République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de L’Enseignement Supérieur
et de la Recherche Scientifique
Université Mentouri Constantine
Faculté des Sciences de la Terre,
de la Géographie et de l’Aménagement du Territoire
Département des Sciences de la Terre
Mémoire présenté pour l’obtention du diplôme
de Magister en géologie
Thème
Présenté par
Beloucif NASSER
Année universitaire : 2007
Etude géochimique de l'indice du Djebel
Raout-Lassoued ( Azzaba, Algerie
INTRODUCTION
Pendant plusieurs décennies, la région d’Azzaba était l’une des champs miniers les plus actifs de l’Algérie, aussi bien au niveau de l’exploitation qu’au niveau du traitement du minerai de mercure.
Actuellement le principal complexe de traitement du minerai connu à l’échelle mondiale (complexe mercuriel d’Ismail) est en arrêt depuis plusieurs années à cause de l’épuisement des principaux gisements de mercure qui approvisionnaient ce complexe.
Les responsables de l’O.R.G.M (office de recherche géologique et minière) ont orienté les travaux vers la recherche d’autres indices et gisements. Dans le cadre de cette politique, un projet de recherche sur l’or a été lancé dans la zone de Raghouat-Lessoued au cours des années 93-95.Le chef du projet a proposé d’effectuer une prospection géochimique de surface sur le site de Raout-Lessoued, massif faisant partie de la zone Raghouat-Lessoued.
Notre étude porte essentiellement sur l’analyse minéralogique du minerai et la prospection géochimique à partir de données chimiques de roche et de sols.
Le traitement statistique univarié et multivarié permet de déterminer les paramètres statistiques, de localiser les zones anomales perspectives et de dégager les principales associations géochimiques entre les éléments dosés.
Après avoir rassemblé les données nécessaires pour ce genre de travail, plusieurs sorties ont été effectuées afin de connaître notre terrain d’étude.
Les échantillons de roches récoltés ont été destinés à l’étude pétrographique et minéralogique. La confection des lames minces et section polies a été effectué au laboratoire du département de géologie de Constantine.
Le traitement statistique des données géochimique a été réalisé par ordinateur et manuellement.
CHAPITRE 1
GENERALITES
1.1 APERCU GEOGRAPHIQUE
1.1.1 SITUATION ET CADRE GEOGRAPHIQUE
La région d’Azzaba se situe dans le Nord Est de l’ALGÉRIE, elle appartient à la partie orientale de la chaîne Numidique. Au Sud-est et à 32 Km du chef-lieu de wilaya de Skikda, elle se trouve à 80 Km au Nord-Est de Constantine et à 70 Km d’Annaba (Fig.1).
Connue par son champ minier essentiellement mercuriel, Azzaba était une région d’exploitation minière très active, notamment le gisement de mercure d’Ismail.
Le Djebel Raout-Lessoued est un massif montagneux buissonneux, situé à7-8 Km au Sud Est de la ville d’Azzaba, lié à la route nationale № 44 par une route secondaire et des sentiers. Il s’étend sur environ 4 Km suivant une direction Est-Ouest.
De point de vue relief, les points les plus élevés se trouvent de part et d’autre de Chabet Lakra et atteignent 464 m au niveau de Kalaat el Atrach et 465 m à Guelaa el Babouri.
La végétation est très dense avec des buissons qui recouvrent presque la totalité du massif, sauf par endroits où on peut observer des affleurements dénudés.
La population se concentre surtout dans des mechtas aux alentours de la montagne.
Les cours d’eaux s’expriment par des ravinements asséchés, qui sillonnent toute la montagne pour venir se raccorder dans l’oued Lakra.
1.1.2 RELIEF
Le relief de la région est fortement accidenté, les éléments orographiques les plus importants font partie de la chaîne Numidique. Les massifs orientés Est-ouest s’allongent de Djebel Ghédir à l’Ouest jusqu’à Djebel Chbébik à l’Est (Fig.2). Les chaînons les plus élevés, le Djebel Tengout et Djebel Saiafa atteignent respectivement 648m et 496m, ce sont des reliefs de grés quartzeux ou de grés calcaire couverts de forêts de chêne-liège. A l’Est ce sont les montagnes calcaires et dénudées, le Djebel Mazeur 473m, le Djebel Moulmdéfa 572m, le Djebel -
Chbébik 447m et enfin au centre les montagnes gneissiques et schisteuses culminant à 464m au niveau Djebel Raout-Lessoued. La dépression d’Azzaba communique à l’Ouest avec celle de Ramdane Djamel auméridien de Ras El Ma et débouche à l’Est sur la dépression de Fetzara
1.1.3 RESAU HYDROGRAPHIQUE
Le réseau hydrographique est très dense marquant le trait commun des cours d’eau du littoral
algérien, avec un écoulement superficiel et de courtes durées dû essentiellement à la période pluvieuse.
Le principal oued est l’ Oued Fendek, qui prend sa source dans les contre forts septentrionaux de la chaîne Numidique. En amont il a une direction subméridienne et en aval dans la dépression d’Azzaba, sa direction est proche de celle d’ Oued Saf Saf qui se trouve à l’ouest (Fig.2).
La région jouit d’un climat subtropical avec un été chaud et sec et un hiver pluvieux et frais. La moyenne annuelle des précipitations atmosphériques est de l’ordre de 700 à 800 mm, le maximum revenant aux mois de Décembre Février.
Vu la nature montagneuse de la région, la population se concentre principalement dans les dépressions où elle active dans l’agriculture, elle se regroupe dans les mechtas avoisinantes même les exploitations minières.
La présence dans la région d’infrastructures développées notamment l’oléoduc, le gazoduc, les chemins de fer, les ports maritimes, l’axe routier reliant Constantine à Annaba ont permis l’implantation de grandes entreprises tels que le complexe minier d’Ismail et la cimenterie de Hadjar Es-soud.
1.2. HISTORIQUE DES ANCIENS TRAVAUX
Les premiers travaux géologiques exécutés dans la région remontent à très loin dans le temps. Le gisement de barytine, mercuro-polymétallique de Grayer a été connu dés l’époque romaine. Les ruines romaines et les vestiges d’anciennes mines sont les principaux témoins.
En 1850, ce même gisement a fait l’objet de travaux de creusement de galerie effectué par Bayer. Depuis et durant toute l’époque coloniale plusieurs travaux ont été réalisés.
En 1853, le gisement de mercure de Ras El Ma a été mis en évidence, son exploitation a débuté en 1861 et s’est achevée en 1950 avec des périodes d’interruption.
En 1881 Tissot a fait une étude par itinéraires de reconnaissance reportés sur la première carte géologique du Département de Constantine avec une notice explicative.
Le premier levé géologique au 1/50.000 des feuilles de Jemmapes (Azzaba) №32, de Hammam Meskoutine № 53 et celle de Saint Charles (Ramdane Djamel) № 31 au 1/30.000 a été effectué par Delau durant la période allant de 1932 à 1937.
Les résultats ont été présentés dans une monographie, publiée en 1938. Delau a apporté certaines précisions concernant la stratigraphie et a essayé de donner une explication aux structures tectoniques de la région.
En 1952, sur la demande du BRGM (bureau de la recherche géologique et minière), la firme ( Crelus) a exécuté des travaux géophysiques par la méthode ( TURAM) sur le gisement de Mra-Sma et mis en évidence deux groupes d’anomalies, l’un d’eux lié à de petites ruptures, l’autre à des filons polymétalliques.
Plus tard, les travaux de Durand Delga (1955) ont été d’une grande importance pour la compréhension de la structure et du développement paléogéographique de l’Algérie du Nord. En 1962 Kieken a publié le schéma tectonique de l’Algérie du Nord, où il a mis en relief cinq nappes tectoniques et de grandes failles.
Au milieu des années soixante, en collaboration avec l’université de Paris, Raoult et Vila ont commencé à effectuer des études structuro- paléogéographiques dans la partie Est de la Chaîne Numidique et des régions limitrophes. Ces travaux ont été poursuivis jusqu'à 1972 et furent achevés par l’établissement du levé géologique au 1/25000.
