Academic literature on the topic 'Gisements hydrothermaux'

La synthèse de 240 analyses isotopiques du plomb, mesurées sur les gisements miniers marocains d’âges édiacarien à néogène appartenant à tous les domaines géotectoniques du Maroc autorise une réflexion globale sur la métallogénie du Maroc. Les compositions isotopiques varient grandement, de 17,738 (Bou Skour) à 18,905 (Draa Sfar) pour le rapport 206Pb/204Pb, et de 15,521 à 15,706 pour le rapport 207Pb/204Pb. La source du plomb des gisements étudiés se situe dans la croûte continentale supérieure, excepté pour ceux de l’Anti-Atlas (Bou Skour, Imiter…) et certains du Haut-Atlas (Azegour) à nette contribution du manteau. Les variations isotopiques relevées à l’échelle d’un district résultent soit de la présence de plusieurs événements hydrothermaux superposés sollicitant différentes sources locales comme à Tighza, soit d’un seul événement perturbé par la segmentation d’un bassin volcanosédimentaire, comme pour les amas sulfurés des Jebilet et Guemassa. À l’échelle du gisement (Draa Sfar, Bou Skour), les variations isotopiques résultent de la superposition de plusieurs événements hydrothermaux avec chacun leur propre plomb et métaux associés. Globalement, on peut distinguer trois générations de plomb incorporées successivement dans le socle géologique marocain par le magmatisme et/ou l’hydrothermalisme, caractérisées par leurs rapports 206Pb/204Pb : 17,74–17,90 (panafricain), 18,10–18,40 (hercynien) et 18,75–18,90 (alpin). Le plomb panafricain est présent dans l’Anti-Atlas, et très localement dans la Meseta (Bouznika), et se nourrit en partie du magmatisme mafique du Gondwana. Le plomb hercynien est le plus représenté et affiche une rupture définitive dans la source des métaux dès lors exclusivement crustale. Il envahit tous les domaines marocains, y compris l’Anti-Atlas, où il remobilise et se mélange avec le plomb panafricain. Le plomb alpin, plus discret, jalonne la large écharpe allant d’Agadir à Nador qui trace en surface le panache mantellique des Canaries et accompagne un magmatisme néogène qui peut aussi avoir agi comme simple moteur remobilisant le plomb hercynien, notamment pour former les gisements MVT de Touissit. Les plombs hercynien et alpin sont en partie responsables du rajeunissement des minéralisations néoprotérozoïques, comme à Bou Azzer ou Imiter. Le Maroc illustre le modèle de Sawkins avec un apport majeur du plomb lors du magmatisme fini-orogénique. Les résultats isotopiques plaident en faveur de remobilisations successives du plomb stocké dans des réservoirs primaires et secondaires avec des phénomènes d’héritage. Enfin le bon transfert de la signature isotopique du plomb des gisements aux gossans de surface, notamment pour les gisements stratiformes de sulfures polymétalliques de type Hajar, montre que la géochimie isotopique du plomb est un outil utilisable pour l’exploration minière au Maroc.

