Evidences of crustal structures based on geophysical data integration in the Nkolafamba- Sangmelima area (south Cameroon

Abstract

Afin de mieux appréhender la géologie structurale de la region de Nkolafamba Sangmelima, située entre les latitudes 02º45N-04º00N et les longitudes 11º30E-12º15E dans la zone de transition entre la Chaine Panafricaine d’Afrique Centrale et le Craton du Congo, une approche combinant les données audio-magnétotelluriques tensorielles, aéromagnétiques, les images satellites et des données géologiques de terrain a été adoptée dans le cadre des présents travaux. La lithologie de la zone comprend (i) la série de Yaoundé représentée par les gneiss migmatisés, les micaschistes et les schistes de Mbalmayo ; (ii) le Craton du Congo, comprenant des granites divers et des charnockites de la série Tonalite-Trondheimite Granodiorite. Trois (ou quatre) épisodes de déformation syn- à post-Pan-Africain sont identifiés dans la Chaine. Panafricaine tandis qu’ils sont pré-, syn. à post-Pan-Africain dans le Craton Congo. Les données AMT ont été collectés suivant six profiles de direction N135º (NO-SE). Les pseudos sections de phase et de résistivité apparente révèlent dans le sous-sol la zone d’étude, des plissements et de nombreuses discontinuités interprétées dans les sections géoélectriques comme des failles ou des fractures ; et un mélange des formations issues à la fois du Craton du Congo et du Panafricain. Certaines failles, de par leur faible conductivité, sont supposées actives. Les failles mise en exergue et confirmées par des observations de terrain à Nkolafamba, Yaounde et Loum 2, forment un réseau de failles parallèles suggérant l’existence dans la zone d’une ligne décrochements majeurs NE-SO corrélable au Cisaillement Centre Camerounais et donc Des données magnétiques aideraient à vérifier la continuité dans le reste de la zone cible.La portion investiguée par la méthode aéromagnétique est dans le prolongement sud et est de la portion couverte par l’AMT. Les données utilisées, collectées lors d’une campagne nationale dans les années 70, nous ont été fournies sous forme de carte de champ total au 1/50000e en version numérique. La réduction à l’équateur révèle un couloir NE-SO composé d’anomalies à fortes intensités, traduisant la prépondérance de la direction NE dans la zone d’étude. Ces anomalies majeures seraient liées à des linéaments ou à des apports mafiques à ultra mafiques ou sub-crustaux sous le Panafricain et le Craton du Congo. Le signal analytique définie des domaines magnétiques coïncidant parfois avec de sformations, des cibles minières connues et des reliques probables de roches vertes. L’individualisation respective du Craton du Congo et du Panafricain issue desdits domaines est renforcée par la première dérivée verticale, suivant la densité (liée à leurs natures distinctes), très élevée au sud, des linéaments identifiés. Certains des linéaments interprétés comme failles ou contacts marquent la ligne de chevauchement Craton/Panafricain. De la multitude des directions observées, seuls les groupes NE-SO à ENE OSO, ONO-ESE à NO-SE et NO-SE sont prépondérants. L’analyse multi-échelle impliquant le gradient horizontal souligne des failles majeures et des contacts subverticaux à verticaux dont les profondeurs selon la deconvolution d’Euler 3D se situent ente 621 et 4000 m. La foliation magnétique quant à elle relève des axes de compression E-O, N-S et NNO-SSE traduisant des plissements et des cisaillements. La géométrie des failles traduit des mouvements verticaux (effondrements du socle) et horizontaux (décrochements) que confirme la modélisation 2.75 qui par ailleurs affine la localisation de la limite Craton/Panafricain d’est en ouest entre 03º20’N et 03º15’N. Cette étude corrobore l’existence au sud d’un cisaillement NE-SO souligné en amont par l’AMT et validé par télédétection. Les failles dans le Craton seraient pré-Neoprotérozoiques mais connaissent des réactivations syn- à tardi- et post-Neoprotérozoiques. Ces failles réactivées sont donc contemporaines de la fracturation dans le Panafricain mise en évidence par l’AMT. La télédetection par imagerie Landsat 8 dans l’ensemble de la zone d’étude, s’avere efficace dans la cartographie des linéaments et sert d’outils de validation aux autres methodes. Les linéaments interprétés comme des failles ou des contacts (863) suivent les directions majeures NE-SO, NO-SE et N-S. Selon la longueur, les failles d’orientations NE-SO, NNO-SSE à ONO-ESE sont des linéaments majeurs marquant des cisaillements et des décrochements. Dans l’ensemble, l’étude met en évidence un couloir de cisaillements NE-SO affectant à la fois le Craton du Congo et la Chaine Panafricaine, en réponse a une tectonique pré-panafricaine (dans le Craton du Congo d’abord) suivie de rajeunissements syn- et post-panafricain dans une convergence continent/continent et actuellement soulignée par des transpressions ONO-ESE dans les deux unités lithostructurales. Le présent travail contribue donc par la cartographie de nouvelles failles et de reliques de ceintures roches vertes, à l’amélioration de la carte géologique du sud Cameroun et de la connaissance de la zone de transition Craton/Panafricain, ce qui devrait à coup sûr réorienter significativement l’exploration minière dans la zone. Par ailleurs, l’approche utilisée dans le cadre de ces travaux dans l’intégration de plusieurs méthodes et données géoscientifiques, se révèle efficace dans l’étude des zones impliquant une juxtaposition des méthodes géophysiques.