En 1964 par décret présidentiel a été crée le BAREM (Bureau Algérien de la recherche et d’exploitation minière), devenu en 1967 SONAREM (Société Nationale de la recherche et
d’exploitation minière) qui a conclue un contrat avec l’URSS concernant l’exécution des travaux de prospection géologique dans la région.
Pendant la période 1966-1970 les travaux de recherche et le levé géologique effectués par les soviétiques sur une vaste superficie (90 Km2) de la pente Nord de la chaîne Numidique ont permis de délimiter la zone Nord Numidique, de découvrir les gisements de mercure et de mettre en évidence 27 indices mercuriels, polymétalliques et de cuivre.
CHAPITRE 2
GEOLOGIE REGIONALE ET PALEOGEOGRAPHIE
2.1. GEOLOGIE REGIONALE
La zone mercurielle Nord Numidique fait partie de la branche sud ouest d’une grande
ceinture volcanique qui passe, par les zones minéralisées d’Espagne, d’Italie et de la Yougoslavie et qui va jusqu’au sud de l’Asie. Elle est associée aux gisements d’Antimoine du Maroc central et à ceux de mercure et d’antimoine de la Tunisie (V.P Fedtchenko, 1964).
Cette zone est développée sur le flanc nord de la Chaîne Numidique, au sud de la ville
d’Azzaba. Elle est reliée au front des allochtones Kabyles et Numidiques et charriée sur les dépôts de la Dorsale Kabyle ou Chaîne calcaire. (Fig.3)
Elle forme une bande longue de 24 Km et large de 1 a 2.5 Km (et parfois plus). Elle comprend les gisements de Ras El Ma, Ismail, Guenicha, Mra Sma 1, Mra Sma 2, Koudiat Sma et plusieurs indices de minéralisations mercurielles et mercuro-polymetalliques.
2.1.1. STRATIGRAPHIE
La zone Nord Numidique est représentée par des roches métamorphiques du socle Kabyle, des dépôts de la Dorsale Kabyle, des complexes flyschoïdes de la dépression maurétanienne et des formations postérieures à la mise en place de la Dorsale Kabyle.
a. SOCLE KABYLE
Le socle est constitué par des terrains anciens (protérozoïques et paléozoïques) qui forment
le substratum de la Dorsale Kabyle.
PROTEROZOIQUE INFEREUR (X g0) : Les formations de cet âge sont les plus anciennes dans
Ce sont des gneiss gris et roses de type œillé avec des éléments de feldspaths potassiques, pouvant atteindre 2cm, dissémines dans une masse quartzo feldspathique micacée, d’une épaisseur qui ne dépasse pas les 150m.
PALEOZOIQUE INFERIEUR (ξ) : Il s’agit partout d’une assise monotone de schistes riches en séricite de couleur grise, parfois à schistosité très fine. La masse des schistes est souvent recoupée par des filonnets de quartz. L’épaisseur de l’assise dépasse les 400m.
b. DORSALE KABYLE
La zone de la Dorsale a pour substratum une formation métamorphisée. Selon J.M. Vila
et J.F. Raoult, (1969), cette zone peut être divisée en deux parties :
- une partie interne qui est contiguë au côté nord du soulèvement métamorphique kabyle, - une partie externe qui est associée aux flyschs.
Ces mêmes auteurs ont décrit quatre séries de dépôts se rapportant aux Djebels Abiod, Tengout, Koudiat Aissa et Ghédir.
Les roches de la partie interne se développent même au delà des limites de la région. Elles sont représentées par quelques lambeaux tectoniques de roches triasiques, jurassiques, crétacés et du Paléogène.
La partie externe a été divisée en trois sous zones qui sont d’Ouest en Est : Ghédir, Saifa et Raghouat-Lessoued (Fig.4).
TRIAS (t 1-3) :
Les formations de cet âge sont les plus anciennes à l’affleurement dans la zone de la Dorsale. Elles sont représentées par un niveau de conglomérats sableux puissant de 15 à 20m. La partie médiane de l’assise est la plus puissante, elle se compose de grès polygéniques et quartzitiques gris violets, rouges foncés parfois gris ou rosâtres avec des niveaux d’intercalations d’aleurites. La partie supérieure comprend des bancs de grès alternant avec des calcaires marneux bleus, verdâtres, puissants de 80 à 100m. La puissance totale de l’assise peut atteindre 450 à 500m.
Les roches de cet âge sont bien développées dans la sous zone de Reghouat-Lessoued et de Ghédir. C’est une assise carbonatée d’âge allant de l’Hettangien au Domérien. La partie supérieure du Lias n’est pas observable dans la coupe. Tous ces dépôts peuvent être divisés en deux parties (Ménakov, 1977).
PARTIE INFERIEURE: représentée par des dolomies cristallines massives et massives litées, des calcaires dolomitiques à texture pseudo-bréchique qui forment la base de l’assise. Les roches sont grises et gris foncées, leur puissance atteint 140 à 180m, elles sont surmontées par une assise de calcaire gris clair et blanc puissant de 70-80m.
PARTIE SUPERIEURE: est constituée par des bancs de calcaire siliceux de couleur grise, rose ou jaunâtre d’une puissance de 45-60m.
JURASSIQUE MOYEN (j2-3) :
Les formations comprennent des grés verdâtres, des aleurites rouges foncées avec des niveaux d’intercalations de brèches calcaires à petits fragments de conglomérats bréchiques. La puissance est de l’ordre de 30m.
JURASSIQUE SUPERIEUR (j3-6) :
N’a été signalé que dans la sous zone de Reghouat-Lessoued, où il repose en discordance sur les dépôts du Jurassique inférieur et moyen.
La partie inférieure est composée de conglomérats calcaires bréchiques avec des niveaux intercalés de brèches fines. Plus haut des schistes siliceux riche en argiles de couleur rouges foncés en alternance avec des grès et des aleurites polygéniques. Sa puissance est de 30-40m.
CRETACE INFERIEUR
NEOCOMIEN (n1-3) : Les formations apparaissent dans la sous zone de Reghouat-Lessoued. A la base ce sont des conglomérats calcaires et des conglomérats bréchiques à fragments hétérogènes et à blocs qui dominent. Le reste de l’assise est formée par une alternance de grés de calcaires spathiques marneux et argileux, de microbrèches à éléments calcaires et de silex. Les dépôts dans les sous zones de Ghédir et de Saifa ne dépassent pas 30 - 40m, dans la sous zone de Reghouat-Lessoued ils atteignent 130m.
CRETACE SUPERIEUR
CAMPANIEN (c5) : Les dépôts sont représentés par une assise comportant des niveaux (8 à 10m) de brèches et de conglomérats en alternances avec des bancs de calcaires en minces plaquettes, de grès calcaires quartzeux et de calcaires gréseux puissants de 15 à 20m. La puissance des dépôts varie de 50 à 120m
MAASTRICHTIEN (c6) :constitué par une assise de grès en alternance avec des grés calcaires moyens et grossiers de couleur gris clair et de minces niveaux (5à7cm) d’argilites et d’aleurites calcaires de couleur grise verdâtre. La puissance atteint 120 à 150m.
PALEOGENE PALEOCENE
THANETIEN (e1) : Il s’agit d’un horizon de conglomérats.
Cette formation est constituée par des conglomérats massifs qui alternent parfois avec les brèches. Leur puissance n’est pas uniforme (50m dans la sous zone de Ghédir, 8 à 15m partout ailleurs)
EOCENE
THANETIEN- YPRESIEN (e1-2) : C’est un ensemble calcaires.
La série est représentée par des calcaires finement lités de couleur grise et gris foncé. Dans les sous zones de Saifa et de Ghédir la composition des dépôts est différente, en plus des calcaires, il y’a la présence de grès, d’aleurites calcaires, d’argilites ainsi que des microbrèches (plus rare). La puissance de l’ensemble est de 20 à 35m dans la zone de Saifa et de Reghouat-Lessoued et de l’ordre de 60m dans celle de Ghédir.