Phase equilibria modelling has played a key role in enhancing our understanding of metamorphic processes. An important breakthrough in the last three decades has been the ability to construct phase diagrams by integrating internally consistent datasets of the thermodynamic properties of minerals, fluids and melts with activity–composition models for mixed phases that calculate end-member activities from end-member proportions. A major advance in applying phase equilibria modelling to natural rocks is using isochemical phase diagrams to explore the phase assemblages and reaction sequences applicable for a particular sample. The chemical systems used for modelling phase equilibria are continually evolving to provide closer approximations to the natural compositions of rocks and allow wider varieties of compositions to be modelled. Phase diagrams are now routinely applied to metasedimentary rocks, metabasites and intermediate to felsic intrusive rocks and more recently to ultramafic rocks and meteorites. While the principal application of these phase diagrams is quantifying the pressure and temperature evolution of metamorphic rocks, workers are now applying them to other fields across the geosciences. For example, phase equilibria modelling of hydrothermal alteration and the metamorphism of hydrothermally altered rocks can be used to determine ‘alteration vectors’ to hydrothermal mineral deposits. Combining the results of phase equilibria of rock-forming minerals with solubility equations of accessory minerals has provided new insights into the geological significance of U–Pb ages of accessory minerals commonly used in geochronology (e.g. zircon and monazite). Rheological models based on the results of phase equilibria modelling can be used to evaluate how the strength of the crust and mantle can change through metamorphic and metasomatic processes, which has implications for a range of orogenic processes, including the localization of earthquakes. Finally, phase equilibria modelling of fluid generation and consumption during metamorphism can be used to explore links between metamorphism and global geochemical cycles of carbon and sulphur, which may provide new insights into the secular change of the lithosphere, hydrosphere and atmosphere.RÉSUMÉLa modélisation des équilibres de phases a joué un rôle clé dans l’amélioration de notre compréhension des processus métamorphiques. Une percée importante au cours des trois dernières décennies a été la capacité de construire des diagrammes de phase en y intégrant des ensembles de données cohérentes des propriétés thermodynamiques des minéraux, des fluides et des bains magmatiques avec des modèles d'activité-composition pour des phases mixtes qui déduisent l’activité des membres extrêmes à partir des proportions des membres extrêmes. Une avancée majeure dans l'application de la modélisation d'équilibre de phase aux roches naturelles consiste à utiliser des diagrammes de phases isochimiques pour étudier les assemblages de phase et les séquences de réaction applicables pour un échantillon particulier. Les systèmes chimiques utilisés pour la modélisation des équilibres de phase évoluent continuellement pour fournir des approximations plus proches des compositions naturelles des roches et permettent de modéliser de plus grandes variétés de compositions. Les diagrammes de phase sont maintenant appliqués de façon routinière aux roches métasédimentaires, aux métabasites et aux roches intrusives intermédiaires à felsiques et plus récemment aux roches ultramafiques et aux météorites. Bien que l'application principale de ces diagrammes de phase consiste à quantifier l'évolution de la pression et de la température des roches métamorphiques, les utilisateurs les appliquent maintenant à d'autres spécialités des géosciences. Par exemple, la modélisation des équilibres de phase de l'altération hydrothermale et du métamorphisme des roches d’altération hydrothermale peut être utilisée pour déterminer les « vecteurs d'altération » des gisements minéraux hydrothermaux. La combinaison des résultats des équilibres de phase des minéraux constitutifs des roches avec des équations de solubilité des minéraux accessoires a permis d’en savoir davantage sur la signification géologique des âges U–Pb des minéraux accessoires couramment utilisés en géochronologie (par exemple zircon et monazite). Les modèles rhéologiques basés sur les résultats de la modélisation des équilibres de phase peuvent être utilisés pour évaluer comment la résistance de la croûte et du manteau peut changer à travers des processus métamorphiques et métasomatiques, ce qui a des implications sur une gamme de processus orogéniques, y compris la localisation des séismes. Enfin, la modélisation des équilibres de phase de la génération et de l’absorption des fluides pendant le métamorphisme peut être utilisée pour explorer les liens entre le métamorphisme et les cycles géochimiques globaux du carbone et du soufre, ce qui peut fournir de nouvelles perspectives sur le changement séculaire de la lithosphère, de l'hydrosphère et de l'atmosphère.

La nacrite constitue le plus rare polytype des kaolinites. Traditionnellement, on attribue á ce minéral une genèse hydrothermale (Ross & Kerr, 1931; Hanson et al., 1981 ), cependant Btihmann (1988) décrit sa formation en condition normale de température et de pression dans des milieux de solution et de force ionique élevées. Dans ce travail, la nacrite est mise en évidence dans deux anciens gisements de Pb-Zn situés dans les massifs de Jbel Slata et Garn Halfaya au nord de la Tunisie (Fig.l).

Volcanogenic massive sulphide (VMS) deposits and seafloor massive sulphide (SMS) deposits have a spatial and genetic connection with contemporaneous volcanism. The control exerted by the volcanic succession (e.g. rock type, architecture and facies) on the nature and style of the ore and alteration (e.g. subsea-floor replacement vs. exhalative, or discordant vs. conformable) is significant, making it imperative to understand the local volcanology in developing better genetic and exploration models. Three VMS deposit groupings collectively represent a high proportion of cases: (1) deposits associated with complexes of submarine felsic domes, cryptodomes, lobe-hyaloclastite flows and/or blocky lavas, and their reworked equivalents; (2) deposits associated with thick piles of pumiceous felsic pyroclastic rocks, suggesting a caldera context; and (3) deposits associated with mafic volcanic footwalls and/or with sedimentary hosts, including significant deposits such as Windy Craggy (~300 Mt) in British Columbia. With regard to number (2) above, demonstrating the presence of a caldera in ancient successions can be difficult because silicic calderas tend to be large and exceed the limits of deposit-scale investigations. Furthermore, there is no consensus regarding what a large submarine caldera should look like, i.e., no accepted facies model exists showing the distribution of rock types. But without thick piles of pumiceous felsic pyroclastic deposits, arguing for a large submarine caldera is a challenge.SOMMAIRELes gisements de sulfures massifs volcanogènes (SMV) et leurs équivalents actuels au fonds des mers ont une connexion spatiale et génétique avec le volcanisme. La succession volcanique – composition, architecture, faciès – exerce un contrôle important sur la nature et le style de minéralisation et d’altération hydrothermale (p. ex. minéralisation mise en place par remplacement sous le fond marin vs. exhalative; altération discordante ou plus concordante). Il est donc impératif de connaître la volcanologie des roches encaissantes pour développer de meilleurs modèles génétiques et d’exploration. Trois groupes de gisements couvrant collectivement une grande proportion des cas sont discutés ici. Premièrement, plusieurs gisements sont associés à des complexes de dômes felsiques sous-marins, des cryptodômes, des coulées de type lobes-hyaloclastite et/ou des laves en blocs, ou leur équivalents resédimentés. Deuxièmement, certains gisements sont associés à d’épaisses séquences de roches pyroclastiques felsiques ponceuses, suggérant un contexte de caldeira. Troisièmement, plusieurs gisements sont associés avec des roches volcaniques mafiques et/ou avec des roches sédimentaires, par exemple l’important dépôt de Windy Craggy (~300 Mt) en Colombie-Britannique. Concernant les contextes de type 2, la démonstration d’une caldeira peut être difficile dans les successions anciennes, car les caldeiras felsiques sont de grandes dimensions, excédant les limites des études à l’échelle du gîte. De plus, il n’existe pas de consensus sur un modèle de faciès pour une grande caldeira sous-marine. Mais sans la présence d’épais empilements de roches pyroclastiques felsiques ponceuses, il est difficile d’argumenter en faveur d’une caldeira sous-marine.

