Découverte géologique : Analyses pétrographiques et géochimiques

CHAPITRE III : ETUDE PETROGRAPHIQUE, GEOCHIMIQUE ET

MINERALOGRAPHIQUE

INTRODUCTION

Après les travaux de terrain présentés dans le précédant chapitre, nous avions effectué certains travaux de laboratoire dans le but d’atteindre les objectifs poursuivis par ce travail.

Une vingtaine d’échantillons ont été sélectionnés pour les différents travaux ; dont 7 pour la confection des lames minces et 4 pour les sections polies à l’atelier des coupes minces de la Mention Géosciences de l’université de Kinshasa, et 10 autres pour passer aux analyses géochimiques au CRENK.

Ainsi, ce chapitre est principalement axé sur trois aspects qui sont : l’aspect pétrographique, l’aspect géochimique et l’aspect métallographique.

DESCRIPTIONS PETROGRAPHIQUES

Ces descriptions ont été faites à l’aide d’un microscope polarisant à lumière transmise ; cela à la fois en lumière polarisée non analysée (LPNA) et en lumière polarisée analysée (LPA).

Echantillon KM10

Macroscopiquement, il s’agit d’une roche massive de coloration blanchâtre à gris foncé, les minéraux présentent un alignement fruste. Les composants essentiels sont le quartz, les micas et l’orthose (Photo 1).

Photo 1 : Echantillon KM10

Au microscope la roche présente une foliation fruste, mise en évidence par l’alignement des paillettes de biotite de teinte brune en LPA et LPNA. Ces paillettes s’intercalent entre les cristaux de quartz de teinte brune (LPA) et incolore (LPNA). Ces cristaux de quartz sont fins à moyennement grossiers, généralement xénomorphes ; certains sont affectés par des craquelures. Par endroits, la roche renferme des petits cristaux xénomorphes des minéraux opaques (Photo 2). La roche est une migmatite.

Photo 2 : Lame mince de l’échantillon KM10 (Migmatite)

Echantillon KM18

Macroscopiquement, il s’agit d’une roche massive, de coloration grise à gris foncé, de granulométrie grossière, et présente une schistosité à peine perceptible. Les minéraux clairs sont largement représentés. Elle est composée essentiellement de quartz et feldspaths accompagnés de grenat rose pâle (Photo 3).

Photo 3 : Echantillon KM18

Au microscope la roche présente un rubanement confus, souligné par l’alternance des bandes constituées des cristaux moyens de quartz de forme allongée, de teinte blanche ou grise (LPA) et incolore (LPNA) mélangé avec des cristaux moyens sub-automorphes de plagioclase à macle polysynthétique (LPA) et incolore (LPNA) avec des bandes constituées de biotite en voie de chloritisation.

Comme minéraux accessoires, on a des oxydes opaques (Photo 4). La roche est un granite gneissique.

Photo 4 : Lame mince de l’échantillon KM18 (Granite gneissique)

Echantillon KM 20

A l’œil nu, la roche présente un aspect massif, une coloration rose. Les composants essentiels paraissent être le feldspath rose, que nous supposons être l’orthose, et le quartz ; on reconnait également la présence de plagioclase et d’un minéral foncé (Photo 5).

Photo 5 : Echantillon KM20

Au microscope la roche présente une texture porphyroblastique mise en évidence par la présence des porphyroblastes de quartz de teinte blanche à grise (LPA) et incolore (LPNA).

Ces porphyroblastes présentent des craquelures ; entre ces porphyroblastes, se glissent des cristaux moyens xénomorphes et sub- automorphes de quartz et de feldspaths alcalins lessivés. Localement, la roche renferme des cristaux sub-automorphes des minéraux opaques (Photo 6). La roche est un granite.

Photo 6 : Lame mince de l’échantillon KM20 (Granite)

Echantillon KM29

Du point de vue macroscopique, il s’agit d’une roche massive, de coloration rose à sombre, avec des tâches grisâtres. De granulométrie moyenne à fine, la roche présente une foliation peu exprimée. Certains minéraux sont rosâtres (orthose) d’autres sont clairs (quartz) accompagnés des paillettes de micas (Photo 7).

Photo 7 : Echantillon KM29

Au microscope la roche présente une schistosité mise en évidence par l’alignement des paillettes de biotite de teinte brune (LPA) et (LPNA) en intercalation entre les cristaux de quartz. Ces cristaux sub-automorphes à xénomorphes présentent des teintes blanches ou grises (LPA) et incolore (LPNA). Les espaces laissés entre eux sont comblés par des petits cristaux xénomorphes de quartz (Photo 8). La roche est un granite gneissique.

