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Sur la nature et la signification des dolerites du bassin precambrien de sembe-ouesso (republique du congo)
Precambrian Research, 37 (1987) 57-69 Elsevier Science Publishers B.V., Amsterdam - - Printed in The Netherlands
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SUR LA NATURE ET LA SIGNIFICATION DES DOLERITES DU BASSIN PRECAMBRIEN DE SEMBE-OUESSO (REPUBLIQUE DU CONGO) JEAN-PAUL VICAT et PIERRE-JEAN VELLUTINI Ddparternent de G~ologie, Universit~ Marien Ngouabi, B.P. 69 - Brazzaville (Rdpublique Populaire du Congo) (Received May 8, 1986; revision accepted March 26, 1987)
Abstract Vicat, J.-P. and Vellutini, P.-J., 1987. About the nature and importance of the Precambrian dolerites of Semb~-Ouesso basin. Precambrian Res., 37: 57-69. Three sequences are recognized in the Semb$-Ouesso basin in the north of the Congo Republic: a schist and quartzite sequence (the oldest), a pelitic and sandstone sequence and the Dja tillitic sequence (upper Precambrian: 950 Ma?).., This basin is divided by long sub-meridian strike-slip faults. These epimetamorphic sequences are folded in the NE-SW direction. Dolerites are intruded in all the formations. Two types of dolerites occur: alkaline quartz dolerites older than Dja tillitic formation and post-tillitic olivine dolerites of tholeiitic composition. The dolerites are intruded during crustal distension leading to basin subsidence. The geotectonic context is a failed rift, late deformed ( aulacogen ). ~
R~sum~ Vicat, J.-P. et Vellutini, P.-J., 1987. Sur la nature et la signification des dolSrites du bassin pr~cambrien de Semb~Ouesso (l~publique du Congo). Precambrian Res., 37: 57-69. Dans le bassin de Semb~-Ouesso qui occupe le Nord de la R~publique du Congo, on distingue trois s~ries: une sSrie schisto-quartzitique (la plus ancienne), une s~rie gr~so-p~litique et le complexe tillitique du Dja, le plus r~cent, d'~ge pr~cambrien supSrieur probable (950 Ma? ). Ce basein est d$coup~ par des grands d$crochements subm~ridiens. Les formations ~pim~tamorphiques sont pliss~es selon une direction NE-SW. Des dol~rites sont intrusives dans toutes ces sSries. Deux cycles y ont ~t~ mis en Svidence: des dol~rites ~ quartz, alcalines, ant~rieures au complexe tillitique du Dja et des dol~rites ~ olivine, tholdiitiques, post-tillitiques. Ces dol~rites se sont raises en place ~ la faveur d'une distension crustale responsable de la subsidence du bassin. Le contexte g~otectonique est celui d'un rift avort~, ult~rieurement d~form~ (aulacog~ne).
Introduction
Les s~ries de Semb~-Ouesso qui occupent le
0301-9268/87/$03.50
Nord de la R~publique du Congo constituent la terminaison sud d'un ensemble de terrains pr~cambriens pliss~s qui affleurent entre le socle
© 1987 Elsevier Science Publishers B.V.
58 15 °
20 °
5° '
I -t-
-I-SB/
13
V- 4
0 o
Fig. 1. Croquis gdologiquedu Nord du bassin du Congo. 1: socle du Chaillu; 2: zone mobile d'Afriquecentrale; 3: couverture pr$cambrienne; 4: couverture post-prdcambrienne; 5: dol~rites. O: Ouest-Congolien;F: Francevillien;SB: sdrie grdso-pdlitique de Semb&Ouesso;SQ: s~rie schisto-qua~zitique;D et DN: sSries du Dja infdrieur (Cameroun) et de Nola (Centrafrique); B: s~rie de la Bole; MB: sSrie intermddiairedu Sud-Cameroun; BM: s~ries de Bangui-Mba'fki;LB: Liki-Bembien; LU: Lindien-Ubanguien;A: position de la Fig. 3.1 cm = 27,5 kin. Fig. 1. Geologicalsketch map of the Northern Congobasin. 1: Chaillubasement; 2: mobilezoneof Central Africa;3: Precambrian cover;4: post-Precambrian cover;5: dolerites.O: West-Congolian;F: Francevillian;SB: Peliticand sandstone sequence of Sembd-Ouessobasin; SQ: schist and quartzite sequence; D and DN: lowerDja sequence (Cameroon) and Nola sequence (Central Africa); B: Bole sequence; MB: South Cameroon intermediate sequences;LB: Liki-Bembian;LU: Lindian-Ubanguian; A: position of Fig. 3.1 cm = 27.5 km. du Chaillu et la zone mobile d'Afrique centrale (Fig. 1 ). Au Cameroun ces terrains reposent sur le complexe de Ntem (2800 Ma) (Lasserre et Soba, 1976 ). Au Congo ils s u r m o n t e n t la partie nord du massif du Chaillu, d'~ge Arch~en ( G~rard, 1958). Ils disparaissent h l'Est, en RdpUblique Centrafricaine, sous les formations horizontales des gr~s mdsozo'/ques de Carnot et au Sud-Est, au Congo, sous les formations c~nozo'fques de la cuvette congolaise.
Stratigraphie Les travaux de Chochine (1950), Sonet (1958), Gr~s et Legras (1967), Jaunatre (1969) permettent d'individualiser trois s~ries (Fig. 2 ) : La sdrie schisto-quartzitique de base, dont l'dpaisseur est dvalude h 1500 m au moins. C'est
un ensemble rythmique h dominante gr~soquartzitique et h pdlites passant h des marnes et h des carbonates vers le sommet. Les gr~s de Koka terminent cette sdrie qui est reprdsent~e essentiellement dans le bassin de Ouesso. La base de la sdrie qui dispara~t, h l'Est, sous la plaine mardcageuse de la Likouala, n'a jamais ~t~ observde. La sdrie gr~so-pdlitique (700 m d'~paisseur environ), discordante sur la s~rie pr~cddente. Elle ddbute par un ensemble gr~seux; il s'agit, selon les r~gions, des gr~s de la bordure du socle h l'Ouest, des gr~s de Douma dans le bassin de Sembd et des gr~s de S~ka-Nzoulabout dans celui de Ouesso. I1 vient ensuite un ensemble gr~so-pdlitique qui se termine par des pdlites largement ddvelopp~es dans les bassins de la Koundou, de la Komo, de la Mambili orientale et de la Pandama. Des jaspes qui, selon Weber
59
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300 m
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tiques s'associent des p41ites jaunes, ocres ou vertes, des gr~s et de rares niveaux calcaires. Ce complexe tillitique est surtout d4velopp4 dans le bassin du Dja, de part et d'autre de la fronti~re entre le Cameroun et le Congo. • En aucun endroit on ne connait la s4rie complete. Cette stratigraphie repose sur des corr4lations entre la zone occidentale constitu4e par le bassin de Semb4 et la zone orientale repr4sent4e par le bassin de Ouesso, plus ou moins ind4pendant du premier (Jaunatre, 1969).
Tectonique et m4tamorphisme + -t ÷ +
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I
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Fig. 2. S4quenee stratigraphique des formations de Semb& Ouesso. IV: Complexe tillitique du Dja: III: s4rie gr4so-p41itique; II: s4rie sehisto-quartzitique; I: socle. A: r4gion de la bordure du socle; BS: gr~s de la bordure du socle; B: r4gion du b~sin de Sembg; CT: complexe tillitique du Dja; K: p41ires de la Koundou; GP: gr~so-p41ities; D: gr~s de Douma; C: r4gion du b~sin de Ouesso; M: p41ites de Mayoka; Z: gr~s de Nzoulabout; S: gr~s de Seka; K: gr~s de Koka; SQ: s4rie schisto-quartzitique. Fig. 2. Stratigraphic sequence of the Semb4-Ouesso formation. IV: Dja tillitic formations; III: pelitic sandstone sequence; II: schist and quartzite sequence; I: basement. A: basement border zone; BS: basement border sandstones. B: Semb4 basin zone; CT: Dja tillitic formation; K: Koundou pelites; GP: pelitic sandstones; D: Douma sandstones. C: Ouesso basin zone; M: Mayoka pelites; Z: Nzoulabout sandstones; S: Seka sandstones; K: Koka sandstones; SQ: schist and quartzite sequence.
