GEOLOGIE ET GEOCHIMIE DE L'URANIUM

0poundGU-l MEMOIRE K1 r R j + o i n ^ F R ^ e i o ^ JUIN 1983

GEOLOGIE

ET

GEOCHIMIE DE LURANIUM

LES GISEMENTS DURANIUM

LIES SPATIALEMENT AUX DISCORDANCES

Maurice PAGEL (eacutedit)

Meacutemolraa eacutediteacuteraquo par la Cantr da Racbarcha ur la Geacuteologl da lUranium

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GEOLOGIE ET


Meacutemoires eacutediteacutes par le Centre de Recherches sur la Geacuteologie de lUranium

3 rue du Bois de la Champel icirce

5 4 5 0 0 Vandoeuvre - l es -Nancy (France)

Reacutefeacuterence bibliographique

M Pagel (eacutedit l - Les gisements duranium lieacutes spatialement aux discordances

Geacuteol Geacuteochim Uranium Meacutem Nancy 198J 1 380p

copy 1 9 8 3 CREGL Imprimeacute en France

LES GISEMENTS DURANIUM LIES

SPATIALEMENT AUX DISCORDANCES

Communications preacutesenteacutees agrave un seacuteminaire

organiseacute au CREGU ( Nancy-Brabois ) les

2 6 - 2 7 et 28 OCTOBRE 1982

AVANT-PROPOS

Geacuteologie et Geacuteochimie de lUranium est le titre dune seacuterie de meacutemoires eacutediteacutes par le Centre de Recherches sur la Geacuteologie de lUranium

Le but dune telle seacuterie est de mettre rapidement agrave la disposishytion des scientifiques et des prospecteurs les reacutesultats des travaux concernant la meacutetallogeacutenie de luranium

Les manuscrits publieacutes proviendront en partie des travaux effecshytueacutes par les chercheurs du CREGU Hais Geacuteologie et Geacuteochimie de lUranium souhaite souvrir largement sur la recherche dans le domaine de la meacutetallo-geacutenie de luranium et publier des reacutesultats dont linteacuterecirct meacuterite une audience beaucoup plus grande que celle que rencontrent habituellement les travaux universitaires

Une diffusion large et rapide implique une eacutedition simplifieacutee et un tirage qui en principe ne sera jamais infeacuterieur agrave trois cents exemplaishyres

Le premier numeacutero de Geacuteologie et Geacuteochimie de lUranium comshyprend lessentiel des exposeacutes preacutesenteacutes lors du 3egraveme seacuteminaire du CREGU en octobre 1982 sur Les gisements duranium lieacutes aux discordances Ce seacuteminaire animeacute par M Pagel avec la participation de nombreux chercheurs du CREGU ou venus dautres Centres de Recherches dUniversiteacutes et de Socieacuteteacutes miniegraveres a reacuteuni une vingtaine de scientifiques et environ soixanshyte geacuteologues des Socieacuteteacutes actionnaires du CREGU Il a eacuteteacute un excellent exemple de ce que le CREGU entend reacutealiser notamment par lintermeacutediaire de Geacuteologie et Geacuteochimie de lUranium le perfectionnement par la Science des meacutethodes de prospection des gisements duranium

B POTY Directeur du

Centre de Recherches sur la Geacuteologie de 1Uranium

k

Table des matiegraveres

Introduction (M PAGEL CREGU) 5

Le cadre geacuteologique des gisements lieacutes aux discordances proterozoicircgues 15

Le cadre geacuteologique des gisements duranium du Saskatchewan (Canada) (M PAGEL CREGU) S ft Sh P IP JOU 17

Environnement geacuteologique des gisements duranium du geacuteosynclinal de Pine Creek (B DURAK CREGU) fA amp l t J F i t i 33

Les exemples de gisements lieacutes aux discordances proterozoicircgues 55

Le gisement de Jabiluka (B DURAK CREGU) V poundXc A PA 57

Le gisement duranium de Cluff D (Saskatchewan Canada) Etude structurale et peacutetrographique (F EY et al Institut de Geacuteologie Strasbourg) lzlttgtltgtts-- 95

Caracteacuteristiques mineacuteralogiques des principales occurrences uranifegraveres de lanneau de Carswell (Cluff Lake Athabasca) (F RUHLHANN COGEHA Fontenay-aux-Roses) poundraquo Jf 5 5 115

Lexemple des gisements de lAveyron liaison avec une discordance paleacuteozoicircque 123

Gisements uranifegraveres dans le socle Rouergat et sa couverture r R y - ^ H permo-carbonifegravere (JM SCHMITT Ecole des Mines de Paris) 125

Mineacuteralisation et inclusions fluides de lindice du Roube bassin de Brousse Broquiegraves (Aveyron France) (E GEORGE CREGU) F -ampiuml P A5 149

Les synthegraveses theacutematiques 169

Les concentrations mineacuterales des meacutetaux de base lieacutes aux discordances (Ph SAMSON Minatome Paris) fifiJOji IumlG 171

es preacuteconcentrations uranifegraveres (M PAGEL CREGU) ECcedilamp4lt(229

Mouvements hydro-dynamiques dans les bassins seacutedimentaires i- AsictuSf Compaction et graviteacute (A CHIARELLI Elf Aquitaine Paris) 251

Transfert de fluides entre socles et bassins seacutedimentaires (H PELISSONNIER Ecola des Mines Paris) fPiumllVSS 263

Controcircle tectonique des gisements lieacutes aux discordances proteacuterozoicircques (F EY et al Institut Geacuteologie Strasbourg) 275

Les alteacuterations (M PAGEL CREGU) VAfiuml ugravecAlti 287

r t t J jC 0 C LTypologie des mineacuteralisations (H PAGEL CREGU) 303

Kft lace I Matiegraveres carboneacutees associeacutees aux gisements duranium preacutecambriens (P LANDAIS CREGU et Elf Aquitaine Pau) 317

^ Datation des mineacuteralisations uranifegraveres lieacutees aux v discordances proteacuterozoiumlques (M PAGEL CREGU) 331

Essai de synthegravese geacuteneacuterale 351

piftclcii I Les modegraveles proposeacutes pour la genegravese des gisements duranium _ lieacutes spatialement aux discordances proteacuterozoiumlques

(M PAGEL CREGU) 353

t

INTRODUCTION

e

INTRODUCTION

Maurice PAGEL

Centre de Recherches sur la Geacuteologie de lUranium BP 23 54501 - Vandoeuvre 1es-Nancy Cedex

Centre de Recherches Peacutetrographiques et Geacuteochimiques BP 20 54501 - Van-doeuvre-les-Nancy Cedex

Ce seacuteminaire reacutealiseacute au Centre de Recherches sur la Geacuteologie de lUranium du 26 au 28 octobre 1982 traite des concentrations duranium lieacutees spatialement aux discordances Dans le but de ne pas introduire deacuteleacuteshyments geacuteneacutetiques dans la terminologie il est apparu preacutefeacuterable dadopter cette classification baseacutee sur le seul critegravere de liaison spatiale Cette attitude nest pas dailleurs sans poser quelques problegravemes puisque la liaishyson spatiale nest pas encore suffisamment preacutecise et preacuteciseacutee pour lever toutes ambiguiumlteacutes et comme le montre P SAMSON dans ce seacuteminaire la li-sison entre concentrations meacutetalliques et discordance peut-ecirctre tregraves large et mulshytiple SAMAHA (1980) a preacutesenteacute les diffeacuterents modegraveles envisageacutes dans la litteacuterature pour divers meacutetaux

Nous regrouperons parmi les concentrations duranium lieacutees spatiashylement aux discordances celles qui sont situeacutees pregraves dune discordance mashyjeure entre un socle meacutetamorphique etou granitique et une couverture seacutedi-mentaire Ces concentrations peuvent ecirctre situeacutees dans le socle dans la couverture ou agrave la fois dans le r cle et la couverture Dans le socle elles peuvent se poursuivre jusquagrave des profondeurs importantes jusquagrave plus de 300 megravetres alors que dans la couverture elles deacutepassent rarement quelques dizaines de megravetres La morphologie des corps mineacuteraliseacutes est extrecircmement varieacutee On rencontre des concentrations en filons en amas dans des bregraveshyches en disseacuteminations etc Lorsque la couverture a eacuteteacute eacuterodeacutee certains gisements de socle sont classeacutes dans le groupe des gisements lieacutes aux disshycordances sur des critegraveres mineacuteralogiques peacutetrographiques et geacuteochimiques (en particulier les zones dalteacutertion et lexpression mineacuteralogique des mishyneacuteralisations sont tregraves caracteacuteristiques)

Les gisements duranium lieacutes spatialement aux discordances proteacute-rozoicircques sont dune importance eacuteconomique consideacuterable Deux provinces ont eacuteteacute jusquagrave preacutesent deacutecouvertes Ce sont dune part le bassin Athabasca dans la province du Saskatchewan au Canada et dautre part le geacuteosynclinal de Pine Creek dans les Territoires du Nord en Australie Ce sont ces deux proshyvinces qui feront lobjet essentiel des textes preacutesenteacutes ci-apregraves mais il nous a sembleacute important dinclure les travaux portant sur les gisements ou indices de Brousse-Broquiegraves et Bertholegravene (France) Ils possegravedent de nomshybreux points communs avec les gisements proteacuterozoiumlques et cette comparaison pourrait suggeacuterer une autre approche de la prospection des bassins franccedilais en particulier les bassins permiens

Pour la preacutesentation de leacutetat des connaissances sur ces gisements il a eacuteteacute fait appel outre la contribution du CREGU agrave diffeacuterents speacutecialisshytes dorganismes publics et priveacutes dont lEcole des Mines de Paris lins-

7

titut de Geacuteologie de Strasoourg et les Socieacuteteacutes COGEMA MINATOME et FLF AQUITAINE En conseacutequence bien 4Uun effort duniformiteacute ait eacuteteacute tenteacute il a eacuteteacute laisseacute agrave chaque auteur la responsabiliteacute de ses propos De plus il me semble particuliegraverement important de souligner que certains travaux sont totalement ou partiellement originaux que dautres sont des synthegraveses bibliographiques et quenfin certains ne sont que des balbutiements sur des recherches en cours

Ce volume sorganise en deux grandes parties avec dans une premiegraveshyre partie la preacutesentation geacuteneacuterale des deux provinces ougrave sont localiseacutes les gisements duranium lieacutes aux discordances proterozoicircques et des textes se rapportant agrave des eacutetudes speacutecifiques et dans une seconde partie un essai de synthegravese sur diffeacuterents thegravemes de maniegravere agrave servir de base agrave la discusshysion des modegraveles geacuteneacutetiques Tous les aspects ne sont pas abordeacutes certains lj sont partiellement et parce que nous avons une expeacuterience plus importanshyte sur le bassin Athabasca il sera privileacutegieacute ce qui provoque parfois cershytains deacuteseacutequilibres dans les comparaisons

Avant daborder les diffeacuterentes synthegraveses preacutesenteacutees dans ce volushyme un retour sur leacutevolution historique des diJfeacuterents concepts savegravere neacuteshycessaire

Lideacutee dune liaison entre paleacuteosurface et concentrations durashynium a eacuteteacute deacuteveloppeacutee pour les gisements duranium intragranitiques de la chaicircne hercynienne par MOREAU et al (1966) Elle a eacuteteacute suivie par de nomshybreux auteurs et deacuteveloppeacutee par EARBIEB (1974) et par LANGFORD 11977 1Ccedil78 pour les gisements lieacutes aux discordances proterozoicircques Dans ce modegravele applicable dailleurs agrave dautres eacuteleacutements que luranium les eacuteleacutements sont libeacutereacutes au niveau de la surface dalteacuteration meacuteteacuteorique et pieacutegeacutes au niveau de fractures et de barriegraveres chimiques

Apregraves les premiers reacutesultats obtenus sur les inclusions fluides dans les gisements du Limousin (LEROY et POTY 1969) un autre modegravele a eacuteteacute eacutelaboreacute de maniegravere agrave interprecircter toutes les donneacutees (CUNEY 1978 LEROY 1978) Si une partie importante de luranium est controcircleacute par La zone dalshyteacuteration superficielle elle correspond agrave une reprise dune concentration primaire hydrothermale

Ce concept de gisements lieacutes aux paleacuteosurfaces fortement influshyenceacute par des ideacutees geacuteneacutetiques a eacuteteacute remplaceacute par celui de gisements urani-fugraveres sous inconformiteacute najeure terminologie applicable aux gisements de lAlligator River (Australie) mais qui comme nous le verrons est discutashyble en Athabasca puisque tout ou partie dun gisement se situe dans la coushyverture seacutedimentaire non meacutetamorphique

Ainsi dars les anneacutees reacutecentes 1gt rocircle attribueacute la discordance 3 ecirctpound surtout celui de piegraveae agrave la fois physique et chimique En particulier sur lAthaoasc3 une oricme diageacuteneacutetique-hydrothermaie a eacuteteacute proposeacutee par PA1EL 1977 PAGEL et JAFFREZIC 137 HQEVE et SIBBALD IJ~8 PAGEL et al 1 W

T-J5 ns concepts nv sont pas sans -raquonc L ii tfs soit parco quiis bullsousmdashnt gtnltienpound ne ntior ilaquonecirctique soit parce quis ro remettent pas -bull riss-T OUIuml es jsercn5

8

Strictement les gisements de Beaverlodge (Cantda) sont situeacutes pregraves de la discordance majeure entre le socle Tazin et la formation deacutetritishyque Martin Or les gisements primaires sont synchrones du reacutetromorphisme de cette reacutegion

Par contre un gisement tel que celui de Stewart Island (Nord du bassin Athabasca) est classeacute dans le groupe des gisements de type discordanshyce alors quil est situeacute dans la formation Athabasca agrave plusieurs dizaines de megravetres au-dessus de la surface de discordance (SIBBALD et al 1981)

Dans des publications reacutecentes (DAHLKAMP et ADAMS 1981 NASH GRANGER et ADAMS 1981) les gisements du Gabon (Oklo Mounana) localiseacutes dans le Francevillien pregraves du socle archeacuteen sont consideacutereacutes comme des teacuteshymoins non meacutetamorphiseacutes des concentrations du Proteacuterozoicircque infeacuterieur

Une meilleure connaissance de ces gisements dans les anneacutees futures permettra de preacuteciser et de caracteacuteriser dans lespace et le temps de faccedilon beaucoup plus preacutecise ces concentrations Ainsi nous preacutefeacuterons conserver lexpression gisements lieacutes spatialement aux discordances malshygreacute son impreacutecision

Afin de sensibiliser le lecteur sur limportance eacuteconomique des gisements lieacutes spatialement aux discordances proterozoicircques agrave la fois en tonnage et en teneur quelques donneacutees seront preacutesenteacutees

En Australie les gisements de Jabiluka Ranger Koongarra et Nabarlek contiennent 73 des reacuteserves agrave faible coucirct de lAustralie Pour des coucircts infeacuterieurs agrave 80 dollars le kg dU les ressources raisonnablement assureacutees sont de lordre de 215 000 tonnes dapregraves Uranium Ressources Production et Demande 1981)

Dans une synthegravese reacutecente GORDON (1982) donne un bilan valable pour lanneacutee 1981

Jabiluka

Koongarra

Nabarlek

Ranger

207 000 tonnes UgOg agrave 025-039 U 3 0 g

12 500 tonnes Ubdquo0 agrave 035 X U 0

12 000 tonnes U0 8 agrave 184 U-0-

125 000 tonnes U0bdquo agrave 018-033 U0bdquo j o J o

Pour le Saskatchewan (Canada) SIBBALD et al (19811 ont donneacute dans le livre dexcursion sur ces gisements les chiffres suivants que nous conserverons inteacutegralement mais il est bien eacutevident que certaines donneacutees ont eacutevolueacute au cours des deux derniegraveres anneacutees

A - PRODUCTEUR

i j i ^ e i i ccedil o v Compagnie ^ onnes uO bdquo

1973 | e 5 t l o e e icirc iltjyenns

a3ucircampi ie Gulf Mineralraquo iCanaca) L t i C-anerz Mini r j Coro

1 i i l 500 2 lt30 3 iOO | 05

i 1

9

B - LiVELOPPEMENT

Gisements Compagnie Oate de

deacutecouverte

Exploitation

preacutevue

Tonnes U 0 bull bull 3 8 P serves

et teneur en j[

CluFf Lake

Key Lake

Hiduest lake

Collins Bay 8

Anok (Canada) LtdSHDC

Key Lake Hining Corp

Canada Hide Hines Ltd

Gulf Minerals (Canada) Ltd

1969

1975

1977

1977

1981

1983

1986

1982

23010 7-030

70350 3-250

22700 2-150

14200 025

C - PRODUCTION POTENTIELLE

Oate de Giseaents Compagnie

deacutecouverte Reacuteserves

Raven Gulf Minerals (Canada) Ltd 1972

Horshoe Gulf Minerals (Canada) Ltd 1974 -Collins Bay A Gulf Minerals (Canada) Ltd 1971 -Keefe-Henday Asaaera Oil Corp SMOC 1978 -Lakes ECB Exploration Ltd

(Daun Lake) Kelvin Energy Ltd

Reserve Oil 5 Gas Ltd

He Clean Lake Canadian Occidental

Petroleua Ltd rnco

Netals Ltd

1979 6350 180

laquoest Sear Gulf Minerals (Canada) Ltd

SMOC - Noranda Exploration

Co Ltd

1977

Fond~du-Lac Eldorado Nuclear Ltd

Aaofc (Canada) ltd

1967 450 025

Maurice 9ay Uranerz Mining Corg SMOC 1977 450-650 050

Eagle Point Gulf Minerals (Canada) Ltd

Noranda SMDC

1979 -

Ces gisements lieacutes aux discordances proteacuterozolques par leur

tonnage et leur teneur posent de nombreux problegravemes dont certains sont

abordeacutes dans es volume

- peut-on cii -e en eacutevidence dans ces provinces geacuteochimiques une

histoire polycyclique conduisant agrave une mise en disponibiliteacute progressive

dun stock duranium et de ses accompagnateurs

10

- lacircge proteacuterozoiumlque des mineacuteralisations reacutesulte-t-il du changeshyment de la composition de latmosphegravere comme lont proposeacute FERGUSON et ROWNTREE (1980) aboutissant agrave loxydation de luranium IV en uranium VI suivant en cela des essais dexplication proposeacutes pour les diffeacuterents types de mineacuteralisations (MOREAU 1974)

- quel est le r81e de la seacutedimentation intracratonique du Proteacuteroshyzoiumlque infeacuterieur et celui de sa reprise dans le meacutetamorphisme et lanatexie

- existe-t-il un lien entre les petits gisements lieacutes agrave la seacutedimentation et agrave lanatexie et les gisements lieacutes spatialement aux discordances proteacuterozoiumlques

- quelle est limportance de la double liaison lacircche avec la discordance du Proteacuterozoiumlque infeacuterieur et eacutetroite avec celle du Proteacuterozoiumlshyque moyen

- quel est le r61e de la peacuteneacutepleacutenation du Proteacuterozoiumlque moyen et de lalteacuteration superficielle Est-elle agrave lorigine de concentrations meacutetalshylifegraveres reprend-elle des mineacuteralisations anteacuterieures ou correspond-elle agrave un eacutepisode de mise en disponbiliteacute des meacutetaux de luranium en particulier pour des processus minecircralisateurs posteacuterieurs

- la couverture seacutedimentaire nest-elle quun couvercle protecshyteur ou joue-t-elle un rSle essentiel dans les processus minecircralisateurs

- comment peut-on concevoir la discordance en tant que piegravege physique et chimique pour les solutions mineacuteralisatrices

- quels sont les pheacutenomegravenes tectoniques relieacutes aux pheacutenomegravenes minecircralisateurs Peut-on les relier agrave leacutevolution geacuteotectonique du boushyclier canadien ou du geacuteosynclinal de Pine Creek

- Existe-t-il plusieurs eacutepisodes de mineacuteralisations avec des stocks meacutetallifegraveres diffeacuterents

- quel est le rocircle des pheacutenomegravenes dalteacuteration recenseacutes dans ces gisements et leur environnement geacuteologique Quels sont les pheacutenomegravenes dalteacuteration qui conduisent agrave une libeacuteration de luranium et de ses accompagnateurs Quelles sont les alteacuterations contemporaines des processus de mineacuteralisations

- quel est lacircge des mineacuteralisations Les donneacutees isotopiques du plomb permettent-elles dentrevoir un heacuteritage local ou reacutegional

- quels sont les processus de remobilisation des mineacuteralisations principales agrave quelle eacutepoque

- les matiegraveres carboneacutees ont-elles une importance sur la localisashytion des mineacuteralisations Constituent-elles un stock reacuteducteur susceptible dexpliquer les deacutepSts des mineacuteralisations

- les eaux conneacutees des bassins seacutedimentaires sont-ailes susceptishybles de transporter des meacutetaux en particulier luranium Quels sont les trajets possibles des fluides diageacuteneacutetiques dans un bassin seacutedimentaire

11

- quelle est limportance des seacutedimentations confineacutees dans lhisshytoire des gisements La preacutesence de saumures implique-t-elle la preacutesence de niveaux eacutevaporitiques

- quelle est la nature des fluides qui ont transporteacute luranium et les meacutetaux Le transport sest-il effectueacute agrave petite ou agrave grande eacutechelle

Le processus de deacutepocirct reacutesulte-t-il dun meacutelange de fluides au niveau de la discordance Fluide de socle fluide de couverture

A toutes ces questions les diverses contributions preacutesenteacutees dans ce meacutemoire tentent dapporter des eacuteleacutements de reacuteponse parfois posent de nouveaux problegravemes mais nous espeacuterons que cette synthegravese partielle et provisoire permettra le deacuteveloppement fructueux dune nouvelle conception des gisements de discordance

12

Reacutefeacuterences bibliographiques

BARBIER MJ (1974) - Continental weathering as a possible origin of vein-type uranium deposits Mineral Deposita 9 pp 271-288

CUNEY M (1978) - Geologic environment mineralogy and fluid inclusions of the Bois Noirs - Limouzat uranium vein Forez France Economic Geology v 73 pp 1567-1610

DAHLKAMP FJ and ADAMS SS (19B1) - Geology and recognition criteria for vein like uranium deposits of the lower to middle proterozolc unconformity and strata-related types US Department of Energy 254 p

FERGUSON J and ROWNTREE JC (1980) - Vein-type uranium deposits in proterozoic rocks Revue de lInstitut Franccedilais du Peacutetrole vol XXXV ndeg3 pp 485-496

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HOEVE J and SIBBALD TII (1978) - On the genesis of Rabbit Lake and other unconformity type uranium deposits in northern Saskatchewan Canada Economic Geology v 73 ndeg8 pp 1450-1473

LANGFORD FF (1977) - Surficial origin of North American pitchblende and related uranium deposits American Association of Petroleum Geologists Bulletin v 61 n al pp 28-42

LANGFORD FF (1978) - Origin of unconformity type pitchblende deposits in the Athabasca basin in Saskatchewan In Uranium deposits their mineralogy and origin HAC Short Course Toronto pp 485-499

LEROY J (1978) - The Hargnac and Fanay uranium deposits of the La Crouzille district (Western Massif Central France) geology mineralogy and fluid inclusion studies Econ Geol v 73 pp 1611-1634

LEROY J et P0TY B (1969) - Recherches preacuteliminaires sur les fluides associeacutes agrave la genegravese des mineacuteralisations en uranium du Limousin (France) Minerai Deposita 4 pp 395-400

MOREAU M (1974) - Part 2 Vein-type uranium in Formation of Uranium Ore Deposits IAEA Vienna pp 715-719

MOREAU M P0UGH0N A PUIBARAUD Y et SANSELME H U966 - Luranium et les granites Chronique des Mines et de la Recherche Miniegravere Paris ndeg350 pp 47-51

NASH JT GRANGER HC and ADAMS SS (1981) - Geology and concepts of genesis of important types of uranium deposits Economie Geology 75th Anniversary volume pp 63-116

PAGEL M (1977) - MicroThermometry and chemical analysis of fluid inclushysions fror the Rabbit Lake uranium deposit Saskatchewan Canada trstitution of Mining and Metallurgy Transactions Section B v 86 pp 3157-B158

13

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SAMAMA JC (1980) - Les paleacuteosurfaces et leur meacutetallogenegravese Preacutesentation et analyse du thegraveme 26e CGI Meacutemoire du BRGM ndeg104

SIBBALD TII HOEVE J RAMAEKERS P and LEWRY JF (1981) - Saskatchewan uranium field trip guide The Canadian Institute of Mining and Metallurgy pp 132-162

URANIUM - Ressources production et demande (1382) OCDE Paris

H

LE CADREacute GEOLOGIQUE DES GISEMENTS LIES AUX DISCORDANCES

PROTEROZOIQUES

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LE CADRE GEOLOGIQUE DES GISEMENTS DURANIUM DU SASKATCHEWAN (CANADA)

par

M PAGEL

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LE CADRE GEOLOGIQUE DES GISEMENTS

DURANIUM DU SASKATCHEWAN (CANADA)

par

M PAGEL

Centre de Recherches sur la Geacuteologie de lUranium BP 23 - 54501 Vandoeuvre les Nancy Centre de Recherches Peacutetrographiques et Geacuteochimiques BP 20 - 54501 Vandoeuvre les Nancy

Dans la partie Nord de la province du Saskatchewan le bouclier preacutecambrien est constitueacute par un socle cristallin comprenant des formashytions archeacuteennes et apheacutebiennes reprises en partie dans un eacuteveacutenement tectomeacutetamorphique agrave lHudsonien Ce socle cristallin a eacuteteacute recouvert en discordance au Nord du bassin Athabasca par la formation deacutetritique Martin et au Sud par la formation deacutetritique Athabasca surmonteacutee tregraves localement par les formations Douglas et Carswell

I - LE SOCLE CRISTALLIN (figure 1)

Les travaux de SIBBALD et al 1976 LEWRY et al 1978 LEWRY et SIBBALD 1977 1978 1980 ont largement contribueacute agrave donner une vue densemble sur le socle cristallin du Saskatchewan Ces auteurs ont subdiviseacute le socle en plusieurs domaines lithostructuraux qui sont successivement le Craton Ouest (Western Craton) la zone de Creacutee Lake (Creacutee Lake zone) le Domaine Rottenstone (Rottenstone Domain) et le complexe du Sud-Est (Southeastern Complex) mais seuls les deux premiers domaines seront discuteacutes car les gisements duranium sont connus uniquement dans ceux-ci

A - Le Craton Ouest (Western Craton)

Le Craton Ouest est relativement bien connu notamment dans sa partie Nord car les gisements de Beaverlodge sont situeacutes dans ce domaine Cest une zone cratonique relativement stable agrave lOuest dune large ceinture mobile Hudsonienne appartenant agrave la zone de Creacutee Lake Elle est seacutepareacutee au Sud de la zone de Creacutee Lake par la Virgin River Shear Zone une ceinture eacutetroite de gneiss blastomylonitiques et de granites tard i tectoniques et au Nord par la Black Bay Fault Zone

Dans le deacutetail on peut toutefois se poser des questions quant agrave linterpreacutetation de cette zone puisque le socle affleurant dans la structure Carswell sintegravegre mal de par ses caractegraveres agrave lensemble Archeacuteen Alors que le meacutetamorphique catazonal est agrave disthegravene immeacutediatement agrave lOuest de Black Lake (LEWRY et al 1978) il est agrave cordiegraverite dans la structure Carswell (HERRING 1975 PAGEL 1975) Ceci implique des pressions diffeacuterentes et il faut souligner quaucune trace de disthegravene na eacuteteacute observeacutee dans les gneiss politiques dont le chimisme serait favorable agrave sa preacutesence De plus alors que le socle est formeacute essentiellement d1Archeacuteen avec localement des couvertures apheacutebiennes jusquagrave maintenant aucun acircge archeacuteen na eacuteteacute deacutemontreacute jans la structure Carsweii Toutefois dans le Craton Ouest des zones

19

J^ WESTERN RICE BAT y ^

DOMAINES GEOLOGIQUES OU BOUCLIER PRECAMBRIEN NORD DU SASKATCHEWAN LA RONCE

BOROURE OE LA FORMATION ATHABASCA

BORDURE OE LA COUVERTURE PHANEROZOIOUE

FAILLE MAJEURE

LIMITE OE DOMAINE LITHOSTRUCTURAL GISEMENT D URANIUM

Figure 1 Domaines geacuteologiques du bouclier preacutecambrien Nord du Saskatchewan

20

lineacuteaires dintense remaniement hudsonien ont eacuteteacute mises en eacutevidence (BECK 1969) et il est fort possible quune structure du type Grease River Belt passe par la structure Carswell

Au Nord du bassin Athabasca les formations du socle cristallin ont eacuteteacute regroupeacutees sous 1entiteacute de groupe Tazin consideacutereacute par TREMBLAY (1972) comme de 1Archeacuteen Le socle est constitueacute de quartzites feldspathi-ques damphibclites de roches agrave grenat - biotite - feldspath de gneiss quartzofeldspathiques ayant eacuteteacute plus ou moins impliqueacutes dans un pheacutenomegravene danatexie

Le groupe Tazin a eacuteteacute dabord meacutetamorphiseacute dans le faciegraves granulite puis dans le faciegraves amphibolite Dans la reacutegion des gisements seul le faciegraves amphibolite a eacuteteacute reconnu et la plupart des roches preacutesentent un reacutetromorphisme dans le faciegraves schistes verts

Quatre uniteacutes principales ont eacuteteacute reconnues dont la succession proposeacutee est la suivante (TREMBLAY 1978)

- agrave la base les gneiss de Foot Bay principalement quartzofeldspashythiques tregraves bien liteacutes rouges et riches en mineacuteraux mafiques

- puis les gneiss de Donaldson Lake eacutegalement quartzofeldspathishyques plus massifs plus granitoiumldes gris agrave blancs et pauvres en mineacuteraux mafiques

- le complexe de Fay composeacute de meacutetapelites quartzites meacutetatuffs basaltiques gneiss quartzofeldspathiques et granites

- enfin la Formation de Murmac Bay la plus eacutepaisse consti tueacutee de quartzite amphibolite grauwacke quartzite feldspathique et dolomie siliceuse

Toutes ces uniteacutes contiennent des gisements duranium mais les principales concentrations sont surtout lieacutees au complexe de Fay (Fay Ace Verna Eagle Lorado Lake Cinch Hab Gunnar Rix) (fig 2gt

TREMBLAY (1978) reacutesume dans un tableau syntheacutetique les principaux eacuteveacutenements geacuteologiques de la reacutegion de Beaverlodge que nous rediscuterons ulteacuterieurement dans la synthegravese consacreacutee aux datations (fig 3 )

B - La zone de Creacutee Lake

Elle est limiteacutee agrave lOuest par la Black Lake-Virgin River Shear Zone et agrave lEst par la Needle Falls Shear Zone et comprend 3 domaines Virgin River Mudjatik et Wollaston

Elle est consideacutereacutee comme une zone mobile hudsonienne ensialique constitueacutee de socle archeacuteen granitoiumldique continu et dune couverture apheacutebienne reacutesultant dune seacutedimentation de type plateau continental agrave miogeacuteosynclinal

Contrairement u Craton Ouest leacutevolution hudsonienne de la zone de Creacutee Lake reacutesulte dune remobilisation dun socle archeacuteen Dans la reacutegion centrale la plus mobile (Domaine Mudjatik 1infrastructure plastique qui contient probablement des fractions basales de la couverture apheacutebienne a eacuteteacute mobiliseacutee sous forme de nappes migmatitiques

21

fyraquo1 Formation Athabaeca

z I I Formation Martin

yl Formation Murmac Bay

| - ~ J Complex 4a Fay

I Gnaiaa QuartzofaldaDathlqua

bull lt100 1 0 3 U 30 8lba

bull 100ltTlt1000

01000ltTlt10000

^fc gt 10000

LAKE ATHABASCA

lt5poundltg3wffyg ^mmm^^^ 0 2 4 I I L

8 Miles I

^

Figure 2 Carte geacuteologique simplifieacutee de la reacutegion de 3eaverlodge et localisation des gisements duranium

22

f r bull noixraquo

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m raquo r a idotio

It MMagtlraquorKM bull laquoLTIMTIMsl

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U P M M T laquo M avoiXMc

Fig- 3 - Succession des principaux eacuteveacutenements geacuteologiques dans la reacutegion de Beaverlodge (TREMBLAY 1978)

23

s HUDSONIAN MCTAM0KPHI5M

Hwnbttnd yanuliit I K t a

Hombtandraquo owmlil laclM

CM Upfitt amphibotits f ict t i J2)

Upfw amphtbohlraquo lactol P i

Uppw laquomehilwlitraquo facta 11 laquo K l U W M wnphlholilt facto |2t J

Loww laquomphifaoltit facial 12)

Low laquoinphiboliia f ient ( l )

Lor amphibsiitraquo facto | t | u

Upptr fjraantcMtt facin J

Upper grMntchlit l ie iH

Lowat glaquottnchii l ient

AACHEAN IKENORANf METAMOMPMlSM

Grmuliia I laquo C I H l waihi rauoyaiiad bv Hudsonian gt grMniEhiii lewt tmphiteliw I i c i raquo

Ucr almandiMamphlbOiic tetltsj ovraquorpnniinc

bull BE bull

S fc-yj bullbull bull NlldMntan laquojtfniHraquo

^ ^ Major laquohur lonai

2nd

l i t bullillimegraveTlM fMfrtd

Dlopaida auuilaquoigtta tiatatfraquo

Girnat andaimlia ttofad

Figure 4 Carte meacutetamorphique du bouclier canadien dans le Saskatchewan

En bordure de cette zone dans la partie Ouest du Domaine Virgin River et dans le Domaine Wollaston il y a plutocirct deacuteveloppement de docircmes gneiicircsiques moins mobiles que de nappes Des phases tardives compressives ont replisseacute les nappes

C - Zonaliteacute meacutetamorphique dans le bouclier preacutecambrien

LEWRY et al (1978) ont publieacute une carte syntheacutetique sur la zonaliteacute meacutetamorphique du bouclier preacutecambrien dans la partie Nord du Saskatchewan (figure 4) Ils ont deacutefini de vastes ensembles meacutetamorphiques qui appartiennent aux faciegraves amphibolite et granulite (pression faible et tempeacuterature intermeacutediaire) Dans des zones intermeacutediaires plus restreinshytes les paragenegraveses indiquent un faciegraves schistes verts supeacuterieurs agrave amphibolites infeacuterieurs Il existe une eacutetroite correacutelation spatiale entre ces eacuteleacutements et les principaux domaines lithostructuraux preacutealablement deacutefinis

2 - LA FORMATION MARTIN (TREMBLAY 1972)

La formation Martin est une formation continentale de type deg~sd beds avec de nombreuses intercalations basaltiques et dont leacutepaisseur peut atteindre jusquagrave 5000 megravetres

Les seacutediments comprennent des conglomeacuterats des arkoses et des siltstonti interpreacuteteacutes comme reacutesultant dune seacutedimentation locale agrave deacutepocirct rapide dans des deacutepressions failieacutees et en environnement subaeacuterien (bregraveche de talus cocircne alluvial deacutepocircts lacustres) En certains endroits TREMBLAY a observeacute le passage du socle Tazin au conglomeacuterat par transition progressive et par la preacutesence de conglomeacuterat agrave eacuteleacutements tregraves anguleux de faciegraves Tazin

La preacutesence de structures entrecroiseacutees de gouttes de pluie de mudcracks sont parmi les eacuteleacutements concourant agrave consideacuterer ces faciegraves comme des deacutepocircts continentaux la preacutesence de quelques structures stfomatho-litiques fait penser agrave un deacutepocirct sous une tregraves faible tranche deau

Contrairement agrave la formation Athabasca la formation Martin est plisseacutee en grands plis ouverts et elle est recoupeacutee par des failles reacutegionales tardives des sills et dykes de diabase Toutefois cette formation nest pas meacutetamorphique et aucun granite intrusif ny a eacuteteacute observeacute Il est eacutegalement inteacuteressant de noter que li-eacutematisation est anteacuterieure au plissement comme le montre les donneacutees paleacuteomagneacutetiques

Les formations volcanic i-s interstratifieacutees de nature calco-alcalme ont eacuteteacute dateacutees en potassi i - argon agrave 1630 - 180 millions danneacutees tandis que les sills donnent 1410 - 100 millions danneacutees

Les relations entre la formation Martin et la formation Athabasca nonr jamais eacuteteacute vraiment eacuteclaircies HALE (1954) a observeacute dans la reacutegion au iac Thluicho la preacutesence dune discordance entre dune part en position supeacuterieure la formation Athabasca (BECK 19691 et dautre part en position infeacuterieure une formation agrave dominante mar-ne constitueacutee essentiellement c ^rauwackes avec quelques arkoses et des conglomeacuterats Cette formation ST leacutegegraverement meacutetamorphique localenent inverseacutee et na pas les caractegraveres

25

gtbull

de la formation Martin mais BECK (1969) considegravere que cette seacuterie infeacuterieure tregraves leacutegegraverement meacutetamorphique fait partis des faciegraves de couverture

3 - LE GROUPE ATHABASCA

Apregraves leacutetude de FAHRIG en 1961 les travaux de RAMAEumlKERS (1979 1980) ont largement contribueacute agrave la connaissance du bassin Athabasca

Le bassin Athabasca a eacuteteacute subdivisa en 3 sous-bassins structurau et 3 reliefs adjacents (figure 5)

Les trois sous- bassins allongeacutes au NE - SW sont respect ivemerr de lOuest vers lEst le bassin Jackfish le bassin Mirror et le bassii Creacutee Ces bassins correspondent agrave des zones tectoniques majeures dan le socle respectivement Black Bay Fault et Grease River Straight -River Fault Virgin River-Black Lake Shear Zone et Cable Bay Waterfounc River Shear zone

Les sous-bassins Jackfish et Mirror sont seacutepareacutes par le relie Patterson et les sous bassins Mirror et Creacutee tregraves proches par le reliei Duffer in Le bassin de Creacutee Lake peut se diviser en deux par la zone mal deacutefinie de Pasfield

bull Affleurement de dyke ~ w s Faille mdash mdash Anomalie magneacutetique

Figure 5 Structuration du bassin Athabasca (RAMAEumlKERS 1980)

26

RAHAEKERS propose la succession suivante de formations pour le groupe Athabasca (tableau 1) La distribution des formations du groupe Athabasca est preacutesenteacutee sur la figure 6

FORMATION EPAISSEUR EN METRES

LITHOLOGIE

I CARSWELL raquo

i DOUGLAS

TUMA LAKE

OTHER SIDE

I LOCKER LAKE

WOLVERINE POI1

LAZENBY LAKE

| MANITOU FALLS

m

18S

lt 80

lt 350

lt120

lt700

AR OIN

s j r n M oe -r-s

|Dolomite finement lamineacutee | Istructures oolithiques et stromatol litiques I |quelques cherts I

ISiltstone shale et gregraves fins

|Gregraves agrave galets de quartz et argile (interstitielle | Istructures entrecroiseacutees bull

discontinuiteacute locale)mdash lt JGregraves quartzique siltstone accegraves- bull saire bon classement grain fin et i Istructures entrecroiseacutees

|Gregraves massif conglomeacuteratique jfragnents de Tazin (gt ) jzone infratidale

discontinuiteacute locale|mdash iGrecircs quartzique agrave arkosique I |10 de siltstone et mudstone Ipreacutesence de phosphorites avec | (preservation locale de tuffs I

|Gregraves quartzique conglomeacuteratique I lt100 llitage contourneacute et structures i

Ientrecroiseacutees zone infratidale I

|Gregraves quartzique mal trieacute preacutesence |de rides et de structures entre-|croiseacutees I localement conglomeacuterat basai Irides de courant et clast argileux lau sommet I Interpreacuteteacutes comme une seacuterie de cocircnsl jaliuviaux provenant du domaine I IWollaston Gregraves quartzique congloneacuteracique

_bdquo javc des argiles mnerstirieiles abondantes IGaiet de quarts bien arrondi abon-Idanraquo ec petits castes Tiaf isues |

i l njcorsance preacutesence je couleacutees boueuses ec le deacutepocircts eaux lviati les ou ie iordure de rivage rrzvyi par 1gt ropograpnie 3gtJ ocl

discontinuiteacute localemdash

1400

Tableau stratigraphie ltw groupe Athaoasca

27

Figure 6 s Distribution des formations du groupe Athabasca dapregraves les affleurements et les Bondages

Bassin

Jackfish

Bassin

Mirror

Bassin

East Creacutee

marin Fm Carswell

marin Fm Douglas

marin Fm Otherside

marin Fm Locker Lake

FmOtherside

Fm Locker Lake

marin Wolverine Point B

marin Wolverine Point A

Wolverine Point B

Wolverine Point A

Fm Lazenby Lake

wolverine A

non-marin

non-marin Manitou Falls D

non-marin Manitou Falls C

Manitou Falls D

Manitou Falls C

Manitou Falls D

Manitou Falls C

Manitou Falls B

Sous-groupe

William

River

Formation

Athabasca

(FAHRIG

1961)

marin Fm Fair Point Manitou Falls A

(marin en partie)

Tableau 2 Formations preacutesentes dans le bassin Athabasca (dapregraves RAMAEKERS 1980)

Lhistoire tectonique du bassin Athabasca se reacutesume ainsi (RAMAEKERS 1980)

(1) Erosion du socle meacutetamorphique avec deacuteveloppement dune alteacuteration superficielle intense de type lateacuterite (MAC DONALD 1980)

(2) Subsidence et formation des bassins Jackfish et Mirror accompagneacutee par le deacutepocirct de la formation marine Fair Point (provenance locale des seacutediments) Luniteacute marine et fluviale interliteacutee de la formation Manitou Falls remplit le bassin Mirror

(3) Soulegravevement important au Sud et agrave lEst du bassin Athabasca conduisant agrave des eacutepandages fluviatiles de sables conglomeacuteratiques sur toute la reacutegion Athabasca conduisant agrave unifier les deux premiers bassins

(4) Deacutecroissance du soulegravevement et deacuteveloppement du bassin de Creacutee ec du relief Duffering conduisant agrave un epaississement de la formation Manitou Falls agrave lEst de la Virgin RiverBlack Lake Shear zone

i5) Erosion avec reprise de la formation Manitou Falls du bassin de Jackfish et de la zone sureacuteleveacutee Patterson

(6) Subsidence et transgression du N-W avec deacutepocirct de la formation Lazenby Lake et remaniement des gregraves sous-jacents La formation Wolverine Point se ieacutepose dans les eaux plus tranquilles du plateau continental au large de la formation Lazenby Lake Des tuffs sont preacuteserveacutes iuml 1500

29

millions danneacutees) dans des zones de seacutedimentation phosphateacutee

(7) Soulegravevement rapide suivi dune reacutegression

(8) Erosion

(9) Subsidence du bassin Athabasca et soulegravevement dans la reacutegion source Troisiegraveme transgression marine avec deacutepocirct de la formation Locker Lake (zone infratidale) et de la formation Otherside (plateau continental) Lapport des seacutediments provient du S E et NE


(11) Erosion

(12) Subsidence dans le bassin et soulegravevement dans la reacutegion source entraicircnant une quatriegraveme transgression marine et le deacutepocirct de la formation Tuma Lake Soulegravevement peu important entraicircnant seulement le deacutepocirct de seacutediments fins (formation Douglas) et mecircme des bancs carbonates (formation Carswell)

Remarque les reacutesultats sur les cristalliniteacutes des illites et les reacutesultats sur les inclusions fluides contemporaines de la diagenegravese siliceuse (cf PAGEL ce volume) conduisent agrave envisager une eacutepaisseur beaucoup plus importante des seacutediments lors des alteacuterations diageacuteneacutetiques

(13) Intrusions de roches basiques de 136 agrave 100 milliard danneacutees parfois le long des failles hudsoniennes Nord-Sud mais le plus souvent dans des directions NW-SE

Remarque il semblerait que ces roches intrusives soient accompagneacutees par une subsidence laccumulation de seacutediments et des extrusions volcaniques puisque quelques dykes sont tregraves larges Si lon compare avec un bassin actif au mecircme moment (reacutegion de Coppermine dans les territoires du Nord Ouest) cette seacutedimentation pourrait comporter des seacutediments carbonates et clastiques

(14) Longue phase deacuterosion jusquagrave lintersection de la formation Carswell

(15) Formation de la structure Carswell par impact meacuteteacuteorique agrave lOrdovicien

(16) Poursuite de leacuterosion Dans la partie Ouest du bassin la surface deacuterosion correspond au Deacutevonien Moyen

(17) Subsidence avec transgression massive au Deacutevonien Moyen accompagneacutee de deacutepocircts de carbonates marins

(18) Soulegravevement et eacuterosion conduisant agrave retrouver approximativeshyment le niveau atteint avant la transgression deacutevonienne

(19) Deacutepocirct des seacutediments Creacutetaceacute du groupe Mannville au moins dans la partie Ouest du bassin

(20) Erosion des seacutediments du Mannville suivie dune transgression marine

(21) Soulegravevement et eacuterosion glaciaire intense

22) Reacuteajustement post-pliocegravene qui conduit agrave une inclinaison de la surface actuelle du bassin Athabasca vers lEst conseacutequence dun soulegravevement plus rapide agrave lOuest

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32

t

ENVIRONNEMENT GEOLOGIQUE DES GISEMENTS

DURANIUM DU GEOSYNCLINAL DE PINE CREEK

par

B DURAK

iuml 33

ENVIRONNEMENT GEOLOGIQUE iES GISEMENTS


par

B DURAK

Centre de Recherches sur la Geacuteologie de lUranium BP 23 54501 Vandoeuvre les Nancy Cedex

Le geacuteosynclinal de Pine Creel repreacutesente un ensemble structural de 66 000 km 2 qui seacutetend au Sud et agrave lEst de Darwin (Territoires du Nord-Australie)

Il renferme trois zones uranifegraveres principales qui constituent un potentiel eacuteconomique eacutenorme ougrave les concentrations tregraves eacuteleveacutees atteignent souvent plusieurs pour cent Les reacuteserves en uranium sont tregraves importantes pour lensemble du geacuteosynclinal dont 95 pour la seule province uranifegravere Alligator Rivers (Needham et Roarty 1980) (fig 1)

Figure 1 Localisation des 3 provinces uranifegraveres

dans le geacuteosynclinal de Pine Creek

I - GENERALITES SUR LE OEOSYWCLIWftL DE PINE CREEK

La formation de ce geacuteosynclinal au Proteacuterozoicircque infeacuterieur reacutesulterait du deacuteveloppement dun rift accompagneacute dune subsidence de la croucircte archeacuteenne

La figure 2 repreacutesente la configuration structurale du geacuteosynshyclinal agrave son origine avec 1) lindividualisation de laxe synclinal dii South Alligator flanqueacute de ses marges continentales ougrave se concentre lactiviteacute igneacutee (doleacuterite Zamu) 21 le deacuteveloppement de failles

3

bordiegraveres majeures (zone de faille Ouest)

Sur cet ensemble va deacutebuter la seacutedimentation depuis seacutediments du Proteacuterozoiumlque infeacuterieur jusquagrave ceux du Meacutesozoiumlque

les

Plateforae Chilling

^- Zone charniegravere Sth Alligator

Figure 2 Principaux eacuteleacutements structuraux du geacuteosynclinal de Pine Creek agrave son origine (dapregraves STUART-SMITH et al 1980)

La geacuteologie du geacuteosynclinal de Pine Creek reacutesumeacutee dans la figure 3 integravegre un ensemble de roches tregraves varieacutees archeacuteennes agrave meacutesozoicircques qui teacutemoignent de diffeacuterents eacutepisodes de seacutedimentation en alternance avec des eacutepisodes igneacutes

1 - Les complexes archeacuteens

Les granitoiumldes archeacuteens en affleurement dans les complexes du Rum Jungle Waterhouse Nanambu et Litchfield () repreacutesenteraient le soubassement du geacuteosynclinal (Tucker et al 1980) (fig 3)

Les complexes du Rum Jungle et du Waterhouse constituent des docircmes de granite et de granite gneissique recoupeacutes par des pegmatites et des amphibolites Ils sont dateacutes agrave 2400 Ma par la meacutethode Rb-Sr (Richards et al 1977)

Le complexe du Nanambu est constitueacute de granites agrave 2 micas dateacute agrave 2400-2500 Ma (Page et al 1980) dans lequel des amphiboshylites sont intrusives Cependant dautres granites agrave biotite des gneiss pegmatoiumldes leucocrates et des schistes indiquent des acircges de 2000 agrave 175S Ma (rajeunissement ducirc au meacutetamorphisme reacutegional)

Les granitoiumldes archeacuteens sont assimilables agrave la fois au type I et au type S dans la classification de White et Chappel (1974)

Par rapport agrave lensemble des granitoiumldes ils sont enrichis en uranium de 2 agrave 6 fois la valeur du Clarke (Ferguson et al 1980)

(fig 4 A) De plus les granitoiumldes du type S apparaissent plus enrichis que ceux du type I fficcedil 4 B)

Luranium serait associeacute aux mineacuteraux accessoires tels que uraninite uranothorite -nonazite zircon xeacutenotime et apatite ( Me Andrew et Finley)

36

I | 4 raquoeacuted lmenf carpentariens agrave meacutesozoiumlques

3activlteacute igneacutee Kw4 granite tardiorogeacutenique r-~H complexe du Nimbuwah

2uniteacutes du proteacuterozoiumlque infeacuterieur ySri groupes South Alligator e t Finniss River I | groupe Mount Partridge

groupes Kakadu Batchelor e t Naeoona

t complexe archeacuteeni icircrrtl RJ Rum Jungle

W Waterhouse L Litchfield N Nanambu

limite geacuteologique

faille

raquobull fleuve

Figure 3 - GeacuteoLcaie dj qeacuteosyncl inal de Fins -cee

dapregraves Stuart-inith et u 1S80J

37

laquo bull A-

gt bull r -10 bull il icirc bull

ITVTI- rn 20 30

IU

Figure 4 - Histogrammes des teneurs en uranium (ppm) pour les granitoicircdes des complexes archeacuteens (dapregraves Ferguson et al 1980)

A Histogramme global pour 94 eacutechantillons B Histogramme dans lequel les grantoldes detype I et de

type S ont eacuteteacute discrimineacutes (46 eacutechantillons)

2 - Les seacutediments du Proteacuterozoicircque infeacuterieur

La seacutedimentation seffectue dans un bassin intracratonique entre 2400 Ha et 1870 Ma (Page et al 1980) Ce sont environ 14 kilomegravetres de seacutediments constitueacutes principalement de peacutelites (75 ) plus ou moins carboneacutees de psammites de carbonates de rudltes et duniteacutes volcaniques interstratifieacutees qui se sont deacuteposeacutes Les deacutepocircts successifs se sont effectueacutes tantocirct en milieu continental tantocirct en milieu marin peu profond

Les groupes du Batchelor et du Kakadu reposent en discordance respectivement sur les complexes du Rum Jungle - Waterhouse dune part sur le complexe du Nanambu dautre part Le groupe du Batchelor est constitueacute de rudites de psammites de conglomeacuterats et de- carbonates cristallins massifs (dolomites Celia et Coomaiie) tandis que le groupe du Kakadu renferme des meacuteta-arkoses et des paragneiss

Le groupe du Narnoona formeacute de peacutelites carboneacutees agrave carbonateacutees et de psammites recouvre les 2 groupes preacuteceacutedents La formation Masson rattacheacutee agrave la partie occidentale du geacuteosynclinal contient les mineacuteralishysations en uranium de la province de Rum Jungle tandis que le membre infeacuterieur de la formation Cahill corrnspondant agrave la partie orientale renferme les mineacuteralisations de la province Alligator Rivers Dans bull la partie centrale du geacuteosynclinal la formation Masson est recouverte par les bregraveches volcaniques et les basaltes Stag Creek

Ie groupe du Mount Partridge formeacute de gregraves et de siltstones recouvre par ailleurs la formation Masion seulement aux autres endroits du geacuteosynclinal

Le groupe du South Alligator est constitueacute par des seacutediments ferrugineux des carbonates et ries tufrs le nembre Infeacuterieur nommeacute

38

formation Koolpin contient des shales carbones a pyrite a cherts et agrave carbonates alg aires Il renferme les mineacuteralisations de la province du South Alligator Valley

Les formations Masson Cahill et Koolpin sont formeacutees en partie par des seacutediments carboneacutes agrave pyrite type black-shales et semblent responsables des fortes concentrations en uranium en dehors ies zones de gisements Ce type de faciegraves agrave caractegravere tregraves reacuteducteur est connu pour ecirctre agrave lorigine de concentrations en uranium non neacutegligeables

h groupe du Finniss River formeacute de siltstones dargiles de grauwa s darkoses de conglomeacuterats et de schistes termine la phase de seacutedimentation du Proteacuterozolque infeacuterieur

T - Activiteacute igneacutee intermeacutediaire

A 1800 Ha toute la seacutequence est soumise agrave la deacuteformation et au meacutetamorphisme avec de nouveau reprise de lactiviteacute igneacutee A lEst dune zone charniegravere South Alligator un meacutetamorphisme de type amphibolite faciegraves (T 550-630degC P 5-8 Kb) preacutedomine et il atteint le faciegraves granulite au Nord Est dans le complexe du Nimbuwah tandis quagrave lOuest le meacutetamorphisme est agrave gradient faible de typeschistes verts

Lintensiteacute du plissement augmente en direction du complexe du Nimbuwah les plis devenant isoclinaux et polyphaseacutes dans la reacutegion de lAlligator Rivers

Les granitoicircdes du complexe du Nimbuwah exclusivement du type I enrichis en ferromagneacutesiens sont appauvris en uranium ( 3 upm U) et en thorium

Les meacutetasecircdiments du Proteacuterozolque infeacuterieur ont eacuteteacute recoupeacutes dune part par des tholeacuteiites continentales la doleacuterite Zamu preacuteshyorogeacutenique et la doleacuterite Oenpelli post-orogeacutenique dateacutee agrave 1688 Ma (Page et al 1980) et dautre part par ds granites tardi-orogeacuteniques dateacutes agrave 1740 Ha (acircge minimum Page et al 1980)

Les granitoicircdes post-orogeacuteniques quartzo-feldspathiques correspondent principalement au type I On constate dapregraves la figure 5A quils sont sensiblement plus riches en uranium que les granitoicircshydes des complexes archeacuteens les teneurs les plus freacutequentes se situant dans 1intervalle de 4 h 16 ppm U

ig 5 - Histogrammes des teneurs en uranium (ppm) nom Les -aru roiumldes psst-orogdmlues i d acres rersuson et al 1980)

r

n 1

r i i

1

r

i

A

1 1 1 T m -

10 20 30

PpmO

10 20 30

ppmU

39

La figure 6 reacutesume les diffeacuterents eacutepisodes de seacutedimentation de deacuteformation de meacutetamorphisme et dactiviteacute igneacutee dans le geacuteosynclinal entre 2500 Ha (acircge du complexe du Nanambu) et 1688 Ha (intrusion de la doleacuterite Oenpelli)

Sur cet ensemble du Proteacuterozoiumlqueinfeacuterieur souleveacute et eacuterodeacute va deacutebuter une seacutedimentation de plate-forme carpentarienne agrave meacutesozoiumlque

Figure 6 - Coupe Ouest-Est agrave travers le geacuteosynclinal de Pine Creek

avant le deacutepocirct des seacutediments carpentariens

(dapregraves Stuart-Smith et al 1980)

4 - Les seacutediments carpentariens agrave meacutesozoicircques

Environ 500 agrave 600 megravetres de seacutediments clastiques Kombolgie principalement des gregraves conglomeacuteratiques agrave la base se sont deacuteposeacutes dans le bassin de Me Arthur partie orientale du geacuteosynclinal Ils reposent tregraves nettement en discordance sur les seacutediments du proteacuterozoiumlque infeacuterieur

Les gregraves Kombolgie sont tregraves pauvres en uranium ( bullbullv 1 ppm pour le site de Jabiluka province Alligator Rlversl

Des passeacutees volcaniques intrafermationnelles leur confegraverent un acircge de 1648 Ma (Page et al 1980) De plus cette formation carpentashyrienne est recoupeacutee par des intrusions du Proteacuterozoiumlque supeacuterieur

Les seacutediments adeiaicircdiens du Proteacuterozoiumlque supeacuterieur se sont deacuteposeacutes dans la partie Sud-Ouest du geacuteosynclinal tandis que les gregraves paleacuteezoiumlques occupent diffeacuterents bassins dont le Daly River localises au Sud ri Mord-Est et agrave iOuest du geacuteosynclinal Enfin les gregraves meacutesozoicircques affleurent au Nord dans la terrasslt du Bathurst

