Academic literature on the topic 'Bassin de Franceville'

Le bassin Francevillien, situé dans le quart Sud-Est du Gabon, est constitué d'une colonne lithostratigraphique composée de cinq ensembles allant du FA au FE. Il a été rendu célèbre dans le monde grâce à ses réacteurs nucléaires naturels (Oklo et Bangombé) et son importance économique en termes de ressources minières présents dans les ensembles FA et FB (Uranium et Manganèse). Les lithofaciès successifs classiquement décrits dans l’ensemble FA traduisent l'évolution des paléoenvironnements de type fluviatile vers un type deltaïque sous influence tidale. Un environnement marin franc (shoreface à offshore supérieur), caractérise l'ensemble FB. Les nouvelles données géochimiques mettent en évidence, une oxygénation de la colonne d'eau pouvant atteindre l'offshore supérieur, et des quantités importantes de matière organique dans l'eau de mer protérozoïque. Ces conditions chimiques dans les milieux de dépôt, étroitement liées avec l'état d'oxygénation de l'atmosphère, ont eu des conséquences majeures sur l'histoire de ce bassin : émergence et diversification de la biomasse (colonies de macro-organismes multicellulaires), néoformation de phyllosilicates (par altération chimique). La minéralogie de la fraction argileuse (&lt; 2μm) dans le FA est caractérisée par la présence d'une phase illitique dominante dont la cristallinité croît vers la base de la série, et l'apparition de minéraux interstratifiés illite/smectite réguliers (type R1) à la transition FA/FB puis irréguliers (type R0) vers le sommet du FB. Cette évolution met en évidence des assemblages minéralogiques différenciés entre le FA et le FB, et ce malgré une faible variation d'épaisseur et un taux d'enfouissement relativement faible. Ces assemblages minéralogiques révèlent une plus forte intensité de la diagenèse dans les faciès grossiers très pauvres en matière organique (typiques de l’ensemble FA) que dans les faciès fins riches en matière organique (caractéristiques du FB). L'ensemble des résultats peut être interprété en termes d'évolution d'un même processus diagénétique contrôlé par les faciès et la nature des fluides interstitiels. Ceci conforte l'hypothèse d'un gradient géothermique relativement faible par rapport à ce qui a été communément décrit dans d'autres bassins à cette période de l'histoire de la terre. Ainsi, la présence de monazite supportant des surcroissances, des chlorites ferrifères ainsi que des berthiérines tardives ont permis l'estimation des températures de cristallisation avoisinant les 300° C, dans la partie supérieure du FA. Ces résultats attestent des circulations tardives de fluides chauds<br>Francevillien Basin, located in south-eastern Gabon, consists of a column of five lithostratigraphic formations, starting from FA to FE. He is known around the world through these natural fission reactors (Oklo and Bangombé) and to its rich mineral resources in the FA and FB (Uranium and Manganese). The classically described successive lithofacies in FA reflect the evolution of fluvial environment to a tide-influenced delta environment. Marine environment, ranging from shoreface to upper offshore, characterizes the FB. New geochemical data show, oxygenation of the water column up to the upper offshore, large amounts of dissolved organic matter in Proterozoic seawater. These chemical conditions in the depositional environments are closely linked with the state of oxygenation of the atmosphere, will have major consequences in the history of this basin: the emergence of biomass, large colonial organisms; diversification of phyllosilicates (chemical weathering). The mineralogy of the clay fraction (&lt; 2μm) in the FA formation shows a dominant illitic phase whose crystallinity increases towards the base of the series. It is characterized by the appearance of minerals interlayered illite/smectite regular (type R1) at the FA / FB transition, and irregular (type R0) at the top of the series. This trend highlights the different parageneses in the FA and FB formations, despite a low thickness variation and a general rate relatively low landfill. These parageneses indicate a higher intensity of diagenesis in the coarse facies with low organic matter (typical training FA) than for fine facies rich in organic matter (formation characteristic FB). All the results can be interpreted in terms of changes in a same diagenetic process controlled by the facies and the nature of pore fluids. This reinforces the hypothesis of a relatively low geothermal gradient compared to what has been commonly described in other basins of similar age. The presence of monazite overgrowths, late iron-rich chlorites associated with berthierine was used to estimate the temperatures of crystallization around 300° C in the upper FA. These results confirm the late circulation of hot fluids

Le but de ce travail de thèse est d'établir de nouveaux outils en méthode magnétique pour la caractérisation de cibles géologiques. Dans un premier temps, nous présentons des développements théoriques et numériques relatifs aux méthodes potentielles et en particulier magnétique, dans les domaines spatial et spectral. Nous généralisons l'opération de réduction au pôle afin de symétriser à l'aplomb d'une source magnétique quelconque les fonctions magnétiques caractéristiques. Ainsi, les superpotentiels sont introduits de manière originale en méthode magnétique. Nous définissons le tenseur de l'anomalie magnétique à partir des dérivées secondes du superpotentiel scalaire. Ces deux nouvelles fonctions présentent des propriétés intéressantes de symétrie permettant de faciliter l'interprétation d'une carte magnétique. Dans un second temps, nous appliquons ces résultats à l'étude du Bassin de Franceville au Gabon dans un contexte d'exploration minière. L'objectif est d'établir une nouvelle cartographie de cibles potentiellement uranifères à partir de données aéromagnétiques fournies par AREVA NC. L'étude du modèle métallogénique de l'uranium francevillien nous permet de relier la présence de pièges uranifères à l'existence d'anomalies magnétiques. Une étude multi-échelle est menée pour étudier aussi bien les couloirs de failles superficielles que le socle aimanté profond. Le tenseur de l'anomalie magnétique agissant comme un filtre directionnel se révèle particulièrement performant pour caractériser les structures 2D. Pour conclure, nos résultats sont rassemblés sur une carte structurale fournissant aux structuralistes de nouveaux indices d'intérêt économique.

