Memoire Online - Caractérisation physique des matériaux alluvionnaires de la rivière Djel à Pan-Makak (Bot-Makak)

Le présent travail est le fruit de la contribution intellectuelle, morale, financière et amicale de plusieurs personnes. Ainsi, tout en espérant que je n'oublierais personne, j'exprime ma gratitude au Dieu tout puissant et à tous ceux qui, de près ou de loin, ont contribué à sa réalisation.

Je tiens d'abord à adresser ma sincère reconnaissance à l'endroit du Docteur Elisé SABABA, qui a accepté de diriger ce travail. Il m'a accueilli dans son équipe et a cultivé en moi l'envie de bien faire. Son soutien moral, ses conseils judicieux, sa rigueur au travail et sa grande ponctualité m'ont été bénéfiques.

Mes remerciements les plus distingués vont à l'endroit du Chef de Département des Sciences de la Terre de l'Université de Yaoundé I, Professeur NDJIGUI Paul-Désiré, pour m'avoir accueilli au sein de son illustre département.

Ma reconnaissance va à l'endroit de tous les enseignants du Département des Sciences de la Terre de l'Université de Yaoundé I pour leurs enseignements et les nombreux conseils reçus.

J'adresse également mes sincères remerciements au Docteur EKOA Armel et à Mr DJOKGOUE YONGA Franck qui ont su apporter à ce travail toute leur rigueur scientifique et la disponibilité dont ils ont fait preuve durant la finalisation de ce travail.

J'aimerais gratifier les efforts de mes ainés académiques et mes camarades de promotion membres du Laboratoire de Géosciences des Formations Superficielles et Applications pour les nombreux échanges scientifiques et les remarques qui ont contribué à éclairer plusieurs points d'ombre favorisant la compréhension de certains phénomènes géologiques.

Je tiens à remercier la famille KACTOUIN DJONKAMLA et NGABOKO Antoinette pour leur soutien inconditionnel et leur aide multiforme.

Je ne saurais oublier mes amis et frères AÏNON Dieudonné, BAYANG Joël, DAWE Ulrich, DONPA Isaac, DOURWE Willy, GNAZOCK Éliane, NAGONDINSSE Benjamin, RABIATOU OUSMANOU et WAYANG Joseph avec qui j'ai toujours partagé mes moments de joie et de peine.

Ma profonde gratitude s'adresse aux autorités administratives et traditionnelles de l'arrondissement de Bot-Makak. Je pense particulièrement aux populations du village Pan-Makak et Mintaba pour leur hospitalité durant mes campagnes de terrain.

Figure 7 : modèle des courbes granulométriques de Mouldi et Chkiou (2007). 17

Figure 17 : espèces minérales du niveau sablo-graveleux de la maille 4 mm du puits P 31 38

Figure 22 : différentes formes des grains de quartz et minéraux ferrifères observés à la loupe

Figure 24 : pourcentage des minéraux lourds dans la fraction globale des différents. 55

Tableau 1: moyenne mensuelle des précipitations et des températures de Mandoga pour la

Tableau 5 : masses des refus, pourcentages simples et cumulés des échantillons par maille du secteur

SRTM : Shuttle Radar Topography Mission (Navette pour des missions topographique radar)

Le site d'étude est localisé dans la partie Sud-Est de Bot- Makak, à l'Ouest de Yaoundé, à proximité de l'autoroute Yaoundé-Douala. L'objectif principal est de faire une caractérisation physique des alluvions dans le secteur de Pan-Makak afin de comprendre l'interaction entre les roches en place et les minéraux rencontrés dans les alluvions. La zone d'étude est soumise à un climat tropical humide à quatre saisons. Le relief est marqué par la présence des collines à pentes fortes. Le substratum gneissique est recouvert par des sols ferrallitiques rouges et jaunes. La végétation est une forêt secondaire avec un réseau hydrographique dense et dendritique.

Afin d'atteindre l'objectif de ce travail, l'approche méthodologique adoptée a consisté en une prospection au marteau et à la collecte des échantillons en suite, à la réalisation des analyses pétrographiques des roches et aux études sédimentologiques.

Les formations lithologiques du secteur d'étude sont des roches essentiellement métamorphiques. Il s'agit de l'amphibolite à texture granoblastique hétérogranulaire, du micaschiste à texture lépidogranoblastique hétérogranulaire, et les gneiss avec comme texture granoblastique hétérogranulaire.

L'analyse granulométrique a permis de montrer que les alluvions sont mal triés. L'allure forte des pentes traduit le fait que les alluvions sont hétérométriques avec un bon classement. Les coefficients d'asymétrie indiquent que les alluvions de Pan-Makak se sont déposés dans un milieu de forte énergie plus ou moins agité.

La morphoscopie des grains de quartz montre une prédominance des grains très anguleux (17,66 %), anguleux (55,67 %) et sub-anguleux (27,67 %) contrairement au grain sub-émoussé (0,66 %) et émoussé (0,34 %). Ce résultat suggère un court transport et une source d'apport proche.

L'étude des minéraux lourds montre que les alluvions sont constituées des minéraux tels que : le zircon, le rutile, le disthène, la tourmaline, la sillimanite, le chloritoïde, le grenat, la zoïsite, le diopside, la staurotide, l'augite et les minéraux opaques. Ce résultat montre que les alluvions ont une origine métamorphique.

Les matériaux alluvionnaires de la rivière Djel présentent un intérêt économique assez important, et sont utilisés par les riverains pour la réalisation de plusieurs ouvrages. Ils renferment tout de même des concentrés de rutile qui présentent un intérêt économique assez important.

ABSTRACT

The study site is located in the southeastern part of Bot-Makak, west of Yaoundé, near the Yaoundé-Douala highway. The main objective is to make a physical characterization of the alluvium in the Pan-Makak area in order to understand the interaction between the bedrock and the minerals encountered in the alluvium. The study area is subject to a humid tropical climate with four seasons. The relief is marked by the presence of hills with steep slopes. The gneissic substratum is covered by red and yellow ferrallitic soils. The vegetation is a secondary forest with a dense and dendritic hydrographic network. The parent rock of metamorphic origin has a composition similar to metapelites.

In order to achieve the objective of this work, the methodological approach adopted consists of a hammer prospecting and the collection of samples in continuation, the realization of petrographic analyses of rocks and sedimentological studies.

The lithological formations of the study area are essentially metamorphic rocks. They are amphibolites with heterogranular granoblastic texture, micaschists with heterogranoblastic texture, and gneiss with heterogranular granoblastic texture.

The particle size analysis indicated that the alluvium is well sorted. The strong slope pattern reflects the fact that the alluvium is homometric with good grading. The asymmetry coefficients indicate that the Pan-Makak alluvium was deposited in a high energy

Quartz and iron grains morphoscopy show a predominance of very angular (17.66%), angular (55.67%), and sub-angular (27.67%) grains in contrast to sub-blunt (0.66%) and blunt (0.34%) grains. This result suggests a short transport and a close source of supply.

The study of heavy minerals shows that the alluvium consists of minerals such as: zircon, rutile, kyanite, tourmaline, sillimanite, chloritoid, garnet, zoïsite, diopside, staurotide, augite and opaque minerals. This result shows that alluvium has a metamorphic and magmatic origin.

The alluvial materials of Djel river are of great economic interest and are used by the residents for the construction of several structures. They contain nevertheless rutile concentrates.

INTRODUCTION GÉNÉRALE

Le mot alluvion vient du latin « alluvio », qui veut dire débordement. Il peut être défini comme des sédiments des cours d'eau et des lacs, composés selon les régions traversées et la force du courant. Pour la fraction grossière on a les galets, les graviers et les sables en dépôts souvent lenticulaires et pour la fraction fine, les limons et les argiles (c'est la fraction qui domine dans les zones inondables) (Foucault et Raoult, 2019). C'est aussi le nom donné aux matériaux sableux, limoneux et argileux charriés par des eaux poussées du haute vers le bas au travers des crevasses de l'écorce terrestre. Le secteur d'étude situé dans le groupe de Yaoundé montre la présence des dépôts des minéraux lourds riches en rutile (Nyobe et al., 2018). Au Cameroun, plusieurs études ont été menées sur les alluvions et les minéralisations associées : Matomb (Tonjé et al., 2014) ; Nkoléban (Belinga, 2017) ; Ngaye (Ndjigui et al., 2018) ; Lobo (Nyobe et al., 2018), afin de déterminer l'origine des alluvions, leurs roches sources et les processus hydrodynamiques de dépôt.

L'utilisation des métaux contenus dans les roches a été, dès la fin du néolithique une préoccupation de l'Homme. Des recherches ont d'abord été centrées sur les métaux natifs représentant les corps minéralisés à forte teneur puis plus récemment, l'exploitation de gisements à faible teneur a conduit à la recherche des concentrations dans les alluvions qui pourraient s'effectuer simplement quand certaines conditions de dépôt sont favorables (Pavillon, 1964). Dans le secteur de Pan-Makak, très peu d'études ont été faites sur les matériaux alluvionnaires. Dès lors, il sera nécessaire d`effectuer une caractérisation physique des matériaux alluvionnaires dans ce secteur, pour essayer de relever le potentiel minier de cette localité, aux moyens d'une prospection géologique et alluvionnaire.

L'objectif principal est de faire une caractérisation physique des alluvions dans le secteur de Pan-Makak, et de manière spécifique il sera question de :

- déterminer la composition granulométrique des sédiments de cette localité ;

- montrer l'interaction entre la roche en place, les minéraux rencontrés dans les alluvions et souligner leur 'importance.

Pour atteindre ces objectifs, ce travail est structuré en quatre chapitres, hormis l'introduction générale et la conclusion générale :

- le chapitre II porte sur les travaux antérieurs et la méthodologie ; - le chapitre III est axé sur les résultats ;

Introduction

Le présent chapitre a pour but de donner un aperçu général du secteur d'étude. Il s'agira

spécifiquement de présenter les traits géographiques, le cadre géologique, et les activités socio-économiques.

Le secteur d'étude est localisé dans la zone de Bot-Makak et s'étend entre les latitudes 3°52'- 4°00' Nord, et les longitudes 10°55'- 11°04'Est (figure 1). Le site d'étude est localisé dans la partie Sud-Est de Bot- Makak, à l'Ouest de Yaoundé, à proximité de l'autoroute Yaoundé-Douala, à 10 kilomètres de l'Arrondissement de Bot-Makak, Département du Nyong et Kellé, Région du Centre.

Figure 1 : carte de localisation : (a) carte de l'Afrique montrant le Cameroun ; (b) carte montrant la Région du Centre Cameroun ;c) zone d'étude (extraite de la carte SRTM).

I.1.2. Climat

Le secteur d'étude est soumis à un climat équatorial de type guinéen classique à deux saisons de pluies (correspondant aux saisons de cultures) et deux saisons sèches. La température moyenne de Mandoga oscille entre 22 °C et 25 °C avec une amplitude thermique variant entre 8 °C et 11 °C. Les données pluviométriques de Mandoga montrent que les précipitations annuelles se situent le plus souvent à 1925 mm de pluie en moyenne par an ; la grande saison sèche va de décembre à février, la petite saison de pluies va de mars à juin, une chute de précipitation est observée au mois de juillet et la grande saison de pluie d'août à novembre (figure 2).

Tableau 1: moyenne mensuelle des précipitations et des températures de Mandoga pour la période de 2002-2021 Source : http// www.weatherbase.com (téléchargée le 13/10/2020 à 14h)

Figure 2 : diagramme ombrothermique de Bagnouls et Gaussen (1957) de la région de Bot-

I.1.3. Sols

Les travaux effectués sur les matériaux d'altération de Yaoundé et ses environs (Angue,

1982 ; Bitom, 1982 ; Kabeyene, 1982 ; Onguene, 1993 ; Ngon Ngon, 1996, 2007 ; Ndjigui et

al., 2013 ; Nyeck et al., 2018) montrent que ces formations sont essentiellement constituées des sols ferrallitiques et des sols hydromorphes. Les sols hydromorphes et ferralitiques sont les plus représentés dans la région d'étude. Pour les formations latéritiques, la distribution spatiale entre sols jaunes et sols rouges est essentiellement liée aux facteurs pédologiques (Nyeck, 2004).

