sur la nature et la signification des dolerites du bassin precambrien de sembe-ouesso (republique du...

Precambrian Research, 37 (1987) 57-69 57 Elsevier Science Publishers B.V., Amsterdam - - Printed in The Netherlands

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).

Introduct ion

Les s~ries de Semb~-Ouesso qui occupent le

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

0301-9268/87/$03.50 © 1987 Elsevier Science Publishers B.V.

58

5 °

0 o

15 ° 20 °

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-t- -I-SB/ I 13 V- 4

Fig. 1. Croquis gdologique du Nord du bassin du Congo. 1: socle du Chaillu; 2: zone mobile d'Afrique centrale; 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 (Centraf- rique); B: s~rie de la Bole; MB: sSrie intermddiaire du 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. Geological sketch map of the Northern Congo basin. 1: Chaillu basement; 2: mobile zone of Central Africa; 3: Precam- brian cover; 4: post-Precambrian cover; 5: dolerites. O: West-Congolian; F: Francevillian; SB: Pelitic and sandstone sequence of Sembd-Ouesso basin; SQ: schist and quartzite sequence; D and DN: lower Dja sequence (Cameroon) and Nola sequence (Central Africa); B: Bole sequence; MB: South Cameroon intermediate sequences; LB: Liki-Bembian; LU: Lindian-Uban- guian; 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 surmontent la partie nord du massif du Chaillu, d'~ge Arch~en ( G~r- ard, 1958). Ils disparaissent h l 'Est, en RdpUb- lique Centrafricaine, sous les formations horizontales des gr~s mdsozo'/ques de Carnot et au Sud-Est, au Congo, sous les formations c~n- ozo'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~so- quartzitique 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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Fig. 2. S4quenee stratigraphique des formations de Semb& Ouesso. IV: Complexe tillitique du Dja: III: s4rie gr4so-p41i- tique; 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: p41- ires 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 pyr- iteux. Les galets, du grain microscopique jusq- u'au bloc de plusieurs m~tres cubes, sont de nature vari4e: gr~s quartzites, quartzites, aplites, granites, doldrites. Aux facies conglom4ra-

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 fron- ti~re entre le Cameroun et le Congo.

• En aucun endroit on ne connait la s4rie com- plete. Cette stratigraphie repose sur des corr4- lations entre la zone occidentale constitu4e par le bassin de Semb4 et la zone orientale repr4- sent4e par le bassin de Ouesso, plus ou moins ind4pendant du premier (Jaunatre, 1969).

Tectonique et m4tamorphisme

II ressort de l'ensemble des travaux antdr- ieurs que les formations du bassin de Sembd- Ouesso sont plissdes, y compris le complexe tillitique du Dja. L'intensit4 du plissement aug- mente 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 mono- clinal, 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 4vi- dence (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 plonge- ment 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 E- O et des fentes d'extension NW-SE.

6 0

2o

15 o 16 °

1 °

IESSO

l - q ; ~ Ouesso

]~ f::~7

t3 ~ 8

F~-J~2

Fig. 3. Carte gdologique des sdries de Sembd-Ouesso, en Rdpublique du Congo. a: limite Ouest 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 post- pr~cambrienne; 2: complexe tillitique du Dja; 3: pdlites de Koundou, de la Komo et de la Mambili orientale; 4: grSso-pdlites; 5: grbs de Douma et de la bordure du socle; 6: socle; 7: pdlites de Mayoka; 8: grbs de Nzoulabout; 9: gr~s de S~ka; 10: gr~s de Koka; 11: sSrie schisto-quartzitique et grbs de Koka indiffdrencids; 12: failles majeures. Fig. 3. Geological map of the Semb~-Ouesso sequence in the Republic of Congo. a: West border of Ouesso basin; Ko: Koundou basin; Kin: Komo basin; Ma: Eastern Mambili basin; Pa: Pandama basin. 1: post-Precambrian cover; 2: Dja tillitic formation; 3: Koundou, Komo and eastern Manbili pelites; 4: pelitic sandstones; 5: Douma and basement border sandstones; 6: basement; 7: Mayoka pelites; 8: Nzoulabout sandstones; 9: Seka sandstones; 10: Koka sandstones; 11: schist and quartzite sequence with Koka sandstones (undifferentiated) ; 12: major faults.

Corrdlations avec les rdgions vois ines

Du fait de l'homogdnditd des facibs et de leur continuitd gdographique, il n'y a pas de diffi- cultd de corrdlation entre les sdries de Sembd- Ouesso et celles du Sud-Cameroun ou de la Rdpublique Centrafricaine (Tableau I). Toutes ces formations appart iennent hun 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 schisto- quartzitique (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'ex- istence d'un socle archden conduisent fi admettre que les sdries de Sembd-Ouesso et les sdries dquivalentes appart iennent probable- ment 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'exis- terait 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 Congo Centrafricaine

(Ouest de Carnot)

Pr~cambrien A

Pr$cambrien C Francevillien

Pr~cambrien D Socle du Chaillu

Complexe tillitique duDja

S~rie gr~so-pdlitique

S~rie schisto- quartzitique

Complexe de base de rlvindo

Complexe tillitique

S~rie du Dja inf~rieur

S~ries interm~diaires

Complexe de Ntem

Tillite des Bandjas

Sdrie de Nola

Sdrie de la Bold

Complexe de base du Sud Cameroun

confins du Cameroun, de la Rdpublique Cen- trafricaine et du Congo. Au Za'fre, le Prdcam- brien B serait reprdsent6 par le Liki-Bembien sup4rieur.

