Étude paléo-environnementale des dépôts manganésifère paléoprotérozoique (2.1 Ga-GABON)

Paleo-environmental study of paleoproterozoic manganese deposits (2.1 Ga-GABON)

• Auteur / Autrice : Grace Daniella Guiyeligou
• Direction : Abderrazak El Albani, Alain Trentesaux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Structure et évolution de la terre et autres planètes
• Date : Soutenance le 13/12/2019
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie, écologie, géosciences et agrosciences Théodore Monod (Poitiers ; 2018-2022)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie des milieux et matériaux de Poitiers (2012-....) - Institut de Chimie des Milieux et Matériaux de Poitiers / IC2MP
• Partenaire(s) de recherche : faculte : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées
• Jury : Président / Présidente : Jean-Yves Reynaud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Abderrazak El Albani, Alain Trentesaux, Olabode Modupe Bankole
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Nicolas Tribovillard, Claire Rollion-Bard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sédiments marins

Roches carbonatées

Manganèse

Gabon (sud)

Bassins sédimentaires

Paléoprotérozoïque

Mots clés libres

Paléoprotérozoïque

Bassin de Franceville

Plateau d'Okouma

Carbonate ferrifère

Manganèse

Environnement marin

Redox

Paleoproterozoic

Franceville Basin

Okouma plateau

Iron carbonate

Manganese

Marine environment

Redox

Résumé

Le Paléoprotérozoïque est une période cruciale de l’histoire de la Terre. Un des évènements importants enregistré à cette époque est celui connu sous le nom de Great Oxidation Event (GOE) de 2,45 à 2,32 Ga. Cet évènement va entrainer des changements globaux à l’échelle de la planète. Il va impacter les conditions physico-chimiques en favorisant une altération oxydante des continents. Cette dernière est à l’origine de l’explosion progressive des cyanobactéries photosynthétiques responsables d’une oxydation importante du milieu. Une vie multicellulaire complexe et organisée s’est développée suite à cet évènement. Le bassin paléoprotérozoïque (2,1 à 2,0 Ga) de Franceville, situé au Sud-est du Gabon montre des dépôts sédimentaires en très bonne état de conservation et constitue une archive exceptionnelle pour retracer les processus de dépôts de cette période. La série sédimentaire francevillienne est composée de quatre formations lithostratigraphiques de FA à FD. Les accumulations de manganèse sont spécifiquement visibles au niveau des zones de plateaux ou les plus importantes réserves sont situées dans les plateaux de Bangombé et d’Okouma. Ce travail accorde une attention particulière à la formation FB et plus particulièrement les sous-unités FB1b et FB1c situées sur le site Okouma où sont retrouvés des dépôts de fer, phosphore et de manganèse. Une étude pluridisciplinaire et multi-échelle s’est portée sur sept sondages d’Okouma, mis à disposition par la compagnie minière Eramet-Comilog. L’étude sédimentologique des différents échantillons a permis de diviser les sondages en trois unités : 1- inférieure constituée de faciès détritiques et notamment les pélites rubanées (FB1b), 2- une unité dite de transition qui marque le passage des formations FB1b à FB1c avec des faciès carbonatés riches en pyrite appelé dans ce travail black shales pyriteux et carbonates ferrifères et 3- une unité supérieure représentée par des blacks shales manganésifères ou s’intercale des grès fins à moyens. Ces faciès témoignent la mise en place d’un environnement marin d’une phase de transgression ayant débuté à la transition FA-FB. Les analyses pétrographiques et minéralogiques ont mis en évidence des minéraux argileux composés d’illite, chlorite et interstratifiés illite/ smectite. La réaction d’illitisation est quasiment achevée (90 % d’illite) comme en témoigne les interstratifiés ordonnés (R3). Les analyses géochimiques montrent que la formation FB1b est dominée par des matériaux détritiques tandis que ceux de la formation au-dessus FB1c par des processus chimiques. De même la plupart des éléments sensibles au redox (Mn, Zn, Ni, Co, Mo, Cd et Cu) montrent un changement redox passant d’un environnement oxique (FB1b) à anoxique (FB1c).

Paleoproterozoic is a crucial period in the history of the Earth. One of the major events recorded at that time was the Great Oxidation Event (GOE) from 2.45 to 2.32 Ga. This event will lead to global changes on a global scale. It will impact the physico-chemical conditions by promoting oxidative alteration of the continents. The latter is at the origin of the progressive explosion of photosynthetic cyanobacteria responsible for a significant oxidation of the environment. A complex and organized multicellular life developed as a result of this event. The Paleoproterozoic basin (2.1 to 2.0 Ga) of Franceville, located in southeastern Gabon, shows sedimentary deposits in a very good state of conservation and constitutes an exceptional archive to trace the deposition processes of this period. The francevillian sedimentary series is composed of four lithostratigraphic formations from FA to FD. Manganese accumulations are specifically visible in the plateau areas where the largest reserves are located in the Bangombé and Okouma plateaus. This work pays particular attention to the FB formation and more particularly the FB1b and FB1c subunits located on the Okouma site where iron, phosphorus and manganese deposits are found. A multidisciplinary and multi-scale study was carried out on seven Okouma holes, provided by the mining company Eramet-Comilog. The sedimentological study of the various samples made it possible to divide the holes into three units: 1- lower, consisting of detrital facies and in particular banded heterolithics (FB1b), 2- a so-called transition unit that marks the passage of the FB1b to FB1c formations with carbonate facies rich in pyrite called in this work black shales pyriteux and iron carbonates and 3- a higher unit represented by manganiferous shale blacks or is interposed by fine medium sandstones. These facies testify to the establishment of a marine environment from a phase of transgression that began at the FA-FB transition. Petrographic and mineralogical analyses have revealed clay minerals composed of illite, chlorite and interlayered illite/smectite. The illitization reaction is almost complete (90% illite) as shown by the ordered interlayered (R3). Geochemical analyses show that the FB1b formation is dominated by detrital materials while those of the formation above FB1c are dominated by chemical processes. Similarly, most redox sensitive elements (Mn, Zn, Ni, Co, Co, Mo, Cd and Cu) show a redox change from an oxic environment (FB1b) to anoxic (FB1c).