Pias, Jean

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Contribution à l'étude des formations sédimentaires tertiaires et quaternaires de la cuvette tchadienne et des sols qui en dérivent (République du Tchad)

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Cah. ORSTOM, sér. Pédol., vol. VI, no 3-4, 1968 
CONTRIBUTION A L’ÉTUDE 
DES FORMATIONS SÉDIMENTAIRES 
TERTIAIRES ET QUATERNAIRES 
DE LA CUVETTE TCHADIENNE 
ET DES SOLS QUI EN DÉRIVENT 
(République du Tchad) 
Résumé de la thése de Doctorat ès Sciences Naturelles soutenue le 24 juin 1968 à la Faculté des Sciences de Paris. 
Jury : Prs L. GLANGEAUD, G. LUCAS, G. AUBERT, R. SCHNELL. 
par J. PIAS* 
RÉSUMJ~ 
Les formations quaternaires du Tchad tirent essentiellement leur origine, soit du démantèlement 
de surfaces anciennes formées sur des dépôts d’âge continental terminal (surface bauxitique de Koro - 
surface cuirassée générale - surfaces ferrallitiques plus ou moins récentes) ou plus anciens, soit des massif 
eux-mêmes. Les dépôts sont venus se sédimenter dans plusieurs lacs Tchad successifs, dont deux sont délimités 
par des cordons littoraux, tandis que trois deltas fossiles du Chari et du Logone sont discernables. 
Diverses séries jluviatiles sableuses, ou jluvio-lacustres et lacustres argilo-sableuses et argileuses sont 
distinguées et correspondent à des phases d’extension du Lac Tchad consécutives à des pluviaux, tandis 
qu’en cours d’aride s’opéraient des remaniements éoliens ayant pu donner naissance à des ergs. 
Les dépôts sableux subirent une pédogenèse qui devait les conduire à des sols ferrugineux tropicaux 
dans le Sud, des sols subarides dans le Nord. Les dépôts lacustres devaient évoluer après leur exondation 
en période aride ou semi-aride vers des vertisois, des sols halomorphes (solonetz, solonetz solodisés), des 
sols hydromorphes, cela en fonction de la latitude. 
* Directeur de recherches. S.S.C. de Bondy. 
368 1. PIAS 
Formations sédimentaires tertiaires et quaternaires de la cuvette Tchadienne 369 
SUMMARY 
The quaternary formations of lake Chad owe their origin essentially either to the breaking up of old 
surfaces formed on deposits of terminal continental material (Koro bauxitic land surface, main lateritic sur- 
face or less recent ferrallitic surfaces) or of an older age, or to the mountains themselves. The deposits built up 
sediment in several successive Chad lakes of which two are bounded by shore lines. Three fossilized deltas of 
Chari and Logone rivers cari be recognized. 
One cari distinguish various sandy river or river-lake series, as well as Sand-clay and clay lake series, 
which a11 correspond to periods during which Lake Chad increased following rainy periods, while during arid 
periods wind movements gave rise to sand hills. 
Sand deposits underwent a pedogenesis which changed them into tropical ferruginous soils in the 
south and sub-arid soils in the north. The lake deposits, having dried up during arid or semi-arid periods, 
became vertisols, halomorphic soils (solonetz, solodized solonetz) or hydromorphic soils, according to 
the latitude. 
La cuvette tchadienne, située au cœur de l’Afrique sous des climats actuels variés allant du type 
soudano-guinéen (Pluviométrie 1 200 mm) au type saharien (Pluviométrie inférieure à 200 mm), a été 
soumise au cours des temps géologiques relativement récents (Tertiaire - Quaternaire) à des alternances 
climatiques accusées. 
Pendant cette même periode se produisaient des mouvements tectoniques ou épirogéniques amenant 
la surélévation des massifs du pourtour et la subsidence de la cuvette tchadienne dans laquelle se dépo- 
saient les sédiments enlevés par Crosion. 
1 - LES TRANSGRESSIONS LACUSTRES AU TERTIAIRE ET AU QUATERNAIRE. 
LES SÉDIMENTS. LES SOLS 
Plusieurs phases lacustres transgressives se perçoivent de l’ère Tertiaire à nos jours. Elles sont 
séparées les unes des autres par des périodes arides au cours desquelles se sont façonnés des ergs. 
PREMIÈRES TRANSGRESSIONS 
Plusieurs centaines de mètres de sediments (300 à 700 m suivant les auteurs) ont été déposés au 
Tertiaire à une période mal précisée (Eocène - Miocène). Ils sont constitués d’alternances de grés, de 
sables de grossièreté et de triage divers, à zircon, tourmaline, rutile, mais aussi a disthène, staurotide. 
