Geochemical and Petrographical Evolution of the Weathering Mantle Derived from Basalt in Bangam Locality (West-Cameroon): Implication in the Bauxitisation Process

Main Article Content

Taylor Moise Sojien
Estelle Lionelle Tamto Mamdem
Armand Sylvain Ludovic Wouatong
Dieudonne Lucien Bitom Oyono

Abstract

A petrographical and geochemistry study of weathering mantle derived from the basaltic parent rock (plagioclase, olivine, pyroxene, zircon) has been conducted in the locality of Bangam (West-Cameroon). The weathered profile shows a vertical lithology succession of weathered parent rock, isalteritic clayed domain and superficial duricrust (alloterite). The weathering of basalt started by the formation of “pain d’epices” structure rich in gibbsite, metahalloysite, kaolinite. The geochemistry analysis of major elements indicate that SiO2 (46% -1.33%), K2O (0.84% - 0.01%), Na2O (3.6% -0.01%), MnO (0.3% - 0.04%), P2O5 (1.9% - 0.38%) and CaO (5% -0.02%) decrease from the bottom to the surface, however TiO2 (2.3% - 4.08%) remain constant, Fe2O3 (24.2% - 24,6%) and Al2O3 (14.5% - 45.2%) increase. The different weathering index such as, chemical index of alteration (55% - 99%), index of lateritization (41% - 103.5%) and Ruxton Ratio (0.12 - 3.21) just indicate an evolution of parent rock dominated by an alumina and iron phases under a control of hydrolysis phenomenon as bisialitisation, monosiallitisation and allitisation with the formation of minerals smectites group, kaolinite group gibbsite and iron oxides group. The fractionation patterns of rare earth elements (REE) show a positive and negative anomaly in Cerium and other rare earth elements, one more, the correlation between major, trace and REE prove a link of different pedological horizons developed on the basalt in redox condition.

Keywords:
Basalt, mineral, geochemistry, evolution, bauxite

Article Details

How to Cite
Sojien, T. M., Mamdem, E. L. T., Wouatong, A. S. L., & Oyono, D. L. B. (2019). Geochemical and Petrographical Evolution of the Weathering Mantle Derived from Basalt in Bangam Locality (West-Cameroon): Implication in the Bauxitisation Process. Current Journal of Applied Science and Technology, 36(3), 1-20. https://doi.org/10.9734/cjast/2019/v36i330231
Section
Original Research Article

References

Dongmo JL. Les dynamismes Bamilékés. Tomes I, la maitrise de l’espace agraire, Yaoundé CEPER. 1981;424.

Melingui A, Gwanfogbe M, Ngoughia J. Géographie du Cameroun. Edition CEPER. Yaounde. 1989;119.

Letouzey R. Etude phytogéographique du Cameroun. Édition. p.Lechevelier; 511.

Deruelle B. Risque volcanique au Mont-Cameroun. Rev. Geo. Cameroon. 1982;3(1):33-40.

Fozing EM. Etude des amphibolites et des mylonites du Massif de Fomopéa. Thèse de Master, Université de Dschang. 2009;88.

Talla V. Le massif granitique panafricain de Batié (Ouest- Cameroun): Pétrologie pétro structurale- géochimie. Thèse Doctorat 3eme Cycle. Univ. de Yaoundé. 1995;144.

Kwékam M. Genèse et évolution des granitoïdes calco-alcalin au cours de la tectonique panafricaine: le cas des massifs syn à tardi- tectoniques de l’ouest-cameroun (région de Dschang et Kékem). Thèse d’Etat, Université de Yaoundé I. 2005;175.

Hiéronymus B. Etude minéralogique et géochimique des formations bauxitiques de l’Ouest Cameroun. Collection ORSTOM. 1972;77-112.

Hiéronymus B. Etude de l’altération des roches éruptive de l’Ouest Cameroun. Unpublished Doctorat ès sciences.Thésis University Paris VIieme; 1985.

