Quartz-rich fault rocks hosted within the Etam shear zone as potential high purity quartz resource, SW Cameroon: quartz material properties and host rock petrology

Abstract

Etam est situé dans le secteur sud-ouest de la plaine de Tombel et appartient au domaine central de la chaine panafricaine d’Afrique Centrale au Cameroun. En plus des roches basaltiques, cette zone est constituée d'un socle métamorphique (gneissique) et montre un plutonisme felsique (granodiorite, granites). Toutes ces formations ont été affectées par une discontinuité majeure : le cisaillement Etam (ESZ) ou sont observes des gisements de quartz hydrothermales. Les granitoïdes d’Etam sont syn-tectoniques et de type S. Ils ont une forte affinité calco-alcaline a shoshonitique et sont fortement peralumineux. Les rapports Rb/Sr (0,92 - 1,46) et Sr/Ba (0,18 - 0,26) élevés, associés à une forte anomalie Eu négative (Eu/Eu* = 0,37-0,59), caractérisent des faibles degrés de fusion de la croute en l’absence de liquides lors de leur formation. Le rapport CaO/NaO2˃3 montre que les granitoïdes de l'Etam dérivent d'un matériau psammitique principalement pauvre en argile et riche en plagioclases et ont probablement cristallisé entre 800 et 950 °C, à ~750 kbar. La zone de cisaillement de l'Etam (ESZ) est orientée NNE-SSE à NE-SW avec une coexistence d'un corridor mylonitique et d'une zone fragile. La zone mylonitique montre une déformation progressive de la roche saine vers le centre du cisaillement. Les minéraux (Qtz1 + Kfs1 + Pl1 + Bt1) diminuent de taille progressivement vers le centre de la zone de cisaillement, tandis que la recristallisation du quartz augmente également progressivement dans la même direction. Les microstructures observées sont : la recristallisation, les myrmekites et l'extinction roulante. Les assemblages mica-chlorite-épidote + flamme perthite dans le feldspath suggèrent un métamorphisme transitionnel schist vert-amphibolite dans cette zone Cette étude fait l'évaluation des gisements de quartz hydrothermal et métamorphique d’Etam comme source potentielle du quartz de haute pureté (HPQ). Ces roches sont monominérales et sont composées de variétés de quartz laiteux et translucide. La combinaison des techniques d'analyse ICP-MS et LA-ICP-MS a été utilisée pour évaluer la pureté chimique des deux variétés de quartz. Ces analyses montrent que tous les échantillons de quartz ont une teneur en SiO2 qui varie de 98,46 à 99,75 %. Le quartz translucide, comparé à la variété de quartz laiteux, présente une faible concentration de la plupart des éléments, y compris les principales impuretés suivantes Al (moyenne 107μg.g-1), Ca (moyenne 27,85μg.g-1) et Fe (moyenne 26,05 μg.g-1). La production de bulles de vapeur dans les échantillons après fusion à la flamme sur une plaque de silice a été évaluée et montre que tous les échantillons étudiés ne satisfont pas à l'exigence de QHP. Cependant, le quartz translucide présente les caractéristiques d'un quartz de pureté moyenne et peut produire du verre de silice pour certaines fabrications industrielles, même sans autre purification. Dans cette étude, les inclusions fluides et des analyses SEM-EDS ont été également faites. il en découle de ces études que les gisements sont probablement d'origine métamorphique et ont été modifiées par la suite par l'apport de fluide hydrothermals. Les résultats indiquent également que la majorité des impuretés est probablement logee dans des inclusions fluides et donc ce quartz peut être re evaluer en HPQ après purification par des méthodes appropriées telles que les systemes HCl-NH4Cl et H2SO4-NH4Cl .