Ces grès et sables sont intercalés d’argilites. 
La fraction colloIdale est kaolinique au sud, avec de l’hématite et de la goethite et des traces d’illite 
plus au nord. 
370 J. PIAS 
Ces formations, appelées Continental Terminal ou séries paléotchadiennes, subirent dans les parties 
émergées (sud du Tchad) plusieurs pédogenèses. 
On note l’existence de plusieurs surfaces anciennes de sols : 
- surface bauxitique de Koro formée sur la serie paleotchadienne supérieure ; 
- première surface ferrallitique dont les vestiges se retrouvent jusqu’au nord du 12e parallèle ; 
- surface cuirassée générale (cote 420-500 m) qui tire son origine du démantèlement de la surface 
précédente et qui a été déformée ultérieurement ; 
- deuxième surface ferrallitique qui se confond avec la surface actuelle dans la partie la plus 
meridionale. 
Les premières de ces surfaces ont été érodées et ne subsistent plus qu’à l’état de buttes témoins 
isolées tandis que les produits d’érosion allaient combler une nouvelle fois la cuvette tchadienne et donner 
naissance aux formations anciennes remaniées qui forment deux ensembles : 
- le premier delta du Chari (triangle Miltou-Bongor-Bokoro couvrant 40000 kmz). 11 évoque un 
très grand lac (850 000 km2 à la cote 400 m) qui doit être mis en corrélation avec un pluvial. Ces sédi- 
ments sableux présentent les mêmes minéraux lourds que précédemment, mais dans la fraction argileuse 
apparaît fréquemment de la montmorillonite. 
- la vaste zone d’épandage sableuse au nord du 13e parallèle, tirant son origine du manteau 
paléozoïque, crétacé, tertiaire qui couvrait anciennement les massifs de l’est. Les sédiments sableux très 
bien triés, très éolisés présentent les mêmes minéraux lourds, et la montmorillonite est l’élément dominant 
de la fraction inférieure à 2 p. 
Ces formations ont donné naissance à des sols ferrugineux tropicaux peu lessivés lors d’un premier 
pluvial, à des sols brun-rouge subarides pour ceux de la partie nord pendant un second. 
La phase aride qui succéda aux dépôts de ces sédiments amena le remaniement des formations 
sableuses de bordure en cours d’exondation (premier erg fossile du Cameroun et de Nigéria descendant 
jusqu’au 10e parallèle) et la création d’un système de dunes longitudinales NE SW. 
DEUXIÈME TRANSGRESSION 
Lors du début d’un nouveau pluvial, le passage aride-pluvial amène une érosion intense des surfaces 
émergees, le dépôt de sédiments argilo-sableux dans des lacs ou des marécages. Ces sédiments déposés 
lors du pluvial se retrouvent a des altitudes variées pouvant atteindre celles de la surface cuirassée génerale. 
Leurs sables sont très mal tries. Ils contiennent de la hornblende près des massifs. La fraction argileuse 
est, le plus souvent, de la montmorillonite. Une abondante nodulation calcaire se développera posté- 
rieurement dans ces sédiments et ils évolueront vers des vertisols ou des sols halomorphes. 
C’est à cette période que s’ouvre le sillon des lacs Toubouris faisant communiquer le bassin tchadien 
avec celui de la B&oue qui conduit à un abaissement progressif du lac de la cote 400 m. Lacs et marécages 
s’assécheront complètement g l’aride suivant, en même temps que le premier delta du Chari et les forma- 
tions sableuses au nord du 13e parallèle donneront naissance à un deuxième erg de dunes transverses 
NO-SE et N-S. 
TROISIBME TRANSGRESSION 
Un nouveau pluvial succède à la phase aride et d’importants cours d’eau vont mettre en place 
la série sableuse récente (bassins du Moyen-Logone, des Bahrs Aouk, Keïta, Salamat) qui forme des aligne- 
Formations sédimentaires tertiaires et quaternaires de la cuvette Tchadienne 371 
ments diversement orientés : N-S, NE-SW, E-W, etc. C’est au début de ce pluvial que la Pende et le 
Logone occidental empruntent leur nouveau cours au sud de Laï alors que precédemment ils rejoignaient 
le Chari par la vallée du Mandoul. 