The Dougbafla gold deposit is located in the West-Central part of Côte d’Ivoire at about 240 km from Abidjan, on the Birimian greenstone belt of Fettèkro (West African craton). The lithologies of this deposit can be divided into three lithotectonic units which correspond to volcanic, sedimentary, and plutonic assemblages metamorphosed in the shale facies. Hydrothermalism, on the one hand, caused a pervasive alteration of the primary paragenesis marked by sericitic, silica, and carbonate alteration. On the other hand, it causes a vein alteration materialized by quartz veins. These hydrothermal alterations induced two types of gold mineralization in the Dougbafla deposit. These are: (i) disseminated gold and sulphide mineralization in the granophyre associated with sericite, silica and dolomite alteration in which no quartz vein has been reported; this type however is controlled by the intrusion of granophyre and (ii) a quartz vein mineralization controlled by deformation.

The Archean Sigma-2 orebody is hosted in the felsic granophyric zone of the differentiated Vicour sill. The sill contains anomalous gold valves and is intrusive into the uppermost part of the Val-d'Or Formation. A geochemical study shows that the Vicour sill has evolved from a ferriferous tholeiitic melt and is comagmatic with the Héva Formation to the south. The competent granophyric zone has been affected by several ductile–brittle deformation events. Three systems of faults and fractures are recognized. Each of these systems is composed of two to three subsystems. The main fault system is oriented east–west with subvertical dip and has a dextral component of movement. Two east–west oriented fault subsystems, moderately dipping (45°) towards north and south, are associated with this feature. The second major structural feature consists of northeast and north-northwest conjugate fractures superimposed on structures of the first tectonic event. The shear movement is sinistral for the northeast fractures and dextral for the north-northwest fractures. The third structural feature is the most interesting with respect to gold mineralization. It consists of east–west-trending, moderately dipping fractures that could be genetically linked with the first structural feature and resulted from a northwest–southeast compression. These fractures increased the tectonic permeability of the granophyre, which allowed Cl- and Na-rich and Ca- and CO2-poor hydrothermal fluids to circulate through the rock and produced subhorizontal mineralized quartz lenses. The lenses are composed of quartz–tourmaline ± carbonate and of pyrite–pyrrhotite ± chalcopyrite. Arsenopyrite is observed in the bleached wall rock surrounding the lenses as well as in east–west faults and northeast and north-northwest conjugate fractures. Bleaching is the result of metasomatic sericitization, albitization, silicification, and low carbonatization of the wall rock and decreases away from the mineralized lenses. Gold is associated with pyrite and arsenopyrite and occurs as inclusions and veinlets crosscutting sulfide grains. It was deposited at a late stage along with quartz and, locally, chalcopyrite. Metasomatism was responsible for the formation of arsenopyrite, coarse-grained pyrite, pyrrhotite, and chalcopyrite while ilmenite recrystallized in the veins. Fractures within arsenopyrite and pyrite are filled with late deposits of pyrrhotite and chalcopyrite. The tholeiitic composition and anomalous gold values of the mafic section of the sill could be additional valuable guidelines in the exploration for similar orebodies.

