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/
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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 paix. Son hospitalit sans faille et son aidefurent irremplaables dans les moments difficiles, notamment en Mars 1987 lorsque j'tais malade.
De retour de mission, j'ai souvent trouv sur le Centre ORSTOM de Bangui tout le rconfort dont onpeut avoir besoin aprs trois jours de route sur des pistes poussireuses et pas toujours trs carrossable..c;.
Le Directeur du Centre, Yves BOULVERT, dont la culture gnrale sur le Centrafrique m'a donnenvie de connatre et parcourir ce pays, et plus tard m'a fait l'aimer sincrement. J'ai, par ailleurs, pu tra-vailler partir de ses cartes du milieu naturel centrafricain, que j'ai utilises pour rdiger le premierchapitre de ce mmoire, je l'en remercie vivement.
Toute mon admiration et ma gratitude vont son pouse, Jacqueline BOULVERT, admirable degentillesse et de dlicatesse, et toujours prte accueillir et aider les jeunes chercheurs isols. J'ai, parailleurs, beaucoup apprci ses gateaux de "brousse" lors des missions collectives.
Enfin, je ne saurais oublier la sympathie et l'amiti de mes collgues du Centre, M. et Me.BERTHELIN, les familles CORNET, GONZALES, THIEBAux, BENOIT et PERICHON, VincentDEHOUX qui m'a fait dcouvrir et aimer les chants pygmes, Dominique BACHELARD, D.MATZINGER, Germinal GABALDA, et Daniel SERBRUYNS qui veillait ce que les voitures nousconduisent et nous ram~ent bon porL loPo THIEBAUX m'a permis d'utiliser les donnes acquises partir de ses prlvement dans le fleuve Oubangui. Je l'en remercie trs sincrement. J'assure galement detoute mon amiti les collgues de l'Universit, et parmi eux Claude CENSIER, devenu aujourd'huiDirecteur du Centre de Bangui, aprs l'avoir frquent pendant de nombreuses annes, derrire lemicroscope ou ses colonnes de tamis.
Lors de mes retours en congs, j'ai toujours trouv un bureau ma disposition dans les laboratoiresde Ptrologie de la Surface Poitiers, et de Gochimie de la Surface Strasbourg.
Durant tout mon sjour en Centrafrique, les analyses minralogiques et chimiques ont t faites parle Laboratoire de Gochimie de la Surface de Strac;bourg. Toutes les donnes brutes de cette thse sont lersultat du travail des chercheurs, techniciens et thsards de ce laboratoire. J'prouve par consquent ungrand plaisir remercier Hlne PAQUET, dont j'aprcie beaucoup la gentillesse et la disponibilitlgendaires, Claude ROQUIN, dont la comptence en matire de gochimie et traitements des donnes m'at trs utile, Daniel MAZALTARIM, J.C. MULLER et RH. MBONGO qui ont pass beaucoup de temps broyer les chantillons et suivre l'avancement des analyses, Yves BESNUS, J. SAMUEL et R.ROUAULT pour les analyses chimiques, P. LARQUE et F. WEBER pour les analyses par diffraction desrayons X, et Ph. KARCHER pour la qualit de ses rglages et de ses photographies au microscope lec-tronique balayage. Que toutes et tous soient assurs de ma gratitude et de mon amiti pour tout le travailaccompli et l'accueil toujours trs chaleureux en terre alsacienne. A Starsbourg, je tiens remerciergalement J.L. PROBST qui m'a trs gentiment permis d'utiliser des donnes hydrologiques en cours depublication.
Le Laboratoire de Ptrologie de la Surface de Poitiers tait et reste en quelque sorte ma maison,celle o j'ai fait mes premiers pas de chercheur, il y a une dizaine d'annes, enseign, guid et soutenu parDaniel NAHON. En matire de Ptrologie des altrations, il m'a tout appris, il sera toujours un modlepour moi. Je le remercie avec une certaine motion pour tout le temps consacr jadis ma formation, et,aujourd'hu~ malgr toutes les charges qui lui incombent, de participer mon jury de thse et d'en tre lerapporteur.
JJ. TRESCASES m'a toujours soutenu dans mes recherches et a t le premier lire et corriger cemmoire, chapitre aprs chapitre. Je lui dois beaucoup et le remercie pour tout le temps consacr l'amlioration de mon manuscrit. Je le remercie galement de prsider mon jury de thse.
Alain DECARREAU a succd Alain MEUNIER la tte de l'quipe. Tous deux m'ont toujoursacccueilli trs gentiment, bien que mon sujet de recherche fut en marge de ceux dvelopps ici. Je leur en
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suis reconnaissant, et les en remercie.
Alain DECARREAU est aujourd'hui mon rapporteur, demain nous envisageons une collaborationscientifique. Je me rjouis l'ide de travailler avec lui, et de pouvoir bnficier de toute sa comptence enmatire de cristallographie et cristallochimie des minraux de l'altration, et je le remercie de bien vouloirme supporter encore un an.
M. Jacques DUBOIS est venu me rendre visite sur le terrain en 1987. C'est au cours de cette missionque j'ai entendu parler pour la premire fois d'analyse fractale appliques aux Sciences de la Terre. J'aibeaucoup apprci ses ides novatrices et son esprit critique. J'envisage galement une collaboration aveclui aprs ma thse. En attendant, je le remercie d'avoir bien voulu participer mon jury de thse.
M. Adrien HERBILLON est un habitu des jury de thses Poitiers. J'espre qu' ses yeux, je serais la hauteur des mes prdcesseurs, et j'attends avec impatience ses remarques et critiques. Quoi qu'il ensoit, je suis honnor de sa participation mon jury de thse et l'en remercie.
Certains chapitres de ma thse ont t conus et rdigs rapidement, compte tenu de la date butoirque je m'tais fixe pour la soutenance. C'est le cas du chapitre 4, dans lequel figure les calculs de bilans.Sans l'aide efficace de mon ami de toujours, Fabrice COLIN Marseille, ces calculs n'auraient jamaisfigurs dans mon mmoire. Je l'en remercie et l'assure de toute mon amiti. TI reste cependant encorebeaucoup exploiter et dvelopper, et je sais que je peux compter sur sa collaboration. BrunoBOUlANGE et Jean Paul AMBROSI ont toujours t disponibles pour discuter de mes recherches. Merci eux aussi.
De mme, Poitiers, nombreux sont celles et ceux qui m'ont aid durant cette anne de rdaction.Daniel BEAUFORT s'est occup de me rserver des journes d'analyses la microsonde
lectronique lorsque j'en avais besoin. Le Professeur Jean Hugues THOMASSLN et Patrick DUDOIGNONm'ont toujours acccueilli avec gentillesse, lorsque je venais utiliser le matriel informatique qui se trouvedans leur bureau. Qu'ils soient tous les trois remercis.
Le professeur Jean Nol RIMBERT s'est trs gentiment propos de passer mes chantillons auspectromtre Mssbauer. Sabine PETIT a toujours t trs disponible la fois pour m'aider auspectromtre Infra-rouge et traiter les spectres Mssbauer. Bien que les rsultats de ces travaux ne figurentpas dans mon mmoire, je les remercie pour leur aide et leur comptence, et me rjouis l'avance de notrecollaboration future.
Ahmed BADRI, thsard dans le Laboratoire de Mcanique des Fluide de Grard TOUCHARD aimmdiatement t interess lorsque je suis venu m'entretenir avec lui d'analyse fractale de champs defractures et linaments. J'espre de ce premier contact une collaboration plus pousse l'anne prochaine.En attendant, il a toute ma sympathie, et je le remercie de son accueil. En matire d'analyse fractale, j'ai eugalement des changes bibliographiques avec Batrice LEDESERT. Je tiens l'en remercier galement.
Franois GERARD m'a trs gentiment aid traiter mes rsultats de diffraction des rayons X avecun programme d'affinement des paramtres cristallins. Qu'il en soit remerci.
Sans l'ordinateur d'Olivier GRAUBY et l'exprience en matire d'informatique de DominiquePROUST et Philippe VIEILlARD, je n'aurais jamais eu le temps de traiter toutes les donnesminralogiques, chimiques et hydrologiques acquises pendant toutes ces annes. Je les remercie du fond ducoeur.
Bernadette BRACONNIER m'a galement facilit beaucoup le travail en m'aidant, et souvent, enme laissant travailler sur l'ordinateur du secrtariat, sur lequel j'ai tap toute ma thse. Elle a su aussitrouv le temps de m'aider. Je la remercie bien amicalement.
Grard BRUNO et Franois MARTIN ont t des artisans actifs lors des mises en formes dedernire heure. Qu'ils soient tous les deux assurs de mon amiti et de ma reconnaissance.
Merci galement Me. Yvette DOUADY pour tout le temps pass la photocopieuse lors destirages de mon mmoire, de mme qu' Denis PAQUET et Etienne de Laulanie, chargs des reliures, ettoujours disponibles lorsque je faisais appel leurs services.
M. Andr MARTIN a ralis avec patience et talent les diapositives de mon expos oral, je l'enremercie vivement.
Merci aussi Me. Claude AUGAS, trs active les jours de soutenance de thse pour prparer lesfestivits. Par ailleurs, chaque aprs midi, son th et ses petits gateaux sont d'un grand rconfort.
Me. Jeanine PHILIPPON fait en sorte que notre environnement de travail soit agrable par sa
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propret. C'est important lorsque l'on passe durant des mois, plusieurs heures par jours, rdiger unmmoire de thse. Qu'elle soit galement remercie pour son travail.
Marie-France HUBERT s'occupe quotidiennement des "corves administratives" qui ennuientgnralement plus d'un chercheur. Merci pour son dvouement et son efficacit.
Merci chacune et chacun pour leur participation chaque tape de ce travail, et merci aussi pour labonne ambiance qui rgne dans ce laboratoire.
Enfin, je remercie tous mes collgues de l'RSTOM et d'ailleurs, Claude HANRION qui s'estoccup de confectionner mes lames minces lorsqu'il tait Adiopodoum en Cte d'Ivoire, AndrNVIKOFF, Jean Marie WACKERMANN et J.L. BOEGLIN, Paul FAURE, Dominique SCHWARTZ etEmmanuel FRITSCH, Y. ALBOUY, et MM. NOEL, RIANDEY et SONDAG, R. YONGUE et tous sescollgue-s Camerounais. Chacun dans son domaine, l'occasion d'une mission, sur le terrain ou aulaboratoire, a su me mnager un peu de son temps, et me faire partager un peu de son savoir.