40

O H- 3

bull il J)ililEacuteMMMBiMillMlaquolgtllaquolitll HEacuteHIMfcMMWraquo

1 P R O V I N C E U DE

R U M J U N G L E

P R O V I N C E U DE

S O U T H ALLIGATOR

PROVINCEU | OE

ALLIGATOR RIVERS I

Mineacuteral isat ions

eacuteconomiques

u Rgt a i CU Ag Oo Ni

u Au

U |

Au (Jabiluka) |

Tonnages U CL 3S3Ucirc 874 329500 |

Environnement de deacutepocirct

Proteacuterazoiumlque in feacuter ieur

Schistes plusmn tectoniseacutes agrave

g r a p h i t e c h l o r i t e

plusmn carbonates

F O R M A T I O N M A S S O N do lomite Coomalie

Seacutediments p ecirc l i t i q u e s plusmn t e c t o n i s eacute s

agrave g r a p h i t e p y r i t e

FORMATION K O O L P I N

v o l c a n i q u e s Edith River

S c h i s t e s plusmn t e c t o n i s eacute s | acirc 1

p y r i t e graph i te

c h l o r i t e s eacute r l c i t e 1

FORMATION C A HILL i (sauf Nabarlek) 1

Controcircle

s tructural

majeur

1

M5les archeacuteens

Proteacuterozolque infeacuterieur

Proteacuterozoicircqje infeacuterieur

Carpentarien

M51e archeacuteen |

Proteacuterozoiumlque infeacuterieur |

(sauf Nabarlek) |

Proteacuterozoiumlque infeacuterieur 1

Carpentarien |

Roches sources

probables

duplexes du

Run Jungle

Waterhouse

Formation Hasson

~- mation Kbolpin

ilcarugraveques

de Edith River

Complexe du |

Naranfcu |

Formation Cahill |

1

Tableau 1 Caracteacuteristiques principales des 3 provinces uranifegravegt-3S

du geacuteosynclinal de Pine Creek (Reacutecapitulatif)

Si le reacutegolithe est commun sous le Creacutetaceacute et quune lateacuteVi-tisation est preacutesente au Tertiaire le reacutegolithe sous la formation Kombolgie est dans lensemble peu deacuteveloppeacute sauf peut-ecirctre dans les provinces du Rum Jungle et du South Alligator Valley (Ojakangas 1979)

Le tableau 1 rassemble les grandes similitudes qui deacutecoulent de cette eacutetude concernant les trois provinces uranifegraveres du geacuteosynclinal de Pine Creek Les gisements duranium de type discordance sort ainsi replaceacutes dans leur espace geacuteologique et dans le temps

Ainsi la proximiteacute de roches sources granitoiumldes avec des meacutetaseacutediments carboneacutes (distance lt 10 km) apparaicirct essentielle dans la formation de ce type de gisements duranium ce qui constitue un guide de prospection tregraves geacuteneacuteral agrave linteacuterieur du geacuteosynclinal Les seacutediments carpentariens absents dans la province de Rum Jungle sont preacutesents dans les deux autres provinces et pourraient aussi se voir attribuer un rocircle dans la formation de ce type de gisements lequel reste agrave deacutefinir

II - GEOLOGIE DE LA PROVINCE URANIFERE ALLIGATOR RIVERS

La province Alligator Rivers situeacutee au Nord-Est du geacuteosynclinal de Pine Creek repreacutesente la province uranifegravere la plus vaste (22 500 km 2) et agrave plus fort tonnage avec 4 gisements principaux et de nombreux indices

La geacuteologie de la province uranifegravere Alligator Rivers et les diffeacuterentes uniteacutes stratigraphiques repreacutesentatives de cette partie du geacuteosynclinal sont reacutesumeacutees dans la figure 7 et le tableau 2

Le tableau 3 associe les acircges isotopiques de ces diffeacuterentes uniteacutes aux eacutepisodes principaux de meacutetamorphisme dactiviteacute igneacutee dalteacuterations de mineacuteralisations ayant affecteacute la province Alligator Rivers

Les granites du complexe du Namambu repreacutesentent avec des acircges de 2500 Ma (Page et al I960) les roches les plus anciennes de la reacutegion Ils contiennent du quartz du microcline des plagioclases de la biotite de la muscovite et des opaques

Le complexe du Namambu a eacuteteacute reacuteactiveacute souleveacute et meacutetanorphiseacute durant leacutepisode meacutetamorphique agrave 1800 Ma au cours duquel apparaissent des gneiss quartzofeldspathiques des schistes agrave biotite agrave chlorite t grenat

Le groupe du Kakadu est adjacent au complexe du Nanambu et repreacutesente la base du Proteacuterozoiumlque infeacuterieur Il est composeacute darkoses et de gneiss tectoniseacutes

La formation Cahill repose en concordance sur le groupe du Kakadu ou vient en discordance sur le complexe du Nanambu Les roches de cette formation sont subdiviseacutees en deux ensembles petrographiques distincts (Needham et Stuart-Smith 1976)

a Le membre infeacuterieur constitueacute de carbonates pouvant atteindre 500 m deacutepaisseur (Needham et Stuart-Smith 1980) et duniteacutes carboneacutees contient en outre des seacutequences interstratifieacutees de schistes agrave micas de schistes agrave quartz de quartzites de paraamphibolites et

42

upe

ARAFU8A SEA

Limite geacuteologique

l i n i t e ce formation

ront iegravere au coMpievraquo a ffligvatiret

f a i l l e s

^ 3 DeacutepSts duranium

Schistes 1 u SourianQie

[771 Gregraves KunrtciieOregraveraquo laquoount -ccoer

volcaniaues jtage i c

roar-lc- Ta^ i l

bull bull laquo - bull J 7 j rbdquobdquooe va-abdquou

i r e 7 ^ j i O i i i -1 - - prov-r ce j r n r i e r gt - 1 a t o r R i v e r s

43

AGE

NA | LITH0L03IES

EPAISSEURS

M U

BATHURST ISLAND greacute flna 1 groaelara

acirciletonegraves

I dolente + phonolite

1760-178C

ta ucirc S o sraquo g M g K 9 raquo3 o et ^

FORMATION KOMBOLGIE

greacutea + congloatrats volcanique aaaoeiaea (baealtae rhyolitea)

DOLEMTE OENPELU

VOLCANIQUES EDITH RIVERS

tuffraquo rhyolltea

GRANITES TARDIOROGENIQUES

COMPLEXE DU

MMBOTAH

DOLERITE ZAW

SCHISTES NOURLANGIK

FORMATION CAHILL

achiatea gneiaa aiigaatitaa granltaa

achlataa

agrave

Quartz-Mleaa

achiatea + nicaceacutea

dolomite + nagneacuteaite avec achiatea lntaratratifleacutea achiatea agrave Quartz chlorite

bull graphita bull micaa

gneiss + quartzitea

I

1600

2500 j

C O M P L E X E

OU

N A N A M B U

poundnei33 schistes

orthogneiss oeilleacutes

granites

licircbleau 2 Stratigraphie de la province uranifegravere Alligator Rivers

(dapregraves Page et al)

U

de roches calc-silicateacutees Il possegravede au total une eacutepaisseur variable de 300 agrave 600 m pouvant atteindre 1000 m (Eupegravene 1979)

Des pseudomorphoses de halite et de gypse ont eacuteteacute deacutecrites dans les carbonates massifs de la formation Cahill et notamment agrave Koongarra Ranger a 1 et Jabiluka (Crick et Muir 1980) Ces pseudomorshyphoses teacutemoins dun environnement hypersaleuml existent par ailleurs dans la dolomite Coomalie (Rum Jungle) et dans la formation Koolpin (South Alligator) sextrapolant ainsi aux trois provinces uranifegraveres

Le membre infeacuterieur de la formation Cahill renferme lensemble des gisements duranium de la province Alligator Rivers excepteacute Nabarlek

b Le membre supeacuterieur plus psammitique est constitueacute de schistes agrave quartz de schistes feldspathiques de quartzites et de conglomeacuterats Il peut deacutepasser 2500 m deacutepaisseur pregraves de Jabiluka (Heedham et Stuart-Smith 1976)

Les schistes du Nourlangie micaceacutes et tregraves alteacutereacutes affleushyrent principalement au bas des escarpements de lArnhem Land Ils sont par endroits discordants sur la formation Cahill

La formation Koolpin est affleurante au Nord de Jabiluka Elle est formeacutee de schistes de quartzites avec des bancs plus eacutepais (10 agrave 20 cm) de quartzites agrave magnetite et damphibolites (Swingler 1977) Vers la base existent des niveaux de schistes graphitiques

Diffeacuterents eacutepisodes igneacutes se sont succeacutedeacutes dans la province Alligator Rivers entre 1886 Ma (amorce du meacutetamorphisme reacutegional) et 1688 Ma (intrusion de la doleacuterite Oenpelli)

Les roches du Proteacuterozoiumlque infeacuterieur ont eacuteteacute mecirctamorphiseacutees agrave 1800 Ma dans le subfaciegraves staurotide - almandin tandis quau Nord-Est dans le complexe du Nimbuwah le faciegraves granulite a eacuteteacute atteint (Ferguson et Needham 1978) Associeacutees agrave cet eacutepisode orogeacutenique principal quatre phases de deacuteformation ont affecteacute les meacutetaseacutediments du Proteacuterozoiumlque infeacuterieur et sont responsables de plis isoclinaux multiples (Needham et Stuart-Smith)

La doleacuterite Zamu repreacutesente une tholeacuteiite continentale preacute-orogeacutenique intrusive agrave la fois dans le complexe du Nanambu dans la formation Cahill dans les schistes Nourlangie et dans le complexe du Nimbuwah

Dans le complexe du Ninbuwah les meacutetaseacutediments du Proteacuterozoiumlshyque infeacuterieur passent progressivement au cours du meacutetamorphisme de schistes diffeacuterencieacutes et de gneiss pour la partie externe du complexe agrave des -nigmatites (granodiorites) et agrave des granites pour ia partie interne

Les rranitas tardiorogeacutenicjues sont leacutegegraverement posteacuterieurs bull leacutepisode orogeacutenique principal de 1800 Ma Ainsi le granite de labarlek est dateacute agrave 173C Ma pour 2a meacutethode Sb-Sr (Page et al 1980) bullbulle sont ess granites rnatectiques et diapiriques on geacuteneacuteral tregraves alteacutereacutes

iS

Les volcaniques de lEdith River agrave pheacutenocristaux de quartz agrave cristaux de sanidine seacutericitiseacutes et chloritiseacutes repreacutesentent un eacutepisode volcanique carpentarien au sein de la province Alligator Rivers

La doleacuterite Oenpelli agrave caractegravere ferromagneacutesien largement preacutesente dans toute la reacutegion se preacutesente sous forme de lopolite et marshyque la fin de la formation des granites post-orogeacuteniques

Apregraves peacuteneacuteplanation une seacutedimentation de plate-forme carpenta-rienne sest deacuteveloppeacutee sur lensemble de la province

La formation Kombolgie agrave dominante greacuteseuse conglomeacuteratique agrave la base et dune eacutepaisseur maximale de 500 m couvre la moitieacute Est de la reacutegion et constitue le plateau du Arnhem Land

Elle se deacutepose sur une surface deacuterosion carpentarienne ougrave le recircgolithe paraicirct peu deacuteveloppeacute et vient en discordance sur les schistes Cahill

Alors que les gaiets des uniteacutes supeacuterieures sont nettement arshyrondis le conglomeacuterat de base montre des galets avec des fragments angushylaires qui teacutemoignent dun faible transport et dune eacuterosion reacuteduite

Les chenaux deacuterosion signaleacutes en diffeacuterents endroits de la province repreacutesentent des zones daffouillement et de circulations

localiseacutees agrave la base des uniteacutes conglomeacuteratiques

Les stratifications entrecroiseacutees sont freacutequentes dans la formation Kombolgie La plupart sont planaires et sassocient aux ensembles tabulaires Les plans de stratification agrave lamination horizontalebull sont courants et particuliegraverement dans certains intervalles Enfin si les ripple marks existent notamment agrave Koongarra les mudcraks y sont plus rares -

Le deacutepSt de ces seacutediments se serai c effectueacute dans un environneshyment de plaine alluviale (Miall 1977) agrave partir de courants animeacutes dune grande vitesse et peu profonds issus de lOuest agrave Nord-Ouest

Le deacuteveloppement et la superposition des couches de gregraves et de conglomeacuterats labondance des stratifications planaires la quasi-inexistence de lits fins argileux et silteux enfin la preacutesence de lineacuteations et denclaves conglomeacuteratiques sont en faveur dun tel modegravele de deacutepocirct

Les basaltes du Nungbalgarri interstratifieacutes dans les gregraves attribuent ugrave cette formation Kombolgie un acircge de 1648 Ma (Page et al 1980) Elle est dautre part recoupeacutee soit par des dcleacuterites soit par des dykes de chonolites dans un intervalle de 1370 Ma agrave 52c Ka Page et ai 1980P

Des seacutecimencs dacircge Adelaiumldien agrave Meacutesozoiumlque principalement des pound-laquo3 et ses siitstones recouvrent ia formation Karibolgie

46

Chronologies [ Uniteacutes 1 1

bullg du nineacuteral K-r I Rb-Sr

Age isochrone | Age U-Pb | Rb-Sr | Zircon |

f corps | dyke paleacuteoioicircque j intrusifs j doleacuterite | dans | dykes de phonolite | F Koabolgie | dsleacuterite

522 | | | | 1200 I I | |

12OO-3O0| 1300 j 1316 plusmn 40 j | 1370 I I | |

1 c S 1 eacutepisode dalteacuteration 2 1 S 2-S 1 (Habarlek) 1 -S raquo 6 1 i S 3 5 | bull- f r 1 eacutepisode dalteacuteration 1 i - J S i (Habarlek) | S ft j (Jabiluka I)

1 1 1 | 1400

i i

bullbullbull 1610 + 40 | | 1S00 + 80 | 1

Formation Koabolgie

bulleabre basaltique dans la Formation Xonbolgie

16ltgt8 plusmn 29

eacutepisodi igneacute post

doleacuterite Oenpelli | 1688 plusmn 13 |

meacutetamorphique

i

granites tardiorogeacuteniques| j Jin JU j

Tin Canp Habarlek

I I I I j 1780 |

I 1732 plusmn 11 | 1755 plusmn 15 j

eacutepisode I | igne jineacutetuiorphique

complexe Ninbuwah

granite granulite I

1800 plusmn 24 | 1866 1730 t 95 j 1886 t 5 I

I V r I -laquotaseacutediaent |

infeacuterieure lt eacute lt raquo u e n c e d u i u r -Rtrade9r 1)|

| 2000 - 2200 | 2440 plusmn 40 j

complexe archeacuteefl

complexe Ninaebu |

i gneiss granite

I | 1600

Ib io t i te | j 1800 j |gtgscovite| 1875-2O20J j 1800 |

I I

2468 plusmn 26 | 2470

Tableau 3 Ages isotopiques obtenus pour les diffeacuterentes uniteacutes de la province uranifegravere Alligator Rivers-(agrave partir des donneacutees de Page et al 1980)

Lire - origine archeacuteenne des zircons

- amorce du meacutetamorphisme reacutegional agrave 1800 Ma

- ISOO Ma acircge obtenu sur roche totale

1400 Ha acircge obtenu sur seacutericite

(Riley et al) bull bullbulllaquo

- acircge U-Pb identique obtenu sur pechblende

47

Ill - LES GISEMENTS DURANIUM DE LA PROVIMCE ALLIGATOR RIVERS 1

La province uranifegravere Alligator Hivers renferme quatre gise- jj ments principaux ceux de Nabarlek Koongarra Ranger et Jabiluka |

4 Tous ces gisements sont lieacutes spatialement agrave la discordance du gt

Proteacuterozoicircque moyen (fig7) et se situent (sauf Nabarlek) agrave proximiteacute du contact avec le complexe archeacuteen du Namambu la distance nexceacutedant jamais 1000 m i

1 PRESENTATION SOMMAIRE DES GISEMENTS s

11 Koongarra

Le gisement contenu dans la formation Cahill se dispose au dessus dun contact faille et inverse par rapport agrave la formation Kombolgie (Foy et Pedersen 1975) (fig 8A)

La mineacuteralisation primairedistribueacutee parallegravelement au contact se situe dans des schistes agrave quartz et agrave chlorite tregraves breacutechifieacutes et dans des uniteacutes agrave graphite tregraves cisailleacutees mais peut eacutegalement se poursuivre dans les schistes sus-jacents agrave quartz agrave muscovite agrave chlorite et agrave grenats

La mineacuteralisation est dateacutee agrave 870 Ma et correspond agrave un acircge post-kombolgie (Hills et Richards 1976)

12 Ranger I n 1

Le gisement de Ranger I ndeg 1 en relation avec une structure deffondrement deacuteveloppeacutee dans les carbonates silicifieacutes de la seacutequence mineacuteraliseacutee infeacuterieure (SMI) se prolonge dans les schistes chloritiseacutes -et les microgneiss de la seacutequence mineacuteraliseacutee supeacuterieure (SMS) (fig SB) lensemble appartenant agrave la formation Cahill

Les deux seacutequences intenseacutement breacutechifieacutees et envahies par des filonnets agrave chlorite sont recoupeacutees par des dykes de pegmatite chloritiseacutes et par des dykes maliques post-meacutetamorphiques toujours steacuteriles

13 Nabarlek

Le gisement situeacute en bordure Ouest du complexe du Himbuwah -(Anthony 19751 est contenu dans des schistes agrave quartz et agrave micas agrave chlorite et agrave micas agrave quartz et agrave chlorite intenseacutement tectoniseacutes et appartenant agrave une formation eacutequivalente agrave la formation Cahii1

La mineacuteralisation faite de pechblende massive amp disseacutemineacutee est recoupeacutee en profe-vieur vers environ 35 m par la doleacuterite Oenpelli

48

6 gisement

FORMATION KOHBOLGIE

5 gregraves et conglomeacuterats

FORMATION CAHILL

1 schistes agrave quartz-chlorites-micas pyrite-grenats

2 schistes agrave quartz-chlorites-graphite 3 cherts 4 zone de bregraveches

Coupe verticale du gisement de Koongarra (dapregraves Foy et Pedersen 1975)

12 zone doxydation de surface

11 gisement

Ouest Est

FORMATION CAHILL

10 roche agrave chlorite 9 zone du mur cisailleacutee 8 doleacuterite 7 pegmatite 6 schistes mineacuteraliseacutes supeacuterieurs 5 schistes mineacuteraliseacutes infeacuterieurs 3 carbonates chloritiseacutes 4 lentille de schistes 2 carbonates recristalliseacutes

SOCLE MANAMBU

1 schistes et gneiss

B - Coupe verticale du gisement de Banger I nI (dapregraves Eupene et al 1975)

figure 8 Les gisements duranium de Koongarra (A) et de Ranger I ndegI (B)

laquo9

A Nabarlek les uniteacutes agrave graphite et les bancs agrave dolomies sont curieusement absents

14 Jabiluka

Le gisement de Jabilukaeacutetant lobjet dun travail de recherche particulier il sera consideacutereacute individuellement

2 CARACTERES COMMUNS DES GISEMENTS

Les mineacuteralisations de la province Alligator Rivers seacutetalent sur une longueur de 75 km et restent confineacutees au membre infeacuterieur de la formation Cahill eacutepais jusquagrave 600 m leurs confeacuterant ainsi une disposition geacuteneacuterale de type stratiforme (Needham et Stuart-Smith 1976)

La proximiteacute verticale ou lateacuterale des roches de couverture et la proximiteacute de granitoicircdes agrave fonds anormaux en uranium sont eacutetroiteshyment associeacutees aux zones de deacutepocircts

Les mineacuteralisations en uranium sont en relation 1) avec des seacutediments agrave graphite 2) avec des bancs massifs de carbonates ougrave une breacutechification post-meacutetamorphique figureacutee par des caviteacutes de dissolution des silicifications et des effondrements entraicircne la disparition de ces bancs de carbonates agrave linteacuterieur des gisements (Eupene et al 1975)

Les mineacuteralisations sont associeacutees toujours agrave des zones failieacutees etou breacutechifieacutees ce qui souligne limportance du controcircle structuraldans la formation de ce type de gisements

Les zones mineacuteraliseacutees sont affecteacutees par une tregraves forte al-_ teacuteration en chlorite etou illite Les chlorates associeacutees agrave luranium Bont riches en Mg et agrave faible rapport Fe +Fe + (Ewers et Ferguson 1980) La chloritisation massive disparaicirct en-dehors des gisements agrave partir dune distance denviron 200 m

Les eacutepisodes dalteacuteration ont eacuteteacute dateacutes agrave 1610 Ma pour Nabarshylek agrave 1600 Ma pour Jabiluka I et agrave environ 920 Ma pour la zone mineacuteshyraliseacutee de Nabarlek (acircges post-Kombolgie) Riley et al (1980) indiquent un acircge minimum de 1400 Ma pour Jabiluka obtenu sur les seacutericites dalshyteacuteration (cf tableau 3)

Une anomalie geacuteochimique principalement en B Li Mg -est associeacutee agrave la zone dalteacuteration

La mineacuteralogie des gisements est relativement simple et seul Au constitue des concentrations eacuteconomiques notamment agrave Jabiluka

50

Les mineacuteralisations sont dateacutees en geacuteneacuteral posteacuterieurement au deacutepocirct de la formation Kombolgle (- 900 Ma) Toutefois les auteurs mentionnent des mineacuteralisations plus preacutecoces associeacutees agrave leacutepisode dalteacuteration dateacute soit agrave f 1 600 Ma soit agrave 1 400 Ma

ne

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51

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531

LES EXEMPLES DE GISEMENTS LIES AUX DISCORDANCES PROTEROZOIQUES

55 ]

LE GISEMENT DE JABILUKA

par

B DURAK

l$i


par

B DURAK

Centre de Recherches sur la Geacuteologie de lUranium - BP 23 - MBf VANDOEUVRE LES NANCY CEDEX

A - DESCRIPTION DU GISEMENT

Le gisement de Jabiluka localiseacute dans la formation Cahill dacircge Proterozoiumlque infeacuterieur est recouvert par la formation greacuteseuse Kombolgie dateacutee agrave Ar 1650 M a et s associe spatialement agrave la discordance du Proterozoiumlque moyen au mecircme titre que les autres gisements

Il se situe en outre pregraves du contact entre le mocircle granitique archeacuteen et les schistes graphiteux du Proterozoiumlque infeacuterieur

I - LOCALISATION GEOGRAPHIQUE

Le site mineacuteraliseacute de Jabiluka forme un peacuterimegravetre de 1600 m x 700 m qui coiumlncide en surface avec une limite topographique constitueacutee par les falaises kombolgiennes et la plaine alluviale Magela Creek

La figure 1 repreacutesente la projection en surface des gisements de Jabiluka I II et III et de la zone agrave dolomie steacuterile Les sondages carotteacutes mineacuteraliseacutes agrave steacuteriles ayant fait lobjet dun eacutechantillonnage sont reporteacutes

Jabiluka I

Ce gisement correspond agrave une fenecirctre deacuterosion agrave travers les gregraves de couverture Kombolgie La zone mineacuteraliseacutee est masqueacutee par quelques megravetres dalluvions silteuses agrave sablonneuses

Jabiluka II

Le gisement est recouvert par environ 20 agrave 240 m de gregraves Kombolgie Il est toujours ouvert en direction du Sud-Est ougrave la mineacuteralishysation y est de plus en plus enfouie A lOuest il est limiteacute par la zone agrave dolomie

Jabiluka III

Ce gisement a eacuteteacute deacutecouvert plus reacutecemment agrave la suite de lexistence de concentrations eacuteconomiques dans le sondage M060V situeacute agrave 240 m au Sud du deacutepocirct de Jabiluka I Il est bordeacute au Nord par la zone agrave dolomie

II - LENVIRONNEMENT DE DEPOT

La formation Cahill et la formation Kombolgie sont ies deux

59

laquoo araquo soc laquo0gt

FCOKE J PKOJECTIOM EH SURFACE PES CISEHEHTS DURAMIUM DE JABILUKA ET DE U ZONE A DOLOHIE (dapregravea CURTIS DL coupleacutetee par DURAK B)

_ contact tntrc 2 uniteraquo Kocbolftie liai Ce dei giseNnta

Haie du Socle Catiill (JAI I) liaice dea alluvions Unite de 1 zona a Do 1 orna A raquo faille

-w ~ laquoIk^MNatkMfWM

Qv filonAct da quarts Hv filonnat dheacutematite P zona agrave peRBAtite

îu^fc^ 0raquo 1 JMgtraliagt^jMjl^M-i|gtgtoaidaaa faAMraquo cgncpttarlaquoilaquom^yt Somfata^vcfrila

seules formations preacutesentes agrave Jabiluka

1 - La formation Cahill

La figure 2 reacutesume les principales uniteacutes stratigraphiques preacutesentes agrave Jabiluka et qui constituent la formation mineacuteraliseacutee Cahill

JABILUKA

MOMKXGE

SCHISTES SUPERIEURS ( Z S )

SERIE SUPERIEURE A GRAPHITE ( S S G )

SCHISTES DU TOIT (Z T ) copy CMC1M

a

copy

a

copy

SERIE MINERALISEE MAJEURE (SMM)

SCHISTES DU MUR (ZM)

SERIE MINERALISEE INFERIEURE I (SMI I)

SCHISTES INFERIEURS I (ZI I)

SERIE MINERALISEE INFERIEURE II (SMI II)

gt SCHISTES INFERIEURS II (ZI II)

JGLRg 2 STRATIGRAPHIE DE LA FORMATIOH CAHILL DAMS LA ZONE DE JABILUKA C chlorite muscovite I sericice G graphite A amphibolice 3 biotite s pseudooornhoses de grenats

Gt grenats sains

61

Cette seacutequence depuis les schistes infeacuterieurs II jusquaux schistes supeacuterieurs aeacutetamorphiseacutee agrave 1800 Ha dans le faciegraves amphibolite a subi une alteacuteration de type reacutetrograde agrave environ 1610 Ha (PAGE et al 1980) ou agrave 1400 Ha (RILEY et al 1980) (cf tab 3) deacutevelopshypant au sein de la formation 1) une intense chloritisation des mineacuteraux ferronagneacutesiens avec remplacement total ou partiel par la chlorite des grenats de la biotite et des amphiboles 2) une seacutericitisation des feldspaths

La formation Cahill est recoupeacutee agrave la fois par des doleacuterites en particulier les schistes infeacuterieurs II et par des pegmatites agrave texture porphyroiumlde agrave graphique consideacutereacutees comme des apophyses de granites tardi-orogeacuteniques dateacutes agrave 1760-1780 Ma

2 - Les horizons mineacuteraliseacutes

Les mineacuteralisations de Jabiluka contenues Inteacutegralement dans la formation Cahill correspondent agrave une zone dalteacuteration particushyliegravere tregraves enrichie en chlorite qui se surimpose dans la zone des gisements a lalteacuteration de typereacutetrograde

La figure 3 repreacutesente une coupe Nord-Sud entre les gisements de Jabiluka I et de Jabiluka III traversant la zone agrave dolomie steacuterile Notons que

Cette seacutequence mineacuteraliseacutee est plisseacutee en structures dissymeacuteshytriques anticlinalea et synclinales de direction EstSud-Bst et a plongement denviron 7deg vers lEst Lensemble de la seacuterie plongeacute progressivement en direction du Sud de 35 agrave 45deg pour devenir subvertishycale agrave lEst de Jabiluka II voire renverseacutee en direction du complexe du Nanambu -

La mineacuteralisation se dispose globalement de faccedilon stratiforme agrave linteacuterieur principalement de la seacuterie mineacuteraliseacutee majeure plus enrichie en graphite Toutefois luranium existe encore dans dautres horizons soit disseacutemineacute finement soit tregraves concentreacute (teneur gt S X ) (cf Fig 2)

Les bancs agrave carbonates massifs disparaissent totalement ou presque agrave linteacuterieur des gisements et reacuteapparaissent en dehors

3 - La formation Komholgie

Elle repose en discordance sur la formation mineacuteraliseacutee Cahill La figure 4 preacutecise les subdivisions stratigraphiques pour cette formation agrave dominance greacuteseuse

62

JAB TU

S ZONE A DOLOMIE

i

i r JAB X

K bull bull

N

flCURE 3 icirc SECTION HordSud EHTRE LES CISEMENTS BE JABILUKA I ET III Sa jra Koabolgit gj crbonK bull laquoiiwlaquolilaquotion

T

SCHISTES FORMATION iCAHILL

MEMBRE SUPERIEUR A GRAINS GROSSIERS (MSG)

MEMBRE SUPERIEUR A GRAINS FINS (MSF)

-ZONE DE SILICIFICATION (typique)

MEMBRE MOYEN A GRAINS GROSSIERS (MMG)

MEMBRE MOYEN A GRAINS FINS (MMF)

MEMBRE INFERIEUR A GRAINS GROSSIERS (MIG)

MEMBRE INFERIEUR A GRAINS FINS (MIF)

Fig-jr bull- STRATIGRAPHIE DE LA FORMATION KOMBOLGIE (dapregraves MC ARTHUR 19791

64

Elles se reacutesument en une superposition duniteacutes agrave grains grossiers renfermant par place des galets de quartz conglomeacuteratiques et duniteacutes agrave grains fins preacutesentant des zones de silicification eacutequivalentes agrave des quartzites (eacutepaisseur maximale 15 m) Les uniteacutes de base discordantes sur la formation Cahill peuvent Stre absentes dans les zones de haut-fond

Les gregraves Kombolgie deacuteposeacutes vers environ 1650 Ma ont subi une histoire diageacuteneacutetique complexe comprenant des pheacutenomegravenes doxydo-reacuteduction de seacutericitisation de compaction et de silicification (CURTIS et GUSTAFSON 1979) auxquels sest surimposeacute et plus particuliegraveshyrement agrave la base de la formation un eacutepisode majeur dalteacuteration caracteacuteriseacute principalement par une intense chloritisation et une carbona-tation

III - MODELE STRUCTURAL POUR LES GISEMENTS DE JABILOKA ET DE RANGER

La figure 5 repreacutesente diffeacuterentes coupes agrave travers la partie infeacuterieure de la formation Cahill mineacuteraliseacutee inteacutegrant agrave la fois les gisements de Ranger et ceux de Jabiluka

T

bull s

s

1

laquoCURE 5 = MOMIE yntuciwat

POLI U S CtSOMMt Tf fSS laquo J01GCXA ET P t WJUKSR

65

Les gisements de Ranger sont en contact direct avec le complexe archeacuteen du Nagravenambu la zone de contact devenant tregraves cisailleacutee et tregraves chloritiseacutee Les gisements de Jabiluka seacutetendent quant agrave eux agrave 1500 megravetres plus au Nord

bull Si on compare la succession stratigraphique des deux seacutequences mineacuteraliseacutees on peut penser logiquement que la seacutequence agrave Jabiluka est inverseacutee par rapport agrave celle de Banger comme le confirme la position inverse des intrusions de doleacuterite des schistes agrave grenats ou encore t

des bancs agrave dolomies c

En ce qui concerne la probabiliteacute de trouver des gisements au Nord de Jabiluka I et II elle paraicirct bien mince quand bien mecircme la geacuteomeacutetrie des plis indique que la seacutequence mineacuteraliseacutee doit affleurer de nouveau dans cette direction En effet la proximiteacute dun m61e archeacuteen ne doit-elle pas ecirctre eacutegalement prise en compte dans leacutelaborashytion de tels gisements

B - LES UNITES PETROGRAPHIQUES

A JabiluKa les uniteacutes pecirctrographiques sont au nombre de trois

1) les shales de la Formation Cahill qui renferment les mineacuteralisations 2) les dolomies de la Formation Cahill steacuteriles 3) les gregraves de la couverture Kombolgie eacutegalement steacuteriles

I - LES SHALES icirc

Dans la zone du gisement de Jabiluka les schistes du faciegraves amphibolite ont eacuteteacute affecteacutes tregraves largement par leacutepisode de reacutetromor-phose qui a suivi le meacutetamorphisme reacutegional agrave 1800 Ma ]

1 - Les schistes agrave faciegraves amphibolite

Aucune structure migmatitique na eacuteteacute deacutecrite autour de Jabiluka Seul le faciegraves amphibolite est preacutesent caracteacuteriseacute par les mineacuteraux suivants (BINNS et al 1980)

partie leacutepidoblastique

Muscovite et Biotite en lamelles deacuteformeacutees Sillimanite en fibrolites

raquo partie granoblastique

Quartz Plagioclases (Oligoclase) Orthoclases rares Grenat Almandin en porphyroblastes

mineacuteraux accessoires

Zircon Apatite tourmaline oxydes opaques

66

i A

Lassemblage sillimanite-muscovite-orthoclase-quartz situe les conditions du meacutetamorphisme reacutegional approximativement vers 600C et 5 Kb ( Fig 7 )

A Jabiluka seules des reliques ou des pseudomorphoses de sillimanite de biotite de plagioelase et dalmandin sont observables dans les schistes reacutetromorphoseacutes

2 - Les schistes de reacutetromorphose

La reacutetromorphose qui affecte les schistes agrave faciegraves amphibolite implique principalement deux types de transformations mineacuteralogiques 1) une chloritisation de la biotite 2) une seacutericitisation des feldspaths

Les biotites plus ou moins pseudomorphoseacutees en chlorite sont enrichies en Hg et preacutesentent de nombreuses aiguilles de sageacutenite agrave croissance eacutepitaxique

Labondance dans les schistes de mineacuteraux tels que lanatase le rutile le sphegravene reacutesulte probablement de la destruction intensive des oxydes de Fe et Ti

La sillimanite est alteacutereacutee en seacutericite B1NNS deacutecrit une sillimanite pseudomorphoseacutee en muscovite avec enrichissement en Li

Les porphyroblastes de grenats peuvent constituer des pseudoshymorphoses complexes et zoneacutees agrave la fois en chloriteet seacutericite

Les mineacuteraux accessoires tels que le zircon et la tourmaline persistent de plus des aiguilles de tourmaline sont signaleacutees croicirctre en relation avec la chlorite ou la seacutericite et pourraient ecirctre dorigine reacutetrograde (BINNS et al 1980) Les ilmeacutenites et surtout les apatites -z sont toujours preacutesentes mais seraient moins abondantes que dans les schistes agrave faciegraves amphibolite

Le graphite des schistes carboneacutes reacutesiste agrave la reacutetromorphose de plus une autre geacuteneacuteration de graphite tregraves fin peut sassocier aux produits dalteacuteration en chlorites

3 - Le processus de reacutetromorphose

Des reacuteactions dhydrolyse sent probablement agrave lorigine de cet eacutepisode de reacutetromorphose et seraient responsables de lalteacuteration reacutetrograde dans les schistes agrave faciegraves amphibolite sur des distances exceacutedant 500 megravetres agrave compter des gisements

4 - Les fluides meacutetamorphiques

Seules les inclusions carboniques preacutesentes dans un quartz dexsudation preacuteleveacute juste sous la paleacuteosurface et agrave lexteacuterieur

67

de la zone mineacuteraliseacutee seront ici traiteacutees car plus preacutecoces elles sont sucircrement les inclusions repreacutesentatives des fluides meacutetamorphiques

Cependant lobservation dinclusions fluides dans un autre faciegraves du socle (plus profond) laisse apparaicirctre au cocircteacute des inclusions carboniques des inclusions aqueuses dilueacutees agrave tempeacuteratures de piegravegeage eacuteleveacutees (bull+ 220degC et -- + 310degC)

Les inclusions carboniques peuvent ecirctre diviseacutees en deux groupes distincts fonctions de leur contenu de leur degreacute de remplissage et de leurs morphologies La figure 6 reacutesume 1rs reacutesultats microthermomeacute-triques obtenus pour ces deux groupes dinclusions

a - Les inclusions agrave H O + CO + CO

Elles possegravedent des formes variables allongeacutees agrave arrondies et montrent parfois des necking down

Trois sous-groupes ont eacuteteacute identifieacutes qui sont fonction du degreacute de remplissage de la phase C 0 2 et qui possegravedent des densiteacutes de 071 gcm3 (CC^ H 2 0 = 90 ) de 088 gcm3 (CO H 0 = 45 ) et de 090 gcm2 (CO H 0 = 30 )

Ces inclusions ont des faibles saliniteacutes (115 eq poids^ NaCl au maximum) et peuvent contenir jusquagrave 315 moles de Ng dansx la phase carbonique ce reacutesultat ayant eacuteteacute obtenu agrave la microsonde mole agrave effet Raman

b - Les inclusions agrave CO CO

Elles possegravedent geacuteneacuteralement des formes de cristaux neacutegatifs Leurs tailles oscillent depuis des valeurs infeacuterieures agrave 5 im jusquagrave 20 un

La densiteacute de ce fluide est geacuteneacuteralement bas environ 025 gcm3 pour les inclusions riches en phase vapeur 071 gctr pour les inclusions riches en phase liquide

Ces deux sous-groupes ont des compositions similaires la phase carbonique eacutetant pure Ils peuvent repreacutesenter le mecircme fluide pieacutegeacute agrave des conditions P-T diffeacuterentes

Dans un diagramme PTX on a repreacutesenteacute les isochores correspondant aux densiteacutes obtenues agrave partir des diffeacuterents sous-groupes dinclusions carboniques (Fig7 )

Il apparaicirct tregraves nettement dans ce diagramme deux groupes distincts disochores un dans le domaine du meacutetamorphisme agrave faciegraves amphibolite (A) repreacutesenteacute par des fluides agrave HgO + COg lautre dans un domaine de iuml plus faibles (B) repreacutesenteacute par des fluides tregraves riches en C0_

68

laquoCOjaaC IMpatamn laquo MM

eu cllaquollmtlaquo m C

Isochores pour le systegraveme

H 20-C0 2

(dapregraves HEC SWANENBERG 1980)

agrave 20 Z H 20

laquoHE

55 Z

70 Z

bull m B

jfcOllaquoraquoC

Inclusions acirc HjO + C 0 2 L bull C 0 2 v

Inclusions a CO CO 2L W U2V Homogeacuteneacuteisation en phase vapeur

M S S

r

i

tpound

bull 2N TIC

Figure 6 Reacutesultats microthermomeacutetriques obtenus pour les inclusions carboniques des deux groupes (Echantillon 34 A)

69

Ilaquot H provinces meacutetamorphiques

R reacutegional Q granulite C contact

meacutetamorphisme agrave faciegraves amphibolite

T 550-630degC P 5-8 Kb (FERGUSON 1980)

meacutetamorphisme de type retrograde

T 300-350C P (BINNS et al 1980)

(dapregraves les eacutequilibres mineacuteralogiques)

Figure 7 Diagramme PT (FERGUSON 1980) repreacutesentant les isochores correspondant aux diffeacuterents sous-groupes dinclusions carboniques

c o 2 L bull co 2 V (co2) H2degL + C 02L Cdeg 2V

( H2deg + CV

70

Si les fluides agrave H_0 bull C0 deacutecrits dans leacutepi zone et la meacutesozotie et plus particuliegraverement dans des seacutediments agrave caractegravere mecirctapecirclitique (Touret 1980) sassimilent agrave des fluides de meacutetamorphisme agrave hut-gradient ils semblent eacutevoluer progressivement lors de la remonteacutee du bacircti meacutetamorphique vers des fluides tregraves riches en CO et de plus basses pressions (P ^15 Kb)

Les fluides responsables de lalteacuteration agrave proprement parleacute de type reacutetrograde pourraient ecirctre rechercheacutes parmi les fluides aqueux dilueacutes agrave satureacutes qui recoupent les fluides carboniques

II - LES DOLOHIES

Dans la zone du gisement de Jabiluka les marbres de la formation Cahill ont eacutegalement subi les effets du reacutetromorphisme

1 - Les marbres agrave faciegraves amphibolite

Les marbres non reacutetromorphoseacutes situeacutes en dehors de la zone mineacuteraliseacutee sont agrave texture granoblastique et renferment des lamelles deacuteformeacutees de calcsilicates La calcite est la phase dominante elle est accompagneacutee de rares quartz de clinopyroxegravene et de grenats andradite agrave grossulaire (Binns et al 1980)

2 - Les marbres reacutetromorphoseacutes dalteacuteration

A Jabiluka ils possegravedent toujours une texture granoblastique formeacutee cette fois par lassemblage de petits granules de magneacutesite en contact avec des cristaux de dolomite Pour Binns les deux carbonates peuvent sinterpeacuteneacutetrer formant alors des textures graphiques

3 - Les successions parageacuteneacutetiques dans les dolomies

Reacutesumeacutees dans le Tableau 1 elles sont correacuteleacutees aux diffeacuterents eacutepisodes ayant affecteacute les niveaux carbonates depuis leur origine

Parmi les mineacuteraux originels les quartz deacutetritiques sont plus ou moins repreacutesenteacutes pouvant parfois deacutevelopper des lits deacutetritiques assez conseacutequents La calcite mentionneacutee par Binns comme eacutetant davantage repreacutesentative des marbres agrave faciegraves amphibolite apparaicirct effectivement de faccedilon tregraves rarissime agrave Jabiluka

31 - Les fantocircmes agrave eacutevaporites

Des pseudomorphoses de halite et de gypse ont eacuteteacute signaleacutees dans les faciegraves doloraitiques des trois provinces uranifegraveres du geacuteosynclishynal (Crick et Muir 1980) qui traduisent pour ces seacutediments un environnement de deacutepocirct hypersaleacute de type sebkha agrave caractegravere eacutevaporitique Ainsi la halite de la dolomie Celia (Rum Jungle) serait dorigine diageacuteneacutetique (Neev et Emery 1967 j Kuir 1979) et se deacuteposerait par lintermeacutediaire une saumure agrave linteacuterieur de seacutediments originels agrave dominante carbonateacutee

71

Dans la zone mineacuteraliseacutee de Jabiluka les dolomies possegraveden tregraves nettement danciennes structures agrave mineacuteraux de type evaporites Il sagit le plus freacutequemment de structures en fuseau ou allongeacutees caracteacuteristiques de cristaux de gypse ou cubiques caracteacuteristique de cristaux de halite

Ces mineacuteraux ont eacuteteacute remplaceacutes au cours des eacutepisodes dalteacuterashytion dans les dolomies par la magneacutesite et parfois mecircme par la chlorite

I Episodes |

| Meumlcasorphisse I | faciegraves | | anphibolite I

alteacuteration

nagneumlsi te dolomitisatiXK)

anhydrite ] gypse e -nagReacutesitej paeudomorphoses ltIe h a l x t e e t de gypse

i

magneacutesLte

cftlorites

Tableau 1 Paragenegraveses mineacuterales observeacutees dans les dolomies de la formation Cahill (Zone agrave Dolomie)

32 - Les scapolites

Au cours du meacutetamorphisme reacutegional les mineacuteraux agrave evaporites peuvent ecirctre lobjet de deux types de transformation chimique

transformation du gypse en anhydrite stable agrave HT puis reacutehydratation agrave la fin du meacutetamorphisme (Crick et Kuir X980)

apparition de scapolites

La formation de tels mineacuteraux est le produit dune meacutetasomatose agrave caractegravere pneumatolytique agrave partir agraveevaporites dans laquelle les solutions mobilisent agrave la fois les eacuteleacutements volatiles (CO Cl

72

F S0 3 H O ) et les meacutetaux (Na Ca K) (Shaw 1960)

A Jabiluka les scapolites ont eacuteteacute signaleacutees par les auteurs Certains mineacuteraux preacutesents dans les faciegraves dolomitiques de la formation Cahill mais aussi dans les bregraveches de la couverture Kombolgie ont les caractegraveres des scapolites Toutefois leurs compositions chimiques montrent un appauvrissement tregraves net en Na Ca et un enrichissement en Mg par rapport aux compositions chimiques classiques des scapolites les analyses dautre part bouclent tregraves mal (xv85 )

Est-ce le reacutesultat dune alteacuteration plus tardive agrave caractegravere magneacutesien sur des pseudoscapolites dorigine meacutetamorphique (peu probable) dans la mesure ougrave ces mineacuteraux semblent sassocier directement agrave des chlorites dalteacuteration post-meacutetamorphiques leur attribuant alors une origine reacutetrograde

33 - La maeneacutesite

La raagneacutesite se deacuteveloppe soit aux deacutepens danciens mineacuteraux eacutevaporitiques cette transformation dictant la fin des eacutevaporites soit constitue des plages polycristallines mieux deacuteveloppeacutees

Cet eacutepisode de magneacutesitisation se situerait agrave 1600 Ma (Page et al 1980) cest-agrave-dire posteacuterieurement au deacutepocirct de la formation Kombolgie

331 - Geacuteochimie des mineacuteraux de carbonatation

Les compositions chimiques obtenues pour les diffeacuterents types de mineacuteraux carbonates preacutesents dans les dolomies sont exprimeacutees dans le diagramme triangulaire KgFe + MnCa (Fig8 )

La composition de la calcite dorigine diageacuteneacutetique est une composition de calcite pure

Les cristaux de magneacutesite montrent des compositions plutocirct variables 1) magneacutesites agrave composition de meacutesitite enrichies en Fe (1530 2) magneacutesites vraies tregraves riches en Mg 3) magneacutesites enrichies en Ca (1529)

La composition des cristaux de dolomite relativement constante connaicirct toutefois de petites variations en Mg et en Fe - yn mais jamais supeacuterieures agrave 10 bull

Enfin les filonnets de calcite recoupant une bregraveche mineacuteralishyseacutee du toit de la formation Cahill et sans doute responsables de remobilisations en uranium montrent des compositions de calcite presque pure

Le processus de transformation en magneacutesite dans les dolomies pourrait seffectuer agrave lorigine agrave partir dun fluide de carbonatation issu des gregraves Kombolgie sus-acents Ce fluiae au deacutepart enrichi en Fe se chargerait progressivement en Mg lors de son enfouissement

73

faisant preacutecipiter successivement la sidecircrite puis la meacutesitite dans les gregraves et la meacutesitite puis la magneacutesite dans les dolomies I

bull calcite diageacutenecirctique

f f- magneacutesitei

dolomites

ucirc Filonnets calcitiques de reaobilisation en uraniui (bregraveche mineacuteraliseacutee dans les shales)

Mg Ca Figure S Diagramme triangulaire MsFe+MnCa pour les diffeacuterents

carbonates des dolomies de la formation Cahill (Zone agrave Dolomie)

332 - Les inclusions fluides dans la magneacutesite

A la fois les inclusions fluides preacutesentes dans une structure agrave halite eacutepigeacuteniseacutee en magneacutesite (A) et celles observables au sein 1 dune plage polycnstalline agrave cristaux de magneacutesite corrodeacutes par iuml du talc (S) ont eacuteteacute consideacutereacutees j

A - Les observations microthermomeacutetriques indiquent des ^ tempeacuteratures de fusion pour la glace proches de leutec tique du f systegraveme H 0-NeOl -il idegC) f cette tempeacuterature lhydrohalite NaCl- f 2H_~ nuclee su curs du refroidissement subsiste encore pour fondre

74

vers -14degC Dautre part lapparition ou la disparition dautres phases solides dans la solution notamment dhydrates de sels bireacuteshyfringents agrave isotropes indiquent le caractegravere tregraves meacutetastable de la solution agrave la limite de la sursaturation en NaCl Les tempeacuteratures minimales de pieacutegeage sont comprises entre +122ddegC et +1518deg

B - Ces inclusions fluides possegravedent en geacuteneacuteral des formes grossiegraveres etou plus rarement petites et limpides Les mesures microthermomeacutetriques effectueacutees sur ce type dinclusions confirment les saliniteacutes preacuteceacutedentes mais les tempeacuteratures dhomogeacutereacuteisation oscillert plus reacuteguliegraverement entre +150degC et +160degC

LE fluiic responsable de la transformation en magneacutes i te correspond par conseacutequent agrave une saumure agrave saliniteacute de 233 eacutecrivaient poids NaCl environ et qui se serait pieacutegeacute agrave ure tempeacuterature minimale de +160degC Des valeurs identiques ont eacuteteacute obtenues pour le fluide de diagenegravese des gregraves Komtolgie agrave un stade donneacute de son eacutevolution ( Fig 10 A et B)

34 - Les chlorites

Au tota trois eacutepisodes de chloritisation se sont succeacutedeacutes dans les dolomies Chacun des eacutepisodes est en rapport avec un mode donneacute de chloritisation qui attribue agrave chaque groupe de chlorites une occurrence particuliegravere (Fig 9 )

Leacutepisode de chloritisation le plus preacutecoce est celui dune alteacuteration in situ par conseacutequent dune reacutetromorphose dans les marbres agrave faciegraves amphibolite danciens mineacuteraux agrave section losangique ou quadratique (anatase i ) Le remplacement du mineacuteral par la chlorite est total ou partiel La chlorite cryptocristalline agrave aspect sale a une composition de penninite agrave clinochlore enrichie en Fe2+

Un autre eacutepisode de chloritisation posteacuterieur vraisemblablement agrave la magneacutesitisation semble en relation avec une phase de dissolution les chlorites remplissant lensemble des caviteacutes Ces chlorites plus ou moins cryptocristallines agrave texture en treillis brunacirctres en lumiegravere naturelle jaunes agrave bleuteacutees en lumiegravere polariseacutee ont des compositions de penninite exclusivement

Leacutepisode final de chloritisation dans les dolomies plus largement deacuteveloppeacute est associeacute agrave une tectonique de breacutechification etou de fracturation intimement lieacutees Cet eacutepisode peut effacer partiellement ou totalement les eacutepisodes preacuteceacutedents (y compris leacutepisode de magneacutesitisation) constituant par -droits des aureacuteoles de pseudo-raorpnoses complexes Ces chlorites correspondent 1) agrave des penninites agrave teintes de dispersion violaceacutees et distribueacutees en plages plus ou moins grandes ou en filonnets plus ou moins anastomoseacutes 2) agrave des clino-chlores incolores en lumiegravere naturelle blanches agrave grises en lumiegravere polariseacutee et distribueacutes en paillettes ou en grandes gerbes

Au cours de leacutepisode de chloritisation 3 les compositions des chlorites indiquent une eacutevolution de leur chimisme depuis un

75

040-

pound 030-bull+ N K

S-gtraquo 020-

010-

000

o a

BRUNSVIGITE

CLIH0CHLORE

OIABANTITE

PENNINITE

M i

i i I

270 280 290 300 310 320 330 340

Si4-x

130 120 110 100 090 080 070 060

laquoX

Figure 9 Diagramme FeVClfr+Fe^j-Si^

pour les chlorites des dolomies de la formation Cahill

(Zone agrave Oolomie)

A chlorite cryptocristalline i reacutetromorphose de mineacuteraux de pseudomorphose HT HP

A chlorite i cryptocristalline 2 chloritisation de remplissage de caviteacutes associeacutee

agrave une phase de dissolution

chlorites ê neacuteofornation

k penninite jk clinochlore

3 chloritisation associeacutee

agrave une tectonique de breacutechification etou de iracturation

Les eacutevolutions A et A du chimisme des chlorites sont discuteacutees dans le texte

76

pocircle penninite vers un pocircle clinochlore (cf Fig 9) qui se traduit par des diminutions tregraves sensibles en Si et surtout en Mg le Fe restant constant Dans les dolomies leacutevolution du chimisme des chlorites posteacuterieurement agrave leacutepisode de transformation en magneacutesite irait agrave lopposeacute dun enrichissement geacuteneacuteral en Mg (Fig 13)

35 - La dolomite

Le pheacutenomegravene de dolomitisation sest deacuteveloppeacute tregraves largement dans les niveaux agrave caractegravere eacutevaparitique apregraves les eacutepisodes de magneacutesicirc-tisation et de chloritisation Les cristaux de dolomite cristallisent geacuteneacuteralement en grains grossiers et possegravedent des compositions tregraves peu variables (cf Fig S)

Oeux types de fluides ont circuleacute dans les cristaux de dolomite 1) un fluide dilueacute agrave tempeacuterature minimale de piecircgeage de bull H O T 2) une saumure agrave tempeacuterature minimale de piecircgeage tregraves voisine de 103degC

III - LES GRES

Autour du gisement de Jabiluka les gregraves Kombolgie ont subi au cours de leur histoire diageacuteneacutetique une alteacuteration de type I puis posteacuterieurement agrave la diagenegravese une alteacuteration de type II en relation avec une breacutechification et une chloritisation massive notamment de la base de la formation enfin une alteacuteration de type III associeacutee agrave une facturation agrave remplissage de quartz et de la dolomite

1 - Le cycle dalteacuteration de type I

Leacutepisode I dalteacuteration le plus preacutecoce correspond agrave un cycle dalteacuteration particulier qui semble se poursuivre partiellement

au mecircme titre que les eacutepisodes II et III dans la formation mineacuteraliseacutee

Cahill

2 - Paleacuteosaliniteacutes et paleacuteotempeacuteratures contemporaines des silicifications

Dans les gregraves Kombolgie les grains deacutetritiques de quarts ont subi localement des nourrissages siliceux Deux grands types dinclushysions fluides ont eacuteteacute individualiseacutes suivant leur position par rapport aux silicifications et leur eacutetude a permis dapprocher leacutevolution pnysicochimique des solutions pendant la silicification Ils corresponshydent agrave des inclusions situeacutees en bordure des grains deacutetritiques (type et inclusions localiseacutees dans eacuteole de nourrissaê itype 2)

77

T C

-40

-30

-20

-10

bull Inclusion type I + Inclusions typo 2 a r f c

V bull bullv

T H C

-40

-30

-20

-10

bull i

bullJ-

50 lOO 150 200

+ ^

bull

-20 -40 -66 - 8 0 J

Nombre de donneacutees N=84

15

10

5 -

copy

-rfl THC

Nombre de donneacutees Na14

50 100 150 200

Typa 1

Type 2a

Type 2b

bull inclusions en bordure des grains deacutetritiques

Q Inclusions situeacutees sur une mecircme bordure a bull

Inclusions dans les aureacuteoles de si l ie i f icat ion

Type 3 bull Inclusions dans le filonnet de quartz bull

1 r io Seacutesuitats microthermomeacutetriques A - Relations entre les tempeacuteratures laquo dhomogeacuteneacuteisation (T degC) et les tempeacuteratures de fusion (T Cl B - Relations entre les tempeacuteratures dapparition du liquide (1 rdegC) et les tempeacuteratures cie fusion iT_degC C et D - Histogrammes des tempeacuteratures dhomogeacuteneacuteisation ] pour les iiffeacutererts types dinclusions fluides situeacutes dans les silicifications

80

geacuteothermique ne permet pas de preacuteciser la tempeacuterature reacuteelle de cette silicification

23 - Conclusions

Si on reprend les donneacutees de Ypma et Fuzikawa sur les quartz du gisement de Jabiluka on retrouve une relation neacutegative comparable entre tempeacuterature et saliniteacute Il semble donc que les solutions contemposhyraines des silicifications aient circuleacute agrave la faveur douvertures jusque dans la formation Cahill

Les travaux de Pagel (1975) avaient montreacute de mecircme que les silicifications des gregraves Athabasca seacutetaient produites en preacutesence de saumures et agrave des tempeacuteratures pouvant atteindre +220degCraquo dans la zone de Carswell De plus dans les mineacuteraux Athabasca des gangues du gisement duranium de Rabbit Lake (Saskatchewan) situeacute immeacutediatement sous la formation on retrouve des solutions tregraves comparables agrave celles des silicifications des gregraves sus-jacents (Pagel et Jaffrezic 1977)

Ainsi le fluide de diagenegravese pourrait ecirctre bull responsable agrave la fois de lalteacuteration de type I dans les gregraves sains (cf le cycle dalteacuteration de type I) et apregraves enfouissement de lalteacuteration en magneacutesite dans les dolomies

C - LES MINERALISATIONS

Les faciegraves mineacuteraliseacutes consideacutereacutes dans cette eacutetude ont eacuteteacute seacutelectionneacutes dans un intervalle de +16 m agrave -425 m de part et dautre de la surface de discordance Cette eacutetude tient compte des diffeacuterents modes de distribution de luranium agrave la fois dans les schistes et dans les bregraveches

1 - Les diffeacuterents types de distribution

Les autoradiographies ot ont montreacute lexistence de 4 types doccurrences de luraniumagrave Jabiluka

- uranium de type concordant - uranium de type discordant - uranium dans les bregraveches - uranium sous forme de remobilisation

2 - Les habitus des oxydes duranium

Luranium cristallise sous des formes tregraves diverses qui repreacutesentent au total cinq faciegraves et ougrave il convient de noter la coexistenshyce agrave la fois du faciegraves cubique et du faciegraves collomorphe

- La branneacuterite a eacuteteacute observeacutee agrave lEst de Jabiluka II agrave 279 m sous le contact et sassocie aux chlorites dune zone breacutechique

81

- le faciegraves uraninite est preacutesent soit en cubes isoleacutes soit en cubes disposeacutes en agreacutegats pouvant constituer des filonnets massifs

- on peut encore noter la preacutesence de faciegraves mixtes marqueacutes par le deacuteveloppement de faciegraves terminaux cubiques sur des filonnets de pechblende

- le faciegraves pechblende se deacuteveloppe tregraves largement en amas de maniegravere informe en filonnets ou en fibres agrave linteacuterieur de mineacuteraux phylliteux (chlorites ou muscovite) le deacuteveloppement de spheacuteroiites est rare

- la coffinite est preacutesente sous deux aspects elle constitue les bordures heacuterisseacutees notamment des granules agrave pechblende ou se deacuteveloppe de faccedilon autonome en cimentant les quartz de niveaux quartzitishyques

3 - Reacutesultats et discussions

Les analyses chimiques des oxydes silicates et titanates duranium ont eacuteteacute effectueacutees au moyen de la microsonde eacutelectronique Camebax (Universiteacute de Nancy I)

Il sagissait entre autres didentifier diffeacuterentes geacuteneacuterashytions doxydes duranium notamment agrave partir de variations dans le chimisme des oxydes