Photo 8 : Lame mince de l’échantillon KM29 (Granite gneissique)

Echantillon KM32

Macroscopiquement, il s’agit d’une roche massive, de couleur noire avec des tâches roses. De granulométrie moyenne à fine, la roche présente une foliation fruste. Les composants essentiels sont le quartz, les micas et l’orthose (Photo 9).

Photo 9 : Echantillon KM32

Au microscope la roche présente une schistosité fruste, soulignée par l’alignement des paillettes de biotite de teinte brune (LPA et LPNA). Ces paillettes s’intercalent entre les cristaux de quartz et de feldspaths très lessivés. Ces cristaux de quartz sont fins, moyens à grossiers ; généralement xénomorphes. Localement la roche renferme des petits cristaux xénomorphes des minéraux opaques (Photo 10). Il s’agit d’un granite gneissique.

Photo 10 : Lame mince de l’échantillon KM32 (Granite gneissique)

Echantillon KM37’’

Sur le plan macroscopique, la roche est massive, de coloration blanchâtre à grisâtre. De granulométrie grossière à moyenne, la roche présente une foliation fruste. Les composants essentiels sont le quartz, les micas et l’orthose (Photo 11).

Photo 11 : Echantillon KM37’’

Au microscope la roche présente une texture porphyroblastique. Elle est mise en évidence par les porphyroblastes xénomorphes et sub- automorphes de quartz de teinte blanche ou grise (LPA) et incolore (LPNA).

Ces porphyroblastes sont entourés par des cristaux généralement xénomorphes de quartz de taille moyenne entre lesquelles s’intercalent parfois des petites aiguilles orientées de biotite de teinte brune (LPA), et brun clair en LPNA (Photo 12). La roche est un granite gneissique.

Photo 12 : Lame mince de l’échantillon KM37’’ (Granite gneissique)

Echantillon KM42

Macroscopiquement, la roche est massive, de coloration noirâtre. La roche est majoritairement à minéraux grossiers ; minéraux agencés en bandes claires contenant du quartz et du feldspath alternant avec des bandes foncées qui sont constituées des minéraux ferromagnésiens (Photo 13).

Photo 13 : Echantillon KM42

Au microscope la roche présente une texture blastomylonitique, mise en évidence par une mosaïque des fins cristaux de quartz entourant des gros cristaux de quartz de forme allongée de teinte blanche ou grise (LPA) et incolore (LPNA). Ils sont orientés suivant une même direction surtout soulignée par des sections de biotite en voie d’altération en chlorite. On y note aussi la présence des minéraux opaques (Photo 14). La roche est un gneiss mylonitique.

Photo 14 : Lame mince de l’échantillon KM4 (Gneiss mylonitique)

OBSERVATIONS MINERALOGRAPHIQUES

Cette section présentera les différentes espèces minérales, notamment métallifères que renferment certains échantillons ayant présenté des oxydes opaques lors des observations au microscope pétrographique à lumière transmise.

Echantillon KM10

Au microscope, la section polie KM10, présente une gangue renfermant des cristaux xénomorphes d’hématite de teinte gris clair (LRA) et (LRNA) à côté des cristaux allongés de magnétite de teinte gris sombre (LRA) et (LRNA) et des cristaux jaune clair de pyrite (Photo 15).

Photo 15 : Section polie de l’échantillon KM10

Echantillon KM20

L’échantillon KM20, présente une gangue englobant des cristaux isolés d’hématite de teinte gris clair (LRA) et (LRNA), ainsi que des cristaux de magnétite de teinte gris noirâtre (LRA) et (LRNA). Ces cristaux sont xénomorphes (Photo 16).

Photo 16 : Section polie de l’échantillon KM20

Echantillon KM29

La section polie KM29, présente une gangue gris clair renfermant des amas allongés des pyrites de teinte jaunâtre (LRA) et (LRPNA) ainsi que des cristaux isolés d’hématite de teinte gris clair (LRA) et (LRNA) (Photo 17).

Photo 17 : Section polie de l’échantillon KM2

Echantillon KM39

La section polie KM39 présente au microscope une gangue renfermant une dissémination de petits amas informe d’or, de couleur jaune-d ’or (LPA) et (LRNA).

