Le piton Nord du Kouroudiako vue depuis un village voisin

Sénégalite et phosphates associés de Kouroudiako, Falémé, Sénégal

Le gisement de fer de Kouroudiako, situé dans la vallée de la Falémé, au Sénégal oriental, constitue la localité-type de la sénégalite, phosphate d’aluminium décrit en 1976. Ce site isolé qui semblait oublié des minéralogistes, a été prospecté récemment par deux géologues, fournissant de nouvelles cristallisations de cette espèce rare associée à d’autres phosphates. Cette redécouverte est replacée dans le cadre plus vaste du district ferrifère de la Falémé. Situés dans la fenêtre birrimienne (Paléoprotérozoïque) de Kédougou, ces amas de magnétite, ont été étudiés par plusieurs campagnes d’exploration. Si d’un point de vue minier les réserves sont bien délimitées depuis la fin des années 80, la genèse de ces gîtes reste encore sujette à de nombreuses discussions.

Le fer de la Falémé : cadre géologique

Le Sénégal oriental couvre avec l’ouest du Mali la fenêtre de Kédougou-Keniéba représentant un affleurement isolé du craton ouest-africain. Ce dernier, figé depuis 2 milliards d’années environ, est l’une des portions stables du continent africain. Il est limité au nord par l’Anti-Atlas, à l’est par la ceinture mobile centre-africaine et à l’ouest par la zone mobile d’Afrique de l’Ouest. Il est en grande partie recouvert par des formations sédimentaires mais le socle affleure dans trois zones : la Dorsale de Reguibat au nord, les fenêtres de Kédougou-Kéniéba et Kayes au centre, et la Dorsale de Man au sud.

La boutonnière de Kédougou-Kénieba : cette zone d’affleurement du socle est située à cheval sur le Sénégal oriental et le Mali. Elle laisse apparaître un ensemble de roches volcano-sédimentaires plissées, métamorphisées et granitisées au cours de l’orogenèse éburnéenne (1 850 Ma). Ces formations birrimiennes sont limitées par la ceinture Pan-Africaine des Mauritanides à l’ouest ; à l’est et au sud elles sont recouvertes par les formations néo-protérozoïques et paléozoïques du bassin de Taoudeni. Cet ensemble a été subdivisé en trois séries avec de l’ouest vers l’est : la série de Mako, la série du Dialé et la série de la Daléma.

La série de Mako forme une bande d’une trentaine de kilomètre de large orientée N-NE. Elle comprend des basaltes (pillow-lavas), des gabbros et des andésites. Les roches plus acides de type rhyolite et dacite sont plus fréquentes sur la bordure est de la série. Toutes ces roches volcaniques sont interstratifiées avec des roches volcano-sédimentaires et sédimentaires comprenant des grès, des grauwackes et quelques passées carbonatées. L’ensemble est  métamorphisé dans le faciès des « schistes verts ». Des intrusions de deux types s’y sont successivement mises en place : le granite de Kakadian puis les intrusions granodioritiques post-tectoniques de type Bondoukou.

La série du Dialé est située entre la série de Mako et le granite de Saraya. Elle comprend essentiellement des roches d’origine sédimentaire. Se succèdent : un ensemble carbonaté (cipolins, calcaires gréseux) et un ensemble franchement détritique de type flysch avec grauwackes, grès et pélites. Au sud-est de la série se rencontrent des passées de roches vertes d’origine volcanique. La série serait chevauchée à l’ouest par la série de Mako. Elle est métamorphisée dans le faciès des « schistes verts », auquel vient s’ajouter un métamorphisme de contact en bordure du granite de Saraya.

La série de la Daléma  est située à l’ouest du granite de Saraya et s’étend au delà de la Falémé sur le territoire malien. Elle est composée d’un ensemble de formations volcano-sédimentaires avec d’ouest en est une prédominance de pélites, de grauwackes puis de cipolins. L’ossature principale de la série est une mégastructure méridienne, anticlinale recoupée par la granodiorite de Boboti. La plupart des roches volcaniques sont de type andésite. C’est dans cette série que se situent les amas de fer de la Falémé, associés à des intrusions de microdiorites albitisées.