Le bassin paléoprotérozoïque (2,1 à 2,0 Ga) de Franceville, situé au Sud-est du Gabon, est étudié depuis des décennies pour son fort potentiel métallifère (uranium et manganèse), depuis 2010, pour avoir livré les plus anciens macro-organismes multicellulaires connus à ce jour, repoussant la limite de l'apparition de la vie multicellulaire complexe à 2,1 Ga. Cette période, est synchrone de grands bouleversements ayant affectés à l'échelle du Globe la chimie de l'atmosphère et des océans et correspond à la mise en place de la formation FB de la série sédimentaire du Francevillien. C'est dans la région de Mvengué, au centre du bassin, que le stratotype de la formation FB a été initialement défini. L'objectif de cette étude est de pouvoir apporter de nouvelles informations sur les conditions de sédimentation et de diagenèse précoce de ces sédiments, et de mieux comprendre la mise en place de la sédimentation carbonatée essentiellement au sein de niveaux de black shales et d'intercalations silto-gréseuses.Dans la zone de Mvengué, les dépôts de la formation FB sont composés d'unités déposées dans un environnement marin avec des profondeurs variables en dessous de la limite d'action des vagues de tempête. On distingue les unités (1) FB1b comprenant des pélites noires, des grès intercalaires et des pélites rubanées ou dolomites litées, (2) FB1c formée par l'alternance de black shales et de grès noirs et enfin (3) FB2a caractérisée par les grès massifs ou grès de Poubara. La variabilité verticale est identique dans les différents sondages. Les analyses pétrographiques, minéralogiques et chimiques montrent que ces sédiments ont subi une diagenèse modérée. Toutefois, les effets de cette diagenèse est variable selon les faciès.Les carbonates sont associés aux black shales, de manière souvent diffuse, ils peuvent s'exprimer en lits et bancs individualisés à Mvengué, mais également en concrétions sur le site de Moanda, où elles apparaissent sur une épaisseur de 12 m intercalées dans les niveaux de black shale de l'unité FB1c. Ces concrétions, ovoïdes à lenticulaires, de taille centimétrique à décamétrique, forment des alignements au sein de 8 niveaux successifs. Quelle que soit leurs formes, leurs relations géométriques avec les lamines de l'encaissant black shale argue en faveur d'une mise en place dans un sédiment encore meuble, bien avant le début de la compaction. En se développant les concrétions ont incorporé une fraction argileuse semblable à celle de l'encaissant et dont la composition est relativement homogène depuis leur bordure externe jusqu'à leur centre. Les analyses isotopiques du carbone et de l'oxygène de la phase carbonatée et du carbone de la phase organique ainsi que les relations morphologiques et texturales indiquent que la dolomitisation ayant générée ces concrétions s'est effectuée durant les premiers stades de la diagenèse et a été favorisée par l'oxydation bactérienne de la matière organique conduisant à l'augmentation de l'alcalinité des eaux interstitielles des sédiments<br>The Paleoproterozoic (2.1 to 2.0 Ga) Franceville Basin, South-east of Gabon, has been studied for decades for its high metalliferous (primarily uranium and manganese) potential. The discovery of the oldest known macro-multicellular organisms in the FB Formation in the basin in 2010 caused a repositioning of the appearance of complex multicellular life to 2.1 Ga in Earth history. This period is synchronous with great upheavals that affected the global chemistry of the atmosphere and oceans, and corresponds to the deposition of the FB Formation in the Franceville Basin. Core samples from the FB Formation were sampled from the centre of the basin (MVengué syncline) and the western flank of the basin (Moanda) for comparative analyses. The objective of this study is to provide new information on precipitation conditions of the early diagenetic carbonate cements and concretions associated with the organic-rich black shales and siltstones in the FB Formation using facies analyses, petrographic, and geochemical techniques.At the basin centre, the FB Formation is composed of sedimentary units that reflect deposition in a deep marine environment with variable depths below the limit of storm wave actions. Three units can be distinguished: (1) FB1b consisting of black shales, fine grained sandstones, and laminated mudstones or layered dolomites; (2) FB1c consisting of alternating black shales and sandstones; and (3) FB2a that is characterized by massive sandstone (namely the Poubara sandstone). Detailed analytical studies showed that these sediments have undergone moderate diagenetic modifications. However, the degree of diagenesis varies between different lithofacies.The carbonates are commonly diffused within the associated black shales throughout the FB Formation. In addition, at the Mvengué, the carbonates are present as individual beds, and as ovoid to lenticular centimeters to tens of centimeters thick concretions at Moanda, where they occur interlayering the FB1c black shales at eight levels. Irrespective of their form of occurrence, their relationships with the laminated black shale argues in favour of their formation before significant compaction. As a result, the incorporated clay minerals in the concretions are similar to the host rocks (black shales) and their composition is relatively homogenous from the edge to the centre. Isotope analyses of carbon and oxygen in the carbonates and of carbon in the organic matter, as well as the morphological and textural relationships suggest that the dolomitiation processes at the origin of the concretions, occurred during the early diagenetic stage, were favoured by bacterial oxidation of organic matter resulting in increasing pore water alkalinity in the sediments