( in Jaunatre, 1967 ), seraient en fait des roches pyroclastiques comme celles du bassin de Franceville, ont 4t4 observ4s dans les bassins de la Komo et de la Koudou. Le complexe tillitique du Dja (4paisseur sup4rieure h 100 m ), dgalement discordant. I1 se pr4sente sous la forme d'un conglom4rat tr~s h4t4rog~ne h ciment p41itique noir souvent pyriteux. Les galets, du grain microscopique jusqu'au bloc de plusieurs m~tres cubes, sont de nature vari4e: gr~s quartzites, quartzites, aplites, granites, doldrites. Aux facies conglom4ra-
II ressort de l'ensemble des travaux antdrieurs que les formations du bassin de SembdOuesso sont plissdes, y compris le complexe tillitique du Dja. L'intensit4 du plissement augmente d'Ouest en Est, depuis les gr~s monoclinaux de la bordure du socle jusqu'h la r4gion de Ouesso. D'apr~s les travaux rdcents de la Socidt4 Nationale Elf Aquitaine (Doucet, 1982) de grands ddcrochements sdnestres de direction mdridienne sdparent un bloc occidental monoclinal, un bloc central entre Sembd et Douma et un bloc oriental encore mal 4tudi4 (Fig. 3). Le bloc central montre des plis de couverture, de plan axial variant depuis N20°E jusqu'h N70°E. Un ldger dpimdtamorphisme datd h 630 Ma environ par Rb/Sr et K/Ar a 4t4 mis en 4vidence (Dianzenza-Nd4fi, 1983). Le bloc oriental est plus d4form4 avec un plissement de style isoclinal de plan axial compris entre N20°E et N30°E. A c e s plis d4vers4s vers l'Ouest s'associent des failles inverses h plongement est. La schistosit4 qui appara[t ~ l'Est de Douma (Jaunatre, 1969) s'accompagne d'un 4pimdtamorphisme h s4ricite et ~ muscovite. La compression r4gionale est N135 °E; aux ddcrochements subm4ridiens s'associent des cisaillements conjugu4s dextres sensiblement EO et des fentes d'extension NW-SE.
60
15o
16 °
2o
IESSO
l-q ; ~
1°
Ouesso
]~ f::~7 t3 ~ 8
F~-J~2 Fig. 3. Carte gdologique des sdriesde Sembd-Ouesso, en Rdpublique du Congo. a: limiteOuest du bassin de Ouesso; Ko: bassin de la Koundou; Kin: bassin de la Komo; Ma: bassin de la Mambili orientale;Pa: bassin de la Pandama. 1: couverture postpr~cambrienne; 2: complexe tillitiquedu Dja; 3: pdlitesde Koundou, de la K o m o et de la Mambili orientale;4: grSso-pdlites; 5: grbs de D o u m a et de la bordure du socle;6: socle; 7: pdlitesde Mayoka; 8: grbs de Nzoulabout; 9: gr~s de S~ka; 10: gr~s de Koka; 11: sSrieschisto-quartzitiqueet grbs de Koka indiffdrencids;12: faillesmajeures. Fig. 3. Geological map of the Semb~-Ouesso sequence in the Republic of Congo. a: West border of Ouesso basin; Ko: Koundou basin; Kin: K o m o basin; Ma: Eastern Mambili basin; Pa: Pandama basin. 1:post-Precambrian cover; 2: Dja tilliticformation; 3: Koundou, K o m o and eastern Manbili pelites;4: peliticsandstones; 5: D o u m a and basement border sandstones; 6: basement; 7: Mayoka pelites;8: Nzoulabout sandstones; 9: Seka sandstones; 10: Koka sandstones; 11: schistand quartzitesequence with Koka sandstones (undifferentiated); 12: major faults.
Corrdlations avec les rdgions v o i s i n e s
Du fait de l'homogdnditd des facibs et de leur continuitd gdographique, il n'y a pas de difficultd de corrdlation entre les sdries de SembdOuesso et celles du Sud-Cameroun ou de la Rdpublique Centrafricaine (Tableau I). Toutes ces formations appartiennent h u n vaste bassin qui constitue le prolongement vers l'Ouest, sous la couverture mdsozo'/que h quaternaire, de la sdrie de Bangui-M'bai'ki. Ce bassin s'est formd sur un domaine dont l'appartenance au craton du Congo (Cornacchia et Dars, 1983) ou h la zone mobile d'Afrique Centrale (Bessoles et Trompette, 1980) n'est pas clairement dtablie. En l'absence de rdsultat gdochronologique, l'fige des sdries de Sembd-Ouesso et des sdries dquivalentes du Sud-Cameroun et de la Rdpub-
lique Centrafricaine ne peut ~tre envisagd que par comparaison avec le Francevillien bien datd. Ce dernier a dtd corrdld soit avec la sdrie schistoquartzitique (Bessoles et Trompette, 1980) soit avec la sdrie schisto-grdseuse (Jaunatre, 1969; Doucet, 1982). Dans les deux cas l'attribution d'un fige prdcambrien C ( 2000 Ma environ) au Francevillien (Bonhomme et al., 1982) et l'existence d'un socle archden conduisent fi admettre que les sdries de Sembd-Ouesso et les sdries dquivalentes appartiennent probablement au Protdrozo'ique infdrieur. Seul le complexe tillitique, mis en dquivalence avec la tillite infdrieure de l'Ouest Congolien (Vincent et Wolf, 1954; Wolf, 1962) serait d'fige pr~cambrien supdrieur. Cette tillite inf~rieure est en effet datde h 950 Ma (Cahen, 1982). I1 n'existerait donc pas de Protdrozo'/que moyen aux
61 TABLEAU
I
Correlations des formations pr~cambriennes du Sud-Est du Gabon (Francevillien) avec le bassin de Semb~-Ouesso et son prolongement vers le Nord Correlation between the S-E of the Gabon Precambrian sequences (Francevillian) and Semb~-Ouesso basin with its northern extension
Sud-Est Gabon
Nord R~publique du
Sud Cameroun
l~publique Centrafricaine (Ouest de Carnot)
Complexe tillitique
Tillitedes Bandjas
S~rie gr~so-pdlitique
S~rie du Dja inf~rieur
Sdrie de Nola
S~rie schistoquartzitique
S~ries interm~diaires
Sdrie de la Bold
Complexe de base de rlvindo
Complexe de Ntem
Complexe de base du Sud Cameroun
Congo
Complexe tillitique
Pr~cambrien A
duDja Pr$cambrien C
Pr~cambrien D
Francevillien
Socle du Chaillu
confins du Cameroun, de la Rdpublique Centrafricaine et du Congo. Au Za'fre, le Prdcambrien B serait reprdsent6 par le Liki-Bembien sup4rieur. Les doldrites
Dans rensemble des formations qui constituent les s4ries de Semb4-Ouesso, de tr~s nombreuses intrusions de dol4rites ont 4t4 signaldes. Elles apparaissent ~ tousles niveaux: dans la sdrie schisto-quartzitique, dans la sdrie gr4sopdlitique et dans la tillite du Dja. I1 en est de m~me au Cameroun (van den Hende, 1969; Laplaine, 1971 ) et en Centrafrique ( Wolf, 1962; Poidevin, 1979). En R4publique du Congo les dol4rites ddveloppent dans rencaissant un m4tamorphisme de contact ( Gr~s et Legras, 1967; Jaunatre, 1969) d'extension et de degr4 variables; le facies corndenne ~ pyrox~ne est frdquemment atteint. Les dol4rites sont tectonis4es conform4ment l'encaissant. Elles se pr4sentent surtout en sills de quelques m~tres ~ quelques dizaines de m~tres d'4paisseur soulignant la direction N E - S W des couches. De v4ritables massifs de
plusieurs kilom~tres sont 4galement observables. Sur la Fig. 4 nous n'avons figurd que les intrusions les plus importantes. Quelques dykes ont dtd reconnus surtout dans le bloc occidental peu tectonisd; leur orientation est statistiquement N-S. Les travaux rdalis4s au Cameroun (van den Hende, 1969; Laplaine, 1971 ), en Centrafrique (Wolf, 1962 ) et en R4publique du Congo ( Chochine, 1950; Jaunatre, 1969) font appara£tre deux phases dol4ritiques: l'une ant4rieure au complexe tillitique, l'autre postdrieure. En Rdpublique du Congo ~ la suite du levd de la feuille Ouesso, Sonet (1958) conclut ~ l'ant4riorit4 de la mise en place des dol4rites ~ quartz par rapport aux doldrites ~ olivine, sans pouvoir cependant les situer par rapport au complexe tillitique du Dja qui n'existe pas dans cette rdgion. I1 semble donc probable que les dol4rites quartz soient antdrieures au complexe tillitique et que les doldrites ~ olivine lui soient post4rieures. En rdalitd, le terme doldrite recouvre une grande diversitd de roches. A c5t4 de dol4rites olivine ou ~ quartz, d'amphibolo-schistes (Sonet, 1958) et de doldrito'fdes (Jaunatre,
62 150
16 °
2o
Fig. 4. Plan de localisation des principaux affleurements de doldrites. 1: couverture post-pr~cambrienne; 2: complexetillitique du Dja; 3: s~ries grSso-pdlitique et schisto-quartzitique; 4: socle; 5: dol~rites; 6: principaux d~crochements; 7: sites ~chantillonnSs (Bk" Batekok; Ba: Bade; Bi: Biessi; Bs: Biessi Sud; D: Douma) ; a: limite Ouest du bassin de Ouesso. Fig. 4. Location map of the main dolerite occurrences. 1: post-Precambrian cover; 2: Dja tillitic formation; 3: greso-pelitic and schisto-quartzitic sequence; 4: basement; 5: dolerites; 6: main strike-slip faults; 7: location of samples (Bk: Batekok; Ba: Bade; Bi: Biessi; Bs: South Biessi; D: Douma) ; a: West border of Ouessobasin. 1967), nous avons observd des diabases granophyriques, des gabbros et des basaltes. En R~publique Centrafricaine, Mestraud et Bessoles (1982) d~crivent dgalement des gabbros et des br~ches cin~ritiques. En ce qui concerne les doldrites, tous les types peuvent ~tre regroupds en deux esp~ces: des dolSrites h olivine et des dol~rites h quartz. Dans les filons dpais du secteur Biessi Sud (Fig. 4), une diffdrenciation mindralogique et chimique est observable de la bordure vers le centre dans le sens d'un enrichissement en Na, K, Fe, Si et d'un appauvrissement en Ca et Mg.