Environ 30% de la zone birrimienne du Sénégal est occupée par des granitoïdes. Bassot (1966) a distingué trois grands groupes :
Les granites de type Baoulé, batholites intrusifs, concordants, syn ou tardi-tectonique. Les granites de Badon-Kakadian, en bordure ouest de la série de Mako et le granite de Saraya appartiennent à ce groupe. Le granite de Badon est de type diorite-granodiorite et a une affinité métasomatique tandis que celui de Saraya est véritablement un granite de type leucocrate d’affinité magmatique.
Les granite de type Boboti, filons ou stocks, intrusifs, concordants, syn ou tardi-tectoniques.
Les granites de type Bondoukou, batholites intrusifs, discordants, post-tectoniques recoupant à l’emporte pièce les série de Mako et du Dialé.
D’une manière générale, les formations du Birrimien sont structurées selon une direction dominante : NE-SW à NNE-SSW.

Esquisse géologique du Sénégal Oriental d'apres Bassot et Caen-Vachette (1984) et Bassot (1966) modifié. Avec principaux indices minéralisés (sur territoire sénégalais seulement).

Esquisse géologique du Sénégal Oriental d’apres Bassot et Caen-Vachette (1984) et Bassot (1966) modifié. Avec principaux indices minéralisés (sur territoire sénégalais seulement).

Historique des travaux de prospection

La première mention des gisements de fer de la Falémé se trouve dans un rapport de Skawych datant de septembre 1933. Ils semblent être ensuite totalement tombés dans l’oubli pendant une vingtaine d’années. En effet, la synthèse de Blondel sur « les gisements de fer de l’Afrique Occidentale Française » parue en 1952 ne fait aucune mention de ces indices. En avril 1955, c’est à l’occasion d’une mission de prospection de cassitérite dans le granite de Saraya que la Direction Fédérale des Mines et de la Géologie de l’AOF avec l’équipe de Soule de Lafont va à nouveau s’intéresser aux gisements de la Falémé. Les premiers travaux de prospection débutent en 1956. Durant 2 ans, cette première mission de reconnaissance va se focaliser sur les deux indices semblant les plus prometteurs : Koudekourou et Kouroudiako. En mars 1956, la prospection commence sur le Kouroudiako ; à la disposition de l’équipe : ni de moyens mécaniques, ni de carte géologique, ni même de carte topographique. Dans des conditions de travail inimaginables aujourd’hui, la petite équipe mènera à terme les travaux consistant en 6 galeries, 18 tranchées et 3 sondages. L’équipe de Soule de Lafont fondait à l’époque beaucoup d’espoirs dans ces gisements. La falaise du Kouroudiako laissait penser qu’un banc dur de minerai s’enracinait en profondeur, malheureusement les sondages démontreront la structure différente du gisement. Ils démontreront également que la zone d’oxydation s’arrête à une relative faible profondeur pour laisser place à un minerai relativement riche en pyrite. Une grosse partie du gisement n’est donc pas de qualité économique. Ainsi, ces premiers résultats sont assez décevants. Au terme de la campagne sur le Kouroudiako, les ressources (désignées comme « réserves » à l’époque) sont estimées grossièrement à 9 Mt de minerai oxydé auquel il faut ajouter 10 Mt de canga (éboulis de minerai cimentés par la latérite) et 2 à 3,5 Mt d’éboulis. Le tonnage contenu dans la partie supérieure des trois principaux amas est estimé à 60 Mt probables à 60 % Fe auquel il faut ajouter 40 Mt de minerai d’éboulis et canga à 53-55 % Fe. La faible quantité de réserves à basse teneur en soufre et l’éloignement de la côte firent abandonner le projet. Des recherches pour cuivre sont ensuite entreprises dans la région, la zone de Kouroudiako est couverte par une campagne de géochimie en 1966. Il en ressort quelques zones anomales dispersées dont une sur le versant nord du piton Nord. En plus de deux sondages, des mesures géophysiques de résistivité sont également réalisées et permettent de localiser des conducteurs correspondant aux bancs de magnétite.

