Géologie des formations ferrifères rubanées (BIFs) et les roches associées de la Chaîne de Nimba et de son Extension Ouest de la Région de Nimba (Républiques de Guinée et du Libéria)

Abstract

Les formations ferrifères rubanées (Banded Iron formations : BIFs) occupent l’est de la chaîne de Nimba et son extension ouest constituée de collines et de montagnes (Tokadeh-Betton-Gangra-Yeulliton). Elles sont situées à la frontière des républiques de la Guinée, du Libéria et de la Côte d’Ivoire, au coeur du domaine Kenema-Man, dans la dorsale de Léo au sud du craton Ouest Africain « WAC ». Cette région appartient au domaine du massif Léono-Libérien et comprend la phase cristalline du socle archéen ou craton (stable) dont la mise en place a eu lieu entre 3,5–3,55 Ga et 2,6–3,2 Ga, la phase protérozoïque précoce (ceinture mobile ou orogénique) formant la couverture plissée. Cette dernière est caractérisée par des structures de consolidations : Rifts de Nongo, de Simandou et de Nimba. La région de Nimba est caractérisée par la présence de roches magmatiques, métavolcano-sédimentaires et de formations ferrifères rubanées regroupées en deux séries (celles de Nimba et de Yéképa). Ces formations sont largement représentées et forment plusieurs chaînes de montagnes et collines dont celles de Nimba et de Tokadeh-Beeton-Gangra-Yeulliton. Elles entourent plus ou moins la vallée centrale des roches de la série de Yéképa. La partie supérieure est constituée par des formations métasédimentaires alors que la partie inférieure comprend des formations métavolcaniques. L’étude pétrographique repose essentiellement sur les roches de la série de Nimba. Dans la partie ouest, on distingue tout d’abord le gneiss rouge potassique du gneiss blanc felsique. Ensuite les schistes pélitiques qui sont une continuité des formations phyllitiques dont on différencie le schiste à chlorite des micaschistes. Enfin, le dyke d’amphibolite carotté (- 7m) issu du métamorphisme des roches basiques de type gabbro et le dyke de pegmatite (- 320 m), produit de la cristallisation d'un magma granitique. A l’Est de la région, l’orthogneiss contient les veines de quartz au Sud (district de Nion) et riche en biotite au Nord (district de Gbié). Le quartzite blanc non ferrifère est caractérisé par des zones de cisaillement au Sud alors que ce phénomène n’existe pas dans les quartzites au Nord. La muscovitite existe en filon dans les quartzites (district de Nion). Les amphibolites au Sud et au centre (district de Tuo, de Nion et de Séringbara) sont marquées par des zones de brèches (phase S1) et de failles (phase S2). Au Nord, les amphibolites contiennent de la biotite. Enfin, la chaine de Nimba est caractérisée par deux (2) types granitiques : (1) le granite à biotite de Gbié et (2) le granitoïde du batholite de Tounkarata de type de tonalite-trondhjemite-granodiorite. La chimie des roches amphibolitiques et granitiques de la région de Nimba montre qu’elles ont une tendance sub-alcaline. Les roches amphibolitiques ont un caractère tholéiitique, occupant le domaine de MORB témoin de croûte océanique engagée dans l'orogène (ophiolite). Par contre les roches granitiques sont calco-alcalines et ont été mises en place par différenciation magmatique issue de la fusion partielle de basaltes hydratés. L’analyse géochimique révèle que seul le magma basaltique possède une teneur élevée en fer (riche en Fe2O3), est considérée être à l’origine des itabirites de la région de Nimba. La corrélation Bravais-Pearson des éléments majeurs et en traces des roches amphibolitiques et granitiques présente à la fois des relations linéaires positives et négatives parfaites avec des P-Values inférieures à 0.05. L’analyse des composantes principales (ACP) confirme le résultat géochimique. xviii Les formations ferrifères rubanées de la région de Nimba datés de 2,614 Ga (Guerrot, 1996) appartiennent aux BIFs de type lac supérieur. Ces BIFs sont situés dans les formations métasédimentaires intercalées dans les pélites de la série de Nimba, on distingue les formations ferrifères rubanées silicatées (SIF) des formations ferrifères rubanées oxydées (OIF) associées aux minéraux index de métamorphisme dont le gradient augmente en général de l’Est vers l’Ouest. A l’exception du Na2O qui ne corrèle pas avec le Fe2O3, l’ensemble des éléments majeurs présente une corrélation linéaire négative mais dispersée avec le Fe2O3. Les éléments en traces indiquent que les itabirites présentent une affinité avec l’eau de mer. Ces itabirites issues de l'altération chimique de la masse basaltique semblent avoir lieu dans des conditions de kaolinisation de marais stagnant sous un climat (soit riche en CO2, ou réduit) qui favorise la libération du fer lors de l'altération. Ces zones d’altération (pauvres en magnétite), concentrent des minerais (hématite, goethite, pyrite, sidérite et martite) donnant des encroûtements appelés “amas ou canga’’.