En 1989, lors d'une mission au Mali, j'eus la chance de renconter M. Georges MILLOT. Il m'accordaun peu de son temps de repos pour m'couter et discuter de mes travaux. Plus tard, j'eus de nouveau leprivilge de discuter avec lui dans son bureau l'Institut de Gologie de Strasbourg. Avant de partir, ilm'aida admirablement pour la publication d'une note aux Comptes Rendus de l'Acadmie des Sciences. J'aiune pense vive et mue pour lui, cn souvenir de ses moments inoubliables.
Avant de clore cet avant propos, je voudrais exprimer tout mon amour ma femme Chantal et l'enfant qu'elle porte. Je sais combien il a t difficile pour elle de supporter mes absences nocturnes etdominicales, imposes par la rdaction de ce mmoire.
SOMMAIRE
INTRODUCTION __ _ _ _ _............... 1
CHAP.l - CADRE NATUREL DU CE1I.'TRAFRIQUE ...- _..._ __ 7
1 - LE CLIMAT............................................................................................................................... 7
II - LA GEOLOGIE....................................................................................................................... 13
III - LES SOLS................................................................................................................................ 19
IV - LA MORPHOLOGIE GENERALE.................................................................................. 22
v - L'HYDROGRAPHIE............................................................................................................. 27
VI - LA PHYrOGEOGRAPHIE................................................................................................ 30
CHAP.2 - ANALYSE FRACTALE DU PAYSAGE CillRASSE DU HAUT-MBOMOU 35
1 - INTRODUCflON 35
II - GEOMETRIE FRACTALE DES COURS D'EAU.......................................................... 36
III -ANALYSE FRACTALE DES ACCIDENTS STRUCTURAUXET DES UNEAMENTS 48
IV - CONCLUSIONS 55
CHAP.3 - PETROWGIE DE LA SEQUENCE DE PROFILS D'ALTERATION CillRASSES DEGUENEKOUMBA.__...._ ......_._._...__...__..._. _ ..._ ..._ ....._ .._ .__...._................ 57
1 - INTRODUCTION 57
II - LES ROCHES MERES.......................................................................................................... 58
III - PETROGRAPHIE ET PETROLOGIE DE LA SEQUENCE DEGUENEKOUMBA............................................................................................................... 65
IV - CONCLUSION....................................................................................................................... 98
CHAP.4 - DIFFERENCIATION MINERALOGIQUE ET GEOCHIMIQUE DES PROFILSD'ALTERATION _ _ _ __ _._._........................ 105
1 - DIFFERENCIATION MINERALOGIQUE 105
II - DIFFERENCIATION GEOCHIMIQUE........................................................................... 117
III - ANALYSE STATISTIQUE.................................................................................................. 125
IV - BILANS GEOCHIMIQUES :................................ 126
V - DIFFERENCIATION GEOCHIMIQUE DES TROIS SYSTEMES CUIRASSES.... 143
VI - DISCUSSION ET CONCLUSION 147
CHAP.5 - LES AUTRES TOPOSEQUENCES _ _ -........... 153
1 - INTRODUCTION 153
II - ANALYSE PETROGRAPHIQUE DE LA TOPOSEQUENCE DE BAHR............... 153
III - ANALYSE PETROGRAPHIQUE DE LA TOPOSEQUENCE DE FINZANI 162
IV - CONCLUSION....................................................................................................................... 171
CHAP.6 - DEGRADATION GEOCHIMIQUE ET DEMANTELEMENT DES PROFILSCUIRASSES A LA LISIERE DE LA FORET EQUATORIALE _ _....................................... 175
1 - INTRODUCfION 175
TI - LES DOMAINES DE DEMANTELEMENT DANS LES SYSTEMESCUIRASSES DU HAUT-MBOMOU 176
III - CARACfERES PETROGRAPHIQUES DES PROFILS DEMANTELES............... 176
IV - MINERALOGIE ET GEOCHIMIE DES FACIES DEDEMANTELEMENT 180
V - LE ROLE DE L'ACTIVITE DE L'EAU DANS LE DEMANTELEMENT................ 191
VI - CONCLUSIONS 192
CHAP.7 - CARTOGRAPHIE GEOCHIMIQUE ET MINERALOGIQUE 195
1 - INTRODUCfION 195
II - DISTRIBUTION SPATIALE DES CUIRASSES.............................................................. 195
TIl - DIFFERENCIATION MINERALOGIQUE ET GEOCHIMIQUE DES
CUIRASSES SELON LA TOPOGRAPHIE.................................................................... 197
IV - DIFFERENCIATION GEOCHIMIQUE DES CUIRASSES SELON
LEUR FACIES PETROGRAPHIQUE............................................................................ 204
V -ANALYSE STATISTIQUE................................................. 209
VI - CARTOGRAPHIE ET SIGNATURE GEOCHIMIQUE DES CUIRASSES 217
VII - DISCUSSION ET CONCLUSIONS 224
CHAP.8 - CUIRASSE, DYNAMIQUE DE L'EROSION ET DU CUIRASSEMENT,
PALEOCLIMATS............................................................................................................................................. 227
1 - INTRODUCflON 227
II - DISTRIBUTION DES CUIRASSES DANS LE MBOMOU
ET LE HAUT-MBOMOU _ _.... 228
III - LES CUIRASSES DU CENTRAFRIQUE 232
IV - BILAN DE L'EROSION AC'TUELLE SUR LE BASSIN
CUIRASSE DE L'OUBANGUI 235
V - LES CUIRASSES D'AFRIQUE 250
VI - LES PALEOCLIMATS ET LE CUIRASSEMENT................................................... 258
VII - CONCLUSION 265
CONCLUSIONS GENERALES 267
PERSPECfIVES ._ __.__ _ .._ _._.....__ _ _ .._ .._............... 278
BIBLIOGRAPHIE __ __ _ _ _ _._........................... 279
TABLE DES MATIERES _ _ __ _ _ _........... 299
LISTE DES TABLEAUX_ _..__ __ __.._._ 311
LISTE DES FIGURES _ _._ _ _ _ ._ _.................... 313
PLANCHES PHOTOGRAPHIQUES _ _ _ _ _ _....._ 317
INTRODUCTION
1
INTRODUCTION
Le terme de latrite a t dfini pour la premire fois par BUCHANAN (1807)pour dsigner un matriau prsentant aprs schage l'air les proprits physiques de labrique.
Ce terme a souvent t sujet controverses quant sa signification et sesapplications. Actuellement, les latrites sont l'objet d'un livre en cours de publication(TARDY, 1992) dont j'ai eu le privilge de la premire lecture. Quoiqu'il en soit, il noussemble souhaitable que le terme de latrites soit utilis au sens le plus large,indpendamment des critres de structure, texture ou couleur. On reprendra pourmmoire la dfinition donne par ALEXANDER et CADY (1962).
Les latrites sont des matriaux supergnes riches en oxydes et oxyhydroxydes defer ou d'aluminium plus ou moins hydrats, ou d'autres lments de transition (Mn, Cr,Ni, Cu, Co, Zn...). Elles sont peu prs dpourvues d'alcalins et alcalino-terreux, et desilicates primaires mais peuvent contenir des quantits importantes de quartz selon lanature de la roche mre dont elle drive et selon leur degr d'volution. Elles peuventtre meubles ou indures, l'induration tant un phnomne secondaire qui devientoprant au cours de processus d'humidification et dessication sans cesse ritrs enclimat tropical contrast saisons humide et sche alternes.
Les couvertures latritiques sont des traits morphologiques majeurs des paysagesdes rgions tropicales (fig. 1), l'exception de quelques sites identifis en dehors de laceinture intertropicale, notamment en Europe. Dans ce cas, elles apparaissent commedes tmoins de priodes climatiques aujourd'hui rvolues.
Parmi les matriaux latritiques, les cuirasses ferrugineuses rsultent del'induration sous des climats tropicaux contrasts des manteaux argileux drivs del'altration mtorique des roches les plus diverses : granites, gneiss, schistes,amphibolites, dolrites...
Les premires grandes tudes menes sur le cuirassement en Afrique ont consist dresser un inventaire gnral des cuirasses latritiques. Bien qu'il ne soit pas encorecompltement achev aujourd'hui, il a permis en Afrique de l'Ouest o il est le plusfourni, de proposer des modles de mise en place des cuirasses en relation avec lessurfaces d'aplanissement la fois rsultantes et tmoins des grands cycles climatiques ettectoniques qui ont faonn les paysages d'Afrique du Msowque l'actuel (MICHEL,1969 ; GRANDIN, 1973 ; BOULANGE et al., 1973 ; BOULET, 1970ESCHENBRENNER et GRANDIN , 1970 ; GRANDIN et HAYWARD, 1975 ;BEAUDET, 1978 ; MICHEL, 1978 ; GRANDIN et THIRY, 1983).
A cot de ces tudes et surtout par la suite, les pdologues et les gologues sesont attachs l'tude descriptive et analytique dtaille de squences de profilsd'altration cuirasss ou non recoupant des demi-interfluves. Ces tudes avaient pourobjectifs principaux (1) de suivre la distribution, les enchainement et l'volution desfacis d'altration depuis la roche saine jusqu'aux horizons de surface, ventuellementcuirasss, (2) de dcrire les mcanismes physico-chimiques responsables de la formation
2
des profils d'altration latritique pais (LENEUF, 1959 ; MILLOT, 1964 ; PAQUET,1969 ; TARDY, 1969 ; BOCQUIER, 1971 ; TRESCASES, 1973 ; BOULET, 1974 ;NOVIKOFF, 1974 ; WACKERMANN, 1975 ; NAHON, 1976 ; CHAUVEL, 1977 ;LEPRUN, 1979 ; PION, 1979 ; KALOGA, 1983 ; BOULANGE, 1983 ; AMBROSI,1984; BOCQUIER et al., 1984 ; MULLER, 1987 ; LUCAS, 1989 ; MAZALTARIM,1989; BOEGLIN, 1990; FREYSSIN'ET, 1990; NAHON, 1991).
D'une manire trs gnrale, les cuirasses latritiques se distinguent les unes desautres (1) par leur facis gochimique, en relation avec la nature des roches mres dontelles drivent (WACKERMAN, 1975 ; NAHON, 1976 ; LEPRUN, 1979 ; ZEEGERS etLEPRUN, 1979; MATIIEIS, 1981; MATHEIS, 1983 ; KOBILSEK, 1990), (2) par leursfacis ptrographiques et minralogiques en relation avec les processus pdogntiquesqui varient selon l'altitude et la latitude auxquelles les cuirasses latritiques sedveloppent. En somme, elles dpendent de la variation des paramtreshydroclimatiques (pluviosit, drainage, temprature, vapo-transpiration, les fugacitsd'oxygne et de gaz carbonique dans les sols) qui contrlent les fluctuations saisonniresde l'activit de l'eau dans les profils d'altration, le pH et le potentiel d'oxydo-rduction,et par consquent les processus de formation des minraux secondaires : kaolinite,gibbsite, goethite et hmatite (NAHON, 1976 ; DIDIER et al., 1985 ; TARDY etNAHON, 1985 ; TARDY et al., 1988b ; TROLARD, 1987; TROLARD et TARDY,1987; 1989; TARDY et al., 1990; AMBROSI, 1990; NAHON, 1991).