YPRESIEN (e2) : se compose de grès et de graviers consolidés.
Les dépôts sont représentés par une alternance de niveaux grossiers de grès calcaire de couleur gris clair et de minces niveaux (5-6 cm) d’argiles gris verdâtre, d’argilites et d’aleurites. L’épaisseur de la formation varie de 14 à 45m.
LUTETIEN (e3) : Les dépôts sont formés de conglomérats, de brèches et de microbrèches calcaires, ainsi que des calcaires gréseux et détritiques. La puissance varie de 4m dans la zone de Ghédir à 25-60m dans la zone de Saifa et Reghouet-Lessoued.
LUTETIEN SUP - PRIABONIEN (e3-4) : C’est une assise de grès et d’aleurites, connue sous le nom de «grès- tabac » ou Nummulitique C (Raoult, 1974). La puissance ne dépasse pas les a 300m.
DEPOTS DE LA DORSALE INTERNE
TRIAS-JURASSIQUE INFERIEUR (t1-3-j1-2) : Les dépôts de cet intervalle sont peu développés dans la région. Ils sont représentés par une série de lambeaux et d’écailles tectoniques, constitués de calcaires et de calcaires dolomitiques de couleur rouge grisâtre ou gris crème. De tels dépôts sont absents dans les coupes stratigraphiques de la dorsale externe. Durand Delga (1975), les classe parmi celles du Trias Jurassique inférieur. La puissance des dépôts ne dépasse pas 60 à 80m.
SERIES FLYSCHOIDES
La stratigraphie de ces séries a été élaborée par Vila et Raoult (1969). En mettant en relief deux complexes flyschoïdes : celui du Guerrouch (Tithonique -Néocomien) et le complexe dit à microbrèches (Sénonien- Eocène). Raoult (1974) met les premiers en position supra dorsale ou en position supérieure et les derniers en position infra dorsale ou en position inférieure par rapport aux formations de la zone de la Dorsale.
COMPLEXE DE GUERROUCH CRETACE INFERIEUR :
TITHONIQUE-NEOCOMIEN : la série est représentée par une alternance rythmique de grès gris et verdâtres avec des argilites et des argiles gris verdâtres et rouges violacés. Localement, affleurent des niveaux d’intercalation de calcaires fins et des grès quartzitiques. La puissance du complexe peut atteindre 200m.
COMPLEXE FLYCHOIDE A MICROBRECHES CRETACE SUPERIEUR :
CENOMANIEN-SENONIEN (c1-6) : ces formations sont représentées par des calcaires argileux gris jaunâtres, des grès gris et gris verdâtres, d’aleurites et d’argiles avec des petits lits de microbrèches. Leur épaisseur est de 100m environ.
PALEOGENE :
PALEOCENE-EOCENE (e4-5) : Représentés par des calcaires argileux, des microbrèches, des conglomérats à petits fragments, des grès d’aspect quartzitique et des aleurites. La puissance avoisine les 100m.
DEPOTS POST MISE EN PLACE DE LA DORSALE KABYLE
L’ensemble est constitué par les dépôts mis en place pendant la stabilisation de la zone de la Dorsale kabyle et la formation des structures allochtones principales. Ce sont les formations datées de l’Oligocène au Miocène (Burdigalien) et du Quaternaire.
OLIGOCENE : comprend deux assises qui diffèrent tant par leur lithologie que par leur position structurale :
- L’assise de grès et de conglomérats, qui constitue un autochtone d’une épaisseur de 400m, d’âge Oligocène inférieur selon Ménakov et Magroudse, (1977).
- Le complexe Numidien, qui constitue un allochtone très développé dans la partie septentrionale de la région. Il est subdivisé en deux assises d’âge Oligocène supérieur selon Raoult, (1969, 1974). Une assise inférieure est formée d’argiles et d’argilites d’une épaisseur pouvant atteindre les170m et une assise supérieure de grès avec des intercalations d’argiles et d’argilites d’une puissance de 260 à 290m.
MIOCENE (étage Burdigalien) : Les roches burdigaliennes sont largement développées, elles sont constituées de grès calcaires gris avec des niveaux intercalés d’aleurites, d’argilites et des conglomérats polygéniques et quartzeux. Ménakov et Magroudse (1977), suppose que ces dépôts sont en discordance sur le complexe Numidien. L’épaisseur des dépôts ne dépasse pas 180 à 200m.
QUATERNAIRE : Les dépôts quaternaires sont largement représentés dans la région. Il s’agit d’alluvions de toute sorte (limons, sable, argile sableuse, cailloutis, arène) et en moindre mesure de travertins et de tufs calcaires. La puissance des dépôts est de l’ordre de 15à20m, le plus souvent,de3m.
2.1.2. LES STRUCTURES TECTONIQUES
Tectoniquement, dans la zone Nord Numidique deux régions peuvent être individualisées, tant par leurs particularités structurales que par l’âge à l’échelle des manifestations tectoniques.
La partie septentrionale représentée par des nappes, constituant les parties de plusieurs zones de faciès disposés tectoniquement l’une sur l’autre. On peut distinguer de bas en haut 4 nappes superposées selon une succession bien déterminée. Fig. 5
- La nappe inférieure dite Kabyle. - La nappe Guerrouch.
- La nappe à microbrèches. - La nappe Numidienne.
La partie méridionale qui fait partie de la dorsale kabyle est subdivisée en trois sous zones, qui sont d’Ouest en Est : Ghédir, Saifa et Raghouat- Lessoued.
Les formations de ces zones sont plissées, froissées et affectées par des failles et des charriages, ce qui leurs confère une structure en écailles et blocs.
SOUS ZONE DE GHEDIR : Les structures plissées ont des directions méridiennes. Les plis y sont pratiquement représentés par leurs terminaisons périclinales, qui plongent vers le Nord où ils sont recouverts par les formations de l’allochtone kabyle. Les anticlinaux dissymétriques de Ghédir et Koudiat Aissa s’étendent sur environ 2Km.
SOUS ZONE DE SAIFA : Les plis ont généralement une direction NE et s’étendent en échelons, sur des distances importantes (4 à 5Km) et se caractérisent par une ondulation des charnières. Ce sont les anticlinaux de Maksen, Tengout, Ismail, Saifa ainsi que les synclinaux de Zebda, Zeriba et Es-Sebt.
SOUS ZONE DE REGHOUET-LESSOUED : Le synclinal Reghouat-Lessoued de direction latitudinale s’étend sur presque 11Km. Il est affecté par des accidents de direction principalement NE.
STRUCTURES DANS LES FORMATION POST NAPPES
Ce sont principalement, le synclinale de Grayer qui forme une dépression étendue orientée suivant la direction Nord-Ouest de l’amont de Grayer à la ville d’Azzaba.
Les nappes qui se développent largement dans les limites de la zone mercurielle Nord Numidique, dont la succession selon Raoult, (1969,1974) de bas en haut sont les suivantes :
Nappe Kabyle, nappe à microbrèches, nappe Numidique dans les sous zones Ghédir et Saifa. Par contre dans la sous zone de Reghouet-Lessoued une autre succession qui se caractérise par le remplacement de la nappe à microbrèches en position médiane par celle de Guerrouch.
ACCIDENTS TECTONIQUES
Ils se traduisent par des décrochements des failles inverses, des failles normales qui sont très développées dans la partie Sud de la région Dans les limites de la région trois direction peuvent être distinguées : Méridienne, Nord Ouest et Nord Est. Les accidents latitudinaux sont moins développés. Les failles les plus importantes sont celles de Bir-Dar, Mra- Sma, Chergui, Ahmed Ben Ali, Zebda et Saifa qui s’étendent sur plusieurs kilomètres.
2.2. PALEOGEOGRAPHIE
La zone Nord Numidique appartient à la partie externe de la dorsale kabyle. La dorsale kabyle selon J.F Raoult (1974) est un domaine unique à sédimentation de plateau continental, situé entre le socle kabyle qui affleure au Nord et la dépression maurétanienne ou au sens large tellienne qui se trouve au sud. D’après D. Delga (1968), ce domaine s’étend sur près de 2500 Kms et s’est manifesté par " un ensemble de zones instables de sédimentation lacuneuse et entrecoupée représentant des mouvements d’intensité différente."