The Cigar Lake deposit, discovered in 1981, represents one of the richest uranium occurrences known in the province of Saskatchewan. The eastern margin of the Athabasca Basin can be considered as one of the richest uraniferous provinces in the Western World.Being located at the unconformity between the Aphebian metasediments and the Helikian sandstone cover, this deposit is classified in the group of deposits spatially related to the Proterozoic unconformity. The study of this deposit, exceptional in its dimensions, grade, and tonnage, was made possible through a series of 170 boreholes drilled to delineate the whole orebody to a depth of 440 m.The metallographic study of the mineralizations in the main orebody, hosted in the basement, and the so-called "perched" mineralization in the cover rocks, led to the definition of three major mineralizing stages, which contributed in varying degrees to ore deposition.A major stage is characterized by the association of U–Ni–Co–As–S ± Mo–Bi–Cu–Zn–Pb and reflects the polyphased nature of this hydrothermal stage. This early deposition of the uraniferous phase (massive, botryoidal, and euhedral uraninite) was followed, on one hand, by a phase precipitating nickel–cobalt and Feron arsenides and sulfoarsenides, and on the other hand, by a phase exclusively of sulphides. The age of emplacement of this stage is 1341 Ma, and it corresponds to the very important metallogenic period in the Athabasca during which the main economic ore occurrences "related to unconformities" were emplaced.The second stage appears only in the metamorphic units of the Aphebian basement. It is represented by an uraninite–sulphide paragenesis, the uraninite being characterized principally by the presence of thorium and, as well, a lead content lower than that in the uranous oxides stage.The third mineralizing stage affects the basement rocks, the main orebody, and the cover rocks with their perched mineralization. It is a simple pitchblende – iron or iron–nickel sulphide and (or) hematite paragenesis with an age of emplacement of 323 Ma. This type of mineralization is identical to that shown in a certain number of occurrences in the Athabasca Plateau and it is considered to be related to the Hercynian orogeny.The first and third of these three mineralizing stages fit perfectly in the metallogenic model for this part of the Canadian Shield. A comparison of these stages with the main mineralizing stages defined in the Carswell Dome structure and with some occurrences in eastern Athabasca was carried out in order to define a model of the metallogenic evolution of northern Saskatchewan. [Journal Translation]

Dans le cadre de ce mémoire, le volcanisme, le fractionnement des éléments au cours de la cristallisation magmatique, et les processus contrôlant l'évolution des fluides hydrothermaux à faible profondeur ont été analysés afin de mieux comprendre les relations entre le volcanisme et les gisements hydrothermaux à métaux précieux et métaux de base. Cette étude a permis : (1) de diagnostiquer une contribution de fluides magmatiques dans la genèse de certains gisements épithermaux de type "low-sulfidation"; (2) de caractériser la dynamique volcanique et le style éruptif spécifique pour des volcanites acides localisées dans un district épithermal de type "low-sulfidation"; (3) de définir quelques paramètres ayant une influence l'évolution magmato-hydrothermale dans le cas des systèmes du groupe porphyre cuprifère et des épithermaux; (4) de préciser les caractéristiques physico-chimiques des paléofluides et de contraindre les paramètres critiques dans le processus de dépôt de métaux dans les systèmes épithermaux. Cette étude a été possible grâce à l'utilisation de différentes approches telles que la pétrographie, l'analyse chimique et isotopique et la microthermométrie des inclusions magmatiques et fluides. Les chantiers étudiés incluent trois régions volcaniques qui constituent aussi trois districts miniers majeurs : le district de Baia Mare et les Monts Apuseni, en Roumanie, localisés dans la chaîne des Carpathes, et le district de Shila, Pérou, situé dans la cordillère andine.

En bordure méridionale du Haut-Atlas occidental, se distribuent plusieurs affleurements d'albitites qui suivent la mégastructure cassante de Tizi-N'Test. Leur encaissant, d'âge cambrien, a une histoire tectonique complexe superposant des déformations associées à la tectonique alpine aux déformations générées au cours de l'orogenèse hercynienne. L'étude de trois massifs d'albitite situés dans la région de Taghwacht, a permis de mettre en évidence leur origine métasomatique, par transformation de volcanites cambriennes variées. L'albitisation d'âge cambrien tardif, est largement contrôlée par le faisceau d'accidents de Tizi-N'Test qui a servi de zone de discontinuité pour l'acheminement des solutions transformantes. A ce phénomène est associée une paragenèse à albite + phengite + chlorite + actinote + talc. A cette phase métasomatique, s'est superposéeune phase de silicification développée prinicipalement suivant des plans de fractures méridiens. Cette deuxième phase a donné naissance dans un premier temps à une paragenèse à paragonite + quartz. Une muscovite paragonitique s'est développée par la suite à partir de la paragonite. Par ses propriétés mécaniques l'albitite a largement contribué à la formation du gisement de barytine de Taghwacht, gite filonien déformé en amas dont l'équivalent non modifié est par exemple le filon "en compresion" de Matate. La source du Baryum semble résider dans certaines formations cambriennes comme attesté par les teneurs anomales de différentes cinérites en Ba. Au cours de la compression atlasique, la barytine filonienne a été fortement cataclasée (acquisition d'une foliation), et le gisement a acquis sa forme actuelle de lentille complexe. On ne détecte dans le minerai aucune trace de déformation ductile.