L e s d o l d r i t e s

Dans rensemble des formations qui constituent les s4ries de Semb4-Ouesso, de tr~s nom- breuses intrusions de dol4rites ont 4t4 signaldes. Elles apparaissent ~ tousles niveaux: dans la sdrie schisto-quartzitique, dans la sdrie gr4so- pdlitique 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 ddvel- oppent dans rencaissant un m4tamorphisme de contact ( Gr~s et Legras, 1967; Jaunatre, 1969) d'extension et de degr4 variables; le facies cor- ndenne ~ 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 NE-SW 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 statistique- ment N-S.

Les travaux rdalis4s au Cameroun (van den Hende, 1969; Laplaine, 1971 ), en Centrafrique (Wolf, 1962 ) et en R4publique du Congo ( Cho- chine, 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'ant4r- iorit4 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

15 0 16 °

2 o

Fig. 4. Plan de localisation des principaux affleurements de doldrites. 1: couverture post-pr~cambrienne; 2: complexe tillitique du Dja; 3: s~ries grSso-pdlitique et schisto-quartzitique; 4: socle; 5: dol~rites; 6: principaux d~crochements; 7: sites ~chantil- lonnSs (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 Ouesso basin.

1967), nous avons observd des diabases grano- phyriques, des gabbros et des basaltes. En R~publique Centrafricaine, Mestraud et Bes- soles (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; bioti te) .

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 secon- daire 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

TABLEAU II

Composition min~ralogique des doldrites du bassin de Semb~-Ouesso; cercles pleins: mindral prdsent

Mineralogic composition of dolerites of the Semb~-Ouesso basin; black circles: mineral present

6 3

Localisation Type Parag~n~se primaire p~trographie

Quartz Plagio Felds. Biotite Horn- Augite Diopside Olivine Apatite Oxyde alc. blende

Biessi Sud DolSrite intergranulaire • And • • • •

Gabbro • • • • •

D o l ~ r i t e •

g r a n o p h y r i q u e • • • • • • • •

B o r d u r e f ig~e • • a

D o u m a D o l ~ r i t e

ophitique And • • a

Dol~rite serpentinis~e • • • •

Biessi Dolgrite intergranulaire And • • •

Basalte a p h y r i q u e • • • • •

D o l d r i t e

o p h i t i q u e • • • •

B a d e G a b b r o • • • •

B a t e k o k D o l d r i t e

i n t e r g r a n u l a i r e • And • a •

G a b b r o • L a • • •

P a r a g ~ n ~ s e s e c o n d a i r e R ~ f d r e n c e s

c h i m i e s

Q u a r t z A l b i t e S ~ r i c i t e E p i d o t e C h l o r i t e T r ~ m - O u r a l i t e S e r p e n - C a r b o n -

A c t . t i n e a t e

a

• •

• •

• • • • 11

• • • • 19

• • • • 1 2 , 1 3 , 1 4

• • • IO

• • • • • 2 2 , 2 0

• • • • 21

• • • 7

• • • • • • 9

• • • • • • 6

• • • • 4

• • • • 1,2

• • • 3

sont intenses et oblit~rent parfois la paragbn~se primaire. Ces doldrites et gabbros h quartz, trbs

tectonisds ant subi un dpimdtamorphisme auquel se superpose une altdration importante.

6 4

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~ d d o g O o o ~, ~

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 secon- daire semblable aux prdcddentes. Elles sont cependant beaucoup moins transformdes (le pyroxbne est bien conserve). Peu affectdes par la tectonique, elles pourraient donc ~tre postdr- ieures au complexe tillitique du Dja.

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 en 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 mgv=100 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 Thornton 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 calco- magndsiennes (pyroxbnes ?).

Les doldrites post-tillitiques ont des compositions de basaltes peu ou pas diffdrencids

65

(Tableau IIIa): l'indice DI est compris entre 19,43 et 25,68. Le rapport mgv indique d'ail- leurs 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,

6 0

55.

50

C o

Th

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 con- servds 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.

S i 0 2 + d o l d r i t e s d o l i v i n e

t • d o l d r i t e s d q u a r t z

6° 1 co . .

so Th " "" "

q i , , • , , Cr p p m 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, rep- rdsentd 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 incom- patibles (Ba, Sr) (Fig. 9). I1 est, par contre, plus pauvre en dldments de transition ( Ni, Cr) (Fig. 10).