Dans la structure de la dorsale externe ont pris part les formations qui ont comme substratum les roches métamorphiques. Ces formations sont datées du Trias au Priabonien (Bartonien). P. Delau (1938) affirme que le métamorphisme est certainement antéliasique et qu’il n’existe pas d’indices permettant de reconstituer l’histoire du développement de la région pendant le Précambrien. Selon D.Delga (1968), les mouvements hercyniens ont entraîné un soulèvement des massifs anciens suivi d’érosion. Ce phénomène a été arrêté par une transgression au début du Mésozoïque qui a englobé la bordure sud de la dorasale Kabyle.
Pendant le Jurassique supérieur Néocomien un affaissement a aussi touché une large région située au sud de la dorsale qui a été nommée par J.F.Raoult (1974) dépression Maurétanienne. Une nouvelle transgression de la mer a commencé au Campanien, elle n’a touché qu’une partie de la région (les sous zones de Saifa et Raghouat-Lessoued). La zone Ghédir qui est restée émergée a subi l’érosion des roches jurassiques.
Au Lutétien terminal, Priabonien, une phase tectonique tangentielle a provoqué selon J.F.Raoult (1974) des chevauchements importants. Dans la zone Nord Numidique, ce sont des chevauchements moins importants (chevauchement d’Ismail et de Fendek).
Pendant une courte durée, cette région est devenue un continent avec un relief fortement accidenté.
A l’Oligocène inférieur, une transgression a gagné les parties basses du relief et s’est étendue jusqu'à la région du socle kabyle. La partie médiane de la région qui englobé les crêtes de Ghédir à Raghouat-Lessoued, existe comme une ligne de terres émergées stables.
Au Burdigalien la dernière transgression de la mer a touché la partie Nord de la région et s’est traduite par le dépôt d’une assise de grès carbonatés et ce dans les limites de la dépression d’Azzaba.
D’après J.F.Raoult (1974), de nouveaux mouvements tectoniques ont lieu postérieurement au Burdigalien. La région a subi un soulèvement général est devenue un domaine de plissement. Ces mouvements se sont poursuivis jusqu'à la fin du Pliocène.
CHAPITRE 3
CADRE GEOLOGIQUE LOCAL
3.1 GEOLOGIE LOCALE
3.1.1. LITHOSTRATIGRAPHIE
Sur le plan lithostratigraphique, le Djebel Raout-Lessoued est constitué dans sa majorité par des formations géologiques anciennes (Protérozoïques et Paléozoïques) et à moindre importance des formations du Trias et du Jurassique. (Fig. 6.)
PROTEROZOIQUE INFERIEUR
Il s’agit des formations les plus anciennes du site, ce sont des gneiss gris et roses de type oeillé, composés d’éléments de feldspaths potassiques de 2cm de diamètre, disséminés dans une masse quartzo-feldspatho-micacée. Ils occupent la majorité de la partie centrale du secteur.
PALEOZOIQUE
Les formations de cet âge affleurent de part et d’autre des f précédentes. Elles sont composées de séricito-schistes à quartz en contact avec les gneiss sous-jacents. Au sommet ces schistes sont gris plus ou moins foncés, lustrés et renfermant des éléments assez importants de quartz blanc amorphe (d’exsudat), par endroits ces schistes perdent leurs couleurs et deviennent rouille sous l’effet d’altération.
TRIAS
Les dépôts du Trias apparaissent dans la partie Nord du site sous forme de bandes étendues et étroites. Ils sont composés de grès rouges, conglomérats, calcaires gréseux à interlits de marnes et de dolomies.
JURASSIQUE
Le Jurassique affleure à l’ouest du site, occupant la plus petite superficie, il est caractérisé lithologiquement par des dolomies sableuses, des conglomérats dolomitiques, grès aleurites, brèches et calcaires
3.1.2. STRUCTURE ET TECTONIQUE
Le Djebel Raout Lessoued se présente sous forme d’un anticlinal à charnière érodée, qui constitue la principale structure du secteur. Il est affecté par des accidents tectoniques qui s’expriment par la présence de la grande faille régionale de Ouelget Chergui dans la partie NE du secteur, et dont sa direction est N 10° E. On note aussi la présence de deux failles secondaires et dont leurs direction est principalement NE-SW, ainsi qu’une faille supposée de direction NW- SE, dans la partie SE du secteur.
Le pendage des affleurements schisteux et gneissiques sur la partie orientale du Djebel est principalement vers le Sud-est, alors que sur la partie occidentale, il plonge vers le Sud-ouest. Il varie de 15 à 500. (Fig.7)
CHAPITRE 4
CADRE METALLOGENIQUE DES INDICES POLYMERALLIQUES
DU CHAMP MINIER D’AZZABA
4.1. INTRODUCTION
Plusieurs indices polymétalliques ont été signalés dans la zone Nord-Nummidique depuis longtemps (période coloniale). D’autres ont été mis en évidence lors des études sur les potentialités mercurielles de la région, exécutées par les soviétiques durant les années 70. Depuis, ces indices n’ont connus aucune étude approfondie. C’est en 1992 qu’a été lancé un projet par l’ORGM (Office de Recherche Géologique et Minière) au alentour de l’indice de cuivre de chabet lakra où une prospection géochimique détaillée a été effectuée.
4.2. RAPPEL SUR LES GISEMENTS POLYMETALLIQUE DU NE ALGERIEN
Selon Oueld Taleb. B .Z (1989). Les minéralisations polymétalliques du NE Algérien peuvent être rattachées aux formations géologiques suivantes :
Celles qui se trouvent liées au magmatisme tertiaire ou à leur proximité et comprennent : -des indices et gîtes polymétalliques à Pb, Zn, Cu de morphologie généralement filonienne. -des gîtes encaissés dans les terrains volcanogènes d’allure stratiforme.
Celles liés aux environnements carbonatés et qui se répartissent en : -gîtes de cassures et filoniens (Gisements filoniens).
-amas et lentilles stratiformes (Gisements non filoniens).
Dans le concept de voir le secteur étudié, dans un cadre régional, il est nécessaire d’évoquer les traits communs de ce type de gisement.
4.2.1. ENVIRONNEMENT MAGMATIQUE
4.2.1.1. GITES ET INDICES à Pb- Zn- Cu LIES AU MAGMATISME TERTIAIRE
Ils se concentrent sur le littoral et en particulier dans la Petite Kabylie (Collo, Jijel, Oued Amizour). Ce type de gisements est lié aux fractures. Les filons polymétalliques sont encaissés au sein des roches plutoniques, cristallophylliennes et sédimentaires. La plus part des filons sont en liaison avec les massifs intrusifs tertiaires.
La minéralisation est représentée par une large gamme de minéraux composée principalement de blende, galène, chalcopyrite, pyrite, chalcosite, covellite, bornite, pyrrhotite, arsénopyrite, bournonite, busmuthinite et enargite.
Selon plusieurs auteurs, J. Bolfa (1948), B. Semroud (1976), Bouillin (1977) les associations minérales peuvent se situer par rapport au massif intrusif, autrement dit, une certaine zonalité est à signaler.
4.2.1.2. GITES ENCAISSES DANS DES TERRAINS VOLCANOGENES D’ALLURE STRATIFORME
Ils sont économiquement de moindre importance. Les corps minéralisés se présentent en filons et rarement en forme de stockwerk, encaissés essentiellement par l’andésite sous forme de tufs et de coulées.
Les principaux minéraux qui représentent ce type de gisement sont : La galène, la blende, la chalcopyrite, la pyrite et la marcasite.
Les minéraux accessoires sont représentés par le cuivre gris, arsénopyrite, chalcosite, bornite et la boulangérite.
Les gîtes d’El Aouana, Oued Amizour, Kef El Gourou présentent deux types de zonalité, selon H. Bellon et R. Brousse (1977).