Pdtrographie Dans le secteur off l'~chantillonnage a dt~ effectual (Fig. 4) deux parag~n~ses primaires sont observables:
Doldrites et gabbros ~t quartz Ils contiennent (Tableau II): and~sine ou labrador le plus souvent alt6r~s avec formation de s~ricite, d'~pidote, d'albite et de quartz. Clinopyrox~ne calcique (augite ou diopside) toujours ouralitisd et chloritis~. Min~raux hydroxyl~s (hornblende parfois transform~e en tr~molite-actinote; biotite). Min~raux accessoires (apatite, ilmdnite, magnetite, pyrite et carbonates secondaires). Le quartz de fin de cristallisation repr~sente au plus 5% de la roche dans les termes les plus diff~renci~s (doldrites microgranophyriques occupant le centre des grandes intrusions). Ces roches pr6sentent une parag~n~se secondaire h quartz, s~ricite, dpidote, chlorite; l'albite, la tr~molite-actinote et l'ouralite sont fr~quentes, la serpentine et les carbonates sont plus rares. Les transformations min~ralogiques
63
TABLEAU
II
Composition min~ralogique des doldritesdu bassin de Semb~-Ouesso; cerclespleins:mindral prdsent Mineralogic composition of doleritesof the Semb~-Ouesso basin;black circles:mineral present Localisation
Type p~trographie
BiessiSud
DolSrite intergranulaire Gabbro
Parag~n~se primaire Quartz
Plagio
•
And
•
•
Felds. alc.
Biotite
Hornblende
Augite
•
Olivine
•
•
Dol~rite
Douma
Diopside
Apatite
Oxyde
•
•
•
•
•
granophyrique
•
•
B o r d u r e f ig ~e
•
•
•
•
•
•
•
• a
Dol~rite
ophitique Dol~rite serpentinis~e Dolgrite intergranulaire Basalte
Biessi
aphyrique
And
•
•
a
•
•
•
•
And
•
•
•
•
•
•
•
•
Doldrite Bade Batekok
ophitique
•
•
•
Gabbro
•
•
•
•
intergranulaire
•
And
•
a
•
Gabbro
•
La
•
•
•
•
Doldrite
Parag~n~se secondaire
R~fdrences chimies
Quartz
Albite
S~ricite
Epidote
Chlorite
Tr~m-
Ouralite
Act.
a
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Serpen-
Carbon-
tine
ate
•
11
•
19
•
12,13,14 IO
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
22,20 21
7
•
•
•
•
•
•
9
•
•
•
•
•
•
6
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
sont intenses et oblit~rent parfois la paragbn~se primaire. Ces doldrites et gabbros h quartz, trbs
4
1,2 3
tectonisds ant subi un dpimdtamorphisme auquel se superpose une altdration importante.
64
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65
Doldrites et basaltes ~ olivine
Ils contiennent ( Tableau II) : Anddsine ou labrador parfois sdricitisds. Augite ou diopside. Olivine bien reprdsentde et souvent serpentinisde. Mindraux accessoires (ilmdnite, magndtite, sulfures). Ces roches prdsentent une parag~n~se secondaire semblable aux prdcddentes. Elles sont cependant beaucoup moins transformdes (le pyroxbne est bien conserve). Peu affectdes par la tectonique, elles pourraient donc ~tre postdrieures au complexe tillitique du Dja.
(Tableau IIIa): l'indice DI est compris entre 19,43 et 25,68. Le rapport mgv indique d'ailleurs que ces doldrites ont des compositions proches des liquides primogdniques (53,45 < mgv < 64,99). Ces dol~rites sont ~ hypersthbne normatif. Les diagrammes SiO2 = f(FeOT/MgO) et SiO2 = f (Cr) ( Figs. 5 et 6 ) excluent le domaine calco-alcalines (Miyashiro et Shido, 1975). Dans le diagramme de classification de Yoder et Tilley (1962) les doldrites post-tillitiques se SiO,
Co
60
Composition chimique En ce qui concerne les dol~rites ant~-tillitiques l'absence de quartz et ndphdline dans la norme ( ~ rexception des dchantillons 2 et 3 qui contiennent respectivement un peu de quartz et trbs peu de ndphdline) est remarquable (Tableau III). Ce sont des magmas saturds. Les valeurs du rapport indicateur (I R) ddfini par Coombs (1963) permettent de prdciser qu'il s'agit d'une sdrie moyennement alcaline (I R compris entre 0,38 et 0,00) plut6t que d'une sdrie tholdiitique (I R = 0,65 + 0,20). La nature alcaline de ces doldrites h teneur dlev~e e n N a 2 0 (2,92-4,75) et K20 {1,06-2,09) apparait clairement dans le diagramme alcalins/Si02 de Macdonald et Kadsura (1964) {Fig. 8). Le rapport m g v = 1 0 0 Mg/Mg + Fe ++ (Hughes et Hussey, 1976) avec des valeurs comprises entre 38,86 et 45,65 montre que ces doldrites sont des produits diffdrencids. L'indice DI (indice de diffdrenciation de T h o r n t o n et Tuttle, 1960) indique une composition hawaiitique ( 31,50 < DI < 50,44). Les faibles teneurs en MgO (4,29-5,97) et en CaO (5,73-9,54) semblent indiquer que cette diffdrenciation est li~e au ddp6t de phases calcomagndsiennes (pyroxbnes ?). Les doldrites post-tillitiques ont des compositions de basaltes peu ou pas diffdrencids
Th
55.
50
F¢OT/MgO
Fig. 5. Diagramme Si02 = f (FeOT/MgO) de Miyashiro et Shido {1975). Ca: domaine calco-alcalin; Th: domaine thol~iitique. Points: dol~rites ante-tillitiques &quartz; croix: doldrites post-tillitiques & olivine. Ces figures sont conservds pour les autres diagrammes. Fig. 5. SiO2-FeOw/MgO diagram of Miyashiro and Shido's (1975). Ca: calc-alkalic field; Th: tholeiitic field. Points: pre-tillitic quartz dolerites; crosses: post-tillitic olivine dolerites. The same symbols are used in the other diagrams.
Si02
+
doldrites
d
olivine
t
•
doldrites
d
quartz
6° 1
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so q Cr ppm
Th i
, 200
, • , lOO 5o
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Fig. 6. Diagramme Si02=f (Cr) de Miyashiro et Shido (1975). Ca: domaine calco-alcalin; Th: domaine thol~iitique. Fig. 6. Si02-Cr Miyashiro and Shido's (1975) diagram. Ca: calc-alkalic field; Th" tholeiitic field.
66
situent dans le domaine des tholdiites h olivine (Fig. 7). En ddfinitive le magmatisme basique associd aux sdries de Sembd-Ouesso correspond h deux cycles: un cycle alcalin, saturd, antd-tillitique, reprdsentd par des doldrites h quartz de composition hawaiitique; un cycle tholdiitique, post-tillitique formd de doldrites h olivine. Pour les dldments en traces, le premier cycle est nettement plus riche en dldments incompatibles (Ba, Sr) (Fig. 9). I1 est, par contre, plus pauvre en dldments de transition ( Ni, Cr) (Fig. 10). En ce qui concerne l'environnement gdodynamique, les fonctions discriminantes de Pearce (1976) (Fig. lla,b) montrent que le premier dpisode correspond h u n magmatisme intraplaque typique. La nature et la faible ddformation des sdries s6dimentaires encaissantes, permettent d'exclure les lies ocdaniques: il S'agit donc d'un magmatisme continental. Le deuxibme cycle par contre se situe dans le domaine des tholdiites faiblement potassiques (LKT). Les diagrammes Ni et V en fonction de FeO/MgO (Figs. 12 et 13) et V = f (Cr) (Fig. 14), de Miyashiro et Shido (1975) confirment sa nature tholdiitique, mais le placent dans le domaine des tholdiites abyssales, ce qui est en accord avec le caractbre LKT ddjh discutd. Ces doldrites du deuxi~me cycle, tr~s faiblement Di
Na20* K O
A • ee
e~,
// "/
/
/
4
/
B +
+
++ 46
4'8
50
5'2 SiO2
Fig. 8. Diagramme de Macdonald et Katsura (1964). A: domaine alcalin; B: domaine sub-alcalin. Fig. 8. Macdonald and Katsura's (1964) diagram. A: alkalic field; B: sub-alkalic field.