Tardy Y. Petrology of laterites and tropical soils. Balkema, Amsterdam, The Netherlands. 1997;459.

Bilong P, Eno Belinga SM, Volkoff B. Séquence d’évolution des paysages cuirassés et des sols ferrallitiques en zone forestière tropicale d’Afrique Centrale. Place des sols à horizon d’argile tachetée. Comptes Rendus de l’Académie des Sciences, Paris, France. 1992;314(2):109–115.

Aleva G. J. J. Laterites. Concepts, geology, morphology and chemistry. Wageningen: ISRIC. 1994;169.

Temgoua E, Bitom D, Bilong P, Lucas Y, Pfeifer HR. Démantèlement des paysages cuirassés anciens en zone forestière tropicale d’Afrique Centrale, formation d’accumulations ferrugineuses actuelles au bas des versants. Comptes Rendus Géoscience. 2002;334:537–543.

Bitom D, Volkoff B, Abossolo, Angue M. Evolution and alteration in situ of a massive iron duricrust in Central Africa. Journal of African Earth Sciences. 2003;37:89–101.

Bitom D, Volkoff B, Beauvais A, Seyler F, Ndjigui PD. Rôle des héritages latéritiques et du niveau des nappes dans l’évolution des modelés et des sols en zone intertropicale forestière humide. Comptes. Comptes Rendus Géoscience. 2004;336:1161–1170.

Eno, Belinga SM. Altération des roches basaltiques et processus de bauxitisation de l’Adamaoua. Thèse de Doctorat d’Etat, Univ. de Paris V ieme. 1972;570.

Momo NM. Les surfaces latéritiques cuirassées du plateau Bamiléké (Ouest-Cameroun): Cartographie du potentiel bauxitique, pétrologie, contexte morpho-tectonique et dynamique du paysage. Thèse de doctorat/PhD. Univ. Dschang. 2016;223.

Ndjigui PD, Bilong P, Bitom D, Dia A. Mobilization and redistribution of major and trace elements in two weathering profiles developed on serpentinites in the Lomie´ ultramafic complex, South-East Cameroon. Journal of African Earth Sciences. 2008;50:305–328.

Nguetnkam JP, Kamga R, Villiéras F, Ekodeck GE, Yvon J. Altération différentielle du granite en zone tropicale. Exemple de deux séquences étudiées au Cameroun (Afrique Centrale). Comptes Rendus Géoscience. 2008;340:451–461.

Kamgang KBV, Onana VL, Ndome EPE, Parisot JC, Ekodeck GE. Behaviour REE and mass balance calculations in a lateritic profile over chlorite schists in South Cameroon. Chemie der Erde-Geochemistry. 2009;69:61–73.

Tsozué D, Bitom D, Yongue FR. Morphology, mineralogy and geochemistry of a lateritic soil sequence developed on micaschist in the Abong-Mbang region, Southeast Cameroon. South African Journal of Geology. 2012;115(1):103-116.

Ndjigui PD, Badinane MFB, Nyeck B, Nandjip HPK, Bilong P. Mineralogical and geochemical features of the coarse saprolite developed on orthogneiss in the SW of Yaoundé, South Cameroon. Journal of African Earth Sciences. 2013;79:125–142.

Hieronymus B. Bauxites latéritiques et bauxites: Cas du contact forêt-savane du Sud-Est Cameroun. Thèse d’État, Université de Yaoundé-1. 1973;208

Sojien MT. Etude petrographique, mineralogique et geochimique des formations bauxitiques de Bangam dans les Hautes terres de l’Ouest Cameroun. Mémoire de MSc. Université Dschang, Dschang. 2007;77.

Momo NM, Tematio P, Yemefack M. Multi-scale organization of the Doumbouo-Fokoué Bauxites Ore Deposits (West Cameroon): Implication to the landscape lowering. Open Journal of Geology. 2012;14-24.