-Une zonalité horizontale de moindre importance à dominance de galène puis de blende.
-une zonalité verticale plus prononcée dont l’importance augmente de la surface vers la profondeur.
4.2.2. ENVIRONNEMENT CARBONATE 4.2.2.1. GITES DE CASSURES ET FILONIENS
Les gîtes de ce type sont relativement nombreux dans le Nord-Est Algérien, cependant, ils sont tous abandonnés actuellement par épuisement des réserves dans les parties superficielles.
La minéralisation se concentre soit dans les systèmes de failles et fractures, affectant les séries carbonatées allant du Jurassique au Cénomanien, soit en liaison avec le diapirisme triasique. Dans la majorité des cas, la direction des filons est NNW-SSE et dont leurs épaisseurs varient de la dizaine de centimètres à plusieurs mètres. Ils s’étendent sur des dizaines jusqu'à la centaine de mètres en direction. La nature de la minéralisation de ce type de gîtes varie du minerai essentiellement zincifère au minerai plombifère et plombo-zincifère.
Plusieurs auteurs ont émis l’hypothèse hydrothermale pour expliquer l’origine des gisements de ce type dont J.Glaçon (1967), grâce à une étude plus approfondie, relie l’origine de la minéralisation à des circulations de solutions hydrothermales ascendantes.
4.2.2.2. AMAS ET LENTILLES STRATIFORMES
Dans ce type de gisements, les minéralisations se localisent dans un environnement carbonaté essentiellement dolomitique.
La minéralisation est caractérisée par une association minérale simple : les minéraux primaires sont représentés par la blende, la galène et la pyrite, les minéraux secondaires regroupent la cérusite, la smithsonite, la calamine, l’anglésite et l’ hydrozincite.
4.3. OCCURRENCES POLYMETALLIQUE DU CHAMP MINIER D’AZZABA
D’après MT.Bouaroudj (1986) ce type de minéralisation ne se développe que dans les formations de la dorsale. Elle est spatialement liée à des fractures de direction NE-SW ou NW-SE.
La minéralisation est représentée par une large gamme de minéraux, composée principalement par la blende, la galène, la chalcopyrite, la pyrite, la marcasite, la bournonite, le réalgar et l’ orpiment. Cette minéralisation primaire principale est accompagnée de minéraux secondaires : cérusite, smithsonite, anglésite, covellite, malachite, oxyde et hydroxyde de fer.
Selon le même auteur, l’absence de mercure dans les paragenèses polymétalliques affleurantes dans la dorsale, permet de supposer que les failles auxquelles ils sont associés n’ont pas rejoué durant la phase post-Tortonienne. Ces observations permettent de conclure que les minéralisations mercurielles ont emprunté les structures disjonctives déjà minéralisées en Pb, Zn et Cu.
4.3.1 INDICES POLYMETALLIQUES
D’après les archives des mines de Constantine, les indices polymétalliques ont été signalés depuis les années 1890-1910, Oueld Taleb (1989). Ils sont représentés par :
- L’indice de Bordj des Zerdezas : Ses coordonnées sur la carte topographique au 1/50.000 de Azzaba sont (X=897.46 ; Y=390.1). Cet indice de Pb et Zn se localise dans les calcaires dolomitiques du Néocomien, il s’agit de filons minéralisés en cérusite, galène et barytine.
- L’indice Ain Oum Nehal : ses coordonnées sont (X=895.71 ; Y= 381.6). C’est un indice de Zn, localisé dans les calcaires du Crétacé supérieur, il s’agit de filons riches en calamine.
- L’indice de Djebel Boulmdefa : Ses coordonnées sont (X=906.46 ; Y= 386.6). Cet indice de Pb se localise dans les même formations que l’indice précèdent, il s’agit de filons minéralisés en galène avec gangue de barytine.
- L’indice de Oued Lakra : Ses coordonnées sont (X=898.8 ; Y= 384.4). Il s’agit d’un indice de Cu situé dans la crête sud de Raout –Lessoued, c’est une zone de contact des gneiss et des schistes, les gneiss ont l’aspect d’une mylonite granitique, la minéralisation est associée à ce type de roche, elle s’exprime dans la chalcopyrite, la bornite, la chalcosine et la pyrite. C’est au niveau de cet indice que la prospection géochimique a été effectuée, traitée dans notre cas.
- L’indice de Kalaa El Atrach : Ses coordonnées sont (X=897.4 ; Y=384.18). C’est aussi un indice de Cu situé au SE à 1.2km de l’indice précédent. La minéralisation de cuivre est associée aux calcaires du Jurassique inférieur et composée par la chalcopyrite, la chalcosine, la bornite et la pyrite. La puissance de la zone est de 5m, l’étendue est très importante. Cet indice a fait l’objet d’une recommandation par Menakov (1977) pour une étude plus approfondie.
En plus de ces indices, plusieurs ont été mis en évidence par les Soviétiques et signalés dans plusieurs rapports, Menakov (1977). Il s’agit de quatre indices polymétalliques situés au SE et SW à 1.5 et 2km du champ minier d’Ismail. Ils sont localisés dans différentes roches de la Dorsale telles les brèches conglomératiques, les calcaires, les grès quartzeux et les grès calcaires. La minéralisation est formée par la blende, le réalgar, la pyrite et la marcassite.
Il est à signaler que tous ces indices n’ont pas fait l’objet de travaux ultérieurs.
4.4. METALLOTECTES DETERMINANT LA MINERALISATION
C’est l’association de plusieurs facteurs géologiques tant dans le cadre régional que local, qui déterminent la répartition de la minéralisation.
4.4.1. FACTEURS REGIONAUX
Déterminent les lois géologiques principales de la répartition de la minéralisation, leur influence s’étend à de grandes régions. Parmi ces facteurs nous distinguons :
- La limite entre la zone plissée tellienne du Cénozoïque et les massifs kabyles composés de roches anciennes métamorphiques qui sont développées dans la partie interne de la zone Nord-Nummidique.
- Les failles profondes servent de voies de circulation des solutions minéralisées, telles les failles d’El kantour, de Kef Hahouner et de Zitemba.
- La superposition spatiale d’une série de nappes tectoniques largement développées, telles les nappes Kabyle, Numidique, à microbrèches et Guerrouch, contribuent probablement au piégeage des différentes minéralisations.
4.4.2 FACTEURS LOCAUX
Ils ont une influence sur la répartition des champs miniers dans le district mercuriel d’Azzaba. Parmi les facteurs structuro- lithologiques, nous citerons :
- Les zones de broyage des roches gréso-carbonatées sous nappes et sous chevauchement d’extension plurikilométriques.
- Les différences lithologiques des roches encaissantes.
- Le rôle d’écran joué par les roches argileuses, composant les nappes et chevauchements pour les solutions minéralisantes.
- Les grandes failles à fort pendage telles les failles de Bir Dar, Mra Sma et autres. - Les terminaisons périclinales et flancs des grands anticlinaux.
CONCLUSION
La morphologie, la composition minéralogique, le caractère des relations avec les roches encaissantes, la nature de contrôle régional et local des minéralisations montrent une relation étroite entre les processus hydrothermaux et la mise en place des corps de minerais.
Les minéralisations mercurielles et polymétalliques sont séparées dans le temps. La formation du cinabre est plus tardive que les minéralisations polymétalliques, aussi le contrôle majeur de la minéralisation est structural.
CHAPITRE 5
ETUDE PETROGRAPHIQUE
5.1 TRAVAUX RECENTS
Dans le cadre d’une étude sur l’estimation des potentialités aurifères du secteur Raghouet-Lessoued, comprenant dans sa partie Sud-Ouest le massif de Raout-Raghouet-Lessoued, qui a fait l’objet d’un projet de prospection et d’étude plus détaillées lancé par l’O.R.G.M (office de la recherche géologique et minière) depuis 1993, dans le but de déterminer les auréoles primaires et secondaires de Pb, Zn et Cu. Ce site où affleure l’indice de cuivre de Oued Lakra a connu des travaux qui se poursuivent jusqu'à nos jours :
- Travaux topographiques (traçage des profils et piquetage) ; - Levé géologique (élaboration de la carte géologique au 1/ 5000) ; - Prospection géochimique (601 échantillons analysés).
