Dissertations / Theses on the topic 'Geology – Madagascar'

Thesis (MSc)--Stellenbosch University, 2012.
ENGLISH ABSTRACT: The Cretaceous Ambohiby Complex is an alkaline ring complex located in the central part of Madagascar and covers a mountainous area of approximately 225km2. The complex intrudes into Precambrian basement gneisses and consists of the following rock types in a chronological order; gabbros, monzonite, alkali-syenite, micro-granite and granites. Both mafic and felsic rocks are dominated by sodic mineralogies. Pyroxenes are generally aegirine, aegirine-augite, and hedenbergite and commonly occur in granites, micro-granites, syenites and monzonite. In gabbros and mafic dykes, augite is the more common composition. Amphiboles are represented by bluish to brownish-green varieties with arfvedsonite to eckermannite compositions in granites, and magnesia-arfvedsonite compositions in micro-granites. Ferro-edenite is present in some alkali-syenites and monzonite. Feldspars are usually single phase and are therefore hypersolvus. In granites, micro-granites and alkali-syenites, path and string perthite is very common. Graphic intergrowth of quartz and alkali feldspars is also common in granites and some alkalisyenites. Major elements variation diagrams plotted against SiO2 indicate that the mafic and felsic rocks of the Ambohiby Complex were formed by processes similar to those of Fractional crystallization. Chondrite normalised mafic rocks have slightly positive Eu anomalies while the felsic rocks have negative Eu anomalies, indicating fractionation of plagioclase feldspars. The Chondrite normalised gabbroic rocks shared similar trends of heavy rare earth with Chondrite normalised Marion Hotspot data. This suggests that the basaltic parent magma for the Ambohiby Complex, possibly related to the Marion hotspot plume. The Fractional crystallization model with an inclusion of olivine in the mineral assemblage seems to fit very well with the actual Ambohiby felsic end member rocks (i.e. granites). It is therefore clear that differentiation mainly occurred by fractional crystallization but variable initial Sr and Nd values indicate the magmas assimilated crustal material during emplacement. The Rb-Sr geochronology gave an age of 90±2.4 Ma for the intrusion of the Ambohiby Complex, which confirms that the Ambohiby Complex is associated with the Gondwana break-up. In addition the Marion Hotspot plume is believed to have been located in the southern tip of the island at around 90 Ma ago.

Madagascar est situé dans la zone de collision entre Est- et Ouest-Gondwana. Ce travail est consacré à la caractérisation pétrostructurale de la partie centre sud (Pays Betsileo, Province de Fianarantsoa).
La première partie du travail développe les aspects méthodologiques. L'Anisotropie de Susceptibilité Magnétique (ASM) des granites de Madagascar est contrôlée par la magnétite. Des grains de magnétite rapprochés développent des interactions susceptibles de modifier l'ASM (Grégoire et al., 1995). L'étude par traitement d'images des grains de magnétite montre que c'est l'anisotropie de forme de grains allongés qui est principalement responsable de l'ASM (Grégoire et al., 1998).
Les deux autres outils employés sont l'analyse d'image et la thermobarométrie. Deux signatures structurales distinctes sont reconnues dans la région des granites andringitréens. (D1) se caractérise par des foliations moyennement pentées vers l'ouest et des linéations à faible plongement OSO; elle est contemporaine de la mise en place de ces granites de type stratoïde qui s'accompagne d'un métamorphisme HT-BP dans l'encaissant. (D2) se caractérise par des foliations fortement pentées et des linéations NS subhorizontales dans des bandes de cisaillement anastomosées d'échelle kilométrique.
Plus au nord, une série supracrustale schisto-quartzo-carbonatée (SQC) est conservée sur le socle granitique qui présente la structure D1, alors que la SQC montre une structure différente associée à des fabriques d'axes c de quartz indiquant un déversement vers l'est.
La structure D1 est semblable à celle qui a été décrite par Nédélec et al. (1994), au nord d'Antanarivo. Il s'agirait de la phase d'extension post-collision datée à 630 Ma par Paquette & Nédélec (1998). La structure D2 résulterait d'un épisode de convergence tardi-panafricain vers 550 Ma. Seule la SQC aurait gardé les traces d'un épaississement crustal antérieur à 650Ma et qui pourrait correspondre au début de la collision panafricaine.