Enfin, rcemment, les travaux ont port sur l'intrt minier d:s couvertureslatritiques en tant que porteurs de traceurs gochimiques (ZEEGERS and LEPRUN,1979 ; DAVIES and BLOXHAM, 1979 ; MATHEIS, 1981 ; BUTT, 1987 ; COLIN etLECOMfE, 1988 ; EDOU MINKO, 1988 ; COLIN et al., 1989 ; COLIN etVIEILLARD, 1991 ; FREYSSINET et al., 1989 ; LECOMTE et COLIN, 1989 ;ROQUIN et al., 1989 ; FREYSSINET, 1990).
La plupart des tudes menes jusqu' prsent concernent des rgions d'Afriquede l'Ouest o prvalent des climats tropicaux contrasts (MAIGNIEN, 1958 ; MILLOT,1964 et les auteurs cits plus haut), tandis que d'autres, moins nombreuses, concernentles rgions d'Afrique Centrale sous climats quatoriaux (MARTIN, 1966 ; MARTIN etal., 1981 ; NOVIKOFF, 1974 ; MULLER et al., 1981 ; MULLER et al., 1986 ;MULLER, 1987).
Dernirement, motivs par un souci de synthse, on a tent par une approcheplus globale, en insistant (1) sur les relations entre les facteurs hydroclimatiques et ladynamique du cuirassement, et (2) sur les fluctuations climatiques lies la drivecontinentale, de construire un modle de mise en place et d'volution gnral descuirasses latritiques sur les cratons continentaux (TARDY et al., 1988a ; TARDY etal., 1990; TARDY, 1992), et notamment en Afrique.
Sous climat tropical contrast, les cuirasses sont largement distribues dans unpaysage de buttes tmoins et plateaux. Elles se dveloppent au sommet de profilsd'altration pais et riches en kaolinite.
Lorsque le climat devient trs contrast semi-aride, les cuirasses se dgradent, unhorizon lessiv sous cuirasse se forme, de mme que des horizons d'altrationsmectitiques se dveloppent aux dpens des horizons anciens kaolinite la base desprofils (LEPRUN, 1979).
3
Sous climat quatorial, les cuirasses ne peuvent pas se former. La fort dominedans un paysage de collines en "demi-orange". Les cuirasses qui ont pu se dveloppersous des climats anciens plus contrasts se dgradent actuellement sous la fort(NOVIKOFF, 1974 ; MARTIN et al., 1981 ; VOLKOFF, 1986).
Sous climat tropical humide, le cuirassement est son maximum comme dans leHaut-Mbomou en Centrafrique. Partant du fait que la position centrale de ce pays enAfrique l'a protg de fluctuations tectoniques et climatiques trop marques, l'tude descuirasses de cette partie de l'Afrique et particulirement celles de la rgion de Dembia-Zmio apparat comme essentielle. Dans cette rgion, le paysage est caractris par unemosaque de savanes o le cuirassement est oprant, et de fort o les cuirasses sedmantlent. li se prsente comme une vaste surface ondule et cuirasse, d'aspectintermdiaire entre les paysages tabulaires du domaine soudano-sahlien du Nord, etceux de collines en "demi-orange" de la fort qutoriale guinenne du Sud.
A - BUT ET CADRE DE l'ETUDE
La rgion de Dembia-Zmio dans le Haut-Mbomou se situe dans le Sud-Est duCentrafrique (fig. 1). Cette rgion apparat comme la plus cuirasse du pays(BOULVERT, 1976 ; BOULVERT, 1983 ; BEAUVAIS et MAZALTARIM, 1988), etcomme l'une des plus cuirasse du monde.
Dans cette rgion les cuirasses ferrugineuses enveloppent la totalit des interfluveset masquent par consquent entirement les roches mres du substratum. Nanmoins,ces roches sont prsumes tre des mtabasites et amphibolites associes des facisplus acides de types schistes pimtamorphiques (MESTRAUD, 1982). L'tudegochimique des cuirasses ferrugineuses de cette rgion a pour but d'identifier lessignatures gochimiques de la nature des roches sous-jacentes.
Outre l'intrt morphologique et gochimique li l'ampleur du cuirassement, largion de Dembia-Zmio se situe aujoud'hui la charnire de deux grands domainesmorphoclimatiques opposs: (1) le domaine de la fort quatoriale humide du bassinintracratonique congolais au Sud ; (2) le domaine des savanes sches soumises unrgime tropical trs contrast des bassins intracratoniques tchadien au Nord et nilotiqueau Nord-Est. Les limites entre ces deux domaines ont pu se dplacer au cours du tempsde sorte qu'actuellement, le paysage de la rgion de Dembia-Zmio est marqu par unemosaque fort-savanes, o les domaines trs cuirasss alternent avec les domaines dedmantlement de la cuirasse.
B - LES METHODES D'ETUDE
L'tude a t mene plusieurs chelles et selon diverses mthodes sur le terrainet au laboratoire.
1 METHODE D'ETIJDE SUR LE TERRAIN
Les travaux de terrain ont t mens selon deux tapes correspondant deuxchelles d'observation et de mesure.
La premire tape a consist foncer des puits profonds disposs le long de 4
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squences recoupant des demi interfluves portant des systmes de profils cuirasssdiffrents. Parmi les 44 profils d'altration qui ont t dcrits de faon trs dtaille,certains des plus reprsentatifs ont t choisis pour l'chantillonnage in situ desprincipaux facis d'altration qui s'y succdent de la base au sommet.
La seconde tape a concern la cartographie morphologique et ptrographiquedes facis de cuirasses dans une zone regroupant tous les facis reconnus dans les puits.Les chantillons ont t dcrits et classs selon des critres de situation topographiqueet morphologique et aussi ptrographiques l'chelle macroscopique (structure,couleur...).
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5
Des lames minces polies ont t confectionnes au Laboratoire de Ptrographie etMinralogie du centre ORSTOM d'Adiopodoum en Cte d'Ivoire. L'analyseptrographique des lames minces au microscope photonique de type Olympus BR a tfaite au Laboratoire de Gologie du centre ORSTOM de Bangui en Centrafrique, et auLaboratoire de Ptrologie de la Surface de l'Universit de Poitiers. D'autre part, cetteanalyse a permis de reprer des zones destines l'analyse chimique des minraux etdes plasmas d'altration (constitus de mlange de minraux) la microsondelectronique de type Cameca SX 50 (analyses W.D.S) au Laboratoire de Ptrographiede l'Universit de Paris VI.
Par ailleurs, certains chantillons ont t choisis pour l'analyse au microscopelectronique balayage. D'autres ont t utiliss pour faire des sparations de phases,destines a l'analyse par diffraction des RX en passage lent (1/4 2e/min) associe l'analyse par spectromtries Infra-rouge et M6ssbauer, dans le but de mesurer le degrd'ordre ou de dsordre des structures cristallographiques des minraux, et les tauxd'aluminium substitu dans les oxyhydroxydes de fer, goethite et hmatite.
Les bilans gochimiques ont t calculs partir des analyses chimiques desecbantillons de puits dont on a mesur la densit apparente.
Les mthodes d'analyses et de calculs adoptes sont exposes et expliques enannexes.
C - PLAN DU MEMOIRE
Ce mmoire comporte 8 chapitres.
Dans un premier chapitre, les grands traits du cadre naturel sont examins. Sontbrosss successivement les principaux caractres du climat, de la gologie, des sols, durseau hydrographique, de la gomorphologie et de la vgtation.
Dans le second chapitre, est mesur le degr d'irrgularit ou de dsordre de lamorphologie des rseaux hydrographiques (trac des cours d'eau) et structuraux(fractures et linaments) par des mthodes d'analyse fractale, dans le but de dcrire lesfacteurs naturels ou les processus physico-chimiques responsables de cette irrgularitou ce dsordre.
Dans le chapitre 3, est aborde l'tude ptrologique dtaille de profils agencs lelong d'une toposquence et de profils complmentaires aux chelles macroscopique etmicroscopique, dans le but de dcrire (1) les facis d'altration successifs, (2) leurrelations ptrologiques, (3) les processus physico-chimiques mis en jeu lors de leurdveloppement. Par ailleurs, une tude cristallochimique est mene sur les minraux(kaolinite, goethite et hmatite) de quelques facis caractristiques. L'objectif est demesurer le degr d'ordre ou de dsordre et les taux de substitutions (fer, aluminium) quipeuvent apparatre comme autant de traductions des conditions pdoclimatiques deformation.
Dans le chapitre 4, sont diffrencis les principaux systmes cuirasss, partir del'tude minralogique et gochimique des profils d'altration considrs l'chellemacroscopique. Au total, cette tude conduit (1) tablir les bilans gochimiques de
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l'altration et du cuirassement pour chacun des systmes diffrencis, et (2) dcrire,par l'analyse statistique multivarie, les relations entre les facis minralogiques etgochimiques, et les facis ptrographiques emboits les uns dans les autres le long desprofils d'altration.
Dans le chapitre 5 sont exposs les grands traits morphologiques etptrographiques de deux: autres squences de profils d'altration cuirasss dans le but:(1) de discuter les classifications des facis d'altration existantes ; (2) de dcrirel'enchanement des principaux: facis au sein de la squence idale des profilsd'altration; (3) de formuler l'agencement gnral des grands systmes cuirasss l'chelle rgionale.
Dans le chapitre 6, on tudie la dgradation gochimique et le dmantlementmcanique des cuirasses sous fort. L'objectif est de dterminer quels sont les facteursrgulateurs de l'environnement forestier, responsables de cette dgradation. Ondiffrencie le mode de dgradation des cuirasses du Haut-Mbomou de ceux: descuirasses voluant sous d'autres latitudes. On envisage ainsi l'volution du paysagecuirass du Haut-Mbomou sous les conditions climatiques actuelles.
Dans le chapitre 7, est aborde la distribution des facis cuirasss, partir d'unecartographie morphologique et ptrographique, gochimique et minralogique desurface l'chelle rgionale. L'objectif est de prciser quelles sont les relations entrefacis, situation morphologique et nature de la roche mre, afin de discerner parmi tousles paramtres du milieu naturel, quels sont les responsables de la diffrenciationgochimique des cuirasses.