Ces sols, d'épaisseur souvent importante (jusqu'à 50 m), sont localisés au niveau des interfluves. Développés sur différents types de roches métamorphiques à savoir les micaschistes et les gneiss (Nyobe et al., 2018), ces sols sont formés de matériaux constitués par un assemblage des minéraux tels que la kaolinite, la gibbsite, le quartz, la goethite, l'hématite et accessoirement l'illite, le grenat, le zircon et le rutile (Nyeck et al., 2018). Cette composition minéralogique est similaire à celle des profils d'altérations développés sur des argiles sédimentaires kaolinitiques (Ndjigui et al., 1999).

Les sols hydromorphes, sont localisés surtout à proximité des lits du principal cours d'eau Djel, et dans certains bas-fonds étendus. Leur épaisseur est de l'ordre du mètre. Ils sont caractérisés par une accumulation en surface de matière organique peu décomposée (souvent 20% en masse de l'horizon de surface), riche en débris végétaux divers (Tonjé, 2013).

I.1.4. Orographie

En termes de relief, le secteur d'étude présente trois caractéristiques majeures (figure 3) : - une zone qu'on peut caractériser de basses terres d'altitude de 350 à 450 m qui représente 25 % de la surface topographique. Elle est constituée d'interfluves séparés par des larges vallées marécageuses et drainées principalement par la Djel. Cette zone se trouve au centre du secteur d'étude ;

- une zone située au Sud-Ouest du secteur d'étude au relief contrasté alternant des collines et des bas-fonds plus ou moins plats avec des plateaux par endroit, des vallées abritant très souvent des marécages avec en leur sein des cours d'eau. Cette unité morphologique a une altitude comprise entre 450 et 550 m et représente environ 60 % ;

- une zone de hautes terres à l'Est, au Sud-Est et au Nord du secteur d'étude, d'altitude comprise entre 550 et 700 m et couvre 15 % de la localité. Elle est caractérisée par la présence de nombreux reliefs résiduels se raccordant aux mornes, à versants convexes qui se raccordent brutalement avec les bas-fonds. Elle est couverte d'une forêt primaire dont l'exploitation peut

manifestement présenter des difficultés. L'aspect un peu tourmenté de ce relief notamment au niveau de Bot-Makak et de Hegba donne aux visiteurs de la Commune une impression de cuvette à Bot-Makak et des vues panoramiques dans les hautes terres de Hegba et Magdoga (figure3).

Figure 3: carte géomorphologique du secteur d'étude (extraite de la carte SRTM). I.1.5. Végétation

La végétation de la région d'étude est influencée par les importantes précipitations enregistrées et présente deux caractéristiques :

- une forêt secondaire dans le reste des villages et aux abords des agglomérations.

La forêt primaire regorge des espèces de bois exploitées telles que le Moabi (Baillonella toxisperma), le Sapelli, l'Iroko et l'Ayous. À côté de quelques ventes de coupe, on enregistre quelques activités clandestines de coupe sauvage de bois (Letouzey, 1985). De nombreux produits forestiers non ligneux (PFNL) tels que les mangues sauvages (Irvingia gabonerisis), les fruits de moabi (Baillonella toxisperma), le ndjansang (Ricinodendron heudoletti), le rotin (Lacosperma securdiflorum), les plantes médicinales, le miel sauvage, les fibres de raphia, les fruits sauvages divers, l'ekok (Gnetum africana), les noisettes, sont exploités par les populations riveraines (Letouzey, 1968). Le secteur d'étude de Pan-Makak est une zone forestière riche en biodiversité. Les espèces floristiques partent des grands arbres à une multitude d'herbes hautes et basses. Une partie des forêts qui se trouve sur des collines est préservée et celle se trouvant sur les basses terres en contrebas des collines est massivement détruites pour des raisons agricoles ou d'exploitation forestière (PCD de Bot-Makak 2015) (figure 4).

Figure 4: aperçu partiel du couvert végétal (cliché de février 2020). I.1.6. Hydrographie

Toute la région d'étude appartient au sous bassin du Nyong et des fleuves côtiers. Arrosée par plusieurs cours d'eau : la Kellé (qui traverse les villages Manguen 2, Nkongtock Kombeng), Pougue (Ngoung, Lamal-Pougue), Ndjimahe (Matomb), Manyaï (Manyaï, Matomb), Mboye (Lisse), Djel (Mayôs), Masong ma njé (Nkongtock), Liko'o (Bingogog, Mandoga et Nkenglikock) (Tonjé, 2007). Cette zone reste coincée entre les deux plus grands fleuves de la Région : la Sanaga et le Nyong. Le site d'étude est traversé par les rivière Nsoube,

Nkongo'o, Balebem, Hohé, cours d'eau saisonnier et permanant, tributaire de Mintaba, affluent de la Djel qui est le principal collecteur de ce réseau hydrographique (figure 5). La Djel, principal cours d'eau, est respectivement orienté suivant la direction SE-NW. Les zones marécageuses se trouvant dans les bas-fonds qui constituent des potentiels pièges de minéraux lourds industriels. Ce réseau hydrographique est modifié au cours du temps par des fluctuations climatiques et les travaux du chantier de l'autoroute Yaoundé-Douala.

Figure 5: carte hydrographique de la zone d'étude (d'après la carte topographique de Yaoundé 3c au 1/200000).

I.2. CADRE GÉOLOGIQUE

Le secteur d'étude appartient à la Chaîne Panafricaine d'Afrique centrale (Penaye et al., 2004 ; 2006) encore appelée Chaîne des Oubanguides (Podevin, 1983. Trompette, 1994) ou Chaîne Panafricaine Nord Équatoriale : Nzenti et al., 1988 ; Davison et Reginaldo,1989). En effet, c'est une méga structure orientée E-W, d`une longueur supérieure à 5000 Km sur une largeur de 3000 Km et délimitée à l'ouest par la Chaîne Panafricaine Trans-Saharienne et

au Sud par le craton du Congo. Elle se prolonge jusqu`au Nord-Est du Brésil (province de Borborema) où elle forme la Chaîne Néoprotérozoïque de Sergipano, l'ensemble formant la Chaîne Panafricano-Brésilienne (Castaing et al., 1994 ; Brito de Neves et al., 2001).

D`après les travaux sur la Chaîne Panafricaine au Cameroun, il ressort qu'elle est subdivisée du Nord au Sud en trois (03) grands domaines géodynamiques distincts à savoir le domaine Nord, le domaine Centre ou Adamaoua-Yadé et le domaine Sud ou groupe de Yaoundé (Mvondo et al., 2007 ; Ngnotue et al., 2000 ; Nzenti et al., 1998 ; Toteu et al., 2004). La région de Bot-Makak présente une évolution métamorphique similaire à la série de Yaoundé avec laquelle elle semble avoir une évolution pétrostructurale commune (Balep, 1997). Le substratum lithologique est constitué essentiellement des gneiss à grenat ou disthène, des amphibolites et des amphibolites et des gneiss migmatitiques (figure 6).

Figure 6 : carte géologique du secteur d'étude (établie à partir de la carte de Champetier de Ribes et Aubague 1956).

I.3. GÉOGRAPHIE HUMAINE ET ÉCONOMIQUE I.3.1. L'histoire des peuplements

La zone de Bot-Makak est peuplée par l'ethnie Basaa. En recoupant les différents profils historiques, les différents clans peuplant les villages semblent s'être installés au 18ème siècle, venant du côté de l'actuel Sanaga Maritime, après une traversée de la Sanaga (PCD de Bot-Makak, 2015). De nombreux clans auraient évolué ensemble avant de se disloquer à Mbokanda dans l'actuel village de Mbonga. Un autre groupuscule, les Pan auraient traversés tardivement pour s'implanter au village Njockbanè où il se sont manifestement trouvé à l'étroit entre les Ndog Nlet et les Ndogbéa déjà occupants des terres ; ce qui les auraient poussés à migrer vers d'autres localités de la commune, comme Pan-Makak et d'autre contrées voisines. La migration semble caractériser tous ces clans qui se retrouveront plus tard dans d'autres communes du Nyong et Kéllé, à l'exception des Ndogbatjeck plus sédentaires qui occupent les hautes terres de l'Est de la zone (PCD de Bot-Makak, 2015).

I.3.2. Population-peuplement et économie

La population est constituée pour l'essentiel de Basaa à laquelle s'ajoute une minorité constituée de représentants des autres tribus du Cameroun (Loung et al., 1979). Elle est répartie le long des routes et des pistes en une multitude de petits villages. Ces derniers sont distants les uns des autres de 2 à 4 km. Elle couvre les arrondissements de Ngog Mapubi, Dibang, Bot Makak et Matomb, appartenant au département du Nyong-et-Kellé. Les villages sont organisés en chefferies de 1er, 2^e et 3^e degré. Bot Makak reste la seule chefferie de 1^er degré dans ce département. Les autres arrondissements ne sont plus constitués que de chefferies de 2^e et 3e degré. La population totale de la Commune de Bot-Makak est estimée à 35 572 habitants (femmes 18,882 ; hommes 16,690), soit une densité de 14,2 habitants/km² (PCD de Bot-Makak, 2015).

La principale activité économique est l'agriculture avec des cultures de rente (cacao et palmier à huile), vivrières (macabo, taro, manioc, arachide, plantain et banane douce) (Loung et al., 1979), fruitières (mangue, ananas, citron, orange, pamplemousse, papaye, safou, kola et noisette) et maraîchères (piment, légumes). Le commerce pratiqué le long des axes bitumés, dans les chefs-lieux d'arrondissement est la seconde activité économique après l'agriculture. L'élevage des caprins, la pêche, le transport inter-villages et la chasse constituent d'autres sources non négligeables de revenus pour la population.

Conclusion du chapitre

Le site d'étude est localisé dans l'arrondissement de Bot-Makak, département du Nyong et Kellé, région du centre. Le climat qui règne est un climat tropical humide à quatre saisons, permettant l'altération des roches à savoir les micaschistes et le gneiss donnant naissance aux sols ferralitiques rouges et jaunes. La végétation est de types secondaire dominant et primaire par endroit croissant sur des unité morphologiques d'altitudes variable. La population est constituée pour l'essentiel de Basaa et la principale activité économique est l'agriculture.

Introduction

Le présent chapitre est consacré à une revue bibliographique sur les alluvions au Cameroun, dans le monde, ainsi qu'à la méthodologie qui sera appliquée au cours de cette étude.

II.1. ÉTUDES ANTÉRIEURES II.1.1. Généralités

II.1.1.1. Concepts et définitions

Le terme alluvion est défini comme un accroissement de terrain qui se fait insensiblement à l'un des bords de la rive d'une rivière ou qui a lieu lorsque la rivière se retire et prend son cours d'un autre côté. Les alluvions sont des sédiments dont la granulométrie est liée au débit de la rivière (Giroux et Tran, 1996). Ils sont composés de galets, de graviers, de sables de limons et d'argile. Chacun de ces matériaux à une granulométrie précise. Historiquement, en géologie et science du sol, le terme argile correspond à l'ensemble des minéraux présentant une taille inférieure à 2 um dans une roche (Foucault et Raoult, 2001). Cette coupure granulométrique est héritée des études pétrographiques effectuées par microscopie optique à la fin du XIX siècle (Giroux et Tran, 1996). On regroupe sous le terme de dépôts alluviaux ou dépôts fluviatiles ou alluvions, des sédiments déposés en régime d'eau courantes continentales depuis la zone d'origine, source, jusqu'à déboucher dans un bassin, en générale marin, mais parfois lacustre. On parle d'alluvion pour designer des sédiments très peu transportés par le ruissellement et le glissement le long des reliefs et dont le stade initial est rarement conservé.

