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Horizon documentation-IRD

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Text of Horizon documentation-IRD

  • N d'Ordre: 474

    THESEpour l'obtention du Grade de

    Docteur de l'Universit de POITIERS

    (Facult des Sciences Fondamentales et Appliques)

    (Diplme National - Arrt du 23 Novembre 1988)

    SPECIALITE: GEOCHIMIE DE LA SURFACE

    Prsente par

    Anicet BEAUVAIS

    PALEOCLIMATS ET DYNAMIQUE D'lTN

    PAYSAGE CUIRASSE DU CENTRAFRIQUE

    Morphologie, Ptrologie et Gochinlie

    Directeur de thse: Yves TARDY

    Soutenue le 20 Dcembre 1991 devant la Commission d'Examen

    Jury :

    MM. TRESCASESJ.J. Prsident

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    Cell -e (\U%".,, :~"c>n f'\ Mo: V- ;,:-~ 1..--....n/

    '-----~.,-----

    DUBOISJ.,

    HERBILLON A.

    TARDYY.

    DECARREAU A.

    NAHOND.

    Examinateurs

    Rapporteurs

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  • Je ddie ce mmoire ma femme Chantalet l'enfant qu'elle porte

  • RESUME

    La dynamique des paysages cuirasss du Centrafrique, a t tudie et analyse d'un point de vue

    morphologique, ptrologique, gochimique et cartographique. La rgion de Dembia-Zmio, dans le Haut-

    Mbomou, dans le Sud-Est du Centrafrique a servi de cadre ce travail, en raison de l'extension ducuirassement, et de la situation de la rgion, la lisire de la fort quatoriale, charnire entre deux grandsdomaines climatiques, quatorial humide au Sud, et tropical trs contrast au Nord.

    Le rseau hydrographique centrafricain et la distribution des linaments dans notre zone d'tude ontt apprhends par des mthodes d'analyse fractale. Cette dmarche a permis de quantifier et de

    diffrencier chaque lment du rseau hydrographique en tant que rvlateur et marqueur des diffrences

    lithologiques, tectoniques, climatiques et phyto-pdologiques (variations des couvertures vgtales ou de

    sols).L'tude ptrographique et ptrologique dtaille des profs d'altration cuirasss l'chelle des

    assemblages de minraux et celle des squences de profils a permis d'tablir des relations d'ordre

    gntique entre les diffrents facis, et d'envisager deux grands processus d'altration latritique,

    saprolitisation et ferruginisation. Par ailleurs, on a montr que ces deux processus voluaient selon deuxmodes, aggradation et dgradation, en fonction de la situation topographique des profs d'altration

    considrs, et de la couverture vgtale. Une relation d'ordre chronologique entre les deux modes de

    ferruginisation a pu tre mise en vidence en relation avec des changements d'environnements pdoclima-

    tiques.Le bilan gochimique de l'altration a t estim, et discut, par rfrence au zirl:onium considr

    comme lment invariant lors des mcanismes de saprolitisation et de ferruginisation. Les bilans de

    l'rosion chimique et mcanique ont t calculs pour l'ensemble du bassin versant du fleuve Oubangui par

    la mesure des flux de matires solides et dissoutes, reues des paysages cuirasss et exports vers le bassin

    du Congo, dernire tape avant l'ocan Atlantique.

    Enfin, il a t montr que les cuirasses ferrugineuses devaient tre considres comme des

    marqueurs paloclimatiques au mme titre que d'autres formations gologiques.

    ABSTRACT

    Geodynamic paths of Central Africa iron crust-annored landscapes have been adressed in this work.Investigations are based on morphological, petrological, geochemical and spatial distributions data of theDembia-Zemio area weathering system, which is located in the Haut-Mbomou region, southern CentralAfrica. Long term tectonic steady-state has led to development of horizontally and vertically extended ironCTust systems, which evolve now under tropical contrasted conditions in the northern part. Hence, theDembia-Zemio iron-crust systems provide an ideal oppurtinity to study the evolutional paths of laterites,whose fate is a matter of global public concern because mining and agriculatural activity.

    Fractal analyses of the hydrographie network and lineaments stresses out that any hydrologicalnetwork segment surfaces the variations in lithology, tectonic, climate and phyto-pedology conditions whichhave rules the studied weathering system.

    Petrological detailed study has been performed on iron crust profiles at the scale of mineraIassemblages as weIl as at the scale of profe sequences. Established genetic and chronological relationshipsbetween iron crust systems emphasize saprolitization and ferruginization as main geochemical processesleadind to formation and transformation of laterites. Topographical setting, vegetal cover and pedoclimaticchanges control these processes.

    Geochemical transfers resulting from saprolitization and ferruginization have been estimated anddiscussed using formal mac;s balance principlcs with zirconium as referring immobile element. By measuringsolute and solid transfers from the iron crust-armored landscapes to the Oubangui river system, bothchemical and physical denudation rates have been calculated for the whole watershed.

    The results given in this work alow us to consider these iron crusts as memory systems which haveregistered the successive paleogeographical events from Eocene to present time.