Lacircge apparent des mineacuteralisations a eacuteteacute calculeacute agrave partir des teneurs en Pb des oxydes duranium Un seul eacutepisode de mineacuteralisation semble exister agrave Jabiluka qui coiumlnciderait avec un acircge minimum de 900 Ma (10-12 PbO) les acircampes plus reacutecents correspondant agrave des eacutepisodes de remaniements Et si un acircge minimum de v 1380 Ma a bien eacuteteacute obtenu sur des uraninites par la meacutethode U-Pb (Gulson et Mizon 1980) aucune teneur en Pb ne laisse suggeacuterer pour la mineacuteralisation un acircge anteacuterieur au deacutepocirct de la formation Kombolgie (v 1650 Ma)

agrave - Caracteacuterisation chimique des oxydes duranium et des coffinites

La mineacuteralisation se diffeacuterencie tregraves nettement dans un diagramme CaCSiO en fonction dune part du mode de distribution de ijrarim et dautre part du type de faciegraves

3i les teneurs en CaO et Si03 demeurent relativement faibles ( lt peur les oxydes duranium preacutesents dans les schistes les vaieirs eacuteclatent Litteacuteralement (CaO y 6 Si0-gtv 20 I pour ies oxydes auraniiir situeacutes dans ies bregraveches

-es uraninites et loxydeacute duranium des filonnets de pechblende eacutevoluent trelaquo pei chimiquement de lordre du 1 par contre loxyde vicirc irarL n cristalisant dans les bregraveches sous forme damas ou de

82

fibres va connaicirctre des fluctuations chimiques tregraves appreacuteciables en direction du pocircle calcique si lenvironnement est carbonate ou en direction du pocircle silice si la pechblende sassocie agrave des mineacuteraux phylliteux types chlorites ou muscovites On notera encore la grande variation de la composition chimique des coffinites

Des diagrammes du type SiO PbO et CaOPbO diffeacuterencient de la mecircme faccedilon les pechblendes tardives des bregraveches chimiquement plus enrichies des oxydes duranium plus preacutecoces des types concorshydant et discordant

Enfin les mineacuteralisations de Jabiluka sont eacutegalement enrichies en yttrium (22 maximum) en ceumlrium (11 maximum) ces terres rares eacutetant preacutesentes agrave la fois dans les phases preacutecoces et dans les bregraveches Les coffinites montrent un enrichissement encore plus accentueacute

Les accompagnateurs de la mineacuteralisation sont principalement la galegravene la pyrite et la chalcopyrite en formes automorphes massives ou en lentilles lheacutematite en impreacutegnations ou fissurale la covellite la chalcocite () Dautres mineacuteraux accessoires(tellurures) cependant tregraves rare^ ont eacuteteacute deacutecrits

S - Les fluides mineacuteralisateurs

Une eacutetude sur les problegravemes de migration des fluides dans la formation Cahill en relation avec chaque type de mineacuteralisation peut ecirctre envisageacutee pour la partie Est de Jabiluka II (Fig 11 )

En effet les autoradiographiesoltobtenues agrave partir deacutechantil-lonsreacuteleveacutes dans les sondages 0 186 V et U 189 iHD permettent dobserver des sens et des directions deacutecoulement ou dentraicircnement privileacutegieacutes pour luranium

Circulation des fluides suivant la foliation des schistes (615)

Circulation des fluides postmeacutetamorphiques associeacutee agrave la fracturation perpendiculairement agrave la foliation (641)

Circulation des fluides parallegravelement agrave la surface de discordance (722) ou en profondeur lateacuteralement (651) toujours dans des faciegraves breacutechifieacutes

Circulation des fluides postdiageacuteneacutetiques vers le bas dans les structures seacutecantes agrave la schistositeacute (6^0)

n saperccediloit que le sens deacutecoulement des fluides est guideacute par La foliation puis posteacuterieurement par des structures de bregraveches -t de fractures seacutecantes sur les plans de foliation des schistes

83

O 186 V 0 189 WD N

t 11 Zone de contact

rljiRE n SYSTEME CECOULEMENT DES FUIDES KIMERALISATELKS A LEST DE JABILUKA II

U

D - LES ALTERATIONS

Trois zones dalteacuteration peacutetrcgraphiques et geacuteochimiques sont agrave dissocier si on considegravere le gisement de Jabiluka pris dans son environnement meacutetamorphique agrave faciegraves amphibolite qui correspondent 1) agrave une zone dalteacuteration externe (1 agrave 200 m des mineacuteralisations) repreacutesenteacutee par des schistes agrave faciegraves amphibolite reacutetromorphoseacutes 2) agrave une zone dalteacuteration adjacente au gisement (1 m des mineacuteralisations) et 3) agrave ure zone dalteacuteration au sein du gisement affectant des schistes breacutecrifieacutes etou fractureacutes mineacuteraliseacutes- (Binns et al 1980)

1 - Les caracteacuteristiques geacuteochimiques des trois zones dalteacuteration

La figure 12 reacutesume les principales variations geacuteochimiques observeacuteesdans les trois zones dalteacuteration

Les schistes reacutetromerphoseacutes du faciegraves amphibolite sort enrichis en Li st en Mg et sont tregraves appauvris en Na Ca Sr et Ba (Fig 1 1)

Les faciegraves slteacutereacutes adjacents au gisement sept enrichis en U Li Mg et sont appauvris en K Rb (Pig 122)

Enfin les schistes alteacutereacutes et mineacuteraliseacutes sont enrichis en Ca Se Y terres rares en Fb radiogeacutenique et en eacuteleacutements chalccphi-les (Cu As Mo Ag et Sn) (Fig 123)

2 - Caracteacuterisation des diffeacuterents eacutepisodes dalteacuteration agrave Jabiluka

A Jabiluka les faciegraves de la formation Cahill et de la couvershyture Kcibolgie ont eacuteteacute affecteacutes successivement par diffeacuterents types dalteacuteration Tous les faciegraves sont alteacutereacutes et particuliegraverement les faciegraves mineacuteraliseacutes

Pour une meilleure compreacutehension 1 des relations entre les diffeacuterents types dalteacuteration entre eux 2) des relations ertr ces types dalteacuteration et la minerslisation il est indispensable de caracteacuteriser chronologiquement et geacuteochimiquement chacun des eacutepisodes -i^lteacuteration

2iuml - Diagramme geacuteneacuteral FeAlMg pour les chLorites-illites steacuteriles

Diffeacuterents types de chlorites et dillites (voir leacutegende tBreacuterai Fi 13) sans relation avec la mineacuteralisation ont eacuteteacute bullina_Picircs -agrave la microsonde eacutelectrcrique Camebax (Universiteacute de Ne-r-iy bull ot leurs compositions reporteacutees dans un diagramme triangulaire reAIcircE T a 3gt

ili - eacutepisode de reacutetromorphose (anreacute-kombolgiel

i eacutepisoje se rapLcrre agrave la seule formation Cahiii Deux

85

H AA s Liuml i Be B C v o F v| IVVI A INaiMg AI 171 f ^ r -

|KC Sc fi A V Cr Mn

bull7

Fe Co Ni Ugrave Zn A Ga As V- laquo r Xv|

IRblSf v Z=r NbMo laquolaquo m Hi Ag Co In SnSb IV v

iCs 9 Ba Yb w Ta W laquobullbull laquo n lo Kg V pbB bullbullbull ICI

TIcirc V - Variations geacuteochimiques observeacutees dues au

meacutetamorphisme type reacutetrograde dans les schistes agrave faciegraves amphibolite

H H

A Li Be B C V 0 lgt Na Mg AI II PIS a Ar

K Ca Sc Ti V Ct Mn Fe Co Ni t z Ga Ge As XV Rr Kr

V Rb s Y z

V Nb Mo Ku W Ri Acircg Cd h Sfi Sb 7V l r

Cs Ba Yb w Ta W laquobullbull th Ir lI traquo Hg V A Pb Bi bull Kn

Th U

Variations geacuteochimiques observeacutees dans les roches hocirctes adjacentes au gisement

n i

l i Be B C Y raquo F V-

NaMg Al si AA V P j S a Ar

w AAAA - - laquo A T I raquo U AAI laquo K Ca Se Ti V CrlMn1 FelCoiNi rCuiZn Ga Ge As|Siuml|)r Kr

TV- A AA A A A T A j

RbSf YZrNbMoj f feiml IAg|Cd|h Siraquo SbTl Xt V AA AA AA|AA

Cs Ba Yb-H-iTa-Wraquo ltgt-bull I-I- raquo Hgir IPbIBi -- Roi

Th U

ieacuteochiniques observeacutees dues agrave -i--raquo -ireralisati-ns

a 4 enrichissement A enrichissement moyen s constant v appauvrissement moyen

T r appauvrissement

bullRISTntlES icircrOCHIMfOUES DES ZONES DALTERATION A JABILJXA 3 ^pregraves Binns bullHt a i lv f i l T

86

types de composition 1) de perrinite 2) de clinochlore ont eacuteteacute obtenus pour les chlorites de reacutetroaorphose preacutesentes dans les dolomies Ces compositions peuvent ecirctre fausseacutees par rapport aux compositions dorigine agrave CE use des eacutepisodes de chloritiaation post-kombolgie

212 - Episode I dalteacuteration (post-komtclgie)

Dans les gregraves sains leacutevolution se fait depuis de ill it es chloritiseacutees vers des chlorites agrave composition de penninite et de clinochlore pour se terminer par des dravites tregraves magnecircsienres (c f Le cycle dalteacuteration ce type I) Cette eacutevolution noteacutee Cl apparaicirct que partiellement dans la figure 13

Les chlorites de type penninite agrave remplissage de caviteacutes dans les dolomies se rattacheraient agrave cet eacutepisodeet cristalliseraient juste apregraves le processus de transformation e-n magneacutesite

213 - Episode II dalteacuteration (post-kombolgie)

Cet eacutepisode le plus spectaculaire associeacute agrave une intense creacutechification avec ou sans fracturacirction a affecteacute tregraves largement la base de la couverture Kcicbolgie et lensemble de la formation Cahill

Dans les gregraves breacutecfcifleacutes des illites chloritiseacutees cryptocrisshytallines constituent la matrice de remplissage ougrave se deacuteveloppent posteacuterietrement soit des chlorites agrave composition de penninite ou encore des chlorites en filonnets agrave composition de penninite et de clinochlore soit des grandes pjages de muscovites tregraves alunireuses (evolution C2)

Des gregraves relativement sainsy peuvent contenir parfois des illites chloritiseacutees moyennement cristalliseacutees qui repreacutesentent un deacutebit de breacutechification dans les tregraves Reacutevolution Cl)

Au toit de la formation Cahill on retrouve encore les illites chloritiseacutees cryptocristallines constituant la matrice de remplissage des bregraveches de dissolution dans laquelle viennent cristalliser posteacuterieushyrement les larges muscovites tregraves aluminecses et des chlorites

En profondeur les chlorites dune microfracture seacutecantes sur la mineacuteralisation donnent des compositions 1) de clinochlore 2) de srunsvigite plus riche en Fe (gt 20 ) (eacutevolution B)

Dans ls dolomies leacutevolution ultime- se fait depuis des chloritrs agrave coirfosition de penninite vers des chlorites agrave composition de clir-cchlore (eacutevolution A)

lta - Conclusions

Les compositions des minentx dalteacuteration de leacutepisode Il gtbullgt oreumlchificaron eacutevoluent parallegravelement aux compositions des bulltmeacuteraux bullsiiteacuteratior ce leacutepisode I mais plus complegravetement soit 7raquors un pocirci1 V claquoi ylaquo+Fe h chlorites soit vers un pocircle Al agrave muscovites

87

laquoppMMWw - m raquo y bull- ~r bull ViC-A iraquo bull v r y ^ -

100

^ bull lt S gt 0 20 30 40 50 60 70

ni 80

M 9 Figure 13 Diagramme geacuteneacuteral FcMHg

pour les chloritea et les il 11 tes slacircnj_ (voir leacutegende geacuteneacuterale)

domaine du gregraves sain

domaine du gregraves breacutechifieacute

Occurrences et types des chlorltes et des illites

A chlorltes cryptocristallines de pseuacircomorphose (penninite et clinochlore)

I A chlorite plusmn cryptocristalline formant la matrice (penninite)

f

H

chlorltes necircoformeacutees associeacutees aux structures en bregraveches etou en fractures (penninite et clinochlore)

Bregraveche agrave U en profondeur

raquo chlorites neacuteoformeacutees associeacutees agrave une microfracture seacutecante agrave une bregraveche de type Rod (clinochlore et brunsvigite) [

Bregraveche agrave U dans le reacutegolithe

Il 4f illite chloritiseacutee cryptocristalline formant la matrice

X illite neacuteoformeacutee en grandes plages lamellaires dans la matrice

[J[J illite chloritiseacutee en chevelus en bordure des aureacuteoles

de nourrissage des grains de quartz

^ chlorites de taille moyenne trappues associeacutees aux illites

en chevelus (penninite et clinochlore)

Il ff illite chloritiseacutee moyennement cristalliseacutee associeacutee aux preacuteceacutedentes dans le mateacuteriel interstitiel du gregraves

Il bull illite chloritiseacutee cryptocristalline formant la matrice

bull$bull i l i t e necircoforroeacutee boudineacutee souvent agrave texture en accordeacuteons Jans la matrice agrave orientation dorigine tectonique

bull cnlorite disposeacutee parfois en chapelets agrave forme irreacuteguliegravere dans la matrice agrave mecircme orientation (penninite)

^ i-hlorites en filonnet ou en lentille dans la matrice agrave Tiecircme orientation (penninite et clinochlore)

89

Les compositions des chlorites de leacutepiscle II dalteacuteration dans les dolomies vont agrave linverse dun enrichissement geacuteneacuteral en^ Mg Probablement le processus de transformation en magneacutesite est agrave lorigine de cet appauvrissement relatif en Mg

Les compositions des mineacuteraux dalteacuteration apparaissent identiques de part et dautre de la paleacuteosurface et ce pour un eacutepisode dalteacuteration donne a un stade donneacute de son eacutevolution

Toutes ces consideacuterations semblent indiquer que les types I et II dalteacuteration se deacuteveloppent depuis la couverture Kcmbolgie en direction des shales de la formation Cahill les dolomies agrave caractegravere eacutevaporitique j repreacutesentant une eacutetape tier particuliegravere agrave linteacuterieur des cycles dalteacuteration

i

22 Diagramme FeAIMg pour les chlorites porteuses de bullbull mineacuteralisations

Par rapport aux compositions des chlorites steacuteriles (c f Fig 13) le diagramme de la figure 14 indique tregraves clairement pour les chlorites porteuses de mineacuteralisations un enrichissement en MB-

Fe

50

bull chlorites en ccrtact avec la mineacuteralisation

O chlorites adjacentes agrave la mineacuteralisation

iSUi-e U DIAGRAMME FeAIMg P0U3 LES CHLORITES PORTEUSES DE MINERALISATIONS

lqpregraves Curtis et GLstafson 1979)

90

E - CONCLUSIONS GENERALES

Les eacutetudes isotopiqits U-Pb donnent pour les oxydes curanium preacutesents agrave Jabiluka 1) un acircge minimum de -v 1380 130 Ma (Gulson et Mizon 1980) 2) des acircges plus reacutecents de 90C fca et de 400 Ma (Hills et Richards 1976) et (Gulson et Mjzon 1980)

Ces acircges poui la mineacuteralisation tous posteacuterieurs au deacutepocirct de la couverture Kombolgie peuvent ecirctre correacuteleacutes agrave diffeacuterents eacutepisode-s dalteacuteration ayant affecteacute tour agrave tour la zone du gisement

- lacircge de sv 1380 Ma agrave un eacutepisodeldalteacuteration^ dateacute par la meacutethode RbSr soit agrave 1600 Ma pour Jabiluka I et Nabarlel (Page et al 198C) soit agrave 1400 Ma pour Jabiluka (Riley et al 1980)

- lacircge de 900 Ha agrave un eacutepisode II dalteacuteration (en relation avec une breacutechification ) dampteacute agrave ^v 920 Ma pour Nabarlek (Page et al 1980)

- lacircge de -v poundCG yaqui correspond agrave des reiTocircmements agrave un eacutepisode III aalteacuteration^ en relation avec une fracturation tardive )

Les eacutepisodes dalteacuteration polycycliques deacuteveloppeacutes dans la couverture Kombolgie semblent se poursuivre dars la formation mineacuteralishyseacutee Cahill Les fluides dalteacuteration seraient per descensum

Ainsi le fluide de diagenegravese contemporain des silicifica-tions des gregraves de couverture a circuleacute agrave la faveur douvertures jusque dans la formation Cahill Les saumures diageacuteneacutetiques pourraient ecirctre responsables agrave la fois de lalteacuteration de type 1 dars les gregraves sains et apregraves enfouissement de lalteacuteration en magneacutesite dans les dolomies enfin de la preacutecipitation coxyde duranium preacutecoce dampteacute agrave laquos 1380 Ma

Posteacuterieurement dautres fluides dalteacuteration contemporains des eacutepisodes II de breacutechification et III de fracturation et agrave lorigine de remobilisations en uranium seraient responsables 1) de la preacutecipitashytion doxyde duranium dateacute agrave 900 Ma (faciegraves pechblende et coffinite ) 3) ae rerricircriements dateacutes agrave lt- 400 Ma

La couverture Kombolgie steacuterile apparaicirct grandement impliqueacutee dans 1eacutelabcreacutetion des processus dalteacuteration lesquels se proiongert dans la formation Cahill entraicircnant dans certains as i3 formation doxydes duranium A ce titre le rocircle joueacute par les gregraves ^bullcis- dans a formation des fortes concentrations auranium H biiKa voire aans lensemble du geacuteosynclinal d^ Pine Creek devient roir -e -oins fondamental

91

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93

LE GISEMENT DURANIUM DE CLUFF D

(SASKATCHEWAN - CANADA)

ETUDE STRUCTURALE ET PETROGRAPHIQUE

par

F EY F GAUTHIER-LAFAYE F LILLIE

F SCHUMACHER et F WEBER

Institut de Geacuteologie 1 rue Blessig 67084 - Strasbourg Minatome Ile de France Cedex 33 92070 - Paris La Deacutefense Cogema BP 4 78141 - Vecirclizy-Villacoublay

ftfc




EV- Y GAfTHIER-LAFAYEraquo F L1LLIE F SCHlMACHER F el WEBER F

Institut de Grolofje Strasbourg bullraquo MIN ATOME bull bull COGEMA

Le gisement de Cluff D est situeacute sur la bordure sud de la structure circulaire de Carswell agrave la discordance entre la seacuterie seumldimentaire des regraves de 1Athabasca et le noyau de roche dacircge Archeacuteen etou Apheacutebien qui occupe le centre de la structure Dans la carriegravere le socle repose sur la couverture la succession socle-couverture est donc inverse La couverture esc cependant en contact seumldimentaire avec le socle mais ce contact est localement perturbeacute par des structures tectoniques notamment dans la zone mineacuteraliseacutee par une structure complexe appeleacutee zones agrave boules Le socle ocshycupe la partie nord de la carriegravere et les gregraves de 1Athabasca la partie sud La mineacuteralisation uranifegravere agrave haute teneur forme un chapelet de lentilles allongeacutees le long du contact socle-couverture selon une direccion sub E-W sur une longueur de 100 a Elle a eacuteteacute exploiteacutee agrave ciel ouvert en 1980 et I9S1 dans une carriegravere de forme ellipsoiumldale dont louverture est de 100 m dans le sens E-W et de 30 m dans le sens M-S La profondeur atteinte par lexploitation est de 30 m(Figl)

I - DESCRIPTION LITHOLOGIQUE SOMMAIRE

I LE SOCLE

Le socle qui affleure sur le parement nord de la carriegravere est conscituecirc bullie gneiss alumineux agrave grenats agrave divers degreacutes dalteacuteration son identificashytion peacutetrographique preacutecise est de ce fait malaiseacutee Ces alteacuterations comporshytent des zones hecircmatiseacutees rubeacutefieacutees et des zones blanchies

- Le socle alteacutereacute rubeacutefieacute appeleacute socle heumlnatiseacute occupe la plus grande partie du parement nord de la carriegravere Sur le parement est lalteacuteration et loxydation des roches augmentent au contact de la seacuterie seumldimentaire -T nobserve plus contre le contact que des fragments de roches alteacutereacutees cans une matrice rouge hecircmatiteuse Une alteacuteration de ce type a eacuteteacute deacutecrite -iuae maniegravere systeacutematique agrave la base des gregraves de 1Athabasca et a eacuteteacute intershypreacuteteacutee par HOEVE 1977) comme un 3ncien profil lateacuteritique qui a eacuteteacute appeleacute reacutegolithe

- le sccie alteacutereacute blanchi esc toujours associeacute agrave des structures tectoshyniques il se cantonne agrave proximiteacute du contact dans la partie centrale de la carriegravere au voisinage des zones mineacuteraliseacutees

97

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2 LES SEDIMENTS DE LATHABASCA

Le parement ouest de la carriegravere offre une bonne coupe de la seacuterie seacutedi meacuteritaire en position inverse peu affecteacutee par les accidents tectoniques

La base des gregraves de 1Athabasca est constitueacutee dun conglomeacuterat colleacute par un contact ravinant au socle alteacutereacute heacutematiseacute qui comporte des galets quartzitiques et greacuteseux emballeacutes par une matrice argilo greacuteseuse rouge et verte(Fig2)

Ce conglomeacuterat est surmonteacute dune seacuterie greacuteso-peacutelitique violaceacutee agrave stra tificaticn pluricentimeacutetrique ougrave sintercalent des passeacutees greacuteseuses deacutecimeacute triques et un petit niveau de conglomeacuterat monogeacutenique agrave galets de quartz ar~ rondis (5 cm) Les stratifications obliques et entrecroiseacutees des gregraves indishyquent une polariteacute inverse et les figures de turbation sont souvent souli- f gneacutees par ce xinces lits de magnetite A cette seacuterie greacutesopeacutelitique succegravede une seacuterie agrave gregraves moyens massifs blancs avec quelques niveaux peacutelitiques Les deux seacuteries sont seacutepareacutees par une zone tsctoniseacutee constitueacutee de gregraves fins blancs tregraves areiliseacutes a ZKIuml i izutes

Au ce-tre ce la carriegravere la seacutequence greacutesopeacutelitique rouge est absente les gregraves sont seacutepareacutes du socle heacutematiseacute par le socle blanchi tregraves tecconiseacute et par une zone ccedilui agrave lintersection daccidents transverses prend un aspect siciair s la zone agrave boules du parement ouest boules greacuteseuses et

98

parfois boules de socle blanchi dans une matrice argileuse noire Ce aciecircs porteur de la mineacuteralisation uranifegravere sera deacutecrit plus loin

Sur le parement est de la carriegravere le conglomeacuterat de base esc eacutegalement absent On observe un passage progressif entre le recircgolithe et la seacuterie greacute-sopilitique rouge agrave nouveau bien deacuteveloppeacutee

Le parement sud de la carriegravere est occupeacutee uniquement parles gregraves blancs en surface structurale

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II - CADRE STRUCTURAL

De par leur composition le socle et la couverture ont reacuteagi dune maniegravere tregraves diffeacuterente aux deacuteformations tectoniques

I LE SOCLE

cl Zas azvusi-^rsa cas3crza3

Une structure majeure constitue la limite orientale du gisement Cette structure (F7) est un reacuteseau de failles lenticulaires subverticales qui deacuteshyterminent un couloir tectonique N 160 eacutetabli parallegravelement au rubannement des gneiss Les indices de deacuteplacement releveacutes dans ce couloir donnent un sens dextro-norsal

A lOuest de ce couloir oc observe un bloc relativement homogegravene dans lequel le rubannement des gneiss est ici orienteacute KSE avec un pendage de 40deg vers lEst-Ce compartiment est affecteacute par un systegraveme de ciaclases tregraves constant de cirection subseacuteridienne et de pendage 60degK et par deux grandes familles de structures majeureraquo

- Structures orienteacutees S liO agrave 160deg agrave pendage ce 60deg vers le Sud Dans la carriegravere cette famille est particuliegraverement bien repreacutesenteacutee par la faille Fi qui est laccident le plus important de ce bloc Il est tapisseacute de bregraveche de Cluff leacutegegraverement radioactive (300 AV) et localement de sulfo-arseacuteniure de nickel la gersdorffite La fracturation due agrave FI joue un rocircle preacutedominant La faille FI limite lextension du socle blanchi elle introshyduit une flexuration et des deacutecalages multiples du contact (effondrements deacutecimeacutetriques agrave meacutetriques en touches de piano) La structure majeure FI a joueacute en faille normale avec une composante en deacutecrochement seacutenestre ce jeu se marque par un affaissement de compartiment ouest vers le Sud

- Structures S 40 et S 60 agrave pendage de 50deg vers le SE Ces structures sont repreacutesenteacutees par les failles F3 - F4 et F5 qui empruntent le rubannement 3 lithologique du socle Ces plans jouent en faille normale cest-agrave-dire avec affaissement du compartiment sud et preacutesentent eacutegalement une composante deacuteshycrachante dextre

Or note que la reacutesultante des mouvements sur les deux familles de failles^ Fi et F3 - - - 5 correspond agrave laffaissement geacuteneacuteraliseacute des blocs vers le Sud J

sj Zes szruœz-Mfss seacutereacutezczives

1 icircffectent le socle Ces structures diffegraverent par leur locali-^ site des deacuteformations quils confegraverent agrave la rocheie3^ i

trois types de structures peacuteneacutetr3tives une schistositeacute des cisaillements et des mylonites affectent satien et lintensi

S b- Les mylonites s gt

Les mylcrites sont les structures saieures affectant le socle blanchi du gisement Sur le terrain las =ylcnites se preacutesentent toujours au contact socle-couverture er-rre la faille FI et 7 cest-icirc-cire dans la zone mineacuterashyliseacutee iant slle rurme le tit Leur puissance suivant les coupes est de quelques tlcimegravetrss icirc la citaire ce xegravetr=s cr coupe i ) icirclles se preacutesen- l

rert tars le sccl blanchi e- roches argileuses et feuilleteacutees de couleur clair mdashi -re Ty-itique est -ij=r=nert oblique SUT le rontaet avec une cirection euLliti$e -ariar = bull h bullbull i un erdiumliumls te 3 5 agrave vers le Nora-

100

mmEgravemmiEcircm MMMMHttMEacuteMMK

CUHIOIH III- IH-CItOCIIIHItlT t

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HinrrjliintiM

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I C a i t syntliocirct (que de la fit ittc turnt loi) du micllaquo

i

Au microscope les mylonites apparaissent formeacutees deacuteleacutements breacutechiques J argileux et quartzeux Elles sont structureacutees par des plans myloniciques ougrave cristallisent de grands micas responsables de laspect feuilleteacute de Lj roche] Limportance de ces plans mylonitiques peut masquer plus ou moins totalement le rubannement otiginei du gneiss Ce dernier peut mecircme disparaicirctre totaleshyment dans certaines zones de la mylonite par dissolution totale des quartz un argilisation complegravete de la roche et la preacutesence cune foliation unique corshyrespondant aux plans myloniciques

b Les cisaillements

En bordure des mylonites vers le Nord et toujours dans le socle blanchi le socle est principalement affecteacute par de grands plans de cisaillement orien-S teacutes S 100 agrave S 140deg et agrave pendage 40 agrave 50degS qui confegraverent agrave la roche un deacutebit M lenticulaire (meacutetrique agrave plurimeumltrique) Ces cisaillements affectent de maniegravere intense le contact socle-couverture acirc partir de Fl vers lEst et se propagent jusque dans la seacuterie greacutesopeacutelitique du parement est Les eumlpontes de ces plans2 de cisaillement sont geacuteneacuteralement argilisees et feuilleteacutees montrant ici encore limportance des structures peacuteneacutetratives sur les transformations nineacuteralogiqueacutes de la roche Au microscope les eacutepontes argilisees ces plans de cisaillement M se preacutesentent comme les xylonites roche essentiellement argileuse destruc-2 tureacuteet disparition du rubannement originel du gneiss) et agrave plans ou couloirs pound de recristallisation de grands micas

Localement les mylonites et les lentilles sont redeacutecoupeacutees par des fractures tardives du type Fl et F3

D3 La schistositeacute

Dans le socle heacutematiseacute et le socle blanchi du parement nord loin du coulact existe un deacutebit fin millimeacutetrique dorientation voisine de M 100 40 agrave 50deg S- Dans le bloc ouest ce deacutebit fin se preacutesente en fentes millishymeacutetriques remplies de mateacuteriel argileux alors que dans le couloir de deacuteshycrochement F7 ce deacutebit est fermeacute Les zones de faiblesse creacuteeacutees par ce deacuteshybit fin sont largement utiliseacutees par des cisaillements (repreacutesenteacutes par exempie au parafent nord par FM qui laminent aussi bien le socle blanchi que la couverture tout au long du contact Sur ce deacutebit fin ont eacuteteacute freacutequemshyment observeacutes des nouvemerts inverses confirmant la signification de strucshytures en compression de cette micro-fracturation Au microscope ce deacutebit fin affecte aussi bien la matrice argilo-micaceacutee que les quartz et les reshyliques de grenats et apparaicirct toujours rempli dun mateacuteriel illitique cryptocriscallin

I LA JCWESTURE

Les structures et la fracturstion releveacutees dans le socle ne preacutesentent as ce ccatiruii francre car-s la couverture En effet la zone aylonitique i -nT- oiumlliccedilue poundur le c-rtact eapecircchc la propagation des structures Celles-ci samorticsert se reacutefractent en effet par des glissements couche agrave c-jce -M sur -es plans ie cisaillement _amortissement des failles est re-peacuterjbe en -arrlre par largilisation des systegravemes ce ciaclases qui conshyfire i-x jris -ir -eacutebit ui eacutevoque icccleaent la zone agrave boules

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r F Coup de la jsaiw 4 houles ltfa parlaquont j u e laquo 1

3 LA ZOSE A BOULES

Cette zone tectoniseacutee et deacutestructureacutee est un faic structural important sis en eacutevidence dans le gisement de Cluff DEile est caracteacuteristique par sa Localisation En effet elle est situeacutee dans la zone steacuterile du parement ouest loin du socle deacuteratiseacute duquel elle est seacutepareacutee par la seacuterie greumlso-pecirclitique et conglomeacuteratique rouge alors que dans la partie centrale ougrave elle est le support de la mineacuteralisation elle est situeacutee agrave proximiteacute du contact du socle La zone agrave boules est remarquable par

- son deacutebit en boules coussins ou lentilles strieacutees ducirc essencielleaent agrave un deacutecoupage tectonique par des cisaillements diaclases ou par des plans de stratifications

- une argilisation plus ou moins intense du mateacuteriel preacuteexistant (gregraves ou socle)

La zone steacuterile du parement ouest offre une bonne coupe de cette structure la zone a boules est seacutepareacutee du socle par les seacutequences greacuteso-peumllitiques et conglomeacuteratiques rouges Elle deacutebute par un banc degreacutes tregraves argileux ougrave ne subsiste que ies fantocircmes de quartz conforme agrave la scracification des peacutelites rouges violaceacutees sus-jacences Puis suit une zone puissante de 4 agrave 5 m ougrave les gregraves exisgtcL sous trois formes diffeacuterences (Fig4)

- complegravetement transformeacutes en argile blanche-verte bien que quelques plans de stratification restent encore visibles

- en boules ou en lentilles mouleacutes et emballeacutes par cette Berne argile blanche

- er bancs reacuteguliers de gregraves grossiers tendres dont les plans de strashytification sont souiigres par un mince joint dargile blanche

Cette zone i boules est limiteacutee au Sud par des gregraves sains durs grossiers ruis ces gregraves fins

La jenegravese dune telle zone neacutecessite plusieurs meacutecanismes t

- une facturation prismatique pour former un deacutecoupage des roches preacutefigurant la geacuteomeacutetrie en boules

IC3

I iuml

- une alteacuteration hydrcthermalc aise en eacutevidence par T

un deacutepart massif de silice 7

une abondance de mateacuteriel argileux

- une deacuteformation de lensemble boules-matrices induisant la rotatio des boules les flexurations et striations des enveloppes

III - LA MINERALISATION

La mineacuteralisation se trouve sn amas discontinus dans la zone agrave boules ce la couverture agrave proximiteacute du contact socle-couverture Il existe cepenshydant quelques pcinternents en remplissage de fractures dans le socle

1 LIBERALISATION DASS LA COUVERTURE

Le corps mineacuteraliseacute principal est toujours subconcordant aux plans de stratification des gregraves Il forme un corps allongeacute de direction geacuteneacuterale sub E-K agrave pendage vers le Nord dans la prie centrale du gisement

La mineacuteralisation est situeacutee principalement dans des argiles noires mais diffeacuterentes seacutequences ont eacuteteacute observeacutees

Les seacutequences deacutebutent toutes au mur par la succession de greacutes gris steacute riles surmonteacutes en position inverse par les argiles noires et la mineacuteralisashytion Le toit de la mineacuteralisation est toujours en contact direct avec le socle myloritique Il existe cependant quelques seacutequences ougrave la mineacuteralisashytion est seacutepareacutee du socle par de minces bancs dargiles ou de gregraves mais dont la puissance nexcegravede jamais 50 cm

a Zsasriccedilzisr dwie seacutequence rrinepe-isee

Un front de taille situeacute au centre de la carriegravere montre une image cashyracteacuteristique dune zone mineacuteraliseacutee La partie sud de ce front est constishytueacutee de gregraves tregraves silicifieacutes verts qui vers le Nord prennent une couleur rouge puis noire Cet ensemble silicifieacute est ensuite surmonteacute de gregraves meuble peu consolideacutes de couleur grise(Fig3)

Cette seacuterie greacuteseuse bien stratifieacutee est recouverte dune zone tregraves tecconiseacutee constitueacutee de boules meacutetriques de gregraves Cest dans cet ensemble que se situe lessentiel de la mineacuteralisation qui se preacutesente sous forme de grosses casses (meacutetriques) de pechblende emballeacutees dans un maceacuteriel chlori-reux noir auquel sassocient localement de grandes poches de matiegravere organishyque Quelques minces bancs ce gregraves fins et de peacutelites grises eacutegalement tregraves tectcrises peuvent seacuteparer la zone mineacuteraliseacutee du socle argiliseacute mylonitiseacute le ccrtact ertre le socle et la couverture est ici difficile S localiser ave -reacutecister iu fait ie lintense alteacuteration et de lintensiteacute des cisaillement ui affectent le socle

artcr2phic-eirert le corps mineacuteraliseacute est parallegravele aux plans de stra ilf iracior ce sricircs encaissants du sur 11 preacutesente une direction moyenne de 1 5 percaccedile vers ie norc Cette imaccedile geacuteneacuterale est neacuteanmoins perturbeacutee par ls isal lererts bull iOO agrave bull i-C i pandage nord qui se reacutefractent dans

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les plans de stratification des gregraves en les verticalisant La combinaison des cisatllemencs et de la stratification confirent agrave la zone mineacuteraliseacutee une allure lenticulaire Le corps mineacuteraliseacute est repris ulteacuterieurement par les fractures des systegravemes SE et NW qui le redeacutecoupent et participent ainsi au sectionnement du corps mineacuteraliseacute

MIER-LISATIOX DAMS LE SOCLE

La mineacuteralisation du socle pechblende et produits dalteacuteration se trouve toujours sous forme de remplissage de structures tectoniques Les structures qui controcirclent la mineacuteralisation sont geacuteneacuteralement les cishysaillements S raquo0 acirc pendaampe vers le nord et plus rarement les fractures du systegraveme NE et NW lorsquelles recoupent le corps mineacuteraliseacute ce la couvertushyre Les structures minecircaliseacutees du socle se preacutesentent alors sous ia forme de zcnes rubeacutefieacutees heacutematiseacutees dune dizaine de megravetres de long parallegraveles ou seacutecartes sur la struccure du socle blarchi

-gt- Il

Boules ltraquolaquo laquor a

laquonvclopptcs 4arail no

tonraquo avloiutt iue

Fig ri Coupe scheacutematique dun front mineacuteraliseacute

IV - PETROGRAPHIE DU SOCLE ET DE LA COCVERTURE

LES ALTERATIONS

LE SOCLE HEMATISE

Le sociehtJmaciseacute soppose au socle sain tel quon le connaicirct au Nord du gisement U par sa pauvreteacute en phases mineacuterales On ne retrouve en effetraquo plus ~te iumle$ crois constituant quarcz - argile - heacutematite

105

a) Le quartz Le quartz peut constituer 50 agrave 70 Z de la roche suivant son eacutetat dalteacuteration

Les quartz sont freacutequemment cataclaseumls etou aplatis agrave extinction roulante leurs bordurt ~ sont geacuteneacuteralement corrodeacutees par la matrice argileuse Il sagit pour lessentiel du quartz originel du gneiss toutefois du quartz secondaire apparaicirct localement en eacutepigeacutenie des mineacuteraux alteacutereacutes tels que les grenats

1

b) Les vrg2B Les analyses dargiles effectueacutees aux XX ont montreacute que lillite est

la phase argileuse presque exclusive la chlorite eacutetant accessoire

Lillite est de type IH et preacutesente un indice de cristalliniteacute de 35 agrave 4 selon leacutechelle de DUNOYER DE SEGONZAC (1969) Ceci traduit une cristalliniteacute eacutequivalente agrave celle dillites de 1anchizone ce qui correspond agrave une tempeacuterature de cristallisation de lordre de 200deg agrave 250degC Dautre part le bull rapport des raies 002001 de lillite est de lordre de 04 qui indique une illite agrave tendance alumineuse

Au microscope lillite constitue la totaliteacute de la matrice et entoure lt les bordures corrodeacutees des quartz Cette argilisation de la roche laisse supshyposer que tous les mineacuteraux du socle sain (feldspath biotite sillimanite grenat) agrave lexception du quartz ont subi cette alteacuteration en illite

ai Lhacirciœtite Lheacutematite a eacuteteacute deacutetermineacutee au RX Au microscope il apparaicirct que la

majoriteacute des taches rouges observeacutees macroscopiquement correspondent agrave un deacuteveloppement dheacutematite sur des grenats alteacutereacutes Cette heacutematite se met alors dans les craquelures des anciens grenats ce qui permet de les reconnaicirctre

Lheacutematite se rencontre eacutegalement

- dans la matrice illitique - autour des quartz corrodeacutes - dans les fractures et micro-fractures elle a notamment eacuteteacute observeacutee sur le terrain sur quelques grands plans de diaclases

LE SOCLE BLANCHI

Situeacute le long du contact de la couverture au toit de la mineacuteralisation le socle blanchi se distingue surtout sur le terrain par une disparition de lheacutematite Oans la zone de transition avec le socle heacutematiseacute on observe des J taches rouges heacutematiteuses qui disparaissent progressivement agrave lapproche de 1 la mineacuteralisation |

Une observation plus attentive montre que le socle blanchi a eacuteteacute au 1 voisinage du contact le siegravege dune mylonitisation quaccompagne une argili- -sation de la rcche qui peut agrave proximiteacute de 1J mineacuteralisation devenir pregraves- que totale ne subsistent alors que quelques plages de quartz disloqueacutees et 1 cataclaseacutees dans une matrice argileuse claire qui occupe jusquagrave 90 1 du icirc volume 1

Ce^te argilisation se traduic par un doublement des teneurs en Al K Mg et Ti tandis ûe la teneur en Fe varie peu laugmentation du Fe lieacute aux arshygiles eacutetant compenseacutee par la disparition de lheacutematite Ce pheacutenomegravene est illus treacute par les deux analyses donneacutees ci-dessous qui peuvent ecirctre consideacutereacutees coma repreacutesentatives iu iczlecirc kecirctraziseacute et du sooe blcKshi rtrylorvCzise entiegraverement argiliseacutes

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Perte SiO- AltOi MgO CaO Fe-Oicirc MÔu T1O2 BaO SrO Sa 20 K 20 agrave ucirc00deg

hematise 320 752 151 279 lt02 12 0010 040 lt001 0C3 010 296

socle blanchi sylorit iseacute 597 513 27i 435 lt02 10 0014 107 006 002 ltC05 595

Le socle heacutematiseacute contient 75 Z de silice dont les 23 environ (50 Z rapporceacute agrave la roche totale) sont sous forme de quartz le tiers restant (25 rapporteacute acirc la roche totale)entre dans la composition des argiles La composition du socle blanchi argiliseacute peut se deacuteduire dune maniegravere simple de celle du socle heacutematiseacute par leacutelimination du quartz ce qui entraicircshyne le doublement des teneurs en Al K Mg et Ti ainsi la quantiteacute de la sishylice dans Les argiles qui rapporteacutee agrave la roche totale passe de 25 agrave 50 X

La phase argileuse est constitueacutee dillite de type I M et de chlorite Lindice de cristalliniteacute de lillite (le raquo 35 acirc 4) est identique agrave celui des illites du socle heacutenatiseuml ce qui traduit des conditions de cristallisashytion semblables Le rapport 002001 de lordre de 05 agrave 06 eacutetant leacutegegraverement plus eacuteleveacute que dans les illites du socle heacutematiseacute montre donc que lillite esc encore plus alumineuse

Lne zoneacuteographie peut ecirctre mise en eacutevidence dans les argiles La phase iiitique est dominante pregraves du socle heacutematiseacute tandis que pregraves du contact avec la couverture la phase chloriteuse devient dominante Lanalyse aux rayons X permet de mettre en eacutevidence deux types de chlorite une chlorite tregraves alumineuse dont le diagramme se rapproche de celui dune sudoiumlte dans la partie externe du socle blanchi et une chlorite agrave caractegravere plus magneacuteshysien qui saffirme en bordure de lamas mineacuteraliseacute

CONCLUSION SUR LE SOCLE

Le socle du gisement D est un gneiss alumineux agrave grenat qui a subi une intense alteacuteration Cette alteacuteration se manifeste dans le socle heacutematiseacute par une argilisation et une heacutematisation qui affectent la plupart des mineacuteraux originels du gneiss (feldspaths micas grenats etc) agrave lexception du quartz qui subsiste en grande partie Dans le socle blanchi 1argilisation revient entiegravere et le quartz lui mecircme tend acirc se dissoudre entiegraverement Si -T suppose que cette argilisacion sest enrichie pour lessentiel par exp-rtatirn deacuteleacutements dissous la silice notaicaent on peut estimer que le passage du socle heacutematiseacute au socle blanchi le plus argiliseacute sest accompagneacute -bull--e diminution de volume de lordre ce 50

Ceraquo alteacuteration a eacuteteacute incuite par-ces structures tectoniques de ci-iaierer orienteacutees parallegraveieisent au contact secie -couverture

- - -- cxvzprvsz

Or distinguera ici les seacutediments non deacuteformeacutes (gregraves du contact agrave lEst s = Cues e les gregraves blancs du paremer-t sud) et les seacutediments de la zone agrave boules

107

1 Les formations de la couverture non deacuteformeacutee

Les gregraves blancs du parement sud sont constitueacutes de quartz (90 3 95 de mineacuteraux lourds (tournai ine 2ircon sagneacutetite et ilmeacutenite) reiativemc abondants et dun ciment argileux

Les quartz preacutesentent des contours toujours arrondis Les nourrissaj peuvent ecirctre importants et les aureacuteoles sont presque toujours en continuiez optique sur les grains deacutetritiques de quartz

Le ciment est principalement illitique Lillite preacutesente un indice cristalliniteacute de 35 agrave 4 et est du type 1 M Largile occupe les pores du et cristallise en bordure des quartz suivant deux directions sub orthogona soulignant les effets dune fracturation hydraulique

Localement les gregraves montrent une abondance dopaques comne cela al serve dans les gregraves blancs du parement sud situeacutes agrave proximiteacute dune faille F 1 contenant des ilmeacutenites et dont lanalyse chimique indique une teneur en T supeacuterieur agrave 3 La dravite (tourmaline magneacutesienne) tregraves abondante forme des niveaux particuliers ougrave elle constitue avec lillite leacuteleacutement principi de la matrice notamment au parement est entre les peacutelites rouges et le prlt mier banc de gregraves blancs

Les conglomeacuterats de la base ne se distinguent des gregraves blancs que par la preacutesence de galets rouleacutes dorigine varieacutee parmi lesquels des galets de quartz et des galets dorigine seacutedimentaire (gregraves peacutelites) La matrice des conglomeacuterats et de la seacuterie greacutesopeacutelitique rouge est un ciment argileux heacute-matiseacute La composition de la fraction phylliteuse est presque exclusivement illitique avec des traces de chlorite et de smectite cette derniegravere provi naicirct sans doute dune alteacuteration supergegravene

2 Les zones agrave boules et les seacutediments de lenvironnement des zones minera

Les zones agrave boules reacutesultent dune argilisation des gregraves lieacutee agrave une il cataclase Au microscope on observe le mecircme type de microstructures que d le socle mylonitique 1argilisation est guideacutee par des couloirs de cisai ment et des plans mylonitiques ougrave cristallisent preacutefeacuterentiellement les musshyeacutee dans lesquels les quartz sont cataclaseacutes et corrodeacutes

z 1 zone i boules stecircr-ili du parement ouest

Dans la zone agrave boules du parement ouest les boules de gregraves elles-m preacutesentent geacuteneacuteralement un aspect friable ducirc agrave une argilisation penetrative Largila tant des boules que de la matrice qui les enveloppe est en major composeacutee dillite la sudoiumlte neacutetant quaccessoire

z -laquos ecircidireKzs de - eyvjivcnnerrem de la zone -rireacuteraliseacutee

-bull_) Les gregraves

Dans lenvironnement immeacutediat de la zone mineacuteraliseacutee diffeacuterents faci de gregraves ont eacuteteacute observeacutes

108

- ugraveregraves friables il sagit geacuteneacuteralement de boules de gregraves enrobeacutees par une importante masse de pechblende Ces gregraves deacutepourvus de matrice argileuse sent transformeacutes en un sable quartzeux

- Gregraves compacts noirs verdacirctresbull Ce faciegraves constitue la plupart des boules ie gregraves ainsi que les premiers bancs greacuteseux du mur de la zone mineacuteraliseacutee Ces regraves se distinguent de ceux des seacutediments normaux et des gregraves de la zone agrave boushyles du parement ouest par la nature des argiles de la mac rice argileuse qui esc principalement constitueacutee de chlorite magneacutesienne et accessoirement dillice Localement des plages silicifieacutees se deacuteveloppent dans ces gregraves par accroisseshyment de quartz aux deacutepens de la matrice Ces gregraves contiennent presque toujours un peu dheacutematite celle-ci montre plusieurs habitus teacutemoins dune mise en place et de remobilisation plus tardive

Lheacutematite preacutecoce apparaicirct

en lisereacute autour des bordures deacutetritiques plus ou aoins corrodeacutees

ces quart

dans les joints de pression-dissolution su contact ces grains de

quartz

dans les aureacuteoles de nourrissages Lheacutematite remobiliseacutee apparaicirct dans presque toutes les fractures

t microfractures qui affectent les quartz leur nnurrissag gtr 13 aatrice ariumlieuse icircotons dans ces fractures associeacutees agrave lheacutematite la preacutesence ie carbonates qui nexistant pas dans la matrice du gregraves

- Gregraves rouges siliccedilifieacutes- un faciegraves tregraves caracteacuteristique de gregraves rouges sii-bull0s apparaicirct localement au mur de la mineacuteralisation et agrave peu de distance oe celle-ci (quelques megravetres au maximum) Ces gregraves ne forment cependant pas une aureacuteole continue au mur de la zone mineacuteraliseacutee On observe diffeacuterents fashyciegraves agrave des degreacutes de silicification variables Dans le faciegraves le moins sili-cirieacute les grains de quartz preacutesentent agrave leurs contacts des figures de pression-issclutien La matrice argileuse encore assez abondante est constitueacutee de coric magneacutesienne et dheacutematite Dans le faciegraves le plus silicifieacute le r-urrissage de quartz emplit tous les interstices du gregraves Les figures de pression-dissolution naffectent plus les grains mais la partie externe des nourrissages La matiegravere chloriceuse est peu abondante lheacutematite est toushyjours preacutesente eeprisonneacutee par les nourrissages

- ocircr- s vert clairIl sagit dun faciegraves de transition entre les gregraves roriteux gris de la zone mineacuteraliseacutee et les gregraves blancs des seacutediments r-raaux La -ritrice de ces gregraves est constitueacutee dun meacutelange dillite (en proshyportion rossantej et de chlorite (deacutecroissante) lieacutee agrave leacuteloignement de la -ne ririricircliseacutee

3 bull Les argiles

Les i r j i l i s qui constitue- la gangue de la aineacuteralisation ne peuvent ri assimileacutees contre cela avait eacuteteacute fait initialement aux peacutelites que or orraicirct ie part et dautre de la zone xineacuteraliseacutee vers la base de la =-iroence seacutediaientaire l l ies en diffegraverent par leur structure et leur oem-sitirr Ceci nexclut pas toutefois que du mateacuteriel peacutelicique tregraves trans--raeacute 3 i participeacute icirc la formation de ces argiles

109

t

bullt

La s t ruc tu re de ces a rg i l e s e s t ce l l e dune mylonite A l eacute c h e l l e de l affleurement e l l e s emballent l es boules de gregraves e t mateacuter ia l i sen t les plans de fracture qui deacutecoupent les gregraves AU microscope la c r i s t a l i s a t i o n des iuml pnyll ices est commandeacutee par les plans de c i sa i l l ements dans lesquels on -f observe eacutegalement des veinules de ca l c i t e e t de goechite-heacutemati te I

Les phy l l i t e s sont en major i teacute comme dans les gregraves de la c h l o r i t e | magneacutesienne l i l l i t e eacutetant le plus souvent accesso i re Notons eacutegalement | la preacutesence locale de tourmaline parfois t r egrave s abondante e t d a p a t i t e neacuteoformeacute

Labondance dans ce r t a ins eacutechan t i l lons de mineacuteraux lourds suggegravere que l a r g i l e deacuterive de la transformation des gregraves mais par endro i t s on ren- i centre eacutegalement noyeacutes dans la matrice ch lor i t euse de p e t i t s fragments de 1 peacute l i t e s dont la compositionessentiellement i l l i t i q u e e t le l i t age seacutedimen- t a i r e sont conserveacutes- Ainsi l es a rg i l e s myloni t iques qui enrobent les boules de gregraves paraissent deacuter iver agrave la fois de l a r g i l i s a t i o n des gregraves e t de la transformation du mateacuteriel peacute l i c ique

V - CONCLUSIONS

La s t ruc tu re tectonique pr incipale mise en eacutevidence dans le gisement de esc une zone mylonitique (meacutetrique agrave deacutecaireacutetrique) qui affecte exclusivement la socle au niveau du contact avec la couverture seacutedimentaire Toutes les autres s t ruc tures tectoniques zone agrave boules dans la couverture zone de c i shysail lement e t s c h i s t o s i t euml dans le soc le apparaissent comme des s t ruc tu res tectoniques associeacutees agrave ce t t e mylonite

La mylonice se preacutesente comme une roche entiegraverement r e c r i s t a l l i s eacute e et o r i en teacutee Elle r eacute su l t e dun eacutepisode tectonique majeur en compression faisant in te rveni r des c i r cu la t ions importantes de f luides qui sont agrave l o r i g i n e de la transformation to ta le de la roche

Le t o i t de c e t t e s y l e n i t e e s t cons t i tueacute dune zone de deformscion moins intense repreacutesenteacutee par la zone de c i s a i l l emen t Cecte dern iegravere peut s i n - j t e r p r e t e r conne cons t i tueacutee dun reacuteseau de couloi rs aiylonitiques deacutecimeacutetriqolaquo agrave aeuml t r iques qui deacutecoupent l a roche en l e n t i l l e s

Enfin c e t t e tectonique de compression se marque eacutegalement dans le seele par le deacuteveloppement dune s c h i s t o s i t eacute ougrave la c i r c u l a t i o n des f luides ^ duit la c r i s t a l l i s a t i o n de s eacute r i c i t s s

Dans la couver ture les deacuteformations associeacutees agrave la mylonite ne s e x - J prif-ent que par la zone agrave boules s i tueacutee agrave son tiur iuml l l e peut s i n t e r p r eacute t e r -e icirc tar t l eacutequ iva l en t s t r u c t u r a l de la zone de c i sa i l l ement du soc le

coupe S-S f i g i ) syc tneacute t i se les r e l a t i ons s p a t i a l e s des diffeacuterent es tectoniques d eacute c r i t e s On notera l a l l u r e an V ce la zone rylcnif- tue 2 o b l i q u i t eacute de d i rec t ion entre la couverture I-V) et la sy- icirc

Sur la car te s t r u c t u r a l e syntheacutetique ( f i g 3 ) la sy loc i te se canton5 e

tans un tou lo i r l i a i t par les accidents 1 e t qui conerocircle l ex tens ion iuml l a t eacute r a l e de La zone de detortiaticr nax ina le sect

--_ riveau d eacuterosion ac tue l t ig 7) l enracinement de la mylonite dans J I s icirc 2r=s peut 5cra in te rpreacute teacute comme eacutetant son amortissement dans la couvertuiuml^ bull5 as i r a i IZ i Laac ion dans les oians de s t r a t i f icat icr

110

a r i laquornalraquoraquocraquo

ANTE EVENEMENT

1

niveau Jjrdiiwa

h bull

ampeuml -

j e

bullWf V gtamp XT

jr i-f bull bull

-r- bull

pes Evatasxr

Fig P o s i t i o n s du corps m i n eacute r a l i s eacute avant e t apreumls l e retournement

Les f a i b l e s r e j e u x a s s o c i eacute s acirc c e t t e mylon i te ne nous amegravenent pas agrave l i n t e r p r eacute t e r comme un plan de deacuteco l l ement ou d eacute c a i l l a g e important Far c o n t r e 1ircerse transformat ion de la roche e n c a i s s a n t e s o u l i g n e l impor tance des c i r c u l a t i o n s de f l u i d e s au s e i n de c e t t e zone t e c t o n i q u e qui a sans doute eacute t eacute l e s i egrave g e de p r e s s i o n s f l u i d e s anormales Les zones acirc b o u l e s de l a c o u v e r shyture d i s t a n t e s de l a zone myion i t ique du s o c l e do ivent a l o r s s i n t e r p r eacute t e r corne des zones de s u r p r e s s i o n f l u i d e s l o c a l e s c o n t r ocirc l eacute e s par l e s p lans de c i s a i l l e m e n t qui se pro longent dans l a couverture ou par des p lans s a n i s o r r o p i e t e l que l e c o n t a c t s o c l e - c o u v e r t u r e ou g r egrave s - p eacute l i t e s

Leacutetude des a l t eacute r a t i o n s de D a montreacute limportance des pheacutenomegravenes hydro-thermaux qui sont guideacutes par l e s structures tectoniques e t surtout par l e s zones mylon i t i s eacutees Ces c i rcu la t ions hydrothermales ont pour e f f e t s majeurs un deacutepart massif de s i l i c e e t une neacuteoformation d a r g i l e auss i bien dans le soc le que dans la couverture

La mineacuteral isat ion uranifegravere se cantonne dans la zone agrave boules plus ou moins mylonit iseacutee de la couverture Elle saccompagne dune zoneacuteographie de la nature des mineacuteraux arg i leux La zone mineacuteral i seacutee formeacutee de gregraves e t d arg i shyles noirs e s t en e f f e t riche en ch lor i t e exclusivement magneacutesienne A ses eacutepontes dans le soc le blanchi (mylonite e t zone de c i sa i l l ements ) e t l e s gregraves g r i s la proportion de ch lor i t e magneacutesienne diminue au prof i t dune c h l o shyr i t e alumineuse et l i l l i t e devient de plus en plus importante jusquagrave devenir exclusive loin de la mineacuteral i sat ion dans les gregraves blancs et dans le soc le heacutematiseacute

Les donneacutees geacuteochronologiques ont montreacute que l e s s e n t i e l des mineacuteral i shysations (I100 MA Agravenon 1974) et des a l t eacutera t ions assoc ieacutees aux structures tectoniques (acircge K-Ar de 1200 MA sur arg i l e s des zones myloni t i seacutees CLAUER

111

Strasbourg) donnent des Sges qui naparaissent pas perturbeacutes par leacuteveacutenement CARSWELL (478 MA WANLESS et al 1968) Ceci e s t confirmeacute par l e s observashytions s tructurales qui ne mettent pas en eacutevidence des structures majeures poushyvant ecirctre assoc ieacutees avec cert i tude agrave cet eacuteveacutenement Ce dernier responsable du retournement de la seacuter ie e n t i egrave r e soc le co l l eacute agrave la couverture ne doit provoquer quun eacuteca i l lage agrave large mail le-

Dans le d eacute t a i l agrave l i n t eacute r i e u r de l eacute c a i l l eacute de D l e s perturbations que l on rattache agrave leacuteveacutenement ne sexpriment que par la rotat ion e t la reacuteorganishysat ion des boules selon FI et par des rejeux (effondrements) du rubannement du socli et des fractures qui provoquent un glissement vers le Sud de tout le bacirct i sans pour autant perturber la configuration geacuteneacuterale des grands ensembles structuraux^

rig i Coupe schfsacique -e la zone aineacuteraLiseacutee

112

Reacutefeacuterances citeacutees

Anonynous(1974) - The Carswell circular structure and the Cluff Lake uranium ore bodiesin Farslow GR eacutedFuelsa geological appraisal GeolSes Sa3k5psonb 2^^7 -61

DLSOYER DE SEGONZAC G (1969) - Les mineacuteraux argileux dans la diagenecircse Passage au meacutetamorphisme Mecircm Sera Carte cecircol Ale Low 29 317 p

HARPES CT (1977) - Uranium metallogenic studiesIII Cluff Lakeiw 5umzr of Investigationsl977SaskGeolSurveacutedChristopher and macdonaldp136-146