II.1.1.2. Mode de mise en place des alluvions

Les alluvions proviennent de l'usure des continents, c'est-à-dire de la destruction des roches (Giroux et Tran, 1996). Cette destruction se fait par le mécanisme physique conduisant à la fragmentation des matériaux. Les éléments solides sont déplacés sous l'effet de la gravité, souvent par l'intermédiaire d'un fluide transporteur, et sous l'effet des pressions atmosphériques qui produisent les vents. Les débris, dans leur majeure partie, sont déplacés puis déposés, généralement dans l'eau pour former un sédiment détritique (alluvions au sens large). Les alluvions sont les plus abondants des dépôts sédimentaires. Au sein de ces dépôts, ce sont les variétés dont les grains sont les plus fins qui dominent : argiles/silts : 2/3 ; sables, graviers : 1/3 (Biju, 1999). Une première distinction parmi les alluvions est fondée sur l'état d'agrégation des particules sédimentaires. Dans les roches meubles, les grains détritiques sont

entièrement indépendants les uns des autres : ils forment un assemblage en équilibre mécanique dont les espaces inter-granulaires (pores) représentent une fraction importante du volume de la roche. Dans les roches plastiques, la présence de minéraux argileux en quantité importante permet une déformation sous la contrainte. La pente, la dimension du réseau de drainage, le climat, la technique, la charge sédimentaire et la végétation constituent des paramètres majeurs qui contrôlent les systèmes fluviatiles.

D'une manière générale, les processus sédimentaires sont d'abord guidés par la gravité et la pente est un des facteurs dominants de contrôle. Le transport s'effectue de l'amont vers l'aval. Si le transport s'effectue à proximités de la source, on parlera de dépôts proximal ; si la distance parcourue est très importante, le dépôt sera qualifié de distal. Le transport par les cours d'eau d'un point haut vers un point bas, aboutit ainsi à la progradation des dépôts parfois appelée accrétion latérale. La caractérisation principale résultant de ce mécanisme sera l'orientation statistique des formes de dépôts (Biju, 1999).

II.1.1.3. Utilisation des matériaux alluvionnaires

Les alluvions, formés de divers matériaux, constituent d'énormes potentialités économiques. Ils interviennent dans plusieurs domaines, en l'occurrence les galets et les graviers utilisés dans le domaine du génie civil. Que ce soit pour une autoroute, une piste d'atterrissage ou une voie ferrée, les technologies de construction nécessitent de très grandes quantités de sables et graviers qui peuvent provenir des alluvions des rivières ou de la mer : ballast des chemins de fer, fondations, différentes couches qui structurent une chaussée de route... Pour la fabrication de certaines couches, on met en oeuvre des granulats mélangés avec un liant qui peut être un ciment, un bitume ou un laitier (résidu des hauts-fourneaux). Pour les couches de fondation et de base et pour les accotements, on peut également utiliser des granulats de recyclage. Localement, un petit volume d'agrégats, sables, graviers naturels ou roches concassées, est aussi utilisé comme matière de filtration, pour les travaux de drainage de terrain, des traitements des eaux. Les alluvions présentent également un intérêt minier. Des métaux et des pierres rares ou précieux sont transportés par les cours d'eau, puis se déposent dans les alluvions. Ces gisements sont appelés placers. Leur exploitation se fait soit à la main grâce à une batée ou un pan américain, soit par un traitement mécanisé. Ainsi, on peut trouver de l'or dans le lit de certaines rivières. Les alluvions peuvent constituer des plaines alluviales très fertiles. Il en est ainsi du Nil par exemple, dont les crues déposaient des tonnes d'alluvions et rythmaient la vie agricole de l'Égypte ancienne. C'est une des raisons principales de l'essor des civilisations de l'Égypte antique. Les alluvions constituent des aquifères. Pour les alluvions les

plus fins, les argiles sont utilisées dans les secteurs de l'industrie du pétrole, de l'industrie pharmaceutique, de l'industrie chimique, en agronomie, et en céramique

II.1.2. Caractérisation physique des alluvions

Les alluvions se définissent également par la taille des particules qui les constituent. Cette dernière est fonction de la présence ou l'absence de particules très fines (de diamètre inférieur au micromètre) transportées par voie éolienne et de gros blocs (de taille supérieure au mètre). La classification des alluvions est assurée par diverses échelles granulométriques (tableau 2).

Wentworth (1922) fait partie des auteurs à avoir travailler sur la classification des alluvions. Son étude a été faite sur les dépôts sédimentaires marins et sa classification a depuis lors été adoptée pour la nomenclature des alluvions. Ainsi, en fonction de la taille de ces derniers, il distingue trois groupes d'alluvion qui varient suivant une échelle variable (tableau 2).

Mouldi et Chkiou (2007) proposent des modèles de courbes granulométriques (figure 7) qui permettent d'avoir des informations sur le mode de transport, de classement ainsi que la qualité du tri des alluvions. Ainsi, les courbes en forme parabolique indiqueront la présence des grains de sable hétérogènes et trié au cours d'un transport en milieu de forte énergie. Celles en forme de « S » traduiront des sables homogènes à classement moyen, en milieu plus ou moins

agité et à forte énergie. Les courbes sous forme de droites montreront un dépôt par excès de charge dû à la diminution des courants.

Figure 7 : modèle des courbes granulométriques de Mouldi et Chkiou (2007). II.1.3. Synthèses des travaux sédimentologiques des dépôts alluvionnaires

Les travaux de prospection alluvionnaire en relation avec la recherche du potentiel métallogénique ont été intensément menés dans les régions de l'Est (Suh et al., 2006 ; Asaah, 2010) ; du Centre (Tonjé et al., 2013 ; Evina Nkoto, 2018 ; Nyobe et al., 2018) ; du Sud (Belinga, 2017 ; Janpou, 2018) ; de L'Adamaoua (Boaka Koul et al., 2009) du Nord-Est et du Sud-Ouest Cameroun (Embui et al., 2013 ; Janpou, 2018). La majorité de ces travaux de recherche ont effectué des études sédimentologique, minéralogiques et géochimiques pouvant donner des informations sur l'altération et l'érosion, les conditions de dépôts des sédiments, la composition des roches originelles, la maturité des sédiments, la provenance des sédiments et le degré d'altération des sédiments. Certains de ces travaux ont mis en exergue que les dépôts alluvionnaires sont des sites de minéralisation d'or (Akono, 2015 ; Belinga, 2017), du rutile (Tonjé et al., 2013 ; Evina Nkoto, 2019 ; Nyobe et al., 2018, Nzesseu, 2019). D'après ces travaux, les dépôts alluvionnaires étudiés dans les régions suscitées sont des sédiments à granulométrie et à morphoscopie variable dépendant de leur roches sources et de leur environnement. Ces auteurs ont présenté que les dépôts alluvionnaires sableux sont généralement sub-anguleux et anguleux et rarement arrondis présentant des grains non usés par l'eau d'une fraction comprise de 2 à 0,02 mm. Par ailleurs, les travaux effectués sur les minéraux lourds présentés par Minyen et al. (2001) montre la présence des cristaux centimétriques des minéraux lourds tel que le rutile dans la série micaschistes et même des cristaux de la taille du poing notamment dans les niveaux quartzitiques intercalés dans les micaschistes, en particulier du secteur de Matomb. D'après Tonjé (2007), les observations à la

loupe binoculaire indiquent que les matériaux alluvionnaires sont constitués en moyenne de 39,41% de quartz de taille centimétrique à millimétrique, 40,5% de rutile et 6 % de Zircon. Tonjé (2007), révèle que les teneurs en rutile évoluent graduellement des niveaux graveleux vers les niveaux sableux dans les puits alluvionnaires de la rivière Téba (Matomb) et que l'étude des minéraux lourds montre la présence d'un cortège riche en quartz, rutile, zircon, tourmaline, andalousite et disthène. Les travaux réalisés par Nyobe et al. (2018) révèlent que les minéraux lourds en place aurait une origine liée aux formations métamorphiques in situ. Stendal et al. (2006) suggèrent que certains minéraux lourds se serait mise en place durant les transformations métamorphiques des grenats contenus dans les métasédiments (schistes et grès) datant du Néoprotérozoïque dans le groupe de Yaoundé.

II.1.4. Synthèses des travaux faites sur la géologie

Stendal et al. (2006) concluent à partir des études géologiques réalisées dans la localité de Dibang et ses environs (secteurs situés à l'Ouest de Bot-Makak) que: (1) le rutile alluvial et éluvial de la région de Yaoundé provient de la dégradation des métapélites, des roches métamorphiques et des pegmatites proches du groupe de Yaoundé; (2) le rutile du groupe de Yaoundé s'est formé au cours du métamorphisme panafricain ou provient du rutile détritique de source d'environ 900 Ma; (3) les sédiments à l'origine du groupe de Yaoundé se sont mis en place dans un contexte de marge active.

Yonta (2010) a mis en évidence dans la région de Boumnyebel (située à l'W de Matomb-Makak) deux ensembles métasédimentaire (micaschistes à grenat et migmatites à grenat et disthène) aux caractéristiques pétrologique, chronologiques et structurales différentes. Les blocs, boudins et intrusions de roches méta-ignées associées à ces ensembles métasédimentaire sont observés par endroits dans la région.

Nyobe et al. (2018) montrent que les formations rocheuses situé dans le bassin versant de Lobo sont constitué des gneiss et des micaschistes avec presque la même composition minéralogique. Ces formations sont constituées principalement de quartz, feldspaths, de biotite, de grenat et de minéraux opaques.

Tonjé (2007) montre trois types lithologiques identifiés dans la zone de Matomb, il s'agit des gneiss à grenat et à micas, micaschistes, quartzites et gneiss migmatitique. Ce sont des roches métamorphiques grisâtres à structure foliée et à texture granoblastique. Elles sont composées de quartz (45%), rutile (5%), disthène (7%), plagioclases (10-45%), grenat (< 10%), biotite, muscovite (11%) et minéraux opaques pour les gneiss à grenat. Les micaschistes sont composés de quartz (35%), rutile (1%), plagioclases (40%), biotite, muscovite (11%) et

minéraux opaques. Les gneiss migmatitiques ont presque la même composition que les gneiss à grenat sauf qu'ils n'ont ni de disthène ni de rutile dans leur composition.

II.2. MÉTHODOLOGIE

Cette partie du chapitre est basée sur les différents procédés utilisés pour l'obtention des résultats qui sont entre autres la collecte des données sur le terrain, une étude pétrographique des roches, une analyse granulométrique, une étude morphoscopique et l'extraction des minéraux lourds dans les sédiments. Ces différentes analyses ont été réalisées aux laboratoires du Département des Sciences de la Terre de l'Université de Yaoundé I.

II.2.1. Étude de terrain

Les travaux de terrain ont été effectués en trois principales étapes : la reconnaissance géologique du secteur d'étude, la description des puits d'échantillonnage et l'échantillonnage. Sur le terrain, la description macroscopique des niveaux de puits fluviatiles a été effectuée. Un échantillonnage a été fait sur les différents niveaux observés dans l'objectif d'établir une distribution spatiale des différents niveaux. Cette campagne a nécessité l'utilisation d'un matériel facile à transporter, à savoir : la carte topographique de Yaoundé au 1/200000 a servi de reconnaissance du secteur d'étude ; une boussole chaix universelle, un récepteur GPS (Global Position System) Garmin 60 Cx, un carnet de terrain, un marteau, un double décamètre, des sacs à échantillons, un appareil photo, une matchette, un marqueur, des crayons ordinaires, une pelle, des seaux, etc. Les prélèvements des échantillons ont été effectués dans la rivière Djel et ses affleurements.

II.2.1.1. Éléments de description des puits d'échantillonnage

- les particularités du niveau s'il en présente : la présence de taches, de racines... ;

II.2.1.2. Échantillonnage

Les échantillons prélevés sur le terrain sont faits respectivement aux affleurements rocheux et dans les alluvions (rivières au niveau du lit vif et sur les berges au travers des puits). Neuf (09) échantillons des alluvions au total ont été prélevés dans les vifs et trois (03) échantillons dans les puits effectués sur les berges des affluents de la rivière Djel. Quatre (4) échantillons ont été prélevé sur les affleurements rocheux (figure 8). Ces échantillons sont consignés dans le tableau 3 ci-dessous.

II.2.2. Travaux de laboratoire

Au laboratoire, les échantillons de roches ont subi des analyses pétrographiques. Les échantillons des alluvions ont subi des analyses granulométriques, morphoscopiques, l'extraction et montage des lames des minéraux lourds.

