Contexte sédimentologique et tectonique du bassin paléoprotérozoïque de Franceville (Gabon) : structures de surpression fluide, bitumes et minéralisation uranium

Sedimentological and tectonic context of Paleoproterozoïque Franceville basin (Gabon) : fluid pressure structures, bitumen and uranium mineralization

• Auteur / Autrice : Alexis Ndongo
• Direction : Michel Guiraud, Michel Mbina Mounguengui, Emmanuelle Vennin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre
• Date : Soutenance le 14/01/2016
• Etablissement(s) : Dijon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biogéosciences (Dijon)
• Jury : Président / Présidente : Régis Mourgues
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Flotté
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Régis Mourgues, Michel Lopez

Mots clés

Mots clés contrôlés

Uranium

Fracturation hydraulique

Bitume

Failles (géologie)

Franceville, Bassin de (Gabon)

Paléoprotérozoïque

Mots clés libres

Bassin de Franceville

Paléoprotérozoïque

Failles de transfert

Failles longitudinales

Anticlinal de mur

Barrières de perméabilité

Structures de surpression fluides

Fracturation hydraulique

Bitume

Uranium

Franceville basin

Paleoproterozoic

Transfer faults

Longitudinal normal faults

Footwall anticlines

Permeability barriers

Fluid pressure structures

Hydraulic fracturing

Bitumen

Uranium mineralization

Résumé

La formation des gisements métallogéniques en général et uranifères en particulier, dans les bassins paléoprotérozoïques, dépend de la migration des fluides riches en divers éléments (U, Cu, Fe, etc.). L’objet de cette thèse a été de définir le contexte tectonique, sédimentologique et diagénétique associées aux gisements bitume--‐uranium du bassin de Franceville. L’étude tectonique réalisée met en évidence des failles de transfert N180--‐170, héritées de la tectonique archéenne et des failles normales longitudinales N110--‐120. Ces deux familles de failles compartimentent le bassin de Franceville en plusieurs sous--‐bassins de subsidence variable. Les failles longitudinales N110--‐120° contrôlent la mise en place d’anticlinaux de mur et des synclinaux de toit synsédimentaires (i.e. discordances progressives). Les gisements d’uranium du bassin de Franceville, se localisent au niveau des anticlinaux de mur des failles normales. L’étude sédimentologique du bassin caractérise la distribution spatiale des paléoenvironnements de dépôt. Quatre grands environnements de dépôts sont respectivement mis en évidence : fluviatile (formation FA inferieur), deltaïque (formation FA moyen), tidal (formation FA Supérieur) et marin profond (formation FB). La distribution des facies sédimentaires à la transition FA--‐FB est responsable de la mise en place de barrières de perméabilité. Les barrières de perméabilité sont responsables de l’augmentation de la pression fluide, qui favorise la mise en place des structures de surpression fluide (dykes, stylolites, veines de quartz), au voisinage des anticlinaux de mur contrôlés par les failles normales. Les différences de pression dans le bassin favorisent la migration des fluides uranifères et des hydrocarbures, des zones profondes du bassin vers les anticlinaux de mur. Les structures de fracturation hydraulique vont contrôler la mise en place des bitumes et des minéralisations d’uranium associées.

Metallogenic deposits within paleproterozoic basins depend on generation and migration of fluids. The aim of this study is to provide a better understanding of tectonic, sedimentological and diagenetic setting of the uranium deposits in the Franceville basin and to characterize hydraulic fracturing impact on fluid migration processes in sandstone reservoirs.Tectonic study define the N180-170° transfer faults, associated with Archean tectonic and the N110-120° longitudinal normal faults. These two fault directions split the Franceville basin into small sub-basins. The longitudinal normal faults are associated with footwall anticlines and hanging wall synclines. The uranium deposits of Franceville basin are located in footwall anticlines of longitudinal normal faults.Sedimentological analysis allows to describe four depositional environments: Fluvial (lower FA), deltaic (middle FA), tidal (upper FA), and open marine environments (FB). Facies distribution in the FA-FB transition promotes the establishment of permeability barriers. These latter are responsible of the increase in fluid pressure and of the formation of fluid pressure structures (dykes, stylolites, quartz veins), in footwall anticlines of longitudinal normal faults. Increase in fluid pressure allows the migration of uranium-fluids, and hydrocarbon from the deep basin to the footwall anticline. Hydraulic fracturing processes lead the precipitation of uranium mineralization, associated with bitumen, in microfractures.