Sojien TM, Mamdem TEL, Wouatong ASL, Bitom DL. Mineralogical and geochemical distribution study of bauxites in the locality of bangam and environs (West Cameroon). Earth Science Research. 2017;7(1). ISSN: 1927-0542. E-ISSN: 1927-0550. Published by Canadian Center of Science and Education.

Maignien R. Manuel de prospection pedologique.Doc ORSTOM. Manuel sur les routes dans les zones tropicales et desertiques. Tome 2.étude technique de construction. 1968;244-277. BCEOM-CEBTP; 1991.

Nesbitt HW, Young GM. Early proterozoic climates and plate motions inferred from major element chemistry of lutites. Nature. 1982;199:715-717.

Ruxton BP. Measures of the degree of chemical weathering of rocks. Journal of Geology. 1968;76.

Babechuk MG, Widdowson M, Kamber BS. Quantifying chemical intensity and trace element release from two contrasting profiles. Decan Traps, India Chemical Geology. 2014;365:56-75.

Malpas J, Duzgorem-Aydin NS, Aydin A. Behaviour of chemical elements during weathering of pyroclastic rocks, Hong-Kong. Environment International. 2001;26:359-368.

Anders E, Grevesse N. Abundances of the elements: Meteoritic and solar. Geochimica and Cosmochimica Acta. 1989;53(1):197-214.

Taylor SR, Mc Lennan SM. The continental crust: Its composition and evolution. Blackwell, Oxford. 1985;321.

Delvigne J. Micromorphology of mineral alteration and weathering. The Canadian Mineralogist 3, ORSTOM éd. 1998;494.

Biton D. Organisation et évolution d’une couverture ferralitique en zone tropicale humide (Cameroun). Genèse et transformation d’ensemble ferrugineux indurés profonds. Thèse. Univ. Poitiers. Multigr. 1988;164.

Moinereau J. Altération des roches, formation et évolution des sols sur basalte. Sous climat tempéré humide. Thèse de Doct. d’Etat. Univ. des Sci. et Tech. du Languedouc. 1977;197.

Nesbitt HW. Mobility and fractionation of rare earth elements during weathering of granodiorite. Nature. 1979;279:206-210.
DOI: 10.1038/279206a0

Duddy R. Redistribution and fractionation of rare earth and other elements in a weathering profile. Chem. Geol. 1980;30:363-381.

Humphris SE. The mobility of the rare earth elements in the crust. In Rare Earth Element Geochemistry (éd. P. Henderson) Elsevier. 1984;Chap. 9:317-340.

Middelburg JJ, Van Der Weijden CH, Woittiez JRW. Chemical processes affecting the mobility of major, minor and trace elements during weathering of granitic rocks. Chem. Geol. 1988;68:253-273.

Mc Lennan SM. Rare earth elements in sedimentary rocks: Influence of provenance and sedimentary processes. In Geochemistry and mineralogy of rare earth elements. (éd. Lipin B. R. & McKay G. A.), Reviews in Mineralogy. 1989;21:169-196.

Trescases JJ. L’évolution géochimique supergenes des roches ultrabasiques en zone tropicale. Formation des gisements nickélifères de Nouvelle-Calédonie: Mém. ORSTOM. 1975;78:259.

Edou, Minko A. Pétrologie et géochimie des latérites à ‘’stoneline’’ du gîte d’or d’Ovala - Application à la prospection en zone équatoriale humide (Gabon). Th. Doc., Univ. de Poitiers. 1988;147.

Ouangrawa M, Trescases JJ, Ambrosi JP. Evolution des oxydes de fer au cours de l’altération de roches ultrabasiques de Nouvelle Calédonie: C.R. Acad. Paris, 323. 1996;Iia:243-249.

Ndjigui PD. Métallogénie de la serpentinite de Kondong I et de son manteau d’altération dans le Sud-Est du Cameroun: Pétrographie, minéralogie et géochimie. Th. Doc. 3e Cycle, Univ. Yaoundé I. 2000;170.