II.2.2.1. Analyses sédimentologiques II.2.2.1.1. Analyse granulométrique

L'analyse granulométrique est une technique qui permet la séparation d'un ensemble de particules et leur fréquence statistique en fonction de leur taille. Les ensembles de particules obtenus sont appelés fractions granulométriques. Ces fractions sont constituées de particules dont la dimension couvre un intervalle relativement restreint et diminue d'une fraction à l'autre. La méthode d'analyses granulométriques utilisée est celles préconisées par Mathieu et Pieltain

(1998). L'application de cette analyse permettra de connaître les substances associées aux

fractions granulométriques contenu dans les sédiments. L'analyse granulométrique sert à

déterminer si les alluvions sont situées dans les fractions fines, moyennes ou grossières. Les

- effectuer un deuxième lavage pour éliminer les substances chimiques utilisées ;

Les courbes cumulatives logarithmiques pour les différents points d'échantillons sont

tracés et les indices granulométriques ont été calculés pour connaître la nature des sédiments,

leurs classements et leurs origines. Les courbes cumulatives permettent de déterminer les

différents quartiles Q1, Q2 et Q3 correspondant aux pourcentages cumulés de 25%, 50% 75%,

avec Q1< Q3. Ces quartiles permettent de calculer les paramètres granulométriques :

C'est l'indice qui permet de faire le classement et d'apprécier les actions de tri au cours

du transport et du dépôt. C'est le coefficient d'hétérométrie. Ainsi, le sédiment sera d'autant

Q1 est le quartile à 25% et Q3 est le quartile à 75% (en mm ou en phi). - le sorting index de trask (S0)

- 2,5 < S0 < 3,5 sédiments normalement classés ; - 3,5 < S0 < 4,5 sédiments assez bien classés ;

Le coefficient d'asymétrie exprime la répartition des éléments par rapport à la médiane Q2 (Chamley, 1987). Les limites du coefficient d'asymétrie sont les suivantes :

- A < 1, le classement maximum s'effectue vers les éléments grossiers, ces grains sont mieux triés (dépôts torrentiels).

- A = 1, le mode de la courbe de fréquence coïncide avec le diamètre moyen des grains (sédiments évolués).

- A > 1, le classement maximum s'effectue vers les éléments fins, ils représentent une meilleure sélection (dépôts de fond de bassin).

II.2.2.1.2. Analyse morphoscopique

La morphoscopie est l'étude de l'aspect de surface des grains de quartz (Cailleux, 1942). Elle permet de déterminer les différents modes d'usures, l'agent de transport, et la dynamique sédimentaire.

Pour cette analyse, trois (03) échantillons (PA 01, PA 04 et PA 09) ont fait l'objet de cette étude. Les échantillons de grains de quartz choisis sont lavés à l'eau, séchés à l'air libre pour éliminer les particules fines ; lavés à l'acide chlorhydrique dilué à 10% et chauffés à une température de 60°C pendant 15 minutes. La pellicule d'oxyde de fer recouvrant les grains étant éliminée, les sables sont à nouveaux rincés à l'eau puis séchés. Au terme de ce travail, deux fractions sont retenues :

Par la suite, 50 grains sont choisis de manière aléatoire puis séparés à la loupe binoculaire de marque Aus JENA TECHNIVAL 2, en fonction de leur forme tel que proposé par Cailleux (1942). En utilisant la charte visuelle de sphéricité des sables de Powers, (1953), les grains sont séparés en fonction de leur forme.

Les échantillons des grains ferromagnésiens, à l'aide d'un aimant, ont été séparés des grains de quartz, puis comptés et déposés sur la platine de la loupe binoculaire afin d'être observés. La loupe binoculaire a servi à l'appréciation des formes des grains de ferromagnésiens.

Cailleux (1942) a défini quatre catégories principales de grains selon leur forme et leur aspect de surface :

? les grains non usés (NU) sont caractérisés par leurs formes anguleuses, que les cristaux soient automorphes ou non. Les arêtes ne présentent aucune trace de polissage ou d'arrondi. Leur aspect de surface peut être indifféremment mât ou luisant ;

? les grains sub-émoussés luisants (SEL) présentent des sommets et arêtes plus ou moins émoussés et luisants ;

? les grains émoussés luisants (EL) présentent une dominance d'arêtes arrondies et peuvent parfois acquérir la forme d'une sphère presque parfaite. Leur aspect de surface est toujours très poli, brillant, et luisant sous l'éclairage de la loupe binoculaire ;

? les grains ronds mâts (RM) ont une morphologie générale sub-sphérique pouvant atteindre celle d'une sphère parfaite. Ils ont un aspect de surface toujours poli et mât. Ils sont caractéristiques d'une évolution en milieu éolien. Ils sont retrouvés principalement sur les dunes littorales et dans certains environnements désertiques.

II.2.2.2. Minéraux lourds

Les minéraux lourds peuvent être définis comme les minéraux dont la densité est supérieure à 2,9 (densité du bromoforme). L'étude des minéraux lourds permet non seulement, d'identifier les différents types minéralogiques présents dans le milieu de dépôt, mais aussi de remonter jusqu'à leur province distributrice. Les minéraux lourds contenus dans les concentrés alluvionnaires sont extrait par séparation densimétrique à l'aide du bromoforme. Les techniques d'extraction, de montage sur lames minces et d'exploitation des résultats sont préconisées et suit le protocole ci-dessous :

Pour extraire les minéraux lourds des alluvions, on procède de la manière suivante : le robinet étant gardé fermé, on remplit l'ampoule à décanter au 3/4 avec du bromoforme, on y verse ensuite les fractions granulométriques de sable issue du tamisage (0,160 mm et 0,125 mm). À l'aide d'un agitateur en verre, on tourne le liquide et son contenu. Cette opération est répétée jusqu'à ce que la séparation soit totale. Après un temps de repos, on ouvre le robinet afin de recueillir les minéraux lourds tombés au fond ceci à l'aide d'un entonnoir muni d'un papier filtre ; l'erlenmeyer placé en dessous permet de recueillir le bromoforme. La technique de montage des minéraux lourds sur lame de frottis est celle préconisée par Parfenoff (1970).

Les minéraux extraits sont ensuite lavés avec l'acide chlorhydrique dilué à 10 % afin de les débarrasser de la fine pellicule d'oxyde qui pourrait les recouvrir.

Les lames sont préalablement chauffées sur une plaque chauffante, puis imprégnées de baume de Canada. Dès que le baume prend la coloration jaune, on dispose d'une quantité de minéraux lourds sur la lame porte-objet à l'aide d'un pinceau. Cette dernière est ensuite recouverte par une lamelle. Après refroidissement, le concentré de minéraux lourds obtenu est trempé dans un bain d'alcool afin d'éliminer le baume débordant de la lame. Ainsi, quatre (04) lames minces de minéraux lourds sont confectionnées. Il s'agit des échantillons nommé PA 07, PA 09, PT 11, PT 31). Les observions de ces lames minces ont été faite au microscope électronique de marque leitz wetzelar HM-POL au Laboratoire des Formations Superficielles et Applications de l'Université de Yaoundé I.

II.2.2.3. Analyse pétrographique des roches

Une lame mince de roche est un échantillon de roche aminci de manière à le rendre transparent et translucide afin de permettre l'observation en lumière transmise au microscope polarisant. La confection des lames minces nécessite plusieurs étapes et tout un appareillage comprenant : des scies diamantées, une rodeuse, une rectifieuse, une plaque chauffante, des lames porte-objet, une pointe diamantée, une colle spéciale des poudres abrasives et de l'eau. Les principales étapes pour confectionner une lame mince sont :

- polissage et collage des sucres sur les lames porte-objet protection de la surface polie. Six échantillons de roches saines sélectionnés dans les principales unités pétrographiques ont servi à la confection des lames minces, au Laboratoire du Département des Sciences de la Terre de l'Université de Yaoundé I (annexe). L'étude des lames minces s'est effectuée au laboratoire des Géosciences des Formations Superficielles et Applications de l'Université de Yaoundé I. Ces lames ont été observées au microscope binoculaire de marque OPTIC IVYMEM SYSTEM.

Conclusion

Le secteur d'étude est situé dans la région du Centre dans les arrondissements de Bot-Makak. Il appartient au Groupe de Yaoundé, correspondant à la bordure NE remobilisée du craton du Congo. Les lames minces de roches ont été confectionnées. Les matériaux alluvionnaires ont subi des sédimentologiques

Introduction

Le but de ce chapitre est de caractériser du point de vue pétrographique les formations géologiques de la localité et d'effectuer des études sédimentologiques des alluvions rencontrés dans les sites d'étude.

III.1. ÉTUDE PÉTROGRAPHIQUE.

III.1.1. Amphibolite (PR4)

Il affleure en enclave dans les gneiss. Cet affleurement montre une coexistence de plusieurs types pétrographiques inter stratifiés. Dans cet endroit, il est observé les migmatites à grenat interstratifiés qui chevauchent sur les pyroxénites à grenat dans laquelle on observe des boudins d'amphibolites (figure 9).

Au microscope, l'amphibolite est mésocrate à mélanocrate et présente une texture granoblastique hétérogranulaire à cause des cristaux aciculaires d'hornblende verte. Les minéraux essentiels de la roche sont : l'amphibole pour les ferromagnésiens, le plagioclase, le quartz et les feldspaths pour les leucocrates. L'amphibole est le minéral le plus abondant de la roche (figure 10 B).

L'amphibole (65 %) est la hornblende verte et représente le minéral le plus abondant de la roche. Elle est sous forme de cristaux subautomorphe à xénomorphes et s'associe aux

plagioclases, aux quartz et aux feldspaths (figure 10D). Les cristaux d'amphibole ont une dimension de 2,7 mm. Tous les cristaux montrent une déstabilisation poussée.

Le plagioclase (25%) se présente sous forme de larges plages subautomorphes de 1 mm de long sur 0,3 mm de large. Il présente les macles polysynthétiques. Les cristaux de plagioclases sont en association avec l'amphibole.

Le quartz (8%) se présente sous forme de cristaux subautomorphes à xénomorphes de taille allant de l'inframillimétrique au millimétrique, il est en association avec l'amphibole et le plagioclase (figure 10C).

Le feldspath alcalin (2%) est représenté par l'orthose. Ses cristaux sont sous formes de plages subautomorphes et de taille variable (figure 10B). Les gros cristaux peuvent atteindre 1,1 mm.

Figure 10 : l'amphibolite ; A) Échantillon de roche ; B) texture granoblastique hétérogranulaire ; C) quartz en association avec l'amphibole et le plagioclase ; D) plagioclase.

III.1.3. Micaschiste à grenat (PR3)

Il est disposé en dôme sur le sommet de colline. Les observations faites sur le terrain mettent en évidence des filons de quartzite, témoins de la circulation des liquides hydrothermaux riche en SiO2. Ces roches présentent un plan de foliation orienté N018E avec un angle de pendage de 20° ENE. Les veines de quartzite sont disposées parallèlement à la foliation plongé vers une direction NNE. Les minéraux observés macroscopiquement sont représentés par le quartz, la biotite, la muscovite, les grains de grenat (figure 11).

Au microscope, la roche à une texture lépidogranoblastique hétérogranulaire (figure 12 B), constituée essentiellement de micas, de quartz, de feldspaths alcalins, de grenat et de minéraux opaques

Le quartz (35 %) se présente sous forme automorphe à points triples tendant à cristalliser en petits rubans ou en mosaïque de quartz allongés et non déformés. Toutefois, il existe de gros cristaux de quartz à extinction roulante. Les plages de quartz contiennent souvent de petits cristaux de biotite (figure 12 D).

La muscovite (25 %) de forme lamellaire, est également à clivage parallèle et se trouve associée à la biotite et le quartz. Plus large que la biotite, elle contient des inclusions de quartz et de minéraux opaques (figure 12 C).

La biotite (20 %) est fraîche, déchiquetée, étirée et brune. Elle forme autour des quartz une texture en feuillets composée de beaucoup de petites lamelles, fortement pléochroïques par endroit (figure 12 C). Cette dernière est associé au quartz et à la hornblende.

