo à partir du district d’Ambatofinandrahana avec

quelques villages avoisinants la RN 35………………………………………………….. 61 Figure 44. Extrait de la carte topographique (FTM) montrant les carreaux miniers concernés dont ABC étant en permis de recherche et DEF en permis d’exploitation…………………… 62 Figure 45. Exemple de maillage à 625m de côté sur le carreau A………………………………….. 66 Figure 46 Exemple de relief à crête saillante et abrupte de quartzite………………………………. 68 Figure 47. Relief de granite (arrière plan) et de schiste (premier plan)…………………………….. 69 Figure 48. Géomorphologie du carreau A numérisée à partir de carte topographie (1/100 000) de la FTM feuille M 41…………………………………………………………………….. 69 Figure 49. Géomorphologie du carreau B numérisée à partir de carte topographie (1/100 000) de la FTM feuille M 41……………………………………………………………………….. 70 Figure 50. Géomorphologie du carreau C numérisée à partir de carte topographie (1/100 000) de la FTM feuille M 41……………………………………………………………………….. 70 Figure 51. géomorphologie du carreau C numérisée à partir de carte topographie (1/100 000) de la FTM feuille M 41……………………………………………………………………….. 71 Figure 52. Image extraite de l’ETM+ (159075) en composition couleur naturelle, bandes 3, 2, 1 et pré-carte lithologique de la zone d’étude……………………………………………….. 72 Figure 53. Image extraite de l’ETM+ (159075) en composition fausse couleur, bandes 4, 3, et 1 et pré carte de trajectoire de fracture et de foliation dans la zone d’étude………………… 74 Figure 54. Image panchromatique de la zone d’étude………………………………………………. 75 Figure 55 Coupure montrant les photographies aériennes utilisées dans la zone d’étude………… 78 Figure 56. Photographie aérienne n° 006/559-583-590-600 représentant la zone d’étude scannée puis géo référencée à partir de Mapinfo7.0…………………………………………….. 79 Figure 57 Carte de synthèse montrant les trajectoires de fracture et de foliation obtenue à partir de la photographie aérienne………………………………………………………………… 82 Figure 58. Carte hydrographique tracée à partir de la photographie aérienne………………………. 83 Figure 59 Carte d’échantillonnage………………………………………..………………………… 86 Figure 60. Maillage des carreaux miniers ABCD…………………………………………………… 91 Figure 61 Maillage du carreau A …………………………………………………………………... 92 Figure 62. Maillage du carreau B…………………………………………………………………… 93 Figure 63. Maillage du carreau C………………………………..………………………………….. 94 Figure 64. Maillage du carreau F…………………………………………………………………… 95 Figure 65. Carte lithologique montrant les trois variétés du quartzite d’Itremo…………………… 98 Figure 66. Carte métamorphique simplifiée du secteur d'étude montrant les différenteszones et isogrades métamorphiques………………………………………………………………. 102 Figure 67. Rosace directionnelle des fractures……………………………………………………… 104 Figure 68. Rosace directionnelle des foliations……………………………………………………... 104 Figure 69 Superposition de la carte géologique (M 51 de service géologique) avecla carte de linéament obtenue à partir de photo interprétation………………………………………. 106 Figure 70 Microphotographie de lame E9 montrant la foliation majeure N-S soulignée parl’étirement de quartz…………………………………………………………………. 107 Figure 71. Carte de linéament et d’affleurement de quartzites colorés……………………………... 109 Figure 72. Bloc diagramme des relations entre déformation et circulation des fluides…………….. 110 Figure 73. Photographie montrant des boudins senestres dans un quartzite deTsiambenana Localisation : 20° 37,087’ S – 46° 37,123’ E...... 111 Figure 74. Photographie montrant une faille normale de direction E-W de Tsiambenana Localisation : 20° 38. 015 S – 46° 37.127……………………………………………….. 111 Figure 75. Photographie montrant un rejet de faille de direction N-S dans un quartzite 112 Localisation : 20° 38,312’ S – 46°37,288’ E…………………………………………….. Figure 76. Photographie montrant un micropli à jeu senestre qui est un indice de cisaillement de 112 direction presque N-S. Localisation : 20°36,122’S – 046°38,187 E……………………..

LISTE DES TABLEAUX

Tableau I Température mensuelle moyenne de la région d’Ambatofinandrahana (1990- 2000)……………………………………………………………………………… 5 Tableau II Moyenne des précipitations mensuelles : région d’Ambatofinandrahana (1990- 2000)………………………………………………………………………………… 6 Tableau III. Coordonnées d’affleurement n° 01…………………………………………………. 33 Tableau IV Coordonnées d’affleurement n°02………………………………………………….. 34 Tableau V Coordonnées de l’affleurement n°03……………………………………………….. 35 Tableau VI Coordonnées de l’affleurement n°04……………………………………………….. 37 Tableau VII Coordonnées de l’affleurement n°05……………………………………………….. 38 Tableau VIII Coordonnées de l’affleurement n°06……………………………………………….. 39 Tableau IX Coordonnées de l’affleurement n°07……………………………………………….. 40 Tableau X. Coordonnées de l’affleurement n°08……………………………………………….. 41 Tableau XI Coordonnées de l’affleurement n°09……………………………………………….. 42 Tableau XII Coordonnées de l’affleurement n°10……………………………………………….. 43 Tableau XIII Coordonnées de l’affleurement n°11……………………………………………….. 44 Tableau XIV Coordonnées de l’affleurement n°12……………………………………………….. 45 Tableau XV Coordonnées de l’affleurement n°13……………………………………………….. 45 Tableau XVI tableau de pourcentage des minéraux constitutifs des quartzites bleutés…………… 53 Tableau XVII tableau de pourcentage des minéraux constitutifs des quartzites violacés ………… 56 Tableau XVIII tableau de pourcentage des minéraux constitutifs des quartzites blancs……………. 59 Tableau XIX: les six carreaux concernés avec leurs coordonnés aux centres……………………... 60 Tableau XX tableau récapitulatif des affleurements notables des quartzites bleus et violets……. 90 Tableau XXI Tableau de nomenclature du quartzite……………………………………………… 100

LISTE DES ANNEXES

Annexe I : PRESENTATION GENERALE DE LA SOCIETE MAGRAMA Annexe II : TABLEAU D’ERE GEOLOGIQUE Annexe III : TABLEAU DE SEQUENCE METAMORPHIQUE Annexe IV : CARTE DES UNITES TECTONO-METAMORPHIQUES DU PRECAMBRIEN DE MADAGASCAR SELON COLLINS 2002

INTRODUCTION

Le District d’Ambatofinandrahana est l’un des plus reconnus de Madagascar par sa richesse en substances minérales, ce qui lui vaut l’appellation « Vallée des mines ». Parmi ces substances minérales, citons :  les métaux comme le cuivre, le plomb, l’or, et la bastnaésite. Le gisement de cuivre e d’Ambatovarahina qui avait débuté son exploitation vers la fin du XIX siècle du

temps de la reine Ranavalona III, et a été entrepris durant la période de colonisation par Pachoud entre 1905-1918 (Fourniel 1918) ;  les pierres fines : les tourmalines vertes, roses (rubellites), polychromes, le béryl rose, le béryl bleu, le kunzite et le cristal de quartz ;  les variétés de pierres d’ornementation, à savoir le marbre, le granite, le gabbro, le schiste et les quartzites bleu et violet.

La société MAGRAMA, fortement expérimentée sur l’exploitation des pierres ornementales, ne cesse d’étendre ses activités dans ce domaine. Depuis 1997, cette société a déjà exploité et commercialisé les quartzites bleus et violets d’Itremo. Au stade actuel, les réserves découvertes sont presque épuisées. La société a, par la suite, envisagé de faire une prospection générale sur plusieurs périmètres miniers afin de trouver des nouvelles carrières. De plus, en raison de la forte demande de quartzites bleus aussi bien sur le marché international que national, la société MAGRAMA doit satisfaire ses clients. Aussi, les diverses études des indices signalés devraient- elles permettre de faire le choix des sites à mettre en valeur. La connaissance des métallotectes permet d’établir une base de données et constitue ainsi une bonne guide de prospection. Ce présent mémoire est axé essentiellement sur l’étude des variétés des quartzites dans ce périmètre et s’intitule « ETUDE GEOLOGIQUE ET PROSPECTION DE QUARTZITE BLEU ET VIOLET DANS LE SECTEUR D’ITREMO-AMBATOFINANDRAHANA (CENTRE DE MADAGASCAR) ».

Pour éviter les déboires coûteux avant la prospection détaillée et une éventuelle exploitation de ces quartzites d’Itremo, des études aussi complètes que possibles de cette formation doit être faite. Par conséquent, il s’avère nécessaire de fournir les dossiers

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indispensables tels que cartes, localisations des affleurements importants par le biais de maillage des carreaux miniers permettant une prise de décision. Ce maillage consiste à subdiviser les carreaux miniers de 2,5km en 16 petits carreaux de 625m de coté. Le travail exposé dans ce mémoire présente donc deux buts principaux. Le premier consiste à établir des informations nécessaires à la société qui m’a proposé ce sujet, et le second à expliquer le mécanisme de formation des quartzites bleus et violets. Ces études touchent beaucoup plus sur la prospection, la géomorphologie, la tectonique et la pétrographie.

La méthodologie de travail de cette étude s’effectue en quatre grandes étapes :

Première étape : documentation et études des données existantes à partir de la bibliographie, la cartographie, la photographie aérienne et l’analyse de l’image satellite. Ces données servent un bon guide à la réalisation des travaux sur le terrain.

Deuxième étape : Travaux sur le terrain qui comprennent les levés géologiques, l’étude géomorphologique, les récoltes des échantillons pour analyse. Ces études ont permis la reconnaissance et le choix des sites à mettre en valeur pour les futurs travaux de prospection beaucoup plus approfondis (prospection tactique).

Troisième étape : confection de lames minces au Laboratoire National des Mines à Ampadrianomby et le façonnage des échantillons à l’usine de la société sise à Ambatofinadrahana. Il convient de souligner aussi l’importance de l’étude pétrographique des roches utilisées ; celle-ci apporte des informations permettant une classification et une détermination des conditions d’utilisation des matériaux.

Quatrième étape : analyse et synthèse des résultats.

Dans ce travail, trois grandes parties seront traitées :

 le premier concerne les généralités sur le contexte géographique et géologique de la zone d’étude ;

 le deuxième trace les travaux réalisés tant sur le terrain qu’au laboratoire ;

 enfin, le troisième consiste à interpréter et discuter sur les résultats obtenus

Pour terminer, nous souhaitons que cette étude puisse servir de base de données à la société pour leur future exploitation et la compréhension du mécanisme de formation des quartzites bleus et violets dans le secteur d’Itremo.

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PARTIE I

GENERALITES

Chapitre I : CONTEXTE GEOGRAPHIQUE DE LA ZONE D’ETUDE

Chapitre I. CONTEXTE GEOGRAPHIQUE DE LA ZONE D’ETUDE

I-1 : LOCALISATION ET ACCES AU DISTRICT D’AMBATOFINANDRAHANA

Inclus dans la partie géographique des Hautes Terres Centrales Malagasy, le District d’Ambatofinandrahana forme la Région Amoron’i Mania avec ceux d’Ambositra, de Manandriana, et de Fandriana. Situé entre la latitude 20°30’S et la longitude 46°50’E, il est délimité par d’autres Districts : Betafo au Nord, Ikalamavony au Sud, Mahabo et Miandrivazo à l’Ouest, Ambositra et Ambohimahasoa à l’Est. Sur le plan administratif, le District d’Ambatofinandrahana concentre neuf communes rurales qui se repartissent sur une vaste superficie de 10 123 km2 à savoir : à l’Est Ambatomifanongoa, Ambatofinandrahana, Soavina, Ambondromisotra, à l’Ouest Itremo là où se trouvent les quartzites bleus, Amborompotsy, Mandrosonoro,Mangataboahangy et au Sud Fenoarivo (figure 01). Situé à 188km au Nord Ouest de Fianarantsoa, et à 80km à l’Ouest-Sud-Ouest d’Ambositra, Chef lieu de la Région, la ville d’Ambatofinandrahana est le Chef lieu de District. La RN-35 constitue la seule artère de la région et la relie à la RN 7. Au niveau d’Ivato à 15km au Sud d’Ambositra, elle est formée par une route bitumée entre Ambositra – Ambatofinandrahana et par une route en terre entre Ambatofinandrahana – Malaimbandy.

3 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre I : CONTEXTE GEOGRAPHIQUE DE LA ZONE D’ETUDE

4 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre I : CONTEXTE GEOGRAPHIQUE DE LA ZONE D’ETUDE

I-2 : GEOGRAPHIE PHYSIQUE DE LA REGION

I-2-1 : Climat

Faisant partie des hautes terres centrales, la région présente un climat de type tropical, caractérisé par l’alternance de deux saisons : la saison froide et sèche, d’avril à septembre et la saison chaude et humide de novembre à mars.

 Température

Tableau I : Température mensuelle moyenne de la région d’Ambatofinandrahana (1990- 2000).

Mois Nov. Déc. Jan. Fév. Mar. Avr. Mai Juin Juillet Août Sept. Oct. T°C 26.6 27.4 27.7 27.6 27.4 26.2 25.7 21.8 21.5 22.2 23.7 25.8

Source : Service de la météorologie nationale d’Antananarivo.

Figure 2 : Courbe thermique T=f (mois) montrant la variation mensuelle de température dans la région d’Ambatofinandrahana (1990_2000)

La courbe thermique (figure 2), d’allure uni-modale, montre une pointe en janvier et un creux en juillet. La température reste élevée pendant sept mois (octobre - avril) tandis qu’une légère diminution d’intensité s’étale sur cinq mois (mai - septembre) avec une fraîcheur relativement accentuée en juin et août.

5 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre I : CONTEXTE GEOGRAPHIQUE DE LA ZONE D’ETUDE

La température qui varie au fil des mois, montre une moyenne mensuelle de 27°C. L’écart entre la température maximale (27.7°C) en janvier et la minimale (21.5°C) en juillet est de l’ordre de 6.2°C, donc, la région a un climat chaud de type tropical. D’Est en Ouest, la température varie de 18°C à 31°C.

 Précipitation

Les précipitations atteignent une moyenne annuelle de 1451mm mais sont inégalement réparties dans la région selon le tableau II.

Tableau II : Moyenne des précipitations mensuelles : région d’Ambatofinandrahana (1990-2000)

Mois Nov. Déec Janv. Fév Mar Avr Mai Juin Juill Aout Sept Oct

Pluie (mm) 133.2 295.4 333.2 259.8 209.5 96.5 21.9 3.3 11.7 6.3 7.5 69.6

Source : Service météorologique nationale Antananarivo

Figure 3 : Courbe pluviométrique de variation mensuelle de précipitation de la région d’Ambatofinanrahana

D’allure uni-modale, la courbe pluviométrique (figure 3) présente une pointe à 333.2mm en janvier, et une dépression de 3.3mm en juin.

6 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre I : CONTEXTE GEOGRAPHIQUE DE LA ZONE D’ETUDE

I-2-2 : Hydrographie

La région d’Ambatofinandrahana est constituée par deux grands bassins :  Le bassin de la Matsiatra, affluent de Mangoky, occupe la partie Sud  Le bassin de la Mania, affluent de Tsiribihina, occupe la partie Nord. Les eaux de ces deux bassins sont drainées vers le canal de Mozambique. Les principaux cours d’eaux qui drainent notre secteur d’étude sont les affluents de la rivière d’Itsindro à l’Est et l’Imorona à l’Ouest ; ces deux cours d’eaux étant des affluents de la Mania. L’Imorona collecte les eaux de la falaise d’Itremo grâce aux rivières Imasoandro, Ifaofao et celle d’Ambatofinandrahana par la rivière Morondava.

En général, les ruisseaux et les rivières sont à écoulement permanent bien que pendant la saison froide, leurs niveaux baissent et que des chenaux d’étiage se dessinent. Les bassins de réception, par contre, en saison froide, ne forment que des réseaux de collecteurs. (Rantoanina, 1962) Tous ces cours d’eaux ont un régime torrentiel. Les petits bassins alluviaux qui séparent les différents cours d’eaux forment souvent une succession de défilés étroits. (Rantoanina, 1962)

Mania

Imorona

imasoandro

Matsiatra

Figure 4 : Carte hydrographique du district d’Ambatofinandrahana

7 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre I : CONTEXTE GEOGRAPHIQUE DE LA ZONE D’ETUDE

I-2-3 : Végétation La prédominance de la savane pseudo steppique, l’existence des eucalyptus et des mimosas caractérisent les points communs de la région. (Rantoanina, 1962) A cela s’ajoutent des forêts sèches : Tapia (figure 6), caractéristique des formations riche en magnésium, Upacea boejni, quelques forêts sclérophylles (Napata, chaenacee), et des forêts saxicoles s’adaptant à la formation cipolinique comme Aloès (figure 5) et Orchidée sauvage. La diversité de ces végétations s’explique par la formation géologique de la région.

Figure 5 : Aloès sp : plante endémique malagasy caractéristique des formations calcaires

Figure 6 : .Tapia : plante endémique malagasy caractéristique de la zone riche en magnésium

Ces végétations ont été presque détruites par l’exploitation abusive humaine et surtout par la pratique des feux de brousses.

8 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre II HISTORIQUE DES TRAVAUX GEOLOGIQUES MENES SUR LA ZONE D’ETUDE

I-3 : GEOGRAPHIE HUMAINE

Selon les données recueillies dans le « Programme cadre du développement régional – Région Amoron i Mania » (Razafindraboa, 2005), la géographie humaine se présente comme suit :

I-3-1 : Ethnie

L’ethnie Betsileo constitue la majeure partie de la population d’Ambatofinandrahana. Attirées par certaines potentialités de la région, d’autres ethnies telles que les Merina et les originaires du Sud Est s’y installent dans un but lucratif.

I-3-2 : Répartition de la population

Selon les données collectées au niveau de la commune rurale d’Ambatofinandrahana et la monographie de la région d’Amoron’i Mania, la région abrite 179 758 habitants (2003) sur une superficie de 10 132km2, soit une densité moyenne de 18hab/km2.

I-4 : GEOGRAPHIE ECONOMIQUE

L’agriculture et l’élevage représentent les 85% des activités de la population, les autres 15% s’orientent vers les secteurs tertiaires, l’artisanat et le salariat privé.

I-4-1 : Agriculture L’agriculture vivrière comprend la riziculture, 99°/° de la population la pratiquent et elle constitue ses principales activités et sources de revenus. Les cultures sèches telles que le maïs, les haricots, le manioc sont beaucoup plus destinées au commerce qu’à la consommation.

I-4-2 : Elevage L’élevage bovin et porcin tient une place importante dans l’économie de la région. Le zébu est considéré comme signe de richesse, et comme un animal sacré, selon la culture. Malheureusement les Dahalo (voleurs de zébus) restent l’obstacle majeur au développement de l’élevage.

9 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre II HISTORIQUE DES TRAVAUX GEOLOGIQUES MENES SUR LA ZONE D’ETUDE

Chapitre II : TRAVAUX ANTERIEURS ET MINERALOGIE DE LA LAZULITE ET DE LA DUMORTIERITE

Avant d’entamer la Géologie du secteur d’étude, il s’avère nécessaire d’exposer un aperçu général de la géologie de Madagascar.