Le chapitre 8 traite: (1) des cuirasses et du cuirassement qui sont abords sousdivers aspects en tant que: (a) traits remarquables de la morphologie des paysagesd'Afrique et du Centrafrique, particulirement des rgions du Mbomou et du Haut-Bomou ; (b) marqueurs des climats et paloclimats ; (2) du climat actuel deCentrafrique partir des mesures des flux: de matires solides et dissoutes exports parle fleuve Oubangui ; (3) des paloclimats autour de l'oan Atlantique partir desdonnes sdimentologiques, palontologiques, gochimiques (isotopes)..., et en Afrique partir de la distribution des cuirasses.
La multiplication des approches, des chelles d'observation et de mesure a pourobjectif de retracer l'histoire morphologique, gochimique et climatique d'un paysagetrs cuirass, celui du Haut-bomou en Centrafrique.
CHAPITRE.!
CADRE NATUREL DU CENTRAFRIQUE
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CHAPITRE. 1 - LE CADRE NATUREL
Situe au Centre de l'Afrique, entre le Zare et le Congo au Sud, le Cameroun l'Ouest et le Tchad et le Soudan au Nord et l'Est, le Centrafrique couvre une superfi-cie de 618. 400 km2 (fig. 1).
Le milieu naturel centrafricain a fait l'objet d'une synthse gnrale qui com-prend cinq cartes au 1 : 1.000.000 et leurs notices explicatives.
- La carte pdologique (BOULVERT, 1983).- La carte phytogographique (BOULVERT, 1986).- La carte orohydrographique (BOULVERT, 1987).- La carte gomorphologique (BOULVERT, 1990)- La carte gologique rvise est actuellement en cours d'achvement.
Enfin, il faut y ajouter galement l'atlas agroclimatologique du Centrafrique(FRANQUIN et al., 1988).
1 - LE CLIMAT
Par consquent, le climat duCentrafrique varie par ses carts de tempra-ture, d'humidit relative de l'air et de prcipi-tations dans le temps et l'espace. Les tempra-tures moyennes annuelles se distribuent entre23,4C Bouar et 26,5C Birao. Les prcipi-tations sont comprises dans la plus grande par-tie du territoire entre 1200 mm et 1800 mm duNord au Sud (fig. 3).
Figure. 2 - Mouvements interannuels du frontintertropical (F.I.T) sur le Centrafrique.
F.I.T
juillet
Janvier
Posilion de. masses d elr en Afrique centrale
Le climat centrafricain est rgl par l'opposition de deux grandes masses d'air:celle de l'anticyclone de Libye, localis en Afrique du Nord-Est, et celle de l'anticyclonede Sainte-Hlne sur l'Atlantique au Sud-Ouest du continent (fig. 2).
Pendant l'hiver boral, les masses d'airsec venant de Libye engendrent un vent souf-flant du nord-est, c'est l'harmattan et la saisonsche s'installe. A la saison pluvieuse, ce sontles hautes pressions australes de Sainte-Hlne qui provoquent la remonte desmasses d'air humide selon une direction SW-NE. Le front intertropical (FJ.T) marque lecontact entre les deux masses d'air, os'installent les dpressions (fig. 2).
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Le climat centrafricain est caractris par:
(1) Une saison sche qui commence en octobre au Nord-Est, dans la rgion deBirao, et qui se gnralise dans tout le pays au mois de janvier et notamment dans la r-gion de Dembia-Zmio, o sa dure oscille entre 2 et 3 mois de dcembre fvrier.
(2) Une intersaison avant la saison des pluies qui atteint le Sud du pays dbutmars, le centre et l'Est en mars-avril, puis le Nord en avril-mai. Elle correspond un re-cul lent et progressif du F.I.T. vers le Nord.
(3) Une saison pluvieuse qui affecte l'ensemble du territoire de juin septembre.Elle est de 9 mois Boukoko en Lobaye au sud de Bangui, de 4 mois Birao dansl'extrme nord. Elle couvre gnralement 7 mois d'avril novembre dans la rgion deDembia-Zmio.
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Figure. 3 - Distribution annuelle moyenne des isohytes en Centrafrique (d'aprsDIZIAIN, 1986; extrait de FRANQUIN et al., 1988).
A- LES GRANDES ZONES CLIMATIQUES DU CENTRAFRIQUE
Les zones climatiques du Centrafrique sont dfinies partir de l'indice de plu-viomtrie "i" (il> i2, i3) d'AUBREVILLE (1948) :
il > 100 mm correspond aux mois de saison pluvieuse.
30 mm < i2 < 100 mm correspond aux mois d'intersaison.
i3 < 30 mm correspond aux mois de saison sche.
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Selon les valeurs respectives de i on distingue trois grands types de climats :Guinen-forestier, Soudano-guinen et Soudano-sahlien (fig. 4).
1 - Le climat Guinen-forestier
Le climat Guinen-forestier rgne dans tout le Sud du pays. Cest celui de lafort dense sempervirente. La pluviomtrie moyenne annuelle est comprise entre 1400mm et 1800 mm. L'vapotranspiration (ETP) moyenne annuelle est comprise entre 1400et 1600 mm (fig. 5 ; RIOU, 1975 ; FRANQUIN et al. t 1988). La temprature moyenneannuelle est de 25C et l'humidit relative de l'air de 80 % (fig. 6). Cest le climat de largion de Mbaki avec un indice de 9.2.1, des rgions de Bangui et Bangassou (8.3.1), deBambio et Rafa (8.2.2) (fig. 7).
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Figure. 4 - Distribution des principauxdomaines climatiques en Centrafrique(d'aprs BOULVERT, 1986).
Le climat guinen forestier correspond en partie au climat quatorial que l'on adans la rgion de Nola-Bayanga au sud du 4 parallle, et pour la plus grande partie auclimat intertropical entre le 4 et le 9 parallle (CHABRA, 1962).
Les lisires forestires savanes comme celles de la rgion de Dembia-Zmiosont caractrises par un indice climatique de 7.3.2 (fig. 7), qui marque la transitionentre le climat Guinen-forestier et le climat Soudano-guinen. Il est gnralement d-nomm sous-climat oubanguien (SILLANS, 1958). Sur la figure 8 sont reprsents lescaractristiques climatiques des principales stations implantes sur le bassin versant du
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Mbomou, et notamment celles de Dembia et Zmio. La saison sche est lgrementplus courte Zmio. en revanche, la saison des pluies est plus longue d'un mois. On voitdonc que les vriations climatiques (pluviomtrie) peuvent tre sensibles sur de courtesdistances aux mmes latitudes.,. 15 16 17 18 18 20 21 22 23 24 25 26
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Figure. 5 - Distribution annuelle moyenne des courbes d'iso-vapotranspiration (ETP,en mm) en Centrafrique (d'aprs RIOU, 1972 et 1975; extrait de FRANQUIN et al.,1988)
HUMIDITE RELATIVE MAXIMALEMoyenne Annuelle (%)
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Climat soudanien sous climat nord soudanien : u..I- midiosoudanien: lU ((,u)
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Figure. 7 - Distribution des grands domaines climatiques en Centrafrique selon l'indice id'AUBREVILLE (1948) (tablie par BOULVERT, 1985).
2 - Le climat Soudano-guinen
Le climat Soudano-guinen a deux saisons tranches, avec une pluviomtriemoyenne annuelle comprise entre 1000 mm et 1400 mm. Il correspond en grande partieau domaine intertropical de CHABRA (1962). L'ETP moyenne annuelle est compriseentre 1600 mm et 1800 mm (fig. 5). La temprature moyenne annuelle est de 25,5C etl'humidit relative de l'air de 75 % (fig. 6). C'est le climat qui rgne sur toute la SurfaceCentrafricaine au centre du territoire. Il est caractris par les indices 6.3.3, 6.2.4, 6.1.5ou encore 5.2.5 la transition avec le domaine Soudano-sahlien (fig. 7).
3 - Le climat Soudano-sahlien
Le climat Soudano-sahlien a une saison sche plus longue que la saison humide.Il correspond au climat sub-sahlien de CHABRA (1962), et c'est le climat de la rgionde Birao l'extrmit nord du pays. La pluviomtrie moyenne annuelle est compriseentre 600 mm et 1000 mm. L'ETP moyenne annuelle est comprise entre 1800 mm et1900 mm (fig. 5 ; RIOU, 1975 ; FRANQUIN et al., 1988). La temprature moyenne an-nuelle est de 26,5C et l'humidit relative de l'air est d'environ 65 % (fig. 6). Les indicesclimatiques les plus couramment relevs sont 4.3.5 ou 4.2.6 (fig. 7).
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Figure. 8 - Pluviogrammes de Dembia, Zmio, et des principales stations du bassin ver-sant du Mbomou (document original d'aprs les donnes extraites de FRANQUIN etal., 1988).
B - CONCLUSION
Situe la charnire entre deux grands domaines climatiques, guinen forestierhumide au Sud et soudano-guinen contrast des savanes plus au Nord, la rgion deDembia-Zmio subit les influences de ces deux types de climats au cours de l'alternancedes saisons humides et sches. Alternativement, l'un peut l'emporter sur l'autre suivantles annes plus humides ou plus sches. Bien plus, l'un peut se faire plus sentir quel'autre selon la situation gomorphologique.
Il est clair qu'un mme climat n'agit pas de la mme faon en tous points du pay-sage et sur tous les types de roches mres. Il conditionne (1) les processus d'altrationdes roches, (2) les processus d'rosion en modelant les paysages. Au total, il concourt la diffrenciation dans l'espace et le temps des formations superficielles.
Le climat controle galement le dveloppement de tel ou tel type de vgtation, etdtermine le rgime des rivires.