Le grenat (15 %) est soit sous forme de poeciloblaste polylobé, légèrement allongé suivant la foliation et de taille variable (0,3 mm à 1,5 mm), soit sous forme de rares monoblastes sub-sphériques disséminés. Les deux formes renferment régulièrement le quartz, la biotite et les oxydes opaques en inclusions.

Les minéraux opaques (5 %) sont xénomorphes, d'allure squelettique et généralement en inclusion dans la muscovite.

Figure 12: micaschiste à grenat ; A) Échantillon de roche ; B) texture lépidogranoblastique hétérogranulaire ; C) orientation de la muscovite ; D) association du quartz avec la biotite et le feldspath.

III.1.5. Gneiss à grenat et biotite (PR1)

Le gneiss à grenat et biotite, sur la tranchée routière montre un aspect général de couleur grisâtre sur lesquels on observe une alternance de lits clairs et de lits sombres. Les lits clairs sont centimétriques et constitués de quartz tandis que les lits sombres de mêmes dimensions sont constitués de biotite et d'amphibole (figure 13). À l'affleurement, la roche est dense, compacte et fracturée. Elle affleure sous forme de dôme et les minéraux observés sur la roche sont le quartz, la biotite, l'amphibole et le grenat.

Au microscope, la roche est caractérisée par une texture granoblastique hétérogranulaire avec comme minéraux constitutifs le quartz, grenat, biotite, plagioclase, amphibole, muscovite, rutile et minéraux opaques (figure 14 B).

Le quartz (30 - 35 %) se présente sous forme de cristaux automorphes à subautomorphes, sous forme de rubans ou sous forme de granules en inclusions dans le grenat. Les cristaux sont associés au feldspath, plagioclase, grenat et la biotite (figure 14 C).

Le grenat (15 - 25 %) est observé soit sous forme de cristaux globuleux dispersés dans la roche, soit sous forme de porphyroblastes. Les cristaux présentent parfois des golfes de corrosion à biotite. Certains porphyroblastes de grenat présentent des couronnes de biotite enveloppées par la schistosité externe. Le grenat est aussi associé au plagioclase, quartz et amphibole (figure 14 C).

La biotite (~ 20 %) se présente soit sous forme de baguettes allongées soit sous forme de grains sub-arrondies de taille allant de 0,2 à 1 mm. Certaines baguettes de biotite se déstabilisent en chlorite et sont en inclusion dans le grenat (figure 14 B).

Le plagioclase (10 - 15 %) se présente sous forme de cristaux subautomorphes en association fréquente avec le quartz et le grenat. La dimension moyenne des cristaux de plagioclase est de 0,2 x 1,5 mm. Les plagioclases renferment des inclusions de muscovite et sont en association fréquentes avec le quartz, et la biotite.

L'amphibole (~ 5 %) se présente sous forme subautomorphes avec un bon clivage à deux directions en inclusion dans le cristal de grenat (figure 14 C), les cristaux d'amphiboles sont associés à la biotite, plagioclase et quartz.

La muscovite (~ 5 %) est représentée par de fines paillettes allongées ainsi que des paillettes moyennes dont la longueur varie entre 0,1 et 1 mm. Ces cristaux sont sub-automorphes et peu déformés. La muscovite est parfois entourée par le quartz et encadrée par des cristaux de biotite. La muscovite est généralement associée au quartz, aux feldspaths alcalins, au plagioclase à la biotite et tout autour de certain porphyroblaste de grenat (figure 14 C). Elle est parfois en inclusion dans le plagioclase (figure 14 B).

Les minéraux opaques (~ 2 %) se présentent sous forme de cristaux sub-automorphes et sont en inclusion dans les porphyroblastes de grenat.

Le rutile (~ 2 %) se présente sous forme de cristaux sub-arrondis, en inclusions dans les porphyroblastes de grenat.

Figure 14: gneiss à grenat et biotite ; A) Échantillon de roche ; B) texture granoblastique hétérogranulaire ; C) plagioclase en association avec le quartz, feldspath, biotite muscovite; D) transformation du grenat en minéraux opaques.

III.1.6. Gneiss à micas et grenat (PR2)

Cet affleurement de roche présente un plan de foliation de direction 18° ENE avec un angle de pendage de 20°. À la cassure, on observe une roche brillante de teinte gris claire avec dominance des minéraux clairs. L'affleurement est représenté par une superposition en lit micacé. On observe tout de même les veines de quartz dans lesquelles sont piégés les cristaux de rutile. Les minéraux visibles représentant les parties claires sont le quartz, les feldspaths et les parties sombres la biotite (figure 15).

En lame mince, la roche présente une microstructure granoblastique hétérogranulaire constituée du quartz, biotite, grenat, orthose, plagioclase, hornblende verte, et l'orthopyroxène. La phase accessoire est représenté par les minéraux opaques.

Le quartz (25%) forme des individus polycristallins, sub-automorphes et de taille variable (0,1 à 1,17 mm). Les microcristaux se rencontrent préférentiellement autour des grands cristaux de feldspath et de plagioclase (figure 16 B). Il s'observe également le long des microfractures des cristaux de feldspath potassique.

La biotite (20- 25 %) est sous forme de lamelles allongées de taille variable de 0,315 à 2,7 mm le grand axe. Ces lamelles sont enchevêtrées entre elles et sont associées au quartz, à la muscovite et au plagioclase (figure 16 B). La biotite renferme des inclusions des minéraux opaques. Certains cristaux moulent les phénocristaux de feldspath et de plagioclase.

Le grenat (~ 15 %) est observé soit sous forme de cristaux globuleux disséminés dans la roche, soit sous forme de porphyroblastes criblés d'inclusions de quartz, biotite, minéraux opaques. Certains porphyroblastes de grenat présentent des couronnes de muscovite et biotite enveloppées par la schistosité externe.

Le feldspath potassique (10 %) est représenté par l'orthose. La taille des cristaux est comprise entre 1 et 3 mm. Ces cristaux sont entourés par des granulations de quartz (figure 16 D). Certains cristaux renferment des inclusions de biotite. Dans l'ensemble, le feldspath potassique s'associe au quartz et au plagioclase pour former les lits ferromagnésiens.

Le plagioclase (5 - 8 %) est sous forme de larges plages sub-automorphes de taille inframillimétrique à millimétrique suivant le grand axe. Ces cristaux présentent des

granulations de quartz en bordure (figure 16 D). Certains montrent un début d'altération tandis que d'autres renferment des inclusions de quartz.

La muscovite (5 %) est représentée par de paillettes allongées avec une taille de 0,1 et 1 mm. Ces cristaux sont sub-automorphes. Certaines de ces paillettes forment une couronne autour du porphyroblaste de grenat (figure 16 B).

L'orthopyroxène (< 5%) se présente sous forme sub-automorphes à xénomorphes avec un clivage perpendiculaire avec une taille 0,1 et 1 mm. Ces cristaux sont en association avec le quartz et l'amphibole.

L'amphibole (~ 4%) constitue avec la biotite et l'orthopyroxène l'essentiel des minéraux ferromagnésiens de la roche. Les cristaux de hornblende sont xénomorphes de dimension comprise entre 0,01 x 0,2 mm et 0,1 x 0,5 mm. Ces cristaux sont en association avec la biotite, l'orthopyroxène et les feldspaths.

Les minéraux opaques (~ 3%) se présentent sous forme de cristaux sub-automorphes et sont en inclusion dans les porphyroblastes de grenat.

Figure 16 : photographies du gneiss à micas et grenat ; A) Échantillon de roche ; B) texture granoblastique hétérogranulaire ; C) association du quartz, biotite avec du grenat ; D) inclusion de biotite dans le quartz.

Conclusion

L'étude pétrographique des formations géologiques du secteur de Bot-Makak a permis de mettre en évidence trois types pétrographiques distincts appartenant tous à l'ensemble métamorphique. Il s'agit du micaschiste, des gneiss (gneiss à grenat et biotite et gneiss à micas et grenat) et l'amphibolite. Leurs caractéristiques sont résumées dans le tableau 4 ci-dessous. Tableau 4 : tableau récapitulatif des formations de Pan-Makak.

III.2. DESCRIPTION DES MATÉRIAUX ALLUVIONNAIRES

Les échantillons ont été prélevés sur le terrain respectivement dans les rivières au niveau du lit vif et sur les berges au travers des puits. Au niveau des puits, l'échantillonnage est fait essentiellement dans les niveaux sablo-graveleux et dans les niveaux graveleux.

Ce puit a une profondeur de 70 cm et une surface de 70 cm x 60 cm. Les échantillons ont été prélevés à l'aide d'une pelle. L'échantillon PT 11 et PT 12 a été prélevés dans le niveau sablo-graveleux et dans le niveau graveleux (figure 18). Ce puit présente plusieurs niveaux :

Le niveau limono-argileux est marqué par la présence d'une très fine matière organique, avec une abondance des racines. Il est de couleur brun jaunâtre foncée (10 YR3/4) pouvant atteindre une épaisseur de 20 centimètres.

Le niveau argilo-sableux a une épaisseur très faible de 5 cm, marqué de couleur brun grisâtre (10YR5/2) avec une fraction beaucoup plus sableuse.

Le niveau sablo-graveleux constitue la partie intéressante où l'échantillon est prélevé. Ce dernier est de couleur brun claire (10YR5/3), avec des particules de dimensions

centimétriques, de forme sub-arrondie à aplatie, constitué majoritairement des blocs de quartzites, des nodules ferrugineux, des fractions micrométriques de grenat. Tous ces minéraux sont représentés dans le matériau alluvionnaire échantillonné de façon disproportionné. Cet horizon est épais de 30 cm.

Le niveau à galets est constitué à dominance des galets de quartzite décimétrique, des nodules ferrugineux de dimension centimétrique. Ce niveau est de couleur grisâtre (5Y7/1). Il est épais de 15 cm.

Localisé dans le village Mintaba, ce puits a une profondeur de 60 centimètres, avec un niveau supérieur constitué de limons et une partie inferieure représentée de gravier (figure 18). Ce puit présente plusieurs horizons :

Le niveau limoneux a une épaisseur de 10 cm, de couleur brun foncé (10YR2/2). Ce niveau est représenté par une fraction fine avec des racines remplies dans cette matrice homogène.

Le Niveau à sable est représenté par des particules de quartzite, des nodules ferrugineux, du grenat de taille millimétrique, le niveau est représenté dans son ensemble par des matériaux de couleurs bruns à grisâtre (10YR4/2), il est épais d'environ 15cm.

Le niveau à gravier a une épaisseur de 35 cm, ce niveau représente le niveau où les prélèvements sont faits. Il est de couleur blanchâtre (10YR8/1) à jaune brunâtre (10YR6/8) avec une fraction disproportionnée des éléments grossiers. Ce niveau est constitué de quartz de forme anguleuse pouvant atteindre des dimensions centimétriques à décimétriques.

Sur les berges de la rivière Hohé affluent dans le grand collecteur de la rivière Djel, un puit d'une profondeur 110 cm est réalisé préalablement. Ce dernier présente plusieurs niveaux (figure 18) quittant de niveau humifère à la surface vers le niveau graveleux en profondeur.

Le niveau humifère est représenté par une fine pellicule de 5 cm, de couleur rouge jaunâtre (5YR5/8) à brun foncé (7.5YR5/8) avec beaucoup de racines apparentes.

Le niveau limono-argileux a une épaisseur de 25 cm, il contient des grains fins de couleur brun (7,5YR4/2).

Le niveau sableux est constitué pour sa grande partie des grains millimétriques, de couleur brun jaunâtre (10YR5/6) à gris clair (5Y7/1). Avec des nodules ferrugineux, il est épais de 20

Le niveau sablo-graveleux est représenté par une fraction sableuse de couleur jaunâtre (10YR8/8). Le niveau sablo-graveleux a une proportion dominante par la fraction grossière qui a une couleur brun (7,5YR4/2) à jaune brunâtre (10YR6/8). Les grains de la fraction grossière ont une forme sub-anguleuse. Ce niveau est épais de 35 cm. À la base de ce niveau on a des fragments de quartzite.

Le niveau graveleux est épais de 25 cm, ce niveau montre des fractions grossières dominées par le quartzite, les nodules de fer ainsi que des nodules de grenat.