Sr ppm
6OO
400
•
200 -
+
+++ 20O
aO0
GOO
Be pprn
Fig. 9. Diagramme S r = f (Ba). Fig. 9. Sr-Ba diagram.
Crppm
300
4+
200
100 t
0
Ol
Hy
Fig. 7. Pr,ojection du diagramme de Yoder et Tilley (1962). Fig. 7. Yoder and Tilley's (1962) diagram projection.
B
O
00
I
t
50
100
150
Fig. 10. Diagramme Cr = f ( Ni ) Fig. 10. Cr-Ni diagram.
Nipprn
67 (a)
0,1
0,2
0,3
i
i
i
0.4
0,5
i
i
Nippm
FI 10001
-1,3 -
soo
/
~"
~
"~
• -1,4 •
I00
\
. *.
~
o -1,5 -
', \ I0
.
'\ , \
-I,6.
2
(b)
-1 6 i
-1 5 i
-1 4 i
-1 3 i
~
Fq
-2.3-
-2.4-
,
',, \ .
",,, ; 4
6
P Fe0TIMg0
Fig. 12. Diagramme N i = f (FeOw/MgO) de Miyashiro et Shido (1975). A: domaine des thol~iites abyssales; B: domaine des ~les ocdaniques et thol~iites continentales; C: domaine des arcs insulaires et des marges continentales actives. Fig. 12. Ni=FeOw/MgO Miyashiro and Shido's (1975) diagram. A: field of abyssal tholeiites; B: oceanic islands and continental fields; C: fields of island arcs and active continental margins. Vppm
-2,5-
1000
100
Fig. 11. Fonctions discriminantes de Pearce (1976). lla: F1-F2; llb: F2-Fa. WPB: iles ocdaniques et basaltes continentaux; SHO: shoshonites; CAB: basaltes calco-alcalins; LKT: thol~iites pauvres en K; OFB: basaltes des fonds oc~aniques. FI= +0,0088 SIO2-0,0774 TIO2+0,0102 A1203+0,0066 FeO-0,0017 MgO-0,0143 CAO-0,0155 Na20 - 0,0007 K20. F2=-0,0130 Si02-0,0185 Ti02-0,0129 A120s-0,0134 Fe0-0,0300 MgO- 0,0204 Ca0-0,0481 Na20 -0,0715 K20. F3=-0,0221 SiO2-0,0532 TiO2-0,0361 A1203-0,0016 F e O - 0,0310 MgO- 0,0237 C a O - 0,0614 Na20 -0,0289 K20. Fig. 11. Pearce's (1976) discriminant functions, lla: F1 against F2; llb F2 against F3. WPB: oceanic islands and continental basalts; SHO: shoshonitic basalts; CAB: calcalkalic basalts; LKT: low K tholeiites; OFB: ocean floor basalts. FI = + 0.0088 Si02- 0.0774 TiO2 + 0.0102 A1203 + 0.0066 FeO-0.0017 Mg0-0.0143 CAO-0.0155 Na20
- 0.0007 K20. F2=-0.0130 SIO2--0.0185 TIO2-0.0129 A1203-0.0134 Fe0-0.0300 M g O - 0.0204 CaO-0.0481 Na20 --0.0715 K20. F3=-0.0221 SIO2-0.0532 TIO2-0.0361 A1203-0.0016 FeO-0.0310 MGO-0.0237 Ca0-0.0614 Na20 0.0289 K~O.
f f
co h:C°
10 ,
2
4
D
6 F¢O'HMgO
Fig. 13. Diagramme V = f (FeOT/MgO) de Miyashiro et Shido (1975). Th: sdrie tholdiitique; Ca: s~ries calco-alcaline; A: domaine des thol~iites abyssales. Fig. 13. V = FeOw/MgO Miyashiro and Shido's (1975) diagram. Th: tholeiitic series; Ca: calc-alkalic series; A: abyssal tholeiites field. .tectonisdes, ne p e u v e n t c e p e n d a n t p a s ~tre i n t e r p r d t d e s c o m m e des p a l d o c r o u t e s ocdan i q u e s ou des tholdiites d'arcs. L e t a b l e a u IV fait a p p a r a l t r e leur r e s s e m b l a n c e a v e c des doldrites & olivine c o n n u e s ailleurs e n c o n t e x t e c o n t i n e n t a l . Elles s o n t tr~s s e m b l a b l e s a u x o p h i t e s des Pyrdndes franqaises ( A z a m b r e et al., 1981) et a u x tholdiites & olivine n o r m a t i v e du du M a r o c ( M a n s p e i z e r et al., 1978) qui prdc~d e n t t o u t e s d e u x l ' o u v e r t u r e de l ' O c d a n A t l a n tique N o r d .
68 Vppm ~0oo
soo (~
-4+_ . .:._._.. --~.Th
100
Co
80
Crppm
~;o
.......Th.Ca --.. ~oo io
;o
Fig. 14. Diagramme V = f (Cr) de Miyashiro et Shido (1975). Th: s~rie thol~iitique; Ca: s~rie calco-alcaline; A: domaine des thol~iites abyssales. Fig. 14. V = Cr Miyashiro and Shido's (1975) diagram. Th: tholeiitic series; Ca: calc-alkalic series; B: abyssal tholeiites field. TABLEAUIV Composition chimique moyenne des dol~rites du 2~me cycle de Semb&Ouesso, des ophites des Pyrenees (France) et des thol~iites h olivine du Maroc (gl~ments majeurs en %; FeOT = Fe total en FeO ). 1-Ophites des Pyrenees ( France ) (Azambre et al., 1981). 2-Thol~iites & olivine du Maroc (Manspeizer et al., 1978). 3-Thol$iites &olivine du bassin de Semb&Ouesso Average chemical composition of second cycle SembdOuesso dolerites, of ophites in the Pyrenees (France) and of olivine tholeiites in Morocco (major elements in wt.%; FeOw=total iron as FeO). 1-Ophites of the Pyrenees (France) (Azambre et al., 1981). 2-Olivine tholeiites of Morocco (Manspeizer et al., 1978). 3-Olivine tholeiites of Semb&Ouesso basin
SiO2 A1203 FeOT MnO MgO CaO Na20 K20 TiO~ P20~
1
2
3
49,49 15,53 10,02 0,16 7,71 12,05 2,11 0,41 0,96 0,19
49,02 15,40 9,36 0,18 8,71 10,87 2,08 0,42 1,00 --
49,15 15,59 12,86 0,24 8,05 11,26 2,30 0,47 0,67 0,28
Conclusion
D e u x cycles dol~ritiques ont~ ~t~ m i s en ~vidence d a n s le b a s s i n ~ p i c o n t i n e n t a l de S e m b & Ouesso: L e s dol~rites h q u a r t z du cycle ant~-tillitique
repr~sentant les liquides diff~renci~s ( h a w a i i t e s ) d ' u n m a g m a initial m o y e n n e m e n t alcalin. Elles se s o n t m i s e s en p l a c e d a n s u n contexte continental. Les dol~rites h olivine du cycle p o s t - t i l l i t i q u e s o n t des liquides p r i m a i r e s p r ~ s e n t a n t les caract~ristiques c h i m i q u e s des thol~iites a b y s sales. La prise en consideration de l ' e n v i r o n n e m e n t t e c t o n o s ~ d i m e n t a i r e et la c o m p a r a i s o n avec des m a g m a s i d e n t i q u e s de contexte indiscutablement continentaux, nous c o n d u i t c e p e n d a n t h exclure u n e origine oc~anique. Le c a r a c t ~ r e p r i m o g ~ n i q u e de ces liquides est p r o b a b l e m e n t li~ h u n e a s c e n s i o n rapide e x c l u a n t t o u t e diff~renciation et t o u t e c o n t a m i n a t i o n crustale. L a m i s e en p l a c e de ces d e u x cycles dol~ritiques est li~e a u x p h a s e s d i s t e n s i v e s r e s p o n s ables de la s u b s i d e n c e du b a s s i n de S e m b & Ouesso. L a r~gion ~tudi~e s e m b l e r e p r e s e n t e r u n rift avort~, u l t ~ r i e u r e m e n t repris d a n s des p h a s e s c o m p r e s s i v e s dues h u n e c e r t a i n e m o b ilit~ du socle du Chaillu p a r r a p p o r t au reste du c r a t o n du Congo.