En ce qui concerne l 'environnement gdodyn- amique, les fonctions discriminantes de Pearce (1976) (Fig. l la ,b) montrent que le premier dpisode correspond h u n magmatisme intra- plaque typique. La nature et la faible ddforma- tion des sdries s6dimentaires encaissantes, permettent d'exclure les lies ocdaniques: il S'agit donc d'un magmatisme continental. Le deux- ibme 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

Ol Hy

Na20* K O

4

A / • / /

/ ee e ~ , " /

/ B + +

++

46 4'8 50 5'2 SiO 2

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

200

100

4- +

t O 0 0 I

0 B t

5 0 100 150 Nipprn

Fig. 7. Pr, ojection du diagramme de Yoder et Tilley (1962). Fig. 10. Diagramme Cr = f ( Ni ) Fig. 7. Yoder and Tilley's (1962) diagram projection. Fig. 10. Cr-Ni diagram.

0,1 0,2 0,3 0.4 0,5 i i i i i

-1 ,5 -

- I ,6.

FI (a)

-1 ,3 -

-1 ,4 •

(b)

- 2 . 3 -

-2.4-

-2,5-

- 1 6 -1 5 -1 4 - 1 3 i i i i ~ Fq

Fig. 11. Fonctions discriminantes de Pearce (1976). lla: F1-F2; llb: F2-Fa. WPB: iles ocdaniques et basaltes conti- nentaux; 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 FeO- 0,0310 MgO- 0,0237 CaO- 0,0614 Na20 -0,0289 K20.

Fig. 11. Pearce's (1976) discriminant functions, lla: F1 against F2; l lb F2 against F3. WPB: oceanic islands and continental basalts; SHO: shoshonitic basalts; CAB: calc- alkalic 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 MgO- 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.

67

Nippm

10001

soo / ~ " ~ " ~

• \

I00 ~ . *.

o

', \ . , I0 ',, \. ",,,

'\ , \ ; 2 4 6 P Fe0TIMg0

Fig. 12. Diagramme Ni=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

1000

100

10

f f

co h:C° , D

2 4 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 pas ~tre in te rprd tdes c o m m e des pa ldocrou tes ocda- n iques ou des tholdi i tes d 'a rcs . Le t ab l eau IV fa i t a p p a r a l t r e leur r e s s e m b l a n c e avec des doldr i tes & olivine connues ai l leurs en con t ex t e

con t inen ta l . El les son t tr~s s emb lab l e s aux ophi tes des Pyrdndes f ranqaises ( A z a m b r e e t al., 1981) e t aux tholdi i tes & ol ivine 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~- den t tou tes deux l ' ouve r tu re de l 'Ocdan At lan - t ique Nord .

68

100

80

Crppm

Vppm

~0oo

soo ( ~ -4+_ . .:._._.. --~.Th

....... Th.Ca Co --..

~;o ~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 Sembd- Ouesso 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

1 2 3

SiO2 49,49 49,02 49,15 A1203 15,53 15,40 15,59 FeOT 10,02 9,36 12,86 MnO 0,16 0,18 0,24 MgO 7,71 8,71 8,05 CaO 12,05 10,87 11,26 Na20 2,11 2,08 2,30 K20 0,41 0,42 0,47 TiO~ 0,96 1,00 0,67 P20~ 0,19 - - 0,28

Conclusion

Deux cycles dol~ri t iques ont~ ~t~ mis en ~vi-

dence dans le bass in ~p icon t inen ta l de S e m b & Ouesso:

Les dol~rites h quar tz du cycle ant~- t i l l i t ique

r ep r~sen t an t les l iquides diff~renci~s (hawa i i t e s ) d ' un m a g m a ini t ial m o y e n n e m e n t

alcalin. El les se son t mises en p lace dans un

con tex te con t inen ta l .

Les dol~ri tes h ol ivine du cycle pos t - t i l l i t ique

son t des l iquides p r i m a i r e s p r ~ s e n t a n t les car-

act~r is t iques ch imiques des thol~i i tes abys-

sales. La pr ise en cons ide ra t ion 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 iden t iques de

con tex te i n d i s c u t a b l e m e n t con t i nen t aux , nous

condui t c e p e n d a n t h exclure une origine oc~a-

nique. Le carac t~re p r imog~nique de ces liq-

uides es t p r o b a b l e m e n t li~ h une a scens ion

rapide exc luan t tou te d i f f~rencia t ion et tou te c o n t a m i n a t i o n crustale .

La mise en p lace de ces deux cycles dol~ri-

t iques est li~e aux phase s d i s tens ives r espons -

ables de la subs idence du bass in de S e m b &

Ouesso. La r~gion ~tudi~e semble r e p r e s e n t e r un rif t avort~, u l t~ r i eu remen t repr is dans des

phases compres s ives dues h une ce r t a ine mob-

ilit~ du socle du Chai l lu p a r r a p p o r t au res te du c ra ton du Congo.

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