5.2. STRUCTURES HOTES DE LA MINERALISATION
En tenant compte des particularités métallogéniques de la région, de la présence d’indices de cuivre dans le site étudié, les structures potentiellement favorables pour la concentration de la minéralisation cuprifère sont en relation avec l’assise des gneiss et les schistes, afin de mieux cerner la localisation et distinguer le ou les contrôles de la minéralisation, nous avons regroupé ces structures comme suit :
- La formation des schistes Paléozoïques. - Les corps de quartz (filonien et d’exsudat). - La formation des roches associées aux gneiss.
5.2.1. SCHISTES PALEOZOIQUES
Dans le but de mieux cerner l’idée de l’existence d’une minéralisation, nous nous sommes intéressés de prés aux affleurements de schistes développés sur le site de Raout-Lessoued.
Cette formation est composée de séricito-schistes à quartz (Photo 1), de schistes gris lustrés (Photo 2) et schistes oxydés plus ou moins graphités (Photo 3). Ces schistes renferment fréquemment d’importantes lentilles de quartz blanc amorphe d’exsudat, mais qui ont été étudiées séparément et inclus dans la formation de quartz.
L’examen macroscopique des échantillons récoltés sur le terrain dans des zones où affleurent ces variétés de schistes, ne nous a pas permis d’observer une minéralisation sulfurée.
L’observation microscopique des lames minces confectionnées à partir des mêmes échantillons décrits précédemment (macroscopiquement) montre une roche qui possède une texture orientée, peu schisteuse, et une structure lépidoblastique. Elle est constituée d’une alternance de lits micacés et de lits quartzo- feldspathiques rectilignes et peu distincts.
Les lits micacés d’épaisseur n’excédant pas 0,3mm sont représentés par des microlamelles de chlorite intimement associées à de la séricite et finement pigmentées par des hydroxydes de fer. Les lits quartzo- feldspathiques sont constitués de quelques feldspaths (plagioclase) associés au quartz granoblastique. (Photo 4)
5.2.2. LES CORPS DE QUARTZ
Les corps de quartz regroupent les filons et filonnets de quartz sécants aux schistes et aux gneiss (Photo 5), et le quartz d’exsudat en lentilles concordantes et sub-concordantes développées dans les schistes paléozoïques (Photo 6).
En ce qui concerne le premier groupe, il s’agit de filons de quartz diversement orientés, sécants au gneiss et aux schistes qui les encaissent, leurs épaisseurs vont de 0.1 à 10 mètres, pour des extensions allant du mètre à la centaine de mètres. Il s’agit de filons constitués de quartz blanc laiteux, parfois oxydés, intensément craquelés.
Macroscopiquement la pâte quartzeuse est généralement stérile ou renferme des disséminations de pyrite.
En ce qui concerne le quartz d’exsudat associé aux schistes paléozoïques, il se présente sous forme de lits, lentilles et veinules disposés suivant la schistosité de la roche encaissante.
L’épaisseur des lentilles de quartz va de 0.05 à 0.5 mètres (parfois plus). Il s’agit d’un quartz blanc laiteux généralement limonitisé et fortement fissuré.
Le quartz d’exsudat renferme rarement une minéralisation sulfurée visible, essentiellement des grains isolés de pyrite.
Microscopiquement, il présente une texture massive, sans orientation préférentielle et une structure granoblastique. Il est constitué essentiellement par des grains de quartz xénomorphes à extinction roulante. (Photo7)
5.2.3. TRANSFORMATION DES GNEISS
Il s’agit de roches ayant subi une certaine transformation au sein des gneiss du socle cristallin. Ce sont des roches qui ont l’aspect d’une mylonite granitique. A l’affleurement, elles sont marquées par une oxydation intense qui leur confère une allure de chapeau de fer. Au niveau des tranchées ces roches se présentent sous forme de corps concordants à sub-concordants aux gneiss qui les renferment et dont leurs épaisseurs varient de 2 à 10 mètres.
Macroscopiquement la roche est de couleur ocre, ferrugineuse par endroits et montre des mouchetures de malachite avec des disséminations de chalcopyrite et de la pyrite (Photo 8). L’observation microscopique montre une roche faite par une alternance rythmique de lits parallèles, les uns plus épais sont constitués d’un engrenage de grains de quartz xénomorphes en association avec les plagioclases. Les lits quartzo- feldspathiques sont intercalés de lits micacés irrégulièrement plissotés constitués essentiellement de fines paillettes de séricite massées les unes contre les autres et enrichies en tourmaline, fortement pléochroïque de teinte brun- verdâtre se présentant en petits cristaux aciculaires et en fines aiguilles. (Fig. 9)
Les minéraux opaques en quantité notable sont probablement représentés par des hydroxydes de fer et de minéraux métalliques que seul l’observation en microscope métallographique pourra déterminer.
Photo(1)
Photo № 1 1 Photo séricito-schiste
.
Photo. 4. schiste vu au microscope L.N x 10
Photo. 2. schiste lustré
Photo 4 Photo 5 filon de quartz dans le gneiss
Photo.7. Quartz d’exsudat LN x 10
Photo. 6. quartz d’exsudat dans le schiste
Photo.8.
Photo.8. roche transformée au sein des gneiss
5.3 ETUDE METALLOGRAPHIQUE
L’étude au microscope métallographique (lumière réfléchie) des sections polies confectionnées à partir des échantillons récoltés sur le terrain dans les zones décrites précédemment, nous a révélé une minéralisation sulfurée observée surtout dans les sections polies qui représentent les échantillons des roches métasomatiques et quartzeuse, essentiellement de la chalcopyrite et la pyrite. On signale la présence de la barytine altérée dans des fragments de roches parsemés dans les haldes.
La chalcopyrite se présente sous forme de plage souvent craquelée à relief irrégulier en dents de scie, de couleur jaune d’or montrant des stries, la gangue est essentiellement quartzo-feldspathique ferrugineuse, (Photo №10).
La pyrite se manifeste sous deux formes ; grains xénomorphes corrodés de couleur jaune vif (Photo№11) et en grains disséminés xénomorphes souvent altérés en goethite, et (Photo №12). Le minerai oxydé regroupe une association minérale complexe, formée essentiellement d’oxydes et hydroxydes de fer.
Les principaux minéraux d’hydroxydes de fer qu’on a pu déterminés sont :
La goethite qui forme des structures collomorphes, souvent elle pseudomorphose la pyrite (Photo №13).
La magnétite se développe en amas terreux rarement en grains (Photo №14).
La malachite est bien développée, elle se présente en masse avec une structure fibro-radiée en association avec des oxydes de fer, probablement de l’hématite en lamelles présentant des réflexions interne rougeâtre en lumière naturelle) (Photo №15).
CONCLUSION
La minéralisation en surface au Djebel Raout Lessoued présente deux paragenèses, une paragenèse primaire représentée essentiellement par la chalcopyrite et la pyrite, une paragenèse secondaire représentée par les oxydes et hydroxydes de fer (hématite, magnétite, goethite)
Photo. 10. Chalcopyrite craquelée en dents de scie LN x 10
Photo 11. Pyrite corrodée LN x 10
Photo 12.
Remplacement de la pyrite par la goethite
L.N x10
Photo 13. Structure collomorphe de la goethite LNx10
Photo 14.
Magnétite en amas terreux LN x 10
P
CHAPITRE 6
ETUDE GEOCHIMIQUE
La recherche minière par les méthodes géochimiques utilise des anomalies en certains éléments chimiques par rapport au fond géochimique. Elle est basée sur le principe fondamental suivant :
-une concentration minérale, qu’elle soit profonde ou superficielle, peut, dans certaines conditions se manifester à travers les morts terrains ou le recouvrement terrigène, par des variations dans les caractéristiques chimiques des matériaux sus-jacents et facilement accessibles. Ces variations sont le plus souvent des variations de teneurs, elles sont appelées « anomalies géochimiques » (Granier ,1973).