Le but de ce travail de thèse est d’établir de nouveaux outils en méthode magnétique pour la caractérisation de cibles géologiques. Dans un premier temps, nous présentons des développements théoriques et numériques relatifs aux méthodes potentielles et en particulier magnétique, dans les domaines spatial et spectral. Nous généralisons l’opération de réduction au pôle afin de symétriser à l’aplomb d’une source magnétique quelconque les fonctions magnétiques caractéristiques. Ainsi, les superpotentiels sont introduits de manière originale en méthode magnétique. Nous définissons le tenseur de l’anomalie magnétique à partir des dérivées secondes du superpotentiel scalaire. Ces deux nouvelles fonctions présentent des propriétés intéressantes de symétrie permettant de faciliter l’interprétation d’une carte magnétique. Dans un second temps, nous appliquons ces résultats à l’étude du Bassin de Franceville au Gabon dans un contexte d’exploration minière. L’objectif est d’établir une nouvelle cartographie de cibles potentiellement uranifères à partir de données aéromagnétiques fournies par AREVA NC. L’étude du modèle métallogénique de l’uranium francevillien nous permet de relier la présence de pièges uranifères à l’existence d’anomalies magnétiques. Une étude multi-échelle est menée pour étudier aussi bien les couloirs de failles superficielles que le socle aimanté profond. Le tenseur de l’anomalie magnétique agissant comme un filtre directionnel se révèle particulièrement performant pour caractériser les structures 2D. Pour conclure, nos résultats sont rassemblés sur une carte structurale fournissant aux structuralistes de nouveaux indices d’intérêt économique<br>The purpose of this thesis is to develop new tools in magnetic method to characterize geological units. First, we present theoretical and numerical developments of the potential field theory for magnetic method in space and frequency domains. We generalize the reduction-to-the-pole transformation so that symmetrical sources cause symmetrical magnetic functions. Thus, the superpotential functions are newly defined for magnetic methods. The magnetic anomaly tensor is defined as the superpotential second derivatives. These two new functions have interesting symmetry properties that help magnetic maps interpretation. Second, we apply our results to analyze aeromagnetic data from the Franceville Basin collected in Gabon by AREVA NC for mining exploration. The aim of this study is to analyze these data in order to establish a new structural map and identify potential uranium targets. The metallogenic model of the Francevillian uranium helps us to link the presence of potential uranium deposits with the existence of magnetic anomalies. A multi-scale study is carried out in Fourier domain to explore sub-surface faults and the deep basement. The magnetic tensor acts as directional filtering and enables us to locate 2D structures. To conclude, we gather the results in a structural map providing the structuralist new information regarding uranium deposits of economic interest

Le bassin de Franceville d'âge Paléoprotérozoïque (2,2-2,0 Ga) est connu pour ses réacteurs nucléaires naturels, la richesse de son sous-sol (minéralisations uranifères et manganésifère) et ses formations sédimentaires bien préservées qui ont fourni les plus anciens macro-organismes multicellulaires déplaçant la limite de l’apparition de la vie multicellulaire précédemment fixée à 600 Ma à 2,1 Ga. Ces derniers sont retrouvés dans la formation FB dont la mise en place s'est faite durant et immédiatement après le GOE (Grand Evenement d’Oxydation de l’atmosphère terrestre). Cependant, le bassin de Franceville possède également des roches de type cherts qui appartiennent majoritairement au FC et sont le sujet de ce travail.Les observations de terrains, les études pétrographiques et géochimiques sont utilisées pour déterminer l'environnement de dépôts, le mode de formation, et la source de la silice qui compose ces cherts. L'analyse des différents affleurements met en évidence trois faciès distincts : (1) un faciès chert massif d'apparence homogène, (2) un faciès de chert béchique et (3) un faciès stromatolites. Les dômes plats, relativement peu épais, et les formes concentriques à la surface de ces dômes traduisent un milieu supratidal à intertidal. Les observations microscopiques dépeignent trois microfaciès : (1) un microfaciès homogène composé de microquarz dans lequel sont inclus de carbonates et des calcédoines ; ce microfaciès est caractéristique des affleurements de Sucaf et route de Moyabi ; (2) un microfaciès hétérogène montrant des grains qui peuvent être assimilés à des péloïdes à Bambaye, et à des intraclastes et oncoïdes à Lekouba ; (3) un microfaciès laminé (stromatolites) présent dans tous les affleurements. Ces différents microfaciès peuvent être reliés à une précipitation directe de silice, à l'exception des faciès à intraclastes comprenant des inclusions de carbonates qui résultent de la silicification d'un précurseur carbonaté. La formation FC de Francevillien du Gabon renferme les plus vieux microfossiles de Gunflint (Gunflintia, Huroniospora, Eoastrion) qui sont observés dans des stromatolites. Des observations microscopiques (microscopie optiques, microscope électronique à balayage, microscopie électronique à transmission, microscopie laser confocal à balayage et la microspectroscopie Raman) ont été utilisées pour étudier la morphologie et l'ultrastructure dans le but de mieux caractériser leur préservation, leur biogénicité et leur affinité biologique. Malgré un degré de maturation élevé de la matière organique qui les compose, les gaines et les parois des Gunflintia et Huroniospora sont préservées par une