Ndjigui PD, Bitom D, Bilong P, Colin F, Ali HN. Correlation between metallic oxides (Fe2O3, Cr2O3, NiO) platinum and palladium in the laterites from Southeast Cameroon (Central Africa). Perspectives of Platinoids Survey in Weathering Mantles, 9th International Platinum Symposium. Abs. Duke University; 2002.

Ekodeck GE. L’altération des roches métamorphiques du sud Cameroun et ses aspects géotechniques. Th. Doct. Etat es sci. Nat., IRGM, Univ. Scientif. Et Médic. De Grenoble I – France. 1984;368.

Nahon D. Cuirasses ferrugineuses et encroutements calcaires au Sénégal oriental et en Mauritanie. Systèmes évolutifs: géochimie, structures, relais et coexistence. Mém. Sci. Géol. 1976;44:232,12 pl. h.t.

Beauvais A. Ferricrete biochemical degradation on the rainforest savannas boundary of Central African Republic. Geoderma. 2009;1(50):379–388.

Zobir HS. Impact de l’altération sur le bilan chimique des diatexites du Massif de l’Edough (Annaba, NE Algérien) Estudios Geológicos. 2012;68(2):203-215. ISSN: 0367-0449.
DOI: 10.3989/egeol.40612.158

Millot G. Géologie des argiles. Masson et Cie, éd.: Paris. 1964;499.

Tardy Y. Géochimie des altérations. Étude des arènes et des eaux de quelques massifs cristallins d’Europe et d’Afrique. Thèse de Doctorat d’État, Université Strasbourg, Mémoires du Service de la Carte géologique. Alsace-Lorraine. 1969;31:199.

Tematio P, Kombou NA, Kengni L, Nguetnkam JP, Kamgang KV. Mineral and geochemical characterization of the weathering mantle derived from norites in Kekem (West-Cameroon): Evaluation of the related mineralization. International Research Journal of Geology and Mining (IRJGM), (2276-6618). 2012;2(8):230-242.

Leprun JC. les cuirasses ferrugineux des pays cristallins de l’Afrique occidental seche.Genese-transformation-degradation. Mem. Sci Géologique. 1979;58:224.

Gense C. Altération du basalte dans une basse-colline de la côte-Est de Madagascar (unité morphologique de cette région) Cahier. ORSTOM, sér. Géol.II. 1970;2:249-258.

Bilong P. Genèse et développement des sols ferrallitiques sur syenite alcaline potassique en environment forestier du centre-sud Cameroun. Comparaison avec les sols ferrallitiques développés sur roches basiques. Ph.D. Dissertation. University of Yaoundé Cameroun; 1988.

Millot G, Bonifas M. Transformations isovolumétriques dans les phénomènes de latéritisation et de bauxitisation. Bull. Serv. Carte Géol. Alsace. Lorraine. 1955;8:3-10.

Nguetnkam JP, Bitom D, Yongue R, Bilong P, Belinga ESM, Volkoff B. Etude pétrologie, minéralogique et géochimique d’une toposéquence de sols développés sur granite dans le plateau forestier Sud-Camerounais. Sciences, Technique et Développement. 2003;10:35-43.

Craig DC, Loughnanf C. Chemical and mineralogical transformation accompanying the weathering of basic volcanic rocks from New South Wales. Aust. J. Soi/.Res. 1964;2:218-234.

Loughnan JC. Chemical weathering of the silicate minerals. Am. Elsevier Publ. Comp. I’nc. New York. 1969;146.

Bates TF. Halloysite and gibbsite formation in Hawaï. Proc. Nat. Conf. Clays and Clays Minerals, 9:307-314. Rendus de l’Académie des Sciences, Paris, France. 1962;314(2):109–115. Rendus Géoscience. 336:1161–1170.

D’Hoore J. Accumulation des sesquioxydes libres dans les sols tropicaux. I.N.E.A.C. 1954;62:131.