Un nouveau lac, d’une superficie de 350 000 km?, se forme, marqué par un cordon sableux sëten- 
dant, dans le sud, de Bongor à Koro-Toro à la cote 320 m. Le Chari a un deuxième delta qui couvre 
20 000 km2 à l’est de Fort-Lamy. Les argiles (argiles récentes à subactuelles), déposées lors de cette 
transgression, contiennent d’importantes quantités de montmorillonite et ont évolué vers des vertisols 
tandis que la série sableuse récente, où s’observe souvent de la hornblende en proportion importante 
parmi les minéraux lourds et dont le triage et la grossièreté sont divers en fonction de la latitude, a donné 
naissance dans le sud à des sols ferrugineux tropicaux lessivés à caractères souvent hydromorphes, à des 
sols bruns subarides au nord du 12e parallèle. 
La période aride qui succède amène un retrait de ce lac et un remaniement éolien des formations 
sableuses au nord du 13e parallèle - troisième erg - (système de dunes longitudinales bordant le lac 
Fitri au sud-ouest ou se superposant à l’ancien système dunaire sur les bordures est et nord du lac Tchad, 
accolements sableux aux massifs dans l’est). Au début de cette régression a dû se créer la dépression 
du Bahr el Ghazal. 
QUATRIÈME TRANSGRESSION 
Le dernier pluvial amène une remontee du niveau du lac à 287 - 290 m. Celui-ci couvre alors 
180 000 kmz. Un cordon sableux modeste le ceinture du nord de Ngouma (Cameroun) à Tourba (Tchad) 
à cette cote. Le troisième delta du Chari, d’une superhcie de 5 000 km2, se cree tandis que se dépose 
la série alluviale actuelle qui constitue les bourrelets des cours d’eau, des défluents. Le lac envahit de 
nouveau, par la dépression du Bahr el Ghazal, les bas-pays et la dépression du Borkou. 
Cette série alluviale de texture fine limono-argileuse. . argilo-limoneuse souvent a illite et mont- 
morillonite contient également de la hornblende. Les sols formés sur celle-ci sont souvent peu évolués 
dans le sud, halomorphes très rapidement vers le nord. Les argiles déposées au cours de cette transgression 
sont confondues avec celles de la précédente et ont donné naissance à des sols hydromorphes, des vertisols, 
des sols peu évolués (Borkou). 
PÉRIODE ACTUELLE 
De cette dernière avancée lacustre à nos jours, le lac a subi des fluctuations de plus faible impor- 
tance atteignant la cote 284 m vers les annees 1870. A l’inverse, il se serait trouvé, en 1925, 2 à 3 m au- 
dessous de son niveau actuel (282 - 283 m). 11 couvre environ 20 000 km*. L’erg actuel se situe au nord 
du 16e parallèle. 
2- PÉDOGENÈSES AU QUATERNAIRE RÉCENT 
Les sédiments déposés au cours de cette période ont donc subi une ou plusieurs pédogenèses 
après leur tmersion. 
Ces pédogenèses se sont effectuées pour les sédiments sableux bien drainés en position topogra- 
phique haute principalement lors de la période pluviale. Il s’agit de pédogenèses assez fortement accusees. 
372 J. PIAS 
l 
Age Transgressions Niveau du lac 
uBP lacustres enm ~ Sédimentation 
l 
Remaniements Mouvements 
éoliens tectoniques ou 
Limite inférieure epirogéniques 
Surfaces anciennes 
(sud du Tchad) 
sur les dép&ts 
continentaux 
terminaux 
Actuel / 282 Dépôts argileux 
(PoldW 
erg actuel 
(16’ parallèle) 
Série argileuse sub- 
actuelle à recente. Sé- 
rie alluviale subac- 
tuelle à actuelle (3’ 
delta du Chari). Cor- 
don sableux 
287-290 800 4’ 
200 transgression 
3’ erg ~ 
(12e paralléle) 
d 
400 - 
“2 
d 
w 
-2 
ooo3 
ooow 
1 Série argileuse récen- 
~ te. Série sableuse ré- 
2’ surface ferrall 
tique plusieurs fol 
rajeunie 
,- 
transgression 
320 tente (2’ delta du 
Chari). Cordon sa- 
bleux 
.-~- -~- 
2’ erg 
(12’ parallèle) 
2’ 400-370-350.. 
transgression 
Série fluvio-lacustre 
ancienne 
l l / 
1” erg 
(IOC parallele) 
Mouvements 
faibles de sub- 
sidence l_ - ~- 
OOO? 1’” 
transgression ~ 400 
Formations an- 
ciennes remaniées 
(1.’ delta du Chari) 
Mouvements Deformation de 1 
tectoniques surface cuirassée 
Surface cuirassée 
? 
-1 que (Sonet 
1963) 
w 
Pliocène 
d Miocène Continental 
z 
Mouvements 
Terminal tectoniques 
E Oligocène I / 
Ire surface ferra11 
tique 
Surface bauxitiqu 
de Koro 
d 
W Eocène 1’” tectonique 
cassante. 1’” 
phase basalti- 
que (Sonet 
1963) 
Fig. 1. - Les ergs successifs. 