Figure 17 : espèces minérales du niveau sablo-graveleux de la maille 4 mm du puits P 31 a) : disthène, b) : grains de quartz, c) : grains de rutile, d) : Nodules ferrugineux.

III.3. ÉTUDE GRANULOMÉTRIQUE

Cette partie du chapitre présente les résultats qui portent sur la caractérisation granulométrique des alluvions de la localité de Pan-Makak.

III.3.1. Granulométrie

L'analyse granulométrique permet de déterminer les différentes proportions des fractions granulométriques. Pour cette analyse onze (11) échantillons des sédiments de lit vif et des puits ont été sélectionnés (PA01, PA02, PA03, PA04, PA05, PA06, PA07, PA08, PA09 PT11 et PT13). Les données des analyses granulométriques des différents échantillons ont été traitées et récapitulées dans les tableaux 5 en refus simple, refus cumulés, pourcentages simples et pourcentages cumulés. Les pourcentages de refus simples et cumulés ont permis de construire diverses courbes granulométriques telles que les courbes cumulées et les histogrammes (Figure 19 et 20). Les courbes ainsi obtenues ont permis de calculer les différents paramètres granulométriques.

Tableau 5 : masses de refus (g), pourcentage simples et cumulés des échantillons par maille du secteur d'étude.

	Maille des tamis(mm)	4	2	1,25	1	0,50	0,40	0,32	0,25	0,18	0,16	0,13	0,05	0,05
PA01	Masse du refus	20,97	40,40	32,36	15,38	30,00	15,94	9,08	16,11	8,10	2,62	3,78	2,94	2,32	199,99
	% refus	10,49	20,20	16,18	7,69	15,00	7,97	4,54	8,06	4,05	1,31	1,89	1,47	1,16
	% refus de cumulé	10,49	30,68	46,86	54,55	69,55	77,52	82,06	90,12	94,17	95,48	97,37	98,84	100,00
PA02	Masse du refus	31,83	71,55	33,93	10,66	25,01	5,52	8,24	1,48	2,72	2,51	2,37	2,12	2,05	200,00
	% refus	15,92	35,78	16,96	5,33	12,51	2,76	4,12	0,74	1,36	1,26	1,19	1,06	1,03
	% refus de cumulé	15,92	51,69	68,66	73,99	86,49	89,25	93,37	94,11	95,47	96,72	97,91	98,97	100,00
PA03	Masse du refus	30,07	39,87	17,81	12,81	27,65	18,12	14,50	11,36	8,76	4,04	7,67	5,45	1,89	200,00
	% refus	15,04	19,94	8,91	6,41	13,82	9,06	7,25	5,68	4,38	3,84	2,73	2,02	0,95
	Masse du refus	15,04	34,97	43,88	50,29	64,11	73,17	80,42	86,10	90,48	94,32	97,05	99,07	100,01
PA04	Masse du refus	21,93	27,58	25,82	13,16	46,08	19,46	13,32	9,62	7,06	4,27	7,30	2,34	2,07	200,00
	% refus	10,97	13,79	12,91	6,58	23,04	9,73	6,66	4,81	3,65	3,53	2,13	1,17	1,03
	% refus de cumulé	10,97	24,76	37,66	44,25	67,28	77,01	83,67	88,49	92,14	95,67	97,80	98,96	100,00
PA05	Masse du refus	15,19	61,06	23,48	20,14	34,24	13,18	6,14	5,38	3,43	6,30	4,73	3,89	2,83	199,99
	% refus	7,59	30,53	11,74	10,07	17,12	6,59	3,15	3,07	2,69	2,36	1,94	1,72	1,41
	% refus de cumulé	7,59	38,13	49,87	59,93	77,06	83,65	86,80	89,87	92,56	94,92	96,86	98,58	99,99
PA06	Masse du refus	40,73	34,56	20,22	8,34	48,69	16,84	11,69	9,88	4,50	0,34	0,85	0,71	2,65	200,00
	% refus	20,36	17,28	10,11	4,17	24,34	8,42	5,85	4,94	2,25	0,17	0,42	0,36	1,33
	% refus de cumulé	20,36	37,64	47,75	51,92	76,27	84,69	90,53	95,47	97,72	97,89	98,32	98,67	100,00
PA07	Masse du refus	30,80	32,32	20,05	17,02	51,53	15,30	15,94	6,34	3,73	0,57	2,76	2,54	1,08	200,00
	% refus	15,40	16,16	10,02	8,51	25,77	7,65	7,97	3,17	1,87	0,29	1,38	1,27	0,54
	% refus de cumulé	15,40	31,56	41,59	50,10	75,87	83,52	91,49	94,66	96,52	96,81	98,19	99,46	100,00
PA08	Masse du refus	36,22	45,82	22,72	15,18	39,20	15,05	6,69	8,24	3,29	1,07	4,22	1,26	1,05	200,00
	% refus	18,11	22,91	11,36	7,59	19,60	7,53	4,12	3,34	2,11	1,65	0,53	0,63	0,53
	% refus de cumulé	18,11	41,02	52,38	59,97	79,57	87,10	91,22	94,56	96,67	98,32	98,85	99,48	100,00
PA09	Masse du refus	23,35	25,35	26,51	14,68	69,30	14,34	8,75	10,27	4,73	0,62	1,05	0,41	0,64	200,00
	% refus	11,68	12,67	13,26	7,34	34,65	7,17	5,14	4,38	2,36	0,31	0,53	0,20	0,32
	% refus de cumulé	11,68	24,35	37,61	44,94	79,59	86,77	91,91	96,29	98,65	98,96	99,49	99,69	100,01
PT11	Masse du refus	38,56	48,36	22,52	8,47	41,02	12,91	11,91	10,75	3,77	0,08	0,66	0,39	0,61	200,00
	% refus	19,28	24,18	11,26	4,23	20,51	6,45	5,95	5,37	1,89	0,04	0,33	0,20	0,31
	% refus de cumulé	19,28	43,46	54,72	58,95	79,47	85,92	91,87	97,25	99,13	99,17	99,50	99,70	100,00
PT31	Masse du refus	38,31	50,65	25,31	10,20	45,84	10,48	8,28	6,31	2,94	0,17	0,83	0,62	0,06	200,00
	% refus	19,15	25,33	12,66	5,10	22,92	5,24	4,14	3,15	1,47	0,08	0,42	0,31	0,03
	% refus de cumulé	19,15	44,48	57,14	62,24	85,16	90,40	94,54	97,69	99,16	99,24	99,66	99,97	100,00

III.3.2. Courbes cumulées et indices granulométriques

L'échelle de Wentworth et Ndjeng (1978) a été utilisée pour identifier les différents types granulométriques rencontrés. Elle présente trois grands groupes :

- les rudites qui regroupent les blocs, les galets, graviers et les granules dont le diamètre est supérieur 2 mm ;

- les arénites dont la taille des grains est comprise entre 2 mm et 0,0625 mm qui présente : les sables très grossiers 2 à 1 mm ; les sables grossiers 1 à 0,5 mm ; les sables moyens 0,5 à 0,25 mm ; les sables fins 0,25 à 0,125 mm ; et les sables très fins 0,125 à 0,0625 mm ;

- les lutites qui regroupent les argiles et les limons dont le diamètre est compris entre 0,0625 et 0,0039 mm.

Le traçage des courbes cumulatives semi-logarithmiques des différents échantillons et le calcul des différents indices granulométriques permettent de connaître la nature des sédiments, leurs classements et leurs hydrodynamismes. Ces courbes ont des formes paraboliques plus ou moins étalées et régulières pour la plupart des échantillons (figure 19).

L'observation des courbes cumulées a aussi permis d'identifier les différents quartiles et de ressortir les indices granulométriques consignés dans le tableau 6.

PA 03

PA 08

ourcentages cumulés (%)

2 5 7 0

> 5 0 5 0

ourcentages cumulés(%)

2 5 7 0

> 5 0 5 0

D 0
· 0 00 00 00 _P ,

ourcentage cumulés (%)

2 5 7 0

> 5 0 5 0

0,01 Mailles

des

0,1

tamis

1 (mm)

0,01 Mailles

0,1 des tamis

(mm)

0,01

Mailles

0,1

des tamis

(mm)

PPo

urcentages cumulés (%)

> 52 0 75 00

₀₀₁

ourcentage cumulés (%)

> 52 0 75 00

^PP

tages cumulés (%)

₇₅

₅₀

₅₂

ourcen

0,01

_P) Mailles

des

0,1 tamis

(mm)

0,01

Mailles

0,1 des

tamis

(mm)

0,01

Mailles

0,1

des tamis

(mm)

PA06

Pourcentqge cumulé (%)

> 5 0 5 0

Pourcentages cumulés (%

2 5 7 0

> 5 0 5 0

oucentages cumulés (%)

2 5 7 0

> 5 0 5 0

0,01 0,1 1 10

Mailles des tamis (mm)

0,01 Mailles

0,1 des

tamis(mm)

0,01 Mailles

0,1

des tamis

(mm)

1 10

PA 07

PA2

⁰⁰

⁷⁵

⁵⁰

Pourcentages cumulés (%)

Pourcentqges cumulés (%)

2 5 7 0

5 0 5

0,01 0,1 1 10

Mailles des tamis (mm)

0,01 0,1 1 10

Mailles des tamis (mm)

La courbe cumulative montre une forte pente, le sédiment est sableux. Le coefficient d'asymétrie As est inférieur à 1, le classement des matériaux évolue vers les éléments grossiers et les grains sont hétérométriques.

Il présente une courbe cumulative à pente forte. Les sables sont plus abondants que les graviers, le matériau est donc sablo-graveleux. Le coefficient d'asymétrie supérieur à 1 montre que le classement de ces matériaux constitutifs s'effectue vers les sédiments fins. Le quartile de déviation se rapproche de zéro, dont les sediments sont homométriques.

Le quartile de déviation est éloigné de 0, ce qui confirme l'hétérométrie des sédiments. La courbe cumulative est forte ; ce qui justifie le fait que le sable est plus important que les graviers, le matériau est sablo-graveleux. Le coefficient d'asymétrie est inférieur à 1, le classement des particules évolue vers les sédiments grossiers.

La courbe cumulative montre une pente assez forte, le matériau est sablo- graveleux et bien classé. Le coefficient d'asymétrie As est inférieur à 1, le classement des matériaux évolue vers des éléments grossiers et le quartile de déviation est proche de 0, les sédiments sont hétérométriques.

Il montre une courbe cumulative assez forte, le sable est plus abondant que les graviers. Le quartile de déviation est de 1,02, ce qui montre que les sédiments sont mal triés et bien classés. Le coefficient d'asymétrie As est supérieur à 1, le classement des matériaux évolue vers les éléments fins.

Cet échantillon présente une courbe cumulative à pente forte. Les graviers sont plus abondants que les sables, le matériau est donc gravelo-sableux. Son coefficient d'asymétrie est inférieur à 1, le classement des matériaux évolue vers des sédiments grossiers. Ces sédiments sont très bien classés par contre hétérométrique.

Il présente le coefficient d'asymétrie qui a une valeur inférieure à 1, dont le classement du matériau s'effectue vers les éléments de plus en plus grossiers et sont bien classés. Son quartile de déviation est de 1.02, ce qui montre que le matériau est hétérométrique.

La courbe cumulative présente une pente forte, le sable est plus abondant que les graviers, le matériau est sablo-graveleux et bien classé. Le quartile de déviation est de 1,03, d'où les sédiments sont hétérométriques et le coefficient d'asymétrie est inférieur à 1, ce qui signifie que les sédiments sont grossiers.

Ce matériau présente une courbe cumulative ayant une pente forte, le sable est plus abondant que les graviers, le matériau est sablo-graveleux. Le quartile de déviation est de 0,72 d'où les sédiments sont mal triés et bien classés. Le coefficient d'asymétrie est inférieur à 1, ce qui signifie que les sédiments sont grossiers.

Le quartile de déviation est de 0,92 d'où les sédiments sont hétérométriques, et bien classés. Sa courbe cumulative présente une pente forte, les sables sont plus abondants que les graviers, le matériau est sablo-graveleux. Le coefficient d'asymétrie est inférieur à 1, ce qui signifie que les sédiments sont grossiers.

