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

	REPUBLIQUE UNIVERSITE FACULTE CENTRE DE FORMATION SCIENCES,	************ ************ ************ GEOSCIENCES LABORATOIRE LABORATORY DU CAMEROUN REPUBLIC OF CAMEROON ************ DE YAOUNDE I THE UNIVERSITY OF YAOUNDE ************ DES SCIENCES FACULTY OF SCIENCE ************ RECHERCHE ET DE POSGRADUATE SCHOOL DOCTORALE EN SCIENCES, TECHNOLOGIE ET TECHNOLOGY AND GEOSCIENCES DEPARTEMENT DES SCIENCES DE LA TERRE DEPARTMENT OF EARTH SCIENCES DE GEOSCIENCES DES FORMATIONS SUPERFICIELLES APPLICATIONS OF GEOSCIENCES OF SUPERFICIAL FORMATIONS AND APPLICATIONS			I OF ET
		CARACTERISATION PHYSIQUE DES MATERIAUX ALLUVIONNAIRES DE LA RIVIERE DJEL A PAN-MAKAK (BOT-MAKAK)
		Mémoire Spécialité : Géosciences Option	présenté en vue de l'obtention de Master en Sciences de la Terre des Formations Superficielles : Géologie Minière et Ressources Par WELBA Moïse Matricule 19L2285 Licencié ès - Sciences Sous la direction Dr. Elisé SABABA Chargé de Cours	du Diplôme et Applications Pétrolières
			Année académique 2021-2022