Les relations entre composés organiques et uranium montrent que ces interactions vont depuis la complexation et le transport de l’uranium dans des fluides organiques jusqu'à sa réduction par celles-ci conduisant à la précipitation de minéraux uranifères. Une étude expérimentale à 200°C et 500 bar des réactions entre des composés modèles (composés organiques purs) tels que les n-alcanes (n-pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, n-nonane, n-décane, n-dodécane, n-tétradécane et n-hexadécane), un n-alcène (n-déc-1-ène), des cycles (butyl-cyclohexane et cyclo-hexane) et des aromatiques (butyl-benzène et naphtalène) et des oxydes d’uranium hexavalents a été entreprise. La détermination du degré d’oxydation des oxydes d’uranium après expérience a permis de déterminer qu’en milieu aqueux les composés modèles aliphatiques sont des réducteurs plus puissants que les composés aromatiques. Ces expériences ont permis de démontrer une oxydation progressive des n-alcanes à partir des composés C6. La taille croissante des chaînes aliphatiques et l’augmentation du temps de mise en interaction sont des facteurs majeurs de l’augmentation du pouvoir réducteur du milieu, dont de la réduction de l’uranium hexavalent et par voie de conséquence de l’intensité de l’oxydation du composé organique. Une matière organique d’origine lacustre ou marine possédant généralement une fraction aliphatique plus importante que la matière organique d’origine continentale sera donc plus susceptible de réduire l’uranium. Un exemple naturel, les gisements d’uranium de type tectonolithologique localisés dans les grès de la région d’Arlit, ont été choisis afin d’appliquer les résultats obtenus dans la partie expérimentale. Les auteurs précédents ont considéré que seule cette matière organique de type III était responsable de la réduction de U(VI) en U(IV). Les travaux que nous avons entrepris montrent que des huiles migrées d'origine marine probable ont fortement contribué à la genèse de la minéralisation en uranium. Les analyses pétrographiques prouvent que (i) des bitumes solides, issus de la polymérisation des huiles migrées, sont présents en abondance dans la porosité des grès et dans des fractures au niveau des chenaux des formations gréseuses du Tarat (Tamou, Takriza, Taza Sud en carrières) ainsi que du Guézouman (mine secteur d’Akouta), et (ii) la minéralisation en uranium est principalement associée à cette matière organique migrée exprimée actuellement sous forme de bitumes solides. Dans ceux-ci, l’uranium est lié à une échelle infra-micrométrique dans les bitumes solides. Des huiles mises en évidence dans les inclusions fluides dans les surcroissances des grains détritiques de quartz des grès minéralisés des gisements des formations du Guézouman et du Tarat confirment la migration d’huile dans les chenaux et de ces formations. Ainsi le rôle prépondérant de la matière organique d'origine marine dans la genèse des minéralisations uranifères de type tectono-lithologique est mise en évidence de manière conjointe par l’approche expérimentale des interactions matière organique/uranium et par l’étude de la caractérisation de cette matière dans les gisements d’uranium de la région d'Arlit<br>Formers studies on the relations between organic matter and uranium have shown that these interactions go since the complexation and the transport of uranium in organics fluids until its reduction by the organic matter leading to the uranium-bearing mineral precipitation. An experimental study of these reactions to 200°C and 500 bars between experimental compounds (pure organic compounds) such as the n-alkanes (n-pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, n-nonane, n-decane, n-dodecane, n-tétradécane and n-hexadecane), an n-alcene hydrocarbon (n-dec-1-ene), cycles (butyl-cyclohexane and cyclo-hexane) and the aromatic ones (butyl-benzene and naphthalene), and hexavalent uranium oxides was undertaken. These experiments allowed to show a progressive oxidation of n-alkanes starting from made up C6. The increasing size of the aliphatic chains and the increase in the time of setting in interaction are major factors of the increase in the environment oxidizing capacity in interaction with uranium on the organic compound. The determination of the oxidation step of uranium oxides after experiment made it possible to determine that in aqueous environment the aliphatic model compounds are reducers more powerful than the aromatic compounds. An organic matter from lake or marine origin generally has an aliphatic fraction larger than the organic matter of continental origin and thus will be more likely to reduce uranium. A natural example, the uranium deposits in the sandstones from Arlit, the tectonolithologic type, was selected in order to apply the results obtained in the experimental part. They are located in fluviatil sandstones rich in organic matter of continental origin (type III) deposited in the paleochannels. Former authors considered that only this organic matter of type III was responsible for the reduction of U (VI) in U (IV). Work which was undertaken in the present study shows that migrated oils of probable marine origin strongly contributed to the genesis of uranium mineralisation. The petrographic analyses proved that (i) solid bitumens, resulting from the polymerization of migrated oils, are present in abundance in the porosity of the sandstones and fractures at the level of the channels of the Tarat formation (Tamou, Takriza, Southern Taza in careers) and Guézouman (mine sector of Akouta), and (ii) uranium mineralization is mainly associated with this migrated organic matter currently expressed in the form of solid bitumens. In those, uranium is related which are present at an infra-micrometric scale in the solid bitumens. The oils highlighted in fluid inclusions in the overgrowths of the detrital quartz grains in the sandstones of the Guézouman and Tarat formations confirm that channels of these two formations are the source of the oil migration. Thus, the dominating role of the organic matter of marine origin in the genesis of uranium-bearing mineralization of tectono-lithological type is highlighted in a joint way by the experimental approach of the interactions organic matter/uranium and by the characterization of this matter from the uraniferous layers in the Arlit area