Il montre une courbe cumulative de pente assez forte, le sable est plus abondant que les graviers. Le quartile de déviation est de 0,88, ce qui montre que les sédiments sont hétérométriques. Le coefficient d'asymétrie As est supérieurs à 1, le classement des matériaux évolue vers des éléments fins.

III.3.3. Analyse des histogrammes

Ils présentent des histogrammes bimodaux, de mode principal 2 mm et secondaire 0,5 mm, Les particules dominantes sont comprises dans les fractions 4 à 1,25 mm ; et de 0,5 à 0,4 mm. Il s'agit des graviers, sables très grossiers et moyens

Cet échantillon présente un histogramme unimodal, de mode principal 2 mm et les diamètres des particules dominants est compris dans l'intervalle 4 - 1,25 mm. Il s'agit des gravier, sables très grossiers et des sables moyens.

Cet histogramme est également bimodal, de mode principal 0,5 mm et 2 mm pour le secondaire. Les particules dominantes sont comprises entre 4 - 1,25 et 0,5 mm et sont majoritairement constituées de graviers, sables grossiers et sables moyens accompagné d'une faible proportion de sables fins.

Il présente un histogramme bimodal montrant, deux principaux modes à 0,5 mm et 4 mm pour le second. Les diamètres des particules dominantes est situé entre 4 - 2 mm et 0,5 mm. Ils sont constitués des graviers, sables grossiers et sables moyens.

Ils présentent des histogrammes bimodaux, de mode principal 0,5 mm et secondaire 2 mm, Les particules dominantes sont comprises dans les fractions 4 à 2 mm et 0,5 mm de diamètre. Il s'agit des graviers, sables très grossiers et moyens.

L'échantillon présente un histogramme unimodal, de mode principal 1 mm. Le diamètre des particules dominantes est compris entre l'intervalles 4 - 1 mm. Il s'agit des graviers, sables très grossiers et des sables moyens.

Les échantillons montrent des histogrammes bimodaux : de modes respectifs 2 mm pour les premiers et 1 mm pour les seconds. La taille des particules dominantes est de 4 à 2 mm de diamètre et 1 mm. Il s'agit des graviers, sables grossiers et sables moyens.

Il présente l'histogrammes bimodal montrant, deux principaux modes à 2 mm et 0.5 mm pour le second. Le diamètre des particules dominantes est situé entre 2 - 0,5 mm. Il est constitué des graviers, sables grossiers et sables moyens.

52 _{01 PA}

simples (%) 02

₅₁

₀1

⁵

4 0

1,25

_{tamis des aes(mm)} llMi 1

0,5

0,4

0,315

0,25

0,18

0,16 0,125

0,05

<0,05

₀₂

₀₁

₀

_{tamis des (mm) aesllMi}

Pourcentage simple

(%)

1,25

0,5

0,4

0,315 0,25

0,18

0,16

0,125

0,05

<0,05

04 _{08 PA}

₀₂

₀

_{tamis des (mm) aesllMi}

Pourcentage simple

(%)

2 1,25 1 0,5

0,4 0,315

0,25 0,18 0,16 0,125 0,05 <0,05

04 04

_{02 02}

_{0 0}

_{tamis des aes(mm) tamis des aes(mm) llMi llMi}

Pourcentage simple

(%)

1,25

0,5

0,4

0,315

0,25

0,18

0,16

0,125

0,05

<0,05

Pourcentage simple

(%)

1,25

0,5 0,4 0,315 0,25 0,18 0,16 0,125 0,05 <0,05

Pourcentage simple

(%)

1,25

_{09 PA}

0,5 04

0,4

0,315 ⁰²

0,25

0,18 ⁰

0,16

0,125

^{tamis des aes(mm) llMi}

0,05

<0,05

Pourcentage simple

(%)

2 4

0 0 0

1,25

ai 0,5

es 0,4 PA

0,315 04

0,25 mis 0,18

0,16

0,125

0,05

<0,05

Pourcentage simple

(%)

2 4

0 0 0

_{tamis des aes(mm) llMi} 2

1,25

0,5

0,4 0,315

0,25

0,18

0,16

0,125

0,05

<0,05

₀

_{des tamis (mm) aesMill}

40 PA 06

^simple

Pourcen

1,25

0,5 0,4

0,315 0,25 0,18 0,16 0,125 0,05

<0,05

Pourcentage simple

(%)

2 4

0 0 0

1,25

0,5 P

0,4 ami 0,315 0,25 mm) 0,18 0,16 0,125 0,05 <0,05

_ples 40,00 PA 02

0,05

<0,05

2 1,25 1 0,5 0,4 0,315 mi 0,25 0,18 ^des

^aes(m_m)^llMi

0,16

0,125

III.4. ÉTUDE MORPHOSCOPIQUE

La morphoscopie ou étude de la surface des grains de sable permet de retracer l'histoire et les conditions de transport des matériaux sédimentaires à travers l'aspect de la surface des grains (Cailleux, 1942). Les données de cette étude ont été réalisé sur trois (03) échantillons PA 01, PA 04 et PA 09. Les résultats de cette analyse sont présentés dans le Tableau 7 et représentés sur les diagrammes surfacés de la Figure 25.

TA= Très Anguleux ; A= Anguleux ; SA= Sub-Anguleux ; SE= Sub-Émoussé ; E= Émoussé ; TE= Très Émoussé ; (Pettijhon et al., 1987).

III.4.1. Analyse des diagrammes surfacés des grains

Les analyses des diagrammes surfacés représentés dans la figure 21 montrent les différentes proportions des grains de sable observés.

Figure 21 : diagrammes surfacés des échantillons. - Les grains Très-anguleux

Ils sont représentés dans les deux fractions de chaque échantillon avec un pourcentage total de 17,66 %. Ce sont les plus abondants dans la fraction totale des échantillons.

Ce sont les grains les plus représentés avec un pourcentage total de 55,67 %. Ils sont présents en très grande proportion dans toutes les 2 mailles de l'échantillon PA 01 ; présents dans l'échantillon PA 04, en faible proportion et avec une proportion moyenne dans l'échantillon PA 09.

Avec un pourcentage de 25, 67 % et représenté juste après les grains anguleux dans la fraction totale des échantillons, les grains sub-anguleux sont présents dans la majorité des échantillons, à l'exception de la fraction 0.5 mm de l'échantillon PA 01.

Ils sont présents dans la fraction 2 mm de l'échantillon PA 04. Ils sont absents dans le reste des fractions des échantillons PA 01 et PA 04. Ils ont un pourcentage total de 0,66%.

Présents dans la fraction 0.5 mm de l'échantillon PA 09. Ils sont absents dans toutes les autres fractions des échantillons PA 01 et PA 04. Ils ont un pourcentage total de 0,34%.

III.4.2. Formes des grains

Les formes des grains sont observées à partir d'une loupe binoculaire au grossissement 50 X et sont représentées sur la Figure 22. L'observation des grains au travers de la loupe binoculaire a permis de répertorié au total 300 grains de quartz. Le pourcentage des grains très anguleux est de 17,66 %. Les grains de forme anguleuse sont les plus représentés avec un pourcentage de 55,67 % pour l'ensemble des espèces minérals. Les grains sub-arrondis ont un pourcentage de 25,67 % dans l'ensemble constitués des grains de quartz. Les grains de quartz représentent 0,34 % des grains émoussés, contrairement aux grains de formes sub-émoussés ayant un pourcentage de 0,66 % pour les grains de quartz (Tableau 7).

Figure 22 : différentes formes des grains de quartz et minéraux ferrifères observés à la loupe
binoculaire au grossissement 50 X.

III.5. ÉTUDE DES MINÉRAUX LOURDS

L'analyses des minéraux lourds a été faite par observation des lames minces au microscope optique. Quatre échantillons des alluvions (PA 07, PA 09, PT 11, PT 31) ont été sélectionnés pour les analyses. Elle permet, ainsi à partir des minéraux caractéristiques de déduire la source distributrice des sédiments. Cette étude a permis de reconnaitre les minéraux

lourds tels que : le zircon, le rutile, le disthène, la tourmaline, la sillimanite, la chloritoïde, le grenat, la zoïsite, le diopside, le staurotide, l'augite et les minéraux opaques (tableau 8).

III.5.1. Description des différentes espèces minérales

? zircon : il se présente sous forme de fragments de prismes plus ou moins allongés aux arêtes légèrement émoussées et parfois zonés. Certains grains très usés sont ovoïdes. Ce minéral est caractérisé par de nombreuses inclusions. Il est présent dans tous les échantillons avec un pourcentage oscillant de 2 à 7% ;

? rutile : c'est un cristal prismatique allongé généralement avec des contours très usés. Certains grains sont très arrondis et marqués par la présence d'inclusions aciculaires. En LPA comme en LPNA, il a un relief fort avec des tons brun et rouge foncé. Présent dans tous les échantillons mais en faible proportions (2 - 16 %) ;

? disthène : il se présente sous forme de prisme aplati usé avec des formes courbes. Ses formes ovoïdes sont de grandes dimensions. Il possède un clivage à 90° et une extinction

droite, il est présent dans tous les échantillons mais avec des proportions très faible (1 - 2%) ;

- tourmaline : elle présente une forme fragmentée et prismatique. Ses grains sont bien roulés et sa couleur est Rose - clair. Elle a une macle polysynthétique. Il faut aussi noter la présence de nombreuses inclusions en grains de zircons ou en aiguilles de quartz ou de rutile, il a un pourcentage de 0 à 20% et uniquement présent dans les échantillons PA 07 et Pt 31 ;

- sillimanite : elle est souvent prismatique et incolore en lumière naturelle. Son extinction est droite et sa structure fibreuse. Elle est distribuée de manière proportionnelle dans tous les échantillons avec un pourcentage d'environ 1% ;

- chloritoïde : elle se rencontre en général en grains écailleux à contours arrondis, doués d'un relief assez accentué. Son pléochroïsme caractéristique, visible sur la plupart des grains, est un des caractères les plus nets qui permettent d'en faire la discrimination. Elle est présente dans tous les échantillons mais en faible proportions (1- 2 %) ;

- grenat : il est présent dans tous les échantillons avec un pourcentage de 2 à 10%. Ce minéral se présente sous la forme de grains sub-sphériques à sphériques. Il a parfois une texture grenue avec quelquefois des cristaux cassés et sa couleur est brune ;

- zoïsite : elle se présente en grain plus ou moins roulés ou en fragments de prismes courts sans pointements. Elle est représentée par l'épidote au sens strict. La zoïsite au sens large, est une espèce très rare. Elle est habituellement incolore en LPNA et de couleur variant au gris, brun jaunâtre, vert pâle, rose en LPA. Elle est présente dans tous les échantillons avec des proportions élevées variant de 1- 5% ;

- diopside : il présente une forme prismatique. En LPNA, il est incolore à verdâtre avec un relief fort, il présente des tâches d'altération sombre. En LPA, il présente une extinction droite et présent dans tous les échantillons avec des proportions de 1 à 3 % ;

- staurotide : elle se présente sous forme de grains irréguliers ou aplatis avec des cannelures. Elle possède une zonation concentrique avec parfois des fragments de prismes aux extrémités en dents de scies. Des inclusions de quartz sont présentes dans ce minéral. Elle est présente dans tous les échantillons avec des proportions faibles (1- 4%) ;

- augite : elle se présente sous des formes très anguleuses à anguleuses, rarement sub-anguleuses, sub-arrondies à arrondies et parfois allongé. Elle est mauve, de nuance allant de mauve franc au gris mauve plus ou moins foncé. En LPNA, elle est de couleur verdâtre, brunâtre à jaunâtre. Son relief est très fort et ses clivages fis et réguliers. En LPA, elle

présente une extinction oblique. Pour la plupart, elles présentent des inclusions des minéraux opaques. L'augite est présente dans l'échantillons PA 9 et PT 11.

? minéraux opaques : ils présentent des formes très anguleuses à arrondies. En LPNA, ils ont une couleur noire et en LPA ils sont toujours éteints. Présents dans tous les échantillons avec de très fortes proportions (42 - 77 %).