II-1 : CADRE GLOBALE DE LA GEOLOGIE DE MADAGASCAR II-1-1 : Géologie historique dans le cadre de Gondwana Le Gondwana est un « super continent » d’un seul tenant, du carbonifère au Trias, formé par l’Amérique du Sud, l’Afrique, l’Inde, et l’Australie (Foucault, 1992). Madagascar qui faisait partie de cette masse continentale, y occupait une position centrale: entre l’Afrique à l’Ouest, l’Inde à l’Est, avec la Somalie au Nord, et l’Antarctique au Sud (figure 7). L’écartement de cette masse continentale a fait de Madagascar une île. En effet l’ouverture du canal de Mozambique a commencé vers le Carbonifère supérieur et s’est effectuée progressivement avec la formation de la marge active de la partie Ouest de Madagascar depuis le Karroo (Permien) et des grands bassins sédimentaires épicontinentaux. Ainsi, l’ouverture de l’Océan Indien vers le Crétacé supérieur s’est effectuée brutalement et a provoqué une remarquable trace de faille subrectiligne affectant le socle cristallin dans la côte Est de Madagascar. La présence de sédiments marins dans la partie Ouest et des îles volcaniques nous renseigne que Madagascar n’est devenue une île qu’à partir du Crétacé supérieur (80Ma). Cette théorie est basée sur l’argument paléontologique, dans la théorie de la dérive des continents et maintenue intégrée dans celle de la tectonique des Plaques.

Figure 7 : Madagascar au sein du Gondwana (Martelat, 1998)

10 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre II HISTORIQUE DES TRAVAUX GEOLOGIQUES MENES SUR LA ZONE D’ETUDE

II-1-2 : Géologie générale

Madagascar est formé de deux entités géologiques bien distinctes :  le socle cristallin d’âge précambrien ;  la couverture sédimentaire d’âge phanérozoïque.

 Le socle cristallin de Madagascar

Le socle cristallin occupe les deux tiers de l’île et affleure dans sa partie orientale et sur le haut plateau de Madagascar. Il est formé par des formations cristallines (roches métamorphiques ortho et paradérivés) polystructurées par des événements orogéniques successifs qui les affectent. Depuis 1941, nombreux chercheurs se sont intéressés à la nomenclature de ce socle et ont donné leurs différentes hypothèses sur l’histoire géologique de Madagascar.

Hypothèse de BESAIRIE (1948)

Elle est basée sur la lithostratigraphie et le gradient de métamorphismes régionaux et locaux des intensités du métamorphisme. Il a donné une classification en trois systèmes, de haut en bas :  le système du Vohibory, sommital : caractérisé par des formations métamorphiques de nature mafique avec une intensité de bas grade ;  le système graphite, médiane : marqué par la présence de graphite à faciès généralement amphibolite profonde, constitué par les six groupes : migmatite, migmatite granitoïde, Manampotsy, Antogil, Ambatolampy, Andriba, et Ampanihy ;  le système Androyen, base : formé par des roches ultra-métamorphiques à faciès granulite, constitué par les groupes de : Fort Dauphin, Tranomaro, et Ampandrandava.

Hypothèse de Hottin (1976) Hottin, en 1976, a publié la zonéographie chronologique de Madagascar. Il a essayé de caler la lithostratigraphie de Besairie et la datation obtenue par Vachette (1971-1973), et de subdiviser Madagascar en trois zones, par rapport à la ligne Bongolava-Ranotsara :  au Nord, le Katarchéen localisé dans les trois régions : Antogil, Masora, Behary ; l’Archéen est l’équivalent de système graphite et Vohibory selon le concept de Besairie ;  au Sud, apparaît le terrain protérozoïque inférieur, dont l’équivalent est le système Androyen ;  au niveau de la ligne Bongolava-Ranotsara évoque le terrain protérozoïque moyen, son équivalent est le groupe d’Amborompotsy dans la partie centrale et le groupe de Daraina dans la partie Nord.

11 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre II HISTORIQUE DES TRAVAUX GEOLOGIQUES MENES SUR LA ZONE D’ETUDE

Hypothèse de Collins et Windley (2003) Sa nomenclature est basée sur le phénomène tectono-métamorphique affectant le socle. D’après eux, ce socle est un ensemble façonné par des évènements tectono-métamorphiques successifs. Ils ont défini les unités suivantes (figure 8):  Cinq blocs tectono-métamorphiques stables qui sont :  le bloc d’Amborompotsy ;  le bloc de Taolagnaro ;  le bloc de Vohibory ;  le bloc d’Antananarivo ;  le bloc d’Antogil.  Trois nappes de charriage  la nappe d’Itremo ;  la nappe de Bemarivo ;  la nappe de Tsaratanana.  Une suture : suture de Bemarivo

Il convient de signaler les aspects suivants : Un bloc stable est un ensemble géologique de nature continentale et structuralement stable, à l’exemple de l’Antogil. Un bloc composite est un ensemble géologique à la fois plissé et cisaillé, c’est le cas du Vohibory par exemple Une nappe est une unité charriée ou chevauchante-décrochante sur une autre formation sous-jacente Une suture est une zone de fermeture limitant deux entités structuralement discordantes.

12 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre II HISTORIQUE DES TRAVAUX GEOLOGIQUES MENES SUR LA ZONE D’ETUDE

Figure 8 : Socle cristallin de Madagascar d’après Collins, Windley (2003)

13 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre II HISTORIQUE DES TRAVAUX GEOLOGIQUES MENES SUR LA ZONE D’ETUDE

 La couverture sédimentaire Elle affleure sur le tiers occidental de Madagascar, et repose en discordance avec le socle cristallin. Cette formation a pris naissance lors de l’écartement de Madagascar avec l’Afrique (équivalent du bassin de Karroo en Afrique du Sud), par le phénomène de rifting au carbonifère supérieur (Besairie, 1962) Selon Besairie, la couverture sédimentaire est constituée par :

 La formation Karroo d’âge permo-jurassique est à faciès généralement continental. De bas en haut, elle comprend trois groupes lithologiques principaux : Sakoa, Sakamena et Isalo :

 Sakoa : - à la base, la tillite, dépôt inférieur dû au déplacement des glaces, constituée par des galets striés avec des argiles blocaux contenant du quartz ; - au médium, au-dessus des tillites se repose la couche à charbon - au sommet, la série rouge inférieure qui se termine par les calcaires marins (calcaire de Vohitolia).  Sakamena : formée essentiellement par des argiles tillitiques  Isalo : se subdivise généralement en trois parties : l’Isalo I, l’Isalo II et l’Isalo III ; caractérisée essentiellement par des sables et grès.

 La formation Post-Karroo d’âge jurassique moyen à nos jours (Hottin, 1976) est constituée essentiellement par des faciès marins (calcaire et marne).

 Les formations volcaniques Les roches volcaniques d’âge crétacé à quaternaire se présentent par recoupement et/ou recouvrement par endroit de l’ensemble socle cristallin et de la couverture sédimentaire.

14 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre II HISTORIQUE DES TRAVAUX GEOLOGIQUES MENES SUR LA ZONE D’ETUDE

II-2 HISTORIQUE DES TRAVAUX GEOLOGIQUES SUR LE SECTEUR D’ETUDE

La région d’Ambatofinandrahana fait partie du vieux socle précambrien de Madagascar. Elle appartient à la nappe d’Itremo (Collins et Windley, 2003).

Du point de vue géologique, cette région présente trois formations bien distinctes :

la série d’Itremo, constituée par la formation paramétamorphique connue sous le nom de série Schisto-Quartzo-Dolomitique (SQD), actuellement appelée série d’Itremo ; la formation magmatique postérieure recoupant la série SQD appelée Complexe Intrusif d’Ambatofinandrahana (CIA) ; les autres formations récentes formées par les pegmatites éocambriennes, les cuirasses et les alluvions.

II-2-1 : La série d’Itremo ou SQD

Initialement, cette série avait été dénommée: série « Schisto-Quartzo-Calcaire » ou SQC (Besairie, 1948), puis renommée : série « Schisto-Quartzo-Dolomitique » ou SQD (Moine, 1974) en raison de la forte tendance dolomitique du cipolin. Actuellement, elle est connue sous le nom de nappe d’Itremo d’après les travaux de Collins et Windley (2003). Ces travaux ont mis en évidence la structure chevauchante-décrochante de la ligne Ranotsara et que le Protérozoïque moyen (SQD) a été charrié au Protérozoïque inférieur (bloc du Sud) d’où son appellation de nappe.

Moine (1974) a affirmé que la série SQD forme une plateforme stable dont l’équivalent abyssal est constitué par le groupe d’Amborompotsy.

La série d’Itremo est un métasédiment métamorphisé dans un faciès de bas grade généralement faciès schiste vert. Ce métasédiment est caractéristique d’une sédimentation épicontinentale de séquence positive dans laquelle certaines polarités de dépôts sont encore conservées à savoir le ripple mark, bed gradding, la structure entrecroisée dans le quartzite, et le stromatolite (algue fossile) dans le cipolin.

Selon, Lacroix (1921-1923) ; Cox et al (1998) ; Fernandez & Schreurs (2003), la série d’Itremo qui repose en discordance sur le vieux socle est constituée de :

 marbre dolomitique ou cipolin avec ou sans stromatolite au sommet ;  quartzite avec ou sans ripple-mark au milieu ;  micaschiste et schiste à la base. 15 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre II HISTORIQUE DES TRAVAUX GEOLOGIQUES MENES SUR LA ZONE D’ETUDE

 Les cipolins

Les cipolins occupent le quart de la surface totale de la région, et affleurent en grand développement sur la partie Est de la région (Belanitra) tandis qu’à l’Ouest on ne trouve que quelques lambeaux (Ihazofotsy). Les cipolins sont des calcaires métamorphisés, formés essentiellement par des calcites enchevêtrés, avec de la trémolite, du diopside et de l’humite. Ils possèdent un aspect saccharoïde et sont généralement dolomitiques. Les cipolins sont caractérisés par une végétation très particulière : l’Aloès. Leur texture est généralement massive, mais peut être moins fréquemment rubanée, due soit à la juxtaposition de roche à grains fins de lit carbonaté et de lit siliceux, soit à l’alternance de lit à biotite et à phlogopite (Daso, 1983). Ce sont des roches généralement blanches, mais pouvant être grises, rosées et à grains fins, c’est ce qui confère aux cipolins leurs beaux marbres, donc leurs valeurs minières et marchande. La présence de l’algue fossile dans les cipolins aux environs de Saronara, mise en évidence par Tortochaux (1962) rend compte de l’intensité très basse du métamorphisme qui a affecté ce sédiment.

 Les quartzites

Les quartzites sont des roches métamorphiques formées essentiellement de grain de quartz (90°/°), il s’agissait probablement de grès qui était métamorphisé par la suite. Dans le secteur d’Ambatofinandrahana, ils sont très développés dans la Commune d’Itremo (partie Ouest) tandis qu’à l’Est, ils ne constituent qu’une ponctuation dans la région de Marofarafara et de Saronara. D’après Moine (1974), les associations minéralogiques de ces quartzites sont constituées par du quartz qui constitue la phase minérale majeure de ces roches et par des minéraux accessoires irrégulièrement répartis : muscovite, biotite, tourmaline, magnétite, feldspath, lazulite et dumortiérite. Les quartzites avec ou sans magnétite sont les plus communs.

 Les schistes

Les schistes sont des roches métamorphiques reconnaissables surtout par un débit plus ou moins en feuillet dû, sous l’influence de contrainte tectonique, soit à une fracturation (schistosité de fracture) soit à une orientation de cristaux de la roche parallèle à ce plan de clivage (schistosité de flux). Selon leur intensité de métamorphisme, il y a deux types de schistes (Moine, 1974):

16 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre II HISTORIQUE DES TRAVAUX GEOLOGIQUES MENES SUR LA ZONE D’ETUDE

- les schistes ardoisiers qui sont des schistes de métamorphisme généralement très faible grade et souvent diagnostiqués encore comme des roches sédimentaires. Ils sont à grains fins et homogènes, à surface parfois légèrement satinée. La couleur est généralement noire, grise. Les variétés à débit régulier sont exploitées pour les ardoises ; - les séricitoschites et les micaschistes, qui sont des schistes d’intensité de métamorphisme faible (épizonal), montrent des cristallisations minérales plus nettes et des cristaux à la limite visibles à l’oeil nu ou à la loupe. Les séricitoschistes présentent des couleurs généralement grises, à surfaces blanchâtres, nacrées ou satinées (feutrages de petits micas blancs plus ou moins aciculaires, désignés comme séricite). Les micaschistes à biotite sont à grain généralement moyen, riches en lamelles de micas visibles à l’œil nu, et à surface brillante. L’ensemble présente une texture planaire due, soit à une schistosité plane, soit à une alternance de lits millimétriques respectivement quartzeux et phylliteux.

 Les orthogneiss

Moine, (1974) a signalé la présence des orthogneiss affleurant en grande partie dans la région d’Imorona en association avec la série stratigraphique. Ce sont des roches granitiques qui ont été mises en place durant l’événement magmatique de 870Ma. Par endroit, on trouve encore du granite alcalin et calcoalcalin très folié présentant souvent des phénomènes de cataclases (Emberger, 1956). Une grande partie a été recristallisée au cours du métamorphisme et passe à des orthogneiss. Il existe trois types d’orthogneiss (Moine, 1974)  orthogneiss à amphibole ;  orthogneiss leptynitique ;  orthogneiss syénitique.

II-2-2 : Le complexe intrusif d’Ambatofinandrahana

Il s’agit d’un ensemble de formations ignées qui comprend des roches filoniennes et des massifs intrusifs traversant le vieux socle et la série d’Itremo (Emberger, 1956). La mise en place de ce complexe est relative à l’orogenèse pan-africaine (550Ma) ; autrement dit, c’est un magmatisme associé à l’événement pan-africain. Ces intrusions ont favorisé le phénomène de métamorphisme de contact avec la série SQD (Moine, 1974). Cet auteur a mentionné la présence d’indicateurs de métamorphisme à haute température comme le cipolin à péridot et le micaschiste à sillimanite localisés en bordure du massif gabbroique de l’Itsindro. De plus, des variétés de minéralisation en substances utiles sont

17 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre II HISTORIQUE DES TRAVAUX GEOLOGIQUES MENES SUR LA ZONE D’ETUDE associées à ces formations intrusives entre autres les minéralisations en cuivre, en plomb, en bastnaésite et en monazite… Selon son âge et sa différenciation magmatique, le CIA se compose de deux phases bien distinctes (Tucher, 1999) : phase gabbroique avec principalement du gabbro, d’âge 870 à 790Ma ; phase calco-alcaline avec des syénites et des granites d’âge 550 à 535Ma.

 Les gabbros

Les gabbros du CIA se présentent sous forme de batholite de tailles différentes : le plus gros c’est le batholite de l’Itsindro avec 80km de long, 15km de large, les petits batholites sont ceux de l’Ifasina, de l’Ivahony, de l’Ampanivana, et de l’Ambohitsaony. Le gabbro est une roche magmatique basique, massive et formée essentiellement de feldspath plagioclase et de pyroxène. Selon la nature du pyroxène on distingue trois types de gabbros : o le gabbro proprement dit : formé de plagioclase + clinopyroxène ; o la norite : gabbro formé de plagioclase + orthopyroxène ; o le gabbronorite formé de plagioclase + orthopyroxène + clinopyroxène. Le gabbro du CIA, d’après les auteurs ayant travaillé dans la région (Moine, 1974 ; Daso, 1986), est formé par des : o gabbronorites composées de plagioclase, de clinopyroxène, d’orthopyroxène et de phlogopite ; o gabbros à texture granoblastique et couronitique composés de plagioclase, de diallage, d’hypersthène, de biotite et de hornblende.

 Les syénites

Roche magmatique acide, calco-alcaline, massive, très pauvre en quartz, la syénite du CIA présente une zonation qui évolue du cœur vers la périphérie en syénite néphélinique, syénite calco-alcalin (médiane) et syénite granitique. Parallèlement à cette évolution, on a aussi une variation de taille des grains : plus fins à l’intérieur et grossiers vers la bordure. Parmi ces syénites du CIA, on peut citer la syénite de Vohimavo, d’Iteho, d’Antoloho, de Marovoalavo, d’Ifasina, et d’Ambatofinandrahana ville. (Moine, 1974). Les syénites ont été classifiées de la manière suivante, selon leur environnement géologique (Moine, 1974):  les syénites porphyroblastiques à faciès malgachitique et la syénite filonienne, associées à l’ensemble basique de l’Itsindro ;

18 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre II HISTORIQUE DES TRAVAUX GEOLOGIQUES MENES SUR LA ZONE D’ETUDE

 les syénites associées à l’orthogneiss de l’Imorona, parallèlement aux syénites de l’Itsindro, et caractérisées par deux types : la syénite filonienne et le massif syénitique ;  les syénites associées au schiste cristallin ayant deux types de gisements : massif et filonien.

 Les granites

Les granites constituent un gisement de batholite relativement important en volume. Ils forment, comme la syénite, une zonation allant des granites alcalins au milieu, au granite monzonitique vers la bordure. Ces granites bordent vers le Sud où ils forment le massif d’Anosikely, et de Vatopokena dans la région d’Itremo. Ils constituent des petits massifs dans la région d’Ambatofinandrahana, Itsindro et un petit pointement isolé dans l’environnement quartzititique vers l’Est (Moine, 1974). Ces granites sont regroupés en trois familles (Delubac et al, 1962):  les granites sécants type Andringitrien ;  les granites alcalins type Antoetra ;  les granites porphyroblastiques dans les micaschistes.

II-2-3 : Les autres formations récentes

 Les pegmatites

Les pegmatites dans cette région sont de type sodolithique et potassique, rencontrées surtout dans des schistes et des cipolins, plus rarement dans le quartzite. A ces pegmatites sont associées les minéralisations en pierres fines, à savoir la tourmaline rubellite, le béryl, le cristal de roche.

 Les cuirasses et les alluvions

Les cuirasses résultent de l’altération des formations schisteuses et se déposent sous forme de croûte superficielle. On les rencontre sur les plateformes d’Ifasina. Les alluvions qui affleurent au bas relief de la zone granitique et micaschiste se présentent en dépôt telles les vallées d’Ihazofotsy, et d’Imasoandro.

19 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre II HISTORIQUE DES TRAVAUX GEOLOGIQUES MENES SUR LA ZONE D’ETUDE

Figure 9 : Extrait de la carte géologique du massif schisto-quartzo-dolomitique de la region d’Ambatofinandrahana ( Moine, 1973)

20 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre II HISTORIQUE DES TRAVAUX GEOLOGIQUES MENES SUR LA ZONE D’ETUDE

LEGENDES

Figure 10. Légendes de la carte SQD ( Moine, 1973) 21 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre II HISTORIQUE DES TRAVAUX GEOLOGIQUES MENES SUR LA ZONE D’ETUDE

II-2-4 : Tectonique de la région

Du point de vue tectonique, trois auteurs ont émis des hypothèses : Hypothèse 1 (Daso, 1986): L’interprétation est basée sur la lecture d’image satellite et la coupe suivant la ligne passant par Amborompotsy-Ambatofinandrahana-Ambositra, auquel cas il a défini quatre événements tectoniques affectant la série d’Itremo. - événement tectonique E1, par une compression vers le NNW, générant des déformations plicatives E-W de la série d’Itremo. C’est l’événement le plus ancien dû probablement à l’orogenèse shamwaienne (orogenie anté-SQD) ; - événement tectono-métamorphique E2, engendrant une compression ENE qui serait responsable du plissement de la série d’Itremo lors d’un métamorphisme régional, avec la mise en place des massifs basiques ; - événement tectonique E3 tardif responsable d’une déformation cisaillante régionale à cinématique dextre qui aurait produit des fronts de chevauchement NW, avec la mise en place de granite dans des zones cisaillantes ; - événement tectonique E4 contemporain de l’événement Pan-Africain, aucune contrainte n’a été observée.

Figure 11 : Tectonique de la région (Daso, 1986)

Hypothèse 2 (Rolin, 1991) L’auteur a indiqué deux zones de cisaillements :

 la zone de cisaillement de Betsileo qui favorise le charriage de la nappe d’Itremo sur le bloc d’Antananarivo ;

 le shear zone de Ranotsara qui a fait charrier la nappe d’Itremo sur le bloc du sud.