recristallisation de plusieurs générations d'opales de différentes textures. Des filaments larges (&gt; 3 μm) à parois épaisses sont reconnus pour la première fois dans un assemblage stromatolitique de type Gunflint et montrent la préservation d'une ultra-structure de gaine épaisse souvent observée dans les cyanobactéries. Deux types de formes en étoiles (Eoastrion) sont distinguées. L'étude palynologique et ultrastructurale révèle un processus de préservation similaire à celui des Gunflintia et Huroniospora. Toutefois, les branches d'un Eoastrion traversant un cristal de chlorite diagénétique tardif sont compatibles avec la formation de branches par migration. De ce fait, leur biogénicité reste discutable<br>The Franceville basin of Paleoproterozoic age (2.2-2.0 Ga) is known for its natural nuclear reactors, richness of its bedrock (uranium and manganese ore mineralization) and well-preserved sedimentary formations that provided the oldest multicellular macro-organisms moving the limit of the emergence multicellular life previously set at 600 Ma to 2.1 Ga. TheThese are found in the FB formation which was deposed during and immediately after the GOE (Great Oxydation Even of Earth's Atmosphere). However, the Franceville basin also possesses cherty-type rocks which mainly belong to the FC and are the subject of this work.Field observations, petrographic and geochemical studies are used to determine environment of deposition, mode of formation, and source of the silica which composes these cherts. The different outcrops analysis shows three distinct facies: (1) massive chert facies (2) brecia chert facies and (3) stromatolites facies. The flat domes, relatively thin, and concentric forms on the dome surface indicate a supratidal to intertidal environment. Microscopic observations depict three microfacies: (1) homogeneous microfacies composed of microquarz in which are included carbonates and chalcedony; This microfacies is characteristic of Sucaf and route de Moyabi outcrops (2) heterogeneous microfacies showing grains that can be assimilated at peloids Bambaye, and intraclasts and oncoids at Lekouba; (3) laminated microfacies (stromatolites) present in all outcrops. These different microfacies may be related to direct silica precipitation, with the exception of intraclastic facies including carbonate inclusions, resulting from silica replacement of carbonate rocks.The Gabonese Francevillien FC formation contains the oldest Gunflint microfossils (Gunflintia, Huroniospora, Eoastrion) which are observed stromatolites. Microscopic observations (optical microscopy, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, confocal scanning laser microscopy and Raman microspectroscopy) were used to study morphology and ultrastructure for the purpose better characterize their preservation, biogenicity and biological affinity. Despite a high degree of maturation of the organic matter that composes them, the sheaths and walls of the Gunflintia and Huroniospora are preserved bythe recrystallization of several generations of opals of different textures. Thick-walled large (&gt; 3 μm) filaments are first recognized in a Gunflint-type stromatolitic assembly and show the preservation of a thick sheath ultra-structure often observed in cyanobacteria. Two types of star shapes (Eoastrion) are distinguished. The palynological and ultrastructural study reveals a similar preservation process to Gunflintia and Huroniospora. However, the branches of an Eoastrion crossing a late diagatetic chlorite crystal are compatible with the formation of branches by migration. Therefore, their biogenicity remains debatable

Le Bassin de Franceville situé au SE du Gabon présente une série de black shales (Formation FB) d'âge Paléoprotérozoïque (2.1 Ga) surmontant les grès de la Formation FA. Ce bassin peu déformé et non métamorphique représente une archive exceptionnelle des processus de dépôt de cette période de l’histoire de la Terre où la vie commence à se développer. En particulier, la Formation FB contient le protore d'un gisement mondial d'oxydes de manganèse exploité par la société Eramet-Comilog. L’objectif de ce travail est de préciser les conditions de formation de ce protore et de le replacer dans l’histoire du remplissage du bassin. Ce protore d'une épaisseur moyenne de 75 m est constitué de carbonates de manganèse ; il a fait l'objet d'une récente campagne de 24 forages carottés d'une profondeur moyenne de 125 m sur le plateau de Bangombé (Pl. Bangombé).A travers une approche pluridisciplinaire comprenant l'étude de ces forages et des affleurements clefs du bassin, ce travail porte sur la caractérisation i) de l'environnement de dépôt du protore et des séries qui l'encadrent (du toit du FA au toit du FB) ; ii) du mode de formation des carbonates de Mn à 2.1 Ga et iii) de l'architecture et de la répartition des hautes teneurs en Mn du protore représentant un gisement potentiel du futur.L’étude pétro-sédimentaire détaillée a permis de distinguer neuf unités (U1 à U9) au sein de la Formation FB organisées suivant un cycle rétrogradant jusqu’à U5 puis progradant jusqu’à U9. Ce découpage montre une évolution du milieu de dépôt depuis un domaine de shoreface contrôlé par des courants deltaïques (U1) évoluant vers des dépôts d’offshore restreint (U2). Ce bassin enregistre ensuite un système de chenaux-levées turbiditiques (U3) qui alimentent un réseau d'injectites reconnu sur l’ensemble du Pl. de Bangombé et qui traverse 150 m de série (U4 à U7) en affectant le protore et ainsi les teneurs en Mn. L'environnement de dépôt du protore (U5 et U6) marque l’isolement du bassin qui devient affamé et contrôlé par une sédimentation biochimique à l’origine du dépôt des carbonates de Mn. L'Unité 7 correspond à la