Cette étude s'est intéressée à la recherche de nouveaux traceurs isotopiques (Fe, Cu, Se, Sb) des processus hydrothennaux océaniques (Site Lucky Strike, dorsale médio-Atlantique) et de l'altération des basaltes océaniques (Site ODP 801, Pacifique Ouest). L'objectif majeur a été d'explorer la possibilité d'utiliser ces systèmes isotopiques pour appréhender à la fois les processus chimiques et les processus biologiques dans ces environnements. Ce travail a nécessité la mise au point des protocoles analytiques des mesures isotopiques par ICP-MS multicollecteur Isoprobe. L'étude de la composition isotopique du Se dans les sulfures hydrothermaux océaniques montre des variations jusqu'à 8[pour mille], et avec l'analyse couplée des isotopes du S, permet d'apporter des informations importantes sur les processus biologiques et chimiques des environnements de subsurface. Les isotopes du Fe des sulfures hydrothermaux varient de plus de 4[pour mille], et sont influencés par les processus de précipitation de sulfures en profondeur. En revanche, les isotopes du Cu fractionnement préférentiellement pendant l'altération des sulfures de Cu dans les environnements des cheminées. , Les compositions isotopiques du S des sulfures secondaires dans la croûte océanique altérée variant entre 0 et -40[pour mille] sont en accord avec des fractionnements bactériens associés à la biosphère profonde. L'étude couplée avec les isotopes du Se apporte des contraintes supplémentaires sur les modèles de fractionnement des isotopes du S. Les valeurs isotopiques du Fe dans la croûte océanique varient de plus de 4[pour mille] et sont expliquées par (1) le lessivage préférentiel du 54Fe lors de l'altération et (2) l'oxydation partielle du Fe2+ et la précipitation d'hydroxydes de Fe dans les veines des basaltes, enrichis en 57Fe. La distinction entre des processus biologiques et abiotiques grâce aux isotopes du S, Se, Fe et Cu est donc possible mais des expériences en laboratoire des fractionnements isotopiques de ces éléments sont maintenant requises.

La comprehension des processus geochimiques induits par l'exploitation de l'energie geothermique du futur echangeur roches chaudes seches de soultz-sous-forets (france) necessite la connaissance de l'etat d'equilibre du systeme naturel (fluide-roche) et la modelisation de l'evolution geochimique du systeme liee a une perturbation anthropique. Cette modelisation a ete abordee par des experiences d'interaction eau-granite en laboratoire et par l'adoption du concept geochimique de transfert de masse en systeme ouvert mis en uvre a l'aide du logiciel eq3/6. Les donnees experimentales de marshall et collaborateurs (1982) et celles de patterson et al. (1982) ont ete utilisees pour calculer les parametres d'interaction specifique de pitzer a haute temperature respectivement pour la silice et les carbonates. La saumure hydrothermale (140-160c) de type na-ca-cl (100 g/l) du granite de soultz serait a l'equilibre avec le quartz et aurait une fugacite de co#2 de l'ordre de 3 atmospheres. D'autre part, l'approximation de l'etat quasi-stationnaire combinee a la cinetique de dissolution des mineraux primaires selon la theorie de l'etat de transition et a l'approche de l'equilibre chimique local pour les reactions de precipitation et de complexation aqueuses a ete utilisee pour tracer l'evolution geochimique du systeme eau-granite a 180c et a la pression de vapeur saturante. La confrontation des resultats experimentaux a ceux de la modelisation a permis de valider les donnees thermodynamiques du modele et/ou de discuter les donnees cinetiques disponibles dans la litterature. D'un point de vue pratique, l'injection d'un fluide peu sale ne devrait entrainer une augmentation de la porosite que sur les premiers metres d'injection. Par ailleurs des problemes de precipitation de la silice et de colmatage dans les equipements de l'exploitation de l'energie geothermique ne deviendraient effectifs que pour une temperature du fluide de reinjection inferieure a 80c. Une caracterisation globale du systeme naturel necessite l'extension de l'approche de pitzer a d'autres elements a haute temperature. Des modelisations plus realistes necessitent le developpement de modeles couples ou les equations du transport advectif et diffusif/dispersif seront combinees aux equations de conservation de masse