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II - LAGEOWGIE
A - HISTORIQUE
Les tudes gologiques sur le territoire qui est devenu en 1958 la RpubliqueCentrafricaine dbutent par des recherches minires qui conduisent en 1912 la dcou-verte des premiers indices aurifres, et en 1914 la dcouverte du premier diamant (L.BRUSTIER, 1933, 1934). Les campagnes de prospection gologique et minire(cartographie rgulire de reconnaissance) menes par la Compagnie Equatoriale deMines vont alors s'intensifier dans le Centre et l'Est de l'Oubangui-Ch~ et conduire la ralisation des premiers documents cartographiques (LOIR, 1918 ; DENAEYER etCARRIER, 1928 ; DEMAY, 1932). Par la suite, les contributions des gologues del'AE.F. seront nombreuses, et notamment celles de WMBART (1933a et b, 1935a etb), POUNARD (1935), BORGNIEZ (1935a et b, 1936) et KORABLEFF (1940). Dansle mme lan, BABET (1935) prsente une premire esquisse gologique de la partieouest de l'Oubangui-Chari. Ce sont LEGOUX et HOURCQ qui ralisent en 1943 lapremire synthse gologique de l'Mrique Equatoriale au 1 : 3.500.000. Sous l'impulsionde ce dernier, des moyens considrables pour l'poque vont tre dploys, et les annes1950 seront fastes en matire de recherche gologique et minire. Ainsi, en 1952, unenouvelle carte d'ensemble au 1 : 2.000.000 de l'Mrique Equatoriale et du Cameroun estralise par NICKLES (1952). L'ORSTOM apporte sa contribution avec sa section degophysique, dont les tudes fournissent des lments importants sur la connaissance dela structure profonde du sous-sol centrafricain (CRENN, 1956, 1957 ; LOUIS, 1960,1962 et 1964). En 1958, une nouvelle carte gologique d'ensemble de l'MriqueEquatoriale au 1 : 2.000.000 est prsente par G. GERARD. Aujourd'hui, la cartegologique de rfrence pour la Rpublique Centrafricaine est celle dite par leBRGM en 1964, et J.L.MESTRAUD en tait le coordinateur. La notice devant accom-pagner ce document ne sera publie qu'en 1982. Une nouvelle synthse gologique au 1: 1.000.000 est actuellement en cours d'laboration, sous la coordination d'Y.BOULVERT (ORSTOM), avec les contributions des gologues qui ont tudi diff-rentes rgions du Centrafrique au cours de la dcennie 1980-1990, essentiellment dansle cadre de la Coopration Universitaire Franco-Centrafricaine (POIDEVIN, 1978,1979, 1983, 1985 ; CORNACCfllA et GIORGI, 1986 ; CENSIER, 1989). Il convientnanmoins de noter que le manque de donnes gochronologiques suffisantes rendencore difficile les corrlations entre les interprtations stratigraphiques tablies danschaque rgions.
B LES FORMATIONS GEOLOGIQUES DU CENTRAFRIQUE
La carte des formations gologiques du Centrafrique (fig. 9) a t ralise d'aprsles travaux de GERARD et MESTRAUD (1958 et 1961), MESTRAUD (1982),POIDEVIN (1978, 1979, 1983 et 1985), CORNACCHIA et GIORGI (1986) etCENSIER (1989).
Les formations gologiques du Centrafrique comprennent (fig. 9) :
- Les formations du socle qui sont soit cristallophylliennes soit ignes. On dis-tingue celles qui sont d'ge archen (POlOEVIN, 1978) et celles qui sont d'ge protro-zoque et qui appartiennent au "Complexe de Base" (MESTRAUD, 1982), quivalent ducomplexe granito-gneissique de CENSIER (1989).
- Les formations sdimentaires et volcano-sdimentaires peu ou pas mtamorphi-
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ses maintenant dates du Protrozoque infrieur moyen (CENSIER, 1989) aprsavoir t places au Protrozoque suprieur (BESSOLES et TROMPETTE, 1980;POIDEVIN, 1979, 1983 et 1985; CORNACCHIA et GIORGI, 1986).
- Les formations de couverture composes de dpots glaciaires primaires, glacio-lacustres secondaires, fluviatiles du tertiaire continental et quaternaires alluviaux.
1 - Le complexe de base dans la rgion de Dembia-Zmio
a - Les roches mtamorphiques
Les roches cristallophylliennes constituent l'essentiel du substrat de la rgion deDembia-Zmio (fig. 10).
Les amphibolo-pyroxnites et amphibolites
L'aire de prdilection des amphibolo-pyroxnites est centre autour de la rgionde Bangassou au sein de ce que MESTRAUD (1982) a appel "Complexe du Mbomou",lequel couvre une surface d'environ 30.000 Km, et reprsente l'quivalent centrafricaindu Complexe amphibolitique et gneissique du Bomu au Zare (THIBAUT, .1984). Datd'environ 3.000 Ma (LAVREAU et LEDENT, 1976), on peut envisager 3.400 Ma pourla formation des prcurseurs gabbro-basaltiques des amphibolites gneissiques. On rat-tache gnralement ce complexe tout ce qui est amphibolites, amphibolo-pyroxnites,et plus rarement pyroxno-amphibolites et pyroxnites. Les minraux les plus frquentsde ces facis sont les hornblendes verte et brune, accessoirement les pyroxnes (augite,pigeonite et diopside), un peu de quartz, des plagioclases plus ou moins saussuritiss,oscillant entre l'andsine 'acide et le labrador basique, et dans une moindre mesure, desminraux accessoires, tels que grenats, pidotes et sphnes.
Les migmatites
A l'Est, la frontire avec le Soudan, les migmatites sont bien dveloppes. Ellessont d'une manire gnrale, constitues de grandes plages de quartz et microclinenoyes au sein d'une msostase d'lments fins. Les migmatites gneissiques sont mi-crocline et plagioclases, l'lment caractristique le plus frquent tant la biotite,parfois associe la muscovite et l'amphibole. Les embrchites sont biotite seule, biotite et grenats, deux micas, biotite et amphiboles.
Les gneiss
Les gneiss sont largement reprsents dam la rgion de Yalinga (WOLFF, 1963),o ils apparaissent en intercalations subordonnes au sein du Complexe amphibolo-py-roxnique du Mbomou. Ce sont des gneiss deux micas, ou biotite seule, plagiocla-siques microcline, facis leptynitique. Dam l'extrme Est de la RpubliqueCentrafricaine, ils sont intercals entre des micaschistes et des migmatites (fig. 10 ;GERARD et MESTRAUD, 1958).
. Les micaschistes
Les micaschistes s'tendent depuis le Mbari jusqu'aux sources du Mbomou, cou-vrant ainsi une partie du bassin du Chinko et de la Ouara (fig. 9), o ils sont inclus au
15
sein des gneiss et migmatites. Dans la rgion de Djma, GERARD et MESTRAUD(1958a et 1961) ont observ et dcrit des IIcaschistes muscovite et sricite avec par-fois de la chlorite et du grenat, ainsi que des micaschistes oligodasiques deux IICas,disthne et grenat.
~ Granites intrusifsl:::.:.:.:::J (Prcambrien suprieur cambrien probable)
COMPLEXE SCHISTo-aUARZlTIQUE Facis ruptifs
Sries pimlamorphiques d'ge archen il prolrozoque infrieu. I~ Granites htrognes (Prcwmbrien indifferenci). '-"~
~ Facis schisto quarlzitiques micaschisleux
[J.:..TI..' Granites intrusifs (Prcwmbrlen indifferenci)Dge incertainSries pimtamorphiques et mtamorphiques
i~ll~1 Schistes et micaschistes dominants
Micaschistes dominants
SOCLE GAANIT-GNEISSIQUE (ou Complexe de base)
Facis mtamorphiques
E::::-:-:3 Gneiss
Series pimtamorphiques aage protrozoque infrieur moyen
t(/j.:1 facis schisto quartzit iques
~ Facis carbonatsFORMATIONS DE COUVERTURE
III
[. Complexe amphibolo pyroxniqueAmphibolites du Mbomou (Archen!
Charnockites
Migmatites
~:..;.,.
!.....J.~:~...~" .
r::::lE~
Formation glaciaire de la Mambr ,(Silurien mfri.urou Devonien suprieur j Carbonifre suprieur J
Formations de Carnot et de Mouka Ouadda(Crtac moyen iJ suprieur)
Formations palolchadiennes du continentalterminal ( Cnozoque)
formalans notchadiennes {Quaternaire ancien 1
l~ .~;. Alluvions rcentes (Quarernaire rcen()
Figure. 9 - Distribution des formations gologiques en Centrafrique.
16
Les schistes pimtamorphiques
Dans la rgion de Zmio, un vaste ensemble pimtamorphique comprend es-sentiellment des sricitoschistes et chloritoschistes avec des quartzitoschistes et desquartzites sricite subordonns.
Les quartzites
On trouve des quartzites vitreux gros lments riches en quartz (en grandesplages), avec du microcline et de la muscovite dans une moindre mesure. Ils se prsen-tent en niveaux lenticulaires intercals dans l'ensemble pimtamorphique (fig. 10). Lesquartzites muscovite dominent, mais on a galement des quartzites oxydes de fer(hmatite), et des quartzites feldspathiques pyroxnes (diopside).
26
50 lOOk..J 1
5
COMPLEXE DE BASE
b)\:;.\',:::j Ouartzites~ Schisles pimtamorphiques
l~~~~~~~~~ Micaschims
D'" '. Gneiss... "I:::Y:::~ Amphiboliles
[[[I]]] Amphibolo - pvroxniles du Mbomou
Migmatites
Intrusions - Oolrites - Basaltes - Gabbros
[:3..... + -+ Granites intrusifs +.
SERIES DE MORKIA
.1ff~~ Formations schisto - grseuses.X-~
~"-'I~"'~ ;._~~ Formations grseuses
"', I~I-
_ Aires kar$liQues prsumes carbonates
.~ Formations carbonates
Figure. 10 - Distribution des formations gologiques dans la rgion de Dembia-Zmioau Sud-Est du Centrafrique (Extrait de la carte gnrale figure. 9).
b - Les roches ruptives
Les roches ruptives sont abondantes dans tout le Centrafrique, et reprsentssurtout par des granites, mais aussi par des roches basiques. Ces intrusions recoupenttoutes les formations du socle.
17
Les granites
Dans l'Est du Mbomou, un massif de granite (de type syntectonique concordant)recoupe les amphibolo-pyroxnites. Depuis le coeur de ce granite jusqu' l'encaissant,on passe d'une composition quartz, microcline, oligoclase, biotite, une compositiono le microcline disparat et o l'amphibole voisine avec la biotite.Les granites post-tectoniques sont plus alcalins que les prcdents. lis comprennent duquartz, du microcline perthitique, de l'oligoclase et de la biotite. La hornblende verte estfrquente et les pyroxnes rares.
Par ailleurs, au sein du massif du Chinko-Vovodo, on trouve des granites fins amphiboles, des granites porphyrodes calco-alcalins biotite et une diorite quartzitique amphiboles, plagioclases abondants et pidote.
Les intrusions basiques
Les intrusions basiques sont appelles communment mtabasites(MESTRAUD, 1964). Ce sont pour la plupart, des dolrites et des gabbros. Les dioritessont moins frquentes. L'volution de ces roches s'accompagne gnralement de la saus-suritisation des plagioclases et de l'ouralitisation des pyroxnes, avec apparition de chIo-rite. Les doIrites se prsentent frquemment en dykes ou en sills.
