Micaschistes et roches associées

Les principales associations minérales des micaschistes sont consignées dans le tableau ci-dessous. Celles des roches associées (grenatite, biotitite, quartzite, sills de granite et pegmatite) sont également présentées.

Tableau XVII. Paragenèses des micaschistes et des roches associées.

Type pétrographique Paragenèse en inclusion dans le grenat et le disthène Paragenèse principale Paragenèse rétromorphique

Micaschiste à grenat ^{Qtz+Bt+Gr+Rt±Mu±Chl±}

Cal Qtz+Bt+Grt±Pl±Mu Qtz+Bt+Mu+Grt+Gr+ Rt±Pl±Trm Chl±Cal±Ank±Ep Micaschiste à grenat-disthène Qtz+Bt+Rt+Gr±Pl±Mu±K y±Trm Qtz+Bt+Mu+Grt+Ky± Pl+Gr+Rt ^{Mu, Chl} Migmatites à grenat-disthène ^{Qtz+Bt+Gr+Rt±Pl} Qtz+Pl+Kfs+Grt+Ky+ Bt+Gr+Rt±Mu Mu+Qtz en symplectite

Gneiss à biotite ^{Qtz+Pl+Ep+Bt±Mu}

Qtz+Pl+Bt+Grt-Spn Grenatite à

anthophyllite ^Grt+Qtz+Anth

Biotitite à grenat ^{Qtz+Bt+Spn (avec Rt en}

inclusion) Bt+Qtz+Grt+Cal +Spn (avec Rt en inclusion) Ep+Qtz en symplectite Quartzite Qtz+Mu±Bt±Pl±Cal Métagranite Qtz+Pl+Kfs+B+Mu Pegmatite ^{Qtz+Pl±Kfs+Bt+Ep±} Mu

Figure 49. Microphotographies des micaschistes de la région de Boumnyebel. (a) Structure sigmoïde soulignée

par des inclusions de quartz marquant une schistosité interne (Si) dans un grenat moulé par une schistosité externe (Se) soulignée par les cristaux de muscovite et biotite dans un micaschiste à grenat (Ngoung). (b) Cristal de grenat automorphe montrant une zonation et une schistosité interne soulignées par le rutile et le graphite dans un micaschiste à grenat. Noter la Si oblique à la Se (Pout Kellé). (c) Porphyroblaste de grenat contenant une schistosité interne (Si) tronquée par la schistosité externe (Se) soulignée par la biotite et le quartz en lentille (Henguégué) dans un micaschiste à grenat. (d) Porphyroblaste de disthène parallèle à Se et contenant une schistosité interne soulignée par le graphite (Boga) dans un micaschiste à grenat-disthène.

Nous traiterons simultanément l’ensemble des faciès de micaschistes et de migmatites à grenat-disthène, considérant que les faibles variations d’un faciès à l’autre ne justifient pas un traitement distinct. Nous noterons le cas échéant, les différences mineures qui pourraient se faire jour entre faciès.

L’existence d’au moins deux paragenèses superposées dans les micaschistes et les migmatites à grenat-disthène est clairement montrée par les relations entre schistosité et porphyroblastes (grenat, disthène). Une schistosité précoce est préservée de façon assez générale dans les porphyroblastes de grenat (fig. 49). A cette schistosité interne (Si) est associée une première paragenèse représentant probablement la phase prograde du métamorphisme. Les porphyroblastes sont eux-mêmes moulés plus ou moins fortement par la schistosité externe.

Figure 50. Microphotographies des micaschistes de la région de Boumnyebel (suite). (a) Schistosité (S)

soulignée par la muscovite, la biotite et le quartz dans un micaschiste à grenat (Bot Makak). (b) Porphyroblastes de grenat à inclusion de biotite, moulés par les micas soulignant la schistosité externe dans un micaschiste à grenat. Noter la présence de biotite dans les ombres de pression. (c) Cristaux de plagioclase dans les micaschistes à grenat de Boga. (d et e) Schistosité soulignée par la biotite, le graphite et le disthène dans les migmatites à grenat-disthène de Bomb. (f) Leucosome dans les migmatites à grenat-disthène de Bomb.

Il arrive parfois cependant que la seconde schistosité puisse être partiellement englobée dans ces porphyroblastes. Ceci suggère que le développement de minéraux comme grenat et disthène est grossièrement synchrone de la seconde schistosité. Des minéraux rétrogrades apparaissent de façon sporadique, à quelques exceptions près où la rétromorphose est prédominante. S’ajoutent des minéraux accessoires tels que calcite, ankérite, épidote, tourmaline, ilménite et chlorite.