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57
SUR LA NATURE ET LA SIGNIFICATION DES DOLERITES DU BASSIN PRECAMBRIEN DE SEMBE-OUESSO (REPUBLIQUE DU CONGO) JEAN-PAUL VICAT et PIERRE-JEAN VELLUTINI Ddparternent de G~ologie, Universit~ Marien Ngouabi, B.P. 69 - Brazzaville (Rdpublique Populaire du Congo) (Received May 8, 1986; revision accepted March 26, 1987)
Abstract Vicat, J.-P. and Vellutini, P.-J., 1987. About the nature and importance of the Precambrian dolerites of Semb~-Ouesso basin. Precambrian Res., 37: 57-69. Three sequences are recognized in the Semb$-Ouesso basin in the north of the Congo Republic: a schist and quartzite sequence (the oldest), a pelitic and sandstone sequence and the Dja tillitic sequence (upper Precambrian: 950 Ma?).., This basin is divided by long sub-meridian strike-slip faults. These epimetamorphic sequences are folded in the NE-SW direction. Dolerites are intruded in all the formations. Two types of dolerites occur: alkaline quartz dolerites older than Dja tillitic formation and post-tillitic olivine dolerites of tholeiitic composition. The dolerites are intruded during crustal distension leading to basin subsidence. The geotectonic context is a failed rift, late deformed ( aulacogen ). ~
R~sum~ Vicat, J.-P. et Vellutini, P.-J., 1987. Sur la nature et la signification des dolSrites du bassin pr~cambrien de Semb~Ouesso (l~publique du Congo). Precambrian Res., 37: 57-69. Dans le bassin de Semb~-Ouesso qui occupe le Nord de la R~publique du Congo, on distingue trois s~ries: une sSrie schisto-quartzitique (la plus ancienne), une s~rie gr~so-p~litique et le complexe tillitique du Dja, le plus r~cent, d'~ge pr~cambrien supSrieur probable (950 Ma? ). Ce basein est d$coup~ par des grands d$crochements subm~ridiens. Les formations ~pim~tamorphiques sont pliss~es selon une direction NE-SW. Des dol~rites sont intrusives dans toutes ces sSries. Deux cycles y ont ~t~ mis en Svidence: des dol~rites ~ quartz, alcalines, ant~rieures au complexe tillitique du Dja et des dol~rites ~ olivine, tholdiitiques, post-tillitiques. Ces dol~rites se sont raises en place ~ la faveur d'une distension crustale responsable de la subsidence du bassin. Le contexte g~otectonique est celui d'un rift avort~, ult~rieurement d~form~ (aulacog~ne).
Introduction
Les s~ries de Semb~-Ouesso qui occupent le
0301-9268/87/$03.50
Nord de la R~publique du Congo constituent la terminaison sud d'un ensemble de terrains pr~cambriens pliss~s qui affleurent entre le socle
© 1987 Elsevier Science Publishers B.V.
58 15 °
20 °
5° '
I -t-
-I-SB/
13
V- 4
0 o
Fig. 1. Croquis gdologiquedu Nord du bassin du Congo. 1: socle du Chaillu; 2: zone mobile d'Afriquecentrale; 3: couverture pr$cambrienne; 4: couverture post-prdcambrienne; 5: dol~rites. O: Ouest-Congolien;F: Francevillien;SB: sdrie grdso-pdlitique de Semb&Ouesso;SQ: s~rie schisto-qua~zitique;D et DN: sSries du Dja infdrieur (Cameroun) et de Nola (Centrafrique); B: s~rie de la Bole; MB: sSrie intermddiairedu Sud-Cameroun; BM: s~ries de Bangui-Mba'fki;LB: Liki-Bembien; LU: Lindien-Ubanguien;A: position de la Fig. 3.1 cm = 27,5 kin. Fig. 1. Geologicalsketch map of the Northern Congobasin. 1: Chaillubasement; 2: mobilezoneof Central Africa;3: Precambrian cover;4: post-Precambrian cover;5: dolerites.O: West-Congolian;F: Francevillian;SB: Peliticand sandstone sequence of Sembd-Ouessobasin; SQ: schist and quartzite sequence; D and DN: lowerDja sequence (Cameroon) and Nola sequence (Central Africa); B: Bole sequence; MB: South Cameroon intermediate sequences;LB: Liki-Bembian;LU: Lindian-Ubanguian; A: position of Fig. 3.1 cm = 27.5 km. du Chaillu et la zone mobile d'Afrique centrale (Fig. 1 ). Au Cameroun ces terrains reposent sur le complexe de Ntem (2800 Ma) (Lasserre et Soba, 1976 ). Au Congo ils s u r m o n t e n t la partie nord du massif du Chaillu, d'~ge Arch~en ( G~rard, 1958). Ils disparaissent h l'Est, en RdpUblique Centrafricaine, sous les formations horizontales des gr~s mdsozo'/ques de Carnot et au Sud-Est, au Congo, sous les formations c~nozo'fques de la cuvette congolaise.
Stratigraphie Les travaux de Chochine (1950), Sonet (1958), Gr~s et Legras (1967), Jaunatre (1969) permettent d'individualiser trois s~ries (Fig. 2 ) : La sdrie schisto-quartzitique de base, dont l'dpaisseur est dvalude h 1500 m au moins. C'est
un ensemble rythmique h dominante gr~soquartzitique et h pdlites passant h des marnes et h des carbonates vers le sommet. Les gr~s de Koka terminent cette sdrie qui est reprdsent~e essentiellement dans le bassin de Ouesso. La base de la sdrie qui dispara~t, h l'Est, sous la plaine mardcageuse de la Likouala, n'a jamais ~t~ observde. La sdrie gr~so-pdlitique (700 m d'~paisseur environ), discordante sur la s~rie pr~cddente. Elle ddbute par un ensemble gr~seux; il s'agit, selon les r~gions, des gr~s de la bordure du socle h l'Ouest, des gr~s de Douma dans le bassin de Sembd et des gr~s de S~ka-Nzoulabout dans celui de Ouesso. I1 vient ensuite un ensemble gr~so-pdlitique qui se termine par des pdlites largement ddvelopp~es dans les bassins de la Koundou, de la Komo, de la Mambili orientale et de la Pandama. Des jaspes qui, selon Weber
59
i
8 CT
300 m
D
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¸
tiques s'associent des p41ites jaunes, ocres ou vertes, des gr~s et de rares niveaux calcaires. Ce complexe tillitique est surtout d4velopp4 dans le bassin du Dja, de part et d'autre de la fronti~re entre le Cameroun et le Congo. • En aucun endroit on ne connait la s4rie complete. Cette stratigraphie repose sur des corr4lations entre la zone occidentale constitu4e par le bassin de Semb4 et la zone orientale repr4sent4e par le bassin de Ouesso, plus ou moins ind4pendant du premier (Jaunatre, 1969).
Tectonique et m4tamorphisme + -t ÷ +
/
?
I
~,~.,r.,'.,,
Fig. 2. S4quenee stratigraphique des formations de Semb& Ouesso. IV: Complexe tillitique du Dja: III: s4rie gr4so-p41itique; II: s4rie sehisto-quartzitique; I: socle. A: r4gion de la bordure du socle; BS: gr~s de la bordure du socle; B: r4gion du b~sin de Sembg; CT: complexe tillitique du Dja; K: p41ires de la Koundou; GP: gr~so-p41ities; D: gr~s de Douma; C: r4gion du b~sin de Ouesso; M: p41ites de Mayoka; Z: gr~s de Nzoulabout; S: gr~s de Seka; K: gr~s de Koka; SQ: s4rie schisto-quartzitique. Fig. 2. Stratigraphic sequence of the Semb4-Ouesso formation. IV: Dja tillitic formations; III: pelitic sandstone sequence; II: schist and quartzite sequence; I: basement. A: basement border zone; BS: basement border sandstones. B: Semb4 basin zone; CT: Dja tillitic formation; K: Koundou pelites; GP: pelitic sandstones; D: Douma sandstones. C: Ouesso basin zone; M: Mayoka pelites; Z: Nzoulabout sandstones; S: Seka sandstones; K: Koka sandstones; SQ: schist and quartzite sequence.