réouverture des apports détritiques en domaine d'offshore supérieur puis en domaine de shoreface dominé par des dépôts de tempêtes et de chenaux sous-aquatiques deltaïques (U8), et enfin lagunaire (U9) dans lequel apparaissent les premiers métazoaires de l’histoire de la planète, suivant une séquence régressive.Une étude géochimique a permis de préciser les conditions de dépôt du protore qui se forme en milieu alcalin anoxique à sub-oxique. Dans ce milieu, nous montrons pour la première fois une précipitation directe des carbonates de Mn sous forme bactériomorphe induite par l'activité photosynthétique des cyanobactéries qui consomment le CO2/HCO3 et conduisant à une augmentation du pH favorable à la formation des carbonates de Mn. L'activité cyanobactérienne est conditionnée par l’absence de courants de fond qui augmentent la turbidité du milieu et stoppent cette dernière.Les corrélations diagraphiques et séquentielles permettent de préciser la répartition spatiale et temporelle du FB permettant ainsi de replacer le protore dans l’histoire tectono-sédimentaire du bassin. Une première phase syn-tectonique (U1 à U3) contrôle l’épaisseur et la mise en place de dépôts turbiditiques dans les parties subsidentes, de dépôts argileux sur les pentes et de dépôt de carbonates sur les hauts-fonds. La seconde phase post tectonique (U4 à U7) permet la mise en place de dépôts relativement isopaques, bien que le protore enregistre une subsidence plus importante au nord du Pl. de Bangombé. On observe ainsi, sur le Pl. de Bangombé, des teneurs en Mn qui augmentent vers le sud alors que l’épaisseur du protore augmente vers le NNE. Postérieurement au dépôt du FB, le protore est structuré par des failles qui le compartimentent en touches de piano limitant ainsi sa continuité sur le Pl. de Bangombé<br>The Franceville Basin (2.1 Ga) in southeastern Gabon, hosts a black shale series well preserved (FB Formation) which represents an exceptional example of unmetamorphised Paleoproterozoic sediment strata. This basin includes the protore of one of the largest Mn-oxide laterite ore worldwide, mined by Eramet-Comilog. The aim of this this work is to determine formation conditions of this protore and to characterize the global sedimentary evolution of the FB Formation which include the protore. This 75 m thick protore is constituted of Mn carbonate-rich black shales which represent a potential ore deposit for the future. It was drilled, on the Bangombé plateau, during a recent campaign of 24 boreholes with an average depth of 125 m.Through multidisciplinary study on these cores and key outcrops of the basin, this work focuses on : i) the depositional environment of the Mn-protore and FB Formation ; ii) the processes of formation of the Mn-carbonates at 2.1 Ga and iii) the architecture and distribution of Mn-rich levels of the protore on the Bangombé Plateau.A detailed sedimentological and petrological study allowed us to redefine the division of the FB into nine units, named U1 to U9 from the base to the top. These units show a fine upward cycle up to U5 and a reverse coarse loop until U9. This division leads to a new interpretation to propose an evolution from a shoreface depositional environment controlled by deltaic currents (U1) to an offshore depositional environment with anoxic conditions (U2). In this basin, a system of submarine fan is developed, feeding a network of sand injections (injectites) covering the Bangombé plateau (70 km²) and with a thickness of 150 m affecting U4 to U7, including the Mn-protore. The protore depositional environment formed below the wave base limit (U4, U5 and U6) in a starved basin, controlled by biochemical sedimentation allowed the formation of Mn-carbonates. The end of starved basin, would allow the re-opening of the detrital input into the offshore basin (U7). This basin is then filled by storm bar deposits intersected by deltaic sub-aquatic channels (U8). The U9 unit corresponds to a quiet lagoon environment, allowing the multicellular organism development for the first time on the planet.A geochemical study allowed the characterization of the depositional environment of Mn-carbonates as an anoxic to sub-oxic and alkaline environment. For the first time, we showed that the manganese carbonates, present as bacteriomorph forms, are precipitated from the seawater by the mediated photosynthetic cyanobacterial activity, which allows CO2 / HCO3 depression of the environment and a local increase of pH. The cyanobacterial activity is controlled by the absence of bottom currents, which increase the detrital input. This would stop the activity of the cyanobacteria and thus would lead to the decrease of the Mn-concentration along the protore.Finally, well-log and a sequential correlation analyses allowed us to detail spatial and timing repartition of FB Formation deposit, controlled by a tectono-sedimentary model. We propose two- tectono-sedimentary phases. A first syn-tectonic phase (U1 to U3) controls the depocentres and sedimentation gaps. Turbidite coarse deposits are located in the most subsident part, clay deposits rather on the slope and carbonates on shoals. A second post-tectonic phase (U4 to U7) allows isopach deposits. The Mn-protore formed during the post-tectonic phase. However, it shows a variable thickness due to subsidence to the north of the Bangombé plateau. So, on the Bangombé plateau, Mn-contents increase towards the south, whereas the protore thickness increases towards the NNE. Moreover sand injectites decrease Mn-content in the eastern part of the Bangombé plateau and impact on the economic evaluation of the Mn-carbonates. Currently, the protore is structured by post-sedimentary faults, which lead to a non-continuity of the high Mn levels on the Bangombé plateau