KOEVE J (1977) - Uranium metallogenic studiesII Rabbit LakeMineralogy and Geochemistryin Sutrzzru of Investigations 1977SaskGeolSurv edChristopher and Macdonaldp 124-135

VWXLSSS RKSTEVENS RDLACHAXCE GR et EDMOSDS C M (1968) - Age detershymination and geological studiesK-Ar isotopic agesReport 3 GeclSurvCar Pater S7-2art A 141 p

113

CARACTERISTIQUES MINERALOGIQUES DES

PRINCIPALES OCCURRENCES URANIFERES DE

LANNEAU DE CARSWELL

(CLUFF LAKE ATHABASCA)

par

F RUHLMANN

OOGEMA - Laboratoire de Mineacuteralogie BP 99 92320 Chacirctillon-sous-Bagneux

M 1 5pound

CARACTERISTIQUES MXNERALOGIQUES DES PRINCIPALES OCCURRENCES URANIFERES

DE LANNEAU DE CARSWELL (CLUFF LAKE - ATHABASCA)

par

F RUHLMANN

COGEMA - Laboratoire de Mineacuteralogie - BP 99 - 92320 CHATILLON SOUS BAGNEUX

I - GENERALITES

Les principales occurrences uranifegraveres ie la reacutegion de Carswell sont local iseacutees sur la bordure Sud-Ouest de la structure circulaire (figure ci-dessous) I l sagit dune vingtaine doccurrences encaisseacutees aussi bien dans l e s formations meacutetamorphiques du socle que dans l es formations greacuteseuses heacutelikiennes que constituent l es gregraves dAthabasca