L'évolution thermomécanique de l'unité d'Andriamena est marquée par la superposition de quatre événements thermiques : 2. 7 Ga, 790 Ma et ~500 Ma. La signification de l'événement Archéen (2. 7 Ga) reste encore problématique : l'événement fini-Archéen (2. 5 Ga) correspond au métamorphisme de UHT (1050°C, 11. 5 kbar). Le Néoprotérozoïque moyen (790Ma) est marqué par un magnatisme basique-ultrabasique contemporain d'un métamorphisme granulithique (850°C, 7 kbar) interprété comme le témoin d'un contexte du type arc continental. L'événement Cambrien (~500 Ma) est à l'origine du champ de déformation finie : il résulte de la superposition de deux phases D1 et D2 synchrones d'un métamorphisme amphibolitique (700°C, 5-6 kbar) compatible avec un raccourcissement horizontal Est-Ouest résultant de la convergence lors de la consolidation du Gondwana. Les Mg-granulites de UHT préservent de nombreuses textures minéralogiques permettant de retracer un trajet PT pétrographique apparemment continu. Les données géochronologiques obtenues par datation in-situ sur monazite à la microsonde électronique montrent que ce trajet pétrographique doit être considéré comme un trajet discontinu résultant de la superposition de deux événements : 2. 5 Ga et 790 Ma. De plus, une partie du trajet pétrographique correspond à un trajet apparent sans signification tectonique, qui résulte de l'équilibration des paragenèses réfractaires de UHT à basses pressions lors de l'événement 790 Ma. La distinction qui existe entre trajet pétrographique et réel montre l'importance de déterminer l'âge absolu des différentes paragenèses. La datation in-situ permet de dater des minéraux dans leur contexte textural et donc de corréler âge et assemblages métamorphiques. Par une nouvelle approche dans leur contexte textural et donc de corréler âge et assemblages métamorphiques. Par une nouvelle approche de datation in-situ qui utilise les méthodes chimiques (microsondes) et isotopiques (ID-TIMS), on combine haute résolution spatiale et haute précision analytique sur les mêmes les grains extraits par micro-forage en lame mince

Dans la region du cap saint-andre (madagascar), plusieurs complexes annulaires sont alignees suivant une direction generale nw-se. Ils sont supposes d'ages cretace. Parmi ces complexes, l'ambohibengy presente une variete petrographique allant des gabbros aux granites hyperalcalins en passant par des monzonites. Son etude montre que les formations basiques apparaissent en premier. Les formations acides, constituees par des syenites et des granites alcalins, se sont introduites posterieurement dans la partie centrale du massif. Les etudes mineralogiques et geochimiques ont montre les roles de la cristallisation fractionnee lors de la differenciation des roches basiques. Les monzonites correspondent aux liquides residuels issus de cette differenciation. A une temperature donnee, les roches acides subissent des reajustements mineralogiques et geochimiques, ce qui a amene a la separation des granites et des syenites. La mise en place de ce massif est surtout liee a un ou plusieurs effondrements bien que la differenciation magmatique se soit deroulee lors de la remontee du magma vers la surface. La mise en place des massifs intrusifs du cap saint-andre est contemporaine a la separation de l'inde et de madagascar vers le cretace superieur. L'autocorrelation et l'etude statistique des alignements des donnees montrent que ces massifs sont organises selon une direction n40 o. Cette information permet de mettre en evidence le role du lineament bongolava-ranotsara et son prolongement vers le nnw en direction du cap saint-andre. Sous l'effet d'une contrainte regionale, il aurait rejoue en transtension au cretace sous forme de cisaillement dextre de direction n170 oe et serait responsable de l'organisation de ces massifs.

La region etudiee est celle de la vallee de la sahatany au centre de madagascar. On reconnait au moins deux episodes de deformation, la principale phase de structuration, attribuee generalement au kibarien, etant datee ici de 735 +ou- 81 m. A. Les caracteres petrographiques et chimiques des metasediments, marbre dolomitique, calcschiste, gneiss calcomagnesien, sont ceux d'une serie de plateforme dolomitique typique. On observe de fortes teneurs en mg et li laissant supposer l'existence de conditions evaporitiques. Les caracteres chimiques et mineralogiques des roches metavolcaniques et metaignees sont precises. L'etude des associations minerales des roches et des inclusions fluides permet de determiner les conditions pression-temperature du metamorphisme: p=2,5 a 6 kbar, t=450-680**(o)c. Il s'agit en majeure partie d'un metamorphisme syntectonique

