Nouvelles méthodes de cartographie sur le socle protérozoïque du sud de Madagascar : nature et géométrie de la croûte continentale d'un domaine orogénique en convergence, implications économiques

New mapping of kilometric anisotropies over the continental crust of Madagascar : minerals associated economic implications

• Auteur / Autrice : Elisa Brice Randrianasolo
• Direction : Jean-Marc Lardeaux, Jean-Emmanuel Martelat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre solide
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Kimberlite

Corindon

Spectrométrie gamma

Géomatique

Résumé

L'objectif de cette thèse est de contraindre la nature pétrologique et géométrique de la partie profonde d'un domaine orogénique en convergence. Dans ce but, nous avons créé dans un système d'information géographique projeté (Madagascar Laborde 1923), une base de données géologique du tiers Sud de l'île de Madagascar. Les données utilisées sont variées : observations de terrain, images satellites, données topographiques, mesures gravimétriques, radiométriques et aéromagnétiques. L'analyse, le traitement, la confrontation et l'intégration de ces différentes informations (rendues compatibles) nous a permis de réaliser avec précision de nouvelles cartes géologiques de la région, ainsi que des représentations cartographiques nouvelles. Nous mettons notamment en évidence des zones de cisaillements verticales (ZC) majeures et mineures, des fractures, des dykes et des limites lithologiques. Nous précisons la nature des alignements sur l'axe Bongolava – Ranotsara : (i) La structure ductile de direction N 140°, cartographiée dans plusieurs littératures, n'est qu'une impression régionale (à petite échelle) due à la déflexion N 157° des ZC de direction Nord – Sud. La faille de Ranotsara (de direction N 140°) n'existe pas en termes de faille régionale, elle est une impression (à petite échelle) de la restitution cartographique causée par le relais de failles de taille ≤60 km de long et qui sont orientées N 115°, N 140° et N 160°. Nous identifions que les ZC sont les lieux de localisation d'anomalie en éléments incompatibles (U-Th). Elles sont également le lieu de concentration d'oxydes de magnétite et titanomagnétite, associé à la disparition de la biotite. Ces observations soulignent la concentration des magmas et de la fusion au sein des ZC. Ainsi, les ZC sont le lieu de concentration de magmas qui permettent l'advection de chaleur. En effet, dans le Sud de Madagascar les conditions de haute température (800°C) sont homogénéisées sur de grande surface. Nous établissons une nouvelle carte des ensembles lithologiques qui met en évidence des contrastes de compétence: les ZC se développent préférentiellement dans l'ensemble d'orthogneiss peu alumineux; les ensembles de métasédiments alumineux et les gneiss migmatitiques à amphibole sont plus résistants et forment des boudins à différentes échelles ; l'ensemble de granites et syénites stratoïdes et gneiss migmatitiques à amphibole constituent les blocs les plus rigides. Nous identifions des dykes kilométriques de basaltes, de dolérites et de microgranites qui sont orientés préférentiellement sur les directions N 25° et N 120°. Par croisement des données, nous montrons que la position des minéralisations économiques est contrôlée par les anisotropies kilométriques (ZC, charnières de plis, limites lithologiques) qui localisent les circulations fluides et magmatiques. Les minéralisations primaires (métamorphiques ou métasomatiques : corindons, fer et graphite) se localisent au sein des ZC. Les minéralisations secondaires (uranothorianite, or) s'expliquent par des remobilisations au sein des ZC. La position finale des minéralisations s'explique cependant par la géométrie des réseaux hydrographiques et des failles. A l'échelle du Gondwana, la géométrie des ZC majeures néoprotérozoïques contrôle le développement des systèmes de failles et de dykes (170Ma 90Ma) orientés N 160°. Dans 4 régions : Satrokala, Fenoarivo, Analavoka, Lavaraty ; existent des anomalies magnétiques et gravimétriques de type «bulls eyes» qui se localisent à l'intersection des dykes N 160° et des dykes N 30°, N 140° et N 170° ; et parfois avec les ZC. Ces points correspondent à des creux topographiques circulaires (10 m - 2,5 km de diamètre) isolés ou associés en champ de point. Ces zones sont potentiellement des intrusions kimberlitiques. La présence de ces pipes à l'intersection d'anisotropies kilométriques est favorable à l'ascension rapide des magmas silicatés, soit la présence de kimberlites diamantifères.

The objective of this thesis is to investigate the petrologic nature and geometry of the outcropping Madagascar granulitic crust. We have created a geological database of the southern third of Madagascar (in the Madagascar Laborde 1923 coordinate system). The data used are varied: field observations, satellite images, topographic, gravity, radiometric and aeromagnetic data. The analysis, processing, comparison and integration of these different datasets (after being made compatible) have enabled us to create precise and reliable new geological maps of the region, as well as new map representations. We will highlight particular the areas of major and minor vertical shear zones (SZ), fractures, dykes and lithological boundaries. Thus, we clarify the nature of the structural-lineaments, the so-called Bongolava – Ranotsara shear zone: the ductile structure oriented 140 °N is on a regional scale due to the North SZ deflections oriented N ° 157, and the “Ranotsara” fractures (orientation 140 ° N) does not exist in terms of regional fault, but is the results of faults relays with a size ≤ 60 km long which are oriented 115 °N, 140 °N and 160 °N. SZ are the sites of localisation of anomalies rich in incompatible elements (U-Th). They are also the location of concentration of oxides of magnetite and titanomagnetite, together with the disappearance of biotite. These observations emphasize the concentration of magmas and the merger within the SZ. Thus, the SZ are focus the concentration of the magmas that provide heat by advection. In southern Madagascar, the conditions of high temperature (800 ° C) were homogenous over a wide area. We establish a new lithological map, highlighting competency contrasts: SZ grow preferentially in the aluminous orthogneiss; aluminous metasediments and ampibolo-migmatites are more resistant and form boudins at different scales; all of the granites, syenites and stratoïdes amphibolo-migmatites are the most rigid blocks. We identify kilometers of dykes: basalt, dolerites and microgranite, they're preferentially oriented at 25 °N and 120 °N. By cross-correlating our data, we show that the position of economic mineralization is controlled by the kilometer scale anisotropies (SZ, hinges folds, lithological boundaries) that localize interchange and magmatic fluids. The primary mineralization types (metamorphic or metasomatic: corundum, iron and graphite) are located within the SZ. The secondary mineralization types (uranothorianite, gold) are explained by remobilizations in the SZ. The final mineralization is controlled by the geometry of river systems and faults. On the scale of Gondwana, the geometry of Neoproterozoic major SZ controls the geometries of faults and dykes (170 Ma-90 Ma) which are oriented in 160 °N. In four regions: Satrokala, Fenoarivo, Analavoka, Lavaraty; we identified magnetic and gravity ''bulls eye'' type anomalies which are located at the intersection of 160 °N oriented dykes with other ones oriented 30°N, 140 °N and 170 °N; and sometimes with SZ. These points correspond to circular topographic depressions (10 m - 2. 5 km in diameter) isolated or in clusters. These areas are potential kimberlite intrusions. Their presence at the intersection of kilometric anisotropies supports the rapid ascent of silicate magmas, resulting in the possible presence of diamondiferous kimberlites.