oraquolaquoo- c9 se

p= Fornitilaquon Carsueil

] - ltvnit bullgtraquo Aicirchbisti

uiscordjnre

I bullbull bull lllliPto r -LitgtllaLlt

| - - bullbull i-t^ bullbull 11t L qittgt rouqr

~~~~ Coniici t)coloi|tqui _ _ F u i i c

loue airugravecjtjiMise

^ bull bull N lnute prifiiipiLe

liteacui indice itllriiiina

Localisation des gisements et des indices uranifegraveres dans la structure Carswell (dapregraves HARPER 1980)

U7

Parmi les occurrences les plus typiques il faut signaler celles de Claude Claude Ouest OP en ce qui concerne les mineacuteralisations intrasocl2 et D pour ce qui est des mineacuteralisations intragreacuteseuses Le corps D actuellement exploiteacute renfermait 5000 tonnes duranium agrave une teneur moyenne de lordre de 7

Leacutetude meacutetallogeacutenique a porteacute sur lensemble des anomalies uranifegraveres de lanneau de Carswell Elle a abouti agrave la mise en eacutevidence bull de quatre parageneses meacutetallifegraveres majeures Ces derniegraveres sobservent j aussi bien dans la couverture que dans le socle selon les occurrences j Le corps mineacuteraliseacute D repreacutesente actuellement la seule mineacuteralisation directement localiseacutee agrave la discordance gregraves-socle (cf EY et al ce volume) |

Ces quatre parageneses correspondent agrave quatre eacutepisodes meacutetallogeacuteniques seacutepareacutes dans le temps mais freacutequemment localiseacutes dans les mecircmes structures Ce sont des eacutepisodes typiquement hydrothermaux dune ampleur extrecircmement variable qui ne sont pas seulement typiques de la reacutegion de Carswell Ils sintegravegrent parfaitement dans lhistoire meacutetallogeacutenique de lensemble du bassin Athabasca S

La mise en place des mineacuteralisations saccompagne de processus bull dalteacuteration de la roche encaissante greacuteseuse meacutetamorphique ou granitishyque Leacutetude des aureacuteoles dalteacuteration deacuteveloppeacutees autour des zones uranifegraveres devrait nous permettre de deacutefinir des guides de prospection agrave leacutechelle reacutegionale

Lindividualisation des quatre parageneses uranifegraveres est baseacutee sur plusieurs critegraveres qui sont dordre textural mineacuteralogique et geacuteochimique Les quatre parageneses toutes uranifegraveres sont les suivantes (cf tableau)

(1) la paragenegravese agrave uraninite - seacuteleacuteniures et sulfures (2) la paragenegravese agrave pechblende - heacutematite (3) la paragenegravese agrave pechblende - carbonate (4) la paragenegravese agrave coffinite - sulfures

II - LES DIFFERENTES PARAGENESES

1 - La paragenegravese agrave uraninite - seacuteleacuteniures et sulfures

Cette paragenegravese meacutetallifegravere qui comme nous lavons signaleacute auparavant apparaicirct aussi bien dans les gregraves de la couverture que dans le socle deacutebute par un deacutepSt duranium qui peut sexprimer soit sous forne de titanate duranium ou soit sous forme doxyde uraneux

Les titanates duranium apparaissent preacutecocement au sein de la phase uranifegravere Ils ont eacuteteacute subdiviseacutes selon des critegraveres morpholoshygiques lt5t chimiques en deux cateacutegories

La premiegravere regroupe des amas globulaires agrave composition -regraves variable Il sagit dune association uranium - titane reacutesultant dune adsorption de luranium sur un substratum titane Celui-ci est agrave r-icirccncrcher soit ians les mineacuteraux lourds deacutetritiques lorsque lon

118

laquoftiuml- ^ t ^ laquo ^ ^

Mineacuteraux non

u r a n i f egrave r e s

Paragenegravese agrave URANINITE-SULFUBES

| Pa ragenegravese agrave | Pa ragenegravese agrave | Pa ragenegravese agrave | | PECHBLENDE-HEMATITEJ PECHBLENDE-CARBONATEl COFFINITE-SULFURESl

P a r a g u a n a j u a t i t e - o r G u a n a j u a t i t e - a l t a iuml t e Claus tha l i t e - c a l a v eacute r i t e Freboldi te-gersdorff i t e Ni cke l i t e - s k u t t e r u d i t e S u l f u r e s de molybdegravene G a l egrave n e - c h a l c o p y r i t e

P y r i t e - m a r c a s i t e

C h a l c o p y r i t e Galegravene P y r i t e

M a r c a s i t e Or

Heacutemat i t e Magne t i t e L imoni te G o e t h i t e

Pyrite Chalcopyrite

Pyrite Galegravene

Mineacuteraux uranifegraveres

Uraninite Branneacuterite

Uraninite Pechblende Pechblende Coffinite

Associations Caracteacuteristiques

U-Bi -Mo ( Te-Se-S ) Au-Ag Sous groupe 1

U-Pb-Cu(S-Se) Sous groupe 2

U - Fe U - Ca (S) U - Si (S)

Encaissants des

mineacuteralisations

Gneiss biotitiques | Gneiss quartzo-felds-| | pathiques | Gregraves

(socle ) Formations greacuteseuses de couverture

Gregraves et socle

Gregraves et socle

Support des mineacuteralisations

Chlorite Mg -raquo D Chlorite Mg+illite-Claude-Dominique Peter

Quartz -raquo OP - Dominique Peter Calcite

Age I Preacutecambrien Remobilisations pendant le Paleozoicircque

Occurrences Claude - D - Dominique Peter

OP - Donna socle - Numac Donna - S E - U

Toutes occurrences

Tableau Les principales paragenegraveses uranifegraveres de lanneau de Oarswell

se trouve dans un encaissant greacuteseux soit dans des mineacuteraux titanes associeacutes aux gneiss biotitiques dans le cas des mineacuteralisations intrasocle

1 La seconde regroupe les branneacuterites donc des mineacuteraux

parfaitement deacutefinis Ces branneacuterites sont relativement exceptionnelles par rapport aux titanates duranium s

Loxyde uraneux constituant la principale expression mineacuteralo-gique de luranium preacutesente plusieurs faciegraves conditionneacutes par la nature de la roche encaissante Cest ainsi quapparaissent des oxydes uraneux fibreux rubanecircs et automorphes Ces trois faciegraves sont disposeacutes dans cet ordre des eacutepontes au coeur des structures mineacuteraliseacutees

Au deacutepocirct de la phase uranifegravere succegravede un deacutepocirct de mineacuteraux seacuteleacutenieacutes sulfureacutes la nature et limportance de cette phase est fonction de la nature de lencaissant Cest ainsi quen preacutesence dun gneiss biotitique la paragenegravese senrichit en sulfure de molybdegravene qui tend agrave disparaicirctre dans un encaissant de gneiss quartzo-feldspathique Lassociation la plus complegravete est celle observeacutee dans un sondage recoupant un appendice du corps mineacuteraliseacute D

- paraguanajuatite - or - guanajuatite - altaite

|Bi2(SeS)| |PbTe| - clausthalite - calaverite

|PbSe lAuTeJ - freboldite - gersdorffite

|CoSe| |NiAsS| - nickeline - skutterudite

|NiAs| |CoAs|3

- sulfures de molybdegravene - galegravene - chalcopyrite

|PbS| |CuFeS | - pyrite - marcasite

|FeS2| |FeS2l

A ces mineacuteralisations meacutetallifegraveres peuvent ecirctre associeacutes deux types de gangues dune part une association de chlorite magneacutesienne et dillite et dautre part un quartz hyalin au faciegraves parfaitement automorphe qui apparaicirct aux eacutepontes des structures filoniennes

2 - La paragenegravese agrave pechblende - heacutematite

Cette paragenegravese na eacuteteacute observeacutee pour linstant que dans les formations greacuteseuses de la couverture Il sagit de mineacuteralisations sur fracture dont la paragenegravese est composeacutee exclusivement doxydes En effet loxyde duranium qui sexprime sous forme de pechblende est associeacute agrave de lheacutematite

La mise en place de cette mineacuteralisation saccompagne dune dissolution des grains de quartz Dans la zone uranifegravere seuls les mineacuteraux reacutefractaires tels que le rutile et le zircon subsistent A partir de cette zone uranifegravere se produit une diffusion de la mineacuterali-

120

sation dans lencaissant greacuteseux diffusion faciliteacutee par la microporositeacute des gregraves

Cette paragenese est issue dun processus mecirctallogeacutenique totalement diffeacuterent du preacuteceacutedent En particulier la composition chimique des oxydes duranium est tregraves contrasteacutee et agrave partir des teneurs moyennes en plomb on aboutit agrave un acircge moyen minimum de lordre de 300 millions danneacutees (cf eacutegalement PAGEL ce volume) Cet eacutepisode sinteacutegrerait donc agrave leacutepisode 3 de HOEVE et al (1981) pour lequel une association pechblende - heacutematite a eacuteteacute mise en eacutevidence

3 - La paragenese agrave pechblende - carbonate

Cette paragenese apparaicirct dans toutes les occurrences uranifegraveres que nous avons eacutetudieacutees Il sagit dune mineacuteralisation uranifegravere en position fissurale ougrave loxyde duranium preacutesente le faciegraves pseudo-spheacuterolitique typique des deacutepocircts de pechblende

La phase sulfureacutee associeacutee agrave la pechblende er agrave la gangue carbonateacutee est la pyrite

Les nombreuses variations de pouvoir reacuteflecteur observables au sein de la phase uranifegravere sont agrave mettre en relation avec une coffini-tisation de celle-ci

4 - La paragenese agrave coffinite - sulfures

Cette paragenese comme la preacuteceacutedente provient dun remaniement de la paragenese primaire agrave uraninite Il sagit dun deacutepocirct de silicate uraneux geacuteneacuteralement associeacute agrave dautres composeacutes uranifegraveres tregraves mal deacutefinis tels que des silico-phosphates ou des silico-titanates duranium Ces mineacuteraux sobservent soit en aureacuteole autour des sulfures tels que pyrite et chalcopyrite soit en impreacutegnation des phyllites hydrothermashyles

Ce type de paragenese est particuliegraverement bien deacuteveloppeacute dans les mineacuteralisations associeacutees aux faciegraves de Bregraveche de Cluff

III - CONCLUSIONS

Les eacutetudes meacutetallogeacuteniques des occurrences uranifegraveres de lanneau de Carswe11 ont permis de mettre en eacutevidence la preacutesence de plusieurs pheacutenomegravenes mineacuteralisateurs La coexistence de ces derniers au sein des mecircmes structures mineacuteralisables est lune des raisons de la complexiteacute de ces derniegraveres Il reste dans un proche avenir agrave deacutefinir le caractegravere eacuteconomique de chacun de ces pheacutenomegravenes mineacuteralisa-teurs qui sont tous agrave caractegravere hydrothermal Les mesures dacircge effectueacutees sur les principales paragenegraveses uranifegraveres montrent quil existe un certain laps de temps entre le deacutepocirct des premiegraveres agrave uraninite seacutelecircniures et sulfures qui se fait vers 1200 millions danneacutees et celles agrave heacutematite pechblende et pechblende - carbonate qui se fait vers 250-300 millions danneacutees

121

f

REFERENCES -J bull gt

HARPER CT (1980) - Uranium Metallogenic Studies Cluff Lake Area Summary of Investigations Sask Geol Surv pp 96-106

bullA

HOEVE J CUMMING GL BAADSGAARD H and MORTON RD (1981) - Geochro- nology of uranium metallogenesis in Saskatchewan CIM Geology Division Sept 8-13 Saskatoon Technical Program pp 11-12 laquo

122

LEXEMPLE DES GISEMENTS DE LAVEYRON LIAISON AVEC UNE

DISCORDANCE PALEOZOIQUE

123

GISEMENTS URANIFERES DANS LE SOCLE ROUERGAT

ET SA COUVERTURE PERMO-CARBONIFERE

par

JM SCHMITT

Ecole Nationale Supeacuterieure des Mines de Paris

Centre de Geacuteologie Geacuteneacuterale et Miniegravere 35 rue St Honoreacute 77305 - FONTAINEBLEAU Cedex

n laquos liu

GISEMENTS URANIFERES DANS LE SOCLE RQUERGAT


JM SCHHITT - Ecole Nationale Supeacuterieure des Mines de Paris Centre de Geacuteologie Geacuteneacuterale e t Miniegravere 35 rue Saint-Honoreacute 77305 FONTAINEBLEAU Cedex

I - CADRE REGIONAL DES GISEMHiTS

1 Si tuat ion

Les gisements e t indices uranifegraveres eacutevoqueacutes i c i sont loca l i seacutes au coeur du deacutepartement de lAveyron dans le massif du Leacutevezou I l s a g i t de la par t ie o r ien ta le du Rouergue C r i s t a l l i n deacutefini par COLLOMB (1970) Cette reacutegion e s t l imiteacutee geacuteologiquement e t geacuteographiquement ( f ig 11 au Nord par e cours de lAveyron e t l e Deacutetroit de Rodez agrave l E s t e t au Sud par l e cours ciu Tarn les Grands Causses e t l es bassins permo-carbonifegraveres de Saint-Affrique e t de Brousse-Broquiegraves agrave l Ouest enfin par l acc iden t Cassagnes-Rodez e t l es plateaux du Segala Les mineacuteral isat ions uranifegraveres ont eacute teacute rencontreacutees dans le socle meacutetamorphique e t sur son pourtour dans les seacutediments permo-carbonifegraveres de couverture

l|njiuml|icirc[[tly|[Beiiholene ^ _

pU 0+ÛDl iumlV 7 Oecirctroiumlc de j | | HOOEZfJjjlljhh


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laquoUi[[i i it iuii i i i bull mdash

FigT- Le massif meacutetamorphique du Leacutevezou 1-gneiss varieacutes et micaschistes 2-orthogneiss des Palanges (au Nord) de Camps (agrave lOuest) et de Cassagnes (au Sud-Ouest) 3-Terrains permo-carbonishyfegraveres A-Terrains secondaires et tertiaires U-principaux gicirctes urashynifegraveres

127

2) Le socle meacutetamorphique

Bien que dans le deacutetail la geacuteologie du socle pose de nombreux problegravemes la disposition densemble est peu controverseacutee

- le coeur du massif (figM est constitueacute par ledocircme du Leacutevezou formeacute de gneiss peacutelitiques parfois migmatitiques Le pourtour du docircme est souligneacute par une ceinture leptyno-amphibolique surtout bien deacuteveloppeacutee au Sud et agrave lOuest

- Vers lexteacuterieur on rencontre une seacuterie complexe de micaschistes et de paragnecirciss comprenant quelques intercalations volcano-seacutedimen-taires Cette formation constitue au Sud la base de la seacuterie de lAlbigeois

Des orthogneiss de granite agrave biotite apparaissent en position intrusive agrave diffeacuterents niveaux de la seacuterie micaschisteuse les plus imporshytants (fig1) sont ceux des Palanges au Nord de Oomps agrave lOuest et le granite migmatitique de Cassagnes ou orthogneiss du Pinet qui seacutetire sur toute la bordure sud du massif

3) Les bassins permo-carbonifegraveres

Les premiers seacutediments connus transgressifs sur le socle meacutetamorshyphique sont dacircge carbonifegravere et pennien ils naffleurent toutefois pas tout autour du massif mais constituent des bassins bien deacutelimiteacutes deacutetendue variable

- le bassin de Gages-Bertholegravene au Nord-Ouest sappuyant sur le flanc Sud du deacutetroit de Rodez

- le petit bassin de Secoules-Preacutevinquiegraveres toujours en bordure du deacutetroit

- lo bassin permo-houiller de Sermels nettement plus eacutetendu bornant lextension Nord-Est du socle

- au Sud-Est le bassin de St Rome-de-Tarn constituant la bordure Nord du bassin de St Affrique

- enfin le bassin de Brousse-Broquiegraves au Sud petite digitation occidentale du bassin de St-Affrique et seacutepareacute du bassin de St Rome par une structure en horst du socle (GOLOUBINOFF 1979)

Dans tous ces bassins le Carbonifegravere nest repreacutesenteacute de faccedilon certaine que par le Steacutephanien et sa puissance paraicirct tregraves variable LAutunien savegravere plus ou moins nettement transgressif sur le Steacutephanien f| Par ailleurs les limites deacuterosion actuelles des terrains permiens et carbo-J nifegraveres semblent dans lensemble tregraves proches des limites initiales des S deacutepocircts la seule exception dimportance pouvant ecirctre le bassin de Sermels au Nord-ESt

La plupart de ces bassins permo-carbonifegraveres ont eacuteteacute conceacutedeacutes J

pour houille dans le passeacute mais tous sans exception font ou ont fait lt lobjet de permis de recherche ou dexploitation pour uranium

128

4) Les mineacuteralisations

Lensemble du massif a connu depuis la fin des anneacutees 50 dintenses travaux de prospection pour uranium Ceux-ci nont pas donneacute lieu jusquagrave preacutesent agrave des deacutecouvertes tregraves importantes gt plusieurs gicirctes de taille modeste mais parfaitement exploitables ont toutefois eacuteteacute mis en eacutevidence ainsi quun tregraves grand nombre de petites concentrations et dindices Ces principales occurrences occupent quatre zones

- au Nord Nord-Ouest le massif des Palanges contient encaisseacutes dans un orthogneiss acide deux gicirctes importants Bertholegravene et La Loubiegravere occupant lextreacutemiteacute occidentale de 1orthoneiss A mi-chemin de ces deux gicirctes agrave Bennac-La Lussaques cest la couverture permo-carbo-nifegravere qui contient des mineacuteralisations Dans les trois cas les gicirctes ont fait lobjet de reconnaissances tregraves approfondies de travaux miniers ou dun deacutebut dexploitation Dautres indices dimportance variable soit dans le Permo-Carbonifegravere soit dans de petits pointe-ments orthogneissiques seacutechelonnent vers lEst le long du contact socle-couverture et de laccident des Palanges bordant au Sud le deacutetroit de Rodez

- au Nord-Est cest le bassin de Sermels qui a fait lobjet dintenses prospections et plus particuliegraverement les seacutediments permiens si des anomalies notables ont eacuteteacute mises en eacutevidence aucune concentration importante nest jusquici connue Nous rattacherons agrave cette zone quelques anomalies associeacutees au petit bassin de Recoules-Previnquiegraveres Aucun indice uranifegravere dans le socle na eacuteteacute agrave notre connaissance mis en eacutevidence dans ce secteur

- au Sud cest le bassin steacutephanien de Brousse-Broquiegraves qui renferme la totaliteacute des mineacuteralisations eacuteconomiques Les concentrations y sont encaisseacutees pour partie dans des zones failleacutees du socle schisteux et dans les niveaux deacutetritiques (seacuterie de la Vigne) du Steacutephanien sus-jacent Les mineacuteralisations du socle sont donc dans ce secteur aveugles pour la plupart Dautres petites concentrations ou anomalies sont par ailleurs connues dans lAutunien de Brousse-Broquiegraves ainsi que dans le bassin permo-carbonifegravere de St Rome-de-Tarn plus agrave lEst

- il faut enfin signaler en plein coeur du Leacutevezou dans le secteur de Salles-Curan quelques indices dans des micaschistes et des gneiss migmatitiques qui ont fait lobjet dune demande de permis

Ce rapide tour dhorizon des mineacuteralisations uranifegraveres du massif du Leacutevezou montre donc une eacutetonnante concentration des indices sur le pourtour du massif cristallin et plus preacuteciseacutement au voisinage du contact socle-couverture Cette reacutepartition reacutesulte probablement pour partie dune densiteacute ineacutegale dans la reacutepartition des travaux de recherche qui avaient parfois pris pour cible des mineacuteralisations permiennes du type Lodegraveve il nen demeure pas moins que le coeur du massif paraicirct pauvrement mineacuteraliseacute en reqard de ses bordures qui rassemblent un nombre dindices tregraves consideacuteshyrable

Bien quencaisseacuteesdans des roches de natures tregraves varieacutees toutes ces mineacuteralisations celles du socle comme celles de la couverture monshytrent un air de famille indubitable La cause en est la nature et la

129

disposition similaire des mineacuteralisations uraniferes et surtout une profondraquo eacutevolution mineacuteralogique des roches encaissantes tregraves typique dans ces aspects macro et microscopiques

Nous preacutesentons ici plus particuliegraverement les mineacuteralisations du bassin de Brousse-Broquiegraves encaisseacutees dans le socle micaschisteux et les seacutediments steacutephaniens sus-jacents et celles intragneissiques du secteur de Bertholegravene Leur comparaison conduit agrave eacutetablir un portrait-robot provisoire de ces gicirctes rouergats

Fiq 2- Situation et carte geacuteologique du bassin de Brousse-Broquiegraves (dapregraves YERLE et THIRY 1979)

II - MINERALISATIONS ORAMPERES DO BASSIN PB BBOUSSE-BBOQOIES

Le bassin permo-houiller de Brousse Broquiegraves sallonge sur 14 km en direction EW en sinseacuterant profondeacutement dans le socle meacutetamorphique (fig2) Les premiers indices uraniferes ont eacuteteacute deacutecouverts en 1958 dans le Stephanien Ce nest que dix ans plus tard que dimportantes mineacuteralisations ont eacuteteacute deacutecouvertes dans les roches du socle

) Les roches encaissantes

a) Le socle est essentiellement constitueacute de schistes monotones gris agrave verdacirctre Ces roches agrave seacutericite chlorite et biotite montrent quelshyques rares lits greacuteseux agrave quartz albite et feldspath ainsi que quelques lits graphiteux Des schistes greacuteseux plus durs et plus eiairs sindividuashylisent agrave certains niveaux de cette seacuterie

La plupart des reacutesultats preacutesenteacutes dans ce chapitre font appel aux travaux de JJ YERLE au sein de notre laboratoire puis agrave la Socieacuteteacute MINATOME SA

130

Luniteacute peacutetrographique la plus remarquable du socle reste le Porphyroicircde de Reacutequista qui affleure sur la bordure nord du bassin Cest un orthogneiss clair reacuteguliegraverement folieacute agrave quartz bleuteacutes dorigine rhyolitique probable On attribue agrave lensemble de ce socle un acircge cambrien agrave ordovicien

b) La couverture permo-houillegravere est repreacutesenteacutee dans le bassin de Brousse-Broqulegraves par le Steacutephanien et lAutunien Le Steacutephanien qui encaisse la totaliteacute des mineacuteralisations eacuteconomiques de la couverture est une seacuterie agrave dominante volcano-deacutetritique qui se subdivise en trois termes (IumlERLE 1978)

- le conglomeacuterat infeacuterieur de puissance tregraves variable constitueacute de gros blocs de deacutemantegravelement du socle

- la seacuterie cineacuteritique (ou seacuterie des Gores) qui comprend essentiellement du mateacuteriel volcanique (cineacuterites et bregraveches cineacuteritiques)

- enfin la seacuterie de la Vigne essentiellement deacutetritique composeacutee de conglomeacuterats darkoses grises et roses de silts et shales charbonshyneux et de quelques rares niveaux cineacuteritiques Cette seacuterie est dateacutee par palynologie du Steacutephanien B

LAutunien apparaicirct transgressif sur le Steacutephanien et deacutebute par un conglomeacuterat (conglomeacuterat du Gorp) agrave eacuteleacutements de schistes A lAutunien infeacuterieur gris schisto-greacuteseux et dolomitique succegravede lAutunien rouge qui constitue dans le bassin le sommet de la seacuterie stratigraphique

2) Structure du bassin

Lagencement structural densemble du bassin en fosseacutes et horsts dallongements Est-Ouest est ducirc agrave une tectonique cassante active tout au long des deacutepocircts permo-houillers

Cette tectonique dextension sub-meacuteridienne (LILLIE 1978a) a provoqueacute le deacutecoupage de la couverture en panneaux (allongeacutes Est-Ouest) basculeacutes entre des failles normales agrave pendage Nord Le socle et la couvershyture sont solidaires dans chaque panneau mais les accidents cisaillants du socle se divisent dans la couverture

Le mouvement paroxysmal de basculement vers le Sud des panneaux paraicirct post-autunien mais le jeu des accidents tout au long de la seacutedimenshytation se traduit par des discordances angulaires progressives entre les diffeacuterents termes de la seacuterie

La disposition densemble obtenue est une suite de gouttiegraveres tectoniques dallongement E-W

i) Reacutepartition des mineacuteralisations

Les mineacuteralisations essentiellement constitueacutees doxydes dU et de coffinite ne forment jamais de poundilons bien individualiseacutes mais dessishynent des amas diffus tant dans le socle que dans la couverture Les zones mineacuteraliseacutees importantes se caracteacuterisent toutefois toujours par une densiteacute de fracturation anormalement importante

La disposition des zones mineacuteraliseacutees par rapport aux structures tectoniques en gouttiegraveres est illustreacutee par la coupe de la fig 3 repreacutesen-

131

300

Fig i- Secteur du Roube Disposition des mineralisations dapregraves YERLE (1978)

132

ant le secteur du Roube Les mineacuteralisations du socle occupent les multiples bullractures dune zone tectoniseacutee de 1 agrave 10 m de puissance et de direction Ni 15 Les mineacuteralisations sont connues sur plus de 50 m de profondeur et iennent jusquau contact de la couverture

Dans la couverture les concentrations se superposent en grande partie agrave celles du socle schisteux mais seacutetalent beaucoup plus largement vjto-ir du faisceau de failles impreacutegnant principalement la seacuterie de la icircqne et sont particuliegraverement deacuteveloppeacutees sur le flanc Sud le plus tecto-rise de la gouttiegravere

Cette disposition geacuteneacuterale est respecteacutee par toutes les mineacuteralisashytions de quelque importance Les quelques petits anas reconnus dans la seacuterie rineacuteritique comme dans lAutunien restent pour leur part tregraves ponctuels

-i- Pheacutenomegravenes macroscopiques et mineacuteralisations

Les observations sur carottes et en travaux miniers reacutevegravelent agrave _6teacute des faciegraves lithologiques encaissants habituels lexistence tant dans le socle que dans la couverture de zones originales par leur coloration leur texture ou mecircme leur mineacuteralogie Lacquisition de ces caractegraveres particuliers paraicirct toujours tardive soit quils paraissent lieacutes agrave certaines fractures soit que lenveloppe de ces zones recoupe franchement la stratifishycation ou la schistositeacute

Le deacuteveloppement dune coloration rose aux deacutepens des faciegraves lithoshylogiques habituellement gris ou verts est le pheacutenomegravene le plus spectaculaire observable Cette coloration est lieacutee agrave des zones fractureacutees et se deacuteveloppe preacutefeacuterentiellement dans les faciegraves plus leucocrates ou plus feldspathiques iorthogneiss et niveaux greacuteseux du socle bancs arkosiques et galets granishytiques dans la couverture) Leacutetude systeacutematique a permis de confirmer les relations tregraves tocirct soupccedilonneacutees entre la coloration rose et la mineacuteralisation

- les faciegraves gris ne sont pratiquement jamais mineacuteraliseacutes les mineacuteralishysations apparaissent en revanche dans les faciegraves rosis du socle comme de la couverture agrave la faveur de zones fractureacutees

- pyrite et matiegravere organique qui sont geacuteneacuteraliseacutees dans les faciegraves reacuteduits de la couverture ne jouent un rocircle de piegravege pour luranium quagrave linteacuterieur des zones rosies

On observe par ailleurs dans tous les niveaux fins de la seacuterie de la Vigne ainsi quau voisinage de certaines fractures du socle des amas vaospheacuteriques (ou glomeacuterules) chloriteux seacutecants sur la stratification yu la foliation Ces glomeacuterules sont souvent bien exprimeacutes dans les faciegraves rosis mais sestompent tregraves rapidement au voisinage immeacutediat des zones mineacuteraliseacutees pour ceacuteder la place agrave dautres mineacuteraux sideacuterite pyrite bullt parfois heacutematite

ne rubeacutefaction rouge lie-de-vin lieacutee au deacuteveloppement dheacutematite

loparaicirct en in agrave proximiteacute immeacutediate de toutes les concentrations uranifegraveres

imDortantes

133

LITHOLOGIE MINERALOGIE

S E I S I I

rocha total

rlald k ralbita

quartz illitaraquo

1 raquosmct Pi chlofltraquo -sidaricirct -dolomiia- -lt

raquo lflO

argilaalt2u

| kaolin it illita

Chiorita smactita-

raquo 100 _

910 e

arkosa rosa grossier fractureacutes slyioliriseraquo agrave tachas rougas

arkosa rosa granuloma r i moyanna agrave glomacircrulas sstompacircs

arkosa rosa moyanna agrave glomerular

attompacircs

arkosa grisa lina agrave glomacircrulas

chloritaux

sittsat shaiumlaa charbonnaux

LVE231 LAVALLETTE arkosa grtsa grostiara

arkosa grisa fina agrave glomacircrulas

chioritaux

LVE227 LAVALLETTE 3 f r i cinacircrita glomeacuterulalra varia

Iglornacirciula compos i ta s)

arkosa finr grisa AQ LE ROUBE

arkosa moyanna rosa agrave passa

dolomitisacirca

etriacircrita grisa vardagravetra agrave

soharoidas

bragravech cinariliqua ross

eirtarita agrave spheroid da

devitrification m m

-^ l oqs l i t h o l o g i q u e s et m i n eacute r a l o g t q u f i s c a r a c t eacute r i s t i q u e s de la s eacute r i e s t eacute p h a n i e n

Y V S L i e l T H I K Y 1 9 7 9 )

13A

5) Evolution mineacuteralogique de lencaissant

Leacutetude mineacuteralogique de ces pheacutenomegravenes a eacuteteacute abordeacutee par diffracshytion des rayons X agrave partir deacutechantillons de sondage Les principaux faciegraves et associations mineralogiques de la seacuterie de la Vigne sont repreacutesenteacutes par les logs lithologiques et mineralogiques de la figure 4

Une particulariteacute mineacuteralogique remarquable de la seacuterie de la Vigne est labondance des feldspaths et en particulier de lalbite Le feldspath potassique plus variable apparaicirct lieacute essentiellement aux niveaux cineacuteriti-ques Les passeacutees riches en quartz (avec feldspaths subordonneacutes) corresponshydent quant agrave elles aux niveaux conglomeacuteratiqueiuml

Les faciegraves roses se caracteacuterisent par une proportion importante dalbite peu ou pas de feldspath potassique et une grande proportion de smectites dans la fraction fine

Leacutetude statistique systeacutematique a permis de montrer que le passage faciegraves grismdashraquo faciegraves rose traduit une veacuteritable albitisation du mateacuteriel La mineacuteralisation apparaicirct dans les faciegraves rosis enrichis en albite Parallegraveleshyment la fraction argileuse eacutevolue depuis les zones grises steacuteriles (illite+ chlorite) jusquaux zones mineacuteraliseacutees agrave illite+smectites Cette eacutevolution mineacuteralogique est sensible agrave toutes les eacutechelles aussi bien dans un mecircme sondage que dun secteur minier agrave un autre

Dans le socle les compositions mineralogiques apparaissent plus monotones que dans la couverture Le rosissement y traduit une albitisation particuliegraverement sensible dans le Porphyroiumlde de Requista Les smectites accompagnent les niveaux roses presque toujours mineacuteraliseacutes Les pheacutenomegravenes macroscopiques et mineralogiques accompagnant la mineacuteralisation apparaissent ainsi en tous points identiques dans le socle et la couverture Les mineacuteraux accessoires y montrent aussi le mecircme comportement pyrite dolomite et heacutematite apparaissant associeacutes aux passeacutees mineacuteraliseacutees

Les pheacutenomegravenes macroscopiques observeacutes traduisent donc dans les roches encaissant la mineacuteralisation dimportantes transformations mineraloshygiques dont la nature et la succession vont ecirctre preacuteciseacutees par 1eacutetude peacutetro-graphique

6) Succession des transformations mineralogiques

Le mateacuteriel seacutedimentaire de la seacuterie de la Vigne est essentielleshyment deacutetritique et issu du socle rouergat il sy ajoute en proportion modeste des mateacuteriaux volcaniques Les principaux mineacuteraux neacuteoformeacutes dans la couverture sont les chlorites lalbite les argiles (smectites et illite) la pyrite lheacutematite et des carbonates Les eacutetudes microscopiques montrent que les mecircmes mineacuteraux apparaissent neacuteotormeacutes dans le socle et quils respecshytent la mecircme succession mineacuteralogique

- les reacuteogeacutenegraveses da chlorite se deacuteveloppent essentiellement aux deacutepens Jes irvicas et des feldspaths (fig 5) 5ans ies faciegraves deacutetritiques fins l-s cnlontes en houppes juxtaposeacutees associeacutees agrave des petites lattes iaibita constituent les qlomerjles millimeacutetriques secants sur la ^ratification

135

feldspath K

Tig 5-Neacuteoqenegraveses des chlorites aux deacutepens des feldspaths potassiques ( Y E R L E 197

aureacuteole dalbite rouilleacutee puis plus limpide vers lexteacuterieur

illite

dolomite

albito agrave extinction commune avec laureacuteole

biotite

grand cristal deacutetritique de feldspath potassique

quart2 corrodeacute

i q I L - A l t i i t i s a l i o n du I s l d s p a t h p o t a s s i q u e v t R I E 1 9 7 8 1

136

- Les pheacutenomegravenes dalbitisation prennent des formes multiples Outre les lattes dalbite associeacutees aux chlorites ce plagioclase se deacuteveloppe aux deacutepens des feldspaths potassiques (fig 6) et des micas Lalbitishysation des silicates primaires apparaicirct particuliegraverement pousseacutee dans les faciegraves roses ougrave lalbite preacutesente un faciegraves rouilleacute bourreacute de petites inclusions caracteacuteristiques

- Les neacuteoformations dillite et de smectites se font aux deacutepens des silishycates deacutetritiques mais saccompagnent toujours de la deacutegradation des chlorites et de lhydrolyse de lalbite La pyrite paraicirct lieacutee agrave largi-lisation des biotites et des chlorites

- Lheacutematite napparaicirct que dans les faciegraves tregraves argiliseacutes ougrave lillite domine sur les smectites et ougrave des pheacutenomegravenes de silicification sont souvent visibles

~ Les mineacuteraux uranifegraveres paraissent en tous points comparables dans le socle et la couverture Contemporains des pheacutenomegravenes dargilisation ils prennent place de faccedilon similaire dans la succession paragenetique oxydes dabord coffinite ensuite associeacutee aux silicifications et aux faciegraves agrave illite heacutematite

- La dolomite enfin paraicirct toujours tardive englobant la plupart des mineacuteraux neacuteoformeacutes

La succession des neacuteoformations ainsi reconstitueacutee est repreacutesenteacutee par la figure 7

N E O G E N E S E S M I N E R A L E S D O M A I N E DE S T A B I L I T E

A L S I T E CHLORITES Dissolution du quar i2 j

S M E C T I T E S S U L F U R E S

O X Y D E S D U C O F F I N I T E

QUARTZ DE SILICIFICATION

I L L I T E H E M A T I T E Hvdroivse de lAIbneraquo

CARBONATES

jrcpsion des npogenegrave-jes mineacuterales dans le bassin de Srausse-Broquiegraves

La freacutequence relative des diffeacuterentes associations mineacuterales rtradenconcreacutees agraveleacutechelle de la seacuterie seacutedimentaire conduit agrave les regrouper dejy phases distinctes dextension tregraves diffeacuterente

137

- les neacuteoformations dalbite (rouilleacutee ou limpide) et de chlorite constituant la premiegravere paragenegravese de la figure 7 sont omnipreacutesentes dans le bassin permo-houiller de Brousse-Broquiegraves Ces transformations post-seacutedimentaires si elles prennent leur importance maximale dans la seacuterie de la Vigne affectent de faccedilon variable mais dans tous les M secteurs tous les termes du Steacutephanien et se manifestent aussi dans I la seacuterie autunienne (GOLOUBINQFF 1979) i

- le second groupe de parageneses (smectites illites neacuteoformeacutees sulfures et oxydes de fer quartz de silicification et mineacuteralisation uranifegraveref savegravere tardif par rapport agrave la phase dalbitisation il se deacuteveloppe J essentiellement agravepartir de certaines zones failleacutees qui avaient deacutejagrave guideacute 1albitisation son extension reste beaucoup plus modeste

Dans le socle en revanche les deux groupes de parageneses prennent une extension eacutequivalente

- la mineacuteralisation et les transformations qui lui sont associeacutees sont plus strictement limiteacutees au chevelu de fractures que dans la couvershyture

- mais surtout cest lextension de la paragenegravese agrave albite-chlorite qui paraicirct extrecircmement reacuteduite limiteacutee agrave la proximiteacute immeacutediate des zones failleacutees ou du contact socle-couverture

Le modegravele reacutesultant de la reacutepartition de ces parageneses est illustreacute par la figure S

bull par i it i orraquo

bullonlrirr

Ui oaroqenegraveses h B m u s s e - H r oquiegraves riiiDregraves V pound R L C et T H I R Y

ncle-ûuverture 2 - seacuterie cineritiquej Associations m i n eacute r a l o q i q u ehiorites -- -gtrnectites t sulfures gt- illite et heacute m a t i t e

138

Ill - GISEHBTT DE BERTHOLENE

Le gisement de Bertholegravene est situeacute sur la bordure septentrionale^ du Leacutevezou dans le massif des Palanges Ce massif orthogneissique est limiteacute au Mord (fig1) par le grand accident chevauchant NI20 qui met en contact le socle et sa couverture permo-carbonifegravere avec les terrains jurassiques du deacutetroit de Rodez

1) Les roches encaissantes

a) Le socle est repreacutesenteacute par un ensemble orthogneissique intrusif dans une seacuterie de paragneiss quartzeux et de micaschistes Deux faciegraves peacutetro-graphiques principaux ont eacuteteacute reconnus les ortholeptvnites claires et aplitiques dimportance faible en volume et lorthogneiss des Palanges proprement dit qui constitue le faciegraves dominant Cest une roche grenue qui varie daspect entre un granite porphyroiumlde agrave biotite et un gneiss agrave yeux feldspathiques et lits ds biotite discontinus De par ses caractegraveres cet orthogneiss repreacutesenterait un granite agrave tendance alcaline mis en place au Cambrien agrave un niveau eacuteleveacute de la croucircte et meacutetamorphiseacute il y a 370+20 Ma

(BAUBRON et al agrave paraicirctre) Les ortholeptynites sont interpreacuteteacutees comme le cortegravege de filons aplitiques et les faciegraves de bordure de ce granite Ces roches orthodeacuteriveacutees encaissent la totaliteacute des mineacuteralisations du gisement de Bertholegravene

b) La couverture permo-carbonifegravere

La seacutedimentation des deacutepocircts permo-houillers est guideacutee par le rejeu des accidents N20 et NI20 bordant le massif des Palanges agrave lOuest et au Nord Ces deacutepocircts bien deacuteveloppeacutes dans le deacutetroit de Rodez au niveau du petit bassin houiller de Gages-Bertholegravene sent en revanche consideacuterablement reacuteduits dans le massif des Palanges Le Steacutephanien qui ne deacutepasse pas 100 m dans la zone du gisement est exclusivement composeacute de deacutetritiques terrigegravenes et est localement absent dans la partie Ouest

LAutunien dont les limites de deacutepocirct sur le socle semblent agrave peine plus eacutetendues que celles du Steacutephanien deacutebute par un conglomeacuterat silicifiecirc et se poursuit par des gregraves micaceacutes et des argillites noires Le Saxonien enfin nest connu avec certitude dans le massif des Palanges que sur la bordure Ouest ougrave ses conglomeacuterats ravinent lAutunien et reposent localement sur le socle (FUCHS 1969)

Le Steacutephanien ne renferme pas agrave Bertholegravene mecircme de concentrations -iranifegraveres exploitables il montre toutefois quelques anomalies et est affecte au moins localement de transformations mineacuteralogiques semblables agrave celles du socle

icirc) Tectonique et mineacuteralisation uranifegravere

Le gisement uranifegravere est situeacute dans les orthogneiss pregraves du contact avec la couverture permo-carbonifegravere Le socle est recoupeacute par trois troupes de fractures agrave fort pendage N25 N70 et N120 Le groupe S25 constitue la structuration dominante et reacutesulte dun systegraveme dextension sub-horizon-

Mle SM3 LILLIE 1978b) Il faut probablement rattacher cette direction la famille daccident de la bordure Ouest du massif (fig1 qui gouverne iecircs le Houiller des mouvements locaux de subsidence Le groupe N120 parallegravele

139

L I T H O L O G I E

BERTHOLENE

D 4 2 0

Icirc l 5 m _

faciegraves macroscopique

orthogneiss rose taches jaunes sans biotite visible

rose agrave texture estompeacutee ftlonets hegravematisecircs

traces de biotite visibles

orthogneiss gns biottte abondante

biotite estompeacutee

rose et jaune texture estompeacutee

orthogneiss rose sans btotite visible

orthogneiss rose Scans biottte visible

texture totalement estompeacutee rose et heacutematiseacute

orthogneiss rose sansbtotite

texTure estomueacutee rose et hematise pseudo brechtque rose et heacutemanse

rose massif texture estompeacutee pseudo bregraveche rose siitcrfie et neacutematise

ortnognegtss rose Quelques traces deoiotnes

5 raquoD

M I N E R A L O G I E raquo

roche totale argi leslt2u

ralbite rargiles micas kaohnite

r sdente T m i c a s

r p y i eacute r i l l t a

auarti | Tsmectite

I i bull- logs ntnolngique^ et mineumlraloqiques Hertholeacutene

caracteumlristiaues du gisement de

UO

au deacutetroit de Rodez limiteacute agrave certaines parties du gisement pourrait constituer un controcircle structural agrave grande eacutechelle

Les zones mineacuteraliseacutees proprement dites se caracteacuterisent par une densiteacute de fracturation tregraves intense 5 agrave 20 fois supeacuterieure agrave celle des zones environnantes (LILLIE 1978 b)

Lessentiel de la mineacuteralisation disseacutemineacutee est constitueacutee de coffinite Bile est toujours associeacutee agrave une pyrite en voie dheacutematisation et localement agrave dautres sulfures Dans les zones les plus riches on rencontre des veinules contimeacutetriques qui contiennent coffinite pechblende et marcasite Les directions porteuses semblent appartenir aux systegravemes N25 et N70 et le contour de lamas mineacuteraliseacute qui en reacutesulte seacutetire en direction N40

En surface et localement jusquagrave 40 m de profondeur on rencontre des mineacuteraux secondaires autunite et meacuteta-autunite chalcocite carno-tite et tyuyamunite (SCHMITT et PHAN 1981)

3) Aspect macroscopique des alteacuterations de lencaissant

A laffleurement dans toute la partie sud du massif et geacuteneacuteralement dans toute les parties profondes des sondages eacutetudieacutes les orthogneiss preacutesentent un faciegraves oeilleacute banal gris avec biotite fraicircche Lensemble de la zone mineacuteraliseacutee et de ses abords se caracteacuterise en revanche par des modifications tregraves visibles et parfois spectaculaires de la coloration et de la texture de ces faciegraves peacutetrographiques primaires

Dans toutes la zone du gisement les orthogneiss sont affecteacutes dune coloration rose dont lintensiteacute augmente souvent de faccedilon sensible au voisinage des fractures Ce pheacutenomegravene atteint dabord les pheacutenocristaux feldspathiques puis la meacutesostase et lensemble de la roche Parallegravelement la biotite semble ternie puis estompeacutee et la texture orthogneissique disparaicirct

Lapparition de teintes jaunes sous forme de taches plus ou moins filamenteuses sobserve agrave proximiteacute immeacutediate des zones mineacuteraliseacutees Il sagit de plages dallure argileuse souvent constelleacutees de petits cristaux de pyrite deacuteveloppeacutees au contact des lits phylliteux reacutesiduels

Aucune bregraveche tectonique veacuteritable na eacuteteacute reconnue dans le gisement on rencontre en revanche des passeacutees pseudobreumlchiques freacutequentes dues au deacuteveloppement plus ou moins pousseacute dun reacuteseau de filonets deacutecoupant la roche en fragments sub-anguleux dorientation conserveacutee La matrice de ces pseudobregraveches est constitueacutee dargiles de carbonates parfois de pyrite ou dheacutematite

Lexamen direct des logs lithologiques et mineacuteralogiques (fig 9) et les observations systeacutematiseacutees dans la zone du gisement (SCHMITT 1979) montrent que

141

- lintensiteacute des colorations roses et surtout jaunes augmente continucircment agrave lapproche des mineacuteralisations

- les passeacutees mineacuteraliseacutees principales coiumlncident avec des zones -J pseudo-bregravechiques ou agrave texture estompeacutee ~pound

- les pics de radioactiviteacute correspondent de plus agrave des zones heacutenatiseacuteet

t) Nature mineacuteralogigue des pheacutenomegravenes observeacutes ^jjpound

Les constituants mineacuteralogiques majeurs que reacutevegravele lanalyse par diffraction X sont le quartz les feldspaths (microcline et albite) et lesJ|L argiles micas La fraction fine assez monotone est composeacutee dillite et 1$ de smectites et beaucoup plus localement de kaolinite ou de micas (biotite)^ Les logs mineacuteralogiques Ifig 9) montrent lextrecircme variabiliteacute et la nature souvent anormale de la composition mineacuteralogique des orthogneiss encaissants

Les eacutetudes systeacutematiques sur eacutechantillons de sondage ont montreacute la signification des pheacutenomegravenes de coloration (SCHMITT 1982)

Mineacuteralogie ciuml mineralisation - Diagramme Quartz-K feldspath-Albite ia - courbes disaactivitecirc gten chocsseconde lut fragments de 10 cm de rarottes b - courbes (jisoteneurs en argiles Le trait interrompu seacutepare te domaine I (fraction argileuse essentiellement smectitiguer du domaine II a i l l icirc te bull k a o l i n i t e + s m e c t i t e s

142

- la coloration rose t-ajjit ici aussi un pheacutenomegravene dalbitisation progressive des orthogneiss depuis les faciegraves gris agrave quartz microcline plagioclase et biotite jusquaux faciegraves tregraves rosis agrave texture estompeacutee sans biotite visible agrave albite quartz et smectites

- le deacuteveloppement des teintes jaunes traduit en revanche des pheacutenomegravenes darqilisation et de destruction de 1albite

Les diagrammes ternaires de composition (Quartz Kfeldspath albite) permettent de plus dappreacutecier les relations mineacuteralogie-mineacuteralisation Ils montrent en particulier (fig TO) le net appauvrissement en albite des passeacutees mineacuteraliseacutees appauvrissement compenseacute par un tregraves fort deacuteveloppement des argiles Parallegravelement la fraction argileuse eacutevolue depuis un premier domaine agrave smectites presque exclusives jusquagrave un second domaine agrave illite smectites et kaolinite en proportion comparable

Ces reacutesultats transparaissent aussi agrave lexamen des logs litholo-qiques et mineacuteralogiques (fig9) qui montrent de plus la reacutepartition des mineacuteraux accessoires la sideacuterite accompagne les niveaux steacuteriles riches bulln albite alors que pyrite heacutematite et accessoirement calcite et dolomite sont typiques des zones uranifegraveres

iuml) Succession des transformations mineacuteralogiques

Leacutetude microscopique (SCHMITT 1979 et thegravese en cours) montre que les transformations mineacuteralogiques reconnues reacutesultent de deacutegradations de nourrissages ou de neacuteoformations qui progressent le plus souvent agrave partir de fractures et aboutissent parfois agrave une obliteacuteration totale de la texture peacutetrographique initiale

RESIDUS DE BIOTITE

MBITE ROSE PIQUETEE

BOURGEONS 0 ALBITE ROSE MVRMEKITldUE

bull bitisalion Ou f^ldipath potA^linutraquo el (les micas agrave Hertholegravene i - njiri l - Microriine ~- i I a n rjp fnhattnn

143

Les neacuteoformations dalbite paraissent toujours anteacuterieures aux jamais Ils se

raquo

autres recristallisations Les cristaux formeacutes sont de petite taille macleacutes roseacutes tregraves distincts des plagioclases originels de la roche deacuteveloppent (fig 11) aux deacutepens de tous les mineacuteraux primaires hormis h quartz La sideacuterite apparaicirct lors de lalbitisation des biotites

Les pheacutenomegravenes darqilisation se deacuteveloppent surtout lors des 1 premiers stades aux deacutepens de 1albite de neacuteogenegravese et des micas reacutesiduels Les argiles neacuteoformeacutees sont alors essentiellement des smectites accompa- | gneacutees de quartz de silicification et de sulfures Dans les stades plus f pousseacutes largilisation progressant agrave partir du reacuteseau de microfractures | provoque la brechification de la roche lheacutematite apparaicirct tandis quillite et kaolinite sassocient aux smectites dans la fraction argileuse La calcite ou la dolomite corrodant les quartz ne sexpriment que dans ces faciegraves j pseudobreacutechiques tregraves argiliseacutes t

COFFINITE SUR PYRITIuml

ARGILES + HEMATITE

0FF 1NITE_2^yV^

500U ARGILES

LIMPIDES

Fiq 12- Pheacutenomegravenes dargilisaticircon et mineacuteralisation en cotfinite- Q - Quartz f - fragments de microcline de mecircme orientation optique -- plan de foliation

Le seul mineacuteral duranium primaire freacutequemment rencontreacute en roche est la coffinite (fig 12) Elle napparaicirct elle aussi que dans les faciegraves tregraves argiliseacutes associeacutee agrave la pyrite des traces dheacutematisation etant toujours preacutesentes Elle semble toujours reacutesiduelle en preacutesence de caicite ou de dolomite abondante

Le tableau de la figure 13 reacutesume la succession observeacutee Bien quincomplegravetement reacutealiseacutee dans la couverture cette succession y est aussi valable et saccompagne des pheacutenomegravenes macroscopiques analogues agrave ceux du socle

LL

NEOGENESES MINERALES DOMAINE DE STABILITE

ALBITE ROSE ltraquoSideacutereegt

SMECTITES SUtFURtS

QUARTZ DE SILICIFICATION (Hydrolyse deiAlbicircte)

COFFIN 1 TE

ILLITE HEMATITE

DOLOMITE CALCITE


SMECTITES SUtFURtS


COFFIN 1 TE

ILLITE HEMATITE

DOLOMITE CALCITE

Fig 13- Succession des neacuteucircgenegraveses mineacuterales dans le gisement de Bertholene

Les pheacutenomegravenes d a r g i l i s a t i o n pousseacutee sont l imi teacutes agrave Bertholene aux abords immeacutediats du gisement Les pheacutenomegravenes preacutecoces d a l b i t i s a t i o n sont en revanche beaucoup plus eacutetendus Leur extension reacutegionale dans l e socle a f a i t l ob j e t dune eacutetude speacutecifique tSCHMITT 1982) A Bertholene la r eacutepa r t i t i on des faciegraves a l b i t i s e s peut ecirc t r e appreacutecieacutee sur une coupe Nord-Sud agrave p a r t i r des donneacutees de sondage ( f ig 14) La t o t a l i t eacute du gisement es t incluse dans la zone d a l b i t i s a t i o n maximale c e l l e - c i s eacutevanouit toutefois vers le Sud e t d i spara icirc t en profondeur

l ficirc- - bull - Pos i t ion des zones d a l b i t i s a t i o n max ima le agrave Be r tho lene - 4u tun ien 2 - Steacutephanien 5 - or thoqneiss non aJbit iseacute

- - c i ih i t i sa t ion m a x i m a l e

145

IV - CARACTERES COHMOMS AUX GISEMENTS ROUERGATS

De nombreuses similitudes apparaissent ainsi entre les gicirctes pourtant eacuteloigneacutes de Brousse-Broquiegraves et de Bertholegravene elles touchent le type de la mineacuteralisation les pheacutenomegravenes macroscopiques et les successio parageacuteneacutetiques observeacutees Plusieurs autres indices uranifegraveres du socle rouergat (SCHMITT 1982) montrent de plus des caracteacuteristiques tout agrave fait comparables nous pouvons donc tenter deacutetablir un portrait-robot provishysoire de ce type de gicirctes

1) Succession des transformations mineacuterales

Leacutetude mineacuteralogique et peacutetrographique des gicirctes permet deacutetabl que les transformations affectant lencaissant seffectuent en deux eacutetapes principales

- un processus relativement preacutecoce et tregraves typique dalbitisation (accompagneacute ou non de chloritisation) susceptible de modifier consid rablement laspect et la composition de la roche initiale

- des pheacutenomegravenes plus tardifs dargilisation et dhydrolyse de lalbit

La mineacuteralisation uranifegravere disseacutemineacutee apparaicirct rigoureusement lieacutee agrave cette phase dargilisation qui doit donc ecirctre consideacutereacutee comme resp sable de la disposition actuelle des concentrations

2) Encaissants potentiels et localisation des gicirctes

Une caracteacuteristique frappante de ce type de mineacuteralisation est d pouvoir apparaicirctre dans des encaissants de nature tregraves varieacutee Ce sont des roches meacutetamorphiques orthogneiss micaschistes eacuteventuellement paragneiss ou migmatites (les roches basiques eacutetant semble-t-il exclues) ou des terrains-essentiellement deacutetritiques- de couverture

Le trait commun de ces roches est toutefois davoir eacuteteacute preacutecoceshyment albitiseacutees La reacutepartition des zones albitiseacutees du socle a ainsi pu ecirctre envisageacutee comme guide de prospection (SCHMITT 1982) les secteurs favorables apparaissant au moins sur la bordure nord du Leacutevezou pror1 -s de la paleacuteosurface permienne Jusquici les deacutecouvertes dinteacuterecirct eacute-oi unie ont dailleurs toujours eu lieu sur le pourtour du socle cristallin agrave prox miteacute des terrains permo-carbonifegraveres de couverture Il existe toutefois quelques indices agrave linteacuterieur du massif meacutetamorphique et cette repartitic a pu ecirctre biaiseacutee rappelons le par une densiteacute ineacutegale de prospection

31 Contexte tectonique des gisements

Les mineacuteralisations eacutetudieacutees apparaissent dans tous les cas asse disseacutemineacutees dessinant des amas aux contours plus ou moins flous La caracteacuteristique essentielle des zones bien mineacuteraliseacutees est une densiteacute de fracturation anormalement eacuteleveacutee Le cadre structural speacutecifique de ces bullgisements multi-fissureacutes reste toutefois mal deacutefini Dassez fortes tector ques Jextension ont eacuteteacute reconnues dans les deux principaux gicirctes eacutetudieacutes mais leurs relations preacutecises avec les pheacutenomegravenes mineacuteralisateurs nont p eacute M eacutelucideacutees pour linstant Des recherches reacutecemment entreprises devrait faire avancer dans ce sens

146

4) Donneacutees sur lacircge des pheacutenomegravenes

Des eacutetudes radiochronologiques reacutealiseacutees tout dabord agrave Brousse-Broquiegraves (BONHOMME et al 1980) puis agrave Bertholegravene (SCHMITT et al agrave paraicirctre) ont fourni des reacutesultats similaires

- les acircges apparents obtenus sur fractions fines dans les faciegraves tregraves albitiseacutes sont identiques 240-250 Ma Ces fractions sont toutefois composites et les phases mineacuterales qui ont pu ecirctre seacutepareacutees agrave Bertholegravene fournissent un acircge plus probable de 200-210 Ma pour ce pheacutenomegravene Lacircge de lalbitisation qui constitue la premiegravere eacutetape de transformation affectant ces gisements savegravere ainsi fini-triasique

- lacircge de la mise en place des mineacuteralisations uranifegraveres proprement dites nettement plus tardif paraicirct bien identique agrave Brousse-Broquiegraves et agrave Bertholegravene 160-170 Ma (eacutepoque Dogger)

Ces deux acircges deacutejagrave connus en plusieurs autres points du Sud du Massif Central comme eacutepisode de meacutetamorphisme de îageacutenegravese ou de mise en place de mineacuteralisations diverses apparaissent dune grande importance reacutegionale (SCHMITT et al agrave Daraicirctre)

5) Conclusions et perspectives

Leacutetude des gicirctes rouergats montre quils reacutesultent dune eacutevolution mineacuteralogique typique en deux eacutetapes distinctes Ces mineacuteralisations encaisseacutees indiffeacuteremment dans le socle meacutetamorphique ou sa couverture permo-carbonifegravere constituent ainsi un type original Si ces gicirctes restent eacuteconomiquement modestes il semble que leur eacutetude puisse reacuteveacuteler des pheacutenomegravenes reacutegionaux dune nature et dune importance jusquici insoupccedilonshyneacutees

De nombreux problegravemes restent en suspens (origine de luranium rocircle de la phase reacutegionale dalbitisation rocircle preacutecis de la tectonique conditions thermo-dynamiques des formations des gisements) auxquels les eacutetudes en cours devraient apporter peu agrave peu des reacuteponses

U7

I

BIBLIOGRAPHIE

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148

MINERALISATION ET INCLUSIONS FLUIDES DE LINDICE DU ROUBE

BASSIN DE BROUSSE BROQUIES (AVEYRON FRANCE)

par

E GEORGE

MINERALISATION ET INCLUSIONS FLUIDES

DE LINDICE DU ROUBE

BASSIN DE BROUSSE BROQUIES

(AVEYRON FRANCE)

par

E GEORGE

Centre de Recherches sur la Geacuteologie de lUranium - BP 23 - 54501 VANDOEUVHE LES NANCY CEDEX

1 INTRODUCTION

Le bassin de Brousse-Broquiegraves e s t s i t ueacute agrave la bordure Sud Est du Massif Central dans le deacutepartement de lAveyron (cf a r t i c l e JM SCHMITT ce volume) Ce bassin est une zone seacutedimentaire de t r a n s i shytion entre le Rouergue c r i s t a l l i n au Nord l Albigeois c r i s t a l l i n agrave l Ouest e t au Sud Ouest e t le bassin seacutedimentaire de Saint Affrique agrave l Es t e t au Sud-Est (cf Fig 1) Le bassin de Brousse-Broquiegraves se preacutesente comme un fosseacute deffondrement dont les bordures Nord e t Sud se marquent par des contacts f a i l l e s Par contre agrave l Ouest la seacute r ie seacutedimentaire stephanlenne e t permienne repose directement sur le socle probablement cambrien

E22I MIONIEN

( 1 laquoUTUXICraquo

H HOUILLE

Z2 raquo ltbullbull Orlaquomtlaquo

Figure 1 Situation geacuteologique au bassin ae Brousse-Broquiegraves -dapregraves la carte geacuteologique de Rodez au 1320 000)

5raquoraquoi

Les mineacuteral isations de lindice du Roube (Yerle 1978) se situent dans une gouttiegravere dorigine tectonique profonde de 60 megravetres et large de 300 m environ Il est probable quil existe un j cttenal au sens paleacuteogeacuteographique oblique sur laxe de la gouttiegravere f (cf Schmitt ce volume fig 3) La couverture a subi une dislocation s et un effondrement en liaison avec un rejeu daccidents du socle g Dans ce dernier la mineacuteralisation est porteacutee par un corps tectoniseacute dont leacutepaisseur varie de 1 agrave 10 megravetres les fractures empruntent precircfeacuterentiellement la direction N 115 et sappuyent sur une seacuterie schisto-grecircseuse agrave pendage Nord variant de 35 agrave 60deg Ces accidents sont eux-mecircmes obliques sur la schistositeacute Le prolongement en profonshydeur de ces mineacuteralisations nest pas connu Les mineacuteralisations sont eacutegalement largement disseacutemineacutees le long des plans de schistositeacute Ce corps mineacuteraliseacute du Poube vient au contact de la couverture Au niveau de celle-ci les mineacuteralisations sont nettement deacutecaleacutees sur le flac Sud de la gouttiegravere denviron 40 agrave 50 m par rapport agrave celles du socle Elles seacutetalent largement autour des faisceaux de failles sous forme de corps lenticulaires et precircfeacuterentiellement dans la seacuterie de la Vigne sans quil soit possible de mettre en parallegravele mineacuteralisation et organisation seacutediwentaire de la seacuterie porteuse En galerie ces corps preacutesentent une extension lateacuterale maximale de 40 m sur une eacutepaisseur denviron 10 megravetres Toutefois ces corps prennent parfois appui sur des corps secircdimentaires lentishyculaires mais restent toujours obliques sur lorganisation seacutedimentaire interne

A leacutechelle de la seacuterie seacutedimentaire la mineacuteralisation (sondage LVE 231 secteur de la Valette) de la seacuterie de la Vigne est principalement associeacutee aux niveaux arkosiques roses agrave rouges oblique sur le litage bien que ce critegravere de couleur ne signifie pas toujours preacutesence de mineacuteralisation les faciegraves steacuteriles sont cependant gris Les alternances de silts et shales charbonneux sont steacuteriles ainsi que les niveaux cineacuteritiques proprement dits La granulomeacutetrie des arkoses ne peut en aucun cas ecirctre correleacutee agrave la preacutesence ou non de mineacuteralisation uranifegravere Par contre en zone mineacuteraliseacutee au sein dun banc darkose grossiegravere il na pas eacuteteacute observeacute de lien entre la reacutepartition de la mineacuteralisation et sa place dans ce banc Pour le socle il est freacutequent dobserver une transition faciegraves gris agrave rouge agrave lapproche des fractures mineacuteraliseacutees tout comme pour la couverture Cette variation de teinte faciegraves gris agrave rose est lieacutee agrave un pheacutenomegravene post-seacutedimentaire se deacuteveloppant agrave partir de zone fractureacutee La matiegravere organique semblerait pieacuteger luranium dans les faciegraves roses alors que dans les faciegraves gris ce pheacutenomegravene de pieacutegeage ne se produirait pas

Macroscopiquement les mineacuteralisations saccompagnent de transformations mineacuteralogiques (carbonatation sulfure de fer argiles) Dans les arkoses de la seacuterie de la Vigne les mineacuteralisations sont associeacutees agrave des sulfures qui semblent constituer un piegravege privishyleacutegieacute agrave des oxydes de titane plus rarement agrave des fractures et joints stylotitiques remplis par des bitumes au ciment geacuteneacuteralement carbonate (siderite ou dolomite) et agrave des fragments deacutetritiques transformeacutes Dans ia seacuterie schisteuse la mineacuteralisation uranifegravere se loge dans un reacuteseau de fractures et filonnets et les associations mineacuteralogiques macroscopiquement observables sont identiques agrave celles de la couverture

152

2 LA MINERALISATION DE LINDICE DU ROUBE

Plusieurs types de mineacuteraux uranifegraveres ont eacuteteacute observeacutes aussi bien dans le socle que dans la couverture du bassin de Brousse Broquiegraves La mineacuteralisation sexprime sous forme doxydes duranium automorphes de pechblende et de mineacuteraux titano-uranifegraveres

21 La mineacuteralisation du socle

La mineacuteralisation du socle de lindice du Roube sexprime essentiellement sous forme doxydes duranium automorphes Leur morpholoshygie est inhabituelle il sagit dun prisme allongeacute agrave 4 ou 8 faces surmonteacute dune bipyramide termineacutee parfois par une arecircte sommitale Deux types morphologiques agrave rattacher au mecircme groupe ont eacuteteacute observeacutes (cf Fig 2) et tous suggegraverent un systegraveme cristallin agrave axe principal de type- quadratique

B

Figure 2 Morphologie des deux types doxydes duranium du socle (Indice du Roube)

A prisme agrave 4 faces surmonteacute dune pyramide dont les arecirctes sont deacutecaleacutees par rapport agrave celles du prisme B prisme agrave S faces surmonteacute dune pyramide dont le 3ommet est termineacute par une arecircte sommitale

1 vue perpendiculaire agrave laxe dallongement du cristal 2 vue du sommet de la pyramide

Les surfaces de ces oxydes ont un aspect glomeacuterulaire particushylier agrave mettre probablement en relation avec une recristallisation en pechblende

Leacutetude cristallographique aux rayons X semble confirmer bulle-re hypothegravese En effet bien que mal cristalliseacute le deacutedoublement ies raies hormis la raie C m ] est net (cf Fig 3) Il ne semble pas npJtabie agrave la superposition de deux types de reacuteseaux cubiques En effet compte - tenu lie la diffeacuterence de paramegravetre entre ces deux mineacuteraux la raie [ill] devrait preacutesenter un deacutedoublement malgreacute le faible angle de diffraction

153

u u u 113 311 202 820 002 200

Q + M

29 28 27 24 23 17 16 15 14 13

Figure 3 Diffractogramme effectueacute sur la fraction lourde 160-320 pm U oxyde duranium P pyrite C calcite () laquo D dolomite () Q quartz M mineacuteraux phylliteux

Le diffractogramme obtenu est proche de la varieacuteteacute aU_0 (cf Tableau 1) connu synthecirctiquement et deacutetermineacute dans le gisement de Key Lake (DAHLKAMP 1978)

^ f a c e s t l U ) ( 2 0 0 ) ( 0 0 2 ) 1 ( 2 2 0 ) I ( 2 0 2 ) I ( 3 U ) lt 1 1 3 ) i

deg3deg7 syntheacutetique

U3deg7 I (DAHCKAMP)

1978 | Oxydes dUranium | 1 Brousse Broquiegraves )

314 2723 2696 1926 1918 1645 1628

314 | 272 | 270 11928112181164771 163 |

311 | 270 |2685|l901|l893|l623|l619|

Tableau 1 Donneacutees compareacutees des distances entre les plans reacuteticulaires de liU307 ten i)

Les clicheacutes de diffraction obtenus en microscopie eacutelectronique agrave transmission semDlenc confirmer la preacutesence dun reacuteseau quadratique

Les monocristaux ont partiellement perdu leur structure originelle puisquon nonocristal eacutetudieacute par la meacutethode du cristal

15i

tournant nous fournit un spectre de poudre de pechblende

Leacutetude geacuteochimique de ces oxydes duranium automorphes reacutevecircle compte-tenu de la sensibiliteacute de la microsonde eacutelectronique une absence de plomb Les concentrations en calcium silicium et fer preacutesentent des variations significatives mais continues Ainsi les diagrammes FeO en fonction de SiO_ et Si0 2 en fonction de CaO (cf Fig 4 et 5) semblent indiquer une correacutelation neacutegative

Figure 4 Diagramme de correacutelation FeO-SiO_ Oxydes duranium automorphes de lindice du Roube

Figure 5 Diagramme de correacutelation Si02-Ca0 Oxydes duranium automorphes de lindice du Roube

La pechblende preacutesente dans le socle a eacuteteacute observeacutee sous trois habitus

- recristallisation sur les faces des oxydes duranium automorshyphes

- pechblende associeacutee aur -ilfures elle est de type geacuteodique - filonnets au sein de iinkeacuterite dans ce cas les bordures

sont alteacutereacutees en coffinite

Les donneacutees geacuteochimiques de ces filonnets les rapprochent bullles oxydes duranium automorphes

Au sein des feuillets micaceacutes du socle nous observons 1e fns granules doxydes duranium en fuseaux Leurs caracteacuteristiques

155

gecircochimiques sont tregraves semblables agrave celles des oxydes duranium automorphes et leur forme est vraisemblablement influenceacutee par le lieu de preacutecipitation de ces oxydes

Les mineacuteraux titanemdashuranifegraveres sont repreacutesenteacutes par des j cristaux automorphes en baguettes qui sappuient sur un filonnet argileux Ils sont inclus dans lankeacuterite Les donneacutees geacuteochimiques nous montrent bull une grande heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute dans la composition de ces cristaux Plusieurs J correacutelations ont eacuteteacute mises en eacutevidence (cf Fig 6)

f 05

1

A so uoa

Figure 6 Diagrammes de correacutelation des mineacuteraux titano-uranifegraveres A Diagramme P 20 g-00 2 - correacutelation positive B Diagramme SiOj-UO - correacutelation positive C Diagramme TiO- i_^-_ --_-_mdash UOl - correacutelation neacutegative

Ces mineacuteraux sont donc formeacutes dune association agrave deux phases oxyde de titane dune part et oxyde duranium plus ou moins coffinitiseacute dautre part

22 La mineacuteralisation de couverture

La mineacuteralisation de couverture dont leacutetude nest que fragmentaire est formeacutee doxydes duranium automorphes dont la taille est plus reacuteduite que celle des oxydes duranium observeacutee dans le socle Les autres mineacuteraux uranifegraveres nont pas encore eacuteteacute identifieacutes

156

3 LURANIUM DANS LA PARAGENESE DALTERATION

Le socle et la couverture du bassin de Brousse Broquiegraves ont subi dbullimportantes transformations mineacuteralogiques (YERLE 1978 SCHMITT 1962) Lalbite limpide ou heacutematiseacutee est une transformation preacutecoce Lui fait suite un deacuteveloppement de chlorite fibroradieacutee de nature ferrifegravere (YERLEraquo 1978) Une premiegravere phase de carbonatation se marque ensuite par la formation de sideacuterite reconnaissable aux oxydes de fer abondants le long des clivages Les silicifications posteacuterieures se deacuteroulent en plusieurs phases (cf sect 41) et les oxydes duranium automorphes freacutequemment associeacutes agrave des argiles semblent posteacuterieurs au quartz La phase de carbonatation la plus intense se marque par de lankeacuterite et de la dolomite En fin de cristallisation de ces carbonates la blende claire et la galegravene preacutecipitent La pyrite semble stable depuis le deacuteveloppement des chlorites

En raison de 1 ambiguiumlteacute des relations intermineacuteral paragenegravese fragmentaire est proposeacutee dans le tableau 2

bulles une

albite

chlorite

quartz

pyrite

quartz

argile argile

oxyde duranium

automorphe

sideacuterite

quartz

blende niel

pechblende des sulfures

chalcopyrlte

pyrite

galegravene

quartz ^w

dolomite - ankeumlrit

blende claire

galegravene

cof f ini te bull

heacutematite ^ M

2 Succession fragmentaire 4e la pragenegravese dalteacuteration du socle et de la couverture du Bassin de Brousse Broquiegraves

157

4 LES INCLUSIONS FLUIDES DANS LES FACIES DALTERATION

Deux transformations ont fait lobjet dune eacutetude microtherraomecirc-trique les silicifications et les carbonatations

41 Les silicifications