En 1975 est créée la Société des Mines de Fer du Sénégal Oriental (Miferso). Détenue, à l’époque, par le BRGM,  des sidérurgistes allemand (Krupp) et japonais (Kanematsu) et le gouvernement sénégalais, cette société a pour objectif l’exploration et le développement des gisements de la Falémé. De nombreux travaux de recherche sont entrepris entre 1975 et 1982. Sur le Kouroudiako, plusieurs puits sont creusés pour étudier le minerai des éboulis et canga, puis de nouveaux sondages réalisés en phase de certification. Ces derniers travaux de prospection ont lieu dans les années 80 et permettent un nouveau calcul des réserves en minerai. En 1983, les réserves du Kouroudiako s’élevaient à 51 Mt à 56,2 % Fe. Pour la totalité du district, les dernières estimations de réserves s’établissent à 320 Mt de minerai supergène enrichi à 59 % Fe et 320 Mt de minerai primaire à 42 % Fe (Sustrac, 1984).

Baobabs accroches a la falaise de magentie au sommet du Kouroudiako

Baobabs accroches a la falaise de magnetite au sommet du Kouroudiako

Les amas ferrifères et leur origine

Les amas minéralisés en fer sont distribués au sein da la série de la Daléma, autour de la granodiorite de Boboti. Les vingt-huit gîtes qui ont été dénombrés s’organisent le long d’une ceinture mesurant 65 kilomètres de long sur 15 kilomètres de large. Les principaux gisements sont, du nord au sud : Karakaène, Kouroudiako, Farangalia, Goto et Koudékourou.

Comme toutes les formations précambriennes, le Birrimien de la fenêtre de Kédougou-Kenieba est d’une grande complexité structurale. De plus, la rareté des affleurements (moins de 1% de la surface totale) du fait de la couverture latéritique, ne facilite pas la cartographie géologique. Dans un tel contexte, les idées ne peuvent qu’évoluer lentement, seuls les sondages d’exploration minière fournissant une information parcellaire, mais au combien précieuse, aux géologues étudiant cette région. Les premières hypothèses génétiques sont formulées par Witschard (1965), Maruejols (1977) et Combes (1980). Selon eux, les amas ferrifères jalonnent un horizon porteur situé à la partie supérieure d’un complexe volcano-plutonique andésitique surmonté de schistes grauwackeux. La minéralisation serait de type exhalatif, liée au volcanisme andésitique sous-marin et affectée de métamorphismes ultérieurs. Les concentrations correspondraient à des replis tectoniques de l’horizon porteur. A la faveur de ces replis, le pendage des couches ferrifères passe de la verticale à 30 °- 40 ° et leur puissance augmente pour former les gîtes exploitables. Dans sa thèse soutenue en 1985, Wade fait une étude pétrographique et géochimique des minéralisations de magnétite contenues dans des skarns magnésiens partiellement serpentinisés. L’association à des roches calcaréo-dolomitique du gîte de Goto et la répartition zonale par rapport aux granitoïdes de Boboti suggéraient une origine pyrométasomatique. Cependant, Wade note le caractère stratiforme en séquences des minéralisations. Ce qui lui fait interpréter ces minéralisations comme des dépôts sédimentaires de types quartzites ferrugineux à hématite (Banded Iron Formation), déposés dans un environnement de bassin confiné. Ces dépôts auraient subi postérieurement à leur dépôt une phase de métamorphisme liée à la mise en place du granite de Boboti. Les sulfures se seraient déposés ultérieurement, à la faveur d’une phase hydrothermale.