TABLE DES MATIÈRES

TABLE DES MATIÈRES i

i

REMERCIEMENTS iv

LISTE DES FIGURES v

LISTE DES TABLEAUX vi

LISTES DES ABRÉVIATIONS vii

RÉSUMÉ viii

ABSTRACT ix

INTRODUCTION GÉNÉRALE 1

CHAPITRE I : MILIEU NATUREL ET CADRE GÉOLOGIQUE 3

I.1. GÉOGRAPHIE PHYSIQUE 4

I.1.1. Situation géographique 4

I.1.2. Climat 5

I.1.3. Sols 5

I.1.4. Orographie 6

I.1.5. Végétation 7

I.1.6. Hydrographie 8

I.2. CADRE GÉOLOGIQUE 9

I.3. GÉOGRAPHIE HUMAINE ET ÉCONOMIQUE 11

I.3.1. L'histoire des peuplements 11

I.3.2. Population-peuplement et économie 11

CHAPITRE II : TRAVAUX ANTÉRIEURS ET MÉTHODOLOGIE 13

II.1. ÉTUDES ANTÉRIEURES 14

II.1.1. Généralités 14

II.1.1.1. Concepts et définitions 14

II.1.1.2. Mode de mise en place des alluvions 14

II.1.1.3. Utilisation des matériaux alluvionnaires 15

II.1.2. Caractérisation physique des alluvions 16

II.1.3. Synthèses des travaux sédimentologiques des dépôts alluvionnaires 17

II.1.4. Synthèses des travaux faites sur la géologie 18

II.2. MÉTHODOLOGIE 19

II.2.1. Étude de terrain 19

II.2.1.1. Éléments de description des puits d'échantillonnage 19

II.2.1.2. Échantillonnage 20

II.2.2. Travaux de laboratoire 21

II.2.2.1. Analyses sédimentologiques 21

II.2.2.1.1. Analyse granulométrique 21

ii

II.2.2.1.2. Analyse morphoscopique 23

II.2.2.2. Minéraux lourds 24

II.2.2.3. Analyse pétrographique des roches 25

CHAPITRE III : PRÉSENTATION DES RÉSULTATS 26

III.1. ÉTUDE PÉTROGRAPHIQUE. 27

III.1.1. Amphibolite (PR4) 27

III.1.3. Micaschiste à grenat (PR3) 29

III.1.5. Gneiss à grenat et biotite (PR1) 31

III.1.6. Gneiss à micas et grenat (PR2) 33

III.2. DESCRIPTION DES MATÉRIAUX ALLUVIONNAIRES 36

III.3. ÉTUDE GRANULOMÉTRIQUE 39

III.3.1. Granulométrie 39

III.3.2. Courbes cumulées et indices granulométriques 41

III.3.3. Analyse des histogrammes 45

III.4. ÉTUDE MORPHOSCOPIQUE 48

III.4.1. Analyse des diagrammes surfacés des grains 48

III.4.2. Formes des grains 50

III.5. ÉTUDE DES MINÉRAUX LOURDS 51

III.5.1. Description des différentes espèces minérales 52

III.5.2. Présentation analytique des minéraux lourds 54

CHAPITRE IV : INTERPRÉTATION ET DISCUSSION 56

IV.1. PÉTROGRAPHIE 57

IV.2. ALLUVIONS 57

IV.2.1. Dynamique des alluvions 57

IV.2.2. Origine et mode de dépôts des alluvions 58

IV.3. INTÉRÊT ÉCONOMIQUE DES MATÉRIAUX ÉTUDIÉS 59

CONCLUSION GÉNÉRALE ET PERSPECTIVES 61

CONCLUSION GÉNÉRALE 62

PERSPECTIVES 63

RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES 64

ANNEXE 70

iii

DÉDICACE

À MES CHERS PARENTS

KACTOUIN DJONKAMLA et NGABOKO Antoinette

iv

REMERCIEMENTS

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.

Nombreux sont ceux dont leurs noms ne figurent pas ici à qui j'exprime ma

reconnaissance et ma profonde gratitude.

v

LISTE DES FIGURES

Figure 1 : carte de localisation de la zone d'étude 4

Figure 2 : diagramme ombrothermique de la région de Bot-Makak. 5

Figure 3 : carte géomorphologique du secteur d'étude. 7

Figure 4 : aperçu partiel du couvert végétal. 8

Figure 5 : carte hydrographique de la zone d'étude 9

Figure 6 : carte géologique du secteur d'étude 10

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

Figure 8 : carte d'échantillonnage. 20

Figure 9 : affleurement d'amphibolite. 27

Figure 10 : photographie de l'amphibolite 28

Figure 11 : affleurement de micaschiste à grenat. 29

Figure 12 : photographies du micaschiste à grenat 30

Figure 13 : affleurement du gneiss à grenat et biotite. 31

Figure 14 : photographies du gneiss à grenat et biotite. 33

Figure 15 : affleurement du Gneiss à micas et grenat. 34

Figure 16 : photographies du gneiss à micas et grenat 35

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

Figure 18 : profils de puits. 39

Figure 19 : courbes cumulées des différents échantillons 43

Figure 20 : histogrammes des différents échantillons. 47

Figure 21 : diagrammes surfacés des échantillons. 49

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

binoculaire au grossissement 50 X. 51

Figure 23 : minéraux lourds 54

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

vi

LISTE DES TABLEAUX

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

période de 2002-2021 5

Tableau 2 : échelle de classification des sédiments (Wentworth, 1922). 16

Tableau 3 : localisation des points d'échantillonnage. 21

Tableau 4 : tableau récapitulatif des formations de Pan-Makak. 36

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

d'étude 40

Tableau 6 : indices granulométriques. 42

Tableau 7 : inventaires des grains observés. 48

Tableau 8 : distribution des minéraux lourds. 52

vii

LISTES DES ABRÉVIATIONS

CNPE : Chaîne Panafricaine Nord Equatoriale

GPS : Global Positioning System

LPA : Lumière Polarisée Analysée

LPNA : Lumière Polarisée Non Analysée

PCD : Plan Communal de Développement

PFNL : Produits Forestiers Non Ligneux

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

Accronyme

AFNOR : Agence Française de Normalisation

Liste des abréviations utilisées pour les minéraux (Kretz, 1983)

Amp : amphibole

Bt : biotite

Grt : grenat

Kfs : feldspath alcalin

Ms : muscovite

Op : Minéraux opaques

Pl : plagioclase

Qtz : quartz

Rt : rutile

viii

RÉSUMÉ

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.

Mots-clés : Pan-Makak, alluvions, amphibolite, gneiss, micaschiste

ix

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

environment with varying degrees of agitation.

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.

Keywords: Pan-Makak, Alluvium, Amphibolite, Gneiss, Micaschist