Figure 51. Composition chimique des minéraux essentiels des micaschistes et roches associées. (a) à (c) Grenats

dans le diagramme Alm-Pyr-Gro. (d) Amphiboles dans le diagramme de Leake et al. (1997). (e) et (f) Biotites

Figure 52. Profils longitudinal et transversal d'un grenat zoné dans les micaschistes à grenat (éch. PK12) de Pout

Kellé. Le grenat fait 1.5 mm dans sa grande dimension.

D’une façon générale, la composition des phases est relativement peu variable pour les micaschistes. La composition des grenats (fig. 51a et b) montre qu’il s’agit essentiellement de solutions solides riches en Almandin (58.7–71.7%), avec des teneurs plus limitées en Grossulaire (4.10–26.4%) et Pyrope (6.2–29.27%) ; les teneurs en Spessartine (1.1–10.1%) et Andradite (0.0–5.89%) sont faibles. Les roches associées contenant du grenat montrent des compositions similaires (fig. 51c), à l’exception des biotitites à grenat et des métagranites dont les teneurs en Grossulaire sont plus élevées.

Figure 53.Profil longitudinal d'un grenat zoné dans les micaschistes à grenat de Ham (échantillon 08.23).

III.2.4.1.Zonation des porphyroblastes de grenat

La zonation coeur-bord des grenats n’est pas systématique. Nous présentons ci-dessus et plus bas (fig. 52, 53, 54 et 55) quatre exemples de zonation des cristaux de grenats dans les micaschistes et les migmatites à grenat-disthène (échantillons PK12, BOG7, 08.22 et 08.23). Dans l'échantillon de micaschiste à grenat PK12 qui montre une zonation optique matérialisée par plusieurs couronnes d’inclusions (rutile, graphite) (fig. 49b), une coupe longitudinale et une coupe transversale ont été réalisées à la microsonde électronique (fig. 52). L’évolution de la composition est bien radiale avec une diminution marquée des teneurs en spessartine et une

augmentation couplée des teneurs en almandin et en pyrope. La variation des teneurs en grossulaire est moins nette, bien que semblant marquer un enrichissement vers la bordure. On notera cependant que la variation des teneurs en almandin, bien que très nette, ne représente qu’une gamme de teneurs limitée (59 à 65%).

Figure 54. Profil transversal dans un grenat zoné des micaschistes à grenat-disthène de Boga (échantillon

Dans le deuxième exemple (fig. 53), un profil longitudinal met en évidence une variation antagoniste des teneurs en pyrope et grossulaire entre le coeur et le bord du cristal. De plus, il apparaît en bordure une décroissance des teneurs en pyrope couplée à une augmentation des teneurs en almandin. Ces dernières sont assez irrégulières au coeur et peu interprétables.

Le troisième exemple (fig. 54), les variations sont nettement plus restreintes, avec une variation antagoniste de Fe et Mg en périphérie du cristal. A noter les couplages pyrope/grossulaire et almandin/spessartine.

Le dernier exemple montre des variations un peu plus complexes mais dans l’ensemble assez proches de celles observées dans l’échantillon 08.23 (fig. 53). On notera la même opposition entre pyrope et grossulaire et un bon parallélisme entre pyrope et spessartine. Les teneurs en almandin apparaissent anti-corrélées au pyrope en bordure du cristal, mais plus découplées des autres pôles vers le coeur.

Au total, on notera que les variations chimiques au sein des porphyroblastes de grenat peuvent être variables d’un cristal à l’autre, mais qu’il apparaît une systématique, notamment : (i) accroissement des teneurs en almandin vers le bord couplé à une diminution des teneurs en pyrope ; (ii) corrélation entre pyrope et grossulaire et (iii) corrélation entre pyrope et almandin en opposition avec les teneurs en spessartine. On notera enfin que des 4 grenats dont les profils sont décrits ci-dessus, seul celui de l'échantillon PK12 se distingue par sa richesse en CaO (7.79–9.09%).