Une nouvelle hypothèse est formulée par Milési et al. (1989). La découverte d’un amas sulfuré sous forme d’une lentille décamétrique entièrement constituée de sulfures montrant des inclusions de magnétite et la mise en évidence de manifestations volcaniques dans la séquence carbonatée, permet aux auteurs de proposer un autre modèle. La minéralisation initiale serait de type amas sulfuré à pyrrhotite-chalcopyrite. La magnétite et la pyrite résulteraient de la transformation de la pyrrhotite.
Les gisements auraient donc une origine exhalative-sédimentaire ou volcanogénique.

Finalement, le modèle du métasomatisme, souvent évoqué, est remis au goût du jour par Schwartz et Melcher (2004). Les auteurs étudient en détail deux gisements : celui de Goto, pris comme exemple d’exoskarn ; celui de Karakaène-Ndi, pris comme exemple d’endoskarn.
Les endoskarns, inclus dans des microdiorites albitisées, sont composés de grenats (andradite et grossulaire) et clinopyroxènes qui ont la particularité d’avoir des concentrations en Fe en bordure des cristaux. La magnétite précipite tardivement, une fois les grenats et pyroxènes cristallisés. Les exoskarns, développés au contact de cipolins, sont composés de magnétite, accompagnée de clinopyroxènes, biotite-phlogopite et serpentine. Dans ce contexte, la magnétite précipite lors de la serpentinisation rétrograde. Pour les deux types de skarns, les sulfures sont les derniers minéraux à précipiter. Ces paragénèses trouveraient leur origine dans la circulation de fluides hydrothermaux enrichis en Mg et Ca (provenant des cipolins) et en Fe (provenant des microdiorites). Les métaux se déposant dans les zones fortement altérées des microdiorites (pour former des endoskarns) et des cipolins (pour former des exoskarns).

De nombreuses hypothèses ont donc été formulées ces 30 dernières années et selon les modèles proposés, étant donné la rareté des affleurements, les cartes géologiques évoluent. Pour simplifier, nous avons choisi de présenter la géologie de la zone avec une carte inspirée de la publication la plus récente qui défend donc la thèse métasomatique. Rien ne dit que cette thèse soit encore la bonne, le débat sur le sujet est sûrement loin d’être terminé !

Gîtologie du Kouroudiako

Le gisement de Kouroudiako est situé à plus de 100 kilomètres de piste de Kédougou et à peine à 3 kilomètres de la rivière Falémé et du territoire malien. Il forme un petit massif isolé culminant à un peu plus de 400 mètres et dominant la plaine latéritique située elle à 150 mètres d’altitude. Ce massif est formé d’un piton principal orienté N-S, appelé piton Nord et d’une petit chaînon orienté E-O, appelé piton Sud. Le piton Nord, de type inselberg, forme un mamelon dont les flancs Est et Ouest passent brutalement de 20 à 35° sur les 120 derniers mètres. Le flanc Ouest, le plus escarpé, forme une falaise de 50 mètres. En auréole autour du massif, se trouvent des nappes d’éboulis de blocs d’hématite qui, cimentés par la latérite, forment une couche indurée de canga.

Le piton Nord du Kouroudiako vue depuis un village voisin

Le piton Nord du Kouroudiako vu depuis un village voisin

A l’affleurement, la minéralisation est répartie en trois amas qui correspondent au sommet du piton Nord, et aux deux croupes du piton Sud. Le minerai affleurant est constitué d’hématite (magnétite martitisée) et d’hydroxydes de fer. Le protore est un endoskarn à magnétite avec une teneur en fer de seulement 30 %. Pour ces gisements (les endoskarns de Schwartz), seule la partie enrichie en surface (59 % Fe), formée par altération supergène, présente un intérêt. Le gisement primaire est en effet trop pauvre en fer et trop riche en sulfures pour être économiquement exploitable.