( in Jaunatre, 1967 ), seraient en fait des roches pyroclastiques comme celles du bassin de Franceville, ont 4t4 observ4s dans les bassins de la Komo et de la Koudou. Le complexe tillitique du Dja (4paisseur sup4rieure h 100 m ), dgalement discordant. I1 se pr4sente sous la forme d'un conglom4rat tr~s h4t4rog~ne h ciment p41itique noir souvent pyriteux. Les galets, du grain microscopique jusqu'au bloc de plusieurs m~tres cubes, sont de nature vari4e: gr~s quartzites, quartzites, aplites, granites, doldrites. Aux facies conglom4ra-
II ressort de l'ensemble des travaux antdrieurs que les formations du bassin de SembdOuesso sont plissdes, y compris le complexe tillitique du Dja. L'intensit4 du plissement augmente d'Ouest en Est, depuis les gr~s monoclinaux de la bordure du socle jusqu'h la r4gion de Ouesso. D'apr~s les travaux rdcents de la Socidt4 Nationale Elf Aquitaine (Doucet, 1982) de grands ddcrochements sdnestres de direction mdridienne sdparent un bloc occidental monoclinal, un bloc central entre Sembd et Douma et un bloc oriental encore mal 4tudi4 (Fig. 3). Le bloc central montre des plis de couverture, de plan axial variant depuis N20°E jusqu'h N70°E. Un ldger dpimdtamorphisme datd h 630 Ma environ par Rb/Sr et K/Ar a 4t4 mis en 4vidence (Dianzenza-Nd4fi, 1983). Le bloc oriental est plus d4form4 avec un plissement de style isoclinal de plan axial compris entre N20°E et N30°E. A c e s plis d4vers4s vers l'Ouest s'associent des failles inverses h plongement est. La schistosit4 qui appara[t ~ l'Est de Douma (Jaunatre, 1969) s'accompagne d'un 4pimdtamorphisme h s4ricite et ~ muscovite. La compression r4gionale est N135 °E; aux ddcrochements subm4ridiens s'associent des cisaillements conjugu4s dextres sensiblement EO et des fentes d'extension NW-SE.
60
15o
16 °
2o
IESSO
l-q ; ~
1°
Ouesso
]~ f::~7 t3 ~ 8
F~-J~2 Fig. 3. Carte gdologique des sdriesde Sembd-Ouesso, en Rdpublique du Congo. a: limiteOuest du bassin de Ouesso; Ko: bassin de la Koundou; Kin: bassin de la Komo; Ma: bassin de la Mambili orientale;Pa: bassin de la Pandama. 1: couverture postpr~cambrienne; 2: complexe tillitiquedu Dja; 3: pdlitesde Koundou, de la K o m o et de la Mambili orientale;4: grSso-pdlites; 5: grbs de D o u m a et de la bordure du socle;6: socle; 7: pdlitesde Mayoka; 8: grbs de Nzoulabout; 9: gr~s de S~ka; 10: gr~s de Koka; 11: sSrieschisto-quartzitiqueet grbs de Koka indiffdrencids;12: faillesmajeures. Fig. 3. Geological map of the Semb~-Ouesso sequence in the Republic of Congo. a: West border of Ouesso basin; Ko: Koundou basin; Kin: K o m o basin; Ma: Eastern Mambili basin; Pa: Pandama basin. 1:post-Precambrian cover; 2: Dja tilliticformation; 3: Koundou, K o m o and eastern Manbili pelites;4: peliticsandstones; 5: D o u m a and basement border sandstones; 6: basement; 7: Mayoka pelites;8: Nzoulabout sandstones; 9: Seka sandstones; 10: Koka sandstones; 11: schistand quartzitesequence with Koka sandstones (undifferentiated); 12: major faults.
Corrdlations avec les rdgions v o i s i n e s
Du fait de l'homogdnditd des facibs et de leur continuitd gdographique, il n'y a pas de difficultd de corrdlation entre les sdries de SembdOuesso et celles du Sud-Cameroun ou de la Rdpublique Centrafricaine (Tableau I). Toutes ces formations appartiennent h u n vaste bassin qui constitue le prolongement vers l'Ouest, sous la couverture mdsozo'/que h quaternaire, de la sdrie de Bangui-M'bai'ki. Ce bassin s'est formd sur un domaine dont l'appartenance au craton du Congo (Cornacchia et Dars, 1983) ou h la zone mobile d'Afrique Centrale (Bessoles et Trompette, 1980) n'est pas clairement dtablie. En l'absence de rdsultat gdochronologique, l'fige des sdries de Sembd-Ouesso et des sdries dquivalentes du Sud-Cameroun et de la Rdpub-
lique Centrafricaine ne peut ~tre envisagd que par comparaison avec le Francevillien bien datd. Ce dernier a dtd corrdld soit avec la sdrie schistoquartzitique (Bessoles et Trompette, 1980) soit avec la sdrie schisto-grdseuse (Jaunatre, 1969; Doucet, 1982). Dans les deux cas l'attribution d'un fige prdcambrien C ( 2000 Ma environ) au Francevillien (Bonhomme et al., 1982) et l'existence d'un socle archden conduisent fi admettre que les sdries de Sembd-Ouesso et les sdries dquivalentes appartiennent probablement au Protdrozo'ique infdrieur. Seul le complexe tillitique, mis en dquivalence avec la tillite infdrieure de l'Ouest Congolien (Vincent et Wolf, 1954; Wolf, 1962) serait d'fige pr~cambrien supdrieur. Cette tillite inf~rieure est en effet datde h 950 Ma (Cahen, 1982). I1 n'existerait donc pas de Protdrozo'/que moyen aux
61 TABLEAU
I
Correlations des formations pr~cambriennes du Sud-Est du Gabon (Francevillien) avec le bassin de Semb~-Ouesso et son prolongement vers le Nord Correlation between the S-E of the Gabon Precambrian sequences (Francevillian) and Semb~-Ouesso basin with its northern extension
Sud-Est Gabon
Nord R~publique du
Sud Cameroun
l~publique Centrafricaine (Ouest de Carnot)
Complexe tillitique
Tillitedes Bandjas
S~rie gr~so-pdlitique
S~rie du Dja inf~rieur
Sdrie de Nola
S~rie schistoquartzitique
S~ries interm~diaires
Sdrie de la Bold
Complexe de base de rlvindo
Complexe de Ntem
Complexe de base du Sud Cameroun
Congo
Complexe tillitique
Pr~cambrien A
duDja Pr$cambrien C
Pr~cambrien D
Francevillien
Socle du Chaillu
confins du Cameroun, de la Rdpublique Centrafricaine et du Congo. Au Za'fre, le Prdcambrien B serait reprdsent6 par le Liki-Bembien sup4rieur. Les doldrites
Dans rensemble des formations qui constituent les s4ries de Semb4-Ouesso, de tr~s nombreuses intrusions de dol4rites ont 4t4 signaldes. Elles apparaissent ~ tousles niveaux: dans la sdrie schisto-quartzitique, dans la sdrie gr4sopdlitique et dans la tillite du Dja. I1 en est de m~me au Cameroun (van den Hende, 1969; Laplaine, 1971 ) et en Centrafrique ( Wolf, 1962; Poidevin, 1979). En R4publique du Congo les dol4rites ddveloppent dans rencaissant un m4tamorphisme de contact ( Gr~s et Legras, 1967; Jaunatre, 1969) d'extension et de degr4 variables; le facies corndenne ~ pyrox~ne est frdquemment atteint. Les dol4rites sont tectonis4es conform4ment l'encaissant. Elles se pr4sentent surtout en sills de quelques m~tres ~ quelques dizaines de m~tres d'4paisseur soulignant la direction N E - S W des couches. De v4ritables massifs de
plusieurs kilom~tres sont 4galement observables. Sur la Fig. 4 nous n'avons figurd que les intrusions les plus importantes. Quelques dykes ont dtd reconnus surtout dans le bloc occidental peu tectonisd; leur orientation est statistiquement N-S. Les travaux rdalis4s au Cameroun (van den Hende, 1969; Laplaine, 1971 ), en Centrafrique (Wolf, 1962 ) et en R4publique du Congo ( Chochine, 1950; Jaunatre, 1969) font appara£tre deux phases dol4ritiques: l'une ant4rieure au complexe tillitique, l'autre postdrieure. En Rdpublique du Congo ~ la suite du levd de la feuille Ouesso, Sonet (1958) conclut ~ l'ant4riorit4 de la mise en place des dol4rites ~ quartz par rapport aux doldrites ~ olivine, sans pouvoir cependant les situer par rapport au complexe tillitique du Dja qui n'existe pas dans cette rdgion. I1 semble donc probable que les dol4rites quartz soient antdrieures au complexe tillitique et que les doldrites ~ olivine lui soient post4rieures. En rdalitd, le terme doldrite recouvre une grande diversitd de roches. A c5t4 de dol4rites olivine ou ~ quartz, d'amphibolo-schistes (Sonet, 1958) et de doldrito'fdes (Jaunatre,
62 150
16 °
2o
Fig. 4. Plan de localisation des principaux affleurements de doldrites. 1: couverture post-pr~cambrienne; 2: complexetillitique du Dja; 3: s~ries grSso-pdlitique et schisto-quartzitique; 4: socle; 5: dol~rites; 6: principaux d~crochements; 7: sites ~chantillonnSs (Bk" Batekok; Ba: Bade; Bi: Biessi; Bs: Biessi Sud; D: Douma) ; a: limite Ouest du bassin de Ouesso. Fig. 4. Location map of the main dolerite occurrences. 1: post-Precambrian cover; 2: Dja tillitic formation; 3: greso-pelitic and schisto-quartzitic sequence; 4: basement; 5: dolerites; 6: main strike-slip faults; 7: location of samples (Bk: Batekok; Ba: Bade; Bi: Biessi; Bs: South Biessi; D: Douma) ; a: West border of Ouessobasin. 1967), nous avons observd des diabases granophyriques, des gabbros et des basaltes. En R~publique Centrafricaine, Mestraud et Bessoles (1982) d~crivent dgalement des gabbros et des br~ches cin~ritiques. En ce qui concerne les doldrites, tous les types peuvent ~tre regroupds en deux esp~ces: des dolSrites h olivine et des dol~rites h quartz. Dans les filons dpais du secteur Biessi Sud (Fig. 4), une diffdrenciation mindralogique et chimique est observable de la bordure vers le centre dans le sens d'un enrichissement en Na, K, Fe, Si et d'un appauvrissement en Ca et Mg.