Le présent travail est consacré aux problèmes de l'altération de roches basiques et ultrabasiques sous des conditions climatiques différentes et à l'influence de ces processus sur la stabilité à long terme des talus de mines à ciel ouvert. Les roches font partie d'anciens profils d'altération et, mises à jour par l'exploitation, subissent des altérations météoriques modernes qui changent les paramètres pétrographiques et géotechniques les caractérisant, ceci au niveau de la matrice rocheuse et du massif rocheux. Deux objets ont été étudiés au cours de ce travail : la mine de chromite de Bemanevika (Madagascar) où les métabasites et méta-ultrabasites sont très intensivement altérées sous conditions climatiques tropicales et la mine d'amiante de Bagenovskoe (Oural Central, Russie), où des roches de même type sont exposées à l'altération sous conditions tempérées continentales. La prévision de la stabilité des talus à long terme, en tenant compte du développement de l'altération dans les massifs, y a été analysée. Nous avons également procédé à des simulations en laboratoire de l'altération et de l'évolution de l'altérabilité de diverses roches. Deux types de simulation ont été réalisés : l'altération physique par cycles de gel-dégel intensif et l'altération chimique par cycles de lessivage en eau chaude en extracteur Soxhlet. L'analyse et la comparaison des résultats en laboratoire et in situ permettent de quantifier les processus d'altération et, enfin, d'établir les schémas de développement à long terme d'instabilités dans différents massifs rocheux sous diverses conditions climatiques.

The purpose of this project was to determine the vanadium bearing ore minerals present at the Green Giant vanadium-graphite deposit in the S.W. of Madagascar owned by Toronto based Energizer Resources Inc. The rocks are mainly quartzofeldspathic gneiss, with alternating bands of hornblende biotite gneiss, marble, granitoid, and amphibolite. Using X-ray diffraction, electron microprobe analysis, and Raman spectroscopy, the vanadium bearing minerals were identified as vanadium bearing rutile, schreyerite, berdesinskiite, karelianite, a member of the karelianite-eskolaite solid solution, V-bearing phlogopite, V-bearing pyrrhotite, V-bearing pyrite, goldmanite, dravite, uvite, actinolite, and unidentified V-sulphide 1, V-sulphide 2, and V-silicate 1. The mineral assemblage present at Green Giant deposit is quite similar to that at Lake Baikal, Russia. Vanadium-bearing phlogopite is primary vanadium host in the deposit, although V-bearing oxides contribute substantially to the total V concentration, even where present in very trace amounts.

M.Sc.
The Dabolava region is an area of approximately 600 km2 and is situated on the western edge of the Precambrian in west-central Madagascar. The geology mainly consists of Proterozoic amphibolite facies metavolcanic rocks, inter-layered with minor metasedimentary rocks, crosscut by granodioritic to gabbroic plutons. The country rocks of the granodiorite and gabbroic plutons are composed of 50% amphibolites, 30% quartzofeldspathic gneisses and 20% metasedimentary rocks, mainly carbonates. The amphibolites consist dominantly of hornblende with plagioclase and minor quartz groundmass, although orthopyroxene, clinopyroxene, chlorite, and biotite are present in certain samples. They have tholeiitic affinities and may have been derived from basaltic lavas. They contain felsic segregations of tonalitic composition that possibly represent migmatitic leucosomes, with hornblende concentrated in associated melanosomes. The amphibolites are highly deformed compared to the plutonic rocks. Meta-quartzofeldspathic rocks of dominant rhyolitic compositions are interlayered within the amphibolites; these may represent felsic volcanics coeval with the metabasalt. Metamorphosed carbonates are also interlayered within the amphibolites. This assemblage of supracrustal rocks is intruded by Neoproterozoic granitoid and gabbroic plutons, and granodiorite dykes. The composition of the majority of the plutons in the area of study is mainly granodioritic, with minor quartz diorite and quartz monzodiorite. They are metaluminous and contain quartz, plagioclase, with minor K-feldspar (microcline); biotite and hornblende constitute the ferromagnesian minerals. The granodiorites have a prominent foliation defined by biotite and hornblende. According to their chemical and mineralogical composition, the granodiorites are classified as I-type in origin. Gold mineralization is associated with the Neoproterozoic granodiorite plutons, mainly the Dabolava and the Ambatomiefy plutons. It is hosted within quartz veins that are generally oriented parallel to the foliation of the host rock. A limited degree of alteration is observed within the granodiorite, with the alteration assemblages consisting of biotite, pseudomorphic chlorite, calcite, and sericite. Gold is associated with hydrothermal biotite and sulphide assemblages consist of pyrrhotite, arsenopyrite with minor pyrite and chalcopyrite, magnetite and ilmenite. The chemistry of analysed gold grains from the Dabolava pluton shows that they mainly consist of 95-97% gold with the remainder composed of Ag, Hg and Cu. A gold concentration of up to 2232 ppm was observed in one of the gold excavations within the Ambatomiefy pluton. Microthermometric studies reveal three fluid types, including a high salinity fluid (type 4), a CO2-rich fluid (type 1-a), and an aqueous type (type 3). It is suggested that the CO2-rich and high salinity fluids were exsolved from the magma. With decreasing temperature a low salinity CO2-H2O-NaCl fluid (type 1-b, type 2) (Th ranges from ~ 220-350° C) resulted from heterogeneous mixting of a CO2-rich fluid and a low salinity aqueous fluid. Therefore, fluid inclusion studies indicate a magmatic origin of the mineralizing fluid(s). A porphyry-type deposit is suggested for the gold mineralization in the study area, as it is associated with I-type granitoid plutons, the mineralizing fluid (s) are of magmatic origin, and gold is associated with chalcopyrite, albeit in minor amounts. Based on the rock associations observed in the field, which consist of metabasalts interlayered with minor coeval metarhyolite, with associated intrusive plutonic rocks, as well as trace element discrimination diagrams, an active continental margin tectonic setting is inferred for the rocks in the study area. Two samples from the granodiorite plutons and one sample from a gabbro body were dated using U-Pb single zircon geochronology. A sample from the Ambatomiefy pluton yielded an age of ~1002±3 Ma, which is interpreted to represent the crystallization age of the pluton. The Dabolava pluton has also been dated, and a similar age of 1008 Ma has been obtained. A gabbro sample from a smaller mafic body in the area has been dated at 982±2 Ma. This defines a ~26 m.y. period of Neoproterozoic magmatic activity. An age of 982.3±2 .9 was also reported from a gabbro body located in the southern part of Madagascar (Amborompotsy-Ikalamavony). These provide evidence of the presence of 1000 Ma magmatic activity in Madagascar. The extent and the significance of this magmatic event are not yet understood although it could be related to the Mesoproterozoic event associated with the assembly of the supercontinent Rodinia. The identification of granitoids of similar age and character in Madagascar and within Gondwana has economic significance regarding the potential of these granitoids for porphyry-type gold mineralization. Therefore, this is useful for future gold exploration.