Le massif du tazekka, structure par l'orogenese hercynienne, (maroc oriental) contient des mineralisations de nature variee (sb, as, pb, zn, cu, w, mo, bi,. . . ). Notre etude a porte principalement sur les mineralisations antimoniferes des gites de sned et de boujaada. Le gite du sned est encaisse dans les schistes du tazekka (ordovicien inferieur). Celui de boujaada nord est dans des breches andesitiques du viseen superieur-namurien a. L'etude paragenetique et chimique et celle des inclusions fluides ont permis de distinguer deux phases de mineralisation. A sned, la phase i a fe-sb-pb-au comprend quatre parageneses successives; elle est en relation avec des fluides a h2oco2 de faible salinite (2 a 6% nacl) et de temperature elevee, decroissante de 340 a 200c. A boujaada nord, la phase i a fe-as-sb-(zn-cu) est constituee de cinq stades de depot en relation avec un fluide aqueux a 3% nacl evoluant a temperature decroissante de 350 a 200c. La stibine i des deux gites est ante-westphalienne et la stibine ii de sned est en liaison avec la tectonique tangentielle post-westphalienne. Les mineraux de la seconde phase ont precipite par reaction d'un fluide riche en pb-zn-fe (sned) ou cu-pb-zn-ba (boujaada nord) avec les mineraux de la phase i. Le fluide contient jusqu'a 26% nacl pout t<170c. La forte salinite suggere une relation avec les formations triasiques (mesozoique precoce). La determination de la speciation de l'antimoine et le calcul a 200 et 250c de la solubilite de la stibine en fonction du ph et de l'activite du soufre montrent le role de ces parametres sur la precipitation de la stibine. L'etude des mineralisations encaisses dans le granite du tazekka et dans son aureole de schistes montre une zonalite spatiale de distribution des elements: w-(sn)-as-bi dans le granite et son aureole de contact; pb-cu-zn dans l'aureole externe et sb en position plus eloignee

Le tungstène est défini comme “ressource minérale critique” par la Commission Européenne. La province de Jiangxi, située au sud-est de la Chine, dans le bloc Cathaysia, représente 90 % des réserves en tungstène chinoises. Ce travail est basé sur l’étude des gisements hydrothermaux à W-Sn de Maoping et Piaotang, tous deux situés dans le district de Dayu (sud de la province de Jiangxi). Cette thèse a permis de (i) développer des traceurs pétrographiques et minéralogiques de processus minéralisateurs à travers des études paragénétiques détaillées et la géochimie des micas lithinifères et donc d’apporter un modèle impliquant des fluides multiples se chevauchant dans le temps et associés à plusieurs épisodes distincts de mise en place de minéralisations en métaux rares, (ii) définir par l’étude d’inclusions fluides deux processus fluides comme seul responsables de la précipitation de la minéralisation dans ces gisements « géants » : la différenciation magmatique de granites peralumineux et des processus de mélange, et (iii) de développer des approches de datation associés à ces systèmes montrant que la minéralisation en tungstène se met en place aux alentours de 160 Ma, antérieurement à la plupart des âges obtenus sur les minéraux de gangue datés dans cette zone et défini alors une remise à zéro majeure des systèmes isotopiques par de multiples circulations fluides entre 150 et 155 Ma. De plus, les stades post-minéralisations ont pu être définis pour la première fois et révèlent l’implication de magmatisme peralcalin impliqué dans la précipitation de minéralisations à Nb-Ta-Y-REE aux alentours de 130 Ma. A la lumière de cette observation, cette thèse s’est aussi tournée vers le développement de méthodes de datation in situ sur columbo-tantalite<br>Tungsten is defined as a “critical mineral resource” by the European Commission. The Jiangxi province, located in the southeastern part of China, in the Cathaysia block, represents 90% of the Chinese tungsten resources. This work is based on the study of the Maoping and Piaotang W-Sn hydrothermal deposits located in the Dayu district (southern Jiangxi). This thesis managed to (i) develop mineralogical and petrological tracers of ore-forming processes through detailed paragenetic sequences and geochemistry of Li-micas and shows that multiple overlapping fluids associated to several and distinct rare-metal mineralizing stages, (ii) distinguish by fluid inclusions studies that peraluminous magmatic differentiation and mixing processes are the only prequisite for the formation of these giant deposits, and (iii) develop dating approaches associated to these systems to demonstrate that the W mineralization formed at ca. 160 Ma, prior to most ages obtained on gangue minerals in the area, defining a major resetting of isotopic systems due to multiple fluid circulations around 150-155 Ma. Moreover, post-“silicate-oxide” stages have been defined for the first time and reveal the implication of peralkaline new fluid sources involved in the precipitation of Nb-Ta-Y-REE minerals at ca. 130 Ma. In the light of these results, this thesis gives new developments for in situ direct dating of ore-bearing minerals such as columbo-tantalite