Pdtrographie Dans le secteur off l'~chantillonnage a dt~ effectual (Fig. 4) deux parag~n~ses primaires sont observables:
Doldrites et gabbros ~t quartz Ils contiennent (Tableau II): and~sine ou labrador le plus souvent alt6r~s avec formation de s~ricite, d'~pidote, d'albite et de quartz. Clinopyrox~ne calcique (augite ou diopside) toujours ouralitisd et chloritis~. Min~raux hydroxyl~s (hornblende parfois transform~e en tr~molite-actinote; biotite). Min~raux accessoires (apatite, ilmdnite, magnetite, pyrite et carbonates secondaires). Le quartz de fin de cristallisation repr~sente au plus 5% de la roche dans les termes les plus diff~renci~s (doldrites microgranophyriques occupant le centre des grandes intrusions). Ces roches pr6sentent une parag~n~se secondaire h quartz, s~ricite, dpidote, chlorite; l'albite, la tr~molite-actinote et l'ouralite sont fr~quentes, la serpentine et les carbonates sont plus rares. Les transformations min~ralogiques
63
TABLEAU
II
Composition min~ralogique des doldritesdu bassin de Semb~-Ouesso; cerclespleins:mindral prdsent Mineralogic composition of doleritesof the Semb~-Ouesso basin;black circles:mineral present Localisation
Type p~trographie
BiessiSud
DolSrite intergranulaire Gabbro
Parag~n~se primaire Quartz
Plagio
•
And
•
•
Felds. alc.
Biotite
Hornblende
Augite
•
Olivine
•
•
Dol~rite
Douma
Diopside
Apatite
Oxyde
•
•
•
•
•
granophyrique
•
•
B o r d u r e f ig ~e
•
•
•
•
•
•
•
• a
Dol~rite
ophitique Dol~rite serpentinis~e Dolgrite intergranulaire Basalte
Biessi
aphyrique
And
•
•
a
•
•
•
•
And
•
•
•
•
•
•
•
•
Doldrite Bade Batekok
ophitique
•
•
•
Gabbro
•
•
•
•
intergranulaire
•
And
•
a
•
Gabbro
•
La
•
•
•
•
Doldrite
Parag~n~se secondaire
R~fdrences chimies
Quartz
Albite
S~ricite
Epidote
Chlorite
Tr~m-
Ouralite
Act.
a
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Serpen-
Carbon-
tine
ate
•
11
•
19
•
12,13,14 IO
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
22,20 21
7
•
•
•
•
•
•
9
•
•
•
•
•
•
6
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
sont intenses et oblit~rent parfois la paragbn~se primaire. Ces doldrites et gabbros h quartz, trbs
4
1,2 3
tectonisds ant subi un dpimdtamorphisme auquel se superpose une altdration importante.
64
d~
~
d~
~
o
~
~
~
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4 c,l
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i
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I
~ddogOo
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I
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-
65
Doldrites et basaltes ~ olivine
Ils contiennent ( Tableau II) : Anddsine ou labrador parfois sdricitisds. Augite ou diopside. Olivine bien reprdsentde et souvent serpentinisde. Mindraux accessoires (ilmdnite, magndtite, sulfures). Ces roches prdsentent une parag~n~se secondaire semblable aux prdcddentes. Elles sont cependant beaucoup moins transformdes (le pyroxbne est bien conserve). Peu affectdes par la tectonique, elles pourraient donc ~tre postdrieures au complexe tillitique du Dja.
(Tableau IIIa): l'indice DI est compris entre 19,43 et 25,68. Le rapport mgv indique d'ailleurs que ces doldrites ont des compositions proches des liquides primogdniques (53,45 < mgv < 64,99). Ces dol~rites sont ~ hypersthbne normatif. Les diagrammes SiO2 = f(FeOT/MgO) et SiO2 = f (Cr) ( Figs. 5 et 6 ) excluent le domaine calco-alcalines (Miyashiro et Shido, 1975). Dans le diagramme de classification de Yoder et Tilley (1962) les doldrites post-tillitiques se SiO,
Co
60
Composition chimique En ce qui concerne les dol~rites ant~-tillitiques l'absence de quartz et ndphdline dans la norme ( ~ rexception des dchantillons 2 et 3 qui contiennent respectivement un peu de quartz et trbs peu de ndphdline) est remarquable (Tableau III). Ce sont des magmas saturds. Les valeurs du rapport indicateur (I R) ddfini par Coombs (1963) permettent de prdciser qu'il s'agit d'une sdrie moyennement alcaline (I R compris entre 0,38 et 0,00) plut6t que d'une sdrie tholdiitique (I R = 0,65 + 0,20). La nature alcaline de ces doldrites h teneur dlev~e e n N a 2 0 (2,92-4,75) et K20 {1,06-2,09) apparait clairement dans le diagramme alcalins/Si02 de Macdonald et Kadsura (1964) {Fig. 8). Le rapport m g v = 1 0 0 Mg/Mg + Fe ++ (Hughes et Hussey, 1976) avec des valeurs comprises entre 38,86 et 45,65 montre que ces doldrites sont des produits diffdrencids. L'indice DI (indice de diffdrenciation de T h o r n t o n et Tuttle, 1960) indique une composition hawaiitique ( 31,50 < DI < 50,44). Les faibles teneurs en MgO (4,29-5,97) et en CaO (5,73-9,54) semblent indiquer que cette diffdrenciation est li~e au ddp6t de phases calcomagndsiennes (pyroxbnes ?). Les doldrites post-tillitiques ont des compositions de basaltes peu ou pas diffdrencids
Th
55.
50
F¢OT/MgO
Fig. 5. Diagramme Si02 = f (FeOT/MgO) de Miyashiro et Shido {1975). Ca: domaine calco-alcalin; Th: domaine thol~iitique. Points: dol~rites ante-tillitiques &quartz; croix: doldrites post-tillitiques & olivine. Ces figures sont conservds pour les autres diagrammes. Fig. 5. SiO2-FeOw/MgO diagram of Miyashiro and Shido's (1975). Ca: calc-alkalic field; Th: tholeiitic field. Points: pre-tillitic quartz dolerites; crosses: post-tillitic olivine dolerites. The same symbols are used in the other diagrams.
Si02
+
doldrites
d
olivine
t
•
doldrites
d
quartz
6° 1
co ..
so q Cr ppm
Th i
, 200
, • , lOO 5o
" ""
"
, lO
Fig. 6. Diagramme Si02=f (Cr) de Miyashiro et Shido (1975). Ca: domaine calco-alcalin; Th: domaine thol~iitique. Fig. 6. Si02-Cr Miyashiro and Shido's (1975) diagram. Ca: calc-alkalic field; Th" tholeiitic field.
66
situent dans le domaine des tholdiites h olivine (Fig. 7). En ddfinitive le magmatisme basique associd aux sdries de Sembd-Ouesso correspond h deux cycles: un cycle alcalin, saturd, antd-tillitique, reprdsentd par des doldrites h quartz de composition hawaiitique; un cycle tholdiitique, post-tillitique formd de doldrites h olivine. Pour les dldments en traces, le premier cycle est nettement plus riche en dldments incompatibles (Ba, Sr) (Fig. 9). I1 est, par contre, plus pauvre en dldments de transition ( Ni, Cr) (Fig. 10). En ce qui concerne l'environnement gdodynamique, les fonctions discriminantes de Pearce (1976) (Fig. lla,b) montrent que le premier dpisode correspond h u n magmatisme intraplaque typique. La nature et la faible ddformation des sdries s6dimentaires encaissantes, permettent d'exclure les lies ocdaniques: il S'agit donc d'un magmatisme continental. Le deuxibme cycle par contre se situe dans le domaine des tholdiites faiblement potassiques (LKT). Les diagrammes Ni et V en fonction de FeO/MgO (Figs. 12 et 13) et V = f (Cr) (Fig. 14), de Miyashiro et Shido (1975) confirment sa nature tholdiitique, mais le placent dans le domaine des tholdiites abyssales, ce qui est en accord avec le caractbre LKT ddjh discutd. Ces doldrites du deuxi~me cycle, tr~s faiblement Di
Na20* K O
A • ee
e~,
// "/
/
/
4
/
B +
+
++ 46
4'8
50
5'2 SiO2
Fig. 8. Diagramme de Macdonald et Katsura (1964). A: domaine alcalin; B: domaine sub-alcalin. Fig. 8. Macdonald and Katsura's (1964) diagram. A: alkalic field; B: sub-alkalic field.