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Figure 12. Tectonique de la région montrant la zone de cisaillement de Betsileo (Rolin, 1991)

Hypothèse 3 (Fernandez et Schereurs, 2003) Ils ont indiqué que le métasédiment protérozoique du groupe d’Itremo a été affecté par deux principales déformations synchrones nommées D1 et D2 :

 pendant D1, les sédiments du groupe d’Itremo ont été détachés de leur substratum continental et charrié vers les roches de haut grade. L’ensemble a été intrudé par les gabbros et les granites du Néoprotérozoique supérieur de 800 -790 Ma (Handke et al, 1991). Cette déformation s’est produite dans les conditions de métamorphisme du faciès schiste vert ;

 Une deuxième phase de déformation D2, de nature transgressive a affecté la nappe d’Itremo. Cette déformation est associée à la formation de zones de cisaillement escarpées et de méga-plissement de plan axial Nord-Sud.

23 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre II HISTORIQUE DES TRAVAUX GEOLOGIQUES MENES SUR LA ZONE D’ETUDE

Figure 13. Coupe schématique E-W de la région d’Itremo illustrant la déformation D1 et D2 (Fernandez et Schereurs, 2003)

II-3 : MINERALOGIE DE LA LAZULITE ET DE LA DUMORTIERITE

II-3-1 : Lazulite

 Historique

Le mot « lazulite » vient de l’arabe «lazu », qui veut dire ciel. Une vieille légende veut que la lazulite ait été créée lors d’un bouleversement massif de l’Univers, et pendant lequel des fragments du ciel et la lumière du soleil furent saisis et gardés captifs par la Terre. La lazulite fut découverte à la fin du XVIIIe siècle à Werfel, en Autriche. Elle porta ces noms différents qui, tous faisaient référence à sa belle couleur : émail bleu, bleu de Berlin, et enfin, dans la première année du XIXème siècle, même si ce dernier terme se réfère aussi à la couleur du minéral, il dérive du latin médiéval « lazulum », du persan « lazuward » qui signifie bleu. La lazulite a été signalée pour la première fois à Madagascar par Lacroix (1922) et qui a mentionné plusieurs indices dans le quartzite du mont d’Ibity. Dans la région d’Ambatofinandrahana, la lazulite a été découverte dans le massif quartzitique de Marofarafara (Rantoanina, 1962), au Nord Est de cette ville, lors d’une reconnaissance

24 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre II HISTORIQUE DES TRAVAUX GEOLOGIQUES MENES SUR LA ZONE D’ETUDE d’indice de minerai de Fer. Moine (1974) a mentionné dans sa thèse de doctorat le gisement important de lazulite à 5Km au Sud de la commune d’Itremo.

 Traits généraux de la lazulite

Figure 14 : Minéral de lazulite dans une gangue de quartzite

La lazulite est un alumino-phosphate de magnésium, et de fer qui contient aussi du phosphore et de l’oxygène dans le rapport de 1 /4, pour former le groupe PO4 caractéristique des phosphates ainsi que le groupe oxhydryle (OH). Il s’agit d’un terme magnésifère de la série isomorphe : lazulite-Scorzalite (cette dernière étant ferrifère). La lazulite se cristallise dans le système monoclinique en individus bipyramidaux tabulaires, mais on la trouve plus souvent en masses microgranulaires. Elle a une couleur bleue allant du clair au foncé selon la composition chimique : plus le contenu en fer est grand, plus la couleur est foncée. Il est en général translucide, avec un éclat vitreux. Chauffé, il se fragmente en petits morceaux et se décolore. Les rares gemmes que l’on peut obtenir sont caractérisés par un fort pléochroïsme, variant de l’incolore au bleu.

 Caractéristiques de la lazulite

Classe : minéraux non silicatés Groupe : phosphate

Formule générale : (Mg, Fe) Al2(OH)(PO4)2 Dureté : 5.5 à 6 Densité : 3 à 3.1

25 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre II HISTORIQUE DES TRAVAUX GEOLOGIQUES MENES SUR LA ZONE D’ETUDE

Clivage : imparfait Fracture : irrégulière Couleur : bleue Couleur de la poudre : blanche Eclat : vitreux Fluorescence : aucune

 Gisement de lazulite

La lazulite se trouve dans des roches très riches en silice soient magmatiques (pegmatite), soient métamorphiques (quartzites). Elle est associée à la magnétite, la sillimanite, la kyanite, la dumortiérite, … selon le cas. Le plus grand gisement se trouve au Brésil, dans la région de Rapid, Creek produit le plus beau cristal de lazulite, associé à des nombreux autres phosphates comme la vivianite et la hedlamite. On peut rencontrer quelques cristaux centimétriques en Suède, en Suisse, en Autriche et en Californie.

II-3-2 : Dumortiérite

 Historique

Etymologiquement, le mot dumortiérite vient du nom d’un paléontologue français (1802) E. Dumortier, suivi d’un suffixe «-ite ». La dumortiérite fut découverte à Beaunam, Chaponst en France près de Lyon. La présence de la dumortiérite à Madagascar a été signalée dans le district d’Ambatofinadrahana (Emberger, 1956). Il a découvert un très beau gisement à 3Km au sud de Riampotsy (40km environ à l’Ouest Nord Ouest d’Ambatofinadrahana. Le minéral se trouve dans une pegmatite à béryl et à tourmaline noire de faible puissance, recoupant la schistosité de schiste finement litée.

 Traits généraux de la dumortiérite

La dumortiérite est un borosilicate d’alumine et de fer qui se cristallise dans le système orthorhombique, en cristaux allongés souvent fibreux. C’est un minéral accessoire dans des pegmatites et des gneiss de couleur bleue à bleu-verte

26 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre II HISTORIQUE DES TRAVAUX GEOLOGIQUES MENES SUR LA ZONE D’ETUDE

Figure 15 : Minéral de dumortiérite dans une gangue de quartzite

 Caractéristiques de la dumortiérite

Classe : minéraux silicatés Groupe : nésosilicate Famille : subnésosilicate

Formule générale : (Al,Fe)7O3 (BO)3 [SiO4]3 Densité : 3,21 à 3,41 Dureté : 7 à 8,41 Eclat : vitreux à terne Couleur : bleue, bleue verdâtre, violette Trace : blanche Cassure : subconcoïdale Clivage : parfait Transparence : translucide Morphologie : petits cristaux fibreux Forme cristalline : orthorhombique Attaquable par les acides Facilement fusible au chalumeau

27 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre II HISTORIQUE DES TRAVAUX GEOLOGIQUES MENES SUR LA ZONE D’ETUDE

 Gisement de dumortiérite

C’est un minéral peu fréquent des gisements hydrothermaux, de température moyenne, associé aux autres minerais d’argent (Ag) et galène dans une pegmatite. La dumortiérite se trouve aussi dans une roche métamorphique comme le quartzite. A Madagascar, le plus grand gisement de dumortiérite se trouve dans la région de Riampotsy, district d’Ambatofinandrahana dans une gangue de pegmatite. D’autres indices moins importants ont été signalés dans les pegmatites à chrysobéryl de la région d’Alaotra : les petites baguettes de dumortiérite sont englobées dans une matrice de quartz. Dans la région de Midongy Atsimo, Emberger (1956) a signalé la présence de dumortiérite dans un galet de quartzite à ciment siliceux.

28 RANDRIATAHINA Hervé

PARTIE II

TRAVAUX REALISES

Chapitre III : CARACTERES PETROGRAPHIQUES DU QUARTZITE

Chapitre III : CARACTERES PETROGRAPHIQUES DE QUARTZITE D’ITREMO

III-1 : INTRODUCTION

Ce chapitre concerne les descriptions macroscopique et microscopique des lithologies d’Itremo ; ceci permet ainsi de donner une nomenclature aussi bien que possible de chaque formation rocheuse. Les travaux entrepris, axés surtout sur l’étude des caractères pétrographiques des formations quartzeuses ont montré qu’on est en présence de roches métamorphiques, probablement des quartzites.

Les quartzites sont des roches siliceuses, compactes, à cassure conchoïdale, lisses ou finement esquilleuses, en général claires et d’aspect gras. Ils sont constitués de cristaux de quartz intimement soudés et souvent dentelés et engrenés. Le plan de cassure de cette roche traverse les cristaux et ne contourne pas les grains.

Les quartzites peuvent avoir deux origines soit par métamorphisme d’une roche détritique (sable, grès), soit par métamorphisme d’un filon de quartz. Les chapitres qui suivent concernent la recherche de leur origine.

Les gisements de quartzites bleus et violets d’Itremo se trouvent, très localement, dans la bordure Est et au sommet du massif de Tsiambenana-Itremo. Il est limité par les coordonnées suivantes :

Au Sud : 20° 38.744’

Au Nord : 20° 37.103’

A l’Est : 46° 37.742’

A l’Ouest : 46° 36.302’

Ces lieux sont accessibles par une piste carrossable, déjà construite par la société MAGRAMA, lors de son exploitation en 1997 qui relie l’ancien campement et la commune d’Itremo. Ils se localisent à 5 kilomètres au Sud de la ville d’Itremo. Cette localité est difficilement accessible pendant la saison de pluie et moyennement abordable durant la période sèche.

29 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre III : CARACTERES PETROGRAPHIQUES DU QUARTZITE

La carte mise à jour ci-après mentionne les routes existantes et les villages avoisinants dans le secteur d’étude, ainsi que les anciennes carrières déjà exploitées. Elle est présentée sur un fond géologique numérisé de manière à mieux cerner les formations géologiques et les travaux de franchissements à faire en cas d’exploitation ou de prospection détaillée moyennant des matériels lourds.

Figure 16 : Carte de localisation des carrières

30 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre III : CARACTERES PETROGRAPHIQUES DU QUARTZITE

III-2 : LES VARIETES DE QUARTZITES

Selon les couleurs de la roche, le massif de l’Itremo présente trois variétés de quartzites :  Quartzite bleu rencontré surtout sur la bordure, et au sommet du massif de Tsiambenana ;  Quartzite violet observé au Sud du col d’Itremo ;  Quartzite blanc rencontré presque partout dans les quartzites d’Itremo.

Dans ce mémoire, nous nous intéressons aux variétés de « quartzite bleu et violet », lesquelles sont déjà exploitées par la société en 1997.

Selon la morphologie et la morphoscopie granulaire, les quartzites présentent deux types : quartzites vitreux et quartzites gréseux.  Les quartzites vitreux, constitués par l’association de gros cristaux de quartz fortement engrainés forment des reliefs très émoussés à éluvions de débris de taille centimétrique dû à l’action de l’érosion ;  Les quartzites gréseux sont des itacolumites (grès à grains engrainés d’une manière lâche et articulé) à grain fin et présentent parfois un débit en feuillets flexibles. Des épandages de sables blancs sont fréquents. Ces quartzites montrent une assez grande variation dans les textures depuis des associations en mosaïque à grains fin, sans ciment (itacolumites), jusqu’à des termes subordonnés, mais bien représentés, où les cristaux les plus gros sont engrainés comme dans le premier type. La juxtaposition des faciès plus ou moins friables les conduit ainsi aux surfaces tourmentées.

III-3 : STRUCTURE DES QUARTZITES

Les quartzites d’Itremo, dans notre zone d’étude, sont tous en affleurement, sous forme de bancs monoclinaux ayant une direction générale subméridienne et un pendage moyen variant de 35 à 45°W. Partout, les sommets des quartzites sont occupés par des massifs sur lesquels on n’observe que des produits de leur désagrégation mécanique appelés éboulis de quartzites. Les quartzites présentent une surface très accidentée et constituent des massifs dont les sommets sont dépourvus de sol. Cette particularité du quartzite peut s’expliquer par la résistance à l’érosion et son inaltération. En effet, les quartzites n’offrent aucune possibilité d’altération chimique.

31 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre III : CARACTERES PETROGRAPHIQUES DU QUARTZITE

D’une manière générale, les surfaces de stratifications ne sont pas nettement marquées dans les quartzites en raison de l’homogénéité des faciès et de la constitution fréquente monominérale. Les plans de stratifications sont repérables en se référant à des intercalations micaschisteuses, et en définitive, les cas sont assez rares où l’indétermination ne peut être levée. Ces plans se situent surtout dans le domaine des quartzites vitreux homogènes. Quelques structures particulières aux sédiments sont identifiables dans les quartzites les moins transformés.

III-3-1 : Structure entrecroisée

Cette structure parait assez fréquente et rarement nette. Elle est souvent accompagnée de figures de troncatures avec un plan de stratification qui fournit des critères de polarités stratigraphiques.

Structure entre croisée

Figure 17 : Photo montrant la stratification entrecroisée

III-3-2. Ripple mark

C’est une ride de plage allongée formant un relief de hauteur environ 1 à 5cm, à la surface supérieure de la couche détritique. Elle peut avoir comme origine l’agitation de la

32 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre III : CARACTERES PETROGRAPHIQUES DU QUARTZITE

houle sur les plages et indique le sens de courant. La ripple mark prête assez souvent à certaines confusions avec des structures d’origine tectonique. Leurs structures sont bien marquées dans les quartzites gréseux par la présence de figures d’interférence en forme d’oreillers, et de dissymétrie de rides. Le massif d’Itremo, au Sud-Ouest d’Ianasana montre le type le plus remarquable.

Figure 18 : Photo montrant la ripple mark

III-4 : DESCRIPTION MACROSCOPIQUE DE CHAQUE TYPE D’AFFLEUREMENT

La description de chaque type de gisement est rangée par ordre d’importance :

III-4-1 : Affleurement n° 01

Tableau III. Coordonnées d’affleurement n° 01

Degré minute Coordonnées Laborde Carreau S : 20° 38.382’ X=419.101 C E : 46° 37.650’ Y=608.321 Alt : 1539m

33 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre III : CARACTERES PETROGRAPHIQUES DU QUARTZITE

Figure 19 : Photo de l’affleurement n° 01

L’affleurement se situe à 30m à l’Ouest de l’ancien campement, sur la bordure Est du massif de Tsiambenana, près du contact de la formation schisteuse. Il se présente sous forme de gros blocs allongés de dimension 150mx25m et s’oriente N175.

La roche est constituée par des grains fins bien distribués et homogènes. Elle est de teinte claire à dominance bleue avec quelques intercalations blanchâtres. Au niveau de cette roche, la texture est généralement massive. On observe quand même quelques aspects foliés dus à l’alignement de certains minéraux bleutés. Sur la partie supérieure on remarque bien la structure entrecroisée du quartzite.

Du point de vue de composition minéralogique, le quartzite bleu est formé essentiellement par des grains de quartz. Les minéraux accessoires en grain très fin ne sont pas identifiables même à la loupe.

Ce site a été déjà exploité par la société, mais il reste encore quelques blocs pouvant être exploités. Il est à grain fin cohérent et possède une couleur bleue. L’accès à ce site est relativement facile car il existe déjà une ancienne piste construite par la société lors de son exploitation en 1997. A 20m il y a un point d’eau utilisable pour l’exploitation.

III-4-2 : Affleurement n° 02

Tableau IV. Coordonnées d’affleurement n°02

34 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre III : CARACTERES PETROGRAPHIQUES DU QUARTZITE

Degré minute Coordonnées Laborde Carreau S : 20° 38.181’ X=419.213 C E : 46° 37.307’ Y=607.825 Alt : 1528m

Figure 20 : Photo de l’affleurement n° 02

L’affleurement se présente sous forme de banc de dimension 250m x 40m et de direction N015 et pendage 30°W. Il se localise en bordure Est de Tsiambenana, à 40m au Nord Ouest du campement

Pétrographiquement, il s’agit d’un quartzite à grain fin, cohérent. La roche possède une couleur généralement bleue et une teinte claire. La texture est massive mais la roche possède un aspect folié parfois. Sur la partie gauche de l’affleurement, il y a la présence de venue tardive (mobilisât) sous forme de petit filon décimétrique de couleur blanche recoupant la roche. Le composant minéralogique majeur de cette roche est le quartz, et avec des minéraux accessoires microscopiques.

L’accès à ce site est facile grâce à une ancienne piste construite par la société lors de l’exploitation antérieure.

III-4-3 : Affleurement n° 03

Tableau V. Coordonnées de l’affleurement n°03

35 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre III : CARACTERES PETROGRAPHIQUES DU QUARTZITE

Degré minute Coordonnées Laborde Carreau S : 20° 38.026’ X=419.675 C E : 46° 37.271’ Y=607.642 Alt : 1582m

Figure 21 : Photo de l’affleurement n° 03

L’affleurement se localise sur un flanc Ouest de la colline du col d’Itremo, à 200 m à l’ESE de la route nationale n°35. Il apparaît sous forme de banc de dimension 120m x 40m et de direction N013, pendage 28°W. La roche est constituée par des grains fins homogènes et compacts. Elle possède une teinte bleue violacée presque homogène et une texture massive. Dans cette roche, on observe bien la structure entrecroisée des quartzites et une imprégnation de couleur rougeâtre sur la partie inférieure de la roche qui pourrait être due à l’altération des minéraux d’oxyde de fer Ce quartzite est formé essentiellement par des grains de quartz et des minéraux accessoires microscopiques. L’accès à ce site est relativement facile parce qu’il est proche de l’ancienne carrière ouverte mentionnée précédemment.

36 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre III : CARACTERES PETROGRAPHIQUES DU QUARTZITE

III-4-4 : Affleurement n° 04

Tableau VI. Coordonnées de l’affleurement n°04

Degré minute Coordonnées Laborde Carreau S : 20° 38.145’ X=419.834 C E : 46° 37.319’ Y=607.605 Alt : 1657m

Figure 22 : Photo de l’affleurement n° 04

L’affleurement se présente sous forme de blocs allongés de dimension 60m x 30m orientés suivant la direction N111. Il est localisé sur le flanc Est du massif de Tsiambenana. La roche a une couleur généralement bleutée en cassure fraîche, mais il y a la présence de couleur rouge à rougeâtre en patine. Cette couleur rougeâtre pourrait être due à l’altération des minéraux opaques comme l’oxyde de fer. L’eau météorique et le changement climatique constituent ici les facteurs qui déclenchent l’altération des minéraux d’oxyde. L’altération commence par la surface puis pénètre à l’intérieur de la roche au fur et à mesure que les agents d’altération s’intensifient. La texture est généralement massive. On observe quand même quelques aspects foliés dus à l’alignement de certains minéraux bleutés. L’accès à ce niveau est facile grâce à sa proximité de la piste d’évacuation des produits lors de l’ancienne exploitation. A 50m, il existe un point d’eau qui peut être utilisée.

37 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre III : CARACTERES PETROGRAPHIQUES DU QUARTZITE

III-4-5 : Affleurement n° 05

Tableau VII. Coordonnées de l’affleurement n°05

Degré minute Coordonnées Laborde Carreau S : 20° 38.401’ X=418.821 C E : 46° 36.602’ Y=607.716 Alt : 1712m

Figure 23 : Photo de l’affleurement n° 05

L’affleurement se présente en ban de dimension 130m x 40m et de direction N012, pendage 27°W. Il se trouve sur la bordure Est du massif de Tsiambenana Itremo. La roche est constituée par des grains fins homogènes et compacts. Elle possède une couleur généralement bleue mais avec quelques intercalations blanchâtres. La texture de cette roche est généralement massive. On observe quand même quelques aspects foliés dus à l’alignement de certains minéraux bleutés. Au point de vue de sa composition minéralogique, la roche est formée essentiellement par des grains de quartz L’accès est facile, vu la proximité de l’ancienne carrière et la présence de l’ancienne route carrossable. A 50m de ce site, un point d’eau peut être utilisé lors d’une éventuelle exploitation.

38 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre III : CARACTERES PETROGRAPHIQUES DU QUARTZITE

III-4-6 : Affleurement n° 06

Tableau VIII. Coordonnées de l’affleurement n°06

Degré minute Coordonnées Laborde Carreau S : 20° 38.680’ X=419.937 F E : 46° 37.662’ Y=607.352 Alt : 1736m

Figure 24 : Photo de l’affleurement n° 06

L’affleurement possède une forme de banc de dimension 150m x 30m et de direction N010 et de pendage 31°W. Il se situe en bordure Est du massif de Tsiambenana, près de l’ancienne carrière. La roche est constituée par des grains fins bien distribués et homogènes. Elle est de teinte claire à dominance bleue avec quelques intercalations blanchâtres. L’imprégnation de la couleur rouge sur la partie supérieure sont due à l’altération des minéraux d’oxydes et les tachetés jaunes seraient probablement des végétaux comme les algues. Cette roche a une texture généralement massive. Mais, on observe quelques aspects foliés dus à l’alignement certains minéraux bleutés. Sur la partie droite, on observe bien la présence de deux failles parallèles de direction N-S qui est concordante à celle de fracture que nous avons étudié au chapitre III lors de l’analyse

39 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre III : CARACTERES PETROGRAPHIQUES DU QUARTZITE structurale (figure 30, page 51) ; également le phénomène de plissement sur la partie gauche s’accordant au bloc diagramme (figure 72, page 110). L’accès à ce niveau est facile car il se trouve près de l’ancien campement, avec présence d’un point d’eau utilisable lors d’une éventuelle exploitation.

