Etude multi-approches du bassin sédimentaire paléoprotérozoïque (2. 1-2. 4 Ga) de Franceville au Gabon : les environnements sédimentaires et l'impact des paléocirculations de fluides

Multi-approach studies of paleoproterozoïc sedimentary basin (2. 4-2. 1 GA) of Franceville, Gabon : sedimentary paleoenvironments and impact of fluids-rock interactions

• Auteur / Autrice : Frantz-Gérard Ossa Ossa
• Direction : Abderrazzak El Albani
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre solide et enveloppes superficielles
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Poitiers

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interaction eau-roche

Diagenèse

Franceville, Bassin de (Gabon)

Paléoenvironnement

Gabon

Bassins sédimentaires

Résumé

Le bassin Francevillien, situé dans le quart Sud-Est du Gabon, est constitué d'une colonne lithostratigraphique composée de cinq ensembles allant du FA au FE. Il a été rendu célèbre dans le monde grâce à ses réacteurs nucléaires naturels (Oklo et Bangombé) et son importance économique en termes de ressources minières présents dans les ensembles FA et FB (Uranium et Manganèse). Les lithofaciès successifs classiquement décrits dans l’ensemble FA traduisent l'évolution des paléoenvironnements de type fluviatile vers un type deltaïque sous influence tidale. Un environnement marin franc (shoreface à offshore supérieur), caractérise l'ensemble FB. Les nouvelles données géochimiques mettent en évidence, une oxygénation de la colonne d'eau pouvant atteindre l'offshore supérieur, et des quantités importantes de matière organique dans l'eau de mer protérozoïque. Ces conditions chimiques dans les milieux de dépôt, étroitement liées avec l'état d'oxygénation de l'atmosphère, ont eu des conséquences majeures sur l'histoire de ce bassin : émergence et diversification de la biomasse (colonies de macro-organismes multicellulaires), néoformation de phyllosilicates (par altération chimique). La minéralogie de la fraction argileuse (< 2μm) dans le FA est caractérisée par la présence d'une phase illitique dominante dont la cristallinité croît vers la base de la série, et l'apparition de minéraux interstratifiés illite/smectite réguliers (type R1) à la transition FA/FB puis irréguliers (type R0) vers le sommet du FB. Cette évolution met en évidence des assemblages minéralogiques différenciés entre le FA et le FB, et ce malgré une faible variation d'épaisseur et un taux d'enfouissement relativement faible. Ces assemblages minéralogiques révèlent une plus forte intensité de la diagenèse dans les faciès grossiers très pauvres en matière organique (typiques de l’ensemble FA) que dans les faciès fins riches en matière organique (caractéristiques du FB). L'ensemble des résultats peut être interprété en termes d'évolution d'un même processus diagénétique contrôlé par les faciès et la nature des fluides interstitiels. Ceci conforte l'hypothèse d'un gradient géothermique relativement faible par rapport à ce qui a été communément décrit dans d'autres bassins à cette période de l'histoire de la terre. Ainsi, la présence de monazite supportant des surcroissances, des chlorites ferrifères ainsi que des berthiérines tardives ont permis l'estimation des températures de cristallisation avoisinant les 300° C, dans la partie supérieure du FA. Ces résultats attestent des circulations tardives de fluides chauds.

Francevillien Basin, located in south-eastern Gabon, consists of a column of five lithostratigraphic formations, starting from FA to FE. He is known around the world through these natural fission reactors (Oklo and Bangombé) and to its rich mineral resources in the FA and FB (Uranium and Manganese). The classically described successive lithofacies in FA reflect the evolution of fluvial environment to a tide-influenced delta environment. Marine environment, ranging from shoreface to upper offshore, characterizes the FB. New geochemical data show, oxygenation of the water column up to the upper offshore, large amounts of dissolved organic matter in Proterozoic seawater. These chemical conditions in the depositional environments are closely linked with the state of oxygenation of the atmosphere, will have major consequences in the history of this basin: the emergence of biomass, large colonial organisms; diversification of phyllosilicates (chemical weathering). The mineralogy of the clay fraction (< 2μm) in the FA formation shows a dominant illitic phase whose crystallinity increases towards the base of the series. It is characterized by the appearance of minerals interlayered illite/smectite regular (type R1) at the FA / FB transition, and irregular (type R0) at the top of the series. This trend highlights the different parageneses in the FA and FB formations, despite a low thickness variation and a general rate relatively low landfill. These parageneses indicate a higher intensity of diagenesis in the coarse facies with low organic matter (typical training FA) than for fine facies rich in organic matter (formation characteristic FB). All the results can be interpreted in terms of changes in a same diagenetic process controlled by the facies and the nature of pore fluids. This reinforces the hypothesis of a relatively low geothermal gradient compared to what has been commonly described in other basins of similar age. The presence of monazite overgrowths, late iron-rich chlorites associated with berthierine was used to estimate the temperatures of crystallization around 300° C in the upper FA. These results confirm the late circulation of hot fluids.