Elles se marquent par le deacuteveloppement de quartz automorphes soit en filonnets soit en amas au sein de la roche Plusieurs types de quartz ont eacuteteacute identifieacutes en fonction dune part de leurs inclusions solides et dautre part de leurs inclusions fluides

Perpendiculairement aux eacutepontes dun filonnet nous observons un deacuteveloppement de quartz automorphes contenant de nombreuses inclusions de paillettes argileuses disposeacutees soit en peacuteripheacuterie du cristal soit au sein de celui-ci Un fin lisereacute de pyrite mateacuterialise les bordures de ces cristaux (cf Fig 7) ainsi quune frange dinclusions agrave deux phases

esLTraquo

nraquo fluides agrave 2 phases

( Quartz

Figure 7 Quartz automorphe perpendiculaire agrave leacuteponte dun filonnet Noter la preacutesence dargile au sein du premier cristal la preacutesence dune bordure dinclusions acirc 2 phases le lisereacute de pyrite et dargile ainsi que le dernier cristal sans inclusion fluide Lame BB 8202 sondage L195

Dautre part la reacutepartition des inclusions fluides mateacuterialise trois types de quartz Le centre des cristaux est occupeacute par des inclushysions fluides agrave une phase liquide coexistant rarement avec une phase solide La peacuteripheacuterie de ces cristaux est souligneacutee par des inclusions fluides agrave 2 phases (liquide + vapeur) exceptionnellement avec un solide Une derniegravere phase a eacuteteacute observeacutee en continuiteacute optique par rapport aux deux preacuteceacutedentes et ne contenant pas dinclusions fluides

Le passage dinclusions fluides de 1 agrave 2 phases indique une augmentation de tempeacuterature en effet le contexte geacuteologique exclut une variation importante de pression

Icirc58

Les reacutesultats microthermomeacutetriques concernent uniquement les inclusions agrave deux phases Les tempeacuteratures de derniegravere fusion de la glace nous indiquent des fluides aqueux fortement saleacutes et contenant les cations divalents Ca Hg En effet la tempeacuterature de fusion est en-dessous de leutectique du systegraveme H O-NaCl Les tempeacuteratures dhomogeacuteneacuteisation nous reacutevegravelent la preacutesence de trois pics distincts agrave +85degC +11SlaquoC et +125degC (cf Fig 8)

N

4 0

20

jj

|^j COUVERTURE

bull SOCLE

r i fc_ T h degc 100 200

Figure 8 Histogramme des tempeacuteratures de disparition de la phase vapeur des inclusions fluides contemporaines des silicifications

Il faut souligner que les reacutesultats obtenus pour le socle et la couverture sont tregraves voisins

De plus la mineacuteralisation na pas dinfluence sur les donneacutees microthermomeacutetriques

Le comportement relatif de la tempeacuterature de derniegravere fusion en fonction de la tempeacuterature dhomogeacuteneacuteisation a eacuteteacute mis en eacutevidence dans certains eacutechantillons Au niveau geacuteneacuteral la tendance agrave laugmentation de la saliniteacute en liaison avec une tempeacuterature dhomogeacuteneacuteisation croisshysante ne se retrouve pas nettement (cf Fig 9 et 10)

Leacutetude en spectromeacutetrie Raman na reacuteveacuteleacute aucune trace de CH^ M et CO dans la phase gazeuse Parmi les inclusions fluides contenant un solide nous avons pu identifier de la calcite

Ce fluide est une saumure chargeacutee en cations divalents et dont la tempeacuterature minimale est de tSCC agrave 4-130degC

Compte-tenu de la succession seacutedimentaire du bassin de Brousse

15ltraquo

Broquiegraves et du bassin de Saint Affrique nous pouvons estimer agrave 2000 megravetres (GEZE 1965 MAUREL 1963) la puissance maximale possible -des seacutediments au moment de la mineacuteralisation cest-agrave-dire toute la couverture jusquau Callovien (BONHOMME 1982) Cette colonne stratigraphique correspond agrave une pression lithostatique de lordre de 540 bars ou agrave une pression hydrostatique de lordre de 200 bars Si lon en juge par laspect tectoniseacute du bassin de Brousse Broquiegraves il faut admettre quune pression hydrostatique intervient

Selon HAAS (1977) il est possible dassimiler la tempeacuterature de fusion dune saumure agrave Na-Ca-K-Cl agrave celle dune solution de NaCl ayant le mime point de fusion Nous pouvons donc consideacuterer notre saumure comme eacutetant une solution satureacutee en NaCl puisque les tempeacuteratures de fusion sont infeacuterieures agrave la tempeacuterature de leutectique du systegraveme H 0-NaCl Dapregraves les donneacutees de POTTER (1977a) la densiteacute de la phase liquide agrave 25degC dune solution agrave 25 poids NaCl est de 117 La phase aqueuse occupant 80 du volume de linclusion nous obtenons une densiteacute pour les inclusions voisines de 094 La construction des isochores ne peut ecirctre faite avec les donneacutees expeacuterimentales de HILBERT (1979) les densiteacutes sont trop faibles Les isochores ont eacuteteacute traceacutees dapregraves les donneacutees moins preacutecises de POTTER (1977b) (cf Fig 11) La courbe debullition a eacuteteacute traceacutee dapregraves les donneacutees de HAAS (1977) Les tempeacuteratures de formation seraient pour les si1icifi- -cations de +150degC en reacutegime hydrostatique agrave 200 bars et de +170degC en reacutegime lithostatique agrave 540 bars Dautre part de telles tempeacuteratures indiquent dapregraves HAAS (1977) une profondeur minimale de 10 megravetres pour les silicifications puisquaucun signe debullition na eacuteteacute mis en (

eacutevidence Tf C

25

- 20

- 15 bull

11 t lagrave bullil

1

f mntetrilaquo

bull milieu minlaquordlisraquo

-1 Tmdash

50

mdash I mdash I

100

T h C

150

Figure Jorreacutelutijn tempeacuteratures de fusion - tempeacuteratures dhomogeacuteneacuteisatideg

i-s inclusions lLides responsables Ues silicificaticns du socle

160

r r c A f COUVERTURE

bull iwHitu raquotlaquorHlaquo

a laquonHiau minwaliM bull - 2 5 - bull laquo

bull - 2 0 -

bull bull

bull

bull bull bull

bull

- I S - bull bull

- 10 bull T h C

50 100 150 Figure 10 Correacutelation tempeacuteratures de fusion - tempeacuteratures dhomogeacuteneacuteisation des inclusions fluides responsables des silicifications de la couverture

1000

QUARTZ

5 0 0

25 NaCI

O 50 100 150 2O0 250 (C ) Figure 11 Isochores des saumures contemporaines des s i l i c i f i c a t i o n s

et des carbonatations

161

11 est inteacuteressant de comparer ces reacutesultats agrave ceux deE autres gisements uranifegraveres lieacutes spatialement agrave une discordance PAGEl (1975) deacutecrit dans les g es Athabasca (Saskatchewan Canada) des nourris-sages de quartz Les fluides contemporains de ces nourrissages sont des saumures tregraves concentreacutees et dont les tempeacuteratures de formation ont eacuteteacute estimeacutees agrave +220degC agrave la base de la formation PAGEL et al (1977) deacutecrivent dans le gisement de Rabbit Lake (Canada) appartenant au socle des fluides dont les caracteacuteristiques sont identiques agrave celle-obtenues dans la couverture

Il en est de mecircme pour les gisements uranifegraveres de Nabarlekr et Jabiluka (Australie) YPMA et al (1960) deacutecrivent des silicifications au sein du socle Les fluides contemporains de ces silicifications sont tregraves comparables agrave ceux que DURAK (1981) obtient dans la couverture greacuteseuse

42 Les carbonatations

Trois phases de carbonatation ont eacuteteacute mises en eacutevidence la sideacuterite est preacutecoce la dolomite et lankeacuterite tardives par rapport aux silicifications Les inclusions fluides eacutetudieacutees ne concernent que la dolomite voire lankeacuterite puisquaucun critegravere optique ne les diffeacuterencie Quelques fragments ont eacuteteacute identifieacutes en spectroscopie Raman comme eacutetant de la dolomite Les inclusions fluides sont reacuteparties selon la trame cristallographique de ces carbonates et contiennent une phase liquide une phase vapeur et plus rarement une phase solide

Les tempeacuteratures de fusion de la glace nous indiquent la preacutesence de saumures chargeacutees en cations divalents Les tempeacuteratures dhomogeacuteneacuteisation nous montrent un pic remarquable agrave +95degC (cf Fig 12)

Tout comme pour les silicifications ce fluide est identique pour le socle et la couverture La mineacuteralisation nexerce aucune influence sur les donneacutees microthermomeacutetriques des inclusions fluides contemporaines des carbonatations

Le comportement relatif de la tempeacuterature de derniegravere fusion en fonction de la tempeacuterature dhomogeacuteneacuteisation (cf Fig 13) fait apparaicirctre une distinction entre le milieu steacuterile (Tf -35degC -25degC agrave -19degC) et le milieu mineacuteraliseacute (Tf -32 agrave -29degC et -25 agrave -18degC) Il pourrait sagir dun mecircme fluide qui apregraves son pieacutegeage subit une eacutevolution

Leacutetude en spectromeacutetrie Raman na reacuteveacuteleacute aucune trace de CH^N et CO dans la phase gazeuse Le fluide responsable de la dolomite voire de lankeacuterite est donc une saumure chargeacutee en cation divalent et dont la tempeacuterature minimale est de 95degC

Les tempeacuteratures de formation en utilisant le mecircme raisonnement que preacuteceacutedemment pour les sicilifications sont de lt-120ltgtC en reacutegime hydrostatique agrave 200 bars et +15CC en reacutegime lithostatique agrave 540 bars (cf rig il) Les donneacutees de HAAS (1977) nous reacutevegravelent que ce pheacutenomegravene peut ecirctre an pheacutenomegravene de surface mais lobservation des inclusions fluides ne montre aucune trace deacutebullition

162

80

4 0

20

l 3 COUVERTURE

Q SOCLE

Th degC 5 0 1 0 0

Figure 12 Histogramme des tempeacuteratures de disparition de la phase vapeur des inclusions fluides contemporaines des carbonatations

T raquodegC

I

35

30 -

25 -

- 20 -

COUVERTUTC

milieu stenic

bull mtegraveu mlaquoilaquorliftlaquo

S D C t e

pound militu raquollaquomlaquo

A mihtu mnarali i

Figure 13 Diagramme Tf-f(Th) en C pour bull les carbonates tardifs en milieux

mineacuteraliseacute et steacuterile

bull bull

4- T h C

50 100 150

163

5 CONCLUSIONS

Leacutetude de la mineacuteralisation uranifegravere et des inclusions fluides nous permet de deacuteduire quelques caracteacuteristiques physicochimiques du milieu Nous les envisagerons dans lordre chronologique de la paragenegravese dalteacuteration Dans un deuxiegraveme temps nous eacutevaluerons les modaliteacutes de transport et de preacutecipitation de luranium bullsect

51 Les conditions du milieu

La sideacuterite est stable en milieu voisin de la neutraliteacute-et leacutegegraverement reacuteducteur (GARRELS et al 1965K Sa coexistence avec la pyrite implique un milieu deacuteficitaire en S~~ mais pas en CO i de plus le calcium peut ecirctre preacutesent en solution (FUCHTBAUER 1974) laquoi

Comme le signale YERLE (1978) la neacuteoformation dillite est gouverneacutee par les rapports |K ||Na | et |K ||H | traduit une diminution notable de lactiviteacute de la silice et est compatible avec la preacutecipitation du quartz Ceci implique une diminution du pH -4

-i Les fluides contemporains des silicifications sont des

saumures chargeacutees en cations divalents Ca et Mg Elles preacutesentent _ des tempeacuteratures de 170degC sous une pression lithostatique de 540 bars ou 150degC sous une pression hydrostatique de 200 bars 0e telles pressions ont eacuteteacute obtenues agrave partir de lestimation de la colonne stratigraphique i

au moment de la mineacuteralisation Au cours des silicifications nous enregistrons une augmentation de tempeacuterature en liaison avec une saliniteacute croissante f

La mineacuteralisation uranifegravere sexprime principalement sous forme doxydes duranium automorphes (prisme allongeacute et bipyramideacute) dont les caracteacuteristiques cristallographiques les rapprochent de lespegravece 0411307 One seule geacuteneacuteration est envisageacutee Sa structure est deacutetruite au moins partiellement en raison dune recristallisation reacutecente aboutis-] sant agrave une perte de plomb La synthegravese de laU-CL est possible agrave partir s de loxydation de U0 agrave des tempeacuteratures infeacuterieures agrave +135degC (PERIO 1953 CORDFUNKE 1969) de plus cet oxyde est meacutetastable Tout ceci ] implique donc un milieu plus oxydant que celui propice agrave la formation de U0 et des tempeacuteratures de formation basses Notons quelles sont i comprises entre celles obtenues pour les pheacutenomegravenes de silicification et de carbonatation La metastabilite de ces oxydes permet dexpliquer sa recristallisation

Les fluides contemporains de la dolomite voire de lankeacuterite sont eacutegalement des saumures chargeacutees en cations divalents et dont les tempeacuteratures sont de +150degC sous une pression lithostatique de 540 bars et de bull120degC sous une pression hydrostatique de 200 bars Ces fluides sont forceacutement diffeacuterents des preacuteceacutedents En effet quel que soir Le rapport Ca Mg des fluides responsables des silicifications mais compris dans le domaine de stabiliteacute de la caicite (observeacutee dans les inclusions fluides) une simple baisse de tempeacuterature ne permet pas la preacutecipitation de dolomite (cf Fig14 )

164

I

15

l TdegC

50 100 150 200

Figure 14 Domaine de stabiliteacute de la calcite et dolomite en fonction de aCa+

l o e iMg--

dapregraves les donneacutees de HELGESON et al 1978 en consideacuterant leacutequilibre

2CaC03 + Mg+ +s= CaMg (C0 3gt 2 + Ca

+ +

La preacutecipitation de la dolomite est lieacutee agrave deux pheacutenomegravenes diffeacuterents En effet sa solubiliteacute est comparable agrave celle de la calcite si le produit de solubiliteacute de la calcite diminue lorsque la tempeacuterature augmente cette diminution est encore plus forte dans le cas de la dolomite (HOLLAND et al 1979) La constance des tempeacuteratures deacuteduite de leacutetude des inclusions fluides nous conduit donc p pour preacutecipiter de la dolomite soit agrave une baisse du rapport Ca Mg de la solution (HOLLAND et al 1979) soit agrave une diminution de la pression partielle de CO Cette baisse de pression partielle de CO est peut ecirctre agrave rechercher dans la preacutecipitation mecircme des carbonates A une tempeacuterature donneacutee plus la preacutecipitation de calcite est importante plus la pression de C0 diminue (cf Fig 15)

Cette hypothegravese ne demeure valable que si lon considegravere un systegraveme fermeacute cest-agrave-dire que la pression est du type lithostacirctique Il savegravere quen comparant les diffeacuterents gisements uranifegraveres lieacutes agrave une discordance la preacutesence dune couverture semble indispensable agrave la genegravese des gisements duranium Une telle hypothegravese conduirait agrave un systegraveme fermeacute ougrave la pression de CO pourrait varier

En revanche si lon considegravere un systegraveme ouvert cest agrave dire que la pression serait de type hydrostatique la pression de CO st alors constante et un autre meacutecanisme de preacutecipitation de La~doomite est agrave envisager

165

1100

1200

1000

800 ppm

600

too

200

100 2Ocircn C

Figure 15 Solubiliteacute de la calcite en fonction de la tempeacuterature (USPOWSKI 1980)

52 Transport et preacutecipitation de luranium

bull Dans la paragenegravese dalteacuteration les oxydes duranium sinscrivent entre la sideacuterite et la dolomite Il est donc probable que luranium ait eacuteteacute transporteacute sous forme de complexes uranyles dicarbonates (UDC) stables agrave des pH neutres agrave basiques et agrave des tempeacuterashytures comprises entre celles des silicifications et des carbonatations Le transport sous forme duranyle mono-carbonate (UHC) est eacutegalement compatible avec la preacutesence de sideacuterite Le complexe uranyle tri-carbonate est exclu agrave de telles tempeacuteratures (cf Fig 16J

Labsence de mineacuteraux fluoreacutes et un milieu neutre agrave basique est incompatible avec un transport de luranium sous forme de complexes phosphateacutes

La preacutecipitation de luranium sexpliquerait ainsi par une baisse de pression de CO eacutevoqueacutee pour la preacutecipitation de la dolomite Les complexes uranyle-mono ou di-carbonates deviendraient alors instables Luranium se libeacutererait de ces complexes et preacutecipiterait sous forme doxydes automorphes Ulteacuterieurement ils recristalliseraient sous forme de pechblende et lalteacuteration en coffinite serait un pheacutenomegravene tardif

14 60 50

ul 10

ion 30

1 w- -x 20 bull S

f laquobull i 10

g 06 bulli 5 S s bull oi et

0 2

166

laquoso

-^-raquoH

Figure 16 Domaine de stabiliteacute des carbonates duranyl en fonction de la tempeacuterature en systegraveme fermeacute

(Diagramme eacutetabli par NGUYEN TRUNG)


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r7z 5 i065 - Notice explicative de la carte de Saint-Affrique iu 80000 3e eacutedition

-AA L il9li - The effect of salinity on the maximal thermal gradient bullbull 3 hydrothermal system at hydrostatic pressure Econ Geol u K pp MO-946

167

bullva

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I

C8

LES SYNTHESES THEMATIQUES

I

l 6 9 0

LES CONCENTRATIONS MINERALES DES METAUX DE BASE LIES AUX DISCORDANCES

par

Ph SAMSON

MINATOME SA Ile de France Cedex 33 92070 - Paris La Deacutefense

171

LES CONCENTRATIONS MINERALES DES METAUX DE

BASE LIES AUX DISCORDANCES

par

Ph SAMSON


2ult me soit permis dattirer lattention du lecteur MA toutes lu ^nsuHisances de cet essai dont le tklme ne saurait ecirctre eacutepuiseacute et pour lequel iautres que moi auraient eacuteteacute plus qualifies poux en parler La dimemion du iujet trouve ion fondement dans la preacutedilection quont les meacutetaux i rechercher lis situ perturbeacutes et heacuteteacuterogegravenes dont les dticoidances sont laspect sans doute le puis degravecisii pout lei gites dei alteacuterations continentales et dei itrates Quant au choix de Bernard VQTide me demande den parler jen bullteste cependant responsable pour partie poux avoir souvent attireacute lattention de ne pas isoler la gitologie de lwtaniim de celle dei autnes meacutetaux et iuA la voie que je suppose riche denseignements de rechercher let analogies possibles plus que les divergences xeileti des particulariteacutes chimiques pnjopnes S chaque eacuteleacutement

On retrouvera dans cet essai du concepts devenus classiques concentrations in seacuterie condenseacutee ou peacuterenniteacute des stocks meacutetalliques les heacuteritages iuccessiis de P ROuTWIER dans les anneacutees SO il liait moins eacutevident de iy reacutefeacuterer et parfois mecircme hasardeux den pouleraquo surtout poun un geacuteo-dogue de mine Cest pourtant agrave cette eacutechelle dobservation que les points essentiels de cette meacutetallogeacutenie vivante ont eacuteteacute noteacutes et preacuteciseacutement dans le cadre des mineacuteralisations plomba-zinciilres des seacuteries ipicontinentales dites A leacutepoque de substitution substitution que au demeurant je nai jamais observeacute a Touissit entre un cristal de dolomie et un cristal de blende ou de pategravene alors que les substitutions sont manifestes dam le remplacement des iulsures par tes carbonates ougrave le cation est conserveacute Il fallait aussi voir S tout prix dans Vagradation cristalline leacutemet de Vhydro-thermalisme profond U dans tes iatltes vivantes de RAGUW les cheneaux de ce phlogistique Cest donc par le douSe des concepts dalors ne cadrant pas avec les observations agrave lichetle des cha-tiers dabattage que dautres voies se sont ouvertes pour moi

iai tenu dans cet essai agrave respecter cette eacutechelle du gisement qui mest iumlontcculiliement familiegravere vt au travers dune indispensable typologie jai JiMuecirc 1 montier zue lon passe constamment dun gisement agrave lautre et que ions un mecircme gisement on ttouve en fait une pluraliteacute de modegraveles On me bullzarociieAA peut-ecirctre de passer trop facilement aux hypothegraveses geacuteneacutetiques par ii viisonnzment iccuxteacute ne laissant pas une place iu~$iisante i la contradiction

nftrade

Je pense bien au contraire quil y a tregraves peu dhypothegraveses agrave faire en gant degraves linstant ougrave lon adhegravere au principe de la peacuterenniteacute des stocks metallic au travers du temps et dans une aire donneacutee Je considegravere mecircme quagrave la limb les ions en solution ne sont que lexpression la plus fine des heacuteritages et que pour supposer source et transport il faut raisonner dabord en te mes deacutetritiques

Enfin pour convaincre il mest apparu que le plus sucircr eacutetait de ne preacutesent que des exemples que jai eu loccasion de connaicirctre et parmi eux de ne tenir compte que de tonnages significatifs Il sagit donc dexemples munit ils sont tregraves orienteacutes sur le plomb et le zinc par le fait mecircme de ma ce Les faits relatifs au cuivre domaine qui ne mest pas familier sont tireacutes^ de la bibliographie

Il eut eacuteteacute souhaitable en conclusion de mettre en parallegravele les meacutetaux de base et luranium Fidegravele au principe de lexpeacuterience il ne mest pas appanj opportun de le faire mais cest gracircce ecu mecircme scepticisme que jai eu jlt geacuteologue vis-agrave-vis des meacutetaux de base que Je crois possible dorienter i les seacuteries marines un grand domaine de la mecirctaliogeacutenie de luranium lieacute aux] strates

LA DIMENSION DU SUJET

Une d i s c o r d a n c e s i n s c r i t e n t r e deux eacute t a t s dun d i s p o s i t i f 1 emersion qui f a i t s u i t e agrave une r eacute g r e s s i o n e t l immers ion acirc une| t r a n s g r e s s i o n Emersion e t immersion accompagnent l e s mouvement] orogeacuten iques e t l e s v a r i a t i o n s du n iveau des mers e t i n f l u e n t su l e s v a r i a t i o n s c l i m a t i q u e s l o c a l e s En conseacutequence de quoi l e s j p e r t u r b a t i o n s l i eacute e s aux d i s c o r d a n c e s touchent

- l a nature peacutetrographique d e s d eacute p ocirc t s eacute l a s t i q u e s c o l l o iuml d e s c a r b o n a t e s ecirc v a p o r i t e s l e u r f a m i l i a r i t eacute v i s - agrave - v i s d e s a i r e s j c o n t i n e n t a l e s donc l e u r p a t e r n i t eacute e t l a syngeacutenegravese dans son ensemble l e u r contenu biochimique donc l a b i o - r h e x i s t a s i e l e u r v a r i a t i o n l a t eacute r a l e de f a c i egrave s donc l e u r p e r m eacute a b i l i t eacute d i f f eacute r e n t i e l l e

- l e modeleacute des paysages e t des s t r u c t u r e s a f f eacute r e n t e s e s s e n t i e l lement dans l e domaine d e s zones eacuterodeacutees e t p euml n eacute p l a n eacute e s donc l a morphologie de l e n c a i s s a n t d e s g icirc t e s a i r e s c o n t i n e n t a l e s l i v r eacute e s aux a l t eacute r a t i o n s c a v i t eacute s de d i s s o l u t i o n s chenaux ] bull b i s e a u x lacunes s c r a t i g r a p h i c u e s e t s eacute r i e s condenseacutees aux M abords des -noies b a r r i egrave r e s r eacute c i f a i e s bregraveches intraformationr n e l l e s hardccedilrounds m i l i e u x c o n f i n eacute s i la stabiliteacute tectonique des dispositifs eacutevolution des bassint structures tectomeues vivantes mouleacutees sur de plus anciennes donc Les circuits hydrodynamiques et en conseacutequence la redistribution des -jleacuteiients au cours de la diageacutenecircse et de 1 eacutepigeacuten

I7i

JC on connaicirct limpact des heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacutes en gltologie ce sont elles qui constituent les lieux geacuteomeacutetriques de toutes les concentrations meacutetalliques et en ce sens les heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacutes lieacutees aux discordances en deux mots aux emersions et immersions constituent des lieux privileacutegieacutes daccumulation Souvent les accumulations aux teneurs les plus fortes reacutesulteraient dune reprise ulteacuterieure de preacuteconcentrations intermeacutediaires entre le rond geacuteochimique de la province meacutetallogecircnique et les remobilisation Mais dans lun et lautre cas le deacutenominateur commun demeure la structure paleacuteogeacuteographique donc la discordance

Sn replaccedilant les discordances dans le couple emersion-immersion lenveloppe des gicirctes lieacutes aux discordances se deacutefinit fondamenshytalement par lenveloppe de lhydrosphegravere de surface et de subsurface au travers de laquelle les eacutechanges seffectuent On distinguera donc deux grandes classes de gicirctes

- les gicirctes des alteacuterations supercicielles physiques et chimiques ougrave la discordance joue en tant que surface demersion Le rocircle de lhydrosphegravere est limiteacute au domaine continental la notion dheacuteritage est en geacuteneacuteral solidement eacutetayeacutee

- les gicirctes des deacutepocircts de plate-forme continentale ougrave la discorshydance joue en tant que surface de transgression Lhydrosphegravere continentale se meacutelange au milieu marin la notion dheacuteritage neacutetant plus rigoureusement eacutetablie il a souvent eacuteteacute fait appel au teumlleacutethermalisme rejoignant en cela la geumlochimie des domaines profonds

175

F L A N

CHAPITRE I - Gicirctes des Alteacuterations superficielles physiques et chimiques

Article I - Les deacutepocircts deacutetritiques (sur discordance)

I - Exemple de concentration eumlluviale le placer de loued Taraquo

II - Exemple de concentration alluviale le Dominion Reef et le Witwatersrand

III - Processus et meacutetallotectes des deacutepocircts deacutetritiques

Article II - Les concentrations reacutesiduelles des aires aplanies et stables (sur discordance)

I - Exemple de concentration reacutesiduelle le manganegravese de Moanda]

II - Exemple de concentration reacutesiduelle sulfureacutee le gisement plombifecircre de Zeiumlda

III - Processus et mitallotectes des concentrations reacutesiduelles de aires aplanies et stables

Article lit - Les -concentrations reacutesiduelles en milieu carbonate (sous discordance)

31 Mineacuteralisations reprises sur place gicirctes karstifieumls 311 Exemple de poches karstifieacutees Touissit 312 Exemple de zone de dissolution Bou Beker 313 Exemple de pitchraquoand flat Thompson Temperly

32 Kaists sans lien eacutevident avec des mineacuteralisations primaires^ 321 Exemple de karst sub-fermeacute Salafossa 322 Djebel Hallouf 323 Exemple de karst ouvert Beacutedarieux 324 Gilman

CHAPITRE II Gicirctes lieacutes aux strates des seacuteries eacutepicontinentales

Article I - Typologie des gicirctes

I - Exemple de concentration en milieu deacutecritique continental

II - Exemple de concentration dans les argiles noires Gorno

III - Exemple de concentration dans les carbonates Touissit

Article II - A la recherche des processus

21) Lheacuteritage continental

22) Lexpression gicirctologique

A) Ce que lon conccediloit

S) Ce que lon perccediloit mal

23) La zonaliteacute meacutetallique

2-i Lapparition des eacuteleacutements dans les seacutequences

iN JJISE JE CONCLUS ION

176

bull gt bull

C H A P I T R E I

GIcircTES DES ALTEacuteRATIONS SUPERFICIELLES

PHYSIQUES ET CHIMIQUES

i eux grandes cateacutegories de gicirctes peuvent se deacutegager des alteacuterations jjperficielles physiques et chimiques lieacutes lux emersions

- les deacutepOts deacutetritiques dans lesquels la substance eacuteconomique est aussi un deacutetritique La deacutesagreacutegation physique joue un role dominant et la paterniteacute est dautant plus facile agrave eacutetablir que le transport est plus limiteacute

- les deacutepots reacutesiduels dans lesquels la substance eacuteconomique est un mineacuteral neacuteoformeacute Lalteacuteration chimique joue un racircle dominant Dans cette cateacutegorie de gicirctes on rangerait en tout premier lieu les gicirctes doxydation et de ceacutementation deacuterivant directement de lalteacuteration sur place dun gicircte deacutejagrave existant Les processus -en jeu relegravevent de la chimie mineacuterale agrave pression et tempeacuterature basses oxydo-reduction pH produits de solubiliteacute eacutenergies libres de formation des sulfures 11 na pas eacuteteacute jugeacute neacutecessaire daborder ce chapitre puisque en toute logique la concentration mineacuterale nest que modifieacutee localement On ne parlera donc que des deacutepfits reacutesiduels obtenus par lalteacuteration chimique de concenshytrations anteacuterieures eacuteconomiques ou non La paterniteacute seacutetablit dautant plus facilement que le transport est plus limiteacute relegraveve de circulations en milieu ouvert et que le mateacuteriel originel lest quen partie eacuterodeacute

bullUTICL5 Z LES DEPOTS DETRITIQUES

iumleicr 1 --aporiumlance du deacuteplacement on distingue ies concentrations fluviales deacuterivant du deacutemantegravelement opeacutereacute sur place dune concenshytraraquo anteacuterieure s- ies concentrations alluviales distales -s---3 - e -a source premiegravere ces mateacuteriaux A ces derniegraveres lorrasecrdent des gitss dimportance mondiale

177

^ ~ ^ ^ g Uraninlte Koefs ^ ^ - ^ ^ 0

Grenat Monaslta

Casslterita Zircon Or Sulfures chromite Platinoids

Principales roches source

VIINTLIUilMlKI CONTACT I 7 7 bull oui 7 7 Ultramafiques

WSUUKlj

KlMbiKlliV bull raquo bull Ultramafiques Lov vo la t i l e Tonalltic granite

NAIN BIKD bull raquo yen raquobull Mafiqueraquo 1 felslqueo Mainly low-volatile Tonalitic granite

LOVbR WITS

bull yenbull Argileuses High-volatile Tonalitic granite

DOMINION raquo raquo bull raquo raquobull Arenacies Leucogranites Pegmatites

HnSKMKNT

Hi| I Abondance relative de Quelques miijfosux lourds dans les seacutedimentraquo du Dominion Reef et du W twatersrand System et leur origine en fonction du modegravele de Barbeton intVIUOEN RP SAAŒR R VTUUcircEK MJ 1970 (Figura amplifieacutee i Ventersdorp Contact Reef selon donneacutee 1961 aimablement fourniepar HESTEPN DEEP LEVELS gold Mine)

I) EXEMPLE DE CONCENTRATION ELUVIALE LE PLACER PLOMBIFERE OE LOOSD TAZZOUGART (Maroc)

Cet exemple a eacute t eacute c h o i s i non pour l i n t eacute r ecirc t eacuteconomique q u i l r e p r eacute s e n c e mais pour d eacute m y s t i f i e r l e mythe de l a p a n a g e des mineacuteraux lourds u s u e l s dans l e s c o n c e n t r a t i o n s d eacute t r i t i q u e s

Loued Tazzougart draine la partie Nord du horst de Touissit (Maroc Oriental) s i te de plusieurs runs plombifeumlres connus acirc laffleurement I l s agit dun oued intermittent impeacutetueux en peacuteriode de pluies et dorages totalement agrave icircec dans les peacuteriodes interpluviales Ce placer a fourni une cinquantaine de tonnes de galegravene dans un tout venant agrave bonne teneur mais non exceptionnelle si on la compare agrave ce l le de certains runs i l nest donc pas certain qui l y ait enrichissement global mais agrave l eacutechel le meacutetrique on a trouveacute des poches particuliegraverement riches constitueacutees de galets de galegravene eacutemousseacutee qu i l aurait iceacute possible de scheider Le run primaire na jamais eacuteteacute trouveacute en lui-mecircme i l esc probable qui l a i t eacuteteacute eacuterodeacute en to ta l i t eacute et qu i l se s i tuai t immeacutediatement i lamont de placer

) EXEMPLE DE CONCENTRATION ALLUVIALE IE DOMINION REEF ET LE WITWATERSRAND (Afrique du Sud)

a coupe geacuteologique geacuteneacuterale comprend

- un socle dateacute agrave plus de 26 milliards danneacutees

- la discordance majeure

- le Dominion Reef System puis le Witwatersrand System renfermant des niveaux deacutetritiques mineacuteraliseacutes appeleacutes reefs Puissance totale 8500 m

- le Ventersdorf System essentiellement volcanique

- puis des seacuteries de couverture se terminant par le Karroo

Les mineacuteralisations des reefs ont fait l objet de nombreuses controverses axeacutees sur le deacutebat de la syngeacutenegravese et de leacutepigeacutenegravese P ROUTHIER 1963 en preacutesente une synthegravese et conclue que la somme des eacutevidences plaide en faveur dune preacuteconcentration seacutediœentaire (mais non pas seulement du placer deacutetritique) et contre la theacuteorie hydrothermale Depuis LIEBENBERG WR 1965 a confirmeacute la preacutesence duraninite deacutetritique en quantiteacute plus importante que cel le de lor deacutetritique et la preacutesence de remaniements duranium et dor au ours de la diageacutenegravese permettant de parler dun placer modifieacute-

ILJCEN e t a l 1970 ont observeacute dans la d i s t r i b u t i o n bull bull e r t i c a i e des mineacuteraux lourds des r e e f s des v a r i a t i o n s de freacutequence

f i I bullbull Prenant pour modegravele de s o c l e n o u r r i c i e r l a zone de Sarsetor l u n e des c e i n t u r e s anc i ennes l e s mieux p r eacute s e r v eacute e s de l euml r c s i iu rrater Sud A f r i c a i n de Kaapvaai i l s c o n s t a t e n t que j a t t e d i s t r i b u t i o n p o u r r a i t r e f l eacute t e r aoaissement p r o c r e s s i f du - i v e a u d -srcsitr -u s o c l e deacutecaceatt -raquort premier l i e u l e s c o u p o l e s -bullrarit iques -ira-i -ite i rar at - c n i z i t e c a s s i t eacute r i t e 1 e t en f i n icirc t r e= zjres orzizrdes - af iJuea i u i t r a m a i c u e s r -vrtrrir-r e- z -- r i = s 1 -ivel - t i o n du j a s s i r s eacutedmer - a ire

s inscrit donc semble-t-il dans le cadre dune eacutevolution continentale et la paterniteacute des mineacuteralisations semble tront-lagrave une explication plus solide que celle relevant de seule eacutetudes microscopiques sur la morphologie des uraninites et des grains dor deacutetritiques A Western Deep Level i l nous icircr eacuteteacute confirmeacute que le Ventersdorp Contact Reef qui est le B dernier reef du Witwatersrand (fig 1) est tregraves riche en orf (jusquagrave 500 gt) et est pratiquement deacutepourvu duranium megrave (pas de donneacutees sur la chromite et les platinoldes) 3Euml

Les reacuteceptables locaux des mineacuteralisations sont des milieux reacuteducteurs spound comprenant des conglomeacuterats de haute eacutenergie et des deacutepocircts carboneacutes de basse eacutenergie A Western Deep Level deux reefs sont exploitables le tpound Ventersdorp Contact Reef et le Carbon Leader Il est frappant de souligner que pour une puissance se chiffrant en milliers de megravetres les concentracirctraquo se font dans des seacuteries reacuteduites 10 cm agrave 1 m pour le Ventersdorf Contact Reef dans le chantier visiteacute 0 acirc 110 o pour le Carbon Leader 1

I I I ) PROCESSUS ET METALLOTECTES DES DEPOTS DETRITIQOES | |

- Preacuteexistence dun gicircte in i t ia l ou dun stock meacutetal affleurant agrave la surface d emersion et dont le constituant eacuteconomique _g preacutesente une densiteacute suffisamment eacuteleveacutee par rapport agrave pound celle des autres eacuteleacutements constitutifs de la roche megravere pour permettre un tri meacutecanique efficace _laquofe

- Deacutesagreacutegation meacutecanique dominante vis-agrave-vis de lalteacuteration chimique donc substances mineacuterales chimiquement et physiqueraquo plus stables dans les conditions locales de leacuterosion que les mineacuteraux constitutifs de lencaissant du stock meacutetal bullamp primaire

- Enrichissement par transport diffeacuterentiel entre les particul fines et leacutegegraveres constituant le steacuteri le et les mineacuteraux bullbull lourds constituant la substance eacuteconomique possibiliteacute de reprises successives favorisant les enrichissements bullbullbull

- Sites de deacutepocircts non dispersifs dont la dimension est fortement reacuteduite vis-agrave-vis de cel le des seacuteries heacuteriteacutees

- Deacutepocircts de haute eacutenergie dominants mais non exclusifs preacutesence de niveaux confineacutes de base eacutenergie agrave matiegravere organe indiquant que lalteacuteration chimique du socle a pu preacutedominer sur sa deacutegradation physique Annonce des gicirctes reacutesiduels dorigine chimique

- Milieu de deacutepocirct chimiquement conforme au pieumlgeage et agrave la conservation globale des eacuteleacutements neacuteoformation diageacuteneacutetique conforme agrave ce milieu

bull bull

160

iuml

XTICLE II LES CONCENTRATIONS RESIDUELLES DES AIRES APLANIES bdquo7 JTASLES

les c o n c e n t r a t i o n s r eacute s i d u e l l e s r eacute s u l t e n t d e l a c c u m u l a t i o n s u r p=bull- d u n e s u b s t a n c e p a r d e s pheacutenomegravenes d a l t eacute r a t i o n ch imique uon-irante On r e t r o u v e comme d a n s l e s d eacute p ocirc t s d eacute t r i t i q u e s un t r a n s p o r t de l a s u b s t a n c e eacuteconomique de s a r o c h e megravere agrave s o n i - i eacute c o n o m i q u e Mais l e t r a i t l e p l u s i m p o r t a n t agrave s o u l i g n e r e s t la ne p a s r e s t r e i n d r e l e s c o n c e n t r a t i o n s r eacute s i d u e l l e s aux se t J d eacute p ocirc t s de s u b s t a n c e s o x y g eacute n eacute e s p a r exemple l e s d eacute p ocirc t s i i l u m i n e d o x y d e s d e f e r e t de m a n g a n egrave s e Les m eacute t a u x c r icirc i c o p h y l e s eux a u s s i p a r t i c i p e n t aux c o n c e n t r a t i o n s r eacute s i d u e l l e s oc 3ur l e s i t e mecircme de l e u r c o n c e n t r a t i o n i l s p e u v e n t ecirc t r e r i i u i c s a i n s i q u e l e u r s a n i o n s j u s q u agrave l o b t e n t i o n de s u l f u r e s ir3 c e s c a s l a p p o r t m eacute t a l l i q u e e t l a r eacute d u c t i o n n a p p a r a i s s e n t i_j conime l a p a n a g e d e s s o l u t i o n s p r o f o n d e s e t l o n t o u c h e --bulli J d o i g t t o u t e s l e s d i f f i c u l t eacute s de f a i r e l a p a r t e x a c t e s -gtaeacutenomecircnes l o r s q u e l e domaine c o n t i n e n t a l s eacute l o i g n e

p r o - r r s s s i v e m e n t du p a y s a g e g icirc t o l o g i q u e

- rEMPLE DE CONCENTRATION RESIDUELLE LE MANGANESE DE MOMPA (Gabon

le l i s e m e n t de manganegravese de Moanda p r eacute s e n t e un d o u b l e i n t eacute r ecirc t - ecirc n i l o g eacute n i q u e p o u r l eacute t u d e d e s c o n c e n t r a t i o n s l i eacute e s aux d i s shyc o r d a n c e s d u n e p a r t l e s c o n c e n t r a t i o n s eacute c o n o m i q u e s de bullndryanegravese l i eacute e s agrave l a s u r f a c e d e m e r s i o n a c t u e l l e c o n t i n u e n t encore agrave s e d eacute v e l o p p e r d a u t r e p a r l a s s i s e a m p eacute l i t o - c a r b o n a t ecirc e -icircJi e s t a i n s i l i v r eacute e agrave l a l t eacute r a t i o n t r o p i c a l e s i n s c r i t en fir d eacute v o l u t i o n du c y c l e f r a n c e v i l l i e n F I A - F I B agrave eacute v o l u t i o n s eacute q u e n t i e l l e p o s i t i v e t r a n s g r e s s i v e s u r l e v i e u x s o c l e g r a n i t i q u e iu C h a i l l u s i t u eacute agrave f a i b l e d i s t a n c e Les d e s c r i p t i o n s q u i s u i v e n t son t dues agrave l o b l i g e a n c e de M LECLERC e t agrave d e s o b s e r v a t i o n s p e r s o n n e l l e s au c o u r s d u n e v i s i t e e n 1 9 7 6

laquoe gisement s i t ueacute en bordure de lOgooueacute repose sur des plateaux ir incevill iens du FI B terminal const i tueacutes de shales noirs ampeacuteliteux ugraveunt la pa r t i e supeacuterieure e s t carbonateacutee sur une eacutepaisseur de 50 agrave 80 m carbonate t r i p l e de Fe Mg Mn renfermant 4 acirc 13 Z de manganegravese) I l iq i t dune preacuteconcentration de caractegravere syngeacuteneacutetique l ivreacutee acirc l a l t eacute r a t i o n eteacuteorique du climat t rop ica l avec deacutepart en phase soluble des a l c a l i n s bull s a lca l ino-fer reux dune pa r t i e du fer e t de la s i l i c e Lenrichissement bull bulliuml binerai p rogressera i t par eacutetapes successives avec oxydation de plus -n JIUS pousseacutee du manganegravese enrichissement des carbonates en Mn a l l a n t uocirclt]ua la neacuteofonsation de rhodocrocite des t ruct ion des carbonates z Jxydation du manganegravese en manganite py ro lus i t e psilooeacutelane deacutegrashydation en wad Ces pheacutenomegravenes progressent per descensum les zones iches const i tuent en fin d eacutevolut ion un minerai f e u i l l e t eacute agrave 52 Mn sur

lt ~ de puissance s i t ueacute au contact des shales sous-jacents ougrave i ioservent des poupeacutees de pyrolus i te en o i s sance Ce d i spos i t i f e s t mdashileacute par un abaissement t regraves lent de nappe aquifegravere- Si l abaissement t Drusque on saute agrave une autre couche plus basse de minerai en p laquet tes bullicirc e lessivage e s t trop important la aanganegravese est eacutegalement d i sperseacute notamment pregraves de iOoôueacute ougrave sa teneur chute de 50 agrave 35 Z

181

tCa raquo bull bull bull copyraquoraquobullraquo

a u a r t J

eacuteclatas T -

| oMvdaa 4a mana

ouart i ina

Mrv I lM t bulluorinf

jecwn taaatveumlp

Hi

Al

fig 2 - profil pvdotogiqua da typt ailicauK

laquoar

fantaa planaraquotraderaquo egrave er iwaua 4a vida

quarts

catena

eacuteclateacute quartz micro

erlatattin

mifiarau bull da

cuivra

bulliltcifia

ouarti at

faMapaifta

baryttAa Soiemnaanitania

laquoerraquoa mara

Fa

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1

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bull[ AI T

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it (if3 profil pidalogiqua vtrturl

type carbonate

Lgtg4 bull iigrattor ses e imlaquonts aans lte oavsage

u 2 3 e -i EVOLUTION PgDQLQGIQUE AU IRITIS A 3EIEA (Maroc) d apregraves SCHMETT J M 1976

(82

I I - EXEMPLE DE CONCEHTRATIOM RESIDUELLE SPLFUREE LE GISEMENT PLQ11BIFERE DE ZEIDA (Haute Moulouya Maroc)

Le g i s e m e n t de Ze iumlda e s t un g r a n d c l a s s i q u e des g eacute o l o g u e s du Maroc (10 Mt agrave 3 PbT) e t l o n d o i t agrave SCHMITT J M 1976 d a v o i r mon t r eacute que c e t t e a c c u m u l a t i o n m eacute t a l e s t d i r e c t e m e n t l i eacute e agrave des pheacutenomegravenes p eacute d o l o g i q u e s deacuteve loppeacutes apregraves chaque eacute p i s o d e s eacute d i m e n t a i r e des a r k o s e s t r i a s i q u e s qui l e renferment Les p r o f i l s peacutedogecircneacutet iques t r i a s i q u e s m o n t r e n t une eacute v o l u t i o n l a t euml r i t i q u e q u i permet de rapprocher ce g i s e m e n t d e s c o n c e n t r a t i o n s r eacute s i d u e l l e s mais sa p a r t i c u l a r i t eacute e s t d e m e t t r e en jeu des n eacute o f o r r a a t i o n s s u l f u shyr eacute e s teacutemoignant d un r e t o u r r a p i d e dans l e temps e t 1 e s p a c e agrave un environnement reacuteducteur d eacute s a c i d i f i eacute

Le gisement est l ieacute agrave des chenaux deacutetritiques deacuteposeacutes dans les deacutepressions palecircotopographiques du granite de la Haute Moulouya Le remplissage comprend plusieurs seacutequences positives de conglomeacuterats arkosiques de gregraves fins et dargilites correspondant agrave une succession de cycles de deumlblayages rapides puis lents des mateacuteriaux continentaux avoisinants acirc ces remplissages se surimshyposent avsc une certaine obliquiteacute des faciegraves pecircdologiques siliceux et carboshynates renouveleacutes agrave chaque peacuteriode de stabilisation La presence de galets agrave faciegraves peumldologique repris en deacutetritiques dans la seacutedimentation du banc supeacuterieur atteste quil sagit bien de transformations opeacutereacutees alors que lensemble supeacuteshyrieur neacutetait pas encore en place

Leacutevolution peumldologique ( f ig 2 et 3) conduit agrave laccumulation et au lessivage des eacuteleacutements preacutesents dans les seacutediments selon une distribution comparable aux eacutevolutions lateacuteritiques aux silifications climatiques et aux encroucirctements calshycaires Deux grands domaines apparaissent Les mineacuteraux silicates sont lessiveacutes et eacutevoluent par deacutegradation dans le domaine supeacuterieur ce qui se traduit par 1argilisation des feldspaths et la corrosion et la dissolution du quartz dans la zone agrave oxydes de fer Le domaine infeacuterieur par contre apparaicirct confinant pour les silicates ils eacutevoluent par agradation nourrissage des quartz et des feldspaths potassiques silicification en quartz microcristallin A l inshyteacuterieur de cette eacutevolution plus confineacutee et carbonategravee agrave laval des chenaux que dans leur partie amont le plomb et le cuivre trouvent place en tant queacuteleacutements meacutetalliques originellement lieacutes aux feldspaths et ferromagneacutesiens des arkoses (le granite de la Haute Moulouya t i t re 100 agrave 110 ppm de plomb) Le plomb libeacutereacute lorlt de lhydrolyse des feldspaths se fixe plus bas dans le profil ougrave les conditions sont moins oxydantes (ceacuterusite au toit puis galegravene vers le mur) SCHMITT parle mecircme dun veacuteritable cuirassement plombeux Le cuivre reste plus longtemps en solution et se fixe plus agrave laval sous forme de malachite ou de chai cosine (fig4)

I I I - PROCESSUS ET METALLOTECTES DES CONCENTRATIONS RESIDUELLES DES AISES APLANIES ET STABLES

r euml e x i s t e n c e d u n s t o c k m eacute t a l i n i t i a l a f f l e u r a n t agrave l a s u r f a c e d e m e r shys i o n agrave l e m p l a c e m e n t du d eacute p ocirc t ou agrave l e x t eacute r i e u r Ce s t o c k m eacute t a l agrave d eacute j agrave me t e n e u r geacuteoch imique anomaie

A l t eacute r a t i o n ch imique dominan te s u r l e n s e m b l e du p r o f i l c o n d u i s a n t agrave bull e l i m i n a t i o n d e s ma jeu r s l e s p l u s s o l u b i l i s a b l e s Les p r o f i l s de - e c t e a l t eacute r a t i o n c h i m i q u e r a p p e l l e n t l e s p r o f i l s l a t eacute r i t i q u e s d e s i i m a t s t r o p i c a u x chauds e t humi s a i s o n s a l t e r n eacute e s e t 5i l e modegravele ne s a u r a i t ecirc t r e g eacute n eacute r a l i s eacute i l semble b i e n q u i l

183

puisse lecirctre pour deacutenormes accumulations meacutetalliques reacutesiduelle Leacuteleacutement meacutetallique consideacutereacute demeure au sein du profil en se g concentrant soit agrave la partie supeacuterieure sil ne passe pas par un eacutetat intermeacutediaire soluble soit agrave la base dans le cas inverse auquel cas il donne naissance agrave des neacuteofcrmations oxygeacuteneacutees ou | sulfureacutees 3

Lalteacuteration chimique est eacutetroitement lieacutee agrave un dispositif archil tural approprieacute topographie araseacutee et drainage assureacute des profi Des variations du niveau de base conduisent agrave la recherche perman de nouveaux eacutequilibres arrecirct des pheacutenomegravenes passage agrave de nouve niveaux daccumulation deacutemantegravelement et perte de meacutetal s

ARTICLE III - LES CONCENTRATIONS RESIDUELLES EN MILIEU CARBONATE

En 1964 CALLAHAN WJ souligne lappartenance des gicirctes plombo- zincifegraveres des strates paleacuteozotques des USA agrave deux modegraveles fondamentaux les gicirctes sous discordance au sein des karsts et les gicirctes sur discordance deacuteveloppeacutes dans des formations transgre sives avec ou sans reacutecif au voisinage des hauts-fonds Cette subdivision planeacutetaire selon RODTHIER P 1982 est scheacutematiseacutee en fig 6 et 7 et servira de support agrave tout le reste dlaquo notre bull preacutesentation des meacutetaux de base lieacutes aux discordances 1

La figure 5 concerne les mineacuteralisations des seacuteries seacutedimentaires de plateforme La structure preacutepondeacuterante est un bombement du soc au flanc duquel les mineacuteralisations apparaissent localiseacutees dans des seacuteries de puissance reacuteduite vis-agrave-vis des seacuteries du bassin Il sera question au chapitre II des modegraveles 1 2 3 4 et 5 et dans le preacutesent article on envisagera leur modification sous 4 1influence des pheacutenomegravenes karstiques lieacutes aux emersions donc 3 des discordances Ainsi que le note A BERNARD (1972) les concentrations reacutesiduelles des karsts avoisinent logiquement les mineacuteralisations sur discordance en bordure de haut-fond lorsque structure du haut-fond se poursuit jusquagrave limmersion icirc

La figure 6 montre la complexiteacute de linterpreacutetation des pheacutenoraegraven lorsquil ny a plus de lien visible entre une mineacuteralisation primaire et les remplissages karstiques A BERNARD de remarquer quil est illogique de rechercher toujours un lien entre des mineacuteralisations stratiformes et des mineacuteralisations reacutesiduelles de karst Le stock meacutetal serait heacuteriteacute

- soit de niveaux mineacuteraliseacutes intraformationnels et plus ou moi distaux mais appartenant au mecircme ensemble epicontinental

- soit de mineacuteralisations surincombantes appartenant agrave des ensembles charrieacutes

- soit de lenvironnement geacuteochimique reacutegional source souvent mal eacutetablie (PELISSONNIER H 1979)

Ce stock meacutetal est agrave rechercher agrave la surface d eacuterosion et en amon des circuits hydrauliques Il nest pas improbable qu -lt---taines mineacuteralisations de rurs qui en plan se preacutesentent ---s les doigts divergents dun gant repreacutesentent danciens chenaux et que les niveaux anomaiiques des paleacuteosurfaces soient lheacuteritage dun stock Teacutetal non canaliseacute Dans ce paysage les chemineacutees karstiqu constitueraient Le collecteur geacuteneacuteral

184 -

SITES SUR DISCORDANCE MAJEURE ffigs)

couverture

Paleacuteorelief

GITES PRIMAIRES

Seacuterie magasin non reacutecifale

1 Gregraves de base

2 Argiles noires

3 Oolomies

4 Bregraveche Synseacutedimentaire

Seacuterie magasin reacutecifale

5 Dolomies structureacutees

Le minerai est repreacutesenteacute par 1-4 xxxx 57^^689 s-^

Biel

ucircorno

St Feacutelix de Palliegraveres

Figeac

Touissit

JI7E5 REMANIES

Seacuterie magasin karstifieacutee

6 Poche aveugle

7 Zone de dissolution

Remobilisation eacutepigeacuteneacutetique

9 Remobilisation sur faille

9 Pitch and flat

Touissit

Bou Beker

Touissit

Thompson Temperly

185

CITES SOUS DISCORDANCE MAJEURE ltag-6)

MINERALISATIONS NOURRICIERES

I Mineacuteralisations intraformationnelles II Niveau anomalique de paleacuteosurface III Lambeau mineacuteraliseacute charrieacute

GITES DANS DES KARSTS

Karsts peu eacuteloigneacutes des stocks primaires 10 Karst ouvert Beacutedarieux 1 Karst sub-fermeacute Djebel Hallouf

Karsts sans lien_eacutevident avec un stock initial

11 Karst ouvert Gilman a Manto b Ch immey

13 Karst sub-fermeacute Salafossa

186

La k a r s t i f i c a t i o n s o p egrave r e sur des roches c a r b o n a t eacute e s d r a i n eacute e s acirc Leur b a s e e t e s t g u i d eacute e p r eacute f eacute r e n t i e l l e m e n t par des zones de f r a c t u r e s e t l e s j o i n t s des s t r a t e s E l l e s e f f e c t u e r a i t a u - d e s s u s e t mecircme en d e s s o u s des nappes p h r eacute a t i q u e s (LAGNY Ph e t ROUVIER H 1 9 7 6 ) L e s s e n t i e l des c a v i t eacute s e s t combleacute de d eacute t r i t i q u e s a r eacute n i t e s c a l c a i r e s l i n o n s e t bregraveches d e f fondrement A BERNARD 1972 donne une m o d eacute l i s a t i o n des c o n d i t i o n s p h y s i c o - c h i m i q u e s L a l t eacute r a t i o n des p a r o i s des c a v i t eacute s engendre des d o l o m i t i s a t i o n s des s i l i c i f i c a t i o n s e t des encroucirctements v a r i eacute s Les pheacutenomegravenes raeacutetallogeacuteniques l e s p l u s importants s e s i t u e n t dans l e s zones d i m b i b i t i o n du k a r s t sous l a nappe p h r eacute a t i q u e Le m i l i e u d e v i e n t reacuteducteur par s u l f u r a t i o n b a c t eacute r i e n n e des s u l f a t e s l e plomb e t l e z i n c l e s s i v eacute s sous forme carbonates dans l a zone oxydante y p r eacute c i p i t e n t s u c c e s s i v e m e n t en f o n c t i o n de l e u r produ i t de s o l u b i l i t eacute

La dimension d e s g icirc t e s e s t v a r i a b l e e t dans l a mesure ougrave l e s c a v i t eacute s n ont guegravere deacutepasseacute l a dimension d o u v e r t u r e t e c t o n i q u e on p o u r r a i t p a r l e r de f i l o n per descensum Je ne c o n n a i s pas de f i l o n per descensum l e plomb e t z i n c en m i l i e u c r i s t a l l i n e t l e u r e x i s t e n c e ne me p a r a icirc t pas d eacute f i n i t i v e m e n t eacute t a b l i e Comme on peut t o u j o u r s c o n c e v o i r un reacuteseau a q u i f egrave r e en m i l i e u c r i s t a l l i n l e u r p r eacute c a r i t eacute v i s - agrave - v i s de l a freacutequence des m i n eacute r a l i s a t i o n s de k a r s t en m i l i e u c a r b o n a t e pourra i t r e l e v e r du chimisme d e s nappes ou dune i n s u f f i s a n c e de l h eacute r i t a g e m eacute t a l l i q u e Ce d e r n i e r pour ecirc t r e important n eacute c e s s i t e logiquement l e p l u s de p r euml c o n c e n t r a t i o n s p o s s i b l e s p a r t i c u l i egrave r e m e n t abondantes dans l e s environnements s eacute d i m e n t a i r e s de h a u t - f o n d l e s k a r s t s en s e r a i e n t un r eacute v eacute l a t e u r

31) MINERALISATIONS REPRISES SUR PLACE GITES KARSTIFIES

311 EXEMPLE DE POCHES KARSTIFIEES TOUTSSIT (Maroc)

Le dis tr ict plombo-zincifecircre de Touissit-Bou Beker auquel nous ferons encore souvent appel est local iseacute dans des formations dolomitiques aaleacuteno-bajociennes transgressives sur un bombement paleacuteozoicircque de schistes et dacites du Viseacuteen Ces dolooies dune puissance moyenne de 30 megravetres sont recouvertes au Dogger par une barre greacuteseuse puis par une oolithe ferrugineuse bathonienne et finalement par une eacutepaisse seacuterie de gregraves et marnes du Jurassique Supeacuterieur On peut donc dire que ces gisements sinscrivent entre deux discordances la plus importante eacutetant ce l le seacuteparant les dolomies du socle e l l e met en jeu des variations consideacuterables de leacutepaisseur des seacutediments carbonates (de plusieurs centaines de megravetres deacutepaisseur 3 zeacutero) Plus haut la discordance du Dogger ceacuteloigne dune emersion puis dun recour acirc la seacutedimentation sans biseau angulaire ians la zone des gisements

-es amas mineacuteraliseacutes de Touissic encaisseacutes dans des dolomies agrave affiniteacute reacutecifale iessinent des corps aplatis stratiformes acirc plomb dominant (plateformes) situeacutes i la partie supeacuterieure de ces dolomies et des corps allongeacutes stratoicircdes agrave zinc dominant (si l lons) situeacutes acirc la base des plateformes Sous la nappe aquifegravere inteacuterieure agrave l exploitation ces minerais sont oxydeacutes sulfureacutes ou mixtes Des zones zincifSres oxydeacutees se preacutesentent souvent a diffeacuterents niveaux s t ra t i -^raphiques alternant avec des zones sulfureacutees Cette distribution pourrait

irresponare agrave danciens niveaux de nappes oxydantes reacutegleacutees par le jeu en -orscs at graben de la tectonique alpine On obtient des poches de smichsonite i sein de caviteacutes karstiques aplaties selon le litage des couches et en =-arfaice conformiteacute ou continuiteacute avec des bancs de blende eacutepargneacutes Il ny a -ris Je seacutedissencs meacutecaniques mais par contre une ferruginasion des dolomies bull~e la paroi jes caviteacutes accompagne la smithsonite Aucune ouverture avec

187

1 4

lexteacuterieur nest apparente et en ce sens malgreacute la forte porositeacute en grand A des dolomies structureacutees on peut parler de karsts aveugles La galegravene toujou beaucoup moins alteacutereacutee ne donne pas l ieu agrave de t e l l e s caviteacutes mecircme lagrave ougrave elle est particuliegraverement abondante $ 312) ~EXEMgLB~DE ZONE DE DISSOLUTION BOU BEKER (Maroc) |

L i n t eacute r ecirc t de c e t exemple e s t de montrer un h eacute r i t a g e d i r e c t en $ reacutegime k a r s t i q u e a l l a n t mecircme jusquagrave l a c o n s e r v a t i o n q u a n t i t a t i v e du m eacute t a l j

3 Dans les zones de dissolution les dolomies ont disparu par dissolution plus ou moins complegravete (VOIRIN J- 1962) Au maximum dintensiteacute e l l e s ont lt_ complegravetement disparu Les marnes calloviennes sont effondreacutees Quand la dolomie a entiegraverement disparu la mineacuteralisation massive est localiseacutee entre les marnes et le socle primaire sous-jacent Quand la dissolution est incompl la mineacuteralisation est situeacutee contre les parois de la cuvette I l semble que les zones denrichissement du minerai de dissolution le long des parois de la poche montrent une localisation deacutependante de la situation stratigraph du minerai stratoicircde voisin Linteacuterecirct eacuteconomique des poches de dissolution est tregraves ineacutegal car toutes ne sont pas mineacuteraliseacutees Lorsquelles le sont cest qui l existe aussi une mineacuteralisation strati form contigiiumle dont e l l e ne repreacutesente agrave bien des eacutegards que limage Ainsi en bordure dun amas plomb la poche de dissolution sers essentiellement remplie de galegravene pour un amas plomb-zinc on trouvera uae poche 3 blend Dautre part lenrichissement de la mineacuteralisation dans la poche nest que re lat i f car s i la teneur augmente la puissance diminue On a pu calculer qui l y a conservation en gros de la quantiteacute de meacutetal entre la zone de dissolution et le minerai stratoicircde de la zone contingue Lenrichissement nest ducirc quau reacutetreacutecissement et agrave leacutetrangl du reacuteservoir dolomitique qui se trouve limiteacute par deux formations impermeacuteabl les marnes calloviennes au-dessus et le socle primaire au-dessous Il ny a pas dapport de meacutetal exteacuterieur

313) EXEMPLE DE PITCH AND FIAT THOMPSON TEMPERLY MIME (Wisconsl

Les pitches and f l a t s constituent des corps mineacuteraliseacutes recoupant l e s s trates (pitches) ou l e s suivant ( f la t s ) i l s seraient dus aux effondrements l i eacute s agrave la d isso lut ion d ass i ses carbonateacutees sous-jacentes ou comme nous l e pensons agrave la compaction dassise tregraves argi leuses deacuteposeacutees sur des hauts-fonds

En bordure des zones de dissolution de Bou Beker J VOIRIN 1965 note que la mineacuteralisation remonte le long du contact des dolomies et du Callovien marneux geacuteneacuteralement bien au-dessus de la couche normale et se pince vers le haut

Les mineacuteralisations plombo-zincifeumlres sulfureacutees de la Saute Valleacutee du Hississi se situent agrave diffeacuterents niveaux dune seacuterie cambro-ordovicienne transgressive sur un socle preacutecambrien A Thompson Temperly Mine e l les inteacuteressent une seacuteri argilo-carbonateacutee reposant sur les gregraves de St Peter et comprennent des mineacuterashylisations de black shales et de bregraveches de talus en bordure de hauts-fonds A leur aplomb se deacuteveloppent des structures subcirculaires de pitches and flat dans les horizons supeacuterieurs de la Galena Formation (f ig 7) Four CALLAHAN W 1964 ces ouvertures se seraient deacuteveloppeacutees par dissolution des assises infeacuterieures lors de soulegravevements intervenus agrave lOrdovicien Supeacuterieur avant le deacutepocirct transgressif des shales de Hoqueta (dissolution du calcaire de Trenton et du calcaire brisant de Glass Rock)

188

bulli^VCoiwraquolaquod

Fig 7 THOMPSON TEMSERLY MINE dapregraves CSaiumlAHBN W 1964

SE OaMmtts ljdmo-eraquofniraquonnlaquos

Ooionwas laquoMSMnnn

y V Sea aaiftoiotau

- Profil syntheacutetique interpreacutetatif du gisement da bull S a l a f o i J i

7 scheacutema destineacute icirc aiagravedgr le licteur au sours des descriptions repreacuteshysenta -jna section ideacuteal du g~spmsnr iumleolaoeacute i lhorizontale A la base Ji -reacuteseau de caviteacutes ewiiea pounds ssagraveiiten-zs iolomitiaves i s-uifures -1) -jis la bregraveche deacuteffsncrsnen ~r3nzeacutes par dss sulfures conareacutetiemneacutes 21 -j3 tasse progressivement z lltrsaxosan- islonri-siajs 3teacuterile par linver--eacuteocirciaive dun -jolure sreacuteanifiJ f-rlbl^nens rrlnagraveraliseacute S)

F i e 3 3AgraveLAF0SSP iarregraves LA13NY h 1974

Ces deux exemples portent en eux-mecircmes une contradiction i l s ne rendent p bien compte du sens de circulation des fluides migrant tantocirct vers le bas pour assurer la karstification et tantocirct vers le haut pour enrichir les piti Les mineacuteralisations hautes des bordures des zones de dissolution de Bou Beki correspondraient plutocirct acirc des entraicircnements meacutecaniques de sulfures par boud et les pitches de la Haute Valleacutee du Mississipi agrave la compaction des seacuteries condenseacutees argileuses sans intervention dune dissolution preacutealable des carbonates (Oil Rock Blue et Gray Dolomites agrave nombreux argileux dans lesqu senracinent les pitches)

32) KAKSTS SANS LIEN EVIDENT AVEC DES MINERALISATIONS PRIMAIRES

Les k a r s t s eacute l o i g n eacute s des m i n eacute r a l i s a t i o n s pr ima ire s comprennent d k a r s t s que l o n peut q u a l i f i e r de sub-fermeacutes e n c h acirc s s eacute s d a n s un mecircme h o r i z o n e t des karsts o u v e r t s dont l e t o i t c o n s t i t u e par un hor i zon d i f f eacute r e n t de c e l u i du mur e t des parements de la poche indique un deacutepocirct p o s t eacute r i e u r au r e m p l i s s a g e de l a poche On y r e t r o u v e comme pour l e s m i n eacute r a l i s a t i o n s r eacute s i d u e l l e s des deacutepocirct s d oxydes e t de s u l f u r e s l e s p r o c e s s u s de c o n c e n t r a t i o n s o n t comparables l e s d i f f eacute r e n c e s ne jouant que sur l a p t i t u d e t r a n s p o r t (binocircme c l a s t i q u e - s o l u b i l i s a b l e ) e t sur l a f i x a t i c (binocircme o x y J e - s u l f u r e )

321) EXEMPLE DE KARST SUB-FERME SALAFOSSA (Alpes i t a l i e n n e s )

Le gisement plombo-zincifegravere de Salafossa (LAGNY Ph 1966 1974 et 1975) e constitueacute par une poche karstique allongeacutee dans la partie supeacuterieure de dolomies anisiennes au voisinage de la discordance ladino-carnienne surinshycombante ( f ig 8 ) Ce milieu carbonate supposeacute dorigine reumlcifale s est deacuteveloppeacute sur un haut-fond permanent sa karscification a eacuteteacute guideacutee par lf lignes tectonique anteacuterieures et sa configuration tectonique actuelle correspond agrave la reviviscence des structures acirc lAlpin favoriseacutee par la

discontinuiteacute entre les terrains plastiques du Werfeacutenien et les dolomies et calcaires anisiens

La mineacuteralisation est constitueacutee de deacutepocircts sulfureacutes et dolomiticircques concret pouvant ecirctre remanieacutes dans le karst en seacutediments internes mineacuteraliseacutes rasraquo a la base du gisement La preacutesence de sediments fins varveumls labsence de stalact i tes de sulfures mais la preacutesence de planchers sulfureacutes la preacutesence de dolomies noires pyriteuses attestant une reacutetention du magneacutesium en miliei reacuteducteur ^ i te LAGNY a interpreacuteter le milieu de deacutepocirct comme calme dans un ensemblt -le vides noyeacutes et mal draineacutes Le niveau marin aurait constit le niveau de Lase du karst et la transgression marine aurait provoqueacute de proche en proche au cours de son avanceacutee la remonteacutee de la nappe phreacuteatiqi donc 1laquonnoiement des caviteacutes et la reacutealisation dans les eaux stagnantes d milieu reacuteducteur favorable au deacutepocirct des sulfures

L o r i g i n e des meacutetaux n e s t pas d eacute f i n i e par Ph LAGNY mais i l s o u l i g n e que toutes l e s m i n eacute r a l i s a t i o n s r eacute g i o n a l e s 3ont l i eacute e s une s u r f a c e d inconformiteacute e t c o n s t i t u e n t des n iveaux anomal s u s c e p t i b l e s d a v o i r fourn i par l e s s i v a g e l e s tock meacuteta l des p a l ecirc o k a r s t s t r i a s i q u e s Ces p a l ecirc o s u r f a c e s sont c a r a c t eacute r i s eacute e s des revecirctements de do lomies sombres e t la d o l o m i t i s a t i o n i n d u i t du substratum l o r s q u i l e s t c a l c a i r e

190

9poundpoundBEL_HALL0UF 5i9I_59y-59i5icircsect

a Marnes noires b Calcaire blanc c Seacuterie rouge

4 Maestrichtien 3 Campari ten 2 Emschecircrien I Ceacutenomanien

Fig 9 DJEBEL HALLOOF et_SIDl_B0U_AOUANE (Tunisi

191

Le scheacutema s e r a i t donc l e suivant (1) Emersion post-anisienne _ avec a) kars t i f i cat ion de l an i s i en suivant agrave Salafossa une direction tectonique ancienne de haut-fond et b) const i tut ion bull dune croucircte continentale dolomitique renfermant de nombreux Jj indices mineacuteralogiques ou geacuteochimiques in Ph LAGNY 1974 _A (2) Nourrissage des seacutediments du karst acirc partir de ce t te croucircte5

ou du moins par l e s mecircmes pheacutenomegravenes que ceux contribuant agrave agrave l eacute laboration de ce t te croate l e s meacutetaux lourds seraient donc ^ retenus dans l e s zones sulfurantes du karst ou par adsorption sur des phy l l i t e s ou des carbonates (3) Reacuteennoyage du karst par la -transgression marine ladino-carnienne e t parachegravevement de la ^ sulfuration e t de la reacuteorganisation c r i s t a l l i n e avec deacutesorption ~-mecirctallique

322) EXEMPLE DE KARST SUB-FERME DJEBEL HALLOOF (Tunis i e septentrig

Les karsts du Djebel Hallouf sont deacuteveloppeacutes au flanc dun anticlinal Campanies Selon les quartiers de la mine le karst deacutemarre en surface par des poches ou le plus souvent par des fractures qui se regroupent par anastomose pour -former en profondeur des amas ne deacutepassant pas 4 m de puissance Le remplissage est assureacute par des seacutediments et des deacutepocircts chimiques sulfureacutesraquo le tout preacutesentant une allure varveumle R0UV1ER H 1971 deacutecrit eacutegalement des stalactite de galegravene de blende et de pyrite

bull i A deux kilomegravetres seulement du Djebel Hallouf le gicircte de Sidi Bou Aouane (fig 9) est constitueacute de seacutediments fluvio-lacustres T miocegravenes mineacuteraliseacutes aussi en plomb et en zinc (le Pontien est ^ classiquement mineacuteraliseacute en Tunisie) En position normale ce 31 Pontien est transgressif sur la partie Nord de lanticlinal du ri Djebel Hallouf 1 Sidi Bou Aouane la seacuterie pinceacutee en dressant ^ dans un graben est tronqueacutee des strates mineacuteraliseacutes erodes -r-depuis devaient reposer en partie sur lanticlinal Selon ROUVIEB tout la m o b i l i s a t i o n l i eacute s aux s t r a t e s du Miocegravene q u i L i d e n t i t eacute de parageacutenecircse Pb-Zn-As dans c e s deux g i s e m e n t s p l a i d e 3 en faveur dune c o n s a n g u i n i t eacute iuml

Des pheacutenomegravenes plus parlant sont supposeacutes au Shaba ougrave FRANCOIS A 1973 cite des occurrences de cuivre carbonate et s i l i ca te dans les seacuteries du Kundelungu et les interpregravete comme dues au lessivage deacutecai l leacutes de Roan encore preacutesentes - ou disparues par eacuterosion Il sagirait dans ce cas de mineacuteralisations anciennes transvaseacutees per descensui dans un encaissant plus jeune et dans le cas preacuteceacutedent de ROUVIER de mineacuteralisations jeunes transvaseacutees ausji per descensus dans un encaissant plus ancien -

323) EXEMPLE DE KARST OUVERT OXYDE BEDARIEUX (France) 4

On d i s t i n g u e deux grands types de g i sements de b a u x i t e e s bauxite-autochtones en p l a c e sur l e u r s roches megraveres s i l i c a t eacute e s e t l e s b a u x i t e s sur c a l c a i r e dont l a formation sur p l a c e e s t controverseacutee-Dans l e s deux c a s l e p r o c e s s u s m eacute t a l l o g ecirc n i q u e e s s e n t i e l e s c c e l u i de i a l a t eacute r i t i s a t i o n l a teneur en alumine c r o i s s a n t par ecirc l i m i n a t i c des eacute leacutements majeurs p l u s s o l u b l e s a l c a l i n s a l c a l i n o - t e r r e u x t e r s i l i c e

