BOLETIM N.o 21

DOS

SERVIGOS DE GEOLOGlA E MINAS DE ANGOLA

INDICE

ESTUDOS:

" "AULA DOS SANTOS

FORMATIONS CHARBONNIFERES DU SYSTjJ;ME DU KALAHARI DE L'ANGOLA • ,,, ". ,,, ." ." ." ." ". ". ". ". ". ". ". ".

Htiill MANUEL DA MOTTA MARQUES. FERNANDO ESTEVES DA t:()STA E 1OAO ADALBERTO T. AMARAL BRITES

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DETERMINA<;Jl.O DAS CONSTANTES HIDRODINAMICAS DE ALGUNS AQUIFEROS DA REGU!.O DOS GAMBOS " .. " ". ". ". ".". 17

'MANelsco ARTUR N. GRlLO

OCORRiJ:NCIAS DE DISTENA NAS REGIiJES DE CA(,OSSO E MICA-QUANZA SUL • ". '" ." ". ". ". ". ". ." ". ". ". ".". 65

aRIiARDO VALLE10 DOS SANTOS PAES

lAZIGOS DE MANGANllS A NORTE DO RIO CUANZA (ANGOLA)"". 89

Hfil/71 - LUANDA - IMPRENSA NACIONAL DB ANGOLA - 1972

Formations Charbonniferes du Systeme

du Kalahari de L'Angola *

por

J. PAULA SANTOS Ge61ogo

RESUME

I )CII etudes realisCcs dans les formations sCdimentaires du Systeme du Kalahari par les j,fjt1I'vl\'OIl de GcoJogia e Minas» dans J'Est de la province portugaise de l'Angola, ayant pour hHl lu prospcction et la recherche d'indices de charbon dans le bassin hydrographique de la iI"It'nl Ll!ns:ue~Bungo, aboutirent a la dccQuverte de plusieurs occurrences et a 1'6tabJissement thi III hlnttigraphie dLl systeme dans la region.

11 !'I'ugH de charbons qui presentent une faible evolution (lignite), d'age relativcment recent I'Po!l!~Mi{)ccne), non petrifies, qui devicnnent. lorsque hurnides, tres pJastiqucs.

Nlrntigraphiqucment le Systeme dLl Kalahari dans la region est representee seulement t'ttU' 1{1/i ctllges moyen et superieur. C'est dans l'etage superieur qu'on rencontre les couches de lihMboll, signa lees pour la premiere fois. Leur origine se rapporte, sans doute, a l'existence d" HUV4,lt tGS de sedimentation crees a une epoque de cycle erosif intensif suivi d'une phase carac­Ifllll~ll par des conditions de milieu favorables au depot, accumulation et formation des liil!lrbons.

LI1 ~rGusement progressif des Hts des rivieres, etablies post6rieurement, a mis en evidence hili furmations Jignitiferes observabJes, surtout dans les escarpements des rives. Les couches till Uhlll'bon (lignite) sont marquees au toit et au mur, prcsque toujours, par des !its d'argiles ljitllill, pla:-;(iqlles, de cQuleur grise predominente renfermant le plus souvent des particules de innlMlutlx charbonneux et des debris de vegdaux mal conserves. On observe aussi, bien que Illwl I'HI'Cmcnt, des lits d'argiJes blanches et jaunatres.

Lu di:-;position horizon tale des couches permet d'affirmer qu'elles n'ont pas souffert des fudlHllrl tcctoniques ni rr,cme ete aJterces par la mise en place de roches basiques (doierites),

1111 (lUII'CS, intrusives dans le Systeme du Kalahari. Illl point de vue technolcgique, des etudes analytiques et des essais experimentaux ont

,10110(\ pour les couches les plus puissantes, des perspectives favorables a une exploitation ~Vlmll!clk, principalement si les charbons sont prealabJement traites et transfonnes en bri­iJIH1ttt'/i, Ccpcndant, la viabilite d'unc tcl project se trauvcra canditionee.encore par des facteurs, lutl! d'ordrc technique soit d'ardre econornique, lesquels pourront rendre prohibitive l'utili­fUltJon de ccs charbons.