La formation des gisements métallogéniques en général et uranifères en particulier, dans les bassins paléoprotérozoïques, dépend de la migration des fluides riches en divers éléments (U, Cu, Fe, etc.). L’objet de cette thèse a été de définir le contexte tectonique, sédimentologique et diagénétique associées aux gisements bitume--‐uranium du bassin de Franceville. L’étude tectonique réalisée met en évidence des failles de transfert N180--‐170, héritées de la tectonique archéenne et des failles normales longitudinales N110--‐120. Ces deux familles de failles compartimentent le bassin de Franceville en plusieurs sous--‐bassins de subsidence variable. Les failles longitudinales N110--‐120° contrôlent la mise en place d’anticlinaux de mur et des synclinaux de toit synsédimentaires (i.e. discordances progressives). Les gisements d’uranium du bassin de Franceville, se localisent au niveau des anticlinaux de mur des failles normales. L’étude sédimentologique du bassin caractérise la distribution spatiale des paléoenvironnements de dépôt. Quatre grands environnements de dépôts sont respectivement mis en évidence : fluviatile (formation FA inferieur), deltaïque (formation FA moyen), tidal (formation FA Supérieur) et marin profond (formation FB). La distribution des facies sédimentaires à la transition FA--‐FB est responsable de la mise en place de barrières de perméabilité. Les barrières de perméabilité sont responsables de l’augmentation de la pression fluide, qui favorise la mise en place des structures de surpression fluide (dykes, stylolites, veines de quartz), au voisinage des anticlinaux de mur contrôlés par les failles normales. Les différences de pression dans le bassin favorisent la migration des fluides uranifères et des hydrocarbures, des zones profondes du bassin vers les anticlinaux de mur. Les structures de fracturation hydraulique vont contrôler la mise en place des bitumes et des minéralisations d’uranium associées<br>Metallogenic deposits within paleproterozoic basins depend on generation and migration of fluids. The aim of this study is to provide a better understanding of tectonic, sedimentological and diagenetic setting of the uranium deposits in the Franceville basin and to characterize hydraulic fracturing impact on fluid migration processes in sandstone reservoirs.Tectonic study define the N180-170° transfer faults, associated with Archean tectonic and the N110-120° longitudinal normal faults. These two fault directions split the Franceville basin into small sub-basins. The longitudinal normal faults are associated with footwall anticlines and hanging wall synclines. The uranium deposits of Franceville basin are located in footwall anticlines of longitudinal normal faults.Sedimentological analysis allows to describe four depositional environments: Fluvial (lower FA), deltaic (middle FA), tidal (upper FA), and open marine environments (FB). Facies distribution in the FA-FB transition promotes the establishment of permeability barriers. These latter are responsible of the increase in fluid pressure and of the formation of fluid pressure structures (dykes, stylolites, quartz veins), in footwall anticlines of longitudinal normal faults. Increase in fluid pressure allows the migration of uranium-fluids, and hydrocarbon from the deep basin to the footwall anticline. Hydraulic fracturing processes lead the precipitation of uranium mineralization, associated with bitumen, in microfractures

Dans le bassin de Franceville (Gabon), les sédiments détritiques non-métamorphosés d’âge Paléoprotérozoïque (2,15 Ga) des formations FA et FB ont fait l’objet d’une étude faciologique, pétrographique et géochimique. L’objectif était de déterminer l’origine de ces matériaux clastiques et des minéralisations uranifères associées, mais aussi d’en retracer l’histoire diagénétique à travers l’évolution des paléoconditions rédox et des fluides qui les ont percolés.La pétrographie des faciès montre que la minéralogie et la texture initiales de ces sédiments ont été fortement modifiées au cours de la diagenèse précoce. Au toît de la formation FA, les quartz-arénites faiblement granoclassées ont été très tôt cimentées par du quartz, s’opposant ainsi à l’action ultérieure de la diagenèse d’enfouissement. Dans les arènes arkosiques, la séquence paragénétique liée aux ciments authigènes suggère que les interactions fluides-roches ont été polyphasées et que les éléments chimiques nécessaires à leur précipitation trouvent leur origine dans l’altération de minéraux détritiques. Pour un ensemble lithologique donné, les effets de la diagenèse varient peu d’un faciès à l’autre, ce qui indique un fort contrôle des paramètres initiaux tels que la minéralogie, la texture et la composition du fluide poral. Par conséquent, ces faciès sédimentaires nous informent directement sur les propriétés hydrologiques qui régnaient dans le bassin sédimentaire, et sur la nature de la diagenèse précoce qui les a affectés.Les données pétrographiques et géochimiques montrent que la précipitation de l’hématite en lits ferrugineux a débuté juste après le dépôt des sédiments, dont l’altération des minéraux primaires a libéré le fer, plus tard redistribué durant la diagenèse. Ainsi, la mise en évidence d’une corrélation positive entre les valeurs de "delta" 56Fe et les rapports Fe/Mg mesurés sur échantillon total suggère que le fer se répartit entre deux pôles que sont l’hématite authigène et les silicates porteur du fer. En revanche, l’absence de relation entre les rapports Fe3+/FeT et les compositions isotopiques du fer démontre que des oxydes riches en isotopes lourds du fer préexistaient dans les sédiments lorsque la diagenèse précoce a débuté. Le fer présent initialement à l’état réduit