192

bulliuml

_lt

mhMk poundff gt

sect-mm

EXPLANATION

Ousniitt art Zinc an Coppltrraquoiwir on

FlO1 t Ceoiogie Section showing chimney limestone manto and quantiteacute manto ore bodies

F i g 10 e t 11 GTLMMJ d a p t e s RADABAOOl RE e t a l 1968-70

193

Les observations de COMBES PJ 1973 ont mis en eacutevidence a Beacutedarieux deiuml structures seacutedimentaires permettant dattribuer agrave ces bauxites une origine allochtone galets de bauxite granoclassement chenaux et rigoles IjEcirct deacuterosion flute casts cannelures Le mateacuteriel originel est rapporteacute Jt dapregraves la faune paleacuteontologique au Toarcien-Aaleumlnien Infeacuterieur La preacutesent de grands ol iscol i thes indique un tregraves faible transport local les roches 5| megraveres correspondant agrave des schistes paleacuteozoicircques et agrave des marnes du Trias et du Lias entourant la cuvette tectonique de Beacutedarieux Par a i l leurs les j|Eacute bull horsts sont resteacutes vivants apregraves leur remplissage Le sous-tirage karstique a deacuteveloppeacute des structures dynamiques deacuteboulement et de breacutechification agravejjjf enrobement f luidal de mateacuteriau et sur le plan chimique le drainage a complet la bauxitisation COMBES conclut en faveur dune bauxite intermeacutediaire ~jf posseacutedant 3 la fois des caractegraveres dautochtonie et dallochtonie 3t

3 2 4 ) EXEMPLE DE KARST OUVERT SULFURE GILMAN ( C o l o r a d o ) W

L i n t e r p r eacute t a t i o n de ce g isement e s t d eacute l i c a t e C l a s s eacute comme un pound manto-chimney type i l r e s t e entacheacute du terme chemineacutee a p p a r e i l qui marche per ascensum e t non per descensum e t du terme manto gu i s o u s - e n t e n d s e l o n BATEMAN l a p p a r t e n a n c e agrave des iuml p r o c e s s u s de remplacement Y a - t - i l donc r e m p l i s s a g e ou 41 s u b s t i t u t i o n par d e s pheacutenomegravenes per ascensum ou per descensum 1i

Ce gisement s inscrit sous la discordance des Belden Shales du Pennsylvanien i qui recouvrent la paleacuteosurface karstifieacutee des calcaires de Leadville dateacutes ij| du Mississipien Moyen Pour CALLAHAN W (1964 et 1973) cette karstification reacutegionale est anteacuterieure au Pennsylvanien et donc sans relation avec M l ac t iv i teacute volcanique tertiaire repreacutesenteacutee par le s i l l de Gilman (f ig 10 ct_l-

Le minerai des mantos et des chimneys est identique aanganosideacuterite aux parois des caviteacutes karstiques pyrite mamatite 1galeumlne gt chalcopy ri te mineacuteraux dargent et un peu dor Les minerais de cuivre et dargent affectionnent principalement les chemineacutees et ceux de zinc les mantos Il est probable que dans les zones profondes des chemineacutees les sulfures de cuivre et dargent y aient remplaceacute des meacutetaux moins chalcophiles Ces mineacuteraux sont inclus dans une gangue dargile de dolomie sableuse et de blocs qui eacutevoquent des seacutediments de karsts La preacutesence de chlorite kaolin7 dickite seacuter ic i te de s i l i c i f i cac ion dolomitisacion et de sables dolomitiquei consideacutereacutes comme des neacuteoformations hydrothermales par RADABAUGH RE et a l 2 1968-70 sinterpregravetent eacutegalement dans un contexte heacuteritage continental et de diageacutenegravese seacutedimentaire i La source meacutetallique serait agrave rechercher dans les fonds geacuteochimiques et les mineacuteralisations exprimeacutees du socle preacutecambrien et de la seacuterie eacutepicontinentale surincombante Ces mineacuteralisations comprennent des veines sulfureacutees (Cu-Zn-PM aurifegraveres recoupanc le granite preacutecambrien et les quartzites de base et des bull niveaux dolomitiques agrave Pb-Zn-Cu dans la partie supeacuterieure de ces quartzites -La preacutesence dans ces niveaux de manganoSiderite eacutevoque encore des pheacutenomegravenes de karsi fication mais celle de dolomie structureacutee agrave affiniteacute reacutecifale et acirc blende (observation personnelle de 1966) indique une mineacuteralisation primaire que nous supposons synseacutedimentaire Par ailleurs RA7ABAUGH RE et al s 1978-80 signalent que des mineacuteralisations ont eacuteteacute trouveacutees dans les roches bull de toutes les uniteacutes stratigraphiques du Preacutecambrien au Pennsylvanien La dolomie et les calcaires de Leadville agrave proximiteacute eu non des gisements 3 titrent 3 ppm de Cu 3 de Pb et 10 de Zn On suppose donc que ces eacuteleacutements i aient nourri les karsts de Gilman au travers de precessus peacutedologiques quatteste la preacutesence de sols reacutesiduels entre le Pensylvanien et le Mississip

194 I

Le dispositif des corps mineacuteraliseacutes mantos et chimneys est conforme agrave un systegraveme de drainage (CALLAHAN W 1973) dans lequel les mantos rappelant des canaux se rejoignent au niveau des chemineacutees agrave la base desquels on observe des chevelus jusque dans lOrdoviclen Ce drainage est en parfaite relation avec la paleacuteotopographie qui situe le paleacuteorelief preacutecambrien agrave lamont des canaux et avec les pendages NE que lon observe actuellement

195

C H A P I T R E II

GIcircTES LIEacuteS AUX STRATES

DES SEacuteRIES EPICONTINENTALES

Le domaine geacuteographique ougrave lhydrosphegravere continentale se meacutelan progressivement au milieu marin recouvre en gltologie

- des seacuteries deacutetritiques qualifieacutees avec plus ou moins de justt de seacuteries rouges (red beds) ces seacuteries sont continentales avec conglomeacuterats gras argilites et plus rares carbonates

- des seacuteries marines de plate-formes continentales reacuteputeacutees stables mais en fait subsidence lente Ces seacuteries englobe des gregraves apparenteacutes du reste aux seacuteries rouges des argiles noires et des carbonates tregraves souvent dolomitiques

- enfin des seacuteries marines orofondes reacuteputeacutees geacuteneacuteralement mo~ favorables agrave la concentration des meacutetaux Il nen sera pas question

Nous verrons que le volcanisme affecte la zonaliteacute des mineacuteral sations en surimposant le cuivre aux eacuteleacutements sialiques Par contre son incidence ne peut ecirctre retenue dans les plomb-zinc des seacuteries eacutepicontinentales mecircme pour les gicirctes du Trias alpi elle nest pas clairement eacutetablie Le domaine des sulfures massifs ougrave le volcanisme joue un role majeur se situe en dehoi des zones stables dans des reacutegions geacuteographiques diffeacuterentes ougrave les relations du binocircme socle et couverture sont sous la deacutependance de processus orogeacuteniques

Nous naborderons ni les gicirctes de fer ni ceux de manganegravese que nous connaissons trop peu et ne ferons allusion aux gicirctes de cuivre que dans la mesure ougrave ils complegravetent le panorama des plomb-zinc La grande caracteacuteristique de ces derniers est leur localisation sur ou en bordure de hauts-fonds paleacuteogeacuteographique I structure positive souvent vivante Les seacuteries epicontinental qui les entourent se condensent acirc leur voisinage Dans les seumlri carsonateacutees en jeu la freacutequence des constructions reacutecifaies souvent alguaires laisse sous-entendre des climats tropicaux hautement favorables acirc lalteacuteration continentale Les plus gros concentrations sont associeacutees agrave de telles constructions geacuteneacutera dolomitiseacutees dans le cas du zinc de telle sorte que lon peut retenir avec 30UTHIER 1969 la correacutelation du zinc et des doiomies comme -neacutetaliotecte

196

iccedil 1 2 HCRST OE SAINT FELIX DE ALLIZRES (3eraard A1959-50)

lagrave fieure du haut aontre laspect probable de la structure enfouie agrave la fin du Sireacuterairien rrn que celle du bas esquisse sen rajeunissement au Tertiaire

Muschelfcaljicirc et i i i Calcaire bleu du Sineacutenurien rr- Xeuper Supeacuterieur

Dolanie cuDiccedilue hettangienne - _ - i r Oclanies -caracirctres agrave grains fir - - - ^ T xeuper et Isfraiias deacute barriegravere

cclanitiques ==^r- acres e t 2vaporitas - laquo bull bull cnccedili e t arkeses -_T iranice de Pallieras -bullraquopound Marris baricieacutees

197

k

bulla

A leacutechelle du district et du gisement les mineacuteralisations sont stratiformes au niveau des amas elles apparaissent souvent stratoiumldes et agrave celui des abattages on note parfois c enrichissements locaux agrave morphologie seacutecante sur les strates Il y a toute une panoplie de lexpression meacutetallique avec ^ enchaicircnement de plus en plus diversifieacute depuis les zones J tabulaires resteacutees calmes jusquaux secteurs influenceacutes par le tectonique vivante des haur=-fondp j

Selon les gisements on note une dominante peacutetrographique des roches encaissantes qui permet denvisager comme nous le ferc une classification typologique suivant leacutevolution seacutequentiel-virtuelle des eacutelastiques colloiumldes et carbonates Je ne conne pas de mineacuteralisations de plomb-zinc qui soit encaisseacutee dans u environnement ecircvaporitique Il y a bien de 1anhydrite agrave Fiat Gap dans lEst du Tennessee et du gypse agrave Gorno dans les Alpes Bergamasques mais ces gisements se situent dans des contextes reacutecifaux dolomies agrave niveaux de chert agrave Flat Gap et argiles noires agrave Gorno Dans les gisements triasiques sous-ceacutevenoles (BERNARD A 1958 et 1965) agrave montreacute en maints endroits (figl passage des couches salifecircres sulfateacutees de bassins aux horizons meacutetallifegraveres sulfureacutes et supporteacutes par des argilites ou des dolomies syngeumlneacutetiques noires et bitumineuses strictement localiseacutees agrave la peacuteripheacuterie ou acirc laplomb de hauts fonds contemporains de la seacutedimentation en milieu lagunaire ecircvaporitique pour leur tregraves grande majoriteacute On aurait donc deux pocircles extrecircmes lenvironnement reacutecifal et lenvironnemen lagunaire et plusieurs deacutenominateurs communs des hauts-fond donc des seacuteries condenseacutees S seacutedimentation ralentie vis-agrave-vis bassins des milieux de deacutepocircts argilo-carbonateacutes agrave composante organique reacuteductrice aucune incidence de raagmatisme et pour s flux de chaleur lenfouissement enfin des problegravemes identique quant agrave la source des meacutetaux et agrave leur expression gicirctologique

ARTICLE 1 TYPOLOGIE DES GITES

11) EXEMPLE DE CONCENTRATION EN MILIEU DETRITIQUE CONTINENTAL BIEL (Espaccedil

Le gite de BIEL se situe au centre dune province seacutedimentaire oligocegravene agrave nombreux indices de cuivre seacutetendant au Nord de la valleacutee de lEbre sur environ 20 km de large et 150 de long selon une direction agrave peu pregraves parai j ceiie des Pyreacuteneacutees Ces deacutepocircts continentaux sont lieacutes agrave la surrection des Pyrenees A leur base des marnes agrave gypse correspondraient agrave des lagunes at tonneacutees par la retrait de la mer et lOligocegravene continental lui-mecircme au cor 3ien- par des deacutetritiques de la fosse de lEbre en voie de subsidence Ces i lions se terminent par des lignites puis par le Miocegravene

Lii7CCeacutene continental laquost constitueacute par un empilenent de gregraves ec de œarne er sciences reacutepeacuteteacutees la granuloaeacutetne des deacutetritiques deacutecroissant i parti ie le 14vre Nord iu oassin (BURG G 1953) A 3iel mecircme on note 14 barres m ~r i~ laicareux seacutepareacutees par des bancs xarneux steacuteriles lensemole tota bull -bulllaquo rl^sieurs sriumlames ie megravetres e r est fortement redresseacute Cinq barres jrraquosejss 3ort susceptibles decirctre mineacuteraliseacutees halcosme cuivre natif -encr- ruorite malachitemdash 3URG a noteacute un paralleacutelisme ie deacutetail entre les 7c-icres bullraquo Tregraves -t la disposition dr cuivre ainsi que des fixations iref^rartieiês te cuivre sur des deacutebris veacutegeacutetaux nais dans lensemble

198

deg I 9 5 _ icirc 9 - C O M O M I Q O E

S c h e l i e 1500 me

7ampgtr 06 S i i - 34 T a i Vo3 I

- ^ -J _ -f pound _ 1 E c h e l l e 1500 lt

7ig 13 - BIEL (Espagne) Reacutepartition des teneurs en cuivre dans une barre greacuteseuse (situeacutee dans le plan de la feuille)

Coiamta itruo concordante tagrs il ptono il icommemo I J CIXOQIU tttato tontotiantt ictta U otano it tcommanto a Sui iella tagtieacute | C-sviM uralo eoneotiaate totio ugrave Bteto il JCommento a Sori detls latlia

4 ratfia mmeralicacircte

l v a s H J o r n o -l acr-ecircs ALLAT Z 196c

199

s i lon reprend les panneaux exploiteacutes (observations personnelles de 1968)j i l semble que la distribution actuelle du cuivre soit en bonne conformiteacute avec la surface topographique et provienne de la redistribution dun fond^ geacuteochimique au sein des gregraves (fig13 ) bull Le plomb moins mobile que le cuiv ne donne pas denrichissement dans la zone de ceacutementation- Lheacuteritage meacutetallique des gregraves serait agrave rechercher dans les Pyreacuteneacutees intrusions leacutegegraverement cuprifegraveres de Panticosa ophites du Trias et divers f i lons

12) EXEMPLE DE CONCENTRATION DANS LES ARGILES MOIRES GORNO (Icirc6

Les a r g i l e s n o i r e s s o n t r eacute p u t eacute e s pour l e u r contenu geacutecchimique e t o n t eacute t eacute compareacutees agrave des p o u b e l l e s Les m i n eacute r a l i s a t i o n s eacuteconomiques e t expr imeacutees y s o n t par c o n t r e p l u s r a r e s E l l e s c o r r e s p o n d e n t acirc d e s d i s p o s i t i f s s t r a t i f o r m e s t r egrave s s o u v e n t assocpound agrave d e s r e m o b i l i s a t i o n s dans d e s s t r u c t u r e s m o l l e s

P TAUZIN (communication o r a l e ) ma s i g n a l eacute l a p r eacute s e n c e de blendi automorphes dans l e s a r g i l e s n o i r e s d e s i n c u r s i o n s marines de | l a s eacute r i e c a r b o n i f egrave r e du Tagora au N i g e r dans l a r eacute g i o n d A r l i t C e s t un exemple t y p i q u e de m i n eacute r a l i s a t i o n de b l a c k s h a l e s d a n s un c o n t e x t e non r eacute c i f a l a l o r s que l e s b l a c k s h a l e s plombo- 4 z i n c i f ecirc r e s semblent t r egrave s f a m i l i egrave r e s des c o n t e x t e s r euml c i f a u x ou agravegt tendance r eacute c i f a l e d o l o m i e s agrave s t r u c t u r e s l o b eacute e s de S t F eacute l i x de P a l l i egrave r e s (Gard) r eacute c i f s f r a n c s de P i c o s de Europa ( A s t u r i e s ) r eacute c i f s acirc C o l l e n i a de F i a t River ( M i s s o u r i ) S e u l e l a n eacute c e s s i t eacute | d une p r eacute s e n t a t i o n t y p o l o g i q u e baseacutee sur l a l i t h o l o g i e dominante-d i s s o c i e a r b i t r a i r e m e n t d e s pheacutenomegravenes l i eacute s agrave une p l u s v a s t e I eacute c h e l l e i

Le giseoent de Gorno est encaisseacute dans le Meacutetallifegravereseacuterie inter-reacutecifale i

du Ladinien Supeacuterieur et dans la base du Carnien dit Raibiien seacuterie eacutegalement inter-reacuteci fa le A l eacutechel le du gisement cependant les carbonates observeacutes i ne correspondent pas agrave des eacutedifices construits et les mineacuteralisations sont J bien l ieacutees agrave un milieu de black shales dominantes Le Metallifero et la base T du Carnien total isent 55 m de puissance de la base au sonnet les carbonates sont de plus en plus gr i s les niveaux argileux de black shales et les i bitumes de plus en plus abondants Le to i t est repreacutesenteacute par des marnes acirc f gypse passant aux argiles du Carnien Supeacuterieur Le faciegraves argileux des black shales est le magasin de la mineacuteralisation stratiforme agrave l eacutechel le du gisement acirc l eacutechel le des abattages par contre on observe des structures tregraves complexes deacutepaississement de boudinage des black shales et de redistribution des sulfures dans des piegraveges tectoniques varieacutes ( f ig 14 in G VAILLATI 1966) pour partie comparables 3 des piegraveges peacutetrol iers La freacutequence des joints stylotiques dans les faciegraves carbonates teacutemoignent dune compaction permanente

i) EXEMPLE DE CONCENTRATION DANS LgS CARBONATES TOUISSIT (Maroc)

-a gisement de Touissit appartient agrave limportant d i s tr i c t pioobo-zincifegraveie ileue acirc une quarantaine de kilomegravetres au Sud dOujda Nous en avons parleacute au sujet du placer de loued Tazzougart et des zones de dissolution de Sou Beker partie centrale du d i s t r i c t )

et exemple erret iaborder l e s structures de pa i eacuteore l i e f s e t lhypothegravese de la b io - rhex i s ta s i e problegravemes communs agrave lensemble s i isemenes en Tiilieu carbonate a ins i que les structures reira les eu supposeacutees t e l l e s tregraves freacutecuentas dans les concen--raticrs ie 2-rc h SAMSON 1965 et 1973 gt

200

Shel f P lombo Z m c l f e r e de Touissit bull - Haut fond dE

lotit aritti Otraquo fcwtliuraquo J HaMtuf Dot Mitt dt Icoiiiwraquolaquoini ^^- i l - ieEs 1 ^ bull bull bull bull bull bull ltlti Jr i v i l H fJ j J Batik_ _ j ^ ^ i l i i l J i ^ f e ^ gt ^

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((laquoUlaquo rlaquouf bullbull _ _ ^ _ Claquokraquolaquo k Hi|^laquotfnllaquoraquo

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F l p 15 - TOUISSIT d a p r egrave s Ph SAMSON 1973

l l l)gt

Le gisement est situe 3 laplomb dun paleacuteoreflief dominant de plus de 500 m les premiers deacutepocircts qui laureacuteolent (fig 15 ) Trias basaltique avec calcaire] argiles rouges et peacutelites Domeumlrien et Toarcien eacutepais agrave ammonites Ces seacuteries sont condenseacutees en direction du docircme recouvert seulement nais non en totaliteacute^ acirc lAaleacuteno-Bajocien par une seacuterie biostroaale passant toujours au large acirc des faciegraves profonds acirc ammonites Le dispositif nest cependant pas isotrope Au Sud du mocircle cest-3-dire en direction du continent saharien le Trias est gypseux et particuliegraverement eacutepais (457 m a 25 km des gicirctes) le Toarcien est violaceacute les ammonites sont absentes dans le Lias et le Bajocien

La seacuterie biostromale de Touissit est consideacutereacutee comme telle par ses analogies frappantes avec les reacutecifs deumlvoniens alguaires des Ardennes belges deacutecrits par M LECOHPTE (1936 1959) et dans lesquels on voit le passage brusque de reacutecifs calcaires acirc des dolomies structureacutees ougrave toute forme dorganismes constructeurs est obliteacutereacutee A Touissit la stratigraphie fine deacutenote la reacutepeacutetition de 14 cycles reacutecifaux totalisant 2250 m Chaque cycle comprend agrave sa base des dolomies macrocristallines structureacutees sur les 8 ou 9 dixiegravemes du cycle et agrave son sommet des dolomies fines accompagneacutees de niveaux argileux Les dolomies macrocristallines agrave structures liteacutees et lobeacutees correspondent a des faciegraves construits et les dolomies fines et niveaux argileux a des flats milieux peu profonds surchauffeacutes impropres acirc la vie mais favorables au deacutepocirct des fines et acirc la preacutecipitation chimique des carbonates La preacutesence de surface neacutecroseacutee agrave la partie soomitale de certains reacutecifs de structures en

teepes 3 la base de la seacuterie biostromale et de microbregraveches dans les faciegraves 1 de flat indiquent de freacutequentes emersions Toutefois les faciegraves eacutevaporitiques ne sont nulle part atteints Le reacutegime biostromal disparaicirct progressivement par reacuteduction de leacutepaisseur des reacutecifs par leur envahissement par des dolomies de deacutemantegravelement et finalement par une emersion anteacute-bathonienne preacuteceacutedant le deacutepocirct de gregraves et linstauration dune seacutedimentation eacutepaisse dalternance de gregraves et dargiles au Callovo-Oxfordien

La mineacuteralisation deacutemarre tregraves exactement degraves linstauration du reacutegime biostromal avec une preacutedilection du zinc pour les faciegraves reacutecifaux et du plomb pour les niveaux argileux La blende et la galegravene constituent des eacuteleacutements de la roche au mecircme titre que les cristaux de dolomite Toute cette mineacuterashylisation est stratoiumlde ou stratiforme agrave leacutechelle du gicircte et des abattages avec dominance du zinc par rapport au plomb dans la base de la seacuterie reacutecifaie pauvre en argiles et du plomb par rapport au zinc dans la partie supeacuterieure -M acirc niveaux argileux plus freacutequents Cest 3 la biostasie-rhexistasie dERHART H (1956) que nous faisons appel pour expliquer cette succession verticale des j faciegraves et deraquomeacutecageacuteneacutetiques le zinc earacteacuterirtnt la phase migratrice et lt1| le plomb avec accompagnement dillite et le cas eacutecheumlanc de deacutebris de lignite caracteacuterisant la deacutecharge rhexistasique (fig16) Le gisement de Touissit ~J traduirait donc dans un bassin de seacutedimentation lhistoire mecircme dun continent Quel est-il La partie eacutemergeacutee du mocircle de Touissic est-elle suffisante pour iuml nourrir de tels gisements ou raut-il rechercher au Sahara soit 300 km au Sud les sources possibles Les eacutetudes nont jamais eacuteteacute suffisamment pousseacutees en -ce sens pour permettre une bonne reacuteponse mais on notera que des mesures iuml isotopiques de plomb ont donneacute pour des galegravenes de Touissit 330 ^ 30 MA soit un acircge viseacuteen et que des ascites vissennes saines de la reacutegion ont fourni 2000 ppm de plomb et 700 de zinc alors que leurs aregravenes inrra-dolomitiques attestaient une deacutemineacuteralisation de lordre de 75 ordres de grandeur largement suffisants pour rendre compte des tonnages On a eacutegalement montreacute que coucirctes Les dolomies du shelf mecircme en dehors de coucircte scructure reacutecifale sont anomales avec 190 ppm de igt et 510 de zinc et si lon se reacutefegravere agrave des taux _enrichissement de 400 agrave 1 400 obtenus oour ues aloues Drunes un KfchuALL bullbull 3601 -r atteint le domaine des teneurs eacuteconomiques On retiendra donc le rocircle satalyticcedilue des reacutecifs alguaires dans la fixation du zi-c iyant transiteacute par le bullni lieu -arin I

202

LES GCTES DE PLOMB-ZINC DL DISTRICT DE TOUISSIT - BOC-BEKER

Stratigram MmaraMetran Ttetonnuraquo j C O N T I N E N T AIRE DE SEDIMENTATION

1 P laquo t -

Biostam Rtwiusttraquo ic | Rhbdquottajilaquo

_ P o j t -RhXIROSK RhMIStOSW

1 1

8 bull MflfthU laquo f i n t r q i i n t raquo )

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Biastasie et rhexistasie agrave Touissit

F i g - 1 6 TOUISSIT d a p r egrave s h SAMSON 1965

203

ARTICLE II A LA RECHERCHE PES PROCESSUS

Cet article nest quun essai personnel agrave la recherche de leacutedi-j fication des gicirctes sur discordance Il renferme une grande part j de subjectiviteacute en effet il nest pas certain que ce qui est l vraisemblable pour telle personne le soit eacutegalement pour une q autre car 1appreacuteciation des pheacutenomegravenes deacutepend de la conn issanci que lon en a et reste en grande partie circonstancielle Il est aussi tregraves hasardeux pour un geacuteologue de lindustrie de se -~ lancer dans de tels deacutebats qui font appel acirc des disciplines souvent hors de sa porteacutee et de ses preacuteoccupations journaliegraveres

21) LHERITAGE CONTINENTAL

Sous avons fait appel acirc lheacuteritage continental pour rendre compte de la source des meacutetaux lieacutes aux discordances Cet heacuteritage clairement eacutetabli pour les gicirctes reacutesiduels des concentrations physiques et chimiques devient cependant de moins en moins eacutevident lorsque les meacutetaux transitent par des mises en solution et que leur transport est plus important

La premiegravere constatation est de noter agrave leacutechelle planeacutetaire i labsence de gicirctes lieacutes aux strates en relation avec des climats froids et agrave linverse leur freacutequence an relation avec des climats chauds et humides SAMAMA JC 1972 a chercheacute acirc expliquer] la zonaliteacute verticale des mineacuteralisations par une diffeacuterenciation peumldologique des eacuteleacutements au niveau de la surface continentale en fonction des conditions climatologiques Il conclut par exemple que sur le pourtour du Massif Central Franccedilais les concentrations de cuivre du Permien sont dues agrave un climat de monosialitisation libeacuterant le cuivre et celles de plomb du Trias agrave un climat de bisialitisation Il nous semble difficile dadmettri une telle speacutecificiteacute des climats qui tous deux ont engendreacute des seacuteries rouges et comme nous le verrons plus loin nous preacutefeacuterons faire appel au volcanisme permien pour rendre compte de lapparition du cuivre anteacuterieurement agrave celle du plomb rattacheacute au sial BARBIER J 1979 insiste sur le coteacute quantitatif des rocerTUS peacutedologiques et des preacuteconcentrations litbologiques anomales qui finalement en deacuterivent et constituent la source ultime de concentrations eacuteconomiques Il napparaicirct pas eacutecrit-i agrave la lecture des chiffres que les meacutecanismes peacutedologiques J actuels des pays dAfrique tropicale ou dAmeacuterique conduisent agrave une concentration importante de Cu Zn b ou Sa ni dans les sols ri dans la fraction fine ces alluvions Les zones hydro- bullsorpnes peu ou pas eacutechantillonneacutees constituent peut-ecirctre une exception En revanche de tregraves fortes concentrations geacuteochimique sont jarnues ians certains types de roches igneacutees granites cancres su seacutecirentairas schistes j Dans la genegravese de gicirctes ia rouverture 1 -eacutetaux de case on est donc conduit I attribuer -n zlagrave pus important agrave un possible lessivage ce preacuteconcentratic jLifurres ruagrave un eacuteventuel stockage peacutedoloccedilique reacutesiduel des eacuteieacutere-ts le r3ie quantitatif de ia peacutedcccedileacutenegravese serait donc ia ci-isilsacion des eacuteleacutements Cu Zn b qui ne feraient que rarsitsr par las sels sans sy fixer dune faccedilon importante sauf ans iaacirc as -recircs speacuteciaux tels rue celui iss tcurciegraveras

si

204

-vVS$

2 - j lt

mdash -mdashbullbull^(f

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U raquo tt raquo raquoraquo bull

CMAME

Zi-q17 PROSPECTION ALLUVIONNAIRE DO MASSIF ARMORICAIN

d a p r egrave s GOIGDES J e t DEVISMES 1969

205

La seconde constatation module cependant les conclusions de Tjf J 3ARBIER Il existe des croucirctes continentales ou subcontinentalraquo anomales dans les exemples eacutetudieacutes on citera les surfaces $ dinconformiteacute de Salafossa renfermant de nombreux indices mineacuteralogiques ou geacutecchiaiiques Je pense eacutecrit Ph LAGNY 1974 que la reconnaissance des affleurements de croucirctes dolomitiques peut remplacer avantageusement une prospection geacuteochimique plus coucircteuse qui napportera pas davantage de renseignements lt|-A Figeac P LAUNEY et R LEENHARDT 1959 citent au sommet du Sinecircmurien un remarquable hardground avec cannelures perforations de pholades et remplissages des trous par des concreacutetions pound pyriteuses tregraves rarement associeacutees agrave des spheacuterolithes de blende Ces observations peuvent sinterpreacuteter comme des sites transi- ~gt toires de meacutetaux lourds bullbull

La troisiegraveme constatation concerne la reacutetention de certains sSt eacuteleacutements sur le continent sous des formes mineacuteralogiques specircci- _ fiques de ces eacuteleacutements Il sagit par exemple des feidspaths potassiques susceptibles dassurer effectivement une certaine reacutetention du plomb (GUILLOU JJ 1974) eu de la fixation du t plomb agrave leacutetat de galegravene sous certaines conditions du milieu i continental SCHMITT la montreacute pour le gisement de Zeida enfin il ne faudrait pas neacutegliger la freacutequence des sulfures dans les alluvions bien mise en eacutevidence par GUIGUES J et -~g DEVISMES P 1969 dans le Massif Armoricain agrave la suite dune ^ prospection miniegravere systeacutematique agrave la bacircteacutee galegravene dominante i sur la blende chalcopyrite assez rare cinabre tregraves abondant J (fig 26) tous conserveacutes sous un climat tempeacutereacute et humide On pound imagine tregraves bien que cette reacutetention meacutetallique au niveau de poundegrave deacutetritiques particuliegraverement insolubles (feidspaths potassiques galegravene et cinabre) puisse occasionner dans un grand coup de J-deacuteblayage continental des deacutecharges mineacuteraliseacutees nous avons X parleacute de Biel Almaden ne serait-il pas semblable sur le fond J du raisonnement On isole donc par le fait mecircme les gisements 1 de red beds acirc ma cri ce deacutetritique des gisements en milieu carbonat voir aussi en milieu colloiumldal ce qui finalement ne fait que reshytraduire le rapprochement des insolubles entre eux et des soluble entre eux quils constituent le minerai lui-mecircme ou sa gangue

La quatriegraveme constatation concerne les anomalies geacuteochimiques de roche et la multipliciteacute des indices dans les environnements des gisements A titre dexemple tout lAaleacuteno-Bajocien du shelf gi de Touissit est susceptible de renfermer des mineacuteralisations sporadiques exprimeacutees et il ne ma pas eacuteteacute rare dy trouver des indices non cartographies malgreacute le travail de mes preacutedeacutecesseurs-=ci est une regravegle quasiment geacuteneacuterale mais agrave force de penser qu-ricirce lieacute aux strates peut se manifester par un environnement -ltbull anomal or a fait iu halo geacuteochimique la conseacutequence du gtte raisonnement centrifugej alors quil serait plus exact de forairaquo-a preposition inverse un gicircte lieacute aux strates apparaicirct comme ] m e crcertrati3r exacerbeacutee au sein de strates anomaux raisonnes 1 jepuntegravecfi bull les dimensions de ces anomalies sont reacutegionales ilcrs ûe -es jicirctes ûi y sont lieacutes sont limiteacutes dans espace i 1E3LAC M _~-5 ite agrave cocircteacute des grands classiques c Zu 3 3 -bull2i rsrrsrs iûsuelles de strates As 5b bull Zz bull PZZrZZ iuml-l avait deacutejagrave insisteacute sur e pci-t Sr W notaffl mdashbull= --reacute~cirecircre E m e tormdasheacutee -mdasheacuteneacuteraie

A BERNARD 1958 et 1965 distingue deux voies dans la fixation meacutetallique au sein des seacutediments en cours de deacutepocirct celle de la preacutecipitation directe et celle de 1adsorption sur des argiles eu des carbonates Selon lui la preacutecipitation dominerait le long des lignes de rivages (fer de Lorraine certaines concentrashytions de manganegravese) et ladsorbtion autour des hauts-fonds Cette adsorption serait favoriseacutee par une concentration ionique de leau plus grande en eacuteleacutement devant ecirctre absorbeacute par les seacuteries reacuteduites ou condenseacutees le stock doligo-eacuteleacutement dapport eacutetant alors moins dilueacute que dans les bassins par une reacuteduction de la taille du piegravege le haut fond eacutetant plus concentrant que le rivage enfin par une dureacutee de fonctionnement plus grande du dispositif

22) LEXPRESSIOM GITOLOGIQUE

A CE QUE LON CONCcedilOIT

Les expressions gxtologiques les plus simples sont repreacutesenteacutees par les sulfures eacutepousant tregraves exactement les structures de seacutedimentation agrave commencer par les structures liteacutees On connaicirct aussi des formes plus subtiles comme des sulfures suivant les stratifications entrecroiseacutees remplissant de petites cuvettes accompagnant des joints stylolitiques Tous ces pheacutenomegravenes plaident en faveur de deacutepocircts de sulfures contemporains du deacutepocirct de la roche donc en faveur de la preacutecipitation directe eacutevoqueacutee plus haut

On connait des exemples de reprise en seacutediments deacutetritiques de mineralisation sulfureacutee lieacutee agrave des strates Ces pheacutenomegravenes anteacuterieurs au deacutepocirct des strates sus-jacents laissent aussi supposer une cristallisation rapide des sulfures

Sans les mineacuteralisations diffuses les sulfures apparaissent comme un eacuteleacutement constitutif mecircme de la roche En milieu argileux ou marneux lagradation cristalline des sulfures est particuliegraveremeit prononceacutee et les formes automorphes bien deacuteveloppeacutees La croissance cristalline na pas eacuteteacute entraveacutee En milieu franchement dolomicique et recristalliseacute la taille des sulfures est dautant plus grande iue les cristaux de dolomite le sont eacutegalement Tout ceci indique ^ nourrissage plus ou moins important de germes creacuteant un appel de matiegravere agrave partir des eaux conneacutees et des nappes internes La racristallisatior des carbonates et des phyliites argileuses bullaccompagnerait dune deacutesorption des meacutetaux alimentant le nourshyrissage meacutetallique Tes pheacutenomegravenes seraient syn agrave diageacuteneacutetiques sans tue lon puisse fixer agrave la diageacutenegravese une limite dans le temps i supprimer le relai des eaux conneacutees par des eaux de nappes -ius reacutecentes

-u se- ie es strates anomales agrave mineacuteralisation liteacutee ou iruse des perturbations agrave caractegravere tectonique saccompagnent jucircuver ie ai-eacuteraiisations seacutecantes sur les strates caracteacuteriseacutees -ar ipound5 teneurs plus fartas Tout ra gamme de structures peut sa preacutesenter

207

bull f i - Dans les bregraveches synseacutedimentaires comme celle du Sineacutemurien ~ de Figeac (LAUNEY Ph et LEENHARDT 1959) les sulfures M aureacuteolent les eacuteleacutements de la bregraveche et suivent les fluages || et deacutecollements de couples seacutedimentation-glissement (fig 5)

- Dune faccedilon geacuteneacuterale les gicirctes lieacutes aux strates preacutesentent iuml-des fractures mineacuteraliseacutees seacutecantes sur les strates leur | remplissage joue en reacuteveacutelateur et est constitueacute des mecircmes eacuteleacutements meacutetalliques que ceux des strates leur extension verticale est geacuteneacuteralement limiteacutee agrave la puissance des strates consideacutereacutes mais peut la deacutepasser bull

- Souvent des enrichissements meacutetalliques importants avoisinent les failles lieacutees aux anciennes directions des paleumloreliefs -Selon la compeacutetence du milieu on obtient des formes filoniennei ou des boudinages Les structures de pitch and flat leur t ressemblent (fig 5) pound

Lacircge relatif de ces mineacuteralisations vis-agrave-vis des strates anomales apparaicirct variable dans les bregraveches seacutedimentaires les pheacutenomegravenes pourraient ecirctre preacutecoces alors que les fractures mineacuteraliseacutees seacutecantes les enrichissements avoisinant les failles et les pitches sont dateacutes au minimum par la seacuterie stratigraphi-quejnent la plus haute qui soit atteinte Il y a donc une longeacuteviti des pheacutenomegravenes qui ne peuvent ecirctre nourris que par des eaux de

plus en plus eacutetrangegraveres aux eaux conneacutees et sans doute par un lessivage de concentrations deacutejagrave reacutealiseacutees Les accidents 5 tectoniques agrave lorigine de ces concentrations seraient agrave la fois des drains et des zones de deacutetente pour les aquifegraveres hydatogeumlnes Dans une certaine mesure le mecircme scheacutema pourrait sappliquer i au nourrissage meacutetallique de Jcarsts qui constitueraient une j heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute au passage des nappes Cette hypothegravese ferait aussi son chemin (LAGNY Ph 1976 PELISSONNIER H 1978) |

Ces pheacutenomegravenes eacutepigeacuteneacutetiques conduisent agrave un scheacutema centripegravete $ avec appel meacutetallique en direction de lheacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute tectonique Je ne connais quun exemple ougrave cet appel ait eacuteteacute quantifieacute $ cest agrave Figeac ougrave Ph LAUNEY en eacutetudiant sur un profil de sondages la reacutepartition des teneurs en fonction de 1eumlloignement du gicircte a mis en eacutevidence une anomalie neacutegative aureacuteolant le gicircte (fig181 in Notes et Meacutemoires du Service Geacuteologique du Maroc ndeg 181 p 296 communication orale de LEENHARDT R)

B CE QUE LON PERCcedilOIT MAL

Ce que lon conccediloit mal ce sont les concentrations meacutetalliques acirc tregraves forte teneur ou apparaissant subitement dans des strates sans la mateacuterialisation dune heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute

- La preacutesence de niveaux atteignant des teneurs de lordre de 40 ou 50 de -neacutetai sur plusieurs deacutecimegravetres de puissance est usuelle

- A Touissit la mineacuteralisation apparaicirct dans les reacutecifs sans que rien ne diffeacuterencie un biostrome mineacuteraliseacute du mecircme biostrome steacuterile I quelques deacutecimegravetres quelques centaines de megravetres ou neumlme acirc un kilomegravetre de lagrave

i

208

Gisement de Figeac variations des riicroteneurs en zinc dans un mecircme banc du Sineacutemurien (en ppm ou millioniegravemes de zinc)

Fig18 FIGEAC dapregraves LEEMHAKDT 1965

-fSEgraveST 5 oykHtftr

Sulfurt de Ft

Qitkocitf - raquo Qaiccntt+bonittr I Bi

amp gt bull mdashrasaaii

Guieofyrrttraquopyntt foevrilt

i l l l l l i i l l mdash H T T ^

- ITrTTTTTTTlTnSSHra

Chateorite

srtmu

Bomicircte

Chalco pyrite

mdash a) 5cM-ma montrant la sonate darigmr srdssneitaire dam les gisements cuprifegraveres de la Rhoddsie du Sard

Noter que luranium se preacutesente dans la raine de Nkana sous la forme de pechblende coMiniw branneacuterne et un peu duramrute (dapregraves S H BOWIE 1058)

b bull Coupe tehemaltaue montrant la relation entre le zonage vertical tes sulfures et let mouvements de trans-iumlresnon et Je rrrremon du rteafe

Dacircpres gtV G GAULICK 195a

1 9 EXEMPLE DE ZONALITE i n ROCJTHIER P 1963

209

- Toujours agrave Touissit aucune raison apparente ne permet de rendre compte de lempilement selon la mecircme verticale des parties mineacuteraliseacutees des biostromes Alors que la puissance moyenne des reacutecifs est de lordre de 150 m les abattages q passent dun reacutecif agrave lautre atteignent parfois 20 m de haut j sur des longueurs plurihectomeacutetriques Peut-ecirctre faut-il 4| imaginer lagrave comme dans le cas preacuteceacutedent linterfeacuterence dune barriegravere geacuteochimique dans laxe des mineacuteralisations qui est | parallegravele agrave lallongement des rides du mocircle Rien cependant neacute permet de la mateacuterialiser ni den supputer la nature En prose de milieu peu recristalliseacute on peut observer mais cest tregraves rare la cristallisation de galegravene sur des heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacutes ~ 3j locales oo Lithe s ou gasteacuteropodes globuleux au Djebel Bou Dclttu (Maroc) entre des tubulures de Collenia agrave Fiat River (South-f East Missouri) Ces faits plaident en faveur dune barriegravere geumlochimique tregraves preacutecoce Le plus souvent lagradation crisshytalline a trop modifieacute par la suite les seacutediments ultrafins de la syngecircnegravese pour preacuteserver de telles structures surtout dans les milieux reacutecifaux dolomitiseumls mais lon constate que parallegravelement la redistribution complegravete des elements est un facteur denrichissement agrave leacutechelle locale A Picos de Buropa ougrave la seacuterie reumlcifale est tregraves largement recristalliseumle on est frappeacute par la taille des blendes classiquement de la grosseur du poing et totalement isoleacutees les unes des autres Si lon envisage au moment de la syngecircnegraveseune distribution homogegravene du zinc les deacuteplacements lieacutes agrave la cristallogeacutenegravese seraient ici plurideumlcimeacutetriques et dautant plus importants que le mill aurait eacuteteacute plus pauvre en germes cristallins Ainsi les force de cristallisation des cristaux ne concoureraient-elles pas acirc leacutechelle des amas agrave bloquer tous les ions veacutehiculeacutes par les nappes et susceptibles de compleacuteter les eacutedifices cristallins laquo

23) LA ZONALITE METALLIQUE bull

Les exemples de Biel de Gorno et de Touissit ont permis de preacutesenter une typologie des concentrations lieacutees acirc des faciegraves peacutetrographiques dominants mais ils ne rendent que partielleme compte de toutes les affiniteacutes lithologiques possibles du plorr du cuivre et du zinc Le tableau ci-apregraves en donne une image

1

i

i

Seacuterie virtuelle A LOMBARD 19S6

Evaporites

Meacutetaux de base

i


Evaporites Pas de g I r a s 3iostasie = i

-

l a

Carbonates

Shales carbonates C o l l o iuml d e s Ensembles

Pb Pb Pb

Cu Ccedilu Ca

3n = i -

l a

5

Carbonates


Pb Pb Pb

Cu Ccedilu Ca

2laquo 2 a

poundbull 1 ~ 1 g r eacute a o - a r g i l e u x b Cu

Rhexistasse y Clas t iques Pb Cu

210

Ce ces trois eacuteleacutements le zinc se deacutemarque le plus avec une affiniteacute lithologique tregraves speacutecifique des milieux carbonates et parmi ceux-ci des milieux reacutecifaux alguaires Il est pratiquement absent des seacuteries eacutelastiques Le cuivre serait plus familier des shales carbonates que des ensembles greacuteso-argileux Quant au plomb il serait peut-ecirctre le plus ubiquiste mais avec une tendance pour les eacutelastiques Enfin de tous les faciegraves lithologiques les colloiumldes seraient les meilleurs reacuteveacutelateurs des fonds geacuteochimiques les eacutevaporites ne constituent pas de magasins

Lexemple de Touissit nous a montreacute que lon peut faire appel agrave la bio-rhexistasie pour rendre compte de larriveacutee des eacuteleacutements dans les seacuteries seacutedimentaires de bordure de haut-fond Donc dans la seacuterie virtuelle dErhart la zonaliteacute meacutetallique devrait corresshypondre agrave la succession de bas en haut du plomb du cuivre puis du zinc Or ce nest pas le cas lorsque ces trois meacutetaux se situent dans le mecircme ensemble seacutedimentaire le cuivre preacutecegravede les deux lutres Cest le problegraveme de la zonaliteacute meacutetallique qui est poseacute

A leacutechelle du gisement des exemples montrent que la zonaliteacute bullmeacutetallique est reacutegie par le degreacute de chalcophilie des eacuteleacutements dont lordre est voisin de celui des produits de solubiliteacute agrave savoir

Kp S Bi 2 S 3 IcircO - 7 2 Ag 2 S 10~ 5 1 Cu2 S 10 - 5 0

Pb S IcircO - 2 9 Co S 10~ 2 7 Zn S IcircO - 2 6 Fe S 10~ 1 9

Chaque eacuteleacutement en solution preacutecipite agrave leacutetat de sulfure au contact dun sulfure agrave produit de solubiliteacute plus eacuteleveacute

Cette zonaliteacute chimique a eacuteteacute interprecircteacutee en terme de zonaliteacute seacutedimentaire et paleacuteogeacuteographique en Zambie ex Rhodeumlsie du Nord (in RODTHIER P 1963) avec la succession Bi-Cu-Co-Pe du rivage vers le marge (fig 19) donc en verticale le cuivre sous le fer dans une seacutequence positive bornite chalcopyrite pyrite et dans le cas exceptionnel dune seacutequenca neacutegative le fer sous le cuivre H PELISSONNIER 1979 se rallie acirc une interpreacutetation supergecircne des zonaliteumls englobant les mineacuteraux doxydation et les neumlorformations des seacuteries porteuses Il situe le fer sous le cuivre

A leacutechelle de lensemble de la couverture preumlcambrienne la superposition du plomb-zinc au cuivre dans le Shaba montre quau -oins 1500 m de seacutediments environ 500 MA et deux orogegravenes seacuteparent la base de la seacuterie cuprifegravere des mines et le Kundelungu plombo-cmcifegravere ROUTHIER P 1980 preacutesente trois hypothegraveses possibles a Zn et b mobiliseacutes sur le contin-ant en mecircme temps que Cu ront pas preacutecipiteacute durant le Roan parce que la quantiteacute de soufre iispomsle neacutetait pas suffisante (hypothegravese quil considegravere difficile agrave soutenir) (b) la mobilisation de Sn et b sur le Tontment a eacuteteacute plus tardive que ceile de Cu (c) la configuration ie es continent a changeacute et ce sont dautres aires alimentatriees bull-i furent ensuite alteacutereacutees et libeacuteregraverent Zn et Pb ia derniegravere bull bullypotnegravese semoie la plus attrayante elle nest pas sans rappeler sur le plan d1elements soluoiiisables les variations de -eacuteritacircccedile deacutetritique des reefs du Witwatersrand conformeacutement au bullleacutemantegraveiemenc dun socle driersifieacute deacutemanteumllenent qui pour S500 m de sediments se serait eacutetaleacute sur liCO MA VHJ0EN S et ai 1970)

211

y bull T T i i l

i j _L 2 I

p 11 L 111 11111111

Reacutepartition des indices de plomb-zinc de cuivre et de manganegravese dans F i a 2 0 c o u v e r t u r e inCracambrienne du socle preacutecambrien (scheacutema emprunteacute

mdash deg _ r i - dans ses grandes lignes agrave W Chazan 19S4)

PERMO-TRIAS

Ctlctint

Fig 21

Cwiffwnegraverars

Reacutepartition des mineacuteralisations de plomb-zinc Je cuivre et de manganese dans le socle hercynien et sa couverture secondaire (la structure scheacuteshymatiseacutee correspond approximativernsnt i celle de la Haute-Moulouyal

21 apregraves E1BERGH A et POUIT 1966

212

FeS 2

CuFeS2 CujFoSa

raquobullraquobull pbs

- bull mdash mdash ZnS bull -bull-bullbull-bull-bull- CuS+Cu2S

Z E C H S T E I N

Fig 22 in ROUTHIER P 1982

21 dapregraves NICOLINI P 1970

F i q 2 2 r - Permian coopar laquohaltraquo of Poland Vertical variaiion of ~ neral content Prom M Sanaa at a (1974) J laquorate sandstone 01 boundary dolomite cl black shale 3 carbonates

A B C s E F

1 2 s i s 1 2

J

r j t 9 n e m

]

j

1

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ii |

Tries 1 1 W bulllt T 1 2

J i

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Zfcnnnt raquo 1 ii

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t Traquot_j

1 2

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1

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ii |

Soxoman bull mdash bull bull bull

bullbullVv

i i i 1

1 2

J i

rf

i i l

e m

]

j

1

II

ii |

F JQ 24 mdash Courbes preacutevisionnelles du gisement de Mansfeld A mdash Courbe iuhofogujue 1 Conômecircrati 2 Gregraves 3- Argiumllites

4 CalcainTS Sel B mdash Cycles I Premier cycle H Second cycle

C mdash Couleurs R Route J Jaune B Blue G Gm vert N- Noir D mdash Milieu C Continental M Marin

pound mdash Bto-rhexisiasie B Biostasie R Rheiistuie F mdash Niveau mineacuteraliseacute

213

S

Il gt VI J I II

I raquo t II 8 raquo

i i i i^

ii raquo i J-

bull S bull -

bull i i

l

i 0 N I I N L N 1 A I 1 N T T K L A L A I R E

I I M I U A N D i

1H1AI JURArSIIllll

1RMACR

bull I bull

i

Deux constatations permettraient dapporter un eacuteclairage agrave la superposition meacutetallique du Pb-Zn sur le Cu dans les piles de seacutediments dSge diffeacuterent

- La premiegravere constatation est que malgreacute le caractegravere chalcophile de la triologie Cu ~ Pb - Zn un clivage seacutepare le cuivre des deux derniers qui bien que seacutepareacutes dans la classification chimique des eacuteleacutements sont souvent groupeacutes en gltologie GOLDSCHMID (in KALERVO RANKAMA et al 1950) suggegravere que leur rapprochement pourrait reacutesulter de diffeacuterenciations agrave linteacuterieur du globe comparables agrave un certain degreacute agrave leur comportement meacutetallurgique (ils se rejoignent au niveau des poussiegraveres de chemineacutees)

- La seconde constatation est lanalogie de la composante meacutetallique entre les socles et leur couverture discordante Par exemple les gisements des conglomeacuterats du Calumet au Michigan reposent sur des laves basaltiques cuprifegraveres agrave lopposeacute les gicirctes plombo-zincifegraveres de la bordure du Massif Central reposent sur un socle hercynien non cuprifegravere On dirait en langage commun tel pegravere tel fils

Cette derniegravere constatation laisse entrevoir des sources diffeacuterentes dalimentation pour expliquer des heacuteritages seacutelectifs disposeacutes agrave des niveaux stratigraphiques diffeacuterents volcanisme pour le cuivre ligneacutee sialique pour le plomb-zinc Un premier exemple est fourni par 1Anti-Atlas Occidental et la Valleacutee de la Haute Moulouya au Maroc (EMBERGER A et POUIT G 1966 fig 20 et 21) Lheacuteritage volcanique concernerait le cuivre et le manganegravese lheacuteritage lithophile le plomb et le zinc Si le cuivre ou le manganegravese se trouvent dans 1aire de seacutedimentation sous le plomb et le zinc ce serait sans doute parce que les volcanites remonteacutees 3 la surface du socle sialique ont eacuteteacute les premiegraveres livreacutees agrave lalteacuteration continentale Il pourrait en bulltre de mecircme pour les Kupferschiefer heacuteritant dabord du volcanisme permien (shales cuprifegraveres) puis des granites carbonifegraveres des Sudeumltes (carbonates acirc blende et galegravene fig 22) Cette hypothegravese permet aussi de rendre compte de cas diffeacuterents ougrave le cuivre ne preacutecegravede pas mais suit le deacutepocirct du zinc et du plomb La fig 23 montre au Niger une succession inverse avec globalement leacute plomb et le zinc situeacutes dans les incursions marines du Tagora sous le cuivre des groupes dAgadegraves et de lIrhazer A notre avis il sagirait lagrave de lintroduction fortuite des volcanites dans laire de seacutedimentation et donc de linterposition fortuite dun socle nourricier intermeacutediaire

Ainsi selon leacutechelle des observations (notion fondamentale en gicirctologie) la zonaliteacute des sulfures acirc leacutechelle dun gicircte est reacutegie par lincidence des produits de solubiliteacute et 3 leacutechelle dun bassin par lheacuteritage continental La quantiteacute dions S= cest-agrave-dire lactiviteacute des bacteacuteries sulfato-reacuteductrice est largement suffisante pour pieacuteger les eacuteleacutements vagabonds mais e facteur ne peut se reacuteveacuteler utile que si ces eacuteleacutements sont suffisamment abondants (notion de province mecirctallogeumlnique)

2-5) LAPPARITION DES ELEMENTS DAWS LES SEQUESCES

Lapparition des eacuteleacutements meacutetalliques dans une seacutequence seacutedimentaire re serait pas deacutesordonneacutee LOMBARD J et NICOLINI P ont attireacute lattention sur ce point degraves 1960 en eacutetudiant lapparition du cuivre

215

en fonction dos courbes lithologiques des cycles de seacutedimentatl et des couleurs des seacutediments Ils ont deacutefini les trois regraveglesJ suivantes illustreacutees en fig 24 (NICOLINI P 1970) Jl

1 Le maximum de concentration en cuivre se trouve dans la premiegravere seacutequence oscillante agrave tendance positive surmontant^ une longue seacutequence en I dans les courbes lithologiques I dAugustin LOMBARD I

2 Le cuivre se trouve dans les zones de passage des seacutediments du premier cycle agrave des seacutediments du second cycle ou dans des seacutediments mixtes dans lesquels les eacuteleacutements du premier et du deuxiegraveme sont acirc la fois repreacutesenteacutes

i 3 Le cuivre est localiseacute dans des seacutediments gris verts noirs

plus rarement dans les seacutediments blancs ou jaunes agrave lexcep des seacutediments rouges cest-agrave-dire dans des seacutediments deacuteposeacute en milieu acirc tendance reacuteductrice

Toutefois alors que ces auteurs rappellent que les seacutediments d premier cycle deacuterivent de roches cristallines et ceux de second cycle de roches seacutedimentaires il semble quil faille admettre que les seacutediments de second cycle puissent eacutegalement deacuteriver de socle cristallin

Dans le domaine du plomb-zinc les exemples que nous connalsson permettent de deacutegager les regravegles suivantes applicables agrave des milieux reacutecifaux ou non

1) Les premiegraveres concentrations de plomb peuvent apparaicirctre degraves les premiers deacutepocircts deacutetritiques Le maximum des concentrations plomb et de zinc sinscrivent dans une eacutevolution seacutequentielle marine positive agrave la base ou acirc la fin dune seacuterie carbonateacutee e toujours en liai on agrave leacutechelle reacutegionale ou agrave leacutechelle local avec un retour acirc une seacutequence neacutegative

2) Il nexiste par bassin quun cycle seacutedimentaire riche il nest pas forceacutement le plus bas dans la seacuterie

3) Les couleurs sont au moins beige acirc grise avec toujours la preacutesence de niveaux noirs dans les zones les plus riches

A PLOMB-ZINC EN MILIEU NON RECIPAL

A St Feacutelix de palliegraveres (fig 25) les mineacuteralisations apparais acirc lHettangien franchement dolomitique premiegravere grande seacuterie carbonateacutee rencontreacutee depuis la base du Trias qui repose sur Ts socle hercynien Dans le deacutetail le gros des mineacuteralisations hettangiennes est agrave la base des carbonates et ce minerai dit principal est coiffeacute par deacutepais niveaux argileux qui marqueil le retour aux colloiumldes

216

NO se

icirciuml ^ t fS^- mdashbullmdashyl^tlft êacuteflt^ bull 7 7 ^ raquo + bull + bull bull bull +

+ + bull bull bull bull bull + + bull raquo bull

laquo Sinimuritm

TwSal I 7r laquo

Bnt-fcMd 11raquo fa draquo llafaM-Llis

Fig 25 SAINT FELIX DE PALLIESES

dapregraves LESNHAROT 1972

217

bullM

HAKOaUETA FMIU7IOI 175-~-raquo1riiumlticircbdquodeg k

1et r e

Snbdquo l et z7tl ~ - V PPraquolaquolaquoi poHuse Pyrite ZnS PbS ne S 1mdasheneh 1 o d i bull bullmseites- --- econoeques Ione dei chevelus sans

valeur eacutecanoatque | - Moon vers le haut

Zone des Openings 11crevasses et poches) espioitable

ULCM rMMTIM

Buff Ooloaicirco

Orafr Dploaie raquo ceert

ST PtltP SUDSTME F O m U O K

-^^nicircacircraquoCsiumlamp-laquo---~--~-~

amp bull Ac T ~ raquoraquoci

eraquo 4 raquo raquo e c t laquo laquo

sraquoT J H oj

VV

Fig28 HAUTE VALLEE DP MISSISSIPI

Source multiple de donneacutees dont communications orales

218

Dans la Haute Valleacutee du Mississipi (fig 26 ) il existe deux cvcles de seacutedimentation sans que nous puissions certifier que le plus riche est celui de lOrdovicien Moyen qui renferme les pitches and flats Les mineacuteralisations dans les gregraves de base de chacun de ces cycles ne sont pas eacuteconomiques les mineacuteralisations eacuteconomiques se situent dans des seacutequences positives et preacutecegravedent toujours un crochet seacutequentiel neacutegatif (Gregraves de St Peter pour le cycle infeacuterieur et sommet du Decorah pour le cycle supeacuterieur)

B MILIEUJIECIFAL

lat River (South East Missouri) donne un exemple seacutequentiel complet (fig27 avec plomb associeacute aux premiers deacutetritiques les grampsde Lamotte et mineacuteralisations plus riches acirc la base de la dolomie de Bonne Terre surincombante en association avec des niveaux dolomitiques reacutecifaux constamment entraveacutes par des black-shales Les mineacuteralisations sessoufflent vers le haut et disparaissent avec le deacutepocirct des Davis Shales

A Reocin (Asturies) le Carbonifegravere et le Lias se comportent en socles intermeacutediaires sur lesquels repose 1importants seacuterie Creacutetaceacutee repreacutesentant le troisiegraveme cycle de seacutedimentation (fig28) La courbe lithologique de ce dernier deacutebute par une longue seacutequence oscillante en I (les 650 m du Wealdien) elle devient ensuite franchement positive calcaires beacutedouliens puis doloraies rargasiennes reacutecifales et meacutetallifegraveres agrave Reocin Le gros du minerai se situe agrave leur base (Capa Sur) et lintensiteacute de la mineacuteralisation deacutecroicirct vers le haut (Capa Norte Barrendera) Dans le mecircme district minier agrave la Florida la mineacuteralisation apparaicirct dans la moitieacute infeacuterieure du Gargasien qui est la seule partie dolomi-tique de leacutetage en ce point agrave Udias elle apparaicirct au milieu du Gargasien qui est eacutegalement la seule partie dolomitique de leacutetage en ce point Enfin la seacuterie est brutalement reacutegressive avec las gregraves de lAlbien et la mineacuteralisation disparaicirct Ainsi la mineacuteralisation se piegravege dans le premier eacutepisode le plus positif doicmies suivant une longue seacutequence oscillante et preacuteceacutedant -ir brusque retour aux clastiques

A icos de Europa (Asturies) dont nous avons deacutejagrave parleacute plus haut -es reacutecifs mineacuteraliseacutes se situent tregraves exactement agrave la partie supeacuterieure doicmitiseacutee des calcaires carbonifegraveres juste avant Lagrave retour an liasse des colloiumldes fig 29 ) Il ny acirc pas de commune mesure eacuteconomique entre le petit gisement de Picos de Surcpa production journaliegravere en 1967 de 65 tonnes agrave 15 i 2a S et - laquo b S et celle de Reocin (production journaliegravere agrave mecircme 4=cccedilue de 1350 tonnes agrave 35 2n S et 03 h b 3 cette difshyfeacuterence ast un exemple de la seconde proposition selon laquelle -- -existerait par cassin quun cycle seacutediaientaire riche

~-r rSs-iTieacute lanalyse seacutequentielle reste lexpression de la bio----existasie de lheacuteritage continental et de laffiniteacute iitnoiogisue -es reacutetaux lourds

219

DAVIS SHALES

I Dolomie massive

Dolomie tigreacutee

Dolontie oolithique bancs eacutepais

7 Reacutecif alquaire a Collenia deacuteveloppeacute sur les rides 10

7Passage lateral du reacutecif agrave des deacutepocircts fins et lamineacutes

10 Calcareacutenites organiseacutees en rides

17 Shaly dolomite noduleuse faciegraves de comblement

15-16 Petits reacutecifs alguaires (16) noyeacutes dans les calcareacutenites (IS) et deacutelimitant des nu lieux confineacutes

19 Dolomie sableuse organiseacutee en rides

20 Tregraves de Lamottc tin nations pntrlaquocraiseacuters

SOCLE PRECAMBRIEN gramtficircs

I Mineacuteralisation faible

1 Lits et mourhps PbS

5 Lits et mouches PbS

~ Galegravene lieacutee aux araicircles - Interlits de BlacK Sh - Deacutepocirct de Black Shales

sur tes paroLs reacuteoifale

Ie ut 16 Galegravene Lieacutee A des Black Shales 2nS preacutesent

1 bull Galegravene lieacutee des tu veaux argileux

~ PbS associeacute j des intershyl i t s argileux

F i g 27 - FLAT RIVER d a p r egrave s SNYDER FG e t ODELL J W 1958

e t communicat ions o r a l e s

220

Puissance en m Clastiques

t Colloiumldes 4 Carbonates 5 Calcaire S OolomiE

Pjg28 ANALYSE SEQUENTIELLE DE FEQCIN (AaturiaaEspagne)

221

i 2 3 4

A

1

PERMO-TRIAS (Suntsandstein)

DISCORDANCE

CARBONIFERE SUPERIEUR seacuterie alterneacutee

A

1

de calcaire

CARBONIFERE

s et dB marnes

Marnas 50 agrave 60 m

RECIFS OOLOMITISES 25 m Zn A

1

de calcaire

CARBONIFERE Calcaires dlnantiens 800 m (horizon meacutetallifegravere reacutegional agrave Pb - Zn -Cu - Hg )

Calcaires noirs et blancs en seacuteria alterneacutee

iCalcaire griotte

N Quartztes

A

1

INFERIEUR

Calcaires dlnantiens 800 m (horizon meacutetallifegravere reacutegional agrave Pb - Zn -Cu - Hg )


iCalcaire griotte

N Quartztes

A

1

SILURO-OEVONIE



iCalcaire griotte

N Quartztes

A

1

Leacutegende IClastiques 2Collaiumldes 3Calcaires 40olomiss -

Fig29 PICOS DE EUROPA i

1

i

1

KMOMAS - Quartzite feldspathique Cu Gamikaubmund

DAMARA ( Upper KARIBIB Marbre Pb-2n UsaKos

HAKOS CHUOS Tillite Pas de gicircta

Schistes amphiboliques Cu Kainkagchas

bullMosie

Lower KARIBIB bull Marbres mdash

lt H A N I Gneiss et schistes (agrave hornblendesamphiboles

ETUSIS 3uartzites

ABBAOIS

U RSssine

CuiKhan Enderson

Au

Cu - Au

rls30 RERT CN VERTICALE DES LIBERALISATIONS

ZMIZ NOSIB ET 3AMARA

3ir=s 3ilaquoIT A

222

EN GUISE DE CONCLUSION

rans un environnement meacutetallifegravere reacutegional la speacutecificiteacute des eacuteleacutements pour certains termes seacutedimentaires leur confinement agrave distance limiteacutee des terres eacutemergeacutees et la redistribution de ces eacuteleacutements par les nappes anciennes ou non canaliseacutees par des seacuteries biseauteacutees plus permeacuteables que leur toit et leur bullriur apparaissent comme des facteurs controcirclant la localisation de nombreuses mineacuteralisations lieacutees agrave des discordances

En guise de conclusion nous nous proposons daborder en ces termes quelques aspects de gicirctes uranifegraveres

i) La modeacutelisation des gisements de meacutetaux de base lieacutes aux strates montre en fait leur appartenance freacutequente agrave deux discordances lune entre le socle et la seacuterie magasin lautre entre la seacuterie porteuse et la couverture La premiegravere jouerait un rocircle essentiel dans les pheacutenomegravenes syngeacuteneacutetiques et la seconde dans les pheacutenomegravenes de remobishylisation

dans les gisements uranifegraveres de 1Athabasca et de Pine Creek la discordance dont il est fait le plus eacutetat se situe au-dessus des seacuteries magasins de lApheumlbien et de la Koolpin Formation Ces seacuteries sont reacuteputeacutees de plateforme donc en liaison avec une discordance plus ancienne celle de la plateforme sur son socle archeacuteen lequel est preacutesent agrave proximiteacute immeacutediate On aurait donc une similitude architecturale et peut-ecirctre eacutegalement un enrichissement en uranium tregraves preacutecoce voir syngeacutenecirctique agrave diageumlneumltique des seacuteries de plateforme agrave proximiteacute dun socle plus ancien La discordance des gregraves de couverture (Athabasca et Kombolgie) controcirclerait des remobilisations ulteacuterieures sans doute de deux natures les unes lieacutees agrave la surface demersion les reumlgollites eacuteventuels neacutetant pas sans eacutevoquer les alteacuterations des karstsen milieux carbonates les autres lieacutees au pheacutenomegravene physique de la coiffe des gregraves occasionnant des reacuteajustements mineacuteralogiques de recirctromorphose et des remobilisations meacutetalliques que lon connait aussi dans les meacutetaux de base ougrave des mineacuteralisations de fractures chevauchent des discordances et atteignent la couverture En gros ces remobilisations ulteacuterieures seraient susceptibles dengendrer les concentrations particuliegraverement fortes preacutesentes au voisinage le plus immeacutediat de la seconde discordance

-) Dans la suite logique de lessai tenteacute sur la zonaliteacute verticale des meacutetaux dans les environnements seacutedimentaires Linteacutegration de la position seacutequentielle de luranium apporterait peut-ecirctre un nouvel eacuteclairage Janalyserai donc 1axemole de Rossing comme on le ferait pour les meacutetaux de

oase Dans la seacuterie stratigraphique reacutegionale ceux-ci apparaissent en parfaite ordonnance avec les regravegles dont on vient de parler SMITH D1965 a porteacute en regard de cette stratigraphie les mineacuteralisations connues dont il preacutecise plus loin lenvironnement (fig 30) De la base au sommet des deacutepocircts on trouve

223

- Or et cuivre dans lAbbadis i

or lieacute agrave des veines de quartz j

cuivre Ubib Mine gneiss quartzo-feldspathiques et schistes agrave biotite i

- Or agrave la base de lEtusis dans des conglomeacuterats et quartzi 4

- Cuivre dans le Nosib Supeacuterieur 4 Khan Mine calc-granulites et amphibolites litecircej Henderson and Ehler Mines schistes amphibolitique et roches calcareacuteo-silicateacutees ^

- Cuivre dans lHakkos infeacuterieur Kainkagchas Mine schistes amphibolitiques et mal

c - Plomb-zinc dans lHakkos Supeacuterieur -icirc

Usakos Mine marbres dolomitiques i

- Cuivre dans le Khomas Gamikauisund prospect quartzi te feldspathique et schistes agrave biotite

On notera la convergence de lor et du cuivre agrave la base de c seacuteries en liaison avec un milieu deacutetritique lapparition du cuivre dans le Nosib et 1Hakkos en liaison avec des amphibolites donc peut-ecirctre avec du volcanisme et enfin lapparition tardive du plomb-zinc dans la plus importante des stampes carbonateacutees avec la preacutesence de dolomies et avant la puissante seacuterie des schistes du Khomas On notera en second lieu le rocircle important joueacute par les pegmatites en tant que reacuteveacutelatrices de lor et du cuivre

Ces consideacuterations mincitent beaucoup agrave reconsideacuterer loriccedil des alaskites de Rossing et de les faire deacuteriver non pas dune monteacutee alaskitique issue de lanatexie des niveaux infeacuterieurs deacutetritiques du Damara mais peut-ecirctre tout simplement de les faire deacuteriver de lanatexie sur place de la seacuterie de Rossing Je ne puis concevoir dans un mecircme district mineacuteral des causes franchement diffeacuterentes pour des pheacutenomegravenes comparables Quant agrave la position de Rossing vis-agrave-vis du oamara on pourrait sinterroger eacutegalement sur la signification paleacuteogeacuteographique du docircme

En fait les raisonnements meacutetallogecircniques de luranium sont inconsciemment biaises par lappartenance au demeurant manifeste des grands gicirctes duranium du monde agrave des strati agrave caractegraveres continentaux francs Le devenir de 1uranium dans le domaine marin ne serait pas comme on limagine troj souvent une dilution sans espoir de reconcentration ce qu du reste est tout agrave fait en opposition avec les black shale uranifegraveres et sans doute avec les gicirctes peumlribatholitiques dont on ne peut eacutecarter la reprise par un intrusif dun stolt meacutetal marin

224

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227 ficircUcirc

r

LES PRECONCENTRATIONS URANI FERES

par

M PAGEL

229

LES PRECONCENTRATIONS URANIFERES

par

M PAGEL

Centre de Recherches sur la Geacuteologie de lUranium 3P 23 - 54501 Vandoeuvre-Les-Nancy Cedex

Centre de Recherches Peacutetrographiques et Geacuteochimiques 3P 20 - 54501 Vandoeuvre-Les-Nancy Cedex

Dans de nombreux modegraveles geacuteneacutetiques appliqueacutes aux gisements de discordance il est geacuteneacuteralement fait appel agrave des lessivages superficiels au profonds de roches meacutetamorphiques granitiques ou seacutedimentaires riches en uranium Dans le Nord du Saskatchewan et dans le geacuteosynclinal de Pine Creek les donneacutees sont encore fragmentaires Dordre essentiellement geacuteochimique elles meacuteriteraient decirctre appuyeacutees par des donneacutees minecircralogi-ccedilues preacutecises car mecircme si certaines roches sont riches en uranium elles ne sont pas pour cela des roches megraveres inteacuteressantes

Les donneacutees disponibles sur le Saskatchewan et sur le Nord Est de lAustralie seront rassembleacutees et compareacutees dans un esprit essentielshylement factuel Les conseacutequences en seront deacutegageacutees au niveau des modegraveles geacuteneacutetiques

I - LENVIRONNEMENT DES GISEMENTS DE LATHABASCA

Darnley (1981) a publieacute une carte de distribution de luranium pour les parties centre et ouest du Canada

Sur cette carte (fig 1) deux axes importants sont mis en eacutevidence avec dune part un axe Nord-Sud allant du Grand Lac de lOurs au Lac Athabasca et dautre part un axe Nord-Est dit axe de 1Athabasca De plus ce dernier axe correspond agrave un axe danomalies Bouguer neacutegatives il est possible de relier ce fort gradient uranifegravere agrave des granites Par analogie avec dautres reacutegions mieux connues Darnley estime agrave 15 ppm en uranium la teneur moyenne du socle dans les zones de graviteacute anomaliques

A cette eacutechelle on peut donc souligner une superposition spatiale titre dune part laxe Nord-Sud et les gisements du Craton Ouest et dautre part laxe Athabasca et les gisements de la zone de Creacutee Lake

Le Craton Ouest et la zone de Creacutee Lake seacutepareacutes par une faille majeure (Virgin River) ont une histoire diffeacuterente et seront compareacutes

l - La zone de Creacutee Lake

Cette zone de Creacutee Lake se caracteacuterise par de nombreuses concenshytrations duranium lieacutees aux manifestations hudsoniennes (fig 2)

Pour Sibbald et al (1981) il existe un contrSle important

23b fa

Figure 1 Distribution en uranium et anomalies gravimetriques (contours agrave - 80 m Gal)

232

SFENCE LAKE

E D METACONSLOMERATE

ED bull OUARTZI1E

pound3 laquoLC-SWCATEMARBLE