L'ubjcctif de cette note est non seulement de reveler l'existencc des formations lignitiferes lifl AI1H()la mais aussi de contribuer a unc meiileure connaissance de la stratigraphie du 4}'QtOlllQ du Kalahari.

It COnlunicac;ao apresentada no «Vlth International Congress of Carboniferous Strati· Mlllpliy IInd Geology», Sheffield (1967).

6 BOLETlM DOS SERVJ(;OS DE GEOLOGIA E MINAS

ABSTRACT

Work carried out by the Servi90s de Geologia e Minas on the sedimentary formations of the Kalahari System in the eastern part of the Portuguese province of AngJla was directed towards the finding of coal in the basin of the Lungue~Bungo River, and led to the finding of several occurrences and to the establishment of the stratigraphy of the system.

The coals are newly formed !ignites which are not yet petrified and which generally become plastic when slightly wet. In ag~ they are postMMiocene.

Stratigraphically, the Kalahs.ri System is represented locally by both the Middle and Upper stages. The coal beds here record~d for the first time were found in the Upper stage. Their origin was dJubtless related to the formation of small sedimentary basins during periods of intense erosion which was followed by environmental conditions favourable to the deposition of coal materials. The individual coal beds nearly always carry roofs and floors formed of beds of plastic clay which is mainly grey in colour. These clays generally contain carbonaceous debris and the poorly preserved remains of plants. White and yellow clay beds are also seen, though rarely.

The horizontally of the beds allows it to be stated that they have not undergone any tectonic change, nor been m xlifiej by the emplacement of basic igneous rochs (doierites) or other intrusions in the Kalahari System. Analytical studies and experimental tests give promising results for the eventual exploitation of the thickest coals, especially by methods of dressing: and subsequent briquetting. However, the feasibility of such projects may be depenjent on technical or ec::mJmic factors which might prevent the utilization of these coals.

The aim of this paper is nJt only to provide information concerning the presence of these coal-bearing formations in Angola. but also to add to the knowledge of the stratigraphy of the Kalahari System.

I. INTRODUCTION

Des etudes geologiques et des travaux de prospection en cours dans les formations sedimentaires du Systeme du Kalahari, dans l'Est de la province de l' Angola, ont apporte des elements nouveaux it la stratigraphie du systeme. Il s'agit des formations charbonniferes (charbon du type lignite), d'age tertiaire (post-Miocene) intercalees dans les sables plus modernes de l'etage superieur du Systeme du Kalahari. La region etudiee se situe dans le district du Moxico dont les limites orientales constituent la frontiere avec les republiques voisines du Congo (Kinshasa) et de Zambie.

Les travaux entrepris par les «Servi9os de Geologia e Minas» ont eu pour but l'etude complete du bass in hydrographique de la riviere Lungue-Bungo, au long de laquelle ont ete signal.s, jusqu'it present, la piu part des aIDeurements de lignite. Cette riviere, dont le bassin hydrographique se trouve dans une zone' limitee par les meridiens 18' et 22' Est de Greenwich et par les paralleles 12' et 14' Sud (Fig. 1), a son origine a la bordure orientale du plateau central de ' I'Angola (I 584 m); elle s'ecoule surle territoire portugais avec la direction generale ; NW.-SE., fondant ses eaux avec celles du Zambeze, dans la republique de Zambie, apres un parcours d'a peu pres 400 km dans la province de I' Angola. La riviere, , a un regime permanent, et est un des principaux affiuents du Zambeze dans son cours superieur.

N'ayant pas connaissance d'occurrences semblables dans toute la vaste region africaine recouverte par les formations du Kalahari, no us esperons, avec cette note, contribuer a la connaissance de la distribution des charbons . tertiaires et aussi it une meilleure connaissance du Systeme du Kalahari.

