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Évolution géodynamique à l’Archéen du Complexe du Ntem (Craton du Congo, Cameroun): Études structurales, géochronologiques et géochimiques des terrains à granitoïdes et ceinture de roche verte de Sangmélima

par Akame, Joseph
Président du jury Mattielli, Nadine
Promoteur Debaille, Vinciane
Publication Non publié, 2021-04-02

Thèse de doctorat

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Résumé :

La période de transition Archéen-Paléoprotérozoïque (3000–2500 Ma) est cruciale pour lacompréhension des mécanismes d’évolution de la Terre, car cette période enregistre des événementsgéologiques majeurs comme l’événement de grande oxygénation de l’atmosphère, l’évolution séculaire dela nature de la croûte et le début de la tectonique des plaques. Une région particulièrement appropriée pourétudier l’évolution géodynamique de la transition Archéen-Paléoprotérozoïque se situe dans le craton duCongo(Archéen-Paléoprotérozoïque). Elle présente des évidences de structure anciennes comme lesceintures de roches vertes associées des TTG (tonalite-trondhjemite-granodiorite) ainsi que les plus viellesévidences de roches métamorphiques de haute pression (éclogites).Ce travail de thèse est consacré à l’étude tectonique et de l’évolution géodynamique des terrains àgranitoïdes et ceinture de rochesPuis-que vertes de Sangmélima ou « Sangmelima granite-greenstoneterrains (SGB) » au sein du Complexe du Ntem (> 2500 Ma), partie nord-ouest du craton Congolais auCameroun. La structure globale du complexe est encore mal contrainte, nous avons réévalué les structuresdu Complexe du Ntem par une analyse détaillée des trajectoires de la foliation et construi des coupesgéologiques à l’échelle régionale. Dans la SGB, les principales unités lithologiques ont fait l’objet d’uneétude de terrain détaillée, mettant l’accent sur l’analyse structurale et lithostructurale et permettant dedistinguer plusieurs phases de déformations associées à la fusion partielle des roches du socle. Lapétrogenèse et le contexte géodynamique de formation des granitoïdes et des roches mafiques sont contraintspar l’étude géochimique comprenant la caractérisation des systèmes isotopiques 176Lu–176Hf et 147Sm–143Nddes échantillons provenant des différentes unités lithologiques de la région de Sangmélima. Les contraintestemporelles du magmatisme, de l’anatexie, du métamorphisme et de la déformation ont été obtenues pardatation U-Pb sur zircon au LA-ICP-MS, par datation Sm-Nd sur grenat à l’ICP-MS et par datation chimiqueU-Th-Pb sur monazite à la microsonde électronique.La SGB est principalement composée de charnockites et d’une série de TTG (tonalite-trondhjemitegranodiorite)associés à de nombreuses enclaves ou filons basiques. L’ensemble des analyses tectoniques etgéochimiques ont permis de mettre en évidences que ces roches felsiques et mafiques, se sont mises en placeentre 2950 et 2850 Ma, ont été par la suite impliquées dans une orogenèse d’accrétion induite par unraccourcissement subhorizontal E-W et un étirement subvertical entre 2,84 et 2,82 Ga. Cette déformation D1est associée à la migmatisation des TTG, synchrone à un métamorphisme dans le faciès des granulites et àla mise en place des monzogranites syncinématiques dans les charnockites. Le second évènementtectonique D2 est synchrone de la mise en place des granites tardifs plus riches en potassium, du plissementdes structures D1, et du développement des zones de cisaillement C2. Cette tectonique à régime transpressifest datée vers 2,75–2,74 Ga. Enfin, la mise en place des dykes de dolérites vers 2,72 Ga au cours del’évènement tardif D3 marque le changement du régime tectonique, passant de la compression à l’extension.La synthèse de l’ensemble des résultats conduit à la reconstruction de l’histoire tectonique de la ceinturede roches vertes et TTG de Sangmélima. En outre, nous proposons un modèle d’évolution géodynamiqueglobale du Complexe du Ntem depuis l’extraction de la protocroûte paléoarchéenne jusqu’à la fin de lacratonisation.

The Archaean-Paleoproterozoic transition period (3000–2500 Ma) is crucial for the understanding ofthe Earth's evolutionary mechanisms, as it records major geological events such as the high oxygenation ofthe atmosphere, secular evolution of crustal nature and the onset of plate tectonics. A particularly suitableregion for studying the geodynamic evolution of the Archean-Paleoproterozoic transition is located in theCongo Craton (Archean-Paleoproterozoic). Here we find evidence of ancient structures such as greenstonebelts associated with TTGs (tonalite-trondhjemite-granodiorite) as well as the oldest evidence of highpressuremetamorphic rocks (eclogites).This thesis is devoted to the study of tectonics and geodynamic evolution of the Sangmelima granitegreenstoneterrains (SGB) within the Ntem Complex (> 2.5 Ga), northwestern part of the Congo craton inCameroon. Since the general tectonic framework of the complex is poorly known, we have reappraised thestructures of the Ntem Complex through a detailed analysis of the foliation trajectories and constructedgeological cross-sections at regional scale. In the SGB, we constructed a map of the foliation trajectoriesusing aeromagnetic images and our own observations, and carrie detailed structural analysis. Both thepetrogenesis and the geodynamic setting for the formation of granitoids and mafic rocks are constrained bywhole-rock geochemical and 176Hf–143Nd isotopic studies. Time constraints of magmatism, anatexis,metamorphism and deformation were obtained by U-Pb LA-ICP-MS zircon dating, MC-ICP-MS Sm-Ndgarnet dating and CHIME-EPMA U-Th-Pb monazite dating.The SGB is mainly composed of charnockites and TTG (tonalite-trondhjemite-granodiorite) seriesassociated with numerous mafic enclaves or dykes. All the tectonic and geochemical analyses have shownthat these felsic and mafic rocks, formed between 2950 and 2850 Ma, were subsequently involved in anaccretionary orogeny induced by a subhorizontal E-W shortening and a subvertical stretching between 2.84and 2.82 Ga. D1 deformation synchronous with metamorphism in the granulite facies condition associatedwith the migmatisation of TTG and the emplacement of synkinematic monzogranite dyke in thecharnockites. The second tectonic event D2 occurs during the emplacement of the later high-K granites, thefolding of structures D1, and the development of shear zones C2. This transpressive tectonic event is datedat around 2.75–2.74 Ga. Finally, the emplacement of the dolerite dykes at ca. 2.72 Ga during the late eventD3 indicates the transition of the tectonic regime from compression to extension.The synthesis of all results leads to the reconstruction of Sangmelima granite-greenstone terraintectonic history. In addition, we propose a global geodynamic evolution model of the Ntem Complex fromthe extraction of the Paleoarchean proto-croute to the end of the Neoarchean cratonisation.