Ce travail de thèse porte sur l'étude de la structure et du fonctionnement des systèmes hydrothermaux volcaniques. Nous nous sommes attachés à l'étude géophysique multi-méthodes de deux systèmes hydrothermaux : Waimangu, en Nouvelle-Zélande, et la Solfatara, en Italie. Le premier en raison de sa dynamique, et parce qu'il apparait comme une zone laboratoire purement hydrothermale, sans influence magmatique; le second pour l'observation et la caractérisation géophysique d'un panache hydrothermal accessible à la surface. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à la reconnaissance de la structure de Waimangu à grande échelle, et à la caractérisation des principales composantes du système (lacs de cratères, zones fumeroliennes et geysers). Cette étude a permis d'associer les méthodes de potentiel spontané et de résistivité électrique avec des mesures ponctuelles de température et de flux de CO2. Nous avons ensuite ciblé notre étude sur des laboratoires à petite-échelle présents sur Waimangu : Iodine vent, Inferno Crater Lake et le site du Old Geyser. Ces systèmes différent les uns des autres par leur taille, mais aussi par leurs caractéristiques physico-chimiques, qui jouent un rôle determinant dans la sensibilité des méthodes géo-électriques. Sur le site de Iodine Pool, l'application de techniques récentes d'imagerie acoustique sous-marine a permis la localisation précise des sources de bruit hydrothermal. Le suivi par polarisation spontanée d'un évent intermittent a montré une cyclicité dans les signaux, qui peut être expliquée par une variation de hauteur piézométrique. L'application conjointe de l'imagerie acoustique et de l'imagerie électrique sur le site du Old Geyser a mis en évidence la complémentarité des deux techniques dans la localisation d'une structure hydrothermale qui correspond à la fois à une source acoustique et électrique. Dans un troisième temps, nous avons étudié la signature géo-électrique des mouvements de fluides qui accompagnent l'activité cyclique du Lac Inferno. Le suivi temporel de résistivité électrique montre que les variations du lac et les mouvements de fluide observés sont caractérisés par des variations importantes de résistivité dans le sous-sol qui pourraient correspondre à des changements de phase du fluide en profondeur, en accord avec des modélisations analogiques. La campagne réalisée à la Solfatare a permis d'imager le panache hydrothermal par les méthodes électriques (tomographie de résistivité en trois dimensions), acoustiques et thermiques. Nous présentons les résultats obtenus avec la tomographie de résistivité électrique et les mesures de température, qui ont permis de déterminer avec précision les limites spatiales du panache hydrothermal<br>This thesis is a study into the structure and functioning of hydrothermal systems. We focused on two areas, Waimangu, New Zealand, and the Phlegrean Fields - Solfatara, Italy, that we observed with several geophysical methods. The first system was chosen owing to its strong dynamics, and because it seems to be purely hydrothermal, without any magmatic influence; the second one allowed the observation and the geophysical characterization of a shallow hydrothermal plume. Our study first aimed to recognize the large scale structure of the Waimangu hydrothermal system, and to characterize its main surface expressions, namely hot lakes, geysers, and fumaroles. For this purpose, we related the self-potential and the electrical resistivity methods to measurements of temperature and CO2 flux. We then concentrated on three small-scale laboratories : Iodine vent, Inferno Crater Lake, and the Old Geyser Site. These areas are different from each other in size and also in their water chemistry, which is a key parameter in the sensitivity of electrical methods. This range enabled us to implement acoustic and electrical imaging techniques on singular systems that have their own dynamics. At Iodine Pool, the implementation of recent imaging techniques from underwater acoustics allowed us to locate hydrothermal noise sources with high accuracy. The self-potential monitoring of an intermittent vent showed cyclic fluctuations that could be explained by a change in the hydraulic head. The joint application of acoustic and electrical imaging at the Old Geyser Site showed how these two techniques complement each other in defining the location of a hydrothermal structure that matches both acoustic and electrical sources. A third step consisted in the study of the geo-electrical signature of fluid movements that relate to the Inferno cyclic activity. Electrical resistivity monitoring highlighted that the observed lake fluctuations are characterized by notable electrical resistivity changes; these variations could be due to phase changes occurring at depth, and are in good agreement with analog modellings. The experiments that have been made at the Solfatara allowed us to image the hydrothermal plume with electrical methods (3-D resistivity tomography), acoustic and thermal measurements. We present the results from both electrical resistivity tomography and temperature data that allowed us to establish the boundaries of the hydrothermal plume

Cette thèse vise à comprendre les processus thermiques et les régimes d'écoulement de fluides menant à <br />la genèse de gisements d'or mésothermaux. <br />Deux approches de modélisation numérique sont utilisées, une régionale, caractérisant le régime thermique conductif pré-minéralisation et l'autre locale ajoutant la convection hydrothermale syn-minéralisation. Les modèles sont appliqués à un cas représentatif, les gisements mésothermaux Paléoprotérozoïques géants de la ceinture d'Ashanti au Ghana. D'après les résultats, la valeur du flux de chaleur mantellique déduite, 30mW.m-2, est compatible avec la présence d'un panache dans la région à ~2 Ga. La prise en compte de la dépendance de conductivité thermique en température apparaît nécessaire pour ne pas surestimer la valeur déduite. Des régions potentiellement favorables au dépôt de l'or sont identifiées et les zones faillées où les écoulements sont 3D mènent à une périodicité spatiale du dépôt cohérente avec les données de terrain.