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)" CARACTERISTIQUES GENERALES DE LA REGION

Aspects morphologiques:

Du point de vue geomorphologique la region correspond a une vaste sur­f'ucc aplanie par l'el'osion, presentant une inclination douce de l'Ouest vers 1'liHt, avec une difference d'altitude de I'ordre de 500 m entre les extremites, ('ctte peneplaine est decoupee par le reseau hydrographique. L'abondance (IllS plateaux interfluviaux - appelcs «Anharas» - temoignent l'extension tic la poneplaine dissequee par I'orosion.

Le paysage general porte les traces morphologiques de I'action erosive 11111' les formations sableuses du Systeme du Kalahari avec la formation de larges vllllces, a fonds plans et rives basses et marecageuses -Ies «Chanas» - bien qlle dans Ics sections en amont elles presentent, frequemment, des rives hautes IIVCC des pentes accentues.

Les principaux COUI'S d'eau, maJgre leur age assez moderne - Pleistocene a I'croque actuelle - etant don ne la nature Iithologique des formations qu'i1s orellsent, ont atteint rapidement leur profils d'equilibre et ant subi une intense IlIcandrisation de leurs COUl'S. L'apparition de Iagunes resultant des meandres divagants est frequente, surtout, au long du cours de la riviere Lungue­-!llIngo. A !'etat de maturite une phase de rajeunissement du relief doit deja IIvoir commence, EIle est mise en evidence soit par l'existence des meandres d Ivagants soit par la troncature des formations greseuses sous-jacentes soit 01100re par l'existence de valIees suspendues.

IIt%gie el Slratigraphie:

La geologie est representee, prcsque totalement, par le vaste et epais recou­vl'ement sableux du Kalahari superieur avec des puissances qui depassent, parfois, IIlIe centaine de metres. Par suite de I'erosion I'entaillage progressif des lits des (lOurs d'eau a mis en evidence les formations greseuses du Kalahari inferieur lJoJlstituees par des gres quartzitiques, quartzites calcedoniques ou «Gres poly~ lIIorphes» (Cornet, 1894) et des affieurements de dolerites it pigeonite. On a aussi 11'01lv6 un petit affieurement de granite du «Complexe de base».

T6moignant I'action du cycle 6rosif responsable de la peneplanation du Tertiaire moyen (Miocenic peneplain- Veatch 1935; Aplanissement mi­.Tertiaire-Cahen 1954; African surface-King 1963) urn depot de graviers lie «gres polymorphes», quartzites et calcedoines, parfois eonglomeratique de IIIlItrice ferrugineuse recouvre les gres polymorphes, non fossiliferes, Le depot ",I parfois englobe dans un cuirassement lateritique souvent developpe dans III region,

Sur la cuirassc latcritiquc reposent les sables du Kalahari superieur qui ",lIlstituent, indubitablement, I'unite geologique dominante de la region. Il s'agit do sables fins, quartzeux, en general avec un pourcentage eleve d'argile qui 1""1' rend un peu de compacite. ScIon la teneur en oxydes de fer, les sables uxhibit des couleurs jaune, orangee et rouge. A cause de ceci la «Reunion

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FIG . .1. - Localisation du bassin hydl'ographique de la Riviere Lungue-BulIgo

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C'est dans la formation des sables argileux, compacts et impermeables, i>1l';S

que les rivieres ont creuse leurs !its, sur presque toute son extension, et la, aussi, III I! ont et6 creuses Ies bassins qui ont permis I'accumulation et la carbonisation du '''I' materiel vegetal. illll!"

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Des phenomenes de lateritisation de moindre importance s'observent aussi dllns la formation sableuse et sont representes, soit par des simples sables lateri­liqllCS, soit par des concretions qui constituent, parfois, des blocs greseux a dmcnt limonitique. 11 s'agit d'6venements purement localises, sans continuite.