III-4-7 : Affleurement n° 07

Tableau XI. Coordonnées de l’affleurement n°07

Degré minute Coordonnée Laborde Carreau S : 20° 38.564’ X=419.834 F E : 46° 37.100 Y=607.605 Alt : 1750m

Figure 25 : Photo de l’affleurement n° 07

L’affleurement se présente sous forme de blocs allongés de dimensions 80m x 30m et de direction N 050. Il se trouve sur le flanc Est Sud du massif de Tsiambenana. C’est un quartzite à grain fin cohérent. La couleur est généralement bleue, mais on observe de mobilisât de couleur blanche recoupant la roche et des taches de couleur rougeâtre pouvant

40 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre III : CARACTERES PETROGRAPHIQUES DU QUARTZITE provenir de l’altération des minéraux opaques. La roche possède une structure généralement massive. Le quartz forme les minéraux majeurs de cette roche. L’accès à ce site est facile parce qu’il est proche de l’ancien campement de la société. A 40m, il existe un point d’eau utilisable lors d’une éventuelle exploitation.

III-4-8 : Affleurement n° 08

Tableau X. Coordonnées de l’affleurement n°08

Degré minute Coordonnées Laborde Carreau S: 20° 38.602’ X=419.834 F E: 46° 37.815’ Y=607.605 Alt : 1650m

Figure 26 : Photo de l’affleurement n° 08

L’affleurement se présente sous forme de banc de dimension 130m x 30m et de direction N009. Il se situe toujours sur le flanc Sud Est du massif de Tsiambenana. La roche est constituée par des grains fins bien distribués et homogènes. Elle est de teinte claire à dominance bleue avec quelques intercalations blanchâtres. La roche a une texture

41 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre III : CARACTERES PETROGRAPHIQUES DU QUARTZITE généralement massive. Mais, nous observons quelques aspects foliés dus à l’alignement de certains minéraux bleutés. Le composant minéralogique est le quartz. L’accès à ce niveau est plus facile car il se localise proche de l’ancien campement de la société. Il y a un point d’eau à 50m de ce site.

III-4-9 : Affleurement n° 09

Tableau XI Coordonnées de l’affleurement n°09

Degré minute Coordonnées Laborde Carreau S: 20° 38.602’ X=419.834 F E: 46° 37.815’ Y=607.605 Alt : 1650m

Figure 27 : Photo de l’affleurement n° 09

L’affleurement se localise sur le flanc Sud Est du massif de Tsiambenana. Il se présente sous forme du banc de dimension 210 m x 50 m et de direction N010 et pendage 25°W.

La roche est constituée par des grains fins bien distribués et homogènes. Elle est de teinte claire à dominance blanche. Elle possède une texture généralement massive.

42 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre III : CARACTERES PETROGRAPHIQUES DU QUARTZITE

Cette roche possède la même composition minéralogique que la précédente. L’accès à ce site est relativement facile, l’affleurement se trouve à la proximité de l’ancien campement et la présence d’un point d’eau aux alentours de ce site offre un grand avantage.

III-4-10 : Affleurement n° 10

Tableau XII : Coordonnées de l’affleurement n°10

Degré minute Coordonnées Laborde Carreau S : 20° 38.875’ X=419.834 F E : 46° 37.510’ Y=607.605 Alt : 1695m .

Figure 28 : Photo de l’affleurement n° 10 L’affleurement se présente sous forme de banc de dimension 350m x 25m et de direction N018 avec un pendage 25°W. Il se situe sur la bordure Sud-Ouest de la colline d’Itremo.

Il s’agit d’un quartzite à grain fin homogène et peu cohérent. La roche possède une teinte bleue violacée presque homogène et une texture massive. Dans cette roche on observe l’imprégnation de couleur rouge sur la partie gauche de la roche qui pourrait être due à l’altération des minéraux d’oxyde de fer.

43 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre III : CARACTERES PETROGRAPHIQUES DU QUARTZITE

Ce quartzite est formé essentiellement par des grains de quartz. L’accès à ce niveau est facile car il est proche de l’ancien campement et du point d’eau utilisable lors d’une éventuelle exploitation.

III-4-11 : Affleurement n° 11

Tableau XIII Coordonnées de l’affleurement n°11

Degré minute Coordonnées Laborde Carreau S : 20° 36.208’ X=419.834 A E : 46° 34.910’ Y=607.605 Alt : 1677m

Figure 29 : Photo de l’affleurement n° 11 L’affleurement se localise sur un flanc Ouest de la colline du col d’Itremo, à 200 m à l’ESE de la route nationale n°35. Il apparaît sous forme de banc de dimension 210m x 40m et de direction N013, pendage 28°W. La roche est formée par des grains fins compacts et homogènes. Elle a une couleur généralement violette avec quelques intercalations de couleurs blanchâtre. La texture est généralement massive mais on observe un aspect folié bien visible par endroit. Ce quartzite est formé essentiellement par des grains fins de quartz. L’accès à ce site est facile car il est situé à 100m à l’Est de la route nationale n°35.

44 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre III : CARACTERES PETROGRAPHIQUES DU QUARTZITE

III-4-12 : Affleurement n° 12

Tableau XIV Coordonnées de l’affleurement n°12

Degré minute Coordonnées Laborde Carreau S : 20° 36.099’ X=419.834 A E : 46° 34.823’ Y=607.605 Alt : 1680m

Figure 30 : Photo de l’affleurement n° 12

L’affleurement se présente sous forme de banc de dimension 130m x 40m et d’une orientation N016. Il se localise sur une bordure Est d’une colline, au SE du col d’Itremo. Il s’agit d’un quartzite à grain fin homogène et cohérent. La roche a une couleur généralement violette avec une teinte blanchâtre. La texture est généralement massive. L’accès à ce site est facile à faire aussi parce qu’il est distant de 150m de la route nationale n°35. A 40m de ce site se trouve un point d’eau utilisable lors d’une éventuelle exploitation.

III-4-13 : Affleurement n° 13

Tableau XV Coordonnées de l’affleurement n°13

45 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre III : CARACTERES PETROGRAPHIQUES DU QUARTZITE

Degré minute Coordonnées Laborde Carreau S : 20° 36.37.460’ X=419.834 B E : 46° 34.650’ Y=607.605 Alt : 1680m

Figure 31 : Photo de l’affleurement n° 13

L’affleurement possède une forme de banc de dimension 150m x 40m et de direction N008 et de pendage 31°W. Il se localise sur un flanc de colline à 250m à l’ESE de la route nationale.

La roche est constituée par des grains fins bien distribués et homogènes. La couleur est violette, de teinte claire à dominance blanche. Elle possède une texture généralement massive. Cette roche possède la même composition minéralogique que la précédente. L’accès à ce site est facile à construire car il se situe à 200m EES de la route nationale n°35. A 20m de ce site, il existe un point d’eau qui peut être utilisé lors d’une éventuelle exploitation.

46 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre III : CARACTERES PETROGRAPHIQUES DU QUARTZITE

III-5 : AUTRES FORMATIONS ENVIRONNANTES

D’après la carte géologique (figure 59), et les observations sur le terrain, les formations environnantes sont constituées par : des schistes, du cipolin, du granite et de la pegmatite.

III-5-1 : Schistes

Aux coordonnées X = 419.2 et Y = 608.7, à l’intérieur du carreau C près du contact avec les quartzites, les schistes se présentent sous forme de banc d’affleurement ayant une direction N 140 plongeant vers SSW. Dans notre périmètre minier, leur extension est plus restreinte que celle du quartzite, mais plus large que le cipolin. Les schistes épousent directement la formation quartzitique. Leur contact est caractérisé par un changement brusque de l’altitude et de la couleur du sol et même de la végétation. Sur le point de prélèvement d’échantillons, nous avons observé du schiste ardoisier de très faible métamorphisme archizonal (Moine, 1974). Des signes de graded-bedding ont été encore bien observés. Ils sont à grain fin homogène, dur et possède une texture schisteuse. La couleur du schiste est généralement noire, grise et il a une surface légèrement sentinée (feutrage des petits micas plus ou moins aciculaires). La variété, de ces schistes à débit régulier est exploitée pour les ardoisiers. Les composants minéralogiques essentiels de ces schistes sont le quartz et les micas (muscovite et plus ou moins biotite). On y trouve également du silicate d’alumine rare comme l’andalousite et des feldspaths. Selon leurs compositions minéralogiques, on a des micaschistes à muscovite.

Figure 32 : Affleurement de Schiste, localisation : X = 419.2 et Y = 608.7

47 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre III : CARACTERES PETROGRAPHIQUES DU QUARTZITE

III-5-2 : Marbre (cipolin)

L’affleurement se situe à 3km au sud d’Itremo, sur les coordonnées X=418.6 et Y=609.4. À l’intérieur du carreau C, le cipolin ne se présente que sous forme de lambeau de puissance visible sur une cinquantaine de mètre. La présence de la rivière d’Ifaofao près du site permet d’avoir une belle vue et un paysage magnifique. Il est moins abondant que les schistes. Le cipolin qui s’associe en discordance avec la formation schisteuse est toujours caractérisé par la présence de plante aloès. Le contact du cipolin avec le schiste est remarquable par le changement de relief (zone déprimée pour le schiste) et la couleur du sol rougeâtre. C’est une roche dure, à grain moyen présentant un aspect saccharoïde. Le cipolin possède une couleur généralement blanche et une texture massive. La direction de foliation est de N145 avec un pendage de 33° vers le SSW. Du point de vue association minéralogique, le cipolin est essentiellement formé par l’alternance de calcite et de dolomite. Les minéraux accessoires sont représentés par la trémolite, le quartz et le diopside.

Figure 33: Affleurement de marbre, localisation : X=418.6 et Y=609.4

III-5-3 : Granite

A l’intérieur du carreau D, aux coordonnées X=421.2 et Y=608.4, le granite se présente sous forme d’un batholite gros volumineux, avec une extension considérable de plus de 8Km de longueur. Il est en position discordante avec la formation schisteuse c'est-à-dire postérieure au socle cristallin métamorphique.

48 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre III : CARACTERES PETROGRAPHIQUES DU QUARTZITE

Il s’agit du granite alcalin d’Ambohipahina de couleur mésocrate. Selon la disposition et la taille des minéraux constitutifs, le granite possède une texture massive et une structure grenue.

Du point de vue minéralogie, les minéraux cardinaux sont représentés par du quartz et des feldspaths, principalement de l’orthose, et les minéraux accessoires sont formés par de la biotite. Il s’agit donc d’un granite à biotite.

Figure 34 : Affleurement de granite en boule, localisation X=421.2 et Y=608.4

III-5-4 : Pegmatites

Deux pegmatites sodolithiques ont été rencontrées à l’intérieur des carreaux A et C au niveau des formations schisteuses dont les coordonnées respectives sont les suivantes : X=416.3 Y=611.4 et X = 418.6, Y= 608.3. Ces deux roches se présentent sous forme de filon de faible épaisseur. Le vestige d’une ancienne exploitation de type artisanal est encore visible. Des villageois de la périphérie exploitent aussi ces pegmatites pour en extraire du cristal de quartz qu’ils vendent au marché d’Ambatofinandrahana. Du point de vue minéralogique, les minéraux cardinaux sont représentés par le quartz, le feldspath alcalin (orthose ou albite) et les minéraux accessoires sont constitués par du lépidolite, de la tourmaline.

49 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre III : CARACTERES PETROGRAPHIQUES DU QUARTZITE

Figure 35 : Affleurement de pegmatite, localisation : X=416.3 Y=611.4

50 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre III : CARACTERES PETROGRAPHIQUES DU QUARTZITE

Figure 36 : Extrait d’une carte géologique (Besairie 1964) coupure M 51 51 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre III : CARACTERES PETROGRAPHIQUES DU QUARTZITE

III-6 : DESCRIPTION MICROSCOPIQUE

III-6-1 : Quartzite bleu

La composition minéralogique paraît un peu différente de ce que nous avons vu macroscopiquement. La particularité ici, est que l’on peut mieux voir les minéraux accessoires non perceptibles macroscopiquement. La détermination de la composition minéralogique du quartzite bleu est donnée par les figures suivantes.

Figure 37 : Microphotographie de l’échantillon E2 (x5) en lumière naturelle

52 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre III : CARACTERES PETROGRAPHIQUES DU QUARTZITE

Figure 38 : Microphotographie de l’échantillon E2 (x5) en lumière polarisée

L’estimation du pourcentage des minéraux constitutifs du quartzite bleu prélevé au niveau de l’ancienne carrière de Bekolakola dans le carreau C est obtenue d’après les proportions qui occupent la surface totale de lame mince.

Variété de faciès Pourcentage des minéraux

Quartz ………………………………… ……93% Faciès bleu Lazulite…………………………… ………..5% Dumortiérite…………………………………1% Opaque………………………………… ...0.5%

Tableau XVI : tableau de pourcentage des minéraux constitutifs des quartzites bleutés

L’échantillon de quartzite bleu (E4) prélevé sur l’ancienne carrière montre des grains des minéraux de différentes tailles et des cristaux fibreux allongés. On observe des grains de

53 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre III : CARACTERES PETROGRAPHIQUES DU QUARTZITE quartz, des grains de dumortièrite et de magnétite subarrondis et des cristaux allongés de lazulite. La microstructure est granoblastique hétérogranulaire.

Au microscope, les minéraux de quartz se présentent sous forme de masses granulaires très compactes occupant la majeure partie de la surface d’une lame. Selon leur taille et leur forme cristalline, on observe deux types de quartz :  Grains de grande taille comprise entre 0.4 à 1mm de diamètre et de forme xénomorphe. En effet, ces minéraux constituent l’ancien grain détritique de quartz. Ils sont étirés suivant la direction de foliation et forme la matrice.  Grains de petite taille comprise entre 0.05 à 0.3mm de diamètre et de forme polyédrique. Ce sont des quartz néoformés ou recristallisés présente un angle presque 120° entre eux formant des jonctions triples.

En lumière naturelle, le quartz est caractérisé par un relief très faible (indice voisin de baume) et par une couleur incolore. Dépourvu de toute altération, le quartz est toujours limpide, et montre une plage claire. Il ne possède ni clivage, ni macle. En lumière polarisée, la teinte de polarisation est le gris de premier ordre. Le quartz présente une extinction roulante (ondulante) c'est-à-dire que le minéral ne s’éteint pas en même temps lors de la rotation de platine.

Les minéraux fibreux, de couleur bleue sont formés essentiellement par des lazulites qui sont de petite taille : 0.05 à 0.1mm de long et allongés suivant la direction de foliation. Les cristaux de lazulites montrent une position interstitielle avec la matrice de quartz. En lumière naturelle, la lazulite est caractérisée par un pléochroisme intense du bleu foncé à bleu violet et un relief fort. En lumière polarisée, la teinte de polarisation est le gris de second ordre. La lazulite possède une extinction droite.

Les cristaux de dumortiérite sont de petite taille comprise entre 0.05 à 0.08mm et se présentent sous forme de grains subarrondis entre les interstices de la masse granulaire de quartz. En lumière naturelle, elle a une couleur bleu vert et un relief fort. C’est un minéral pléochroique allant du bleu vert au jaune bleuâtre. En lumière polarisée, l’extinction est droite. La proportion de la quantité de la dumortiérite par rapport à la lazulite est de l’ordre 20% (tableau 18 page 92).

54 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre III : CARACTERES PETROGRAPHIQUES DU QUARTZITE

Les cristaux de minéraux opaques dont la taille varie de 0.02 à 0.05 sont constitués par de l’hématite. Ils se présentent sous forme de petite masse granulaire de faible proportion (0.5%). Les minéraux d’hématite sont en situation interstitielle entre les grains de quartz. Ils s’agissent d’un minéral isotrope c'est-à-dire il reste toujours éteint en lumière naturelle qu’en lumière polarisée.

Dans cette lame, on observe un beau linéament de lazulite et de dumortiérite de direction N-S qui s’accorde à celle de foliation que nous avons vu dans le chapitre III (figure 30, page 50).

III-6-2 : Quartzite violet

La composition minéralogique du quartzite violet, qui diffère de la composition macroscopique par la présence de minéraux accessoires bien visibles microscopiquement, ressemble à celle de quartzite bleu. Mais elle se distingue par la proportion quantitative en lazulite et en dumortiérie. D’après les caractéristiques microscopiques des minéraux, la détermination de la composition minéralogique est présentée sur les figures (figures 62-63) suivantes

Figure 39 : Microphotographie de l’échantillon E4 (x5) en lumière naturelle

55 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre III : CARACTERES PETROGRAPHIQUES DU QUARTZITE

Figure 40 : Microphotographie de l’échantillon E4 (x5) en lumière polarisée

La proportion obtenue par l’estimation des surfaces occupées par les minéraux sur une microphotographie de la lame mince est donnée sous forme de tableau suivant :

Variété de faciès Pourcentage des minéraux

Quartz ………………………………………94% Faciès violet Lazulite………………………………….…...2.5% Dumortiérite…………………………………..3% Opaque……………………………………...0.5%

Tableau XVII: tableau de pourcentage des minéraux constitutifs des quartzites violacés

La lame E4 (figure 62), que nous avons prise sur la bordure Est d’une colline, au SE du col d’Itremo dans un affleurement en banc décamétrique, présente la même texture que la roche précédente, c’est à dire les minéraux constitutifs des cette roche n’ont pas la même forme ni la même taille ; on constate la présence des cristaux subarrondis (phase dominante) et des cristaux fibreux de lazulite.

56 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre III : CARACTERES PETROGRAPHIQUES DU QUARTZITE

Le quartz reste toujours la phase minérale dominante sur cette lame. Il apparaît sous deux formes : en grains subarrondis de taille moyenne 0.3 à 0.8mm de diamètre constituant l’ancien vestige de grains de quartz détritique et en petits grains néoformés souvent de forme polyédrique et de petite taille. En lumière naturelle, les quartz sont caractérisés par sa plage limpide et son relief très faible. En lumière polarisée, leur teinte de polarisation appartient au gris de premier ordre et l’angle d’extinction est roulant ou ondulant.

La lazulite forme des petits cristaux fibreux de quelques dizaines de microns et apparaît en position interstitielle dans la matrice de quartz. Son pourcentage est peu abondant (2.5%) par rapport à celui de la lame de quartzite bleu (E2) précédent. Elle possède la même caractéristique microscopique que la lazulite de la lame précédente (E2).

La dumortiérite apparaît généralement sous forme de petits grains de taille moyenne 0.01 à 0.04mm, disséminée entre les interstices de quartz. Elle est en quantité importante dans cette lame et constitue 3% de la roche totale. En lumière naturelle, la dumortiérite est facilement reconnaissable par sa pléochroisme allant du bleu vert au bleu jaune et par son relief fort. En lumière polarisée, elle montre une extinction droite.

Les minéraux opaques se présentent sous forme de petits grains plus ou moins arrondis de taille comprise entre 0.02 à 0.05mm. Ils sont toujours en faible quantité (0.5%) dans cette lame. En lumière naturelle et lumière polarisée, les minéraux opaques restent toujours éteints. Il s’agit d’un minéral isotrope.