Photo 18 : Section polie de l’échantillon KM39

SYNTHESE DES OBSERVATIONS MACROSCOPIQUES ET MICROSCOPIQUES

Après analyses macroscopiques et microscopiques, nous avons identifié les ensembles lithologiques et facies qui appartiennent aux familles des roches magmatiques et métamorphiques.

Les caractéristiques pétrographiques nous ont permis de montrer que les roches rencontrées dans notre zone d’étude comprennent le granite, le granite gneissique, la migmatite et le gneiss mylonitique se trouvant dans la zone d’endommagement d’une faille majeure de notre zone d’étude. Les observations minéralographiques nous ont permis quant à elles, de mettre en évidence la présence d’hématite, de magnétite, de pyrite et de l’or.

Sur base des résultats des toutes ces analyses, nous avons pu établir l’esquisse géologique de notre région d’étude (Figure 6), basée aussi sur des coupes géologiques sectorielles suivant des itinéraires (Figure 3 à 5) ; Une des coupes géologiques sectorielles étant considérée comme coupe synthétique, car ayant traversé l’ensemble de lithofaciès de la région (Figure 4).

Coupes géologiques sectorielles

Ces coupes ont été élaborées sur base de différents itinéraires parcourus lors du levé géologique.

Premier itinéraire

Cet itinéraire est orienté NW-SE traverse les lithofaciès suivants : le granite (stations : KM11, KM11’, KM12, KM13, KM14, KM20) et le granite gneissique (stations : KM15, KM16, KM17, KM18, KM19, , KM21, KM22, KM23, KM24, KM25, KM26, KM27, KM27’, KM28, KM29, KM29’) (Figure 3).

Figure 3 : Coupe géologique suivant l’itinéraire 1

Deuxième itinéraire

Le second itinéraire d’orientation NW-SE traverse tous les lithofaciès rencontrés dans notre zone d’étude, qui sont : le granite (stations : KM06, KM08, KM08’, KM10, KM34’,KM36, KM37, KM38, KM39, KM40 et KM41 ), le

granite gneissique (stations : KM34 et KM35 ), la migmatite (stations : KM01, KM02 , KM03, KM 09, KM10’ et KM10’’ ) et le gneiss mylonitique (stations : KM04, KM05, KM05’, KM07, KM37’ et KM42 ) ; et fait office de coupe géologique synthétique de la région cible(Figure 4).

Figure 4 : Coupe géologique suivant l’itinéraire 2

C. troisième itinéraire

Cet itinéraire orienté NW-SE traverse essentiellement le granite gneissique (stations : KM30, KM31, KM32, KM32’ et KM33)(Figure 5).

Figure 5 : Coupe géologique suivant l’itinéraire 3

40

Figure 6 : Esquisse géologique de la zone d’étude

41

RESULTATS D’ANALYSE GEOCHIMIQUES

Nous présentons dans cette section les résultats des analyses géochimiques des échantillons de roches ramenés du terrain. Dix échantillons ont été soumis à ces analyses effectuées par la méthode spectrométrie de fluorescence X (XRF) au CRENK. Le tableau 2 présente les teneurs en éléments majeurs et en éléments en traces des échantillons analysés, par ailleurs illustrés sur les histogrammes (Figure 7 et 8) et sur les diagrammes des aires (Figure 9 et 10).

Tableau 2 : Teneurs en éléments majeurs et éléments en trace des échantillons des roches

ND : Non mesuré ;

X : En dessous de la limite inférieure de détection.

44

Ces compositions chimiques appellent le commentaire ci-après :

Les teneurs élevées en SiO2 dans nos différents échantillons, confirmant le caractère acide des roches étudiées ;

Les teneurs en Al2O3 dans le granite sont comprises entre 5,81 et 6,77% ; tandis qu’elles sont plus élevées dans le granite gneissique. Ce fait peut se justifier par la présence plus marquée des feldspaths dans le granite gneissique, étant donné que dans ces métamorphites, en plus des feldspaths hérités du protolithe magmatique, s’ajoutent ceux synthétisés pendant le métamorphisme (Eskola, 1920 ; Winkler, 1973);

Les teneurs modérées en Fe2O3 et en MgO sont dues essentiellement au faible fractionnement des minéraux mafiques (amphibole et pyroxène), et à l’oxydation importante qui touche la roche (formation de l’hématite secondaire) dans nos différents échantillons (Figure 7 et 9) ;

Quant aux oligo-éléments, il faut noter la présence très remarquable de Ti dans tous les échantillons analysés ; il est suivi par l’or dont les traces sont importantes notamment dans les échantillons KM39 et KM42 (Figure 8 et 10).