Fig. 2. - lrc et 2’ transgressions. 
Fig. 3. - 3’ transgression. 
Fig. 4. - 4” transgression. 
Formations sédimentaires tertiaires et quaternaires de la cuvette Tchadienne 375 
- ---.~ 
Lors de l’aride, la pédogenése sera faible et dans le terme ultime sera suivie d’un remaniement éolien 
important donnant naissance aux ergs. 
A l’inverse, les sédiments à texture plus fine, en position basse, mal drainés, vont subir leur pédo- 
genèse principalement en cours d’aride après leur exondation. 
En fonction de la latitude et du type de sédiments, nous aurons les pédogenèses suivantes : 
SÉDIMENTS SABLEUX BIEN DRAINÉS 
l en période pluviale 
- ferruginisation de moins en moins accusée en remontant en latitude, donnant des sols ferru- 
gineux lessivés en argile, à taches et concrétions, souvent à hydromorphie de profondeur et, plus au nord, 
des sols ferrugineux peu ou pas lessivés en argile, faiblement lessivés en fer. 
- steppisation à des latitudes plus septentrionales. 
l en période aride, suivant l’intensité et la latitude 
- steppisation, 
- remaniement éolien en erg. 
SÉDIMENTS A TEXTURE FINE, POSITION TOPOGRAPHIQUEMENT BASSE (ancien fond lacustre ou marécageux). 
l en cours d’aride et en fonction de la latitude, les pédogenèses qui se développeront seront : 
- l’hydromorphie 
- la vertisolisation i 
avec formation de nodules calcaires 
- l’halomorphie de plus en plus accusée en remontant vers le nord. 
l en cours de pluvial 
- l’hydromorphie 
- puis la submersion temporaire à permanente. 
Ces différentes pédogenèses pour chacun des deux types de sédiments seront cumulatives et s’accu- 
seront après plusieurs alternances pluvial-aride. 
Des rajeunissements de ces sols pourront se produire lors de phases d’érosion, notamment lors 
du passage aride-pluvial, et au plus fort de l’aride lors du remaniement kolien. 
C’est ainsi que les differentes séries sedimentaires du Quaternaire recent, par le jeu d’une ou plusieurs 
pédogenèses, ont pu donner les sols suivants : 
Formations anciennes remaniées 
l sud du 138 parallèle 
- sol ferrugineux tropical peu ou non lessive en argile, à légère accumulation diffuse du fer sur 
2 à 3 m donnant une légère rubéfaction (premier delta du Chari), 
- sol ferrugineux tropical lessivé en argile, à taches et concrétions plus au sud. 

Formations sédimentaires tertiaires et quaternaires de la cuvette Tchadienne 377 
l nord du 13e parallèle deux pédogenèses se superposent : 
- la ferruginisation qui est ancienne et a donné des sols du même type que ceux du premier 
delta, 
- une steppisation actuelle ou subactuelle. 
Ces deux pédogenèses cumulatives ont abouti à la formation d’un c sol brun-rouge subaride ». 
Série sableuse récente 
l sud (Bassin du Moyen-Logone) 
- sol ferrugineux tropical lessivé à taches et concrétions, mais souvent à hydromorphie de pro- 
fondeur. 
. nord (deuxième delta du Chari - Vallées de l’est du Tchad) 
- sol brun subaride. 
Série fluuiatile subactuelle à actuelle exondée tout récemment 
l sud, sol peu évolué ou hydromorphe, 
l en remontant vers le nord, sol halomorphe à alcalis. 
Séries jhvio-lacustre ancienne et lacustre récente 
Sols différents en fonction de l’âge des sédiments, de la position topographique et de la latitude. 
Ainsi, les sols formés sur la série fluvio-lacustre ancienne vont présenter une très abondante nodulation 
calcaire (Bassin du Moyen-Logone). Cette nodulation, si elle se retrouve aussi dans des argiles plus récentes, 
ne deviendra importante qu’à des latitudes plus septentrionales (troisième delta du Chari). 
Ces sédiments, qui ont leur pédogenèse principalement en cours d’aride, ont donné naissance 
à des sols hydromorphes, des vertisols, des sols halomorphes (solonetz et solonetz solodisés). 
Au nord, dans la dépression du Borkou, les surfaces ont été rajeunies par érosion éolienne, notam- 
ment. On a alors des sols minéraux bruts ou peu évolués. La pédogenèse ne se marque dans cette région 
que dans les fonds a nappe peu profonde (palmeraie) ou se développent des sols hydromorphes et 
halomorphes. 


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