III-6-3 : Quartzite blanc

L’échantillon de quartzite blanc prélevé au niveau de carreau C montre une composition minéralogique différente de ces deux lames précédentes (E2et E4). La différence se traduit par l’absence de minéraux bleutés (lazulite et dumortiérite) dans la roche. D’après les caractères microscopiques des minéraux constitutifs, la composition minéralogique est donnée sur les figures (figures 64-65) suivantes :

57 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre III : CARACTERES PETROGRAPHIQUES DU QUARTZITE

Figure 41 : Microphotographie de l’échantillon E1 (x5) en lumière naturelle

Figure 42 : Microphotographie de l’échantillon E1 (x5) en lumière polarisée

58 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre III : CARACTERES PETROGRAPHIQUES DU QUARTZITE

Le tableau ci après montre les proportions obtenues par estimation de surface occupée par les minéraux sur une photo de lame mince.

Variété de faciès Pourcentage des minéraux

Faciès blanc Quartz ………………………………………97% Opaque……………………………………...0.8%

Tableau XVIII : tableau de pourcentage des minéraux constitutifs des quartzites blancs

Au microscope, cet échantillon montre des grains de minéraux subarrondis de taille variable. La texture est donc de type granoblastique hétérogranulaire

Le composant minéralogique majeur de cette lame est le quartz dont les cristaux sont en grain de taille variable. Le quartz présente deux types : le quartz recristallisé souvent de forme polyédrique et le quartz de grande taille, parfois automorphe ou étiré suivant la direction de foliation. Il est facilement reconnaissable par sa plage limpide et sa couleur incolore en lumière naturelle. En lumière polarisée, l’extinction est roulante et la teinte de polarisation appartient au gris de premier ordre.

Les minéraux opaques restent toujours présents dans toutes les variétés de quartzite, mais en faible proportion dans toutes les lames. Ils sont très remarquables par leur caractéristique microscopique c'est-à-dire leur isotropie. Les minéraux apparaissent sous forme de grains de taille moyenne 0.02 à 0.4mm disséminés entre les interstices de quartz.

59 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre IV : TRAVAUX DE PROSPECTION EFFECTUES

Chapitre IV : TRAVAUX DE PROSPECTION PRELIMINAIRE EFFECTUEE

IV-1 : INTRODUCTION

Ce que nous entendons par prospection ici, c’est la prospection des matériaux de carrière. Il s’agit, non seulement de la recherche des affleurements notables permettant des exploitations rentables, mais aussi de l’étude complémentaire de ce qui est présentée. Dans notre cas, la prospection importe sur les six carreaux miniers appartenant à la société MAGRAMA, de manière à repérer des affleurements importants correspondant aux besoins des clients, par exemple un gisement ou une carrière de gros volume de l’ordre de 50.000m3 permettant d’exploiter plusieurs blocs dimensionnels à qualité concurrentielle. Le but est de fournir à la Société des informations indispensables pour ses futurs travaux de prospection détaillée et d’exploitation. Ces informations sont constituées par des données géographiques (localisation, accès, activités de la population locales), géologiques (pétrographie, minéralogie, tectonique) et des divers renseignements sur le gisement (qualité, quantité, forme, dimension, coordonnées…) A partir de ces informations, on procède au choix des techniques à réaliser de manière à avoir le maximum de renseignements nécessaires pour toute décision à prendre ultérieurement tant pour la prospection détaillée que pour une poursuite de l’exploitation. Conscient de la limite des travaux suivant le périmètre et le but poursuivi par la Société, notre choix est de faire une prospection préliminaire, plus simple et moins coûteux moyennant de matériels de base à savoir : GPS (Global Positioning System), boussole, appareil photo numérique, marteau de géologue, masse, cartes topographiques et géologiques à échelles différentes (1/50.000 et 1/25.000) pour exécuter une première approche de l’étude. Pour joindre la commune d’Itremo où se trouve le secteur d’étude, on suit la route nationale n°35 d’Ambatofinandrahana vers l’Ouest jusqu’au village Ihazofotsy (à 35km), puis on prend une bifurcation vers le Sud ou à gauche par une route communale distante de 4km (figure 16).

60 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre IV : TRAVAUX DE PROSPECTION EFFECTUES

Figure 43 : Localisation de la commune d’Itremo à partir du district d’Ambatofinandrahana avec quelques villages avoisinants la RN 35

Pour la commodité de l’étude, nous avons dénommé A-B-C-D-E-F les six carrés miniers. Ces carrés appartiennent tous à la société MAGRAMA dont trois sont en permis de recherche (ABC) et les autres en permis d’exploitation (DEF). Ces carrés miniers sont représentés sous forme de tableau avec leurs coordonnées de centres respectifs et sur un fond d’extrait de la carte topographique (feuille M51) montrant la formation quartzitique (figure 17).

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Coordonnées aux centres

CARRES (2.5km Xv Yv de côté) PR n° :1986 A 416.250 611.250 B 416.250 608.750 C 418.750 608.750 PE n° : 391 D 421.250 608.750 E 421.250 606.250 F 418.750 606250

Tableau XIX: les six carreaux concernés avec leurs coordonnés aux centres

Figure 44 : Extrait de la carte topographique (FTM) montrant les carreaux miniers concernés dont ABC étant en permis de recherche et DEF en permis d’exploitation 62 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre IV : TRAVAUX DE PROSPECTION EFFECTUES

IV-2 : LES CRITERES DE SELECTION D’UN GISEMENT

La sélection est basée sur l’évaluation des caractéristiques des affleurements rocheux en vue de la production de blocs. Ces critères visent successivement la quantité, la qualité, les facteurs économiques et le facteur environnemental.

IV-2-1 : Quantité :

Il faut savoir si l’affleurement pourra produire des blocs suffisants répondant aux normes suivantes : dimension maximale : 3,20m x 1,90m x 1,60m = 9,728m³ équivalent à 25,530 tonnes ; dimension moyenne : 3,20m x 1,80m x 1,40m = 8,064m³ équivalent à 21,163 tonnes ; dimension minimale : 2,80m x 1,60m x 1,40m = 6,272m³ équivalent à 16,746 tonnes. (le poids volumique du quartzite est de 2,7 T/m³)

IV-2-2 : Qualité

C’est l’évaluation de la nature des roches compte tenu de la couleur, de l’homogénéité, et du pourcentage de la fracturation de la roche.

 Couleur

Il faut que la couleur soit attrayante et originale avec une teinte reflétant un bel aspect au produit travaillé. Dans notre cas, on cherche un quartzite de couleur préférentiellement bleue et secondairement violette.

 Homogénéité de la roche

Elle importe sur la répartition des couleurs et des grains. Il est souhaitable de trouver une roche compacte avec une belle distribution de grains fins et de couleurs.

 Fracture

C’est un élément nuisible qui conditionne les dimensions des blocs utilisables, affectant le rendement des produits à extraire. La fracture influe sur la fissuration de la roche que ce soit ouverte ou non ouverte. Par conséquent, elle détermine le rapport entre le volume de blocs marchands et le volume de matériaux bruts extraits, qui doit, en règle générale, être au moins égal à 50%. Souvent, les fissurations diminuent en profondeur, et les qualités sont discontinues, ce qui nécessite un sondage carotté pour

63 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre IV : TRAVAUX DE PROSPECTION EFFECTUES

en savoir plus ces variations. Il est important aussi de connaître la direction de ces fractures afin d’orienter le choix de l’ouverture du front de taille, que ce soit parallèle ou perpendiculaire afin d’aboutir à un bon rendement avec le minimum de perte de matières.

IV-2-3 : Facteurs économiques

Ils conditionnent la rentabilité de l’exploitation :

 Le mort-terrain doit être peu important et à décapage facile, l’affleurement de quartzite dans notre zone d’étude nous présente des affleurements presque dénudés.  Le gisement doit se situer à proximité de la route nationale, la distance entre le gisement exploitable et le lieu de consommation varie en fonction de la nature et du prix du produit marchand. Dans notre cas, cette distance peut atteindre des centaines de kilomètres étant donné qu’il s’agisse d’une pierre d’ornementation assez rare ; par contre pour les pierres de moellon, elle est inférieure ou égale à 100Km. De même, l’acheminement des produits vers le port d’embarquement nécessite un calcul sur le coût du revient.  Le site doit permettre la création ou la réhabilitation facile des routes, et des ouvrages de franchissement pour l’évacuation des produits extraits.  La ressource en eau doit être la plus proche possible de la carrière.

IV-2-4 : Facteur environnemental

Toute exploitation minière doit être conforme à la Loi : 99/022 portant sur le Code Minier et au Décret d’application : 2000-170, fixant les Conditions d’Application de cette Loi. Le Code Minier est une loi qui régit toute activité minière. En effet, tous les permis miniers (PR, PE) sont conditionnés par l’obtention d’un permis environnemental. Il faut donc repérer la zone et les éléments à protéger aux environs du site tels que les tombeaux, le site sacré, le parc, le lac, la forêt ; de manière à minimiser les dégâts ou afin de prendre des mesures de protection nécessaire lors de l’exploitation.

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IV-3 : MAILLAGE DES CARREAUX MINIERS

Le maillage des carreaux miniers consiste à diviser le périmètre (grand carreau) en plusieurs petits carreaux appelés « mailles », et à faire l’inventaire de chaque maille pour trouver les divers affleurements notables.

En vertu de la Loi n°2005-021 du 17 Octobre 2005 qui stipule le changement d’un carreau minier de 2.5km en 625m de côté, c’est pour cette raison que nous avons choisi un maillage sur profil de 625m de côté. A cet effet, le grand carreau minier de 2,5km sera donc subdiviser en 16 petits carreaux de 625 m de côté.

Dans notre cas, nous avons dénommés A1, A2,…...,A16 et B1, B2,…….,B16 etc. . . les petits carreaux ainsi obtenus. Pour les trois Permis de recherche (PR n°1986), ce maillage de 625m a pour but de faire la transformation des carrés, jugés importants, en permis d’exploitation (PE) et de renoncer aux autres carrés qui n’ont pas d’importance. Pour les trois permis d’exploitation (PE), le but du maillage est de faire la renonciation aux carrés (625m) qui n’ont pas d’affleurement important et de ne retenir que les autres carrés (625m) présentant des affleurements importants.

De ce fait, il reste à la Société le choix des carreaux miniers qu’ils conviennent.

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Figure 45 : Exemple de maillage à 625m de côté sur le carreau A

IV-4 : GEOMORPHOLOGIE

Les formes de relief de cette région sont étroitement liées aux formations géologiques dans notre zone d’étude. L’observation de l’image satellite, la descente sur le terrain et surtout la visualisation stéréoscopique de la photographie aérienne ci- dessous, ont permis de tirer les propositions suivantes :

Le massif quartzitique de l’Itremo est essentiellement caractérisé par des séries de crêtes saillantes, abruptes et dénudées (figure 19). Cette forme de relief marque l’absence d’une érosion différentielle sur cette formation. L’allure des réseaux hydrographiques (figure 31) se présente généralement d’une manière plus ou moins rectiligne et la rivière encaisse profondément son

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cours d’eau, cet aspect hydrographique traduit qu’elle s’écoule sur une formation dure affectée par de multiples déformations. L’altitude varie généralement de 1500m à 1800m. Ce relief accidenté correspond à la morphologie rugueuse observée lors de l’analyse de l’image satellite et la photographie aérienne.

La région granitique d’alignement général Nord – Sud, est caractérisée par des collines arrondies ou parsemées d’énormes boules rocheuses. Elle se localise plus exactement sur la partie orientale de notre zone d’étude. Ce relief dérive de l’altération et de l’érosion différentielle des roches magmatiques acides. La structure originelle de cette roche granitique est plus ou moins conservée, donc on parle d’isalterites. L’altitude qui paraît relativement basse par rapport au massif quartzitique est comprise entre 1200 à 1500m. Cette morphologie plus résistante au couple altération-érosion s’appelle relief résiduel.

La formation schisteuse ou micaschisteuse est souvent en contact avec la formation quartzitique et se localise au bas relief de cette dernière. Cette formation schisteuse possède des collines avec des sommets arrondis, isolées les unes des autres. Cet aspect compartimenté caractérise le relief, issu de l’altération et érosion différentielle des roches métamorphiques (gneiss, schiste, migmatite) dans les pays tropicaux. Le réseau hydrographique (figure 31) est de type dendritique et les vallées ont des profils à fond plat traduisant la formation tendre. Cette forme de relief correspond probablement à une zone déprimée que l’on peut observer lors de l’analyse de l’image satellite et de la photographie aérienne.

La zone calcaire constituée par du marbre ou cipolin, présente un relief type karstique muni structuralement une forme découpée, hachée et caractérisée par la végétation d’Aloès.

Les figures suivantes (figures 19-20) illustrent la géomorphologie typique de notre zone d’étude. Cette géomorphologie se caractérise entre autre, par l’existence de crêtes saillantes de quartzite et de collines arrondies pour les formations schisteuses et granitique

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De loin, nous pouvons déceler facilement la formation quartzitique par des sables blancs, les schistes par des sols gris, tandis que le granite par des sols rougeâtre. Ces critères nous aident en matière de prospection.

Les morphologies (vue dessus) suivantes, correspondants sur chaque carreau, 2.5km (figure 21, figure 22, figure 23, figure 24) permettent de mettre en exergue la forme du relief dans chaque carreau et l’emplacement exact des gîtes par rapport à ces reliefs. Ces morphologies qui reflètent déjà l’emplacement effectif de l’aire de stockage pour les matériaux abattus et les travaux d’infrastructure à entreprendre tels que la route, le campement, etc., nous aident également à connaître l’épaisseur probable des bancs de quartzites visibles en surface.

En général, la morphologie de cette zone d’étude nous paraît relativement complexe dans la mesure où elle présente globalement une succession de dépressions (roches schisteuses) et de massifs montagneux (quartzites, granitoïdes).

Figure 46 : Exemple de relief à crête saillante et abrupte de quartzite

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Figure 47 : Relief de granite (arrière plan) et de schiste (premier plan)

Figure 48 : Géomorphologie du carreau A numérisée à partir de carte topographie (1/100 000) de la FTM feuille M 41

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Figure 49 : Géomorphologie du carreau B numérisée à partir de carte topographie (1/100 000) de la FTM feuille M 41

Figure 50 : Géomorphologie du carreau C numérisée à partir de carte topographie (1/100 000) de la FTM feuille M 41

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Figure 51 : géomorphologie du carreau C numérisée à partir de carte topographie (1/100 000) de la FTM feuille M 41

IV-5 : ANALYSE DE L’IMAGE SATELLITE ET DE LA PHOTOGRAPHIE AERIENNE

IV-5-1 : Analyse de l’image satellite

Avant la descente sur le terrain, les images satellites peuvent nous renseigner sur les différentes formations géologiques et les grandes lignes structurales. Aussi avons-nous utilisé l’image LANDSAT ETM+ n° 159074 prise le 17 Octobre 1999 couvrant notre zone d’étude. Pour faciliter l’étude, nous avons pris l’extraction de périmètres miniers, objet de notre prospection suivant les coordonnées ci-après :  Coordonnées en haut et à gauche : X= 414.000 et Y = 615.000  Coordonnées en bas et à droite X = 424.000 et Y = 604.000

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Les figures suivantes sont obtenues par une simple composition colorée des canaux visibles, des canaux infrarouges et le canal panchromatique. Dans notre étude, l’objectif principal consiste à mettre en exergue la localisation des formations de quartzite dans la zone d’étude et à apporter des nouvelles connaissances sur la structure tectonique régionale.

Figure 52 : Image extraite de l’ETM+ (159075) en composition couleur naturelle, bandes 3, 2, 1 et pré-carte lithologique de la zone d’étude

La composition couleur naturelle (figure 25) présente un assemblage très hétérogène avec une structure de la variation de faciès. Le contraste de couleur exprime la circonscription lithologique entre la formation quartzitique de couleur bleue claire, de haute altitude et localisé sur la partie Ouest de notre zone d’étude et

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les autres formations de basse altitude (difficile à discerner) constituées par les schistes, le granite et le cipolin.

Dans cette figure, la formation quartzitique présente une surface plus ou moins rugueuse par rapport aux autres formations, ce relief exprime son aspect résiduel. Cette particularité du relief peut s’expliquer par le facteur géomorphologique c'est-à- dire la résistance à l’érosion et l’inaltération de cette roche.

Les autres formations forment une zone déprimée de faible altitude, avec un relief mou. En se referant à la carte géologique existante, la structure ovoïde allongée suivant la direction N-S et qu’on remarque sur la partie Est de la zone (figure 25), correspond à l’intrusion granitique d’Ambohipahina.

La composition en fausse couleur (figure 26) présente les objets avec des contrastes plus forts. Il est possible de faire une classification supervisée, de revoir le différent contour des formations géologiques avec la connaissance et la nature des objets sur le terrain. En effet, les limites ou contours de quelques faciès paraissent nets comme le couche de Tsiambenana, tandis que d’autres sont un peu flous comme le cas de la couche d’Ambohimena et Ambohipahina. Le fait de mettre la bande 4 au vert donne une couleur verte à la couverture végétale et une couleur rouge au cours d’eau ce qui explique la forte réflectance dans cette bande. Sur la partie Est, on remarque l’abondance des végétations sur les autres formations tendis que dans la partie quartzitique, la végétation est moins dense voire même sol nu. Cette composition souligne aussi l’abondance de cours d’eau dans les autres formations que celle du quartzite.

La lecture de cette image (figure 26) nous offre déjà l’avantage sur la localisation des formations quartzite à l’intérieur de nos périmètres miniers. Dans les six carreaux objet de cette étude, seuls trois quarts de cette surface sont recouverts de formation quartzitique.

En guise de conclusion, après la lecture et l’interprétation de cette image satellite, deux formations géologiques ont été observées : la formation quartzitiques bien évidente et les autres formations environnantes plus ou moins difficiles à discerner.

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Figure 53 : Image extraite de l’ETM+ (159075) en composition fausse couleur, bandes 4, 3, et 1 et pré carte de trajectoire de fracture et de foliation dans la zone d’étude

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Figure 54 : Image panchromatique de la zone d’étude

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Le linéament est un trait linéaire simple ou composé, décelé en surface dont les différentes parties, alignées selon une droite ou une courbe, ressortent distinctement de leur entourage et reflètent probablement un phénomène engendré sous la surface. Ces linéaments s’associent à des éléments structuraux tels que les failles, les fractures, les trajectoires de foliations, les axes de plissements et les contacts lithologiques.

La cartographie des linéaments est réalisée en traçant directement les structures linéaires et circulaires sur les diverses images traitées (composition colorée 4-3-1, image panchromatique) à l’aide du logiciel Mapinfo. Les linéaments tracés sur le fond d’image en composition colorée 4-3-1 sont systématiquement vérifiés sur l’image panchromatique avant d’être retenus. Ceci a pour but d’éviter le rajout d’autres éléments susceptibles d’être des linéaments (route, limites boisées et lignes électriques). Pour éviter la répétition de segments sur la carte, nous procédons à une élimination de tous les linéaments itératifs.

Observation et interprétation

Ces deux figures (26-27) nous relèvent trois familles importantes des fractures :  Direction NS ;  Direction N150 ;  Direction EW. Ces fractures ont des longueurs variables allant de l’ordre plurikilométrique (4km dans les carreaux A et B). Leur répartition sur l’image n’est pas homogène. Elles sont disposées d’une façon parallèle et/ou orthogonale.

Les fractures NS et N150 s’orientent parallèlement à la direction de foliation et s’observent surtout dans les carreaux A-B-C-F, tandis que les fractures EW d’une centaine de mètres dans les carreaux B, C et F sont disposées orthogonalement à la direction de foliation NS. Les quartzites dans les carreaux C et F sont traversés par une fracture importante de direction NS sur une longueur plus de 3km. Dans les carreaux A et B se localise une grande fracture NS de 4km de long. Il existe aussi de nombreuses petites fractures orientées suivant la direction EW localisées dans les carreaux B-C-F.