Dans la rgion de Zmio, un important massif de roches basiques gabbroques etdolritiques (fig. 10) a t cartographi dans la valle de la Ouara (GERARD etMESTRAUD, 1958). L'aspect de ces roches est schisteux. Elles prsentent une composi-tion minralogique amphiboles (actinote), baignant dans un fond riche en pidotes,zosites, quartz, plagioclases non macls, phengites, leucoxne et ilmnite. De la biotitede noformation accompagne parfois la chIorite.
2- Les formations sdimentaires et volcano-sdimentaires peu ou pas mtamor-~~ ,
Les formations sdimentaires et volcano-sdimentaires peu ou pas mtamorphi-ses sont habituellement dates du Prcambrien suprieur (BESSOLES etTROMPETIE, 1980 ; MESTRAUD, 1982 ; POIDEVIN, 1979 et 1985 ;CORNACCHIA et GIORGI, 1986). Elles correspondent des sries de couverture dis-cordantes sur le Complexe de Base, qui ont t plisses, et souvent visites par des in-trusions basiques. Elles couvrent une superficie de l'ordre de 55.000 Km en RpubliqueCentrafricaine (WOLFF, 1962 ; MESTRAUD, 1982). Leur distribution stratigraphiqueau sein du Prcambrien est encore largement discute. Les travaux de CORNACCHIAet GIORGI (1986) et CENSIER (1989) sont les plus rcents sur le sujet.
Les auteurs s'accordent reconnatre cinq grandes formations qui se rapportent de grandes sries dcrites localement (CORNACCHIA et GIORGI, 1986) :
- Le Complexe Volcano-sdimentaire de la Yaji ou "Greenstones".
- Les mtasdiments de la srie de la Yangana (WACRENIER, 1960;CORNACCHIA et GIORGI, 1986).
- Les quartzites sricite et chlorite de la srie de Bangui avec interstratificationde schistes sricite et chIorite. Cette srie correspond la srie de Morkia dans l'Estcentrafricain autour de la zone tudie (BESSOLES et TROMPETTE, 1980).
18
- Une srie carbonate ou srie de Fatima, qui a son quivalent dans l'Est.
- Les formations sdimentaires regroupes dans la srie de Bimbo.
a - Les formations grseuses de la srie de Morkia
Ces formations sont corrles aux formations Lindiennes du Zare.
b - Les formations carbonates de la rgion de Dembla-Zmio
Les formations carbonates sont bien reprsentes l'Est de Zmio et au Nord-Nord-Ouest de Djma (BOULVERT et SALOMON, 1988). En RpubliqueCentrafricaine, elles couvrent une superficie d'environ 17.500 Km, et sont toujours mas-ques par un puissant manteau d'altration.
3 - Les formations superficielles de couverture
Les formations superficielles de couverture ne sont pas reprsentes dans notrezone d'tude. Elles comprennent:
- Les formations glaciaires pnmaues, reprsentes par la formation de laMambr (CENSIER, 1989).
- Les formations fluviatiles dates du Crtac, reprsentes par la Formation deCarnot (CENSIER, 1989), et les grs de Mouka-Ouadda (BESSOLES et DELAFOSSE,1958 ; DElANY, 1959). Ce sont les roches magasins du diamant exploit dans les al-luvions quaternaires. Elles proviennent du dmantlement et du remaniement de laformation de la Mambr et du socle schisto-quartzitique.
- Les formations du Tertiaire Continental.- Les formations du Quaternaire (dpts alluviaux rcents et oliens), tudis par
BERTHOUMIEUX et DElANY, (1956 et 1957) et WOLFF (1962).
C - EN CONCLUSION
En l'absence d'une chronologie absolue fiable, les formations gologiques deCentrafrique ne sont pas encore bien cales dans le temps.
Cependant certaines rgions sont mieux connues que d'autres. C'est le cas decelles qui sont proches de Bangui.
La rgion de Dembia-Zmio est aussi parmi les plus mal connues du territoirecentrafricain et peut-tre du continent africain. Outre son loignement de la capitale, laraison principale est que la plupart des formations gologiques de cette rgion sontmasques par un manteau d'altration cuirass trs pais. Entre Dembia-Zmio, les fa-cis les plus communment cartographis (MESrKAUD, 1982) se rapportent des am-phibolo-pyroxnites, des micaschistes, des amphibolites, des schistes pimtamor-phiques, des migmatites et des formations grseuses rattaches la srie de Morkia (fig.10).
Dans l'ensemble, le substratum gologique de la rgion de Dembia-Zmio est denature basique.
19
III - LES SOLS
Depuis une trentaine d'annes, les connaissances acquises sur les sols centrafri-cains, sont dues aux travaux des pdologues de l'ORSTOM ( BENOIT-JANIN, 1960 et1962 ; QUANTIN, 1961 et 1965 ; BOULVERT, 1966, 1968, 1969, 1970, 1971a, 1971b,1972 et 1983; CHATELIN, 1969; BEAUDOU, 1971; CHATELIN et al., 1972; JAMET,1978 ; NGOUANZE, 1978 ; LUCAS, 1979 ; BEAUDOU et CHEVAL, 1980).
En Centrafrique on distingue:
(1) Des sols minraux bruts et peu volus. Ce sont pour la plupart des solsd'rosion sur roche (lithosols) ou cuirasse.
(2) Des vertisols. BOULVERT (1983) identifie et cartographie des vertisols li-thomorphes sur roches basiques dans la valle de la Pend au sud-est de Bocaranga, etsurtout cartographis l'Est-Nord-Est, tout prs de la frontire avec le Tchad. Il recon-nat galement des vertisols topomorphes dans les plaines marcageuses du Parc St.Floris au Nord.
(3) Des sols sesquioxydes de fer:
Ce sont les sols ferrugineux tropicaux lessivs qui peuvent tre:
* sans taches ni concrtions;* taches ou concrtions;* hydromorphes pseudogley;* indurs carapace ou cuirasse.
,
(4) Des sols ferrallitiques moyennement fortement dsaturs, les plus rpandussont (fig. 11) :
- intergrades ferrallitiques volution ferrugineuse ; les uns sont remanis, lesautres appauvris;
- ferrallitiques sensu-stricto ; on distingue les sols typiques, remanis, appauvriset cuirasss.
(5) Des sols hydromorphes qui peuvent tre:
- hydromorphie temporaire;- hydromophie permanente;- indurs carapace ou cuirasse.
A - LES SOLS DE LA REGION DE DEMBIA-ZEMIO
Dans la rgion de Dembia-Zmio, BOULVERT (1983) a cartographi:
(1) Des sols minraux bruts ou sols peu volus d'rosion:
- sur cuirasse ancienne des hauts-plateaux;- sur cuirasse ou carapace des bas-plateaux;- sur cuirasse de pente ou de versant.
20
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Sols ferrallitiques fortement
moyennement dsaturs rouges ou ocre
Sols ferrallitiques structure
alliat ique[[J.. ~ . .. .. . ........ ............. ...' .
Sols fer rugineux tropicauxlessivs dominants; b,eiges
sur aIluvions pa lo - tchadiennes
; sur materiau d'apport olien Cgoz-)
Sols ferrallitiques intergrades
ferrugineux tropicaux: ocre ou beiges
Sols ferrallitiques fortement dsaturs
souvent mal drains: jaunes
Sols fe rrallit iques moyennement
dsaturs: ocre. rouges ou beiges
Lithosols et / ou sols jeunes d'rosion
sur reliefs rocheux indiffrencis
Sols ferrallitiques moyennement
dsaturs rouges ou ocre parfois.belges
Sols ferrallitiques moyennement fortement
dsaturs. bien drains, de couleur vive
Sols fcrrall it iques indiffrencis appauvris
en argile sur matriau sableux
Figure. 11 - Distribution des principales formations pdologiques en Centrafrique(d'aprs BOULVERT, 1983).
(2) Des sols ferrallitiques moyennement fortement dsaturs :
- rouges et remanis des entailles de talwegs;- rouges et indurs blocs de cuirasse dmantele;- ocre indurs carapace vacuolaire tachete;- ocre et appauvris ou remanis dans les valles des grandes rivires.
21
1 - Les sols minraux bruts ou peu volus
Les sols minraux bruts ou peu volus comprennent les sols d'rosion sur roches(fig. 11) ou sur cuirasses latritiques.
lis sont bien reprsents en Rpublique Centrafricaine, en raison de l'importancedes cuirasses, et particulirement dans la rgion de Dembia-Zmio.
Ce sont des sols minces, qui prsentent un horizon A peu pais, pauvre en matireorganique, reposant directement sur le matriau originel, que constitue la cuirasse lat-ritique.Dans la rgion de Dembia-Zmio, ces sols apparaissent sur les plateaux et les versants :ce sont les sols des "lakrs" ou ''bow" (BOULVERT, 1971b), qui s'individualisent aucoeur des savanes arbores comme des aires dnudes sur cuirasse subaffleurante ou af-fleurante (SILlANS, 1958). La densit des termitires champignons y est souvent re-marquable. L'horizon A est gnralement interprt comme un matriel remont parles termites depuis l'horizon d'argile tachete des profils d'altration cuirasss(ESCHENBRENER, 1987). cet horizon renferme gnralement de nombreux nodulesferrugineux d'un ou plusieurs centimtres qui proviennent de la fonte gocbimique de lacuirasse (BEAUVAIS et al., 1990 ; BEAUVAIS et TARDY, 1991 ;).
2 - Les sols ferrallitiques
Les sols, ferrallitiques sont les sols les plus rpandus en RpubliqueCentrafricaine (fig. 11), puisqu'ils couvrent environ 70 % du territoire. On sait qu'ilssont caractristiques des zones gographiques climat tropical humide (AUBERT etSEGALEN, 1966) qui est le climat dominant sur le territoire centrafricain. Rappelonsque sous ces conditions l'altration des minraux primaires est intense, la silice et lesbases tant en grande partie limines des profils d'altration, la kaolinite dominanteest associe la goethite, l'hmatite et la gibbsite.
On distingue d'ordinaire trois types de sols ferrallitiques d'aprs leur taux de sa-turation (fort, moyen ou faible), qui se succdent depuis les zones mridionales les plushumides de forts, jusqu'aux zones septentrionales plus sches des savanes (AUBERT,1965). D'une manire gnrale, les sols ferrallitiques centrafricains sont moyennement fortement dsaturs.
Dans la rgion de Dembia-Zmio, BOULVERT (1983) a identifi et cartogra-phi quatre types de sols ferrallitiques moyennement fortement dsaturs:
- Des sols ferrallitiques rouges remanis dans les entailles de talwegs, ou au pieddes escarpements cuirasss bien drains. Ces sols prsentent un horizon graveleux blocs et nodules de cuirasse dmantele moins de 150 cm de profondeur.