The structural lineament mapping of southern India along withgeological, geochronological datasets help in redefining the Precambrian crustal blocks.The newly proposed Kumta and Mercara suture zones welding Archean crustal blocks in western peninsular India offer critical insights into the crustal evolution of Gondwana. The Kumta suturemainly consists of schistose rocks including quartz-phengite, garnet-biotite, chlorite, fuchsite and marble, whereas the Mercara suture contains mylonitic quartzo-feldspathic gneiss, garnet-kyanite-sillimanite gneiss, calc-silicate granulite and metagabbro. Metamorphic pressure-temperature estimations (Kumta suture: 11-18 kbar at 790-550oC; Mercara suture: 13 kbar at 825oC) suggest that, the sediments have undergone subduction to greater depths. The K-Ar age of biotite, phengite and U-Pb dating of zircon yields consistent metamorphic age of 1100-1400 Ma. In situ zircon 176Lu/177Hf isotope analysis shows wide range of εHf (t) values indicating the protolith sediments were derived from Paleo-Neoarchean juvenile crust that mixed with recycled older crust. The Bondla ultramafic-gabbro complex, northwest of the Kumta suture contains basalt, dolerite, gabbro, serpentinite, chromitite, peridotite and chromian spinel chemistry suggests evolution in a supra-subduction zone arc tectonic setting.The Sirsi shelf towards east of the Kumta suture, contains weakly deformed sedimentary rocks (limestone, shale, banded iron formations, greywacke, sandstone and quartzite) unconformable on relatively high-grade ca. 2571 Ma gneisses of the Dharwar craton. The Karwar block to the west is composed of weakly metamorphosedca. 3200 Ma tonalite-trondhjemite-granodiorite (TTG) with enclaves of amphibolite. In situ zircon 176Lu/177Hf isotope analysis and whole-rock 143Nd/144Nd isotopic analysis of TTGs show positive εHf and εNd values indicating ca. 3200 Ma juvenile crust. The Coorg block consists of ca. 3200 Ma charnockite, mafic granulites, hornblende-biotite gneiss, garnet-hornblende gabbro and anorthosite.In situ zircon 176Lu/177Hf isotope analysis indicates source as mixture of juvenile crust and older recycled crustal materials. Synthesis of the above results with published data suggests that Kumta and Mercara suture zones incorporate Paleoarchean to Mesoproterozoic sedimentssubjected to high-pressure metamorphism in the late Mesoproterozoic. Metamorphic P-T estimations of mafic granulite and U-Pb zircon geochronology of pelitic gneisses from Betsimisaraka suture zone, Madagascar suggests the rocks were underwent metamorphism at c. 24 kbar and c. 780°C during Mesoproterozoic suturing of Antongil-Masora blocks with the Antananarivo block.From the integration of above results with the new geophysical results and published data Mesoproterozoic Kumta-Mercara suture is interpreted as eastern extension of the Mesoproterozoic Betsimisaraka suture of Madagascar into western India.