A partir de l’image panchromatique (Figure 27), nous observons deux familles importantes de foliation :

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 Direction NS ;  Direction N150. Au niveau de carreaux A-B-C-F, les quartzites présentent des bancs importants de longueur de plus de 3km et d’épaisseur de quelques centaines de mètres. Ces bancs, avec leurs encaissants, possèdent un allongement parallèle à la direction majeure de foliation NS. Dans les carreaux C, D et E, les quartzites sont constitués par des bancs de faible dimension qui s’orientent suivant la direction N150.

A l’Est du carreau D, nous avons observé une structure fermée allongée suivant la direction de foliation NS. Cette structure pourrait être matérialisée par la mise en place de l’intrusion granitique d’Ambohipahina. L’analyse de l’image satellite nous permet de souligner les grandes lignes structurales de la zone d’étude. A l’instar de cette de cette analyse nous montre que le secteur d’Itremo se trouve dans une zone très déformée, voir même dans une zone de cisaillement au niveau de carreau C (figure 27 et 28). Les formations quartzitiques sur notre zone d’étude sont des formations dures, ce qui entraîne une déformation tectonique cassante. La présence de formations dures est confirmée par le drainage plus ou moins rectiligne de carte du réseau hydrographique (figure 31) dans cette formation.

L’analyse de l’image satellite, et les cartes existantes nous permettent de souligner les grandes lignes structurales de la région d’étude. De l’image satellite, issue d’une observation régionale, on peut constater que l’Itremo est inclus dans une zone de cisaillement intense, située sur sa bordure NE.

Les deux foliations N-S et NNW-SSE présentent une fermeture dite périclinale au niveau d’Ambohimena. Elle a une forme arrondie marquant la présence d’un axe synclinal. Ainsi, ces deux foliations qui montrent la foliation régionale justifient l’existence d’une déformation souple (plissement) ayant affecté la région. Aussi, la présence de nombreuses fractures et de failles dans la formation quartzitique d’Analamotro et Tsimahabeomby témoigne l’existence d’une déformation cassate. La région d’étude est affectée donc par deux genres de déformations cassantes et souples.

Compte tenu de la résolution spatiale de l’image satellite, les structures géologiques liées à la tectonique sont difficilement perceptibles. Aussi,

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l’observation et l’analyse des linéaments sur photographie aérienne permettront d’avoir des informations plus détaillées.

IV-5-2 : Analyse de la photographie aérienne

 Présentation de la zone d’étude La photographie aérienne désigne toute vue prise à partir d’un appareil se trouvant dans l’atmosphère. Nous avons utilisé les photographies aériennes du FTM prises en 1949 ayant une échelle de 1/40 000. Ces photographies correspondent à la feuille M51 de la carte topographique et sont acquis lors de la mission 006. Le format des clichés est généralement carré et de dimension 23cm x 23cm. Sur ces clichés sont affichés les numéros d’ordre 559-583-590-600. Dans notre cas, notre objectif est de déterminer à partir de la visualisation sur stéréoscope les différents aspects structuraux (fracture, foliation) établis, les réseaux hydrographiques et la géomorphologie.

Figure 55. Coupure montrant les photographies aériennes utilisées dans la zone d’étude

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Figure 56 : Photographie aérienne n° 006/559-583-590-600 représentant la zone d’étude scannée puis géo référencée à partir de Mapinfo7.0

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 Faits observés et interprétation

Lors de l’analyse de la photographie aérienne, il est plus à l’aise de déceler les reliefs (collines, versants, bans fonds …), la densité des réseaux hydrographiques et la répartition de la végétation.

Notre secteur d’étude est caractérisé par deux types d’aspects de relief :  Relief en dent de scies (figure 29) caractéristique des formations quartzitiques, de très hautes altitudes, localisées sur la partie Ouest ;  Associations des collines plus ou moins arrondies, isolées les unes des autres (figure 29) caractéristiques des formations schisteuses et des formations granitiques. Elles se localisent sur la partie Est et sont de faibles altitudes.

Les réseaux hydrographiques (figure 31) sont de type dendritique. Ils sont très abondants dans la partie Est de bas altitude. Ces réseaux ont une allure plus ou moins rectiligne sur la partie Ouest et les vallées sont en forme de V ; ce fait se traduit par la présence de la formation dure quartzitique.

La couverture végétale est très abondante dans la partie Est, tandis qu’elle est rare dans la partie Ouest sur la formation quartzitique. Du fait de l’abondance de la végétation sur cette partie Est indique une région à forte altération et érosion, et que la densité des réseaux hydrographiques permet à la végétation de s’épanouir. Ces végétations sont généralement constituées par des Tapia, prairies et des Aloès sp.

En outre, pour les linéaments, ils sont représentés dans la photo par des bandes étroites parfois rectilignes. Ces linéaments possèdent aussi une teinte particulière qui est due au taux de l’humidité et corrélativement au développement de la végétation.

La carte de linéament (figure 30) montre les trajectoires de foliation et les trajectoires des fractures. Les fractures présentent trois directions majeures :  Direction NS ;  Direction NNW-SSE ;  Direction EW. Ces fractures sont beaucoup plus concentrées dans la partie Ouest, se traduisant par la présence de la formation dure quartzitique.

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Les trajectoires de foliation (figure 30) montrent deux catégories de direction majeure dans notre secteur d’étude :  Direction NS ;  Direction NNW-SSE. Ces trajectoires se disposent d’une façon parallèle et/ou orthogonale à celles des fractures. En effet, les deux directions majeures N-S et NNW-SSE des fractures et des foliations s’orientent d’une façon parallèle, tandis que la direction E-W des fractures est disposée orthogonalement à la direction de foliation NS. Ces linéaments peuvent résulter d’un évènement tectonique récent ou ancien ayant affecté notre zone d’étude.

L’utilisation de la photographie aérienne s’avère plus utile pour notre étude car elle permet d’apporter plus des précisions sur la structure et sur la géomorphologie de la région qui serviront comme guide de prospection. Les données structurales sont plus détaillées et précises en photographie aérienne qu’en image satellite. Toutefois, les données provenant de ces deux catégories d’image sont complémentaires.

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Figure 57 : Carte de synthèse montrant les trajectoires de fracture et de foliation obtenue à partir de la photographie aérienne

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Figure 58 : Carte hydrographique tracée à partir de la photographie aérienne

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IV-6 : TRAVAUX REALISES SUR LE TERRAIN

Des compléments d’études et d’informations concernant la localisation, la géologie, et la structure de notre zone d’étude, ont été faits après la consultation des travaux antérieurs, de l’analyse d’image satellite et des photographies aériennes. Ainsi, pour compléter l’étude, la descente sur le terrain tient toujours une grande place et nécessite les différentes étapes à suivre.

IV-6-1: Recherche d’affleurements

Limité dans le cadre de l’ouvrage, l’affleurement doit se situer systématiquement à l’intérieur des périmètres miniers. Les travaux relatifs à cette recherche consistent en premier lieu dans :

- la prise des coordonnées et leur emplacement sur la carte ;

- l’observation et la constatation globale du site ;

- la prise de photographie de l’affleurement. Une fois que l’affleurement est jugé convenable en quantité et en qualité, l’étape suivante devient un travail de routine.

IV-6-2 : Travail sur chaque affleurement

Compte tenu des critères de sélection d’un gisement cités précédemment (page 32), la mesure structurale tient une grande place afin de compléter les informations déjà établies. Le travail afférent à l’affleurement concerne :

- La mesure de la direction générale de l’affleurement ;

- L’observation de densité de fracturation les fissurations existantes ;

- La mesure du pendage ;

- La détermination des dimensions : longueur, largeur, épaisseur visible à l’affleurement ;

- Le taux de décapage ou recouvrement du mort-terrain. Ces mesures orientent le choix de l’ouverture du front de taille en phase d’exploitation, elles doivent être subparallèles ou sub-perpendiculaires suivant les sens de coupe de manière à récupérer un maximum de blocs et à réduire au minimum les défauts, et d’en avoir une bonne réflectance de couleur.

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IV-6-3 : Echantillonnage

Le procédé d’échantillonnage s’effectue à l’aide d’une masse, de marteau et de burin. L’échantillonnage à prélever des échantillons représentatifs sur chaque carrière importante. Pour certains gisements, nous avons eu la chance de trouver des carrières où il y avait déjà des travaux d’extraction. Ces échantillons sont à destination finale pour les analyses des roches au laboratoire (étude pétrographique) et pour leur usinage afin d’apprécier convenablement la couleur après polissage.

Pour l’étude pétrographique, nous avons pris des échantillons conformément aux trois variétés des quartzites pour la confection de lames minces dont leur emplacement est figuré sur la carte ci-dessous (figure 32) :

- trois lames sur des quartzites bleus ;

- trois lames sur des quartzites violets ;

- deux lames sur des quartzites blancs.

85 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre IV : TRAVAUX DE PROSPECTION EFFECTUES

Figure 59 : Carte d’échantillonnage

86 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre IV : TRAVAUX DE PROSPECTION EFFECTUES

IV-6-4 : Résultats

Plus de quatre vingt d’affleurements ont été observés, mais il n’y a que 13 parmi eux qui sont favorables à l’exploitation. Les résultats ainsi obtenus sont d’abord décrits pour chaque affleurement notable puis résumés sous forme de tableaux et de cartes.  Les tableaux (tableau IV) mentionnent les coordonnées de l’affleurement, la dimension, l’orientation du banc, la couleur, la nature de la roche et la nature de l’accès ;  La carte (figure 30) présente un aperçu général sur le maillage des périmètres miniers ABCDEF, l’emplacement de l’affleurement, les formations géologiques et les réseaux hydrographiques. Parmi les carreaux miniers présentant des affleurements favorables, nous allons traiter les cartes à plus grandes échelles au niveau de chaque carré.

Au niveau du carreau A : dans le petit carreau A5, nous avons trouvés deux affleurements de quartzites violacés. Les deux affleurements qui se présentent sous forme de bancs orientés suivant la direction NNE possèdent une couleur bleue violacée, tacheté par endroit de teinte blanchâtre. La roche est à grain fin et cohérent. L’accès à ces niveaux est relativement facile car les deux sites se situent à 200m à l’ESE du col Itremo près de la route nationale 35. Ce site peut offrir des blocs de quartzite, exploitable pour les roches en place et les éboulis.

Au niveau du carreau B, dans le petit carreau B5, il existe un affleurement notable de quartzite violacé lequel se présente sous forme de banc et des éboulis de direction NS. La roche est de couleur violacée presque homogène. Elle est à grain fin cohérent. Ce site peut fournir des blocs de quartzite, et a l’avantage par la présence de point d’eau à proximité.

Sur le carreau C, cinq affleurements notables se répartissent sur les petits carreaux, dont, un sur C11, deux sur C15, et trois sur C16 . Deux sites situés sur C11 et C16 sont déjà exploités par la société MAGRAMA. Suivant la commande, la dite société pourra encore reprendre une poursuite d’exploitation. L’accès à ce carreau est relativement facile, car il y avait l’ancienne piste déjà construite par la société en 1997 ; de plus, la présence des points d’eau aux alentours offre un grand avantage.

87 RANDRIATAHINA Hervé Chapitre IV : TRAVAUX DE PROSPECTION EFFECTUES

Les cinq affleurements qui se trouvent sur le flanc de colline et dans la bordure Est du massif de Tsiambenana-Itremo, se présentent tous sous forme de bancs et d’éboulis orientés presque N-S et NNW-SSE. C’est dans ce carreau C que nous avons trouvé une cinquantaine d’affleurements de quartzites bleus, mais après sélection, suivant les critères d’exploitation, seuls cinq affleurements sont éligibles. La couleur n’est pas totalement bleue, elle varie de bleue à bleue violacée avec de grain fin cohérent. Les quartzites bleus dans ce carreau présentent souvent une structure entrecroisée, observée surtout en cassure fraîche.

Sur le carreau D, presque dépourvu de formation quartzitique, ne présente aucun affleurement. On n’y trouve que des formations schisteuses et du granite d’Ambohipahina (figure 33).

Les quartzites dans le carreau E ne couvrent que sur l’un quart de sa surface, dans la partie Ouest. Lors de la recherche de l’affleurement, nous n’avons pas repéré des quartzites colorés. En outre, l’accès à ce carreau est très difficile même à pied.

Dans le carreau F, nous avons trouvé quatre affleurements de quartzites notables aux niveaux des petits carreaux F3 et F4 qui se situent environ à 200m à l’WSW de l’ancien campement. L’accès à ces sites est relativement facile, car il y a la possibilité d’une création de piste qui la relie à l’ancien campement. De plus, à 80m au NE, nous sommes en présence d’un point d’eau pouvant être utilisé lors d’une éventuelle exploitation. Les roches sont de couleur bleue à bleue violacée avec quelques intercalations de niveaux blanchâtres. Dans ces affleurements, on remarque toujours la présence d’une structure entrecroisée.

Ces treize affleurements trouvés sur le terrain sont rapportés sur une carte, à une échelle plus grande, de préférences 1/50000 et 1/25000, avec un maximum de précision. La description macroscopique détaillée de ces affleurements sera encore reprise au chapitre IV.

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Carrés Coordonnées Dimension Orienta- Couleur Nature des roches Nature de l’accès Observations GPS visible (m2) tion du banc 20° 36.208’S 46° 34.910’E 150 x 40 N-S Violacée Relativement facile Les deux sites peuvent produire des blocs A Alt : 1677m homogène Quartzites à grains exploitables pour les roches en place et les éboulis avec fins et cohérents tachetée par endroit de teinte blanchâtre 20° 36.099’ 46° 34.823’ 140 x 30 N-S Violacée Alt : 1680m Relativement facile

20° 37.460’ Quartzites à grains Relativement facile Ce site a la possibilité de fournir des blocs B 46° 34.650’ 210 x 40 N-S Violacée fin et cohérents exploitables et la présence de point d’eau à Alt : 1656m proximité 20° 38.382’ Ce site est déjà exploité par la MAGRAMA, mais 46° 37.650’ N-S Bleutée quelques blocs peuvent être encore exploités. 150x25 Alt : 1539m L’accès à ces cinq sites 20° 38.181’ Quartzites à grains est relativement facile, il 46° 37.307’ 250 x 40 NW-SE Bleutée fin et cohérents y avait des anciennes L’accès à ces sites présente des avantages grâce à Alt : 1528m pistes ayant été déjà la présence de l’ancienne piste C 20° 38.026’ construites par la Société 46° 37.271’ 120 x 50 N-S Bleutée lors de l’exploitation en Alt : 1582m 1997

20° 38.145’ 46° 37.319’ 60 x 30 N-S Bleue Alt : 1657m Des quartzites bleus en éboulis et en bancs peuvent offrir des blocs exploitables 20° 38.401’ N-S 46° 36.602’ 130 x 40 bleue Alt : 1712m 20° 38.680’ 46° 37.662’ 150x30 N-E Bleutée Alt : 1736m 20° 38.564’ Bleue Des éboulis et des bancs des quartzites bleus 46° 37.100 80x30 N-S Quartzites à grains L’accès est en affleurement peuvent être exploités Alt : 1750m fins et très moyennement facile, il F 20° 38.602’ compacts est proche de l’ancien 46° 37.815’ 130x35 N-S Bleutée campement de la Alt :1650m société MAGRAMA

20° 38.875’ Les deux sites, sous forme des bans 46°37.510’ 210x50 N-S Bleue d’affleurement ont la possibilité de fournir des Alt : 1695m Idem Idem blocs exploitables

Tableau XX : tableau récapitulatif des affleurements notables des quartzites bleus et violets

Figure 60 : Maillage des carreaux miniers ABCD

Figure 61 : Maillage du carreau A

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Figure 62 : Maillage du carreau B

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Figure 63 : Maillage du carreau C

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Figure 64 : Maillage du carreau F

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IV-7 : CONCLUSION PARTIELLE ET RECOMMANDATIONS SUR LES RESULTATS DE PROSPECTION

Le maillage à l’échelle 1/50.000 (figure 33) est utilisé pour avoir une vision globale sur tous les affleurements notables des carreaux A-B-C-D-E-F-G. Et le maillage à l’échelle 1/25.000 (figure 34, figure 35, figure 36, figure 37) permet de faire le triage des carreaux (625m) à retenir et des carreaux à renoncer. Ainsi, pour éviter toute charge inutile de frais d’administration minier, à notre avis, sur les six carreaux A-B-C-D-E-F, il nous paraît indispensable de faire une sélection des carreaux (625m) à retenir et à renoncer. En nous référant aux figures 34, 35, 36, 37, qui montrent les localisations des affleurements importants, il est à conseiller de prendre les considérations suivantes :  Sur le PE n°391, carrés DEF :  Renonciation partielle aux carrés D et E (2.5Km) de coordonnées aux centres respectifs Xv : 421.250 et Xv : 421.250 Yv : 608.750 Yv : 606.250 car D est dépourvu de formation quartzite et E ne possède pas d’affleurement notable ;

 Renouveler ou garder le permis n°391 sur le carré F, plus précisément prendre les carrés (625m) F3, F4 et laisser F1, F2, F3, F5, F6, F7, F8, F9, F9, F10, f11, F12, F13, F14, F15 et F16. où l’on n’a pas détecté d’affleurements importants.  Sur le PR n°1986, carrés ABC :  Transformer A5, B5, et C11, C15, C16 en PE ;  Renonciation partielle aux carrés A1 à A4, A6 à A16, B1 à B4, B6 à B16 et C1 à C10, C12 à C14. Avant de recourir à toute décision que l’on doit prendre, il est à conseiller d’effectuer une prospection détaillée moyennant d’une prospection géophysique pour connaître l’extension probable et/ou d’un sondage carotté pour savoir les variations de la qualité en profondeur : Sur le carreau C, grâce à la présence de six affleurements notables des quartzites

bleus, il pourra y avoir une continuité sur le petit carreau (625m) C12 ; 96 RANDRIATAHINA Hervé

Sur le carreau F, on a découvert cinq affleurements importants de quartzites bleus avec une possibilité d’extension sur F7 et F8. Avant l’ouverture d’une éventuelle exploitation, il faudra prévoir aussi une exécution de sondage carotté pour savoir l’épaisseur du gîte et sa qualité en profondeur.

Les quartzites couvrent la majeure partie de notre zone d’étude avec une extension considérable en prolongeant encore plus largement à l’Ouest et au Sud. Ils sont très fréquents en bancs métriques à décamétriques avec des puissances apparentes pouvant atteindre 400m sur la bordure du massif de Tsiambenana. Pendant les travaux de prospection générale, lors de la recherche de l’affleurement notable, on constate que le faciès dominant est un quartzite que nous avons qualifié quartzite blanc caractérisé presque 100% de grains de quartz. Les quartzites bleus sont bien localisés et ne se trouvent que sur la bordure Est et au sommet du massif de Tsiambenana, plus précisément sur les carreaux C et F. Enfin, les quartzites violets sont localisés surtout au Sud du Col d’Itremo ou dans les carreaux A et B (figure 38).

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Figure 65 : Carte lithologique montrant les trois variétés du quartzite d’Itremo

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PARTIE III

INTERPRETATION ET

DISCUSSION

Chapitre V : INTERPRETATION ET DISCUSSION

Chapitre V : INTERPRETATION ET DISCUSSION SUR LE METAMORPHISME, LA TECTONIQUE ET LA METALLOGENIE DES QUARTZITES D’ITREMO

V-1 : METAMORPHISME

Le massif de Tsiambenana-Itremo, notre zone d’étude, est soumis à des conditions plus faibles de métamorphisme comparativement à celles des formations environnantes. Le présent paragraphe, essaie de mettre en corrélation les différents minéraux constituants de chaque lithologie, obtenus à partir des descriptions macroscopiques et/ou microscopiques, afin d’estimer les conditions de température et de pression des phases successives du métamorphisme ayant affecté la nappe de l’Itremo.

D’après le résultat d’estimation du pourcentage des minéraux constitutifs du quartzite (tableau XVIII, tableau XIX, tableau XX, chapitre IV), le quartz forme le constituant majeur (93 à 97%) pour les trois variétés de quartzite. Cette grande pureté en silice a pu faire penser à utiliser ces quartzites comme matières premières en verrerie à cause de la teneur élevée en SiO2 = 94.20% (Besairie, 1962). Les minéraux accessoires sont représentés par de la lazulite, de la dumortiérite et par des minéraux opaques comme la magnétite (Besairie, 1962), qui sont des minéraux toujours présents dans toutes les séries du quartzite. Tandis que la lazulite et la dumortiérite ne sont présents que sur les quartzites bleus et violets.

