2 Les roches ferrugineuses de Pagala (Togo) et de Tin Akoff (Burkina Faso)

2.6 Géochimie

Bien entendu, c’est la présence forte et l’association de divers éléments traces qui font l’originalité reconnue des chapeaux de fer par rapport aux autres roches ferrugineuses (Kosakevitch, 1979, Ryall et Taylor, 1981, Blot et Magat, 1989, Chauris et Garreau, 1990, Scott et al, 2001, Blot, 2002 et 2004…).

 

Les paramètres gérant la présence, l’abondance et les associations de ces éléments ont des causes endogènes et exogènes, dont la part respective n’est pas connue et peu facile à évaluer. Il peut être souligné que les conditions climatiques actuelles devraient permettre une discrimination climatique dans l’évacuation des éléments, lessivage plus ancien à Tin Akoff qu’à Pagala où il est actuellement plus intense.

 

A Pagala, les anomalies les plus spectaculaires concernaient Zn, Ba et Mn, atteignant et dépassant 1 %, c’est-à-dire au même niveau que certains éléments majeurs. Toutefois l’aspect polymétallique a été souligné dans les travaux de détail, et de manière plus synthétique (Blot, Magat, 1989). L’étude géochimique de Togbé ne distingue pas de différences entre les faciès, mais fait apparaître deux paragenèses géochimiques distinctes autour de Zn (avec Mn et TR lourdes) et de Ba (avec P et Cu) étonnamment rassemblées comme dérivant d’un même protore. Deschamps et al (1991), à l’issue d’une étude statistique géochimique (classification ascendante hiérarchique), retiennent 12 familles de chapeaux de fer, dont certaines témoignent de minéralisations massives sulfurées et d’autres de minéralisations disséminées ou d’une origine carbonatée ferrifère. Ils notent que les teneurs élevées les plus nettes concernent Zn, Ba, Pb, (Cu, As). Il ne reste que peu d’informations du passage des Sociétés BHP, Coronation et Ravensthorpe, néanmoins il était alors défini des faciès de chapeaux de fer sur minéralisation sulfurée plus ou moins massive et des faciès issus de la sidéritite zincifère. Mikhaïloff (2000) doute du bien fondé de l’appellation de chapeaux de fer, mais sans autre interprétation raisonnable à ces signaux supergènes de minéralisations. Theron (2002) distingue des chapeaux de fer pyriteux, zincifères ou plombifères, d’autres issus d’oxydes de type BIF et des expressions de remobilisation (« faux » chapeau de fer). La place du plomb est assez mal définie, et il est considéré comme exotique, afin de justifier un comportement supergène différent de celui du zinc.

 

A Tin Akoff, les teneurs en éléments traces n’atteignent jamais 1 %, mais la variété des anomalies a été soulignée, alors que dans la notice de la carte synthétique du Burkina Faso, à 1/ 1 000 000, Castaing et al (2003) ne retiennent que les anomalies en zinc.

 

La comparaison d’analyses de chapeaux de fer est toujours délicate à réaliser, tant par la grande variabilité des teneurs des matériaux que par les biais d’une connaissance insuffisante des altérations et du degré de cette altération. Il s’ajoute les variations des époques et des techniques dans les laboratoires d’analyse. Les variations sur les mêmes objets sont très importantes et les images données par des travaux différents sur le même site ne sont pas toujours aisées à comparer. Pour Pagala, nous disposons des analyses effectuées par nos propres travaux, complétées dans le cadre du travail de Togbé par le même laboratoire d’analyse (ULP Strasbourg, complété par le BNRM Togo pour As et Pb), et des analyses effectuées ultérieurement par les opérateurs miniers successifs (BRGM Orléans, Anglo american par ACME Vancouver). Les populations de chapeaux de fer de Pagala ne sont vraiment identiques que pour quelques éléments en faisant un calcul de comparaison des moyennes : Mn, P et (As, Pb) sont équivalents dans les trois recherches (ORSTOM, BRGM, Anglo american). En même temps les différences aussi bien pour les éléments majeurs que pour les traces sont très importantes (tableau 19). A ces réserves près, il a été choisi de présenter la comparaison entre les éléments couverts par Anglo american, plus complets et mieux adaptés, pour Pagala, et les éléments analysés par l’IRD à Tin Akoff. Ce sont 52 éléments qui ont été comparés dans les deux sites.