Figure 23 : minéraux lourds. a) Sillimanite LPA, b) Sillimanite LPNA ; c) Rutile LPA, d) Rutile LPNA ; e) Zoïsite LPA, f) Zoïsite LPNA ; g) Zircon LPNA, h) Zircon LPA ; i) Disthène LPA, j) Disthène LPNA ; k) Staurotide LPA, l) Staurotide LPNA ; m) Diopside LPNA, n) Diopside LPA ; o) Tourmaline LPA, p) Tourmaline LPNA ; q) Augite LPA, r) Augite LPNA ; s) Chloritoïde LPA, t) Chloritoïde LPNA, u) Grenat ; v) Minéral opaque.

III.5.2. Présentation analytique des minéraux lourds

Les différentes proportions des minéraux lourds sont consignées dans le Tableau 8 et représentés sur les diagrammes circulaires de la figure 24. Les minéraux opaques sont prédominants dans tous les échantillons avec des proportions oscillant de 50 à 80 %. Les minéraux comme le rutile, la tourmaline ont des proportions moyennes et représentent respectivement 2 - 20 %, et 6 - 20 %. La zoïsite, le zircon, le grenat, le disthène, la staurotide, le diopside, l'augite, la chloritoïde, sont en faibles proportions comprises entre 1 et 9 %. La sillimanite quant à elle présente des proportions égales dans tous les échantillons (1%).

Figure 24 : pourcentage des minéraux lourds dans la fraction globale des différents

Conclusion

La pétrographie des roches est constituée essentiellement des roches métamorphiques repartie en trois types pétrographiques constitués des micaschistes, des gneiss (gneiss à grenat et biotite et gneiss à micas et grenat) et de l'amphibolite. Les matériaux alluvionnaires de la rivière Djel sont des sédiments hétérométriques, mal triés, et bien classés. L'étude morphoscopique montre une dominance des grains très anguleux. Le cortège minéralogique est constitué de onze minéraux parmi lesquels les minéraux opaques dominent.

CHAPITRE IV : INTERPRÉTATION ET

Introduction

Le présent chapitre se propose d'interpréter et de discuter les principaux résultats obtenus. Il intègre les observations de terrain associées à la pétrographie des roches et la dynamique des matériaux alluvionnaires.

IV.2.1. Dynamique des alluvions

Les alluvions étudiées sont des matériaux détritiques constitués des graviers, sables et limons déposés par la rivière Djel et ses affluents. Elles forment des dépôts stratiformes subhorizontaux observables au travers des puits. Les courbes cumulées des échantillons similaires à celles de Mouldi et Chkiou (2007) ont permis permet de montrer que les sédiments sont mal triés. L'allure parabolique des pentes traduit le fait que les sédiments sont hétérométriques avec un bon classement. Les coefficients d'asymétrie indiquent que les alluvions de Pan-Makak se sont déposées dans un milieu de forte énergie plus ou moins agité. L'allure unimodal à bimodale des histogrammes témoigne une source influencée par un affluent. Le caractère divers des histogrammes (unimodal et bimodaux) indique plusieurs

modes, correspondant à un dépôt favorisé par des courants irréguliers ou à des sédiments déposés après un faible parcourt et à un mélange de sédiments de diverses provenances (Pomerol et Blondeau, 1968). Ces résultats sont semblables à ceux de Nyobe (2019), Tonjé (2014). Par contre les travaux effectués dans la localité de Batoké montrent que les histogrammes ont pour la plupart un caractère unimodal (Tsanga, 2020).

Cinq (5) types morphologiques des grains ont été mis en évidence à savoir les grains très anguleux, anguleux, sub-anguleux, émoussés et sub-émoussés. Les grains très anguleux, anguleux et sub-anguleux traduisent un transport court suite à la désagrégation mécanique de la roche source (Cailleux, 1942) tandis que les formes émoussés et sub-émoussé traduisent un transport long par roulement en milieu fluviatile (Pye et Blott, 2016). Les matériaux alluvionnaires du secteur d'étude montrent une abondance des grains anguleux. Ce qui conduit à dire que les sédiments de la rivière Djel auraient effectué un transport court à partir de la zone amont et seraient pour la plupart locaux. Dans le même ordre d'idée, les travaux réalisés par Nyobe et al., (2018) sur le bassin versant de Lobo, montrent que les grains du rutile sont anguleux et dans une moindre mesure sub-émoussés à prismatiques, ces auteurs montrent que la nature angulaire des grains est une caractéristique principale de la relique conservée pendant le transport.

IV.2.2. Origine et mode de dépôts des alluvions

Les analyses morphoscopiques effectuées ont permis de montrer que les grains sont majoritairement anguleux, ce qui explique le fait que les alluvions du secteur d'étude ont pour origine des zones environnantes.

Dans les trois (3) puits effectués, les sédiments sont positionnés en couches relativement minces. Dans la partie supérieure, les particules fines sont plus abondantes. À la base, les particules grossières prédominent. Cette disposition représente le classement positif et semble indiquer un bon modèle de dépôt des sédiments. Cette disposition des sédiments alluvionnaires serait aussi fonction de la taille des particules (Nyobe et al., 2018), d'autre part, la vitesse de la lame d'eau aurait également joué un rôle important dans cette distribution (Eno, 1983). Les matériaux constitués de sables fins se seraient déposés lors des décrues à l'endroit où les crues avaient déposées les particules grossières. La morphologie des sédiments alluvionnaires du secteur d'étude est similaire à celle des alluvions des petits collecteurs du bassin versant de Lobo (Nyobe, 2019).

L'observation des lames minces de minéraux lourds des alluvions du secteur d'étude contribue à mieux caractériser ces dépôts. Elle apporte des renseignements sur l'origine et la dynamique de dépôt des minéraux détritiques. Leur abondance et leur nature dans les sédiments dépendent des roches sources, ainsi que des conditions d'altération, de transport et de dépôt. Dans cette perspective, les échantillons de minéraux lourds qui ont été analysés ont présenté une série de onze espèces minérales. Les minéraux lourds sont classés en deux groupes : les minéraux ubiquistes, qui sont des minéraux communs aux roches magmatiques et métamorphiques (zircon, augite, diopside, grenat, minéraux opaques) ne donnent pas d'indication particulière et peuvent être rattachés aux formations métamorphiques en place dans ce secteur d'étude et les minéraux caractéristiques du métamorphismes (sillimanite, zoïsite, disthène, staurotide, chloritoïde tourmaline) qui confirme la lithologie qui est essentiellement métamorphique. La présence de certains minéraux (minéraux opaques et diopside) du premier groupe de minéraux et du deuxième semble illustrer que, la roche source des matériaux alluvionnaires de la rivière Djel serait composée des roches métamorphiques (Tonjé et al., 2014 ; Nyobe et al., 2018). Ainsi, l'abondance de minéraux opaques, rutile, tourmaline, grenat et zircon, dans tous les échantillons indique une source distributrice métamorphique provenant des roches a proximités tel que le revèle Stendal et al. (2006) qui montrent à partir des études géologiques réalisées dans la localité de Dibang et ses environs (secteurs situés à l'Ouest de Bot-Makak) que : (1) le rutile alluvial et éluvial de la région de Yaoundé provient de la dégradation des métapélites, des roches métamorphiques ; (2) le rutile du groupe de Yaoundé s'est formé au cours du métamorphisme panafricain ou provient du rutile détritique de source d'environ 900 Ma. Les roches étudiées ont presque le même cortège minéralogique. Ils sont principalement composés de quartz, feldspaths, plagioclase, biotite, amphibole, pyroxène, grenat et minéraux opaques. Les différences observées sur les plans minéralogiques et texturaux pourraient être liées à la variation des conditions du métamorphisme (Maurizot et al., 1986, Nyobe et al., 2018). Leur composition chimique serait semblable à celle de Nyobe et al., 2018). D'après Bouyo et al., (2015), les roches telles que gneiss et micaschistes pourraient résulter du métamorphisme d'un protolithe felsique et les amphibolites d'un protolithe mafique.

IV.3. INTÉRÊT ÉCONOMIQUE DES MATÉRIAUX ÉTUDIÉS

Les matériaux alluvionnaires constituent d'énormes potentialités économiques. Ils interviennent dans plusieurs domaines de la société et représentent l'une des premières ressources exploitables (Pomerol et al., 1972). Leur utilisation plus courante est faite sous formes d'agrégats pour les fondations, les routes, les voies ferrées et les ponts. Ils sont utilisés

comme des matières de filtration, pour les travaux de drainage de terrain et de l'assainissement des eaux (Robert et al., 1972). Ces matériaux s'étendent sur toute l'étendue du territoire national, par exemple les alluvions fluviatiles de Mbanjock (centre Cameroun), de la Bénoué (Nord Cameroun), de Ndop et de Mbos (Nord et Sud-Ouest du Cameroun). Ils sont exploités par plusieurs sociétés et par les populations locales qui pratiquent de l'activité artisanale, au regard de nombreux chantiers (construction des routes, autoroutes, barrage, ...) lancés au Cameroun depuis plusieurs années (Thomas et al., 2008).

Les matériaux alluvionnaires étudiés dans la rivière Djel à Pan-Makak recèlent des concentrations importantes en rutile. Ces résultats sont conformes à ceux obtenus à Lobo (Nyobe et al., 2018), à Matomb (Tonjé et al., 2014). Par ailleurs, certains dépôts alluvionnaires possèdent des minéralisations en or (Akono, 2015 ; Belinga, 2017).

Les alluvions les plus fins, telles que les argiles alluviales ont un grand intérêt dans l'industrie céramique pour la fabrication des briques et des tuiles (NgonNgon et al., 2013). Ils sont aussi utilisés comme adjuvants dans les procédés industriels notamment la production du papier, du ciment, la filtration chimique, les peintures, la réalisation d'ouvrage d'étanchéité. De plus, leur capacité est exploitée pour la rétention des métaux lourds des eaux usées et pour la purification de l'air.

CONCLUSION GÉNÉRALE ET

CONCLUSION GÉNÉRALE

La présente étude a permis de caractériser les roches, les alluvions et de comprendre l'interaction entre la roche source et les minéraux rencontrés dans les alluvions.

Du point de vue lithologique, les différentes associations minéralogiques établies au cours des observations microscopiques révèlent la présence de trois types pétrographiques à savoir : l'amphibolite qui a une texture granoblastique hétérogranulaire composées essentiellement d'amphibole, de quartz, de feldspath alcalin, de plagioclase, de biotite et de minéraux opaques ; les gneiss qui ont une structure foliée et une texture granoblastique hétérogranulaire. Ils sont composés de quartz, muscovite, biotite, feldspath alcalin, plagioclase, orthopyroxène, amphibole, rutile et minéraux opaques ; et enfin les micaschistes à grenat a une texture granolépidoblastique hétérogranulaire et ont une composition minéralogique constitué du quartz, muscovite, biotite, amphibole et minéraux opaques.

La caractéristique des alluvions de la rivière Djel sur le plan sédimentologique montre que les sédiments sont mal triés. Les pentes fortes des courbes paraboliques traduisent l'hétérométrie des sédiments et un bon classement. Les coefficients d'asymétrie indiquent leur dépôt dans un milieu de forte énergie plus ou moins agitée. Ces sédiments ont subi un transport fluviatile. Les analyses morphoscopiques des grains de quartz et ferromagnésiens montrent la prédominance des grains très anguleux, anguleux et sub-anguleux. Ceci illustre un court transport et une source proximale.

L'étude des minéraux lourds montre que les alluvions sont constitués des minéraux tels que : le zircon, le rutile, le disthène, tourmaline, sillimanite, Chloritoïde, le grenat, Zoïsite, Diopside, Staurotide, Augite et les minéraux opaques ce qui traduit que la roche source des alluvions est métamorphique.

- augmenter le nombre d'échantillon afin d'avoir des plus amples informations sur le secteur d'étude ;

- effectuer des analyses minéralogiques et géochimiques afin de mieux comprendre le potentiel minier du secteur d'étude.

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ANNEXE

Annexe 1 : travaux de terrain. a) récupération des fonds de batée ; b) réalisation de puits ; c) bloc de gneiss montrant la veine de quartz contenant le rutile ; d) prélèvement des échantillons d'alluvions.