La nomenclature de quartzite est basée sur deux critères :

- Selon la nature du protolithe : la forte puissance de 1500m (Moine, 1974) dans notre secteur d’étude et la présence de structure entrecroisée appelle sans aucun doute à une origine détritique. Le quartzite d’Itremo appartient donc au groupe de « quartzite paradérivé ».

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Chapitre V : INTERPRETATION ET DISCUSSION

- Selon la composition minéralogique : la nature des assemblages minéralogiques permet de préciser les noms d’une roche. Dans notre cas, nous possédons trois variétés avec des compositions différentes. La nomenclature s’illustre dans le tableau suivant.

Variétés de faciès Noms

Faciès bleu Quartzite à lazulite et un peu dumortiérite

Faciès violet Quartzite à dumortiérite et à lazulite

Faciès blanc Quartzite à magnétite

Tableau XXI : Tableau de nomenclature du quartzite

Les quartzites bleus et violets ont les mêmes compositions minéralogiques, mais se différencient par la teneur en minéraux accessoires. Pour le quartzite bleu, on a attribué un nom « quartzite à lazulite et peu de dumortiérite» car les pourcentages respectifs en ces minéraux sont de 5% et de 1% (tableau 18, page 90). Pour le quartzite violet, la proportion des minéraux accessoires (lazulite et dumortiérite) est à peu près la même, on peut lui attribuer le nom « quartzite à dumortiérite et à lazulite ». Le quartzite blanc, qui ne possède que de magnétite comme minéraux accessoires s’appelle « quartzite à magnétite ». D’après l’identification des minéraux constitutifs au chapitre IV des quartzites d’Itremo, seuls les quartzites colorés (bleus et violets) contiennent des cristaux de lazulite et dumortiérite tandis que le quartzite blanc en est dépourvu. Par conséquent, la présence de petits cristaux de lazulite et de dumortiérite en position interstitielle pourra impliquer la coloration bleue et violette. La couleur bleue ou violette dépend de la concentration en lazulite et dumortiérite. Plus la couleur est

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Chapitre V : INTERPRETATION ET DISCUSSION

bleue, plus le pourcentage en lazulite est élevé ; plus elle est violette, le pourcentage en dumortiérite est supérieur à celui de la lazulite.

Lors de la description microscopique au chapitre IV, certains grains de quartz présentent des jonctions triples. Ces réactions texturales signifient que les grains de quartz ont la même origine et en équilibre stable. Entre les cristaux de quartz, se forment les petits cristaux fibreux de lazulite, de grains fins de dumortiérite et de masse granulaire de magnétite. Cette relation mutuelle d’arrangement des minéraux constitutifs (microstructure granoblastique hétérogranulaire) signifie que ces minéraux représentent un assemblage métamorphique stable.

A propos du faciès métamorphique, l’assemblage minéralogique de quartz + dumortiérite + lazulite + muscovite témoigne une faible intensité du métamorphisme. Mais malheureusement, nous n’avons pas pu détecter la présence de la muscovite dans nos échantillons collectés. Les conditions thermodynamiques sont estimées à P=2.5 – 6Kb, et T= 450 – 660°C pour le métamorphisme prograde (Daso, 1986). Par conséquent, le faciès métamorphique appartient au faciès du schiste vert.

Pour la série de cipolin, les assemblages minéralogiques les plus fréquents définis à partir des observations macroscopiques sont : dolomite + calcite + trémolite + quartz + diopside. D’après ces assemblages, nous pouvons nous dire que les cipolins dolomitiques résultent du métamorphisme des calcaires siliceux qui fait apparaître successivement la trémolite et le diopside (Miyashiro, 1973) lors d’une augmentation de température. En effet, cette apparition de ces deux minéraux (diopside et trémolite) sous les conditions thermodynamiques est estimée environ à T= 500°C et sous une pression située entre 3-4 Kbar (Yardley, 1989).

Pour la formation schisteuse, l’assemblage minéralogique caractéristique est les quartz + muscovite + biotite (minorité). Cette association minérale laisse supposer que le micaschiste de l’Itremo a pour origine des métagrauwackes c'est-à-dire une roche sédimentaire formée par de quartz, feldspath, argile et a pour origine un dépôt marin. Cet assemblage minéralogique confirme que la série schisteuse est caractérisée par un métamorphisme plus faible (présence de graded-bedding).

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Chapitre V : INTERPRETATION ET DISCUSSION

La figure 66 suivante qui est obtenue à partir des extraits des cartes numérisées d’une carte métamorphique simplifiée de Moine (1974) pour la région Ambatofinandrahana illustre le faciès schiste vert affectant notre zone d’étude.

Figure 66 : Carte métamorphique simplifiée du secteur d'étude montrant les différentes zones et isogrades métamorphiques (Moine, 1974)

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Chapitre V : INTERPRETATION ET DISCUSSION

V-2 : TECTONIQUE

Les grandes lignes soulignées par les photographies aériennes, par l’image satellite et par les cartes existantes ont montré que la région a été affectée par des phases de déformations successives (voir la carte de la trajectoire de synthèse de la foliation et fracture au chapitre III, page 51). Les données acquises lors des travaux sur le terrain (observations et mesures des foliations, pendages, au chapitre IV paragraphe IV-6) ont justifié l’existence des déformations souples et cassantes de la région.

Même à des échelles différentes, les résultats des linéaments obtenus tant à l’échelle régionale que locale sont les mêmes (direction prédominante des linéaments N-S à N150). Les efforts tectoniques qui traversent les formations régionales ont reflété la zone d’étude. Les nombreuses fractures et foliations démontrées à partir du traitement d’images satellite et des photographies aériennes sont confirmées à l’échelle de l’affleurement (figures 73, figure 74, figure 75, figure 76) et même à celle de microscope (figure 70).

Les figures suivantes (67-68) présentent l’organisation générale des failles et des foliations projetées sur la rosace directionnelle dans notre zone d’étude. Elles sont obtenues à l’aide d’un logiciel STEM permettant la représentation cyclographique des valeurs de l’orientation ainsi que les pendages. Elles permettent de regrouper les orientations prédominantes des linéaments dans notre zone d’étude.

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Chapitre V : INTERPRETATION ET DISCUSSION

Figure 67 : Rosace directionnelle des fractures

Figure 68 : Rosace directionnelle des foliations 104 RANDRIATAHINA Hervé

Chapitre V : INTERPRETATION ET DISCUSSION

On remarque que les trajectoires de foliations sont presque linéaires et homogènes, parfois fermées au niveau des carreaux C et A, ceux-ci nous donne l’impression des déformations suivantes :  Compression EW  Etirement global NS  Plissement  Intrusion de granite d’Ambohipahina Ainsi, d’après les trajectoires des failles, presque toutes les formations géologiques dans le secteur d’Itremo sont affectées par ces fractures. Ces fractures d’allure rectiligne sont exploitées par les cours d’eau, et s’observent au niveau des quartzites des carreaux B et C (voir figure 31, réseaux hydrographiques, chapitre III). L’interprétation des trajectoires de foliations du secteur d’Itremo montre clairement que le socle a subi une tectonique polyphasée.

Les figures 38, 69 et 71 montrent que les quartzites violets se trouvent sur les trajectoires de foliation NS. Tandis que l’allure générale des quartzites bleus (carreaux C-F) concorde avec la direction N150. Dans les carreaux A et B ainsi que dans la partie Ouest du carreau F, les trajectoires de foliation sont NS. On y remarque également que les quartzites montrent un allongement et un aplatissement de direction subméridienne. Ce qui semble indiquer un mouvement d’étirement globale NS résultant d’une compression EW caractérisant un cisaillement pur (aplatissement).

Afin de mieux cerner la cartographie, l’analyse et l’interprétation structurale de la région, on procède à une confrontation des résultats avec la carte géologique existante de même qu’avec les nouveaux linéaments trouvés.

Toutes les informations essentielles à la cartographie et à l’analyse géologique et structurale de la région sont intégrées dans un système d’information géographique afin de permettre d’une part, l’identification des linéaments déjà connus et d’autre part, l’interprétation des nouveaux linéaments et de faire le lien avec la géologie du terrain. La carte suivante (figure 69) est donc le résultat de la superposition de la carte des linéaments et de la carte géologique M51 concernant le secteur étudié. Ici, on remarque bien qu’ils se concordent entre elles. 105 RANDRIATAHINA Hervé

Chapitre V : INTERPRETATION ET DISCUSSION

Figure 69 : Superposition de la carte géologique (M 51 de service géologique) avec la carte de linéament obtenue à partir de photo interprétation

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Chapitre V : INTERPRETATION ET DISCUSSION

L’observation des lames minces orientées nous a permis d’apporter quelques précisions sur certaines caractéristiques tectoniques observables à petite échelle. La lame E9 (figure 70) prélevée dans un quartzite de Tsiambenana de coordonnées (20°03’50.4’’S – 046°58’23.2’’E) montre les deux orientations majeure N-S et NNW- SSE de direction de foliation démontré à partir de la rosace directionnelle de foliation dans notre zone d’étude. Cette lame présente également l’étirement de gros cristaux de quartz, formant la matrice, de texture isogranulaire interlobée suivant la direction NS et l’alignement NS des minéraux accessoires (lazulite et dumortiérite). Cette structure constitue l’indice d’une zone de cisaillement ductile, dont l’équivalent sur le terrain se présente sous forme de lits et de boudins quartzeux (figure 73) Le caractéristique du quartz à extinction roulante signifie que ces grains de quartz ont subit des déformations successives que nous avons mentionné précédemment. Il convient de signaler que l’extinction ondulante est le résultat de la déformation intra-cristalline.

Figure 70 : Microphotographie de lame E9 montrant la foliation majeure N-S soulignée par l’étirement de quartz

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Chapitre V : INTERPRETATION ET DISCUSSION

Lors de la description microscopique que nous avons vue dans le chapitre IV, nous avons remarqué l’étirement de quartz matrice et les minéraux accessoires suivant la direction majeure de foliation N-S, sauf pour le quartz néoformé d’allure polyédrique. On peut interpréter que les quartz et les minéraux accessoires ont été affectés par une contrainte tectonique, tandis que les quartz polyédriques n’ont pas encore subi cette déformation, ils sont donc post-tectoniques.

La carte de linéament et les observations des affleurements de quartzite coloré indiquent que ces quartzites sont inclus dans une zone de cisaillement. En effet, là encore, on est en présence de preuves évidentes d’une zone de transpression qui associent cisaillement pur (aplatissement) et cisaillement simple (rotation et glissement). Cependant, on ne connait pas exactement la cinématique en l’absence d’éléments structuraux fiables (absence ou rareté de linéation minérale). Les indications reconnues semblent montrer un cisaillement ductile à jeu senestre (boudins quartzeux de la figure 73 et micropli asymétrique de la figure 76). Daso (1984) a défini dans sa thèse la présence de cette zone de cisaillement et l’a appelée shear zone d’Itremo

Ces structures cisaillantes visibles à partir d’image satellite et de la photographie aérienne qui se disposent de façon parallèle et/ou orthogonale à la direction de foliation facilitent ainsi la circulation de fluide métamorphique et/ou magmatique. Ces fluides pourraient être relativement riches en bore (B) et en Phosphate (P) qui sont des constituants de la lazulite et de la dumortiérite (figure 72). D’après l’étude pétrographique, ces minéraux sont relativement liés à la coloration de certains quartzites dans le secteur d’Itremo. Ainsi la tectonique aurait facilité la circulation de fluide riche en éléments responsable de la coloration du quartzite et donc de la minéralisation en lazulite et en dumortiérite.

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Chapitre V : INTERPRETATION ET DISCUSSION

Figure 71 Cartes des linéaments et des affleurements des quartzites colorés

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Chapitre V : INTERPRETATION ET DISCUSSION

Lors des travaux de terrain, nous avons pu voir de près les détails structuraux de la région d’étude, tels que les foliations, quelques indices de faille et de cisaillement :

 Entre Ambohipahina et Bekolakola, (20° 37,087’ S – 46° 37,123’ E), la figure 72 montre des boudins de quartzite (Q) compétente entre deux couches micaschisteuses (M) incompétentes. L'orientation le long de l’axe des boudins est secondairement parallèle à l'orientation de foliation N-S. Ce boudinage fréquent dans le secteur étudié, rend compte la présence de mouvement de cisaillement à jeu senestre.

 Au niveau de quartzite de Bekolakola (20° 38. 015 S – 46° 37.127) Figure 73, nous avons trouvé des indices de la faille normale dont le miroir de faille a une direction N 088.

 A 50m à l’Ouest de l’ancien campement, se trouvent des stries de direction N009 (20° 38,312’ S – 46°37,288’ E) indiquant la cinématique du mouvement et confirme l’existence de la déformation cassante.

 Dans les micaschistes de l’ Ambatomanga (20° 36,122’ S – 046° 38,187 E), on trouve un micro -cisaillement de direction N-S

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Chapitre V : INTERPRETATION ET DISCUSSION

Figure 73 : Photographie montrant des boudins senestres dans un quartzite de Tsiambenana. Localisation : 20° 37,087’ S – 46° 37,123’ E

Figure 74 : Photographie montrant une faille normale de direction E-W de Tsiambenana. Localisation : 20° 38. 015 S – 46° 37.127

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Chapitre V : INTERPRETATION ET DISCUSSION

Figure 75 : Photographie montrant un rejet de faille de direction N-S dans un quartzite. Localisation : 20° 38,312’ S – 46°37,288’ E

Figure 76 : Photographie montrant un micropli à jeu senestre qui est un indice de cisaillement de direction presque N-S. Localisation : 20°36,122’S – 046°38,187E

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Chapitre V : INTERPRETATION ET DISCUSSION

Au niveau de la corrélation entre le métamorphisme et la déformation, on peut tirer, par analogie, les deux relations suivantes :

- Comme nous avons déjà mentionné ultérieurement, la région d’étude a été intrudée par des granites et pegmatites précoces, qui correspondent à la période gabbroïque, et granitique du groupe d’Itremo d’âge 550-530Ma (Handke et al.1991). Par analogie, on peut faire correspondre cette période à la fin du métamorphisme kibarien et la phase précoce du métamorphisme pan-africain qui a un âge moyen de 675Ma (Caen-Vachette, 1979).

- La datation par la méthode Ar/Ar qui a donné 490±10Ma pour les muscovites de la première schistosité des micaschistes (Huber, 2000), a été interprétée par cet auteur comme la date de la première phase de plissement du groupe d’Itremo et que les autres événements tardifs sont postérieurs à cette date. Pourtant, les granites tardifs ont 565Ma (Fernandez et al. 2003) et les pegmatites se sont mises en place vers 550±100Ma (Caen-Vachette, 1979). Dans notre cas, nous pouvons dire que toutes les phases plicatives auraient dû se passer avant ces dates et se trouveraient entre 779Ma (la période magmatique précoce) et 565Ma (période magmatique tardive). Elles devraient correspondre à la phase majeure du métamorphisme pan-africain (âge moyen de 675Ma, Caen-Vachette, 1979).

Les directions majeures NNW-SSE sur la rosace sont à peu près parallèles à celle du linéament Bongolava-Ranotsara. Ce phénomène peut être expliqué comme étant un même mouvement tectonique qui affecte les deux zones ; L’autre direction majeure NS pourraient être due au fait que notre zone d’étude est comprise entre deux zones de cisaillement (Collins 2003) qui sont :  la zone de cisaillement du Betsileo à l’Ouest ;  la zone de cisaillement de l’Angavo à l’Est. La figure qui illustre ce dernier est donnée en annexe IV. Sur la carte figure 69, les formations géologiques traversées par les mouvements tectoniques sont des formations incompétentes comme la série schisto-quartzo- dolomitique et le granite d’Ambohipahina. Ce qui fait une déformation tectonique

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Chapitre V : INTERPRETATION ET DISCUSSION

cassante comme les failles et les cassures observées surtout sur la formation quartzitique. La présence des formations dures est confirmée par le drainage en réseau dendritique (figure 31) dans cette carte. .

V-3 : PETROGENESE

Dans le groupe d’Itremo, de rares quartzites à lazulite, dumortiérite sont encore préservées (Lacroix, 1922-23). Parfois on y trouve également des quartzites conglomératiques ou des quartzites poreux flexibles (itacolumites).

Les quartzites montrent souvent une texture massive; parfois, l’alignement de ces minéraux bleutés donne un aspect foliacé à la roche.

L’existence de relation texturale intime entre la lazulite et la dumortiérite, citée précédemment, indique la présence contemporaine de phosphore P et de bore B dans le protolithe.

Ces études des réactions texturales et des réactions minérales ont permis la recherche du protolithe ainsi que de son environnement de dépôt.

Les grands massifs de quartzite métamorphique du groupe de l’Itremo montrent une stratification entrecroisée et des rides de plage (ripple mark) qui indiquent probablement une phase de dépôt d’un environnement continental peu profond. Le protolithe correspond probablement à un faciès sableux avec un peu d’argile. En se basant sur l'interprétation des structures primaires préservées dans les métasédiments, les résultats de ce mémoire soutiennent le travail de Moine (1974) qui affirme que le groupe d'Itremo a été déposé dans un plateau continental aqueux et secondairement peu profond. Les éléments géochimiques présents dans les roches (quartzite, schiste) du groupe d’Itremo indiquent qu’elles dérivent d'un dépôt plus ancien de la roche continentale source.

La présence de bore dans les minéraux argileux dans un environnement marin est bien connue. La grande capacité de liaison de l’hydroxyde de fer pour le phosphore a été rapportée par Filippelli (2002). L’aluminium a été apporté par les minéraux 114 RANDRIATAHINA Hervé

Chapitre V : INTERPRETATION ET DISCUSSION

argileux durant leur interaction avec l’eau de mer. Ce mécanisme est supporté par l’association intime entre minéraux argileux et phosphates d’aluminium dans les sables marins (Rasmussen, 1996).

Cette présence de phosphate d’aluminium (authigène) est possible, mais non pas identifiable dans le cas présent, dans plusieurs quartzites d’origine marine métamorphisés dans les faciès schiste vert et amphibolite (Morteani & Ackermand, 2004 ; Rasmussen, 1996). Le fer pourrait dériver des tufs mafiques (Derry & Jacobsen, 1990) ou de la réduction des exhalaisons volcaniques en milieu sub aqueux. Ce phénomène serait lié à une interaction avec les sédiments clastiques (Holland, 1984).

Toutes ces hypothèses sont en faveur de dépôt dans un environnement continental peu profond pour les quartzites blancs. Mais pour les quartzites bleus et violets l’origine exacte reste encore problématique.

Notre étude souffre du manque d’étude structurale détaillée. Cependant, la lecture de l’image satellite et de la photographie aérienne, ainsi que les observations effectuées sur le terrain, montrent que les affleurements de quartzites bleus et/ou violets se trouvent généralement dans des zones de cisaillement pur et simple à cinématique senestre ; donc on est en présence de cisaillement en transpression.

Aussi, dans la recherche du protolithe ainsi que dans la recherche du processus et des modalités de leur formation, la présence de phénomène de métasomatose n’est pas à exclure. En effet, les quartzites blancs sont épargnés par le cisaillement et ne montrent pas de déformation notable (pas d’aplatissement et d’étirement des minéraux). Le phénomène d’hydratation (réaction rétrograde) ainsi que la possibilité de réaction métasomatique dans les quartzites colorés en bleu et/ou en violet pourraient aussi être la conséquence d’une circulation de fluide post orogénique. Dans ce cas, l’origine de ce fluide à bore et à phosphore reste à définir (métamorphique et/ou magmatique ?). Une origine de fluide magmatique lié aux complexes intrusifs d’Ambatofinandrahana CIA est probable. Cette hypothèse est supportée par le fait suivant : à 500m au NNE du mont Ibity, on peut suivre sur des centaines de mètres des affleurements de quartzites bleus au contact d’un granite rose.

