Geological study of sapphire occurrences in Mayo Kila and Mbiame areas (Northwest Region, Cameroon)

Abstract

Dans la Région du Nord-Ouest Cameroun, les localités de Mayo Kila et Mbiame ainsi que d’autres parties du Mount Oku regorgent des indices importants de saphir. Le présent travail avait pour objectif principal de caractériser les indices de saphirs et ses dépôts alluviaux avec pour but de définir leur provenance au sein du contexte géologique local et régional. Afin d’atteindre cet objectif, des prospections alluvionnaires et géologiques ont été effectuées dans ces zones, suivies des analyses en laboratoire tels que la granulométrie pour les matériaux alluvionnaires, la LA-ICP-MS pour les grains de saphirs, et ICP-AES et ICP-MS pour les roches encaissantes. Les principaux résultats obtenus révèlent que les rivières Bewende dans le Mayo Kila et Mbven à Mbiame sont les principales zones de concentration du saphir. L’analyse morphologique montre un matériau détritique constitué en majorité de sables et graviers, de formes variables. La granulométrie révèle que ces alluvions sont mal à très mal classées. L’association des minéraux lourds est constituée de zircon, apatite, tourmaline, hornblende et magnétite. Les saphirs provenant de ces placers sont de couleur bleue et de taille variant entre 2 et 5 mm. Ils sont majoritairement automorphes à sub-automorphes avec des grains anguleux à sub-arrondis. Ceux de Mbiame sont automorphe avec quelques grains arrondis, polis et brillants, caractéristiques d’un transport assez court et d’une source proximale. Les reliques primaires de certains grains sont représentées pas des grains aplatis et barillet. Leurs surfaces présentent des corrosions irrégulières, indiquant ainsi le déséquilibre avec le magma vecteur. Les analyses géochimiques présentent des teneurs en éléments trace tels que le fer (2208-14473 ppm), le titaniun (82-1783 ppm), le galium (77-512 ppm), le magnésium (jusqu’à 264.9 ppm), le chrome (jusqu’à 168 ppm) et le vanadium (jusqu’à 82 ppm). Les rapports Fe/Mg (43-3043), Fe/Ti (2-76), Ti/Mg (1-328) et, Ga/Mg (0.4-363), dont les valeurs montrent une affinité avec les corindons magmatiques. Les inclusions solides de zircon sont caractérisées par des teneurs élevées en Hf (13354 - 26238 ppm), Th (4018 - 45584 ppm), U (7825-17175 ppm), et d’un rapport Th/U compris entre 0.39 et 2.65, traduisant une cristallisation dans un environnement crustal. Ces teneurs élevées montrent une corrélation significative avec les zircons cristallisés dans les magmas bien évoluées, proche des compositions syénitique et granitique. L’âge cénozoïque (en moyenne de 30.78 ± 0.28 Ma) obtenu de ces inclusions de zircon se rapproche de l’âge des roches volcaniques du Mont Oku (Ligne Volcanique du Cameroun). Les deux zones d’étude présentent des roches plutoniques et volcaniques. Ces deux types de roches ont été échantillonnés à Mayo Kila, tandis que seules les roches volcaniques ont été échantillonnées à Mbiame. Les roches plutoniques du Mayo Kila sont des granites à deux micas, des granites à biotite, des diorites et des monzonites. Leur composition est typiquement calco-alcaline hyperpotassique à shoshonitique. Ils sont principalement métalumineuses avec des affinités des granites de type I. Seule un echantillon de granites à biotite est peralumineux, présentant une affinité avec les granitoïdes de type S. Ils sont formés par fusion partielle des différents protolites au niveau de la croûte. Ces protolites sont les méta-pelites, les méta-grauwakes et les méta-tonalites à méta-amphibolites. Ces roches sont formées dans un contexte tectonique syn - à post-collision. Les roches volcaniques mafiques des deux zones d’étude ont une source mantellique et constitués des roches de la série alcaline, résultant de la fusion partielle des péridotites à grenat similaires à certains basaltes alcalins provenant d’un rift intracontinental. Ces données montrent que les saphirs de cette zone d’étude sont d’origine magmatique, dont la roche mère a une composition assez proche de celle des syénites ou des monzonites, probablement les syénites de Ntumbaw, qui s’est formée au niveau de la croûte. Ces saphires sont transportée vers la surface par un magma basaltique alcaline provenant du manteau. Ledit transport s’est effectué à travers les nombreuses fractures qui caractérisent la Ligne du Cameroun et la zone de cisaillement Centre Cameroun.