Geology and geodynamic interpretation of the lithospheric structure of Cameroon and its surroundings from joint analysis of gravity and passive seismic data

Abstract

Le modèle 2012 de la carte gravimétrique du monde et le modèle sismique régional de l’Afrique ont été analysés pour étudier la structure de la lithosphère au niveau de la partie Nord-Ouest du Craton du Congo et de la chaine des Oubanguides. La chaine des Oubanguides se compose du Nord-Ouest au Sud-Est, du domaine Neoproterozoique de l’Ouest Cameroun, le domaine Paléoprotérozoique - Néoprotérozoique de l’Adamaoua-Yade et le domaine à prédominance Néoprotérozoique de Yaoundé. Les données extraites du modèle 2012 de la carte gravimétrique du monde ont été analysées pour identifier différentes anomalies gravimétriques. L’analyse spectrale a été appliquée aux données gravimétriques pour estimer la profondeur de la discontinuité à la base de la croȗte (Moho) et la Discontinuité Lithosphère - Asthénosphère (DLA) situées à la base de la lithosphère. En outre, des modèles de profil gravimétrique en deux dimensions (2D), le premier ~ N-S et le second ~ NW-SE ont été développés pour représenter la structure des entités précambriennes. Les résultats montrent : (1) une faible anomalie gravimétrique au niveau du craton du Congo, du domaine de Yaoundé, de la partie Sud-Est du domaine Ouest Cameroun et la partie Nord du domaine Adamaoua-Yade ; (2) une forte anomalie gravimétrique positive E-W dans la partie Sud du domaine Adamaoua –Yade ; (3) une croȗte plus épaisse sous la zone cratonique atteignant 51 km ; (4) une discontinuité plus profonde à ~ 139-199 km sous le craton interprétée comme la limite entre la lithosphère et l’asthénosphère ou la Discontinuité Lithosphère - Asthénosphère (DLA) ; (5) une croûte plus fine sous la ceinture orogénique postcambrienne (centrée sous le plateau de l’Adamaoua) atteignant 32 km ; (6) une discontinuité plus profonde, associée à la DLA à ~ 104 km sous la ceinture orogénique Panafricaine coïncidant étroitement avec la direction ENE des Cisaillements Centre Africain (CCA). Le matériau dense sous la partie Sud du domaine de l’Adamaoua-Yade a été interprété comme probablement formé à la suite de la densification d’une portion du craton à travers les processus de métacratonisation qui ont accompagné la collision entre le craton et la chaine des Oubanguides. Cette densification est interprétée comme pouvant être due au processus de délamination pendant l’évènement de l’orogenèse Panafricaine au Néoprotérozoïque, permettant la remonté de l’asthénosphère. C’est cette remontée qui a produit assez de chaleur pour fondre partiellement le manteau supérieur et la base de la croute, produisant un magma felsique injecté sous forme de granitoïdes riche en potassium (K). L’amincissement de la lithosphère au niveau de la zone des CCA serait du au processus de délamination pendant les orogenèses Précambrienne le long de la marge nord du craton du Congo. Cette structure lithosphérique a ensuite été modifiée pendant le Cénozoïque par canalisation du flux du manteau ; ce qui a entraîné la formation de la Ligne Volcanique du Cameroun (LVC) et l'élévation du plateau de l’Adamaoua. La limite nord-ouest du craton serait superposée à la limite nord-ouest de la zone à forte épaisseur lithosphérique. Elle est associée à la bordure Sud du domaine Ouest Cameroun, cela implique que le domaine de Yaoundé serait allochtone.