115 RANDRIATAHINA Hervé

CONCLUSION GENERALE

A la suite de l’ensemble des travaux entrepris dans cette étude, nous avons retenu les grandes lignes suivantes.

Le secteur d’Itremo-Ambatofinandrahana, situé dans la partie sud du versant occidental des Hautes Terres de Madagascar, appartient au vieux socle cristallin malagasy, d’âge protérozoïque moyen. C’est dans cette région qu’affleurent les formations d’origine sédimentaire très faiblement métamorphisées de la série Scisto-Quartzo-Dolomitique (SQD). Cette série est intrudée par des formations magmatiques postérieures appelées Complexe- Intrusif-d’Ambatofinandrahana (CIA). Les quartzites, objet de cette étude, en sont des formations géologiques qui composent la série SQD.

Les travaux de prospection que nous avons entrepris sur les carreaux A-B-C-D-E-F nous ont permis de trouver des informations indispensables pour la société MAGRAMA à savoir la localisation de 10 affleurements importants de quartzites bleus et 3 affleurements des quartzites violets qui ont été sélectionnés suivant les critères d’exploitation (qualité, quantité). Cette localisation est répertoriée dans les petits carreaux miniers (carrés de 625m) permettant facilement à cette société de choisir les carreaux à retenir ou à laisser. La possession de différentes cartes à différentes échelles et des tableaux récapitulatifs constitue des bases de données servant aisément aux futurs travaux. Sur tous les affleurements importants, il faudra effectuer une prospection détaillée au moyen d’un sondage carotté pour en savoir plus sur la variation de la couleur en profondeur et par la prospection géophysique pour plus de précision sur les dimensions et l’extension du gîte.

Le secteur d’Itremo était soumis à des conditions de métamorphisme faible généralement du faciès schiste vert. Les assemblages minéralogiques à quartz-muscovite-lazulite-dumortiérite dans les quartzites, à muscovite-biotite-quartz dans les schistes et à dolomite-calcite-trémolite dans les marbres, supposent des conditions thermodynamiques aux environs de 500°C et 3kb (Daso, 1983). La présence de structure entrecroisée et la marque d’ondulation observée dans les quartzites admettent que le groupe d’Itremo dérive probablement d’une phase de dépôt dans un océan à plateau continental peu profond (Rasmussen, 1996 ; Filippelli, 2002). D’après les interprétations pétrographiques, la coloration bleue et/ou violette des quartzites

116 RANDRIATAHINA Hervé

serait due à la présence contemporaine de petits cristaux de lazulite et de dumortiérite en position interstitielle dans une matrice quartzeuse.

L’utilisation d’image satellite et de photographie aérienne, les descriptions pétrographiques macroscopique et microscopique, ainsi que la descente sur le terrain nous ont permis de localiser les principaux accidents structuraux dans les gîtes de quartzite et de ses alentours. Les directions majeures des linéaments dans notre zone d’étude sont N 150 et NS aussi bien pour les failles que pour les foliations. Néanmoins, on observe les trajectoires des fractures de direction EW. Les résultats de ce mémoire ont aussi démontré l’existence du phénomène tectonique important (chapitres II et IV) au niveau des gisements de quartzite d’Itremo. L’étude structurale préliminaire montre l’existence de tectonique cassante qui a entraîné la création de nombreuses fractures (structure discontinue) au sein des différentes formations et de nombreuses fissures au niveau des roches. Une structure en cisaillement pur se traduit par l’aplatissement et l’allongement des bancs de quartzites suivant ces directions privilégiées ainsi que l’aplatissement des cristaux de quartz donnant une foliation aux quartzites bleus. D’autres indicateurs cinématiques (boudins asymétriques, microplis d’entraînement) suggèrent une structure en cisaillement simple à jeu senestre. Tout ceci laisse supposer la présence d’une zone de cisaillement transpressif à cinématique senestre.

En résumé, deux hypothèses sont possibles pour expliquer la formation de ces quartzites bleus et violets :

 Hypothèse 1 : en faveur de dépôt dans un océan à environnement continental peu profond pour la majorité des quartzites (de couleur blanche surtout) ; ce mécanisme est supporté par l’interaction des minéraux argileux (donc riches en aluminium ) avec l’eau de mer, par la présence de bore dans les minéraux argileux dans un environnement marin, par la grande capacité de liaison de l’hydroxyde de fer pour le phosphore (Filippelli, 2002), par l’association intime entre minéraux argileux et phosphates d’aluminium dans les sables marins (Rasmussen, 1996). Mais tout n’explique pas la présence de zone tectonisée de façon ductile (mylonitisation) dans laquelle se trouvent ces quartzites colorées.

 Hypothèse 2 : en faveur d’une origine épigénétique avec apport tardif d’éléments à partir d’un fluide relativement riche en bore et en phosphore ; La présence de quartzites bleus et violets qui se trouvent dans un couloir de cisaillement est remarquable ; dans ce cas, les structures discontinues auraient pu jouer le rôle de canaux permettant à la phase fluide de circuler. Ces quartzites colorés sont aussi en contact direct avec des roches

117 RANDRIATAHINA Hervé

magmatiques granitiques roses du CIA aux environs du mont Ibity. Aussi, dans tous ces cas, il s’agit de mobilisation et de circulation de fluide post orogénique et la métasomatose dans le secteur étudié pourrait être à la fois diffusée (contact direct entre roche magmatique et encaissant métamorphique) et chenalisée (apport de fluide à partir des structures discontinues jouant le rôle de canaux).

La circulation et la remobilisation des éléments en place (bore et phosphore surtout), qui s’effectuait à courte distance, serait due aux mouvements tectoniques tardifs. Il y avait d’abord transposition de l’ensemble dans la foliation (accordance structurale) et les cristaux de lazulite et de dumortiérite se seraient par la suite déposés dans la zone de cisaillement ductile. Ce cas est similaire à ceux de quelques minéralisations à caractère économique qu’on trouve dans certaines régions de Madagascar (shear zone platinifère dans la ceinture d’Andriamena, zone de cisaillement phlogopitifère dans le sud, shear zone aurifère, etc.).

A mon avis, l’hypothèse II me semble plus prospère par rapport à l’hypothèse I car elle peut différencier la coloration de quartzite bleu et violet.

Ce travail de recherche indique que le groupe d'Itremo a une histoire géologique complexe. Ces conclusions se basent surtout sur des observations macroscopiques et microscopiques. Il est évident que cette étude souffre beaucoup de l’insuffisance de travaux analytiques en laboratoire. Aussi, des investigations sur le terrain et des études complémentaires plus détaillées comprenant la minéralogie, la géochronologie, l’étude pétrographique, l’étude tectonique fine, l’étude des inclusions fluides et la géochimie isotopique sont nécessaires pour mieux comprendre le processus ainsi que les modalités de formation de ces quartzites bleus et violets.

118 RANDRIATAHINA Hervé

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ANNEXES

ANNEXE I : PRESENTATION GENERALE DE LA SOCIETE MAGRAMA

Nom : SOCIETE POUR LE MARBRE ET GRANITE DE MADAGASCAR « MAGRAMA » Forme juridique : SOCIETE ANONYME « S.A » Capital : 1.700.000.000 ariary Qualité : EXPLOITANT-TRANSFORMATEUR-EXPORTATEUR des pierres Industrielles Directeur Général : LANZA Umberto Contacts:  Téléphones : 22 300 42 : 22 285 80  Fax : 22 285 78  E.mail : [email protected]  Siège: lot V08 Ter MANAKAMBAHINY ANTANANARIVO (101) B.P: 3842

I.1. ACTIVITES

Les activités de la MAGRAMA se répartissent en trois catégories :  La recherche ou exploration des pierres d’ornementation susceptibles d’être exploitées  L’exploitation et la production des blocs destinés : soit pour l’exportation soit pour le besoin local à l’usine de transformation.  La transformation de ces blocs à l’usine d’Ambatofinandrahana consiste à travailler les blocs ou pierres brutes afin d’obtenir des produits finis tels que carreaux, plintes, marches, contre marches, plan vasques, tables, cendriers, … selon les commandes des  clients. Ces produits finis se vendent au bureau de la Société, à Antananarivo ou à son agence à Tuléar ou à leur usine à Ambatofinandrahana.

I

ANNEXE II : TABLEAU D’ERE GEOLOGIQUE

Milliards ERE Périodes Principaux évènements d’années 0.57 P Orogenèse panafricaine P

R 0.64

O

R T 1 E

R

E 1.2 O Orogenèse kibarienne

Z

ARCHEENO C

1.7 I

Q

C U A 2.0 Episode éburnéenne E

A

M T 2.5 Orogenèse shamwaîenne

B A

3 Orogenèse antongilienne R

R II C

SEQUENCES

MINERAUX MINERAUX DE PELITIQUES ARENACEE CARBONATES CALCARO- INDEX METAMORPHI- (R.I : argiles) (R.I : calcaire) PELITIQUES SMES Grès + feldst Grès (R.I marne)

Talc Sericite Chlorite Schistes Arkoses Quartzite Calcschistes EPIZONE Muscovite Epidote + Andalousite

Muscovite Biotite Disthène Gneiss folié à Leptynite Quartzite Marbre Amphibolite MESOZONE Biotite Sillimanite muscovite + Amphibole

Grenat Diopside CATAZONE Muscovite Sillimanite Gneiss à biotite Leptinite Quartzite Marbre pyroxenite - Spinelle

Hyperstène Spinelle Orthose Migmatite Leptinite Quartzite Marbre ULTRAZONE Humite anatexie

ANNEXE III : TABLEAU DE SEQUENCE METAMORPHIEQUE

III

ANNEXE IV : CARTE DES UNITES TECTONO-METAMORPHIQUES DU PRECAMBRIEN DE MADAGASCAR SELON COLLINS 2003

IV

TABLE DES MATIERES REMERCIEMENTS SOMMAIRE LISTE DES FIGURES LIESTE DES TABLEAUX LISTE DES ANNEXES INTRODUCTION………………………………………………………………………………… 1 .. PARTIE I : GENERALITES Chapitre I. CONTEXTE GEOGRAPHIQUE DE LA ZONE D’ETUDE I.1. LOCALISATION ET ACCES AU DISTRICT ’AMBATOFINANDRAHANA…... 3 I.2. GEOGRAPHIE PHYSIQUE DE LA REGION……………………………………. 5 I.2.1. Climat…………………………………………………………………………... 5 I.2.2. Hydrographie……………………………………………………………………. 7 I.2.3. Végétation……………………………………………………………………….. 8 I.3. GEOGRAPHIE HUMAINE…………………………………………………………. 9 I.3.1. Ethnie…………………………………………………………………………… 9 I.3.2. Répartition de la population……………………………………………………... 9 I.4. GEOGRAPHIE ECONOMIQUE…………………………………………………… 9 I.4.1. Agriculture……………………………………………………………………… 9 I.4.2. Elevage……………………………………………………………………. …… 9 Chapitre II. TRAVAUX ANTERIEURS ET MINERALOGIE DE LA LAZULITE ET DE LA DUMORTIERITE II.1. CADRE GLOBALE SUR LA GEOLOGIE DE MADAGASCAR………………… 10 II.1.1. Géologie historique dans le cadre de Gondwana………………………………. 10 II.1.2. Géologie générale………………………………………………………………. 11 II.2. HISTORIQUE DES TRAVAUX GEOLOGIQUES SUR NOTRE SECTEUR D’ETUDE………………………………………………………………….. 15 II.2.1. La série d’Itremo ou SQD……………………………………………………… 16 II.2.2. Le complexe intrusif d’Ambatofinandrahana………………………………….. 17 II.2.3. Les autres formations récentes…………………………………………………. 19 II.2.4. Tectonique de la région………………………………………………………… 22 II . 3 : MINERALOGIE DE LA LAZULITE ET DE LA DUMORTIERITE………….. 24 II.3.1 : LAZULITE……………………………………………………………………. 24 II.3.2. DUMORTIERITE…………………………………………………………….. 24

PARTIE II : TRAVAUX REALISES

Chapitre III. CARACTERES PETROGRAPHIQUES DE QUARTZITE D’ITREMO III.1. INTRODUCTION ………………………………………………………………… 29 III.2. LES VARIETES DES QUARTZITE……………………………………………… 31 III 3 : STRUCTURE DES QUARTZITES………………………………………………. 31 III 3 1 : Structure entrecroisée…………………………………………………………. 32 III 3 2 : Ripple mark…………………………………………………………………… 32 III 4 : III 4 : DESCRIPTION MACROSCOPIQUE DE CHAQUE TYPE D’AFFLEUREMENT………………………………………………... 33 III.4.1. Affleurement n° 01…………………………………………………………….. 33 III.4.2. Affleurement n° 02…………………………………………………………….. 34 II.4.3. Affleurement n° 03……………………………………………………………... 35 III.4.4.Affleurement n° 04……………………………………………………………... 37 III.4.5. Affleurement n°05……………………………………………………………... 38 III.4.6. Affleurement n°06……………………………………………………………... 39

III.4.7. Affleurement n° 07…………………………………………………………….. 40 III.4.8. Affleurement n° 08…………………………………………………………….. 41 III.4.9. Affleurement n° 09…………………………………………………………….. 42 III.4.10.Affleurement n° 10……………………………………………………………. 43 III.4.11. Affleurement n° 11…………………………………………………………… 44 III.4.12. Affleurement n° 12…………………………………………………………… 45 III.4.13. Affleurement n° 13…………………………………………………………… 45 III. 5. AUTRES FORMATIONS ENVIRONNANTES………………………………... 47 III.4.1. Schistes………………………………………………………………………… 47 III.4.2. Marbre…………………………………………………………………………. 48 III.4.3. Granite…………………………………………………………………………. 49 III.4.4. Pegmatites……………………………………………………………………... 48 III.6. DESCRIPTION MICROSCOPIQUE……………………………………………… 52 III.6.1. Quartzite bleu………………………………………………………………….. 52 III.6.2. Quartzite violet………………………………………………………………… 55 III.6.3. Quartzite blanc………………………………………………………………… 57

Chapitre IV. TRAVAUX DE PROSPECTION EFFECTUES IV.1. INTRODUCTION…………………………………………………………………. 60 IV.2. LES CRITERES DE SELECTION D’UN GISEMENT 63 IV.2.1. Quantité ……………………………………………………………………….. 63 IV.2.2. Qualité…………………………………………………………………………. 63 IV.2.3. Facteurs économiques…………………………………………………………. 64 IV.2.4. Facteur environnemental………………………………………………………. 64 IV.3. MAILLAGE DES CARREAUX MINIERS………………………………………. 65 IV.4. GEOMORPHOLOGIE……………………………………………………………. 66 IV.5. ANALYSE DE L’IMAGE SATELLITE ET DE LA PHOTOGRAPHIE AERIENNE………………………………………………………………………… 71 IV.5.1. Analyse de l’image satellite…………………………………………………… 71 IV.5.2. Analyse de la photographie aérienne………………………………………….. 78 IV.6. TRAVAUX REALISES SUR LE TERRAIN…………………………………...... 84 IV 6 1 Recherche d’affleurement……………………………………………………… 84 IV 6 2 Travaux sur chaque affleurement 84 IV 6 3 Echantillonnage………………………………………………………………... 84 IV 6 4 Résultats………………………………………………………………………... 85 IV.7. CONCLUSION ET RECOMMANDATION SUR LES RESULTATS DE PPROSPECTION ………………………………………………………………… 96

PARTIE III : INTERPRETATION ET DISCUSSION

Chapitre V. INTERPRETATION ET DISCUSSION SUR LE METAMORPHISME, LA TECTONIQUE ET LA METALLOGENIE DES QUARTZITES D’ITREMO V 1 : METAMORPHISME……………………………………………………………… 99 V 2 : TECTONIQUE…………………………………………………………………….. 104 V 3 : PETROGENESE…………………………………………………………………… 115 CONCLUSION GENERALE…………………………………………………………………… 116 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ANNEXES TABLE DES MATIERES

Auteur : RANDRIATAHINA Hervé Pizarro Adresse : lot B 401 ter Anatihazo Isotry Antananarivo 101 Tél : 032 48 238 24 Titre : « Etude géologique et prospection de quartzite bleu et violet dans le secteur d’Itremo - Ambatofinandrahana (centre de Madagascar) » Nombre de pages: 119 Nombre de tableau : 21 Nombre de figure : 76

RESUME Le présent mémoire, axé essentiellement sur des observations macroscopiques et microscopiques, concerne l’étude géologique et la recherche d’indices de quartzite bleu (quartzite à lazulite) et de quartzite violet (quartzite à dumortiérite) dans le secteur d’Itremo (centre sud de Madagascar). Le périmètre de la société MAGRAMA a été pris comme site d’étude. Le fond géologique est représenté par la série Schisto-Quartzo-Dolomitique (SQD) d’âge protérozoïque moyen et d’intensité métamorphique faible allant du très bas grade (présence de quartzite gréseux) au bas grade (faciès schiste vert). Le travail de prospection préliminaire, essentiellement basé sur la recherche d’indices, effectuée sur six carreaux, a permis de créer des bases de données sous forme de tableaux et de cartes indispensables pour une future prospection plus détaillée et aboutissant à d’éventuelle exploitation. L’étude pétrographique permet d’avancer l’hypothèse selon laquelle les quartzites seraient d’origine para, auquel cas la présence de stratification entrecroisée et de rides de plage (ripple mark) indique probablement une phase de dépôt dans un océan à plateau continental peu profond. Le traitement d’images satellites et l’analyse de la photographie aérienne ont permis d’établir les cartes de linéaments. Les trajectoires de foliations NS et N150 sont concordantes aux directions de faille, tandis que la direction de fracture EW se dispose d’une façon orthogonale à celle de la foliation NS. L’étude structurale préliminaire effectuée sur le terrain a aussi montré que ces quartzites bleus et violets sont en contact direct avec du granite ou bien sont situés dans une zone de cisaillement transpressif à jeu senestre. Toutes ces structures discontinues auraient pu jouer le rôle de canaux responsables de l’apport de fluide relativement riche en bore (B) et en phosphate (P) qui sont des constituants de la lazulite et de la dumortiérite. Ces deux minéraux, en situation interstitielle, sont responsables de la coloration bleue et/ou violette de certains quartzites du secteur d’Itremo.

Mots clés : pétrographie, prospection, cisaillement, quartzite, lazulite, dumortiérite, Itremo, Madagascar.

ABSTRACT The present report, essentially centered on macroscopie and microscopie, relates to the geological survey and the research for indices of blue quartzite (lazulite-bearing quartzite) and of purple quartzite (dumortierite-bearing quartzite) in the sector of Itremo (south center of Madagascar). The mining perimeter of Company MAGRAMA has been chosen us site of survey. The lithology is represented by the Schisto-Quartzo-Dolomitique series (SQD) of middle Proterozoic age and of low grade (green schist facies). The preliminary investigation work, essentially based on the research of indices, made it possible to create some data bases indispensable maps for a future detailed prospection and bordering possible exploitation. The petrographic study permits to advance the hypothesis according to which the quartzite would be of para origin, in which case, the presence of primary sedimentary structures like cross bedding and wave ripple marks, indicate a deposition of clay-bearing sand in a shallow continental shelf environnement. The remote sensing study including satellite imagery and analysis of the aerial photograph permitted to establish the charts of features. The trajectories of NS foliation and N150 are in accordance with the directions of fault, while the direction of EW fracture is discordant to the NS foliation. The preliminary structural survey also showed that these blue and purple quartzite are in direct contact with a red granite or are situated in a sinistral transpressive shear zone. All these discontinuous structures could have played the role of channels responsible for the contribution of fluid relatively rich in boron (B) and in phosphate (P) that are of the components of lazulite and dumortierite. These two minerals, in interstitial situation, are responsible for the blue coloration and/or violet of some quartzite in the sector of Itremo.

Key words: petrography, prospection, shearing, quarzite, lazulite, dumortiérite, Itremo, Madagascar

Encadreur : Docteur ANDRIANAIVO Lala