Echantillonnage de phosphates en Mars 2000

Echantillonnage de phosphates en Mars 2000

Minéralogie

Magnétite / hématite

Généralement massive, la magnétite originelle se rencontre dans la partie profonde non altérée de la minéralisation. Sur le Kouroudiako, elle est inexistante à l’affleurement, le sommet du gisement étant totalement martitisé. Des cristaux octaédriques sont signalés comme abondants par Soule de Laffont. Il s’agit encore de magnétite martitisée, c’est-à-dire des cristaux pseudomorphosés en hématite.

Pyrite
Ce sulfure se signale en surface par la présence de nombreux boxworks cubiques au sein du minerai oxydé. Il a été retrouvé par sondage à l’état frais en profondeur.

Outre la pyrite, les deux principaux sulfures sont la chalcopyrite et la pyrrhotite, le cuivre natif est également signalé dans la partie oxydée. A titre d’information, signalons les autres minéraux identifiés dans le district de la Falémé : digénite, chalcosite, covellite, vallériite, mackinawite, pentlandite, smythite (Wade, 1985) ; millérite, bravoïte, nickeline, sphalérite, arsénopyrite, molybdenite, tellurobismuthite (Marcoux, 1988).

Les phosphates

La paragenèse à phosphates est très localisée, dans des zones altérées à goethite et limonite de forme lenticulaire et présentant un faciès vacuolaire. Ces vacuoles, de par leur aspect, pourraient faire penser à des boxworks. Cependant, étant donné leur taille allant du centimètre au décimètre et leurs formes très variées, ces cavités résultent certainement de la dissolution de fragments lithiques de type inclusions ou d’éléments bréchiques déformés plutôt que de celle d’une espèce minérale particulière. Seuls des phosphates ayant précipité dans les vacuoles, les autres éléments ont été totalement lessivés par l’altération, la nature du matériau originel reste donc énigmatique. L’examen du remplissage des vacuoles permet de déduire la succession de minéraux suivante : turquoise, variscite, augelite, sénégalite, wavellite, crandallite.

Exemple typique de bloc mineralise en phosphates

Exemple typique de bloc mineralise en phosphates

Sénégalite   Al2[(OH)3|(PO4)]H2O

C’est le phosphate le plus abondant. A l’échelle macroscopique on peut distinguer deux morphologies : les cristaux millimétriques bien individualisés et les cristaux de 5 à 10 millimètres formant des groupements épais, plus rares. Du point de vue cristallographique, la sénégalite appartient à la classe hémiédrique du système orthorhombique. Les cristaux ont donc une forme très similaire à ceux de l’hémimorphite et la plupart sont implantés sur leur terminaison pyramidale non visible. Quelques petits cristaux isolés permettent cependant d’observer la forme {111}. Z. Johan (1976) a décrit deux habitus extrêmes : les cristaux tabulaires avec le pinacoïde {010} très développé et les cristaux prismatiques trapus avec les faces de {100} et {010} dominantes. Le fort développement de {502} sur certains cristaux tabulaires leur donne une forme losangique originale. L’habitus trapu est assez rare par rapport à ceux tabulaires.

Formes cristallographiques de la senegalite decrites par Z. Johan.

Formes cristallographiques de la senegalite decrites par Z. Johan.

Lors des échantillonnages effectués en 2000 et 2003, quatre types de cristallisations ont été rencontrés (voir schéma de synthèse) :
Le type I correspond à des gros cristaux allongés de teinte jaune orange se formant préférentiellement dans une gangue très dure de goethite – hématite, à la périphérie du noyau de la zone altérée. Ces géodes sont rares. 

Le type II correspond aux cristaux jaunes rencontrés dans les grosses vacuoles isolées par des cloisons de goethite – phosphates. Ce sont les pièces les plus spectaculaires d’un point de vue taille et couleur, avec une teinte jaune bien plus intense que celle observée sur les petits cristaux.
Le type III est le plus fréquent, il s’agit de cristaux de taille moyenne (1 à 3 mm) de teinte jaune pâle, souvent implantés sur une croûte blanchâtre de variscite. Les vacuoles sont de toutes tailles allant du millimètre au décimètre.
Le type IV, plus rare, se trouve dans des zones caverneuses situées au contact des grosses géodes et des cloisons de goethite. Il s’agit de cristaux très fins et très 
limpides implantés directement sur la gangue de goethite-limonite.