Dans notre étude ; nous cherchons à mettre en évidence ces anomalies dans le secteur de Raout- Lessoued dans la région de Azzaba. L’interprétation de ces anomalies permet de se prononcer sur les travaux ultérieurs de recherche minière.
6.1. METHODES UTILISEES
Les méthodes géochimiques de surface mises en œuvre dans Djebel Raout- Lessoued comprennent :
- Une prospection lithogéochimique sur les sites où les roches mères sont affleurantes. Elle est appliquée dans le but de détecter les anomalies primaires des éléments dosés.
- Une prospection pédogéochimique (métallomètrie) à travers les dépôts meubles (sols), afin de mettre en évidence et d’estimer les anomalies secondaires.
6.1.1. MAILLE DE PROSPECTION ET D’ECHANTILLONNAGE
L’échantillonnage a été effectué suivant une maille irrégulière généralement de 200 x 50 mètres pour les profils de 1 à 5, puis un resserrement de mailles de 100 x 50 mètres a été appliquée entre les profils 5 et 7 à cause de l’existence d’anciens travaux miniers au nivaux de cet endroit pour enfin revenir à la maille initiale pour le profil 8( Fig. 9 et Fig.10). Le nombre total des échantillons récoltés (sols et roches) est de 601 échantillons.
Les profils sont orientés transversalement à la direction dominante des structures. Ces structures sont les accidents tectoniques, d’une part la faille traversant le secteur dans sa partie nord-est,
d’autre part ils recoupent la faille située dans sa partie sud-est et dont leurs directions sont respectivement NE-SW et NW-SE. Les profils sont d’extension variable, les cinq premiers (1à5) s’étalent sur une distance de 3,5 Km, les derniers (5à8) sur une distance de 2,5Km, recouvrant une superficie totale de 4,5 Km².
Fig. 9. Plan d’échantillonnage pédogéochimique (ORGM 1993)
6.1.2. TYPE D’ ECHANTILLONNAGE ET TRAITEMENT DES ECHANTILLONS
A / ECHANTILLONNAGE LITHOGEOCHIMIQUE
L’échantillonnage lithogéochimique constitue 45% de l’ensemble des échantillons avec 275 prélèvements en roche. L’échantillon est prélevé sous forme de petits morceaux de 3 à 4cm de diamètre dont le poids total est de 250 à 300 grammes.
Les échantillons lithogéochimiques ainsi récoltés et numérotés sont envoyés au laboratoire où ils subissent une préparation à l’analyse qui consiste en un pré broyage à l’aide d’un concasseur à mâchoires pour obtenir des grains ne dépassant pas les 5mm de diamètre. Ensuite, ils sont passés dans un broyeur à cylindre. Les fractions obtenues ne dépassent pas un millimètre, puis dans un broyeur à boulets libres jusqu’à l’obtention d’une poudre de 50 à100µm.
Une moitié de l’échantillon est envoyé pour l’analyse, l’autre sert de témoin.
B / ECHANTILLONNAGE PEDOGEOCHIMIE
L’échantillonnage pédogéochimique constitue le reste du pourcentage (55%), avec 326 échantillons recueillis à partir des délluvions de pente et de dépôts meubles sur une profondeur de 20cm. L’échantillon est représenté par une fraction argilo sableuse de 200 grammes.
Les échantillons de sols sont d’abord séchés et tamisés à 1mm de diamètre, puis réduits en poudre de 50 à100µm.
Tous les échantillons (601) ont subi une analyse spectrale d’émission, qui s’avère une méthode d’analyse simple, pratique, de faible coût, permet de doser plusieurs éléments à la fois (14 éléments dans le cas du secteur Raout-Lessoued). Elle est souvent utilisée au cours des phases préliminaires de la prospection géochimique (prospection stratégique).
6.2. LITHOGEOCHIMIE
En plus de ce que a été signalé précédemment, cette méthode vise d’autres objectifs qui sont : - Etablissement des critères contrôlant la minéralisation,
- Estimation du fond géochimique local,
- Mise en évidence des différentes associations géochimiques.
* PROFILS GEOCHIMIQUE
Les profils sont un moyen de visualisation rapide des données en rapport avec la lithologie d’une part et les structures d’autre part (R. Marmi, 1989).
Une première corrélation entre les différents éléments peut être dégagée à partir des profils sélectionnés Pr.4, Pr.5 (Fig. 11 et 12). On remarque que les teneurs des éléments (Pb, Zn, Cu, Mn, Co, Ni et Mo) varient de la même manière, augmentation ou diminution, aux mêmes points d’échantillonnages, à l’inverse du Ba qui varie différemment.
Les fortes teneurs se manifestent au dessus des schistes oxydés, partiellement au dessus des schistes quartzitiques et les quartzites, par contre le pic le plus élevé du Ba se manifeste au dessus des gneiss oeillés.
CONCLUSION
L’association géochimique des éléments étudiés apparaît nettement dans la majorité des profils, et leurs teneurs varient de la même manière sauf pour le cas du Ba. Les graphiques en lignes brisées montrent bien la similitude des variations des contenus des éléments analysés. Les hautes teneurs sur les profils géochimiques sont probablement dues aux zones minéralisées.
Fig. 11. Profil géochimique roche (Pr.4)
Fig. 12. Profils géochimiques roches (Pr.5)
L’utilisation des méthodes statistiques à l’aide de l’outil informatique est d’un apport considérable en prospection géochimique. Le développent des logiciels permet non seulement l’efficacité dans le traitement des données, mais aussi le gain en précision et temps.
Dans notre traitement statistique des données, l’analyse a porté sur huit éléments chimiques (Pb, Zn, Cu, Ba, Mn, Ni, Co, Mo), qui ont donné des valeurs à l’intérieur des limites de détection de l’appareillage, sauf pour des rares cas ou elles sont soit supérieures ou inférieures à ces limites. Nous avons utilisé les logiciels suivants:
- Excel, pour la saisie des résultats des analyses chimiques, qui ont été rassemblés en deux fichiers, l’un pour les roches et l’autre pour les sols.
- Statistica pour le traitement monovariable et multivariable. -Windsurfer pour la cartographie géochimique.
6.2.1 ANALYSE UNIVARIEE
Dans le but de déterminer certaines paramètres statistiques tels : moyenne arithmétique et géométrique, déviation standard etc.… L’analyse monovariable est le moyen le plus adéquat pour aboutir aux meilleurs résultats, car elle permet de synthétiser par les calculs et graphiquement les caractéristiques de la distribution de la variable (élément chimique). Ainsi le calcul des paramètres statistiques de tendance centrale et de dispersion à l’aide de programmes informatiques, nous a permis d’estimer les fonds géochimiques et les seuils d’anomalies des éléments chimiques étudiés. A cet effet, plusieurs approches peuvent être adoptées. Parmi lesquels, on peut citer l’approche proposée par Lepeltier (1969), Sinclair (1974) et Royer (1988).
A/ PARAMETRES STATISTIQUES
Ils sont de deux types, il y’a ceux de tendance centrale et ceux de dispersion (Tableau 1). Les paramètres de tendance centrale sont :
- Moyenne arithmétique ( X ) = mode,
∑
= = n i i x N X 1 1
- Moyenne géométrique (MG)= médiane,
∑
= = n i i Logx N LogG 1 1
où N est l’effectif et n le nombre d’observations.
La moyenne géométrique est la valeur la plus probable dans une distribution lognormale, elle permet d’estimer la teneur du fond géochimique (background) des éléments analysés, elle est obtenue par son antilogarithme.
Les paramètres de dispersion sont :
-Déviation standard ou Ecart-type
2 1 ) ( N X x n i i
∑
= − = σElle intervient dans le calcul du seuil d’anomalie (threshold)
-Coefficient de variation (Cv) ; Cv = ×100
X σ
Il permet de comparer la dispersion relative entre les différents éléments.