Sr ppm
6OO
400
•
200 -
+
+++ 20O
aO0
GOO
Be pprn
Fig. 9. Diagramme S r = f (Ba). Fig. 9. Sr-Ba diagram.
Crppm
300
4+
200
100 t
0
Ol
Hy
Fig. 7. Pr,ojection du diagramme de Yoder et Tilley (1962). Fig. 7. Yoder and Tilley's (1962) diagram projection.
B
O
00
I
t
50
100
150
Fig. 10. Diagramme Cr = f ( Ni ) Fig. 10. Cr-Ni diagram.
Nipprn
67 (a)
0,1
0,2
0,3
i
i
i
0.4
0,5
i
i
Nippm
FI 10001
-1,3 -
soo
/
~"
~
"~
• -1,4 •
I00
\
. *.
~
o -1,5 -
', \ I0
.
'\ , \
-I,6.
2
(b)
-1 6 i
-1 5 i
-1 4 i
-1 3 i
~
Fq
-2.3-
-2.4-
,
',, \ .
",,, ; 4
6
P Fe0TIMg0
Fig. 12. Diagramme N i = f (FeOw/MgO) de Miyashiro et Shido (1975). A: domaine des thol~iites abyssales; B: domaine des ~les ocdaniques et thol~iites continentales; C: domaine des arcs insulaires et des marges continentales actives. Fig. 12. Ni=FeOw/MgO Miyashiro and Shido's (1975) diagram. A: field of abyssal tholeiites; B: oceanic islands and continental fields; C: fields of island arcs and active continental margins. Vppm
-2,5-
1000
100
Fig. 11. Fonctions discriminantes de Pearce (1976). lla: F1-F2; llb: F2-Fa. WPB: iles ocdaniques et basaltes continentaux; SHO: shoshonites; CAB: basaltes calco-alcalins; LKT: thol~iites pauvres en K; OFB: basaltes des fonds oc~aniques. FI= +0,0088 SIO2-0,0774 TIO2+0,0102 A1203+0,0066 FeO-0,0017 MgO-0,0143 CAO-0,0155 Na20 - 0,0007 K20. F2=-0,0130 Si02-0,0185 Ti02-0,0129 A120s-0,0134 Fe0-0,0300 MgO- 0,0204 Ca0-0,0481 Na20 -0,0715 K20. F3=-0,0221 SiO2-0,0532 TiO2-0,0361 A1203-0,0016 F e O - 0,0310 MgO- 0,0237 C a O - 0,0614 Na20 -0,0289 K20. Fig. 11. Pearce's (1976) discriminant functions, lla: F1 against F2; llb F2 against F3. WPB: oceanic islands and continental basalts; SHO: shoshonitic basalts; CAB: calcalkalic basalts; LKT: low K tholeiites; OFB: ocean floor basalts. FI = + 0.0088 Si02- 0.0774 TiO2 + 0.0102 A1203 + 0.0066 FeO-0.0017 Mg0-0.0143 CAO-0.0155 Na20
- 0.0007 K20. F2=-0.0130 SIO2--0.0185 TIO2-0.0129 A1203-0.0134 Fe0-0.0300 M g O - 0.0204 CaO-0.0481 Na20 --0.0715 K20. F3=-0.0221 SIO2-0.0532 TIO2-0.0361 A1203-0.0016 FeO-0.0310 MGO-0.0237 Ca0-0.0614 Na20 0.0289 K~O.
f f
co h:C°
10 ,
2
4
D
6 F¢O'HMgO
Fig. 13. Diagramme V = f (FeOT/MgO) de Miyashiro et Shido (1975). Th: sdrie tholdiitique; Ca: s~ries calco-alcaline; A: domaine des thol~iites abyssales. Fig. 13. V = FeOw/MgO Miyashiro and Shido's (1975) diagram. Th: tholeiitic series; Ca: calc-alkalic series; A: abyssal tholeiites field. .tectonisdes, ne p e u v e n t c e p e n d a n t p a s ~tre i n t e r p r d t d e s c o m m e des p a l d o c r o u t e s ocdan i q u e s ou des tholdiites d'arcs. L e t a b l e a u IV fait a p p a r a l t r e leur r e s s e m b l a n c e a v e c des doldrites & olivine c o n n u e s ailleurs e n c o n t e x t e c o n t i n e n t a l . Elles s o n t tr~s s e m b l a b l e s a u x o p h i t e s des Pyrdndes franqaises ( A z a m b r e et al., 1981) et a u x tholdiites & olivine n o r m a t i v e du du M a r o c ( M a n s p e i z e r et al., 1978) qui prdc~d e n t t o u t e s d e u x l ' o u v e r t u r e de l ' O c d a n A t l a n tique N o r d .
68 Vppm ~0oo
soo (~
-4+_ . .:._._.. --~.Th
100
Co
80
Crppm
~;o
.......Th.Ca --.. ~oo io
;o
Fig. 14. Diagramme V = f (Cr) de Miyashiro et Shido (1975). Th: s~rie thol~iitique; Ca: s~rie calco-alcaline; A: domaine des thol~iites abyssales. Fig. 14. V = Cr Miyashiro and Shido's (1975) diagram. Th: tholeiitic series; Ca: calc-alkalic series; B: abyssal tholeiites field. TABLEAUIV Composition chimique moyenne des dol~rites du 2~me cycle de Semb&Ouesso, des ophites des Pyrenees (France) et des thol~iites h olivine du Maroc (gl~ments majeurs en %; FeOT = Fe total en FeO ). 1-Ophites des Pyrenees ( France ) (Azambre et al., 1981). 2-Thol~iites & olivine du Maroc (Manspeizer et al., 1978). 3-Thol$iites &olivine du bassin de Semb&Ouesso Average chemical composition of second cycle SembdOuesso dolerites, of ophites in the Pyrenees (France) and of olivine tholeiites in Morocco (major elements in wt.%; FeOw=total iron as FeO). 1-Ophites of the Pyrenees (France) (Azambre et al., 1981). 2-Olivine tholeiites of Morocco (Manspeizer et al., 1978). 3-Olivine tholeiites of Semb&Ouesso basin
SiO2 A1203 FeOT MnO MgO CaO Na20 K20 TiO~ P20~
1
2
3
49,49 15,53 10,02 0,16 7,71 12,05 2,11 0,41 0,96 0,19
49,02 15,40 9,36 0,18 8,71 10,87 2,08 0,42 1,00 --
49,15 15,59 12,86 0,24 8,05 11,26 2,30 0,47 0,67 0,28
Conclusion
D e u x cycles dol~ritiques ont~ ~t~ m i s en ~vidence d a n s le b a s s i n ~ p i c o n t i n e n t a l de S e m b & Ouesso: L e s dol~rites h q u a r t z du cycle ant~-tillitique
repr~sentant les liquides diff~renci~s ( h a w a i i t e s ) d ' u n m a g m a initial m o y e n n e m e n t alcalin. Elles se s o n t m i s e s en p l a c e d a n s u n contexte continental. Les dol~rites h olivine du cycle p o s t - t i l l i t i q u e s o n t des liquides p r i m a i r e s p r ~ s e n t a n t les caract~ristiques c h i m i q u e s des thol~iites a b y s sales. La prise en consideration de l ' e n v i r o n n e m e n t t e c t o n o s ~ d i m e n t a i r e et la c o m p a r a i s o n avec des m a g m a s i d e n t i q u e s de contexte indiscutablement continentaux, nous c o n d u i t c e p e n d a n t h exclure u n e origine oc~anique. Le c a r a c t ~ r e p r i m o g ~ n i q u e de ces liquides est p r o b a b l e m e n t li~ h u n e a s c e n s i o n rapide e x c l u a n t t o u t e diff~renciation et t o u t e c o n t a m i n a t i o n crustale. L a m i s e en p l a c e de ces d e u x cycles dol~ritiques est li~e a u x p h a s e s d i s t e n s i v e s r e s p o n s ables de la s u b s i d e n c e du b a s s i n de S e m b & Ouesso. L a r~gion ~tudi~e s e m b l e r e p r e s e n t e r u n rift avort~, u l t ~ r i e u r e m e n t repris d a n s des p h a s e s c o m p r e s s i v e s dues h u n e c e r t a i n e m o b ilit~ du socle du Chaillu p a r r a p p o r t au reste du c r a t o n du Congo.
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