- Des sols ferrallitiques rouges indurs dans les domaines de fort semi-humideen bordure ou au coeur des plateaux cuirasss. Ces sols prsentent un horizon de d-mantlement de la cuirasse, et un horizon nodulaire meuble pais de 7 9 mtres. Lesnodules sont de taille centimtrique, de couleur rouge-violac brune et prsentent lesmmes caractres ptrographiques que la cuirasse. La matrice est rouge structure po-lydrique fine (agrgats de 3-4 mm) bien are.
- Des sols ferrallitiques ocre, indurs carapace vermiforme des bas-plateauxcuirasss. Ce sont des sols essentiellement constitus de kaolinite et goethite, qui peu-
22
vent prsenter un horizon B ferrugineux hydromorphie ou pseudogley en profondeur.
- Des sols ferrallitiques ocre, appauvris ou remanis dans les valles de la Ouaraet du Mbomou. Les sols ferrallitiques appauvris ont un horizon A moins argileux et plussableux (appumite psammitique de CHATELIN et MARTIN, 1972) que les sols ferralli-tiques typiques. De plus, ils sont gnralement dcolors en surface.
Par ailleurs, BOULVERT (1983) a distingu pour chaque type trois facis enfonction de la couleur de l'horizon B : rouge (2,5 YR ou lOR), ocre (5YR), jaune oubeige (7,5 YR ou 10YR), suivant la nature du matriau originel (roche basique ouacide) ou la position toposquentielle du sol. Bien souvent, on passe de sols ferralli-tiques rouges l'amont des squences des sols ocre puis jaune-beige l'aval ou dansles fonds de valles.
B- CONCLUSION SUR LES SOLS
Les principaux sols de la Rpublique Centrafricaine sont par ordre d'importance: les sols ferrallitiques ; les sols peu volus d'rosion sur cuirasse latritique bien dve-lopps dans la partie mridionale du pays et sur la Surface Centrafricaine au centre ; lessols intergrades ferrallitiques volution ferrugineuse ; les sols ferrugineux tropicauxqui sont uniquement dvelopps dans la partie septentrionale du territoire.
La diffrenciation de ces sols dpend de la nature de la roche mre et ducontexte morphoclimatique qui dterminent les conditions de leur formation, et doncleur pdognse.
Lorsque l'on va vers le Nord, les sols ferrallitiques voluent vers des facis fer-siallitiques ferrugineux tropicaux, chacun d'eux apparaissant comme un tmoin palo-morphoclimatique lorsqu'il est isol sous la forme de relique dans le domaine de prdi-lection de l'autre.
Les sols d'rosion sur cuirasses latritiques anciennes sont largement dvelopps,particulirement dans la rgion de Dembia-Zmio, o les cuirasses sont largement dis-tribues dans tout le paysage.
Dans cette rgion, les sols ferrallitiques prsentent toujours un horizon nodulairepais et parfois un horizon superficiel de dmantlement de la cuirasse. Ces sols se d-veloppent sous couvert forestier autour et au coeur des plateaux cuirasss, et aussi dansles valles.
IV - LA MORPHOLOGIE GENERALE
A LES GRANDS TRAITS MORPHOLOGIQUES DU CENTRAFRIQUE
La Rpublique Centrafricaine avec une superficie de 618.400 km2, apparat glo-balement comme une vaste pnplaine modele par les phnomnes d'rosion mca-nique et d'altration mtorique qui se sont succds au cours des temps phanro-zoques, sous l'influence des fluctuations tectoniques et climatiques.
Dans son ensemble, le territoire centrafricain constitue un seuil sparant troisgrands bassins : le bassin congolais au sud, le bassin tchadien au nord et le bassin nilo-tique l'Est-Nord-Est.
Les grands traits de la morphologie centrafricaine sont marqus par (fig. 12) :
23
rr====X====:::li!===:::=JL===:::::I!L===::::::Ji..-----r.;;.~----,
GEOMORPHOLOGIE
". ,.
[?] Massif du Dar Chala Surface centrafricaine . . . . 1330 m 700 _eOOm
ml Surface de la Lim-Bocaranga E::':::J Pimont tchadien-nilotique1200 - 1100 m r==:::J 500 AOO m
IDSurface de Bouar-Baboua ~ Pimont oubanguien1000_900m ~ 4S0.300m
Figure. 12 Distribution des grands ensemblesmorphologiques en Centrafrique (d'aprs BOULVERT,1990).
!:':m:::::iiifl Grs msozoque800 - 500 m .
/ Faille
D Plaine tchadienne-congolaise-- 3OQ-200m
(1) Les hauts-plateaux et reliefs d'altitude suprieure 900 m :
- Au Nord-Ouest, prs de la frontire avec le Cameroun, les plateaux de Bouar-Bocaranga sont domins par le Mont Ngaoui qui, avec 1420 m d'altitude, est le point leplus lev du territoire.
Cet ensemble comprend:
* des plateaux d'altitude 1200-1100 m, qui constituent la surface de la Lim-Bocaranga quivalent de la surface camerounaise du Minim-Martap culminant 1200 m(fig. 12);
* des plateaux d'altitude 1000-900 m, qui forme la surface de Bouar-Baboua,prolongement du plateau camerounais de l'Adamamoua ou de la surface de Meigangaqui culmine environ 1000 m (SEGALEN, 1967) (fig. 12).
- Au Nord-Est, prs de la frontire avec le Soudan, le massif du Dar Chala quiprsente quelques reliefs suprieurs 1300 m (fig. 12 ; BOULVERT, 1982). C'est au
24
coeur de ce massif que se trouve le point triple 1010 m d'altitude (BOULVERT,1987), sparant les trois grands bassins d'Mrique Centrale: congolais, tchadien et nilo-tique.
(2) Les plateaux :
Les plateaux reprsentent environ 60 % de la surface du territoire centrafricain.Ils sont isols des reliefs par des escarpements qui culminent entre 800 et 900 d'altitude.Ces plateaux s'tagent entre 500 et 800 m (fig. 12).
Les plateaux de la Surface Centrafricaine sont les mieux reprsents et ilss'tagent entre 600 et 700 m. La surface Centrafricaine s'appuie sur les reliefs du Nord-Ouest et du Nord-Est. Elle domine la surface de l'Oubangui au sud et le pimont tcha-dien au nord-est d'environ 200 m. Elle rsulte d'un mouvement peirognique dat duCrtac survenu lors de l'ouverture de l'Atlantique Sud. Cet vnement provoqual'affaissement des cuvettes congolaise et tchadienne, selon deux grands axes de fractura-tion parallles (N700E) qui limitent cette surface (BOULVERT, 1982).
Par ailleurs, la surface Centrafricaine est oblitre par deux placages de GrsMsozoques qui culminent entre 500 et 800 m (fig. 12).
(3) Les plaines:
Les plaines sont reprsentes par les pimonts Oubanguien et Tchadien. Elless'talent des altitudes comprises entre 300 et 450 Ill, et reprsentent environ 30 % dela surface du territoire (fig. 12). BOULVERT (1990) distingue les plaines sur alluvionsdes pdiments sur socle.
B- MORPHOLOGIE DE LA REGION DE DEMBIA-ZEMIO
La rgion de Dembia-Zmio dans le Haut-Mbomou est entirement dans la zonede la Surface Centrafricaine (fig. 12). C'est la rgion la plus cuirasse, et la plus encla-ve d'Mrique, puisqu'elle se trouve plus de 1750 km des ctes. Elle est caractrisepar une multitude de plateaux cuirasss (fig. 13) dont l'enveloppe constitue une surfaced'altitude moyenne 650 Ill, lgrement incline vers la rivire Mbomou au sud. Elles'inscrit dans un ensemble plus vaste, le Plateau du Mbomou qui repose sur le Complexeamphibolo-pyroxnique du Mbomou, limit au Nord par un ligne joignant Bakouma Derbissaka, l'Est par l'axe Morkia-Zmio, l'Ouest par l'axe Bakouma-Ouango (fig.13), et se prolonge gologiquement et morphologiquement au Zare, au sud de la rivireMbomou.
L'altitude et l'induration de ces plateaux cuirasss vont croissant de l'Ouest-Sud-Ouest l'Est-Nord-Est (fig. 13). Par consquent dans une zone de forme trapzodaledlimite entre Rafa, Derbissaka, Morkia et Zmio, ils s'tagent en moyenne entre 550et 770 m. Les plus indurs sont situs entre Dembia et Zmio (fig. 13).
Le paysage cuirass de la rgion de Dembia-Zmio se dcompose en deuxgrandes units de model (fig. 14 et 15):
- La premire correspond aux plateaux cuirasss suprieurs (lA) les plus levs(650 m en moyenne) et leurs versants cuirasss (B) et entaills par des talwegs profondset troits (4) (fig. 15). Elle domine entre Dembia et Zmio dans la partie gauche du bas-sin versant de la Ouara (fig. 13).
25
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Extrait de la catte morpho~pdologlQue de ReA
Intensite du cuir.s:semoot : c.=Jowfo".~t "'O'reft _euOo"'-'-" '/)ftd~.s i6 Mbom
26
Les versants cuirasss en contre-baS des plateaux suprieurs sont plats ouconcaves, inclins en moyenne de 10 dans leur tiers amont bois d'une fort semi-hu-mide, et de 5 dans leur partie avale dnude.
Les entailles des talwegs sont profondes et troites, et gnralement boisesd'une fort vallicole humide. Les "marigots" coulent entre 550 et 570 ID, et sont dominsd'une cinquantaine de mtres par les bords trs escarps de l'entaille. Par consquent,les pentes y sont raides, comprises entre 25 et 30.
Entailles avec forl humideCUIS wilh humid (orest
surlace convexe
surface concave
o 0.5 1 km,
lCIIIBas plateaux
~ Lowplaloaus3C~Versants avals
Downslopes
Hallts plateauxH~h plateaus
Versants amoot et fortUpslopes an(fsem~humid (ores;
lAIII2AH?i>:]
3Sm3
Figure. 14 - Distribution des grands ensembles morphologiques cuirasss dans la rgionde Dembia-Zmio (d'aprs BEAUVAIS et MAZALTARIM, 1988).
9km876543
S.SYSTEMSYSTEME B
A.SYSTEM 1 1E SYSTEMEAI! C.SYSTEM F
I~~ii:!....:: lA 2A 1 1 SYSTEME C550L----...~,~&="'~o 2
A.SYSTEM 8 SYSTEMG 1 SYSTEME Ail C.SYSTEM '1 SYSTEMF 8 H
~ltitude ,2A 1 SYSTEME CI' 1 1 r
(m~~gJ-_",llCA::::o;__.b,JJ~ tA ~~~~
o 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 km
Figure. 15 - Enchanement des diffrentes units morphologiques dans la rgion deDembia-Zmio en Centrafrique (coupes de la Figure. 13).