 

Tableau 19 

Comparaison des résultats analytiques de quelques éléments des chapeaux de fer de Pagala, suivant trois laboratoires différents

 

Nous avons effectué les comparaisons des teneurs en éléments non constitutifs suivant deux méthodes, la comparaison des moyennes et la comparaison des teneurs normalisées par rapport au Clarke. Pour la comparaison des moyennes, il est certain que le manque d'homogénéité des échantillonnages est un biais non quantifiable. La comparaison de la répartition des teneurs souffre du problème des limites de dosages suivant les laboratoires et les époques. Le calcul des moyennes permet de donner une image géochimique des deux populations concernées, alors que la répartition des teneurs permet de préciser les traits géochimiques déterminants (tableau 20).

 

Tableau 20 

Les principaux éléments de Pagala et Tin Akoff en ppm et ppb*,

1 = moyenne, 2 = moyenne des 10 % des teneurs les plus fortes.

 

Comparaison des moyennes (test de comparaison des moyennes)

Pagala, aux altérations relativement jeunes, présente une moyenne significativement plus forte que Tin Akoff pour 19 éléments, alors que Tin Akoff n'en présente que 12, tandis que 21 éléments n'ont pas de différence de moyenne significative.

 

Comparaison de la répartition des teneurs

Le fond géochimique :

Il peut être distingué deux situations différentes à partir des teneurs moyennes qui constituent véritablement le "fond géochimique" des affleurements ferrugineux. La teneur moyenne de Clarke de concentration supérieure à 1 est considérée comme un fond élevé et cela concerne une vingtaine d'éléments. En dessous, une trentaine d'éléments a des teneurs moyennes inférieures au Clarke, notamment les principaux éléments majeurs, en dehors du fer et du manganèse, car les roches ferrugineuses sont des roches d'altération météorique. Cependant des éléments très déficitaires à l'échelle de la population, moins concernés par l'élimination des éléments majeurs, peuvent présenter des anomalies significatives importantes (Ag, Hg, Ni, S, et W à Tin Akoff, Pt, W et surtout Ba à Pagala, où la barytine est fréquente).

 

Déficit commun (moyenne< 1 Clarke)

  • B, Ba, Ce, Cr, Cs, Ga, Ge, Hf, In, La, Li, Nb, Rb, Sn, Sr, Ta, Th, Tl, W, Zr, Al, Ca, Mg, Na, K, Ti

Fond géochimique commun (moyenne> 2 Clarkes)

  • As, Au, Be, Bi, Cd, Co, Cu, Fe, Mn, Mo, Pb, Pd, Re, Sb, Se, Te, U, Y, Zn

 

Les teneurs élevées

Les anomalies principales par rapport au Clarke correspondent, bien entendu, aux éléments constituants du fond géochimique, et aussi à d'autres régionalement peu représentés. Ici la définition retenue pour l'anomalie est une moyenne établie à partir des 10 % plus fortes teneurs, supérieure à 2 et 5 fois le Clarke. 27 éléments ont leurs teneurs supérieures moyennes supérieures à 2 Clarkes. On peut dire aussi qu'une quinzaine d'éléments ont une concentration supérieure à celle en fer, élément résiduel par définition.

 

Fortes teneurs communes (moyenne de 10% des analyses > 2 Clarkes)

  • Ag, As, Au, Be, Bi, Cd, Co, Cu, Fe, Hg, Mn, Mo, Ni, P, Pb, Pd, Pt, Re, S, Sb, Se, Te, U, W, Y, Zn

Anomalies communes (moyenne de 10 % des analyses > 5 Clarkes)

  • As, Au, Bi, Cd, Co, Fe, Mn, Mo, Pb, Pd, Re, Sb, Se, Te, U, Zn

Anomalies fortes spécifiques de Tin Akoff

  • Be, Pt, V

Anomalies fortes spécifiques de Pagala

  • Ag, Ba, Hg, P, S