Wronkiewicz DJ, Condie KC. Geochemistry of Archean shales from the Witwatersrand supergroup, South Africa: Source-area weathering and provenance. Geochimica et Cosmochimca Acta. 1987;51:2401-2416.
DOI: 10.1016/0016-7037 (87) 90293-6

Gresens RL. Composition-volume relationships of metasomatism. Chemical Geology. 1967;2:47-65.
DOI: 10.1016/0009-2541 (67) 90004-6

Grant JA. The isochron diagram – a simple solution of Gresens’ equation for metasomatic alteration. Economic Geology. 1986;81:1976-1982.
DOI: 10.2113/gsecongeo.81.8.1976

Potdevin JL, Caron JM. Transferts de matière et déformation synmétamorphique pli. I: Structureset bilans de matière. Bulletin de Mineralogie. 1986;109(4):395-410.

Potdevin JL, Marquer D. Méthodes de quantification des transferts de matière fluides dans les roches métamorphiques déformées. Geodinamica. 1987;Acta1(3):193-206.

Steinberg M, Courtois C. Le comportement des terres rares au cours de l'altération et ses conséquences. Bull. Soc. Geol. France. 1976;1:13-20.

Topp SE, Salbu B, Roaldset E, Jorgensen P. Vertical distribution of trace elements in laterite soil (Suriname). Chem. Geol. 1984;47:159-174.

Trescases JJ, Fortin P, Melfi A, Nahon D. Rare earth elements accumulation in lateritic weathering of Pliocene sediments, Curitiba Basin (Brazil). In Proceeding of the International Meeting Geochemistry of the Earth Surface and Process of Mineral Formation. Grenade. 1986;260-271.

Fortin P. Mobilisation, fractionnement et accumulation des terres rares lors de l'altération latéritique de sédiments argilo-sableux du bassin de Curitiba (Brésil). Thèse. Mém. Sci. de la Terre n01O, ENSMP. 1986;186.

Marker A, D’Oliveira JJ. The formation of rare earth element scavenger minerals in weathering products derived from alkaline rocks in SE-Bahia, Brazil. (Abs.). Chem. Geol. 1990;84:373-374.

Melfi AJ, Figueiredo AM, Kronberg B, Dohert WD, Marques LS. REE mobilities during incipient weathering of volcanic rocks of the Parana Basin, Brazil. (Abs.). Chem. Geol. 1990;84:375-376.

Soubies F, Melfi AJ, Autefage F. Geochemical behavior of rare earth elements in aiterites of phosphate and titanium ore deposits in Tapira (Minas Gerais, Brazil): The importance of phosphates. Chem. Geol. 1990;84:376-377.

Moroni M, Girardi VAV, Ferrario A. The Serra Pelada Au-PGE deposit, Serra dos Carajas (Para State, Brazil): Geological and geochemical indications for a composite mineralising process. Mineral Deposita. 2001;36:768–785.

Sun S, McDonough WF. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts; implications for mantle composition and processes. In: Magmatism in the Ocean Basins. (Saunders, A.D. & Norry, M.J. Eds.). Geological Society of London, London, United Kingdom. 1989;313-345.

Ronov AB, Balashov YA, Migdisov AA. Geochemistry of the rare earths in the sedimentary cycle. Geochem. Inti. 1967;4:1-17.

Goldberg ED. Chemistry in the oceans. In Oceanography (éd. M. Shears). Am. Assoc. Adv. Sei. 1961;Pub. 67:583-597.

Piper DZ. Rare earth elements in ferromanganese nodules and other marine phases. Geochim. Cosmochim. Acta. 1974;29:1007-1022.

Michard G, Renard D. Possibilités d'entraînement du cobalt, du plomb et du cérium dans les nodules de manganèse par oxydation. C. R. Acad. Sc. Paris. 1975;280:1761-1764.

Tlig S. Distribution des terres rares dans les fractions de sédiments et nodules de Fe et Mn associés en l'Océan Indien. Mar. Geol. 1982;50:257-274.

Braun JJ, Maurice P, Muller JP, Bilong P, Michard A, Guillet B. Cerium anomalies in lateritic profiles. Geochimica el Cusmochimica Acta. 1989;54:781-795.