L'objectif de cette thèse est de contraindre la nature pétrologique et géométrique de la partie profonde d'un domaine orogénique en convergence. Dans ce but, nous avons créé dans un système d'information géographique projeté (Madagascar Laborde 1923), une base de données géologique du tiers Sud de l'île de Madagascar. Les données utilisées sont variées : observations de terrain, images satellites, données topographiques, mesures gravimétriques, radiométriques et aéromagnétiques. L'analyse, le traitement, la confrontation et l'intégration de ces différentes informations (rendues compatibles) nous a permis de réaliser avec précision de nouvelles cartes géologiques de la région, ainsi que des représentations cartographiques nouvelles. Nous mettons notamment en évidence des zones de cisaillements verticales (ZC) majeures et mineures, des fractures, des dykes et des limites lithologiques.
Nous précisons la nature des alignements sur l'axe Bongolava – Ranotsara : (i) La structure ductile de direction N 140°, cartographiée dans plusieurs littératures, n'est qu'une impression régionale (à petite échelle) due à la déflexion N 157° des ZC de direction Nord – Sud. La faille de Ranotsara (de direction N 140°) n'existe pas en termes de faille régionale, elle est une impression (à petite échelle) de la restitution cartographique causée par le relais de failles de taille ≤60 km de long et qui sont orientées N 115°, N 140° et N 160°.
Nous identifions que les ZC sont les lieux de localisation d'anomalie en éléments incompatibles (U-Th). Elles sont également le lieu de concentration d'oxydes de magnétite et titanomagnétite, associé à la disparition de la biotite. Ces observations soulignent la concentration des magmas et de la fusion au sein des ZC. Ainsi, les ZC sont le lieu de concentration de magmas qui permettent l'advection de chaleur. En effet, dans le Sud de Madagascar les conditions de haute température (800°C) sont homogénéisées sur de grande surface.
Nous établissons une nouvelle carte des ensembles lithologiques qui met en évidence des contrastes de compétence: les ZC se développent préférentiellement dans l'ensemble d'orthogneiss peu alumineux; les ensembles de métasédiments alumineux et les gneiss migmatitiques à amphibole sont plus résistants et forment des boudins à différentes échelles ; l'ensemble de granites et syénites stratoïdes et gneiss migmatitiques à amphibole constituent les blocs les plus rigides. Nous identifions des dykes kilométriques de basaltes, de dolérites et de microgranites qui sont orientés préférentiellement sur les directions N 25° et N 120°.
Par croisement des données, nous montrons que la position des minéralisations économiques est contrôlée par les anisotropies kilométriques (ZC, charnières de plis, limites lithologiques) qui localisent les circulations fluides et magmatiques. Les minéralisations primaires (métamorphiques ou métasomatiques : corindons, fer et graphite) se localisent au sein des ZC. Les minéralisations secondaires (uranothorianite, or) s'expliquent par des remobilisations au sein des ZC. La position finale des minéralisations s'explique cependant par la géométrie des réseaux hydrographiques et des failles. A l'échelle du Gondwana, la géométrie des ZC majeures néoprotérozoïques contrôle le développement des systèmes de failles et de dykes (170Ma 90Ma) orientés N 160°.
Dans 4 régions : Satrokala, Fenoarivo, Analavoka, Lavaraty ; existent des anomalies magnétiques et gravimétriques de type «bulls eyes» qui se localisent à l'intersection des dykes N 160° et des dykes N 30°, N 140° et N 170° ; et parfois avec les ZC. Ces points correspondent à des creux topographiques circulaires (10 m - 2,5 km de diamètre) isolés ou associés en champ de point. Ces zones sont potentiellement des intrusions kimberlitiques. La présence de ces pipes à l'intersection d'anisotropies kilométriques est favorable à l'ascension rapide des magmas silicatés, soit la présence de kimberlites diamantifères.