Ces deux derniers habitus intéressent surtout les micromonteurs, ils constituent des échantillons d’une brillance exceptionnelle pour l’espèce. Les cristallisations sur turquoise sont devenues rares: à quelques exceptions près, elle n’ont pas ete retrouvées en place.

Schéma d'une lentille minéralisée en phosphates avec les différents types de cristallisations de sénégalite

Schéma d’une lentille minéralisée en phosphates avec les différents types de cristallisations de sénégalite

Turquoise  Cu2+Al6[(OH)2|(PO)4]44H2O

En croûtes et enduits cristallins de 0,5 à 5 millimètres d’épaisseur. Au sein de certaines géodes, on distingue de fins cristaux lamellaires tordus. Elle présente parfois un aspect rubané, dans lequel on peut distinguer plusieurs nuances de bleus allant du bleu turquoise aux teintes de plus en plus pâles, conséquences d’une déshydratation.

Variscite  Al[PO4]2H2O

Identifiée dans les échantillons soumis à l’analyse par Soule de Lafont, cette espèce n’avait pas été retrouvée dans le lot des échantillons analysés par Johan. Son occurrence a cependant été confirmée par diffraction de rayons-X sur les spécimens prélevés en 2000. Le minéral se trouve dans certaines vacuoles, en fins enduits cristallins soit directement implantés sur la limonite, soit recouvrant la turquoise.

Wavellite  Al3[(OH)3|(PO4)2]5H2O

Rare, la wavellite ne se rencontre que dans certaines vacuoles. Relativement gros parmi les autres phosphates, les cristaux prismatiques, très brillants, atteignent 6 millimètres de hauteur. Il est à noter que certains individus dissous servaient de support à des cristallisations de turquoise (MEB51006), rendant la succession des phosphates plus compliquée qu’il n’y paraissait à première vue.

Crandallite  CaAl3[(OH)6|PO3OH|(PO4)]

En très fins cristaux aciculaires constituant des oursins (MEB57005). Un autre « faciès » particulier, en cours d’analyse, pourrait également se rapprocher de la crandallite. Il s’agit de sphérules luisants incolores implantés au sommet des cristaux de sénégalite.

Augelite  Al2[(OH)3|(PO4)]

Identifiée par Johan, l’augelite n’a pas été retrouvée dans nos derniers prélèvements.

Association de turquoise, wavellite et senegalite

Association de turquoise, wavellite et senegalite

Senegalite sur turquoise

Senegalite sur turquoise

Senegalite sur variscite

Senegalite sur variscite

Senegalite sur turquoise

Senegalite sur turquoise

Senegalite

Senegalite

Senegalite sur turquoise

Senegalite sur turquoise

Cristal tabulaire de senegalite observe au MEB.

Cristal tabulaire de senegalite observe au MEB.

Remerciements

Au terme de cet article, nous tenons tout d’abord à remercier tous les sympathiques habitants rencontrés au Sénégal oriental qui de Kédougou au bassin de la Falémé nous ont apportés leur soutient lors des prospections de terrain. Nous souhaitons ensuite souligner l’aide apportée par Sue Lindsay et Ian Graham, de l’Australian Museum de Sydney, qui ont réalisé les clichés MEB et Dermot Henry, du Museum Victoria de Melbourne, qui poursuit des analyses. Nous adressons également nos remerciements à Zdenek Johan pour ses précieux renseignements concernant les conditions de la découverte de la sénégalite, à Gérard Sustrac pour son aide bibliographique et à Martine Ngo Nlend Manga pour ses conseils.

(d’apres des extraits de l’article C.Gineste (2005) - Sénégalite et phosphates associés de Kouroudiako, Falémé, Sénégal, le Règne Minéral n°65, sept-oct 2005, pp. 13-24)

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