dans des faciès sédimentaires verts s’est progressivement oxydé au cours de la diagenèse, processus à l’origine de la formation des lits ferrugineux.Dans la formation FA du Bassin de Franceville, les gisements uranifères résultent de la libération de l’uranium contenu à l’origine dans les grès oxydés des dépôts fluviatiles inférieurs puis de sa migration et de son piégeage dans les grès réduits et les mudstones silteux des formations de deltas de marée supérieures, où il s’est concentré par un mécanisme de type roll-front.L’analyse des éléments chimiques majeurs et traces des formations FA et FB indique que leurs matériaux constitutifs trouvent leur source dans des roches ignées felsiques. Tandis que les diagrammes de terres rares normalisés aux chondrites, les anomalies négatives en Eu et les rapports GdN/YbN plaident plus précisément en faveur des roches archéennes et paléoprotérozoïques. Enfin, des diagrammes discrimants et des rapports en éléments majeurs et traces montrent que, si la plupart des grès de la formation FA se sont déposés sur une marge passive, les mudstones et les grès fins des formations FA et FB ont sédimenté sur une marge continentale active en relation avec la tectonique paléoprotérozoïque de la Ceinture orogénique du Centre-Ouest de l’Afrique<br>The FA and FB Formations clastic sediments have been subjected to detailed facies, petrographic, and geochemical analyses in relation to diagenesis, fluid flow, paleo-redox conditions, provenance, and uranium mineralization during the evolution of the unmetamorphosed Paleoproterozoic (ca 2.15 Ga) Franceville Basin, Gabon. Lithofacies analyses in combination with petrographic studies indicate that the original mineralogical and textural properties of the sediments have been greatly modified during diagenesis. The moderately sorted quartz arenite at the top of FA underwent early quartz cementation; thus preventing it from subsequent burial diagenetic processes. The inferred paragenetic sequence of authigenic cements in the arkosic arenites suggest a multiphase of fluid-rock interactions with most of the ions needed for their precipitations likely sourced during alteration of detrital precursors. The observed slight variations in the diagenetic pathways in different lithofacies associations are closely related to primary mineralogy, texture, and nature of pore fluid. This relationship suggests that depositional facies can provide an insight into the diagenetic pathways and hydrologic properties of sediments in sedimentary basins. Petrographic features coupled with whole rock geochemical and iron isotope analyses suggest that hematite precipitation in the red beds started after sediment deposition with the iron internally derived by alteration of iron-bearing minerals and redistributed during late diagenesis. Positive correlation between Fe/Mg ratio and "delta" 56Fe values of bulk samples suggests mixing relationship with end members being authigenic hematite and iron-bearing silicates. The lack of relationship between Fe3+/FeT ratios and iron isotope compositions suggest that the isotopically heavy iron oxide was already present in the sediments during early diagenesis, and was incorporated into green (reduced) facies that likely replaced red facies during diagenesis or burial. Uranium released from the lower, fluvial oxidized sandstones and added to the reduced sandstones and silty mudstones in the upper tidal-deltaic sediments potentially resulted in a uranium mineralization of a roll-front type in the FA Formation of the Franceville Basin. Major and trace element geochemical data for the FA and FB formation are consistent with sediments derived exclusively from felsic igneous source. Chondrite-normalized patterns with high LREE/HREE ratios, negative Eu anomalies, and GdN/YbN ratios favour mixture of Archean and Post-Archean felsic sources. Discriminant diagrams and elemental ratios of major and trace elements suggest deposition of most of the FA sandstone in a passive margin, while the mudstones and fine-grained sandstones of FA and FB were deposited in an active continental margin during Paleoproterozoic tectonic regimes of the West Central African Belt

Le francevillien est une serie sedimentaire proterozoique non affectee par des evenements metamorphiques en depit de son age. Ses sediments detritiques sont utilisables pour etudier l'evolution temporelle des mineraux argileux et l'histoire de la migration d'hydrocarbures pendant la diagenese d'enfouissement. Le systeme isotopique sm-nd a ete utilise pour dater des fractions argileuses extraites d'ampelites; deux isochrones sm-nd ont ete obtenues, donnant des ages similaires de 2099+/-115 ma et 2036+/-79 ma. Les donnees mineralogiques, chimiques et la composition isotopique du nd indiquent qu'une homogeneisation isotopique a eu lieu entre les argiles authigenes, les eaux de formation et les hydrocarbures pendant la diagenese. Un modele est propose qui implique la decarboxylation de la matiere organique, la formation d'acides organiques permettant la dissolution de feldspaths potassiques detritiques et leur remplacement in situ par des mineraux argileux. Les ages isochrones correspondent donc a l'age de la formation des argiles qui a eu lieu lors d'un evenement diagenetique precoce, au niveau de la production d'hydrocarbures. L'originalite du bassin de franceville est la presence de reacteurs nucleaires fossiles dans le gisement d'u d'oklo. La decouverte des nouveaux reacteurs 10 et 13 preserves de l'alteration meteorique a suscite un vif interet parmi les chercheurs qui travaillent dans le cadre de la gestion de dechets de haute activite. Une etude mineralogique et isotopique de l'environnement argileux du reacteur 10 a ete effectuee afin de mieux comprendre le comportement de quelques actinides et produits de fission generes dans le cur du reacteur. Les resultats indiquent qu'une fraction de l'u, du pu et des terres rares a ete remobilisee lors du lessivage du reacteur par les solutions hydrothermales, a migre vers la bordure argileuse du reacteur et a ete piegee par la chlorite. Les principales implications de ce travail concernent la capacite de retention de materiaux argileux vis-a-vis des radioelements dans un milieu geologique