- Coefficient d’asymétrie (CA) ou skewness,
(
)
]
3 2 1 1 σ − =∑
= X x N C n i i AIl mesure le degré d’asymétrie par rapport à la moyenne. Ainsi :
Si CA = 0, la courbe est symétrique (courbe en forme de cloche)
Si par contre sa valeur est supérieure où inférieure à 0, la courbe devient asymétrique. CA> 0 (courbe étalée vers la droite)
CA< 0 (courbe étalée vers la gauche)
-1erQuartile : est la teneur telle que 25 % des teneurs lui soient inférieures et 75% supérieures -3emeQuartile : est telle que 25 % des teneurs lui soient supérieures et 75% inférieures.
Tab 1. Paramètres statistiques (roches) Eléments Paramètres Pb Zn Cu Ba Mn Ni Co Mo N actifs 275 275 275 275 275 275 275 275 Minimum 5 50 5 75 10 2 2 1 Maximum 80 1000 150 10000 10000 400 400 100 Moyenne arithmétique 11.16 80 34.30 854.36 533.49 27.50 22.66 11.50 Moyenne géométrique 8.254 65.56 28.87 197.94 206.43 13.40 12.09 6.77 Médiane 5 100 40 400 500 40 30 10 Déviation standard 11.29 90.11 19.18 2208.91 1122.84 43.02 36.02 15.13 Cœfficient de variation% 101.2 112.64 55.91 258.54 210.47 156.4 158.96 131.52 Cœfficient d’asymétrie 2.63 6.63 1.39 3.41 5.54 4.88 5.79 3.37 1er Quartile 5 50 20 75 50 5 5 4 3emeQuartile 10 100 150 400 150 15 10 8
B/ DISTRIBUTION DE FREQUENCES
Le traitement univarié des données d’analyse des éléments Pb , Zn , Cu, Ba, Mn , Co , Ni, Mo sont d’abord représentés dans des tableaux de distribution de fréquence,afin qu’on puisse résumer les données en les condensant en classes. Chaque classe est caractérisée par ses valeurs extrêmes ou ses limites. L’écart entre les limites des classes est l’intervalle (qui peut être son point médian ou milieu de classe). La fréquence d’une classe est le nombre de données qui y sont contenues. La fréquence relative d’une classe est sa fréquence divisée par l’effectif de la population. La fréquence cumulée est obtenue par l’addition des fréquences relatives les unes aux autres (exprimée en %).
D’après ces tableaux (Tab.2) nous pouvons avoir une idée sur l’allure des histogrammes, dans le but d’avoir une première approche sur le type de distribution.
C/ HISTOGRAMMES
Les histogrammes des valeurs arithmétiques montrent une discontinuité des classes, présence de classes dont leur fréquence est nulle (Fig.13) due à l’écart entre les différentes valeurs d’analyses, (analyses semi quantitatives). Les pics les plus importants sont décalés vers les classes de faibles valeurs, se rapprochant de la limite de détection de l’appareillage. Sauf pour le Cu, toutes les classes sont représentées, cela s’explique par ses données plus homogènes. Ceci est en parfaite concordance avec le coefficient d’asymétrie, qui est largement supérieur à zéro pour le Pb, Zn, Ba, Mn, Ni, Co et Mo, traduisant ainsi l’allure de leurs histogrammes. Cependant, celui du Cu est différent, reflétant la valeur de son coefficient d’asymétrie.
L’asymétrie de la courbe de fréquences en valeurs arithmétiques représentée par les histogrammes, nous oblige à reconsidérer les valeurs en logarithme. La transformation des valeurs en logarithme décimal a permis l’obtention d’une distribution de fréquence différente de celle trouvée en valeurs arithmétique (Tab.3), ainsi les histogrammes sont plus ou moins représentatifs d’une distribution bimodale , à l’exception des cas du Pb, Zn et Ba (Fig.14)
D/ COURBES DES FREQUENCES CUMULEES (en valeurs logarithmiques)
Ces graphiques sont tracés pour chaque élément, en reportant en abscisse les bornes supérieures de classes en valeurs logarithmiques et en ordonnée les fréquences cumulées. Pour leur réalisation nous avons utilisé le papier de probabilité ce qui facilite l’estimation du type de distribution des variables.
Tab. 2. Tableaux de distribution des fréquences en valeurs arithmétiques (roches)
Fig. 13. Histogrammes des valeurs arithmétiques (roches) Pb Zn Cu Ba Mn Co Ni Mo
Fig. 14. Histogrammes des valeurs logarithmiques (roches) Mn Mo Ni Co Pb Zn Cu Ba
Les courbes obtenues impliquent qu’on est en présence d’une distribution des éléments suivant la loi lognormale (Fig. 15 et 16). En plus du test graphique, nous avons appliqué un test par le biais des calculs pour confirmer la lognormalité de la distribution. Ainsi les tests suivant ont été appliqués.
-Le test d’Ahrens :
Si ≥1
G
M
X la distribution suit une loi lognormale
Si =1
G
M
X la distribution suit une loi normale
Où X : moyenne arithmétique Mg : moyenne géométrique -Où la formule : X - 2S
Si X - 2S < 0 loi lognormale
Si X - 2S > 0 loi normale où S : est la déviation standard
Pb Zn Cu Ba Mn Co Ni Mo
G
M
X 1.35 1.22 1 .25 4.31 2.58 1.87 2.05 1.69
X - 2S -11.428 -100.22 -4.055 -3563.46 -1712.20 -49.38 -58.54 -18.765
Tab.4. Résultats du test d’Ahrens et de la formule ( X −2S).
La quasi-totalité des éléments traités se distribuent suivant la loi lognormale (Tab.4)
Le fond géochimique est estimé graphiquement sur la courbe de probabilité, à 50 % des fréquences cumulées. Pour vérifier la précision de la méthode graphique, on compare la valeur du fond géochimique avec celle de la moyenne géométrique (Tab.5)
Le seuil d’anomalie est aussi apprécié graphiquement, toujours suivant la méthode de Lepeltier (1969). Il correspond à la teneur relative à 2.5 % de fréquence cumulée, la valeur obtenue sera divisée par la valeur du fond géochimique, qui donnera un facteur appelé souvent déviation géométrique, ainsi la valeur du seuil sera calculée par une formule simple :
t = b•ξ2
Où t : est le seuil d’anomalie ou (threshold) b : le fond géochimique ou (background) ξ : Déviation géométrique
Dans le cas où les courbes montrent des droites brisées, trois cas peuvent se présenter :
2- excès de hautes valeurs, le point d’inflexion est conventionnellement pris comme seuil d’anomalie Lepeltier (1969).
3- Cas d’une distribution bimodale, avec deux points d’inflexions sur la droite (cas du Ni). Cela indique une population de basses valeurs et une population de hautes valeurs deux. Le fond géochimique est estimé généralement au milieu du segment intermédiaire. La deuxième méthode d’estimation du seuil d’anomalie, correspond au calcul suivant la formule :
t= A
(
XL +2SL)
Où A : antilogarithmeXL : moyenne arithmétique des logarithmes des valeurs
SL: Déviation standard
Tab. 5. Comparaison entre les valeurs graphiques et calculées Où b : est le fond géochimique ou background
Et t : le seuil d’anomalie ou threshold.
CONCLUSION
La première partie consacrée aux statistiques élémentaires (histogrammes, courbes de fréquences cumulées) et leurs utilisations, nous a permis de connaître :
- le type de distribution,
- le fond géochimique local des éléments traités, - le début des teneurs anomales des différents éléments.
Pb Zn Cu Ba Mn Co Ni Mo L X 2.110 4.183 3.362 5.288 5.330 2.493 2.596 1.912 L S : 0.693 0.508 0.636 1.390 1.289 1.097 1.211 1.043 graphique b 25.11 39.98 39.81 158.48 316.11 31.62 19.95 5.01 calculé b 8 ,25 65 ,56 28,87 198 ,14 206,65 12,11 13,42 6,77 graphique t 50.11. 199.52 79.43 2511.88 3162 125.89 15.84 63.09 calculé t 33.04 181.10 103.17 3197.10 2724.39 108.61 151.24 54.62