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2 - La seconde unit de model
Les plateaux cuirasss infrieurs forment une surface lgrement ondule, alter-nant parties convexes et parties concaves. Les zones dprimes correspondent gnra-lement des zones de moindre drainage o les eaux se rassemblent pour former desmares temporaires comparables celles existant sur les plateaux suprieurs. Ils sont euxaussi dnuds ou clairsems d'enclaves forestires semi-humides aux abords des zonesinondables.
Partout o la vgtation ligneuse se dveloppe, la cuirasse se dgrade et se d-mantle. Par consquent, elle se transforme progressivement et cde le pas des solsferrallitiques rouges ou ocre, possdant un horizon graveleux dans les 2 ou 3 premiersmtres, et un horizon nodulaire pais et profond de 7 9 mtres sous l'horizon de cui-rasse dmantele.
C - EN CONCLUSIONS
Les plateaux d'altitude moyenne comprise entre 500 et 800 m dominentsur le territoire centrafricain. Exception faite des plateaux grseux msozoques, ils sonten grande partie cuirasss et recoupent une grande varit de roches mres.
La rgion de Dembia-Zmio apparat comme un prolongement vers leSud-Est de la Surface Centrafricaine. Cependant, elle s'en diffrencie par l'abondancedes hauts-plateaux appartenant la premire unit de model. On ne retrouve ce typede paysage que dans la rgion de Kouki au Nord du pays.
Les hauts plateaux, les versants et les bas-plateaux semblent driver d'une mmesurface initiale ondule, et par la suite entaille et rode. Les diffrences morpholo-giques entre les haut-plateaux et les bas-plateaux sont soit le reflet d'une diffrenciationdes roches mres du substratum, soit dans le cas ou les roches sont identiques, le rsultatd'une diffrenciation morphopdologique partir d'un paysage initial dj diffrencisous l'effet des fluctuations climatiques et tectoniques. De ce point de vue, les versantssemblent avoir t models par une succession de phases d'rosion d'ampleur ingale enrelation avec les fluctuations climatiques et tectoniques passes.
Le rseau hydrographique qui incise le paysage cuirass est constitud'une multitude de petits cours d'eau profondment encaisss dans le manteaud'altration cuira~s qu'ils recoupent. En bordure des thalwegs l'paisseur des cuirassesest de l'ordre du mtre (5 10 mtres), ce qui augure de leur anciennet.
Par consquent, le rseau hydrographique de la rgion de Dembia-Zmioest relativement jeune et il incise un vieux paysage cuirass.
v- L'HYDROGRAPHIE
Le rseau hydrographique centrafricain appartient en grande partie au domainetropical humide. Il alimente deux grands bassins, le bassin congolais au Sud et le bassintchadien au Nord, lequel a dj fait l'objet d'une tude hydrogologique (GAC, 1980).Par consquent, il ne sera question ici que du bassin de l'Oubangui, et plus particuli-rement de la partie amont draine par le Mbomou et ses affluents de droite. On prendici en compte le cours du Mbomou compris entre la frontire Centrafrique-Soudan-Zare o le fleuve prend sa source, et son confluent avec l'Vele venant du Zare, aveclequel il forme l'Oubangui.
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A- LE MBOMOU ET SES AFFLUENTS
Le Mbomou avec ses 966 km de long est le principal collecteur du secteur tudi.Il prend sa source une altitude de 755 m. Son bassin versant a une superficie de166.150 km2 (fig. 16). Il reprsente avec ses affluents la contribution la plus importante l'Oubangui, suprieure celle de l'Ul qui vient du Zare.
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Figure. 16 - Bassin versant du Mbomou, et morphologie du rseau hy~rographiq~ede largion trs cuirasse de Dembia-Zmio dans le Sud-Est du Centrafnque (extrait de lacarte orohydrographique au 1/1000 000 de BOULVERT, 1987).
Du cot centrafricain et avant Zmio, le Mbomou reoit (fig. 16) :
(1) Le_Mbokou Kadjma, long de 150 km, dont le module est estim 19 m3.s-1pour un bassin de 5960 km2. Il donne un dbit spcifique de 2,9 s-1.km-2 (THIEBAUX,1987).
(2) La Kr longue de 156 km avec un bassin de 3740 km2, Un module de 20m3.s-1 et un dbit spcifique de 5,3 l.s-1.km-2.
(3) La Bakl qui emprunte un accident structural important.
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A Zmio, le Mbomou long de 483 km, a un module de 204 m3.s-l pour un bassinversant de 27.700 km2, soit un dbit spcifique de 7,4 l.s-l.lan-2. Le dbit moyen mensueld'tiage est de 56 m3.s-l soit 2,9 l.s-l.km-2, et celui de crue est de 431 m3.s-l soit 15,6 l.s-l.km-2
Aprs Zmio, le Mbomou s'coule suivant les directions de fractures, et entailleles plateaux cuirasss jusqu' Rafa en passant Dembia, o il recoit la Ouara , qui estle second grand collecteur de la rgion tudie.
(4) La Ouara longue de 527 km, recoit en amont la Ngoangoa longue de 264 km.Les deux rivires prennent leur source sur un plateau granitique. Leur pente est rduiteen amont et leur valle alluviale est marcageuse. Aprs Djma, la Ouara incise les grsde Morkia perpendiculairement leur direction structurale, entranant un trac enbaonnette. En amont de Dembia, elle coule sur des intrusions de roches basiques quirecoupent son cours. A Dembia, son module est de 150 m3.s-l, pour un bassin versant de19.590 km2, on estime son dbit spcifique 7,7l.s-l.lan-2 (BOULVERT, 1987).
(5) A Rafa, le Mbomou est rejoint par le Chinko. Long de 507 km, il prend sasource environ 910 m sur l'interfluve Congo-Nil. Il draine un bassin de 52.100 km2.Son module est de 384 m3.s-l et son dbit spcifique est de 7,4 l.s-l.km-2 (THIEBAUX,1987). En moyenne, son module oscille entre 70 m3.s-l l'tiage et 1110 m3.s-l en p-riode de crue. Un dbit maximum de 1260 m3.s-l a t enregistr en 1955. Par cons-quent, il est suprieur celui du Mbomou Zmio, et quivalent celui du Logone oc-cidental Moundou (GAC, 1980).
Le Chinko entaille d'abord un ensemble de migmatites (embrchites) entrecoupd'intercalations d'amphibolites, 850-900 m au sud du Mont Abourassein, puis il recoitla Douyou. Il est ensuite rejoint plus au sud par le Keupi long de 150 km. Au dessous du7 parallle, son cours qui tait jusqu'alors nord-sud, oblique l'Ouest par un coude enbaonnette. n est alors rejoint par la Boulou (ou Kawadja) longue de 230 km, qui coulegalement du Nord vers le Sud. Peu aprs, le Chinko recoit le Botou long de 164 km. Apartir de l, sa valle se resserre entre les plateaux cuirasss et les dmes grseux de lasrie de Morkia. n s'coule ensuite dans une plaine karstique, mal draine sur forma-tions carbonates, o il est gonfl par le Vovodo, long de 363 km, qui prend galementsa source sur l'interfluve Congo-Nil.
La pente moyenne du Chinko est de 0,64 m.km-l. Elle dcrot progressivementde 15 m.km-l dans les premiers kilomtres jusqu' 0,17 m.km-l entre le confluent avec leVovodo et Rafa.
En aval de Rafa, le Mbomou franchit encore quelques seuils rocheux, puis ilquitte les vastes plateaux cuirasss pour entrer dans le domaine de la fort dense duMbomou, vers Bangassou.
A Bangassou, le Mbomou est long de 870 km et son bassin versant est de 118.670km2, pour un module voisin de 930 m3.s-l, soit un dbit spcifique de 7,8 l.s-l.km-2 com-parable celui des deux Chari Bousso (GAC, 1980; TIIIEBAUX, 1987). Cependant,ces valeurs doivent tre rvises en raison de l'irrgularit des mesures de jaugeage.Selon TIIIEBAUX (1987), un module suprieur 1000 m3.s-l serait plus vraisemblable.
(6) Peu aprs Bangassou, il est rejoint Lougournba par le Mbari qui a un dbitestim 167 m3.s-l, soit un dbit spcifique de 7,1 l.s-1.km-2 pour un bassin versant de
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23.600 km2 (TIIIEBAUX, 1987), et une longueur de 426 km.
(7) Peu aprs Ouango, le Mbomou recoit le Bili du Zare dont le cours suit peuprs le 4 parallle. On ne sait pas ce qu'il ajoute au dbit du Mbomou. Cependant avecun bassin versant de 21.090 km2, et un environnement morphopdobioclimatique qui-valent celui du Mbari, on peut estimer son module 167 m3.s-1. Par consquent, avantde se joindre l'Vele pour former l'Oubangui, le Mbomou aurait un module d'environ1334 m3.s-1.
(8) Quelques kilomtres plus loin, le Mbomou se joint donc l'Vele venant duZare pour constituer l'Oubangui, qui recevra successivement jusqu' la frontire avec leCongo, la Kotto, la Bangui-Kt, la Ouaka, la Kmo, l'Ombella, la Mondjo, la Mpoko,la Pama, et la Lobaye juste avant la frontire congolaise.
Pour plus de dtails sur ces rivires, on se rfrera la notice de la carte orohy-drographique au 1 : 1.000.000 de BOULVERT (1987), et au rapport de THIEBAUX(1987) qui constituent une contribution importante la monographie de l'Oubangui(CALLEDE, THIEBAUX et BOULVERT, 1992).
B - CONCLUSIONS
D'une manire gnrale, le rseau hydrographique s'est install selon les grandsaxes structuraux de direction N150-140 et N60-50. Il peut donc tre dcoup en trononsrectilignes matrialisant soit une fracture, soit une faille, soit une direction d'orientationdes couches dans les formations gologiques sous-jacentes. Les directions d'orientationapparassent sous la forme de linaments sur les photos ariennes et les images satel-lites. TI est alors intressant d'analyser quantitativement la morphologie du rseau hy-drographique, notamment par l'analyse fractale, ce que nous verrons au chapitre sui-vant.
VI- LA PHYfOGEOGRAPHIE
En Afrique Centrale, la rpartition des espces vgtales lie aux grands types declimat a t dcrite par AUBREVILLE (1950), CHEVAllER (1951) et SILlANS(1958), avant d'tre tudie plus en dtail par BOULVERT (1969, 1975 et 1987).
La vgtation du Centrafrique est dpendante du climat tropical humide domi-nant, et divers stades, de la dgradation par l'homme. Du Sud au Nord, on passe pro-gressivement de la fort guinenne humide aux savanes arbores p
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