Teneurs des éléments majeurs (%)

70

60

50

40

30

20

10

0

KM 08’KM 20KM 39KM 10’KM 18KM 26KM 29KM 32KM 36KM 42

SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgONa2OK2OP2O5

Figure 7 : Histogramme d’évolution des teneurs des éléments majeurs

Teneurs des éléments en trace (ppm)

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0

KM 08’KM 20KM 39KM 10’KM 18KM 26KM 29KM 32KM 36KM 42

SClTiVCrMnCuZnRbSrBaCeZrAu

Figure 8 : Histogramme d’évolution des teneurs des éléments en trace

KM 08’

KM 20

KM 39

KM 10’

KM 18

SiO2 CaO K2O

Al2O3 MgO P2O5

Fe2O3 Na2O

SiO2 CaO K2O

Al2O3 MgO P2O5

Fe2O3 Na2O

SiO2 CaO K2O

Al2O3 MgO P2O5

Fe2O3 Na2O

SiO2 CaO K2O

Al2O3 MgO P2O5

Fe2O3 Na2O

SiO2 CaO K2O

Al2O3 MgO P2O5

Fe2O3 Na2O

KM 26

KM 29

KM 32

KM 36

KM 42

SiO2 CaO K2O

Al2O3 MgO P2O5

Fe2O3 Na2O

SiO2 CaO K2O

Al2O3 MgO P2O5

Fe2O3 Na2O

SiO2 CaO K2O

Al2O3 MgO P2O5

Fe2O3 Na2O

SiO2 CaO K2O

Al2O3 MgO P2O5

Fe2O3 Na2O

SiO2 CaO K2O

Al2O3 MgO P2O5

Fe2O3 Na2O

Figure 9 : Diagrammes en aires montrant la distribution des teneurs des éléments majeurs de différents échantillons

KM 29

KM 32

KM 36

Zr

Au

S Cl

Au

S Cl

Ce

Ba

Ce Zr

S Cl

Au

Zr

Sr

Ba

Rb

Zn

Ba

Ti

Sr

Mn

Cu

Sr

Ti

CrV

Ti

Rb

RbZn

Zn

Mn

Mn

KM 29

KM 32

KM 36

Zr

Au

S Cl

Au

S Cl

Ce

Ba

Ce Zr

S Cl

Au

Zr

Sr

Ba

Rb

Zn

Ba

Ti

Sr

Mn

Cu

Sr

Ti

CrV

Ti

Rb

RbZn

Zn

Mn

Mn

KM 42

S Cl

Au

Zr

Ba

Rb

Sr

Mn

Zn

Ti

CrV

KM 42

S Cl

Au

Zr

Ba

Rb

Sr

Mn

Zn

Ti

CrV

Figure 10 : Diagrammes en aires présentant la distribution des éléments en trace des différents échantillons

50

ETAT D’ALTERATION DES ROCHES

Afin d’éclaircir les possibles effets d’altération dû soit au métamorphisme et à la déformation, soit aux conditions météoriques, la mobilité des éléments se marque par le tracé des éléments majeurs en fonction de K2O, MgO, Na2O et CaO. Pour pouvoir caractériser et estimer quantitativement l’état d’altération d’une roche, différents indices d’altérations peuvent être utilisés.

Dans ce travail, nous avons utilisé l’indice d’altération hydrothermale (AI) basé sur l’équation arithmétique (Ishikawa et al., 1976) :

AI = 100 x

(K2O + MgO)

(K2O + MgO) + (Na2O + CaO)

Cet indice permet, par l’évaluation de la mobilité du Mg, K, Ca et Na, de caractériser l’altération hydrothermale. Plus d’indice se rapproche de 100, plus le niveau d’altération de la roche est élevé et inversement (Tableau 3).

Ce tableau révèle que les échantillons KM18, KM20 et KM29 sont ceux qui ont l’indice d’altération le plus significatif.

Tableau 3 : Indice d’altération des différents échantillons de roches

Sur base des résultats du tableau 3, nous avons tracé le diagramme ci- dessous, représentant graphiquement l’évolution de l’altération de nos différents échantillons (Figure 11).

51

Diagramme AI

70

60

50

40

30

20

10

0

KM 08’KM 20KM 39KM 10’KM 18KM 26KM 29KM 32KM 36KM 42

Figure 11 : Profil d’altération hydrothermale (AI) de nos échantillons