Le Paléoprotérozoïque est une période cruciale de l’histoire de la Terre. Un des évènements importants enregistré à cette époque est celui connu sous le nom de Great Oxidation Event (GOE) de 2,45 à 2,32 Ga. Cet évènement va entrainer des changements globaux à l’échelle de la planète. Il va impacter les conditions physico-chimiques en favorisant une altération oxydante des continents. Cette dernière est à l’origine de l’explosion progressive des cyanobactéries photosynthétiques responsables d’une oxydation importante du milieu. Une vie multicellulaire complexe et organisée s’est développée suite à cet évènement. Le bassin paléoprotérozoïque (2,1 à 2,0 Ga) de Franceville, situé au Sud-est du Gabon montre des dépôts sédimentaires en très bonne état de conservation et constitue une archive exceptionnelle pour retracer les processus de dépôts de cette période. La série sédimentaire francevillienne est composée de quatre formations lithostratigraphiques de FA à FD. Les accumulations de manganèse sont spécifiquement visibles au niveau des zones de plateaux ou les plus importantes réserves sont situées dans les plateaux de Bangombé et d’Okouma. Ce travail accorde une attention particulière à la formation FB et plus particulièrement les sous-unités FB1b et FB1c situées sur le site Okouma où sont retrouvés des dépôts de fer, phosphore et de manganèse. Une étude pluridisciplinaire et multi-échelle s’est portée sur sept sondages d’Okouma, mis à disposition par la compagnie minière Eramet-Comilog. L’étude sédimentologique des différents échantillons a permis de diviser les sondages en trois unités : 1- inférieure constituée de faciès détritiques et notamment les pélites rubanées (FB1b), 2- une unité dite de transition qui marque le passage des formations FB1b à FB1c avec des faciès carbonatés riches en pyrite appelé dans ce travail black shales pyriteux et carbonates ferrifères et 3- une unité supérieure représentée par des blacks shales manganésifères ou s’intercale des grès fins à moyens. Ces faciès témoignent la mise en place d’un environnement marin d’une phase de transgression ayant débuté à la transition FA-FB. Les analyses pétrographiques et minéralogiques ont mis en évidence des minéraux argileux composés d’illite, chlorite et interstratifiés illite/ smectite. La réaction d’illitisation est quasiment achevée (90 % d’illite) comme en témoigne les interstratifiés ordonnés (R3). Les analyses géochimiques montrent que la formation FB1b est dominée par des matériaux détritiques tandis que ceux de la formation au-dessus FB1c par des processus chimiques. De même la plupart des éléments sensibles au redox (Mn, Zn, Ni, Co, Mo, Cd et Cu) montrent un changement redox passant d’un environnement oxique (FB1b) à anoxique (FB1c)<br>Paleoproterozoic is a crucial period in the history of the Earth. One of the major events recorded at that time was the Great Oxidation Event (GOE) from 2.45 to 2.32 Ga. This event will lead to global changes on a global scale. It will impact the physico-chemical conditions by promoting oxidative alteration of the continents. The latter is at the origin of the progressive explosion of photosynthetic cyanobacteria responsible for a significant oxidation of the environment. A complex and organized multicellular life developed as a result of this event. The Paleoproterozoic basin (2.1 to 2.0 Ga) of Franceville, located in southeastern Gabon, shows sedimentary deposits in a very good state of conservation and constitutes an exceptional archive to trace the deposition processes of this period. The francevillian sedimentary series is composed of four lithostratigraphic formations from FA to FD. Manganese accumulations are specifically visible in the plateau areas where the largest reserves are located in the Bangombé and Okouma plateaus. This work pays particular attention to the FB formation and more particularly the FB1b and FB1c subunits located on the Okouma site where iron, phosphorus and manganese deposits are found. A multidisciplinary and multi-scale study was carried out on seven Okouma holes, provided by the mining company Eramet-Comilog. The sedimentological study of the various samples made it possible to divide the holes into three units: 1- lower, consisting of detrital facies and in particular banded heterolithics (FB1b), 2- a so-called transition unit that marks the passage of the FB1b to FB1c formations with carbonate facies rich in pyrite called in this work black shales pyriteux and iron carbonates and 3- a higher unit represented by manganiferous shale blacks or is interposed by fine medium sandstones. These facies testify to the establishment of a marine environment from a phase of transgression that began at the FA-FB transition. Petrographic and mineralogical analyses have revealed clay minerals composed of illite, chlorite and interlayered illite/smectite. The illitization reaction is almost complete (90% illite) as shown by the ordered interlayered (R3). Geochemical analyses show that the FB1b formation is dominated by detrital materials while those of the formation above FB1c are dominated by chemical processes. Similarly, most redox sensitive elements (Mn, Zn, Ni, Co, Co, Mo, Cd and Cu) show a redox change from an oxic environment (FB1b) to anoxic (FB1c)