Par des etudes granulometriques, on a etabli qu'il s'agit de sables fins ~ lrcs fins (Md = 0.24) bien calibres (So = 1.5) et d'une uniformite parfaite . Le, courbes cumulatives et de frequence sont tres semblables, presentant une Rurface trop restreinte. Les courbes de frequence sont bimodales.

Les etudes morphoscopiques ont decel" seulement deux types de grains de quartz, les «emousses luisants)} (EL) et les «rondmats)} (RM) avee predo­minance des premiers sur les seconds. Cc fait indique une action plus intensive de I'eau que du vent.

L'utilization des methodes de resistivite eleetrique dans la prospection des Ilgnites, n'a pas fOUl'ni, jusqu'a present, des conclusions satisfaisantes; le voisinage Oll meme la coincidence des valeurs de resistivitc tant pour les sables, que pour le, lignites et les «gres polymorphes», n'a permis de faire que des conjectures Hllr l'epaisseur totale des formations qui reposent sur le socle cristaHin. I)'apres les mesures obtenues sur les rives du Lungue-Bungo, la puissance lolale de ces formations serait de I'ordre de 300 it 550 metres.

La fin du Tertiaire est signalee par un nouveau cycle d'erosion auquel correspond un deuxicme depot de graviers, du meme type que ceux qui sont ol1globes dans la cuirasse lateritique, et de sables, sur les bas plateaux at duns les fonds des vaHees larges. Quclques auteurs considerent que ces sables Hont d'age plus recent que la formation sableuse du Kalahari superieur (Plcistocene it l'epoque actuelle); d'autres les considerent comme un remanie­lIlent des sables du Kalahari. A notre avis il s'agit, au moins en partie, d'un ,'emaniement des sables du Kalahari superieur.

1\11 effet:

(a) Les etudes granulometriques ont prouv6 l'identite des sables argileux du Kalahari et des sables redoposes sur les premiers.

(b) La fraction argileuse qui manque dans les sables redeposes est certai­nement paftie, aprcs lavage par l'action des caux.

(c) Ces sables, laves, et remanies, ont ete redeposes en s'intercalant entre les couches de lignites. Ce fait leur confere un age anterieur au Pleistocene.

C'est encore au meme cycle d'erosion responsable de l'aplanissement do la fin du Tertiaire que nous rapportons l'origine des conditions morpholo-

:8 uiques necessaires a l'accumulation et carbonisation de la rnaticre vegetale. e Les observations sur le terrain nous conduisent a admettre l'existence de i. plusieurs bassins d'erosion, de petites dimensions, et non d'un seul et vaste ;, i>IIHSin de sedimentation suivant le bassin hydrographique de la riviere Lungue-i, -Bungo. Cctte hypothese semble etrc confirmee par la non-existence d'une u correspondence stratigraphique entre les ailleuremcnts separes les uns des

IIl1tres seulement par quelques centaines de metres. D'apres la stratigraphie

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FrG. 2. _ Esquisse stratigraphique du Systeme du Kalahari dans la region du Lungue-Bungo

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Ilollcrale "tablie pour le Systeme de Kalahari nous presentons ici une esquisse do la succession stratigraphique de la region (Fig. 2), basee sur Ies observations HUt" le terrain. Les couches charbonniferes se trouvent au sommet de ['etage uupcrieur du systeme.

/Jaleogeographie et tectonique:

Dans la region, les roches sous-jacentes aux «gres polymorphes» ne sont pus connues mais ces dernieres semblent correspol1dre a un fades lacustre Il'IlllquiUe posterieur it la fin du Cretace pendant lequeI les assises de gres ont 616 deposes.

