Environnement de dépôt et processus de formation des carbonates de manganèse dans les black shales paléoprotérozoiques du Bassin de Franceville (2.1 Ga ; Gabon)

Le Bassin de Franceville situe au SE du Gabon presente une serie de black shales (Formation FB) d'âge Paleoproterozoique (2.1 Ga) surmontant les gres de la Formation FA. Ce bassin peu deforme et non metamorphique represente une archive exceptionnelle des processus de depot de cette periode de l’histoire de la Terre ou la vie commence a se developper. En particulier, la Formation FB contient le protore d'un gisement mondial d'oxydes de manganese exploite par la societe Eramet-Comilog. L’objectif de ce travail est de preciser les conditions de formation de ce protore et de le replacer dans l’histoire du remplissage du bassin. Ce protore d'une epaisseur moyenne de 75 m est constitue de carbonates de manganese ; il a fait l'objet d'une recente campagne de 24 forages carottes d'une profondeur moyenne de 125 m sur le plateau de Bangombe (Pl. Bangombe). A travers une approche pluridisciplinaire comprenant l'etude de ces forages et des affleurements clefs du bassin, ce travail porte sur la caracterisation i) de l'environnement de depot du protore et des series qui l'encadrent (du toit du FA au toit du FB) ; ii) du mode de formation des carbonates de Mn a 2.1 Ga et iii) de l'architecture et de la repartition des hautes teneurs en Mn du protore representant un gisement potentiel du futur.L’etude petro-sedimentaire detaillee a permis de distinguer neuf unites (U1 a U9) au sein de la Formation FB organisees suivant un cycle retrogradant jusqu’a U5 puis progradant jusqu’a U9. Ce decoupage montre une evolution du milieu de depot depuis un domaine de shoreface controle par des courants deltaiques (U1) evoluant vers des depots d’offshore restreint (U2). Ce bassin enregistre ensuite un systeme de chenaux-levees turbiditiques (U3) qui alimentent un reseau d'injectites reconnu sur l’ensemble du Pl. de Bangombe et qui traverse 150 m de serie (U4 a U7) en affectant le protore et ainsi les teneurs en Mn. L'environnement de depot du protore (U5 et U6) marque l’isolement du bassin qui devient affame et controle par une sedimentation biochimique a l’origine du depot des carbonates de Mn. L'Unite 7 correspond a la reouverture des apports detritiques en domaine d'offshore superieur puis en domaine de shoreface domine par des depots de tempetes et de chenaux sous-aquatiques deltaiques (U8), et enfin lagunaire (U9) dans lequel apparaissent les premiers metazoaires de l’histoire de la planete, suivant une sequence regressive.Une etude geochimique a permis de preciser les conditions de depot du protore qui se forme en milieu alcalin anoxique a sub-oxique. Dans ce milieu, nous montrons pour la premiere fois une precipitation directe des carbonates de Mn sous forme bacteriomorphe induite par l'activite photosynthetique des cyanobacteries qui consomment le CO2/HCO3 et conduisant a une augmentation du pH favorable a la formation des carbonates de Mn. L'activite cyanobacterienne est conditionnee par l’absence de courants de fond qui augmentent la turbidite du milieu et stoppent cette derniere.Les correlations diagraphiques et sequentielles permettent de preciser la repartition spatiale et temporelle du FB permettant ainsi de replacer le protore dans l’histoire tectono-sedimentaire du bassin. Une premiere phase syn-tectonique (U1 a U3) controle l’epaisseur et la mise en place de depots turbiditiques dans les parties subsidentes, de depots argileux sur les pentes et de depot de carbonates sur les hauts-fonds. La seconde phase post tectonique (U4 a U7) permet la mise en place de depots relativement isopaques, bien que le protore enregistre une subsidence plus importante au nord du Pl. de Bangombe. On observe ainsi, sur le Pl. de Bangombe, des teneurs en Mn qui augmentent vers le sud alors que l’epaisseur du protore augmente vers le NNE. Posterieurement au depot du FB, le protore est structure par des failles qui le compartimentent en touches de piano limitant ainsi sa continuite sur le Pl. de Bangombe.