III.2.4.2. Micaschistes et migmatites

Les micaschistes à grenat ─ La muscovite contient TiO2 (0.08–1.32%), FeO (1.12–1.92%) et MgO (1.14–1.74%). Les biotites sont essentiellement magnésiennes (X_Mg = 0.50-0.61) (fig. 51e). Dans l'échantillon SH1, en plus des biotites magnésiennes, on note aussi la présence d'une phlogopite avec une teneur en X_Mg de 0.67 (fig. 51e). Les plagioclases sont tous des oligoclases (X_An = 0.14–0.29, X_Ab = 0.70–0.85, X_Or < 0.01). L'échantillon 08.01 montre une oligoclase faiblement zonée dont la zonation du coeur vers le bord est soulignée par un enrichissement de SiO₂ (61.67–63.68%) et du Na₂O (8.11–8.85%) en opposition avec un appauvrissement en Al₂O₃ (24.72–23.69%) et CaO (5.92–4.71%), traduisant un enrichissement en albite. Les épidotes ont des teneurs en CaO (22.56–23.70%) et FeO (5.73– 6.41%) qui varient peu. Les tourmalines sont des schorls avec des XMg variant de 0.63 à 0.75. Dans l'échantillon BI2, les teneurs en SiO2 (37.27–36.22%), MgO (7.88–7.71%) et Na2O (2.29–1.89%) d'une tourmaline faiblement zonée diminuent légèrement du coeur vers la périphérie tandis que celles en Al2O3 (32.25–33.92%) et CaO (0.34–1.02%) augmentent. La calcite contient un peu de FeO (0.00–2.93%) et de MgO (≤ 1.94%). L'ankérite possède des teneurs peu variables en FeO (11.12–13.27%), MgO (12.56–13.81%) et CaO (28.00–28.23%). Les chlorites sont essentiellement des chamosites (XMg = 0.56–0.59) sauf l'échantillon 08.02 qui possède en plus du clinochlore (XMg = 0.40). Les teneurs en FeO (15.71–28.29%) et MgO (10.79–19.50%) des clinochlores sont assez variables comparées à celles des chamosites. Les

ilménites contiennent un peu de MnO (1.02–1.87%) et leur pourcentage d’ilménite varie de 95.93 à 96.64%.

Les micaschistes à grenat-disthène ─ Les grenats non zonés sont des almandins (45.49– 67.53%) riches en pyrope (18.38-30.02%) et grossulaire (9.28–14.10%), très pauvres en andradite (0.00–1.21%) et avec des valeurs variables en spessartine (0.56–15.99%) comme le montre le diagramme Alm-Pyr-Gro (fig. 51b). Les valeurs de XMg (0.22–0.37) sont assez variables. Les muscovites ont des teneurs peu variables en TiO2 (0.74–1.79%), FeO (0.74– 1.51%) et MgO (1.13–2.00%). Les biotites sont magnésiennes avec des XMg variant de 0.58 à 0.77 (fig. 51e). Les plagioclases sont essentiellement l'oligoclase (XAn = 0.25–0.26, XAb = 0.63–0.74, X_Or < 0.005) sauf dans l'échantillon ST2 où le seul plagioclase analysé est l'andésine (X_An = 0.33, X_Ab = 0.66, X_Or = 0.01). Un feldspath potassique (X_Or = 0.99 X_Ab = 0.01) a été identifié dans l'échantillon PN2. Le rutile contient quelques traces de Fer (FeO = 0.22–0.25%). Les apatites sont observées en grands cristaux uniquement dans l'échantillon HA5. Leurs teneurs en CaO (56.36–56.89%) et fluor (3.47–3.74%) varient peu. Certaines apatites montrent au coeur et au bord de faibles zonations des teneurs en CaO (56.56% au coeur et 55.24% au bord).

