Mineralogical and geochemical characteristics of the NNW-NNE trending Libiri doleritic dyke swarm of the Paleoproterozoic Liptako basement (West Niger): Genesis and magmatic evolution

Caractéristiques minéralogiques et géochimiques de l’essaim de dykes doléritiques de Libiri orienté NNO-NNE du Socle Paléoprotérozoïque du Liptako (Ouest-Niger) : Genèse et évolution magmatique

¹ Groundwater and Georesources Laboratory, Faculty of science and technology, University of Abdou Moumouni, BP 10662, Niamey, Niger
² GET Laboratory, University of Toulouse 3 Paul Sabatier, IRD, CNRS, UMR 5563, Observatory Midi-Pyrénées, 31400 Toulouse, France
³ Université Félix Houphouët-Boigny Abidjan-Cocody, UFR-STRM, 22 BP 582 Abidjan 22, Côte d’Ivoire
⁴ Department of Earth Sciences, Carleton University, Ottawa, ON K1S 5B6, Canada
⁵ Ecole des Mines de l'industrie et de la Géologie (EMIG), African Center of Excellence in Mining Environment (CEA_EM-EMIG), BP 732, Niamey, Niger
⁶ Université Dan Dicko Dankoulodo, Faculté des Sciences et Techniques, UMR SERMUG, BP 465 Maradi, Niger

^* e-mail: nouragambo828@gmail.com

Received: 20 February 2025
Accepted: 25 August 2025

Abstract

The NNW-NNE Libiri doleritic dyke swarm of the Liptako region of West Niger is one of multiple mafic dyke swarms that crosscut the Birimian formations of the Léo-Man shield in the West African Craton. This NNWNNE trending swarm consists of two different groups based on mineralogy and geochemical composition. Both groups have a matching assembly of minerals (ferro-edenite, pyroxene, plagioclase, biotite, apatite, chlorite, grains with granophyric texture and titanomagnetite-ilmenite). In detail Group I dykes have a distinct intergranular texture and some particular minerals (bytownite, pigeonite, clinoenstatite and sanidine) that differ from those in Group II dykes which have a partially preserved ophitic texture and less calcic plagioclases (albite to labradorite). Variation in Mg# and differentiation index (DI) indicate that Group I (Mg# = 55–65, DI = 16.26–20.19) is more primitive in composition than Group II (Mg# = 30–35, DI = 22.82–50.00). REE and other incompatible element values are elevated in Group II compared to Group I, and the REE slopes are parallel one to each other, which suggests that the two groups are co-genetic and that Group II units are more evolved magmas from Group I. The presence of negative Nb and Ta values normalized to primitive mantle in both groups and the La_n/Yb_n (4.73–6.21) ratios suggests that the magma was formed by partial melting of hydrated garnet lherzolite from the lithospheric mantle, modified by interaction with previously metasomatized lithosphere in subduction setting. Alteration minerals such as ferro-edenite, biotite, epidote and chlorite on augite crystal margins indicate later deuteric alteration or low grade late magmatic metamorphism. Petrography and chemistry of a sample SD (Samira Dyke, a sample from the Libiri pit in the Samira gold mine, which was previously dated at 1791 ± 3 Ma and belong to Group II dykes) suggests the entire swarm of NNW-SSE to NNE-SSW trending dykes belong to the Libiri swarm of a plume-generated Large Igneous Province that extends into formerly adjacent Sarmatia (Baltica) and Amazonia.

Résumé

L’essaim de dykes doléritiques de Libiri NNW-NNE de la région du Liptako, à l’ouest du Niger, est l’un des multiples essaims de dykes mafiques qui recoupent les formations birimiennes du bouclier de Léo-Man, dans le Craton Ouest-Africain. Cet essaim d’orientation NNO-NNE, se compose de deux groupes différents sur la base de la minéralogie et de la composition géochimique. Les deux groupes présentent un assemblage correspondant de minéraux (ferro-édénite, pyroxène, plagioclase, biotite, apatite, chlorite, grains avec une texture granophyrique et titanomagnétite-ilménite). En détail, les dykes du groupe I présentent une texture intergranulaire distincte et certains minéraux particuliers (bytownite, pigeonite, clinoenstatite et sanidine) qui diffèrent de ceux des dykes du groupe II qui présentent une texture ophitique partiellement préservée et des plagioclases moins calciques (albite à labradorite). La variation du Mg# et de l’indice de différenciation (DI) indique que le groupe I (Mg# = 55–65, DI = 16,26–20,19) est plus primitif dans sa composition que le groupe II (Mg# = 30–35, DI = 22,82–50,00). Les valeurs des terres rares et d’autres éléments incompatibles sont plus élevés dans le groupe II que dans le groupe I, et les pentes des spectres de terres rares sont parallèles entre elles, ce qui suggère que les deux groupes sont co-génétiques et que les unités du groupe II sont des magmas plus évolués que ceux du groupe I. La présence des valeurs négatives de Nb et de Ta normalisés par rapport au manteau primitif dans les deux groupes et les rapports La_n/Yb_n (4,73–6,21) suggèrent que le magma a été formé par la fusion partielle d’une lherzolite à grenat hydratée du manteau lithosphérique, modifiée par l’interaction avec la lithosphère précédemment métasomatisée dans le contexte de subduction. Les minéraux d’altération tels que la ferro-édénite et la chlorite sur les marges des cristaux d’augite indiquent une altération deutérique ultérieure ou un métamorphisme tardi-magmatique de faible grade. La chimie de l’échantillon SD (Samira Dyke, un échantillon de la fosse de Libiri dans la mine de Samia, a été précédemment daté à 1791 ± 3 Ma et apparient aux dykes du groupe II) suggère que l’ensemble de l’essaim de dykes orientés NNO-SSE à NNE-SSO appartient à l’essaim Libiri d’une grande province ignée générée par le panache qui s’étend jusqu’à la Sarmatie (Baltica) et l’Amazonie, autrefois adjacentes.