CARACTERISATION CHIMIQUE, MINERALOGIQUE ET GEOTECHNIQUE DES GRAVELEUX LATERITIQUES D’OBALA-MBANDJOCK (CENTRE CAMEROUN) EN VUE DE LEUR UTILISATION EN CONSTRUCTION ROUTIERE

The present work aims to study the variability of the petrological and geotechnical properties of lateritic gravel developed under the same climate, the same vegetation, the same gneissic bedrock, but located under different hydric conditions, with a view to their use in road construction. The study was conducted on a rock quarry and 18 lateritic gravels quarries. After a detailed macroscopic description of the materials, the samples taken were the subject of petrological and geotechnical studies. The mineralogy of the powders of rock and lateritic gravels samples was determined by optical microscopy and X-ray diffractometry. The chemical determinations of the major elements of the materials were carried out by X-ray fluorescence and the determination of ferrous iron FeO, by titrimetry. Geotechnical studies focused on identification and compaction tests and on mechanical rock tests only. The results obtained show that the rocks of the Obala-Mandjock area are amphibole and epidote gneisses. Gray in color and granonatoblastic texture, these gneisses are composed of quartz, biotite, amphibole, pyroxene, orthoclase, microcline and epidote. Geochemically, this rock is predominantly composed of SiO2 (55.76 %) and Al2O3 (16.46 %). The lateritic gravels developed on these gneisses are subdivided into 02 zones, according to the water character. Those of humid savannah, yellowish with clay-sandy matrix and, those of dry savannah, red, with clay matrix. They are formed in acid (pH= 5.7) and reducing (Eh= 0.07 mV) environments, the environment being more reducing in humid savannah than in dry savannah. These materials are composed of quartz, kaolinite, hematite, goethite, and sometimes gibbsite and anatase. Hematite, goethite, are predominant in dry savannah while quartz is more abundant in humid savanna. The contents of Fe2O3 and Al2O3, respectively 31.41 % and 18.04 %, are higher in dry savannah while those in SiO2, 51.13 %, are predominate in humid savannah. These materials are silico-ferrugino-aluminous. The interpretation of these geochemical indices CIA, MIA(O) and IOL, respectively associated with A–CN–K, A–L–F and SAF diagrams as well as the AF–CNK–M diagram show that the decrease of the labile elements (Ca, Na, K and Mg), very important in the lateritic gravel of the Obala - Mbandjock zone, is accompanied by a moderate to strong lateritization phenomenon. The lateritic gravels of humid savannah are kaolinitized to moderately lateritized, while those of dry savannah are moderately to strongly lateritized. Alterological charts indicate that alteration is low to medium in humid savannah and medium in dry savannah. Ferruginization, allitization and monosilitization prevail in these materials, with a prevalence of ferruginization in lateritic gravels of dry savannah. With LA < 30 %, MDE ≤ 20 %, CA ≤ 25 % and CBR ≥ 100 % values, aggregates from Obala - Mbandjock gneiss can be used as base layer and wearing course. The results of the Principal Component Analysis (PCA) and through Agglomerative Hierarchical Clustering (AHC) reveal the existence of 03 groups of materials, (1) the lateritic gravels of a humid savannah (< 75 µm = 32.9 %, Plasticity Index (PI) = 27 %, maximal dry density (MDD) = 1.9 g/cm3, Californian Bearing ratio (CBR) = 31 %), (2) intermediate lateritic gravels (<75 µm = 24.0%, PI = 22 %, MDD = 2.0 g/cm3, CBR = 44 %) and (3) lateritic gravels of dry savannah (<75 µm = 18.9%, PI = 19 %, MDD = 2.1 g/cm3, CBR = 51 %). The lateritic gravels of humid savannah are characterised by the granulometry and plasticity parameters while those of the dry savannah are characterised by physical and compaction parameters. The studied laterictic gravels are both usable as sub-base layer. However, those of mixte zone can be use as base layer for T1 trafic and, those of dry savannah, as sub-base layer for T2 trafic after lithostabilisation.Ce travail avait pour but d’étudier la variabilité des propriétés pétrologiques et géotechniques des graveleux latéritiques développés sous un même climat, une même végétation, un même substratum rocheux gneissique, mais localisés dans des conditions hydriques différentes, en vue de leur utilisation en construction routière. L’étude a été menée dans une carrière rocheuse et 18 carrières de graveleux latéritiques. Les échantillons prélevés ont fait l’objet d’études macroscopique, pétrologiques et géotechniques. La microscopie optique, la diffractometrie des rayons X, la fluorescence X et, la titrimétrie ont été appliquées à ces matériaux. Les études géotechniques ont porté sur les essais d’identification et de compactage et, sur les essais mécaniques sur roches. Les résultats obtenus montrent que les gneiss de la zone d’Obala-Mandjock de couleur grise sont à amphibole et épidote. Au microscope ils se composent de quartz, biotite, amphibole, pyroxène, orthose, microcline et épidote et de texture granonématoblastique. Ces gneiss sont majoritairement composés de SiO2 (55,76 %) et d’Al2O3 (16,46 %). Les graveleux latéritiques (GL) développés sur ces gneiss se subdivisent en 02 zones, en fonction des caractères hydriques. Ceux de savane humide (GLSH), jaunâtres à matrice argilo-sableuse et, ceux de savane sèche (GLSS) rouges, à matrice argileuse. Ces matériaux sont composés de quartz, kaolinite, hématite, goethite, et parfois de gibbsite et anatase. L’hématite et la goethite, sont majoritaires en savane sèche alors que le quartz est plus abondant en savane humide. Les teneurs en Fe2O3 (31,41 %) et Al2O3 (18,04 %) sont plus élevées en savane sèche tandis que celles en SiO2, 51,13 %, sont majoritaires en savane humide. L’interprétation des indices géochimiques CIA, MIA(O) et IOL, associés respectivement aux diagrammes A–CN–K, A–L–F et SAF ainsi que le diagramme AF–CNK–M, montrent que la latéritisation est modérée à forte dans les GL étudiés. Les GLSH sont kaolinitisés à modérément latéritisés alors que ceux de savane sèche, sont modérément à fortement latéritisés. Les diagrammes altérologiques indiquent que l’altération est faible à moyenne dans les GLSH et, moyenne, dans les GLSS. On observe également une prévalence de la ferruginisation dans les GLSS. Les valeurs de LA, MDE, CA et CBR indiquent que les granulats issus des gneiss d’Obala - Mbandjock sont utilisables en couches de base et de roulement. Les résultats de l'Analyse en Composantes Principales et de la Classification Ascendante Hiérarchique révèlent l'existence de 03 groupes de matériaux : (1) les GLSH (< 75 µm = 32,9 %, Indice de plasticité (IP) = 27 %, Densité sèche maximale (DSM) = 1,9, Californian Bearing ratio (CBR) = 31 %); (2) ceux de la zone intermédiaire ou savane mixte (< 75 µm = 24,0 % ; IP = 22 % ; DSM = 2,0 ; CBR = 44 %), et les GLSS (< 75 µm = 18,9 % ; IP = 19 % ; DSM = 2,1 ; CBR = 51 %). Les GLSH sont caractérisés par la granulométrie et les paramètres de plasticité tandis que ceux les GLSS sont caractérisés par les paramètres physiques et de compactage. Les GL étudiés sont tous utilisables en couche de fondation. Cependant, ceux de savane mixte sont utilisables en couche de base pour trafic T1 et, les GLSS, en couche de base pour trafic T2 après lithostabilisatio