Les migmatites à grenat-disthène ─ Les grenats des migmatites de la région de Boumnyebel sont des almandins (61.16–71.31%) riches en pyrope (18.28–24.73%) et grossulaire (7.25– 12.88%) et pauvres en spessartine (2.39–3.21%) et andradite (0.20–0.28%) (fig. 51b). Leurs XMg varient de 0.20 à 0.28. Par comparaison, il est à noter que dans les migmatites de Yaoundé, les grenats sont également des almandins (58.87–68.64%) riches en pyrope (22.89– 32.37%), grossulaire (3.80–7.61%) et pauvres en spessartine (1.22–2.58%) et andradite (0.00– 2.06%) (fig. 51b), avec des XMg variant entre 0.24 et 0.34. Les biotites sont magnésiennes (XMg = 0.55–0.59; fig. 51e). Elles diffèrent des biotites des migmatites à grenat-disthène de Yaoundé qui sont plus ferrifères (XMg = 0.43–0.44). Les biotites étudiées ont des teneurs variables en TiO2 (0.86-4.27%), mais avec une majorité des valeurs concentrées entre 3.5 et 4%. Celles de Yaoundé sont également riches en TiO₂ (4.14–4.16%). La phlogopite a été observée uniquement dans l'échantillon 08.21 (X_Mg = 0.65–0.74; fig. 51). Les muscovites contiennent TiO₂ (1.03-1.83%), FeO (1.07-1.44%) et MgO (1.25-1.42%). Les plagioclases sont des oligoclases (X_An = 0.20–0.22, X_Ab = 0.78–0.78, X_Or < 0.02). A Yaoundé, ce sont également des oligoclases (X_An = 0.24, X_Ab = 0.75) pour l'échantillon 08.13 que nous avons prélevé et des andésines (An_30-38) pour les migmatites étudiées par Nzenti et al. (1988). La chlorite a une composition de clinochlore (X_Mg = 0.39).

On notera pour terminer l’existence de variations systématiques en fonction de la roche. Par exemple, il est à remarquer que les biotites des micaschistes et migmatites à grenat-disthène sont plus magnésiennes (à la limite de la phlogopite) que celles des autres micaschistes (fig. 51e).

III.2.4.3. Autres faciès associés

Les gneiss à biotite ─ Les minéraux sont quartz + plagioclase + K-feldspaths + biotite + sphène + oxydes ± grenat ± muscovite. A cette dernière sont associés les minéraux issus de la rétromorphose tels que l'épidote, la chlorite et la calcite. Les grenats sont des almandins (56.5-58.3%) riches en grossulaire (24.5–26.2%) et pyrope (15.3–16.0%) et pauvres en spessartine (1.7–2.1%) (fig. 51c). Ils ont des X_Mg qui varient de 0.21 à 0.22. Les biotites sont à la limite biotite-phlogopite (X_Mg = 0.48–0.60; fig. 51f). La muscovite est riche en FeO (2.64%), MgO (2.17%). Dans l'échantillon MD1, les plagioclases sont des andésines (X_An = 0.31–0.33, X_Ab = 0.66–0.69) et l'unique plagioclase analysé dans l'échantillon PKO5 est un oligoclase (X_An = 0.17, X_Ab = 0.82, X_Or = 0.01).

La grenatite à anthophyllite ─ Concernant les autres minéraux ferromagnésiens, on notera la composition de l’amphibole dans les grenatites à anthophyllite associées aux micaschistes à grenat-disthène du massif de Mambé. Il s’agit d’une ferro-anthophyllite (fig. 51d) avec des XMg qui varient de 0.41 à 0.50. Les grenats sont des almandins (77.59–77.78%) peu riches en grossulaire (9.47–10.03%) et pyrope (4.77–6.37%) et pauvres en andradite (3.24-5.49%) et spessartine (2.57–2.68%) (fig. 51c). Les XMg varient peu (0.06–0.07).

Les biotitites à grenat ─ Les biotites à grenat contiennent des almandins (58.37–59.46%) riches en grossulaire (22.86–27.07%) et pyrope (11.77–14.37%) et pauvres en spessartine (1.28–4.28%) et andradite (0.42–1.81%) (fig. 51c), avec des X_Mg de 0.16 à 0.19. Leurs biotites sont légèrement magnésiennes (X_Mg = 0.51–0.54; fig. 51f) avec des teneurs peu variables en TiO₂ (1.72-2.06%). La calcite renferme un peu de FeO (1.87–1.89%) et de MgO (0.52–1.01%). Les biotites à calcite sont constituées de biotites assez magnésiennes (X_Mg = 0.58–0.60; fig. 51f) avec des teneurs en TiO₂ de 1.21 à 1.59%. Les épidotes sont des clinozoïsites (FeO = 1.57–2.10%; CaO = 24.16–24.70). Elles sont en majorité zonées, avec des teneurs variables telles que 5.79% de FeO au bord et 7.17% à la partie intermédiaire, et 28.30% au bord et 26.89% sur la partie intermédiaire. Les apatites peuvent être également

zonées du bord au coeur (par exemple, 56.22% de CaO au coeur et 55.34% de CaO au bord, et 3.18% de fluor au coeur et 3.79% de fluor au bord).