  • l

    Le mtier de chercheur exige certes de savoir rsoudrequelques problmes, mais aussi de savoir les choisir. Et le flairpour les choix est particulirement ncessaire dans les priodes delUpture, o s'affrontent plusieurs coles de pense.

    Pierre-Gilles de GENNES (prface du livre "les Atomes" deJean PERRIN, 1990)

    AVANT-PROPOS

    Lorsqu'un chercheur passe plusieurs annes tudier un sujet, il est normal qu'au terme de lardaction de son mmoire, il rende hommage de nombreuses personnes, collgues et amis... qui l'ont aidet soutenu tout au long de ses recherches. Je ne faillirais donc pas la rgle et commencerais dans l'ordrechronologique. Mais avant, je demande ceux et celles que j'omettrais de citer de bien vouloir mepardonner. Qu'ils soient de toutes les faons remercier pour l'aide apporte.

    Ce travail a t ralis dans le cadre du programme PIRAT (INSU-ORSTOM), initi et animadmirablement par Yves TARDY. .rai beaucoup appris a son contact. Sa rigueur scientifique et sa visionglobale des grands processus gochimiques qui rgissent les environnements naturels m'ont immdiatementsduit. Nos discussions en brousse et au bureau furent toujours trs enrichissantes et constructives. Il n'ajamais cess de m'encourager par sa bonne humeur et son soutien, notamment lorsque j'tais hospitalis. Jelui dois beaucoup, et c'est avec une certaine motion que je l'assure de toute ma gratitude et mon amiti.

    C'est avec lui que je fis mes premiers pas en Centrafrique.

    Tout commena le 2 Janvier 1985, lorsque je rejoignis Bangui la capitale, pour prendre mes fonctionsde matre- assistant l'Universit. Dans le mme temps, je dmarrais sans tarder uu programme derecherches sur les formations latritiques cuirasses du Centrafrique en collaboration et avec le soutien del'ORSTOM. Ds le 4 janvier, je foulais pour la premire fois le sol cuirass du Haut-Mbomou dans le Sud-Est du pays, accompagn d'Yves BOULVERT, Yves TARDY et Boris VOLKOFF. Les premiers momentspasss en brousse resteront jamais gravs dans ma mmoire.

    Depuis ce jour, je n'ai cess de me rendre sur ce qui est devenu, au f de six annes d'expatriation, leterrain privilgi de mes recherches, et qui reprsente aujourd'hui l'objet de ce mmoire de thse.

    Au terme de ce long parcours, je tiens remercier les autorits centrafricaines qui m'ont permis demener bien mes tudes sur le sol centrafricain. Je pense notamment Jean Eudes TEYA, Les MinistresJean Claude KAZAGUI, Michel SALE et Pierre SAMMY Mc FOY, les Recteurs MM. NDJAPOU etBASSIA, le Doyen de la Facult des Sciences Joachim SIOKE RENALDI, le Haut Commissaire laRecherche Scientifique Gaston MANDATA NGUERAKATA, Les deux Directeurs successifs de l'InstitutPolytechnique, Jean Bernard MINOT et Jean BIANDJA, Le Directeur du Bureau National de Pdologie etde Conservation des Sols, Fidle NGOUANZE, et Jean YURMANI, Directeur gnral des Mines.

    Pendant toute la dure de mon sjour en Centrafrique, l'ORSTOM a assur largement la bonnemarche de mes travaux de terrain, mais aussi de laboratoire lors de missions en France ces derniresannes. Au sein du Dpartement TOA, Franois JARRIGES et Boris VOLKOFF m'ont toujours apportleur soutien, tant financier que moral. Je leur exprime ici toute ma reconnaissance. J'ai beaucoup apprcigalement le dvouement et l'attention de M. AUBRAT l'gard des chercheurs expatris. Que tous lestrois soient assurs de mon amiti.

    Je tiens par ailleurs remercier la Mission de Coopration franaise pour sa bienveillance lorsque jepartais plusieurs semaines loin des tudiants et des salles d'enseignements de l'Universit.

    Toute ma gratitude et mon amiti vont ceux qui m'ont aid sur le terrain, les habitants des villagesdu Haut-Mbomou, et particulirement ceux de Finzani et de Gunkoumba, auprs desquels j'ai trouv unaccueil chaleureux, et pu apprcier le courage et leur dtermination lorsqu'il s'est agi de traverser la cuirasse l'aide d'outils aussi prcaires qu'une barre mine ou une pioche. Toute ma gratitude va DavidDEBONDJI et Michel PIRIBE, mes fidles compagnons de route pendant toutes ces annes. Edmond

  • II

    Dsir DOLLET ralisa avec soin beaucoup de cartes figurant dans ce mmoire. Qu'il en soit remerci trssincrement. Benjamin ESSOrA-ATANGANA eut la charge des mesures de densit apparente sur leschantillons des puits. Merci lui aussi. Enfin, je remercie l'ensemble du personnel centrafricain du CentreORSTOM de Bangui, pour les bons moments passs ensemble.

    Je tiens galement exprimer toute mon admiration pour les missionnaires du Centrafrique. J'ai unepense toute particulire pour les missions de Bangassou, Kemb, Rafa et Zmio. Que le Pre Martin,pour qui j'avais beaucoup d'affection, repose aujourd'hui en p

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