La cuirasse lateritique qui reeouvre les «gres polymorphes» est temoin d'ull dimat tropical, avec des saisons ehaudes et hum ides, qui aura suivi ['apla­IIlssement du Tertiaire moyen. A ce climat tropical aura succed6, it la fin du TCl'tiaire moyen ou au debut du Tertiaire supcrieur, une periode aride sous Iilquelle a ete depose le vaste recouvrement sableux du Kalahari superieur. L'evolution de ce climat aride, jusqu'au dimat actueI, a problablement debute fI III fin du Tertiaire; la presence des formations charbonniferes, mise en evidence pilr ['erosion du reseau hydrographique (Pleistocene it l'epoque actuelle), doit cOI'respondre au developpement de la vegetation, ce qui prouve ['existence d'un climat au moins model'''.

], FORMATIONS CHARBONNIFERES

Les formations charbonniferes sont constituees par des couches de lignite, do puissance variable (quelques centimetres it plus de 2 m), intercalees dans los sables remanies et redeposes sur Ies sables argileux du Kalahari superieur (PI. I). Le toit et le mur des couches de lignite s~nt, generalement, formes par dc~ couches d'argile qui presentent des couleurs variees. La couleur grise est, cc pendant, la plus repandue.

Parfois, le toit et le mur, ou meme les deux, sont formes par des sables. Cc fait peut etre dil it I'existence de couches Ienticulaires d'argile ou it des modi­IIcations des conditions de sedimentation.

Dans tout les ailleurements observes - plus de 30 - Ies couches du "Complexe charbonnifere» sont toujours horizontales. Ce fait met en evidence I'nbsence d'actions tectoniques. De meme rayon on ne trouve pas d'effets de t.:okcfaction dus au metamorphisme. Les intrusions dol6ritiques de la region qui pouvaient etre a l'origine d'une cokefaction se trouvent tres loin des affieure­IIlcnts de charbon et, apres tout, elles sont beaucoup plus anciennes que les I\)rmations charbonniferes.

Les lignites presentent, en general, une couleur noiriltre, parfois meme noire et sont formes par des materiaux tres minces qui, en l'cgJe generale, presen­lent une disposition rubanee tres fine et tres caracteristique. En consequence dc la faible profondeur des couches de charbon et aussi bien du niveau hydros­IlIlique les lignites presentent un degre d'humidite tres eleve; Ieur plasticite est, slIns doute, due a ce fait.

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Si on seche ces lignites a l'air> la couIeur noire se maintient mais le ruba" lIoment devient plus net. Les phenomenes de contraction de la matiere originalle l1l1lrainent une desintegration totaIe du lignite; le produit final est sembIabIe it line masse trituree.

Les couches d'argiIe qui, normaIement, forment le toit et le mur des couches de charbon ont des puissances tres variables; ces puissances sont toujours IlIfCrieurs it celles des couches de charbon. Parfois, Ies couches argiIeuses contien­lIellt des debris de vegetaux mal conserves et mal carbonises.

L'etude qualitative des argiles par le rayons X a seulement montre I'exis­lence de la kaolinite et quelques quartz; celit resulte, sans doute, des inclusions de sables dans Ies argiles.

Parfois on observe des sables avec faible pourcentage d'humus. Aces formations nous donnons le nom «sables humiques)} a cause de l'addition de Hubstances humiques resultant de l'aIteration des vegetaux morts. Ces sables humiques, se trouvent parfois en profondeur avec Ies couches de charbon et d'urgile. Dans ce cas, le pourcentage d'humus est plus eleve et la couIeur devient plus noire; nous appelons ces formations, {(sables noil's».

Avee les Fig. 3 (eoupe geoIogique d'un affieurement de charbon) et 4 (pl'ofil geoIogique d'un sondage qui a reeoupe des couches de charbon) nous espel'ons faire ressortir deux aspects de la stratigraphie de la formation corres­pundante it des depots de graviers qui ont ete formes pendant le cycle d'erosion I'esronsable de l'apIanissement de la fin du Tertiaire. Les graviers se trouvent Hur les sables argileux compacts du Kalahari superieur; it ces sables succede la formation charbonnifere. Dans les Fig. 3 et 4 nous essayons encore de donner HIlC idee de la succession de la formation charbonnifere.

Les affieurements de charbon qui font J'object de cc travail, se trouvent duns trois zones appartenant au COUl"S superieur de la riviere Lungue-Bungo, SUI' une longueul' de 160 km (Fig. 5). Les couches de lignite les plus puis­santes se trouvent dans la region moyenne - zone de la confluence avec le riviel'e Mucanda.

Du point de vue technologique Ies resuItats de quelques analyses, ont permits de pl'evoir I'utilization de ces charbons si Ies resultats des recherches IIboutissant it des gites exploitables. D'autre part on a cffectue des experiences uvcc ces charbons soit comme combustible pour locomotives soit dans l'industrie (ceramique et ciments). Des essais de fabrication de briquettes ont aboutti a des resultats excellents. Ces briquettes ont ete essayees aussi dans Ies locomotives ct leur valeur energetique s'est revel6 tres 6Ievee.

4. CONCLUSIONS

(a) Dans la region etudiee -le bassin hydrographique de la riviere Lungue­-Bungo -l'tltage superieur du Systeme du Kalahari se termine par les formations charbonniferes constituees par des couches de char­bon et d'argiles intercalees dans les sables remanies. Ces sables cc sont redeposes au temps du cycle erosif responsable de J'apla­nissement de la fin du Tertiaire. 11 s'agit de charbons humiques, du type lignite, caracteristiques du Cenozoique et du Tertiaire.

14 BOLETlM DOS SERVf(;OS DE GEOLOGIA E MINAS

(b) Le «complexe charbonnifere» a generalemcnt des puissances relati­vement faibles. Cependant les couches de charbon ~nt, parfois, des puissances superieures a 2 m.

(c) Les caracteristiques technologiques de ces charbons permettent d'envisager leur utilisation. Cependant des recherches sont neces­saires pour evaluer les reserves de minerai et la rentabilite de I'exploitation, etant donnee la localisation et la nature des terrains all se trouvent les affieurements.

AGRADECIMENTOS:

Pela valiosa colabora,ao prestada atraves dos estudos petrograficos de rochas e de areias apresentamos os nossos melhores agradecimentos aos geologos Dr.' Margarida Cardoso Simoes e Dr. Antonio Gra,a da Cruz, ambos dos «Servi,os de Geologia e Minas». Igualmente expressamos 0 nosso maior reconhe­cimento ao geologo Dr. Sarmento Bravo, assistente da Universidade de Luanda, pela colabora,ao no estudo de argilas.

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(11) MOUTA, F. -Esboyo Tectonico de Angola, Noticia explicativa-Anais Ita. Invest. Vltramar, 10 (5), 1954.

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(I J) MOUTA, F. & DARTEVELLE, E. - Sur Ies «gres polyporphes» fossiliferes de la plaine de Cassange (Malanje, Angola) et leur tJge - C. R. 1ge Congr. 0601. Intern., Alger 1952, 20 (2.' partie), 11-24, 1954.

(14) REAL, F. - IlltrusiJes Kimberliticas da Lunda. - Contribllifao para 0 cOllhecimento do Karroo de Angola - Mems. Serv. geol Port., 5 (n.s.), 1959.

(15) Ton, A., R. DU - The Geology of SOllth Africa. - Oliver & Boyd, Edinb. & London, 1939.

(16) VEATCH, A. C. - Evolution of the Congo Basin. - Mem. geo!. Soc. Amer. 3 1935.

PLANCHE I

I. Vue d'un escarpment creuse par la Riviere Lllflgue~Bullgo clans les sables argileux du Kalahari superieur. Sur ces sables cc sont redeposes le:; sables remaniis dans /esquelles se SOli! intercaIees les couches de charbon.

2. Une callelle de charbon interca!ee dalls les sables remonies. Puissance plus DU mains 0,30 m

.l. Couche de charbon de faible puissance (0.25 m) illtercaJee dans les sables remaniCs.

11. Couche de charbon avee la puissance de 1.20 m. Le toit et le mur son! conslitues par des couches d'argiles grisatres.

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