E ^ SLATE Egrave ^ PEUTESEMPEUTE

S 3 IRON FORMATION BON-RICH PEUTE E 3 HOMOCENEOUS GRAWTE GNEBS

S U aSC METAMOLCAMC E3 HETEROGENEOUSHyBRCCRAMIOO

H0RNBLENDE-DI0P5I0E GNEISS E 3 GRAMTOD GNEISS flTTB cat OOUOH

Fiqur 2 Localisation des mineacuteralisations uranifegraveres dans les meacutetasediments

aphecircbiens pour 6 occurences principales (dapregraves Thomas19B0)

233

lithologique et stratigraphique des mineacuteralisations

Trois types de gisements sont distingueacutes - type arkosique (exemple Duddridge Lake) - type pelite - pegmatite (exemple Charlebois) - type calco-silicatecirc (exemples Burbidge Lake et Cup Lake)

a - Type arkosique

Le gisement de Duddridge Lake servira dexemple (cf fig 2 et 3) 390 tonnes dU 0 agrave 011 0 0 sont reconnues la meilleure intershysection eacutetant de 014 U0 sur 88 megravetres (Sibbald et al 1976)

3 8

Figure 3 Scheacutema geacuteologique de la zone de Duddnge Lake idspregraves Sibbald et al 1976

234

Dans les conglomeacuterats grossiers plus oligomict iques de base des anomalies radioactives importantes sont mises en eacutevidence

Dans lensemble meacutetaseacutedimentaire les structures seacutedimentaires sont bien conserveacutees Le meacutetamorphisme a atteint la base du faciegraves amphi-bolite

La mineacuteralisation se situe dans des lentilles graphitiques et peacutelitiques agrave linteacuterieur dun ensemble arkosique Elle est exprimeacutee sous forme duraninite et de pechblende en association avec chalcopyrite bornite galegravene sphalerite molybdenite et skutteacuterudite Geacuteochimiquement elle preacutesente des anomalies en Ni Co As Se Pb Ag Au Mo et V

Bretzlaff (1976) a consideacutereacute que lon eacutetait en preacutesence dune mineacuteralisation de gregraves meacutetamorphiseacutes Cette hypothegravese apparaicirct plausible puisque lenvironnement eacutetait reacuteducteur lors du meacutetamorphisme comme le montre la preacutesence de graphite Dans ces conditions des concentrations uranifegraveres ont pu ecirctre conserveacutees

2 - Type pelite - pegmatite

Lexemple des anomalies de Charlebois Lake sera preacutesenteacute (cf localisation geacuteographique sur la figure 2)

Les anomalies uranifegraveres sont situeacutees dans un complexe meacutetaseacutedishymentaire ayant subi localement lanatexie (Mora 1976)

Les faciegraves suivants ont eacuteteacute reconnus (1) gneiss granitique et tonalitique (2) pegmatite (3) migmatite (4) roches calco-silicateacutees (5) gneiss agrave hornblende (6) gneiss agrave biotite (7) quartzite

Cette seacuterie est interpreacuteteacutee comme un complexe meacutetaseacutedimentaire (arkoses peacutelites gregraves calcaires peacutelites calcaires areacutenites feldspa-thiques) avec quelques intercalations volcaniques (tuffs et mateacuteriaux pyroc1astiques)

Les assemblages meacutetamorphiques typiques sont les suivants

- quartz - oligoclase - microcline - biotite - chlorite - quartz - oligoclase - microcline - biotite - muscovite - quartz - andeacutesine - biotite - hornblende - quartz - andeacutesine - microcline - biotite - sillimanite - quartz - oligoclase - microcline - muscovite - biotite -sillimanite - grenat

- quartz - andeacutesine - hornblende - diopside - seacutericite - diopside - actinolite - hornblende - carbonate - serpentine

Le complexe meacutetaseacutedimentaire a subi un meacutetamorphisme monophaseacute -Je type amDhibolite intermeacutediaire pouvant localement preacutesenter des traces de meacutetamorphisme plus eacuteleveacute (siLlimanite forsteacuteritei

Le reacutetromorphisme est peu deacuteveloppeacute agrave lexception des seacutediments -Îco-silicateacutes Il se traduit par les transformations suivantes

235

- plagioclase gt seacutericite - hornblende-diopside-raquo tremolite - biotite gt chlorite - forsteacuterite gt serpentine

Dans lensemble du complexe de Charlebois les teneurs en U et Th sont eacuteleveacutees (Tableau)

Th ThU

Gneiss granitiques et 1 2 I 3 I 1 I 2 I 3 | 1 1 2 j 3 |

Itonalitiques |207|193|ll8|28l|l94|206|l76|090|153|

iGneiss agrave biotite |146|H8| 7l|238|l71|187|l63|l66|106|

l e t e a m p h i b o m el e n d e | 6 2 ^ l 42l 8- 3 ^ 69I510I140IU3I

|Roches calcosilicateacutees| 68| 71| 44| 51) 65| 34|079|02 |045|

Iwigmatites |1019j 335|l529l 274| 136| 298|05l|045i034|

|Pegmatites 110191 625|l46l| 257| 130| 425|032|020|033|

(1) moyenne arithmeacutetique (2) meacutediane (3) deacuteviation standard

Les concentrations les plus importantes duranium sont toujours localiseacutees dans les pegmatites et les migmatites entre une bande de meacuteta-seacutediments plus ou moins calcaires et de gneiss granitiques folieacutes

Une quinzaine de corps seacutepareacutes ont eacuteteacute deacutecouverts et un exemple sera preacutesenteacute

Lanomalie de Row (Sud de la Baie Dramnitzlee) (fig 4) La zone radioactive se suit sur un kilomegravetre de long pour 20 agrave 30 megravetres dextension Dans cette zone le complexe meacutetasecircdimentaire plonge vers le Sud-Sud Est avec un pendage de 50 agrave 80deg Il est recoupeacute par un reacuteseau de failles de direction Nord Est-Sud Ouest La mineacuteralisation se situe dans la pegmatite ougrave la biotite est la plus abondante et en fortes concentrations Des teneurs de lordre de 012 U3O8 ont eacuteteacute observeacutees sur 18 megravetres Luraninite est le constituant essentiel de la mineacuteralisation la molybdenite est abondante et tregraves grossiegraverement proportionnelle agrave luraninite Pyrrhotite magnetite et pyrite sont des accompagnateurs habituels

A leacutechelle de toute la zone de Charlebois la mineacuteralisation est constitueacutee essentiellement duraninite automorphe de lordre de 02 mm de diamegravetre en inclusions dans les biotites Elle apparaicirct beaucoup plus rarement dans le quartz les feldspaths ou les bordures de grains Apatite zircon meacutetamicte et sphegravene sont preacutesents alors que la beacutetaphite et la tucholite ont eacuteteacute deacutetermineacutes tregraves localement

Linterpreacutetation la plus vraisemblable peut se reacutesumer ainsi dapregraves Parslow et Thomas 1982

J6

FUgure J Coupes verticales dans le gisement de Row

237

(1) Preacuteenrichissement seacutedimentaire avec en particulier preacutesence de shales (actuels gneiss agrave biotite et graphite) pouvant mecircme aller jusquagrave certains endroits agrave une seacutedimentation eacutevaporitique (actuelles roches calco-silicateacutees agrave fortes teneurs en scapolite) A Charlebois mecircme il napparaicirct pas que la seacutedimentation eacutevaporitique ait eacuteteacute atteinte

(2) Fusion plus ou moins importante de ces niveaux preacuteenrichis qui avec un faible taux de fusion donne des pegmatites enrichies en U et Th et avec un taux de fusion plus important des roches globalement comparashybles aux roches megraveres avec des teneurs en U et Th leacutegegraverement supeacuterieures mais tregraves diffeacuterentes des preacuteceacutedentes

QUiklli Potiumliumlminie PHiifi fpaleosomci Sthnle maliqui-

Mafiqucu f tIdspiiltis

Figure 5 Relations entre roches megraveres et pegmatites dans la zone de Creacutee Lake (Parslow et Thomas 1982)

3 - Type calco-silicateacute

Les deux exemples les plus connus sont Burbidge Lake dans le domaine Wollaston et Cup Lake dans le domaine Hujatik

238

Jgt7 ^V v-gt

--

i

2

3

0 Km 1

Jgt7 ^V v-gt

--

i

2

3

LEGENOE

Faille

Foliation

Mineacuteralisation uranifegravert

- Heta-arfcoraquo - Marbre et gneiss

Calco-silicateumls - Granite pegaatite granitique

Figure 6 Carte scheacutematique des mineacuteralisations du Burbidge Lake

Burbidge Lake (figure 6)

Cest une petite mineacuteralisation dune soixantaine de tonnes UOg agrave 018 UgOg Elle se trouve dans un banc de roches calco-silicateacutees intercaleacutees dans des meacuteta-arkoses roses griseacutees agrave grains fins du groupe Wollaston Localement des injections granitiques sont preacutesentes dans les meacuteta-arkoses

Le banc de roches silicateacutees eBt deacuteplaceacute par une faille Nord Ouest - Sud Est Il est composeacute de quartz plagioclase diopside amphibole carbonate apatite et sphegravene

Le reacutetromorphisme est bien deacuteveloppeacute au contact arkoses - roches calco-silicateacutees avec preacutesence de talc

La mineacuteralisation exprimeacutee sous forme duraninite et de pechblende se concentre en lentilles dans certains lits de luniteacute calco-silicateacutee et dans les schistes agrave talc de la zone cisailleacutee

A la mineacuteralisation en uranium sassocie souvent de la molybdeshynite comme agrave Cup Lake

Enfin dans certains cas il faut noter parfois les fortes teneurs en phosphore exprimeacute sous forme dapatite

239

Sibbald et al (1976) interpregravetent les concentrations comn syngeacuteneacutetiques avec des mobilisations durant le meacutetamorphisme Ils constatent que la mineacuteralisation en uranium se localise dans les parties les pli grossiegraveres des roches calco-silicateacutees donc dans les zones de recristalli sation meacutetamorphique A Burbidge_j Lake la remobilisation du gisemer par des failles tardi-hudsoniennes ou post-hudsoniennes est mise en eacutevidence ce qui explique dailleurs la mineacuteralisation agrave uraninite dune part e dautre part celle agrave pechblende en flionnet

Leacutetude de ces concentrations uranifegraveres montrent donc lexistence de preacuteenrichissements dans les seacutediments apheacutebiens sujet sur leqife nous allons revenir plus loin et de concentrations plus importante lors du meacutetamorphisme hudsonien et de ses manifestations anatectiques

Parslow et Thomas (1982) ont publieacute une eacutetude syntheacutetique su les pegmatites enrichies en uranium (Tableau 1) de la zone de Creacutee Lak duquel il ressort

- les pegmatites du groupe A (compositions mineacuteralogiques d tonaliteacutes granodiorites et granites) sont des produits de fusion partielle de peacutelites aphecircbiennes

- les pegmatites du groupe B (compositions mineacuteralogiques d granites quartz-syeacutenites et granites alcalins) sont issues de la fusio partielle de gneiss archeacuteens et occasionnellement apheacutebiens

- les pegmatites du groupe C (tregraves riches en quartz) sont inter precircteacutees comme des magmas siliceux riches en fluides deacuteriveacutes par fractionne ment des pegmatites du groupe A

- les pegmatites mafiques (amphibole ou diopside scapolit et apatite) pourraient reacutesulter du meacutetamorphisme des horizons calco-silicateacute agrave tendance ecircvaporitique

Les diffeacuterences entre les teneurs en uranium et thorium d ces pegmatites sont attribueacutees principalement agrave la nature des roche- megraveres mais la contribution des diffeacuterents taux de fusion na pas et eacutevalueacutee Il est fort possible que les pegmatites du groupe B reumlsulten dun taux de fusion plus eacuteleveacute que celles du groupe A puisque la naturlt de la roche megravere est plus proche dun systegraveme granitique

Il savegravere donc que lors du meacutetamorphisme hudsonien dans 1 zone de Creacutee Lake des concentrations duranium sont deacutejagrave eacutevidentes ce que nous ne deacutemontrerons pas pour le Western Craton ougrave les gisement de Beaverlodge sont bien connus et dont lacircge primaire correspond agrave 1 fin de lorogenegravese hudsonieme

Soulignons fortement toutefois que la liaison U-Ni caracteacuteris tique de certains gisements lieacutes spatialement aux discordances de 1 zone de Creacutee Lake ne se retrouve pas dans les gisements hudsoniens Inversement la liaison U-Mo freacutequente dans les gisements hudsonien napparaicirct pas aussi marqueacutee dans les gisements lieacutes spatialement au discordances proteacuterozoicircques Nous reviendrons sur ce problegraveme lors de discussions sur les modegraveles de genegravese en soulignant que ces association

240

geacuteochimiques diffeacuterentes ne permettent pas denvisager pour les gisements lieacutes aux discordances un simple pheacutenomegravene de remobilisations de concentrashytions hudsoniennes

pegmatites granitiques

Groupe A|Groupe B|Groupe C Pegmatites mafiques

(S 691 68 407 404 U)s 963 28 141 427 (n 29 6 10 4

(x 195 74 280 75 Bis 207 64 265 (92) (n 17 5 7 2

(S 96 68 127 22 Cols 20 (35) 34 (2) (n 9 2 5 2

(x 80 43 138 54 Pbte 45 (23) 36 (8) 61 9 2 5 2

Tableau 1 Teneurs moyennes (en ppm) de U Th Co et Pb de quelques pegmatites de la zone de Creacutee Lake (Parslow et Thomas1982)

Tentons maintenant de mettre en eacutevidence agrave partir de donneacutees tregraves fragmentaires lexistence ou labsence de preacuteconcentrations anteacute-hudsoniennes

Sur le socle Tazin Tremblay (1978) donne les moyennes suivantes

Type de roches Nbre eacutechantillons

analyseacutes moyenne Uranium

eacutecart variation 15 6 3 5 7

6 15

08 46 44 43 30

03 - 27 30 - 88 36 - 55 | 34 - 68 16 - 47 j

15 6 3 5 7

6 15

08 46 44 43 30

03 - 27 30 - 88 36 - 55 | 34 - 68 16 - 47 j

15 6 3 5 7

6 15

08 46 44 43 30

03 - 27 30 - 88 36 - 55 | 34 - 68 16 - 47 j

15 6 3 5 7

6 15

08 46 44 43 30

03 - 27 30 - 88 36 - 55 | 34 - 68 16 - 47 j

15 6 3 5 7

6 15

08 46 44 43 30

03 - 27 30 - 88 36 - 55 | 34 - 68 16 - 47 j

Gneiss liteacute (quartzite blanche

15 6 3 5 7

6 15

37 54

12 - 53 | 10 - 130 1

Tableau 2 Teneurs en uranium des diffeacuterents faciegraves du socle de Beaverlodge (Tremblay 1978)

Sur la zone de Creacutee Lake Pars low et Thomas (1982) ont publieacute les donneacutees suivantes

241

Gneiss granitiques archeacuteens

Gneiss granitiques homogegravenes Gneiss granitiques hybrides Gneiss granitiques marginaux Moyenne de 1ensemble

Aphecircbien

( Ensemble Pelite ) Charlebois Lake

( sans Charlebois Gneiss calco-silicateacute Gneiss amphibolitique Gneiss meacutetaarkosique

14 8 5 27

17 7 10 15 10 4

32 23 65 36

19 14 09 22

139 172 57 58| 02| 05|

Th

4 6 5 15

12 3 9 5 3 2

215 95 56 282

198 187 202 78 13 180

140| 54|

17OJ 240J

I I I

91| 38|

104| 51| 06| (42)1

Tableau 3 Teneurs en uranium et thorium des diffeacuterents faciegraves de zone de Creacutee Lake (Parslow et Thomas 1982)

En 1982 Parslow et Adamson ont sur une portion limiteacutee Sud du bassin Athabasca eacutetabli un bilan plus complet

|Variations

1 Moyenne

Autres donneacutees

u Th N (ET U)|(ETTrtlThU bdquo Moyenne

jCraton j Ouest

|143-| 05 1

170-5

1 768

1 1 776 | 809 | 104

(143) j(1863)j

1 1 88 | 409 | 74 j j

1 Gneiss et

1 1 |151-| 05 I

170-5

270 1598 | 1229 | 841 (158) |(2126)|

JMudjatik |Virgin R

et

1 1 |151-| 05 I

170-5

270 1598 | 1229 | 841 (158) |(2126)|

122 | |

1Schistes 1 J181-1 1 i

84-5

70 222 | 1218 | 607 (345) j (813) j

|Virgin R 1 J181-1 1 i

84-5

70 222 | 1218 | 607 (345) j (813) j

224 | |

|Ensemble des fac 1

iegraves|

1

1148 1118 | 922 | 896 413 | |

Tableau 4 Teneurs en uranium et thorium dans les diffeacuterents domaines lithostructuraux au Sud du bassin Athabasca

Enfin Clark et BurrilL(1978) donnent les moyennes suivantes

242

Nombre

Couverture )Athabasca|

j 210 j 15

Ni As Cu Pb Zn

Socle (Meta-arkosej JMetapelite j

190 I 29 261 j 56

I

74 15 40 I 71 52

48 57

25 j 79 | 14 23 | 75 | 12

I I

17 24

Tableau 5 Teneurs en uranium et autres eacuteleacutements en traces (Ni As Cu Pb Zn) pour certains faciegraves du bassin Athabasca (dapregraves Clark et Burrill 1981)

Toutes ces donneacutees sont parfois contradictoires agrave premiegravere vue En particulier les donneacutees de Parslow et Adamson (1982) conduiraient agrave penser que les gisements se sont formeacutes dans une province non enrichie en uranium Hais la reacuteponse nest pas aussi simple puisque les zones prises en consideacuteration par Parslow et Adamson (1982) sont justement les zones du Western Craton et du domaine Hudjatik ougrave lon ne conshynaisse pas de concentrations duranium hudsoniennes ou de gisements lieacutes agrave la discordance du Proteacuterozolque moyen

Si lon considegravere lenvironnement local des zones mineacuteraliseacutees il existe des formations importantes agrave concentrations eacuteleveacutees en uranium

- agrave Key Lake les gneiss agrave biotite - cordieacuterite - plagioclase ont des teneurs variant entre 4 ppm et 50 ppm U0 a (moyenne de 35 eacutechanshytillons = 129 ppm 00bdquo - Voultsidis et al 1980)

des teneurs en uranium - agrave Charlebois les meacutetapelites ont de 227 ppm (Parslow et Thomas 1982)

Il apparaicirct donc que localement des formations de type black-shales agrave gregraves fins noirs denvironnement peu profond margino-marin agrave lagunaire ont constitueacute des piegraveges favorables agrave luranium provenant du lessivage du socle archeacuteen

Par contre il existe tregraves peu de renseignements sur le socle granito-gneissique archeacuteen dailleurs reconnu avec sucircreteacute quen peu dendroits Les teneurs en uranium semblent dans lensemble ecirctre infeacuterieures agrave 5 ppm Parslow et Thomas (1982) donnent une moyenne de 36 ppm pour les granito-gneiss de la zone de Creacutee Lake

Cette recherche nous a montreacute que de 1Archeacuteen agrave lHeacutelikien on met en eacutevidence une augmentation des teneurs en uranium aboutissant aux gisements lieacutes agrave la discordance du Proteacuterozolque moyen (Tableau 6)

Les seacutediments du Bassin Athabasca

Ces seacutediments peuvent ecirctre mais les donneacutees sont extrecircmement rares

une source importante duranium

243

Ramaekers (1980) propose une moyenne de 1 ppm pour les seacutediments du groupe Athabasca et considegravere que les seacutediments des eskers sont repreacutesenshytatifs des seacutediments deacuteposeacutes agrave lHelikian avec une moyenne de 5 ppm durashynium

Luranium aurait eacuteteacute mis en solution lors de la diagenegravese agrave partir de trois sources (1) les gregraves (2) les tuffs (3) les phosphorites

8 3 (1) les gregraves auraient donc perdu 28 10 m dU meacutetal

(2) les tuffs sont actuellement peu repreacutesenteacutes dans le groupe Athabasca et sont seulement preacuteserveacutes dans les phosphorites Mais Ramaeckers suggegravere une grande abondance initiale qui par alteacuteration dabord en smectite puis en illite et eacuteventuellement kaolinite ne peuvent plus maintenant ecirctre reconnues en peacutetrographie

(3) les phosphorites observeacutees dans la Formation Wolverine Point perdent une partie de leur uranium lors de la diagenegravese comme le suggegravere lappauvrissement des zones externes en uranium Ces zones agrave phosphorites peuvent ecirctre eacutepaisses avec quelques de P 0 sur plusieurs megravetres avec des zones plus eacutetroites (quelques dizaines de centimegravetres) contenant des teneurs en P 0 S jusquagrave 20 En de nombreux endroits les zones agrave apatite peuvent deacutepasser 200 ppm duranium

Ui

CRATON OUEST ZONE DE CREE LAKE

ARCHEEN Seacutedimentation groupe Tazin (Beaverlodge) moyenne de lordre de 4 ppm

(TREMBLAY 197B)

Sud du bassin Athabasca 08 ppm (PARSLOW et ADAMSON 1982 HEIER et ADAMS 1965 i DOSTAL et CAPEDRI 1978)

APHEBIEN

HELIKIEN

135 Ma

ACTUEL

Meacutetamorphisme

Intrusion des granites de tjrpeQ 54 ppm (TREMBLAY 1978) Meacutetamorphisme intrusion de granites type Y Concentrations locales dU associeacutees agrave des pegmatites

Formation des gisements agrave pechblende de Beaverlodge

(KOEPPEL)

Formation de gisements dans la formation Martin

Granito-gneiss 36 ppm U (PARSLOW et THOMAS 1982)

Deacutepocircts seacutedimentaires en bordu-des mocircles granito-gneissique (gregraves black shale e t c ) pelites 134 ppm U gneiss calco-silicateacutes 48 ppm U Concentration dU () DUDDRIGE LAKE

Meacutetamorphisme intrusions de granites (teneurs supeacuterieures agrave 10 ppm) Concentrations dU associeacutees agrave des pegmatites et agrave des mobilisations meacutetamorphiques

Remobilisation type BURBIDGE LAKE ()

FORMATION DES GISEMENTS DURANIUM LIES SPATIALEMENT AUX DISCORDANCES

PROTEROZOIQUES (cf synthegravese datations)

DIFFERENTS EPISODES DE REMOBILISATION ET DE MINERALISATION

Tableau 6 Synthegravese montrant lenrichissement progressif en uranium dans certaines formations du Nord du Saskatchewan

245

II - LENVIRONNEMENT DES GISEMENTS DE LALLIGATOR RIVERS

Lexistence de granites riches en uranium a eacuteteacute mise en eacutevidence par Ferguson et al (1980) (cf fig 7)

laquo - r

n bull

o bull

-T]

5 -

rf i

bull bull 1 m-iri n raquo 20 30

ppmtr

es bull

raquo r J 1 Ibfh n

m 20 30

PPmU

granitoldes tardiorogeacuteniques

granitolaes des complexes archeacuteens

Figure 7 Histogrammes des teneurs en uranium des granitoldes du geacuteosynclinal de Pine Creek

De plus Me Andrew et Finlay (1980) ont montreacute que dans les granitoldes du complexe Nanambu luranium se trouvait en bonne partie sous forme duraninite et de zircon Les uraninites ont de faibles teneurs en thorium (14 agrave 23 ) similaires agrave celles des graniteu fertiles de la chaicircne hercynienne Les zircons sont eacutegalement riches en H ltbull 2000 agrave 3000 ppm Les autres mineacuteraux accessoires sont monazite xeacutei otime urano-thorite et apatite

Ainsi dans les granites luranium est en disponibiliteacute pour des lessivages par des solutions supergegravenes ou endogegravenes

Dapregraves Needham et Stuart-Smith (1980) la formation Cahill en dehors des zones mineacuteraliseacutees ne serait pas tregraves riche en uranium

Quartzite Schiste Schistes carbonates Quartzite Schiste

5 ppm 3 ppm 7 ppm 4 ppm 4 ppm

membre Infeacuterieur

membre supeacuterieur

Cette opinion est contraire agrave la valeur geacuteneacuteralement admise ie 34 ppm mais qui dapregraves Ferguson et Needham comprend des schistes mineacuteraliseacutes

246

CONCLUSIONS GENERALES

A partir de cette revue syntheacutetique nous constatons quil existe dans les reacutegions Athabasca et Pini Creek des preacuteconcentrations uranifegraveres qui sexpriment de plusieurs faccedilons

- granitoicircdes archeacuteens agrave teneurs en uranium supeacuterieures au clarke

- formation de meacutetaseacutediments reacuteducteurs au Proteacuterozolque infeacuterieur mais il ne semble pas que cette preacuteconcentration soit aussi importante que celle quon imaginait auparavant avec toutefois possibiliteacute de quelques petites concentrations locales

- rocircle de lanatexie particuliegraverenent dans le Domaine Wollaston avec formation de concentrations agrave uranium-molybdegravene

- intrusions de granitoicircdes tardifs agrave teneurs moyennes agrave eacuteleveacutees en uranium

Cette suite de pheacutenomegravenes aboutit agrave la creacuteation dune province meacutetallogeacutenique uranifere Pour la zone la plus obscure correspondant agrave la seacutedimentation du Proteacuterozolque infeacuterieur il est aiseacute de se reacutefeacuterer agrave la seacuterie seacutedimentaire du Francevillien dont lacircge est estimeacute entre 27 et 205 10 anneacutees (Bonhomme et al (1978) pour le socle et Gancarz (1978) pour la mineacuteralisation uranifere)

Apregraves leacutelaboration de ce socle les bilans sont encore beaucoup plus difficiles agrave effectuer avec les donneacutees disponibles

- Dans les profils reacutegolithiques tels quon peut les analyser actuellement aucune preuve de lessivage impartant nest mise en eacutevidence Au contraire il y a plutocirct une concentration par rapport agrave la roche saine Ceci a eacuteteacute deacutemontreacute dans la reacutegion de Fond du Lac par Joseph (1975) Tremblay (1982) a eacutegalement observeacute le mecircme type de pheacutenomegravene

- Les gregraves sont issus de leacuterosion dun socle enrichi en uranium or les reacutesultats sont assez contradictoires entre lAthabasca et le Kombolgie Ferguson et Winer 1980 donnent 7 ppm mais seulement 5 analyses ont eacuteteacute reacutealiseacutees

Les gregraves Kombolgie sont par ailleurs riches en ceacuterium lanthane et yttrium ce qui posent des problegravemes ûant agrave lorigine des Verres Rares dans les mineacuteralisations de LAruf Dautant plus que dans cette formation Kombolgie luranium est correacuteleacute avec ces Terres Rares et avec le phosphore ce qui tend agrave montrer que les mineacuteraux accessoires (apatite monazite xeacutenotime) sont resteacutes stables durp-gtt la diageacutenegravese

Les conseacutequences geacuteneacutetiques de ces bilans geumlochimiques de luranium seront discuteacutees lors de la preacutesentation des modegraveles geacuteneacutetiques mais il nous faut souligner degraves agrave preacutesent labsence deacutetudes preacutecises sur la distribution mineacuteralogique de luranium dans toutes ces formations meacutetamorphiques granitiques et (volcano)seacutedimentaires

247


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bull

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tradefl5ugrave

MOUVEMENTS HYDRO-DYNAMIQUES DANS LES BASSINS SEDIMENTAIRES COMPACTION ET GRAVITE

par

A CHIARELLI

Socieacuteteacute Nationale Elf Aquitaine (Production) Tour Geacuteneacuterale La Deacutefense 9 5 place de la Pyramide 92 Puteaux Cedex 22 - 92088 Paris la Deacutefense

i

251

MOUVEMENTS HYDRO-DYNAMIQUES DANS LBS

BASSINS SEDIMENTAIRES

COMPACTION ET GRAVITE

par

A CHIARELLI

Socieacuteteacute Nationale Elf Aquitaine (Production) Tour Geacuteneacuterale La Deacutefense 9 5 place de la Pyramide 92 Puteaux Cedex 22 - 92088 Paris La Deacutefense

La preacutesentat ion es t diviseacutee en t r o i s pa r t i e s

I - Aspect dynamique des aquifegraveres

II - Caracteacuteristiques des nappes aquifegraveres profondes ou superfishycielles

III - Exemples concrets eacutetude hydrodynamique (Sahara algeacuterien)

I - ASPECT DYNAMIQUE DES AQUIFERES

1 - LES MOTEURS DE LECOULEMENT

La premiegravere question que lon se pose lorsque lon eacutetudie le mouveshyment des nappes aquifegraveres profondes est celle du moteur de leacutecoulement

Il existe deux moteurs

- la graviteacute

- la compaction

a) La graviteacute

Leacutecoulement par graviteacute peut ecirctre rencontreacute dans de nombreux basshysins La graviteacute est en fait responsable de leacutecoulement des riviegraveres des affleurements jusquagrave la mer cest le cas du golfe arabo-persique ou du bassin de Paris

A leacutechelle du bassin ce pheacutenomegravene implique des eacutecoulements agrave travers banc ou drainance (fig 1) En effet il est reconnu que la permeacuteabiliteacute des argiles nest pas nulle Les assises sedimentaires eacutetant mouillabieacutes agrave leau sil existe de part et dautre du banc un gradient de pression il se produira un eacutecoulement non neacutegligeable agrave leacutechelle des temps geacuteologiques

ce texte est un reacutesumeacute de lintervention de A CHIARELLI dapregraves des notes prises en seacuteance

2Si253

Fig 1 - Ecoulements agrave travers bancs

Du point de vue geacuteochimique ce pheacutenomegravene provoque ou met en jeu un pheacutenomegravene de filtration saline Ainsi lorsquil y a eacutecoulement agrave travers une barriegravere les ions les plus gros sont pieacutegeacutes amont-barriegravere ce qui proshyvoque une augmentation des teneurs en sels dissous dans la nappe

Pour eacutetudier leacutecoulement on utilise les pressions Les eaux se deacuteplacent des hautes pressions vers les basses pressions bull

- lappareil utiliseacute permet disoler la couche agrave tester par un manchon en caoutchouc (packer) avant de reacutealiser les mesures On peut reacutecupeacuterer le fluide si la diffeacuterence de pression est suffisante et dautre part mesurer la pression du fluide interstitiel qui sature le reacuteservoir Ces donneacutees sont enregistreacutees et permettent de deacuteterminer le deacutebit et la pression du reacutesershyvoir

On trace des cartes isobares ou des cartes de niveau hydraulique agrave leacutechelle du bassin Les pressions mesureacutees sont transformeacutees en hauteurs-deau afin de pouvoir correacuteler les donneacutees de profondeur avec les cartes hydrologiques de surface

b ) La compaction

La compaction est le premier moteur qui apparait dans lhistoire hydrodynamique dun bassin Il peut ecirctre geacuteneacuterateur de tregraves hautes pressions en subsurface bien supeacuterieures agrave la pression hydrostatique

Lorsquune boue - qui contient pregraves de 90 deau - est enfouie elle est soumise agrave la pression geacuteostatique qui va aller en croissant Sous leffet de cette pression le seacutediment va voir sa porositeacute diminuer ce qui provoquera une expulsion deau Leau va quitter la roche par lintermeacutediaire de drains vers des reacuteservoirs ou vers la surface

- On peut calculer les quantiteacutes deau expulseacutees au cours des premiers pheacutenoshymegravenes de compaction dans un bassin On connait en effet la loi qui lie la porositeacute avec la profondeur (sauf pour les carbonates) cest une exponenshytielle

254

- Il y a une tregraves forte reacuteduction de porositeacute en deacutebut denfouissement puis une tendance agrave la stabilisation

- Dans le cas dune compaction normaleraquo agrave chaque saut de subsidence leau sera expulseacutee Cest la matrice qui supportera la pression geacuteostatique et leau ne subira que la pression hydrostatique

Dans le cas dune seacuterie pauvre en reacuteservoirs et riche en argiles il y a un tregraves fort potentiel deau agrave expulser et un tregraves faible potentiel drainant

Si la vitesse de subsidence est importante la seacuterie aura des proshyblegravemes pour eacutevacuer leau

Ceci amegravene agrave des anomalies de porositeacute se traduisant par un excegraves deau dans la roche Leau supportera alors une partie ou mecircme la totaliteacute de la pression geacuteostatique (agrave 4000 m on peut atteindre des pressions de lorshydre de 800 kgcm ) C est un pheacutenomegravene freacutequent que 1 on rencontre dans des bassins agrave seacutedimentation rapide Gulf Coast Nigeria Cameroun Viking Graben de la Her du Nord

Les hautes pressions ainsi creacuteeacutees provoquent des fracturacirctions Lorsque la pression des fluides excegravede la pression de confinement de la roshyche il se produit une fracturation hydraulique agrave laquelle les peacutetroliers accordent beaucoup dimportance Cette fracturation a dailleurs de multishyples implications (tectonique migration du peacutetrole etc)

Les anomalies de porositeacute (ou de compaction) sont eacutetudieacutees gracircce agrave des paramegravetres comme la reacutesistiviteacute la densiteacute et la vitesse de propagation du son Un seacutediment agrave porositeacute eacuteleveacutee sera anormalement peu reacutesistant et peu dense la propagation du son en son sein sera lente

On a deacutetermineacute des lois qui permettent de calculer la pression du fluide interstitiel et de deacuteterminer les anomalies de porositeacute Ces lois sont eacutetablies pour un seacutediment particulier

Les variations de pression au cours du temps sont eacutetudieacutees et on essaie deacutetablir des modegraveles numeacuteriques qui permettent deacutevaluer la variashytion de la pression au cours du temps au sein dune masse argileuse connaisshysant la geacuteomeacutetrie du systegraveme le deacutecoupage lithologique et lacircge des diffeacuteshyrentes formations

2 - EXEMPLE DU KIHHERIDGIEN DE MER DU NORD

2 Dans ce cas la pression hydrostatique est estimeacutee a 400 kgcm agrave

4000 m Leacutevolution de la pression a eacuteteacute enregistreacutee On note que degraves linstant ougrave le Kimmeridgien a eacuteteacute enfoui agrave 2000 m on est entreacute dans un sysshytegraveme agrave haute pression et on a deacutecrocheacute de la pression hydrostatique (fig 2)

Dans ce cas ougrave la pression de fluide deacutepasse la pression de confishynement on provoque une fracturation hydraulique Ensuite peut sinstaurer un pheacutenomegravene pulsatoire car si la vitesse de subsidence diminue apregraves fracshyturation la pression de fluide va chuter et La fracture peut se refermer

255

Pressions (bars) 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Fig 2 - Evolution de la pression en fonction de la profondeur (exemple du Kimnteridgien de la Mer du Nord)

3 - AUTRES CAUSES DES HAUTES PRESSIONS (pressions supeacuterieures agrave la pression -hydrostatique)

- preacutesence dhydrocarbures

- tectonique losquun mauvais reacuteservoir est soumis agrave une contrainte tectoshynique il peut voir sa pression de pores augmenter

- craquage de la matiegravere organique lorsque la matiegravere organique eacutevolue sous leffet de la tempeacuterature elle peut produire de lhuile et du gaz Si ce pheacutenomegravene de craquage thermique a lieu en milieu ouvert il ny a pas de

256

variation de pression mais sil se passe en milieu fermeacute il y a augmentation de la pression de fluide qui peut conduire agrave une fracturation ou agrave une microfissuration

4 - PALEOHYDHODVNAMISME

Les pheacutenomegravenes preacutesents nont parfois rien agrave voir avec les pheacutenomegraveshynes passeacutes cest pourquoi on cherche agrave retracer leacutevolution des pheacutenomegravenes hydrodynamiques au cours du temps

Imaginons un reacuteservoir enfoui agrave 500 m et encaisseacute par des argiles Lors de la subsidence les argiles sont expulseacutees vers la surface et dans le reacuteservoir qui jouera le rocircle de drain Il y a donc creacuteation dun hydro-dynamisme par graviteacute avec un mouvement centrifuge depuis la partie la plus profonde du bassin vers la plus haute Si lon continue agrave enfouir le reacutesershyvoir et les argiles encaissantes vers 2000-2500 m les eaux interstielles ont eacuteteacute expulseacutees et on va tendre vers un reacutegime hydrostatique Si alors le bassin est soumis agrave une orogenegravese qui provoque un deacuteseacutequilibre altimeacutetrique il y aura instauration dun reacutegime hydrodynamique par graviteacute Enfin si lon erode les montagnes on retrouve un reacutegime hydrostatique

II - CARACTERISTIQUES HYDROGEOCHIMIQUES DES NAPPES

Lhydrogeacuteochimie consiste essentiellement en leacutetude de la salinishyteacute agrave travers la dissolution car une nappe peut dissoudre des sels au cours du temps On eacutetudie aussi le pheacutenomegravene deacutechange de base En effet il y a eacutechange dions preacutesents dans leau et des ions pieacutegeacutes dans les argiles

Par exemple le potassium des eaux contre le Mg des argiles Ceci Cl

conduit agrave un deacuteseacutequilibre du rapport - JT

On peut aussi deacutefinir une classification geacuteneacutetique baseacutee sur le Cl

rapport permettant de distinguer les eaux meacuteteacuteoriques des eaux agrave caractegravere plus profond

- La reacuteduction des sulfates est aussi un pheacutenomegravene important les eaux meacuteteacuteoriques sont souvent riches en sulfates en carbonates et en bicarbonashytes et les sulfates peuvent ecirctre reacuteduits au cours de leacutevolution par les bacteacuteries Certaines bacteacuteries consomment le peacutetrole le deacutegradent et se nourrissent de loxygegravene lies sulfates Ceci permet de deacutefinir si le milieu est plus ou moins reacuteducteur en fonction de lintensiteacute de la reacuteduction des sulfates

III - EXEMPLE SAHARIEN

Cette zone du Sahara peut ecirctre deacutecomposeacutee en daux entiteacutes

bassin Mord Meacutesozoicircque caracteacuteriseacute par la preacutesence de Trias salifegravere

bassin ocircud Paieacuteozoicircque qui affleure en aureacuteoles en bordure du Hoggar

257

La discordance post-hercynienne est un eacuteveacutenement majeur qui met en contact le Trias greacuteseux infra-salifegravere avec tous les ternes paleacuteozoiumlques

Du point de vue hydrodynamique on distingue deux provinces

province Nord Les pressions sont tregraves eacuteleveacutees avec des argiles sous compacteacutees et des anomalies de porositeacute agrave la base du socle De plus il existe une mauvaise continuiteacute lateacuterale des sables (reacuteservoirs) une bonne couverture (sel) interdishysant la sortie vers le haut des eaux interstitielles et enfin un enfouissement rapide

Ceci conduit agrave linstauration dun reacutegime de hautes pressions que lon retrouve dans les argiles agrave la base du Trias Ces hautes pressions vont ecirctre transmises dans les reacuteservoirs greacuteseux lorsquils existent et dans les reacuteservoirs paleacuteozoiumlques

province Sud On rencontre un reacutegime deacutecoulement hydrodynamique par graviteacute dirigeacute des affleurements bordiers vers la partie centrale

Sur les cartes (fig 3 et fig 4) on constate une tregraves bonne correacutelation entre les zones de haute pression et le domaine dexistence du Trias salifere Les eaux eacutevoluent deaux douces agrave des eaux de plus en plus saleacutees dans le sens dapprofondissement du bassin et de leacutecoulement hydrodynamique vers le Nord

Reconstitution paleacuteohydrodynamique (figS)

Lobjectif eacutetait deacutetudier les possibiliteacutes de migrations dhydroshycarbures dans ce bassin

On a reconstitueacute lhistoire de lenfouissement au Deacutevonien moyen

- Au Deacutevonien supeacuterieur eacutecoulement hydrodynamique par compaction des parshyties les plus profondes vers les moins profondes Il existait agrave cette eacutepoque deux axes hauts

- Au Carbonifegravere infeacuterieur entre ces deux axes hauts le Deacutevonien moyen va ecirctre enfoui agrave 2000 m ce qui nourrit les gradients hydroshydynamiques par compaction

- Au Carbonifegravere moyen cette zone gagne une partie du bassin les deux axes hauts persistent

- Au Carbonifegravere supeacuterieur la totaliteacute du bassin est hydrostatique

- A la fin de lHercynien un eacuteveacutenement majeur se produit cest la surrec-tion dun continent quiprovoque un deacuteseacutequilibre altimeacutetrique et permet linstauration dun reacutegime deacutecoulement hydrodynashymique par graviteacute de direction Ouest-Est

- Au Creacutetaceacute naissance des Tassilis avec mise agrave laffleurement du Deacutevonien et instauration dun reacutegime hydrodynamique par graviteacute

- Au Trias deacutepocirct du Trias salifere et subsidence rapide jusquau Meacutesozoiumlque qui provoque linstauration dun reacutegime agrave hautes pressions

258

^fi CatMmfatovt

l SuMtop

at ouitrop a V c

HKSH-nfSSUKEl SYSTEM

GHAWY HOW S Y S K M [

laquowgtf IDA Oil I

O K A l - 1

Fig 3 - Carte de la surface potentiomeacutetrique de luniteacute F6 du Devonien infeacuterieur - Silurien (Partie Est du Sahara algeacuterien)

259

( K l 1 raquo NaCI) lt S -

10-so-

100-gt

s 10 so

100 2S0 ISO

F LMW OavoMMiSihKiM bull bull

)

Fig 4 - Carte de saliniteacutes de luniteacute F6 du Oevonien infeacuterieur Silurien bassin dIllizi

260

a - au Deacutevonien Supeacuterieur b - au Carbonifegravere Infeacuterieur

r

TiA Faun

bull EGIME HYDtOSIATlQUE

c - au Carbonifegravere Moyen d - au Carbonifegravere Supeacuterieur

e - au Post-Hercynien f - agrave leacutepoque actuelle

bullig Allure de 1hydrodynamisme au sein au rb agrave diverses eacutepoques de lhistoire geacuteologique du bassin dTllizi

261 ML

TRANSFERT DE FLUIDES ENTRE SOCLES ET BASSINS SEDIMENTAIRES

par

H PELISSONNIER


263

TRANSFERT DE FLl DES ENTRE SOCLES ET


par

H PBLISSONNIER


Avec la vision tregraves ouverte des problegravemes meacutetallogeacuteniques qui preacuteside au deacuteroulement du seacuteminaire lon ne pouvait manquer de se poser la question des liaisons hydrauliques entre socles et bassins seacutedimentaires et de leur incidenshyce eacuteventuelle sur la mise en place des concentrations duranium lieacutees spatialeshyment aux discordances Jai pourtant heacutesiteacute agrave reacutepondre positivement agrave la demande du directeur du CREGU car mes tentatives dans cette voie pour luranium nont jusquagrave preacutesent pas deacuteboucheacute

I - Liaisons hydrauliques entre socles et bassins seacuteagraveiœataires

Dans son exposeacute Andreacute CHIARELLI a rappeleacute les deux moteurs assurant la circulation des fluides dans les bassins seacutedimentaires graviteacute et compaction

Si lon prend en compte lensemble socle-bassin seacutedimentaire on retrouve bien entendu le moteur graviteacute relayeacute en profondeur par le moteur gradient qeacuteothermique mais la compaction nintervient plus

Reacutesumant laction du moteur graviteacute on peut deacutecrire dune maniegravere syntheacutetique la circulation souterraine des eaux de pluie comme celle qui se deacutevelopperait dans un systegraveme de vases communicants de formes compliqueacutees au sein desquels les niveaux seraient maintenus agrave des cotes diffeacuterentes gracircce aux diffeacuterences daltitude entre les points dinfiltration leau seacutecoule des noints topoqraphiquement les plus hauts vers les points les plus bas selon un systegraveme de type siphon inverseacute (Fig 1) Le geacuteologue dexploration miniegravere

Fig 1 - Scheacutema geacuteneacuteral de la circulation ctes eaux souterraines

f5

prend une claire conscience de ce pheacutenomegravene dans les forages ougrave le niveau stashytique de leau tend agrave remonter au fur et agrave mesure que le sondage sapprofondit du fait que les affleurements des couches infeacuterieures sont agrave des altitudes plus eacuteleveacutees que celles des couches supeacuterieures

Ce moteur graviteacute doit fonctionner agrave plein reacutegime entre socles et bassins seacutedimentaires (fig 2) les socles sont tregraves geacuteneacuteralement sureacuteleveacutes par rapport aux bassins seacutedimentaires on sait maintenant quils sont permeacuteashybles jusquagrave de grandes profondeurs dapregraves les travaux des grands tunnels alpins et dapregraves les recherches hydrogeacuteologiques dans les pays arides Les communications hydrauliques entre socles et couvertures sont rendues possibles par diffeacuterents dispositifs tectoniques (failles de rejet supeacuterieur agrave la puisshysance du premier eacutecran argileux de la seacuterie seacutedimentaire bordures de diapirsl ou paleacuteogeacuteographiques (paleacuteinsules) qui deacuteterminent des fenecirctres eacutetroites agrave travers la couverture argileuse impermeacuteable de la base des seacuteries seacutedimentaires canalisant ainsi les flux ascendants issus des socles dans des secteurs tregraves limiteacutes

Fig 2 - Scheacutema de la vidange permanente des nappes captives agrave la bordure des bassins seacutedimentaires

La reacutealiteacute de ces circulations ne fait pour moi aucun doute Pourtant an ne les a guegravere mises en eacutevidence jusquagrave preacutesent Les raisons principales en sont agrave mon sens

le cloisonnement entre les eacutequipes de recherches dp fluides les peacutetroshyliers cherchent dans les bassins seacutedimentaires en profondeur et loin des gtnrltiures les hydroqeacuteoloques cherchent dans les bassins seacutedimentaires en sur-t-ice et nu agrave proximiteacute des bordures les thermalistes cherchent en geacuteneacuteral Dans les socles en dehors des bassins seacutedimentaires

dans 1er tnrages pour enux labsencp pnrore trop freacutequente de surveillance if locircvnlut ion des pressions fluides au fur et agrave mesure de lavancement qui -eui oermettrait icircle deacutefinir leacuterouiement naturel

266

A37A

ijo rir-irs

bullbullbull=-- bull - rr- gts drr relient --vi-x e i-ri-ovTn=it i j icirc u r ^ iuml s

267

II - Un exemple -bull lalimentation de la nappe albienne des sables verts du Bassin Parisien

Dans limpossibiliteacute de vous deacutemontrer de maniegravere directe un transit entre socle et couverture je vous preacutesente seulement un jalon dans cette voie transit dun niveau infeacuterieur agrave un niveau supeacuterieur dans un bassin seacutedimentaire

Les anomalies dans la reacutepartition des pressions fluides observeacutees sur la nappe albienne des sables verts du bassin parisien permettent en effet de conclure agrave lalimentation de cette ceacutelegravebre nappe non par ses affleurements comme on la cru pendant longtemps mais par drainance agrave partir des eaux du Portlandien sous-jacent

Trois seacuteries dobservations concourent agrave la deacutemonstration

11 les forages pour eaux en Puisaye agrave proximiteacute du confluent Yonne-Armanccedilon permettent agrave PANETIER (1969) de montrer que les affleurements des sables verts dans cette reacutegion sont pour lanappe un exutoire et non une zone dalimentashytion Les mesures isotopiques C (VUILLAUME 1971) confirment dailleurs ce point de vue en indiquant pour ces forages un temps de reacutesidence long de leau dans la nappe PANETIER conclut agrave une alimentation par drainance agrave partir de la nappe de la craie sus-jacente ce qui nest pas possible en effet la charccedil hydraulique observeacutee dans les sondages est plus eacuteleveacutee dans les sables verts que dans la craiesauf au voisinage immeacutediat des affleurements des sables verts par suite de la deacutecharge provoqueacutee par lexutoire Cependant une alimenta tion de la nappe des sables verts par les parties les plus eacuteleveacutees de ses afshyfleurements avec un eacutecoulement tregraves lent reste possible Si les affleurements des sables verts sont agrave la cote 90 agrave proximiteacute du confluent Yonne-Armanccedilon ils passent vers le Sud agrave la cote 190 dans la valleacutee de lOuanne et agrave la cote 223 dans la valleacutee du Loing et vers le Nord agrave la cote 130 dans la valleacutee de la Seine (Fig 3)

2 le niveau statique agrave Paris le 26 juillet 1841 tors de la premiegravere perceacutee de la nappe captive au puits de Grenelle

A leacutepoque aucune mesure directe de ce niveau na pu ecirctre faite faute de pouvoir coiffer la tecircte du tubage dune vanne arrecirctant entiegraverement le deacutebit et munie dun manomegravetre Cependant des mesures de deacutebit ont eacuteteacute reacutealiseacutees agrave des hauteurs croissantesieUeSpermettent de calculer le niveau statique en supposan la loi de variation du deacutebit lineacuteaire en fonction de la cote (loi bien veacuterifieacutee pour les eacutecoulements laminaires en nappe captive) LEMOINE et al (1939) rapshyportent en deacutetail ces mesures et apregraves avoir fait un calcul derreur fixent le niveau statique initial du puits de Grenelle agrave 126 m tregraves Cette mesure a dea conseacutequences impartantes pour linterpreacutetation des eacutecoulements naturels dans la nappe

Pour en discuter valablement il faut dabord tenir compte des diffeacuterence rie tempeacuterature la tempeacuterature rie leau du puits de Grenelle en 1841 eacutetait dlt 1H alors que celle des eaux de subsurface eacutetait denviron 11deg (LEMOINE et a 191 La masse -speacutecifique dp leau chaude eacutetant plus faible que celle de leau fr une ia colonne denu rhnude seacutequilibre avec une colonne deau froide moins iiut e

Pour a profonaeur du puits rie Grenelle 500 n) et pour 2 colonnes uni-armement lune bulllt 2fi C lautre agrave 11C la diffeacuterence de niveau calculeacutee agrave bull onui libre pst de 1 -n seulement Ce rcrultat est une valeur par excegraves car

268

pour les eacutecoulements lents des milieux agrave porositeacute de matrice la colonne deau chaude du forage arteacutesien est eacutequilibreacutee par une colonne dont la tempeacuterature varie progressivement de la surface agrave la profondeur Par rapport aux diffeacuterences de cote envisageacutees plus loin leffet thermique apparBIcirct neacutegligeable de lordre du dixiegraveme au vingtiegraveme des anomalies)

A partir de Paris il est clair que du cocircteacute Nord-Ouest les eacutecoulements se faisaient en direction de ia mer ou des affleurements du littoral proches du Havre comme on a lhabitude de lenvisager mais aussi en direction de lantishyclinal du Bray ougrave les points bas des affleurements sont agrave la cote 90 m dans la valleacutee de lEpte au Sud de lanticlinal et agrave la cote 70 m pregraves de Beauvais au Nord de lanticlinal (Fig )

Vers lOuest et le Sud-Ouest le magasin sableux utile sarrecircte suivant une ligne Nord-Sud allant de Hantes agrave Orleacuteans (SAROCCHI amp LEVY-L AMBER T 1966 et est recouvert par les terrains du Creacutetaceacute supeacuterieur voire du Tertiaire La cote des valleacutees est tregraves infeacuterieure agrave 126 m (environ 60 m pour le Creacutetaceacute supeacuterieur de la Haute valleacutee de lOrge 95m sur la Loire agrave Orleacuteans) si des eacutechanges existaient avec la surface ils avaient lieu de la nappe vers la surshyface

Restent lEst et le Sud-Est Seules les eaux infiltreacutees sur les affleushyrements entre 1Yonne et le Loing ont une charge hydraulique supeacuterieurs agrave 26 iElles sont normalement draineacutees vers le point bas voisin (confluent Vnnne-Armanccedilon) ce qui - reacutepeacutetons-le - peut expliquer les reacutesultats preacutesenteacutes par PANETIER Mais comment pouvaient-elles avec ce point drainant proche conserver encore au droit de Paria soit agrave 150 km en aval une charge hydraulishyque supeacuterieure de 35 m agrave celle de ce point drainant

les observations lors de lexploitation du gisement dhydrocarbures de Chacircteaurenard (HEUILLONi 1972)

Rappelons quun petit qisegravement dhydrocarbures a eacuteteacute mis en eacutevidence puis exploiteacute dans deux horizons greacuteseux neacuteocomiens de la reacutegion de Chacircteaureshynard Loiret

Lhorizon infeacuterieur - gregraves de Griselles - repose directement sur le Pnrtlandien paleacuteokarstif14 au Purbeckien La structure peacutetroliegravere se preacutesente sous la forme dun coin stratigraphique (Fig it)

Lors de lexploitation il a eacuteteacute mis en eacutevidence une inclinaison de 1inshyterface eau-huilegrave ce qui est interpreacuteteacute CHIARELLI 1978 comme lindication Jijn mouvement de leau Siqnalons Que leau du Portlandien observeacutee dans les jcndaqes peacutetroliers est tregraves geacuteneacuteralement de leau douce non saleacutee M MILLET omn orale ce qui parait t-onfirmrr linterpreacutetation dune circulation deaux Tilforiqueicirc i agrave ce nueau

Ougrave vi e flu dirigeacute localemeni dEst en Ouest Dans la Manche gt Pour-ii i nai impnterait-il nay -IUSSI lu nappe des sableocirc verts surtout agrave la faveur bullgt a deumlor--gtVi)n bullreacuteeacutee qar IIT pompages effectueacutes depuis plus dun siegravecle

1 On peur noter encore que la nappe du Lusitanien nnus-j^cent au Portlandien es elle-mecircme tregraves oeu sal HOUSSE 1 riACET 1976

269

Fig 4 - Coupe scheacutemashytique des gregraves agrave hydrocarbures de Griselles pregraves de ChSteaurenard ILoiret)in HEUILLON 1972

Des indications positives dans ce sens sont apporteacutees par LEMOINE et al (1939) page 171 ils eacutecrivent Le sous-sol impermeacuteable ne permet pas la comshymunication des eaux albiennes avec les couches sous-jacentes qui dans certains cas renferment des nappes arteacutesiennes dont la force ascensionnelle est supeacuterieushyre agrave celle des sables albiens (Ivry-sur-Seine Pantin Amiens ) Et plus loin page 180 Les nappes aptienney barreacutemienne et neacuteocomienne ont une presshysion supeacuterieure agrave la nappe albienne elles remontent le point de charge et le deacutebit de lensemble des nappes capteacutees 6n a pu observer le fait dans deux foraqesde la reacutegion parisienne Bougival et Pantin Mais bien entendu ces observations faites apregraves une assez longue peacuteriode de soutirage ne rendent pas compte de la circulation naturelle telle quelle existait avant 1841

Remarque sur la drainance -

Rappelons que la drainance est un facteur correctif introduit par les hydrogeacuteologues dans le bilan des nappes qui traduit le fait quaucun eacutecran nest parfaitement impermeacuteable et quaucune nappe ne peut ecirctre consideacutereacutee comme une entiteacute isoleacutee Le transfert impliqueacute par la drainance peut ecirctre diffus sur toute la surface des parais dune nappe ou localiseacute en certaines zones particuliegraveres telles que fractures transverses Le petit nombre de points dobservation agrave partir desquels la drainance est calculeacutee ne permet pas en geacuteneacuteshyral de discriminer entre les deux hypothegraveses

En meacutefallogeacutenie la drainance diffuse ne saurait jouer aucun rocircle dans lenvironnement proche des gisements car la concentration du meacutetal exige une forte intensiteacute ponctuelle des flux apporteurs

En pratique je pense que mis agrave part le cas particulier des nappes phreacuteshyatiques drainance de BOULTON) la drainance en profondeur doit sexercer prinshycipalement dune maniegravere localiseacutee ainsi dans le cas de la nappe des sables verts la drainance npst sucircrement pas geacuteneacuteraliseacutee son caractegravere peu saleacute conduit agrave exclure au moins toute la surface de deacutepocirct du Purbeckien lagunaire anhyriritique oui couvre a peu pregraves la surface de la Brie

Sil fallait preacuteciser les zones de communication entre la nappe du Portlandien et la nappe oes sables verts on serait tenteacute de chercher celle-ci le long du grand lineacuteament MNH-SSE Loing-Loire qui a joueacute de maniegravere quasi permanente depuis la tin de lorogeacutenie hercynienne deacuteterminant au Portlandien unp bande reacutecifale vraisemblablement karstifieacutee au Purbeckien

270

Les analyses chimiques et isotopiques ( C) effectueacutees (VUILLAUME 1971) orientent dailleurs dans cette mecircme voie Certes elles sont trop peu nombreushyses et surtout trop ineacutegalement reacuteparties pour quil soit possible den deacuteduire des directions deacutecoulement dans la nappe comme le reconnaicirct V VUILLAUME lui-mecircme On peut toutefois remarquer que le long dune transversale SE-NW (axe Yonne-Seine) sur laquelle sont situeacutes ta plupart des points de preacutelegravevement certains gradients chimique (Cl SO ) ouisotopiques ( C) ne sont pas monoshytones un minimum des teneurs en Cl et SO coupleacute avec un maximum des renpurs en C existe entre Paris et Rouen en liaison avec un docircme pieacutezomegrave-trique

A premiegravere vue ce docircme pieacutezomegravetrique pouvait sinterpreacuteter comme une conseacutequence de la deacutepression provoqueacutee en reacutegion parisienne par les pompages intensifs Les extrema signaleacutes plus haut obligent agrave envisager aussi une alishymentation au droit du docircme obligatoirement par drainance en labsence dafshyfleurements

En reliant les trois seacuteries dobservations - drainage par les affleureshyments au droit des valleacutees circulations et apports au mur des sables verts et surtout niveau hydrostatique initial plus haut de plusieurs dizaines de megravetres que les points drainants peacuteripheacuteriques on peut conclure agrave une alimentation de la nappe par son mur

III - Applications aeacutetallogeumlniques

1 Gisements de Pb-Zn du type Mississippi Valley

Pour expliquer la genegravese de ces gisements des modegraveles de circulation deaux meacuteteacuteoriques ont eacuteteacute proposeacutes degraves le deacutebut du siegravecle SIEBENTHAL (1915) r-nvisageait un deacutebordement de nappes captives agrave laffleurement (Fiq 5) Mais ce dispositif ne permettait pas dexpliquer les gisements situeacutes sous la coushyverture argileuse impermeacuteable

Partant de lobservation que beaucoup de gisements de type Mississippi Valley sont associeacutes agrave des fenecirctres eacutetroites agrave travers la couverture argileuse IP hase des seacuteries seacutedimentaires fenecirctres controcircleacutees par une position paleacuteogeacuteo-iraDhiqup bien preacutecise - paleacuteinsule - geacuteneacuteralement heacuteriteacutee dune eacutevolution ifructurale en horsts et grabens jai proposeacute un transfert de fluides du socle i i couverture vers la surface par les points Je passages obligeacutes creacuteeacutes par bull-ltbull structures PEL [SSOWIIER 1959 1961 1967 Cette interpreacutetation preacutesente lavantage de fournir une explication agrave la concentration anormale meacutetallique oar une canalisation anormale des flux de solutions sources Plus reacutecemment je ipnr de proposer une explication des anomalies isotopiques Dlomb rencontreacutees mr les qisements de tvpe Mississippi Valley dont les roches encaissantes sont mraileacutees sur des soclen preacutecambriens Plomb J qui contribue agrave eacutetaver lin-bullerDreacutetation preacuteceacutedente PELISSONNIER 19821

271

Fig 5 - Scheacutema de circulation proposeacute par SZEBENTHAL (I9l5i pour expliquer la formation des gisements de la reacutegion de Joplin (USA)

2 Gisements duranium associeacutes de pregraves ou loin agrave des discordances

Entre les gisements de Pb-Zn du type Mississippi Valley et les gisements duranium en milieu seacutedimentaire la coupure est nette tant du point de vue spatial que du point de uue temporel

Linterpreacutetation isotopique des Plomb J conduit dailleurs agrave envisager un lessivage diffeacuterentiel du plomb des zones sources des socles sans entraicircneshyment de 1uranium

De fait les efforts que jai deacuteveloppeacutes pour adapter le modegravele paleacuteinsu-laire aux gisements duranium associeacutes agrave des discordances na pas abouti jusquagrave preacutesent

A Arlit par exemple la nappe du Taracirct (Viseacuteen supeacuterieur) bien que captivp avant le deacuteveloppement des travaux miniers ne paraicirct pas connecteacutee aux eaux du socle de lAiumlr En effet entre les eaux douces du socle et les eaux douces du larat il sinterpose des nappes saleacutees dans la partie infeacuterieure du Viseacuteen I a charge de la nappe captive ne deacutepassant jamais la cote des points bas des affleurements leacutecoulement naturel pourrait reacutesulter dune simple vidange par evaporation agrave partir dun remplissage remontant agrave la derniegravere peacuteriode pluviale PELISSONNIER 1978) De plus agrave la suite de CAZOULAT et de CHANTRET T SEMPERE 19011 a confirmeacute le caractegravere syngeacuteneacutetique de luranium initialement adsorbe grare a la matiegravere organique des formations argileuses

Ce scheacutema se transpose bien agrave Lodegraveve ougrave le pieacutegeage de luranium est eacutegalement associeacute de maniegravere syngeacuteneacutetique agrave des formations argileuses carboneacutees Le transfert deaux meacuteteacuteoriques du socle cambrien vers les niveaux autumens micircsaqeacutes par LAVERSAME 1976 jouent peut-ecirctre un rocircle dans le deacuteplacement et In concentration de luranium syngeacuteneacutetique mais ne paraissent pas en leacutetat -ictupl des observations avoir apporteacute luranium dans le Permien

Cependant la question nest Das agrave mon avis deacutefinitivement trancheacutee Il pxiste en effet une cnteumlqorip de qispments polymeacutetalliques-les Kupferschiefer -iugtn heacutesite agrave qualifier riuranifegraveres bien quils recegravelent geacuteneacuteralement des anomalies rjeacutenchiroinues en uranium et parfois des qispmpntc par ex Mansfeld Vkana justiciables ilune interpreacutetation paleacuteinsulaire svnqeacuteneacutetique PELIS-bulljnAMrR 1965 AUllRES kniLTKTiV 1968 GUILLOU A PELISSONNIER 1974 Ce nmnt meacuterite dautant plus decirctre eacutevoqueacute dans ce seacuteminaire que le spectre bull-himique des tupferschietpr marqueacute en particulier par le cobalt le nickel larnent larsenic ressemble curieusement au spectrp de certains qisements de IAthabasca ou des territoires du ord de lAustralie

272

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274

CONTROLES TECTONIQUES DES GISEMENTS LIES AUX

DISCORDANCES PROTEROZOIQUES

par

F EY et F GAUTHIER-LAFAYE

Centre de $eacutediaentologie et de Geacuteochimie de la Surface CNRS Strasbourg

275

CONTROLES TECTONIQUES UgraveES

GISEMENTS LIES AU

DISCORDANCES PROTEROZCIQUES

par


Centre de Seacutedimentologie et de Geacuteochimie de la Surface CNRS Strasbourg

Lappelacion des gisements lieacutes spatialement aux discordances proteacuterozoiumlques est prise ici dans son accepcion la plus restrictive pour deacutesigner les gisements du bassin de 1Athabasca au Canada et ceux du Pine Creek geosyncline en Australie Les gisements des seacuteries transgressives du proteacuterozoicircque dont le lien avec une discordance est moins eacutevident (ex les gites du Francevillien au Gabon du Witwatersracid en Afrique du Sud etc) ne sont pas consideacutereacutes ici bien que certains auteurs les classent eacutegalement dans le type des gites associeacutes agrave une discordance du Proteacuterozoicircque

Le controcircle structural des gisements est envisageacute dune part agrave leacutechelle reacutegionale environnement tectonomeacutetamorphique des gisements et dautre part agrave leacutechelle locale controcircle tectonique (ss) des mineacuteralisations A cette eacutechelle il nexiste aucune eacutetude structurale preacutecise de gisement qui soit accessible dans les publications disponibles Nous nous reacutefeacutererons donc aux observations faites dans la reacutegion de Carsweil notatanent agrave Cluff D ec f

nous tenterons agrave partir de lagrave de comprendre les (rares) donneacutees structurales ce la itteacuteraciirs concernant Les gisements de I Athabasca et du Pine Creek geosyncline

Zfrltrade

CONTROLE STRUCTURAL REGIONAL LIE A LHISTOIRE

TECTONOMETAMORBIQUpound

Les g i sements du Nord du Saskatchewan e t de l A l l i g a t o r Rivers Uranium F i e l d sont tous s i t u eacute s s o i t dans un s o c l e du Proteacuterozo iumlque infeacuterieur qui recouvre un socle dacircge archeacuteen soit dans la couverture seacutedinencaire du Proteacuterozoiumlque moyen qui est discordante sur lensemble du soc le Les gisements canadiens et australiens se situent dans des roches qui semblent avoir veacutecu une his to ire tectonomeacutetamorphique compara ble Nous reacutesumons dans le tableau 1 simplifieacute l es principales correlati qu i l est possible de faire entre eux

SASKATCHEWAN ALLIGATOR RIVER URANIUM FIELD

OROGENESE GREENmUENNE

et EVENEMENTS HYDROTHERMAUX

1200 - 1100 MA

PROTEROZOIumlQUE MOYEN

Deacutepocirct de la couverture seacutedimentaire non meacutetemorpbiseacutee

HELKIEN- CARPENTARIEN

ATHABASCA Formation KOMBOLGIE Formation

OROGENESE et METAMORPHISME HUDSONTEN

(maximum a 1800 MA)

Reactivation remorjilugraveanon et remonteacutee du socle archeacuteen en doues autour desquels sont drapeacutes les uutaseacutediments du Proteacuterosorque infeacuterieur

en plugrave isoeitruos w^MraaslaquorgtltraquowraquoMWraquoMvMwwwraquogttfraquojraquo)raquojraquora^

PXOTERUcircZUcircKUE gtFtPJElR

WOLLASTCN Group CAHILL formation

Deacutepocirct -je leotmenu jupn Tiampaux

2iSn MA 2S00 MA

IcircOCLE ASCHEEN N A N A U B W Complex

URANTTIQUE

278

Au Saskatchewan les principaux gisements uranifegraveres sont situes dansle domaine lithostructural W0LLA3TC3 (Fig 1 ) deacutefini par Sibbald r zl 0976) Lewry et al (1977) Cet ensemble de roches apheumlbiennes est constitueacute de gneiss peacutelitiques et graphiteuxde meacutetaarkoses et de quartzites qui reposent sur un socle granitique archeumlen

(fi I s i ^-bull ^ IT

f i t - I SituacMB tft incarnes i tns 1laquo 3 laquo raquo L B S bull lAcaaaucraquo

Ifmu stsuu - s mit

bull H - - - V^ 8 raquoT^ bull bull _ i - i - ra t -laquoTUT-

M^g^

Fig Cadre geacuteologique de LEast Alligator River (dapregraves SEEDHAM zz z S97)

2^9

Sur la bordure est du Pine Creek Geosyncline les meacutetaseacutediments les plus anciens qui reposent sur le socle archeacuteen appartiennent au ZASADU Group Cette seacuterie est formeacutee de mecaarkoses de gneiss leucogranitiques et de quar tzites Au-dessusse trouvent les neumltaseacutediments de la CASIZZ Formation Cett formation est diviseacutee en deux uniteacutes distinctes une uniteacute supeacuterieure coop seacutee de schistes et de gneiss quartzofeldspathiques et une uniteacute infeacuterieure composeacutee de roches carbonateacutees et calcaires Les gisements duranium sont presque tous situeacutes dans la partie basale de la Cahill Formation(Fig 2)

Au Saskatchewan pendant lorogenegravese hudsonienne la couverture seacutedimentaire apheacutebienne et le socle granitique archien sont soumis agrave un meacutetamorphisme et agrave des deacuteformations intenses qui reacutesultent en une interaceio ductile entre le socle archeacuteen et les meacutetaseacutediments supracrustaux aphebiens

Sur la figure 3 qui repreacutesente une coupe structurale de la zone mobile hudsonienne le Domaine MiDJAZIZ qui repreacutesente la partie interne et la plus mobile est constitueacute de lobes migmatitiques coucheacutes renfermant dans leurs coeurs des meacutetaseacutediments aphebiens Les parties externes VIRGIS Rivet et W0LLAS70N moins mobiles sont constitueacutees de docircmes de granitoiumldes archeacuteer enveloppeacutes par des meacutetaseacutediments aphebiens Coiumlncidant avec cette diminutior de mobiliteacute le meacutetamorphisme deacutecroit du granulite faciegraves au centre agrave lamphibolite faciegraves dans les zones externes

1

IlOTtt SZ33A1D bullbullbull bull

280

En Australie le SAXAMSU Cotzples constitueacute de gneiss schiste et de granice archeacuteens a eacuteteacute meacutetamorphiseacute avec sa couverture proteacuterozoiumlque moyen laquoCahill Formation) durant lorogenegravese agrave I 800 MA Le maximum du meacutetamorphisme et de deacuteformation a eacuteteacute atteint avec la migmatisation des roches du Proteacuteroshyzoiumlque infeacuterieur pour former le SZHBUWA3 Complex qui affleure dans le SE du Pine Creek Geosyncline Lintensiteacute du meacutetamorphisme deacutecroit du Simbuwah Complex vers lEast Alligator River pour atteindre 1amphibolite faciegraves (NEEcircDHAri et a 1980 FERGUSON 1980) (Fig 4)

ES-mdash mdash

Fig bullgt - Coupe tecconomeacutetamorphique du Pine Creek Geosyncline (dapregraves STLART-SMITH et al 1980)

Les structures associeacutees agrave cette phase de deacuteformation et affectant les roshyches du Proteacuterozoiumlque infeacuterieur ec notamment la Cahill formation sont des plis isoclinaux et des failles parallegraveles au tubannement lithologique dont lorientashytion est controcircleacutee par la configuration du socle granitique archeacuteen (Nanambu Complex) et du docircme migaacitique (Nitnbuvah Complex) Le deacutepocirct des couvertures seacutedimentaires ATHASACCAgrave (Heacutelikien) et iCXSuLGZZ (Carpentarien) marque la fin des orogenegraveses majeures affectant ces reacutegions Cependant en Australie comme au Canada ces couvertures seacutedimentaires non meacutetamorphiques sont affecteacutees par un eacuteveacutenement hydrotherma et par une tectonique cassante qui se marque par des structures en compression geacuteneacuteralement repreacutesenteacutees par des cailles inverses Cette tectonique rattacheacutee agrave lorogenegravese ampœeKViLliimccedil (1150 MA K0EPPEL 1963 TiumlicircMBLAY 1972) a pour beaucoup dauteurs reacuteactiveacute les anciennes structures

281

II - STRUCTURES ASSOCIEES AUX GISEMENTS ET HYDROTHERMALISME

i CLUFF D

La structure tectonique principale mise en eacutevidence dans le gisement de Cluff D est une zone mylonitique qui affecte le socle au niveau du contact av la couverture seacutedimentaire Dans les gregraves les deacuteformations associeacutees agrave la ny lonite sexpriment par une structure complexe appeleacutee zone agrave boules qui est 1 support de la mineacuteralisation La mylonite reacutesulte dun eacutepisode tectonique mashyjeur en compression faisant intervenir des circulations importantes de fluide qui sont agrave lorigine de la transformation totale de la roche par argilisation (chlorite etou seacutericite) et qui lui confegravere laspect dultramylonite ( Fig Ces derniegraveres ont eacuteteacute dateacutees agrave 1200 MA par des mesures de KAr sur les argile des mylonites (CLALER Strasbourg Etudes en cours) bull

Fig 3 - Coupe scheacutematique de la zone mineacuteraliseacutee (dapregraves EY gt 3 1982)

1 AUTRES GISEMENTS TL SASKATCHEWAN ET DE LALLIGATOR RIVER URANIUM FIELD

Dapregraves les donneacutees structurales souvent trop parcellaires et impreacutecis que on rencontre dans La Litteacuterature i apparaicirct certaines analogies entre c gisements canadiens et australiens et le gisement de Cluff D Les gisements d Saskatchewan et de Alligator River Uranium Field sent toujours situeacutes dans

282

une si-^tre er compression de faille inverse Lorsque la couverture seacutedimen-taire non xeacutetamorphiseacutee surmonte les roches apheacutebiennes (Collins-Bay Key-Lake) -es scruccures aettent en contact anormal le socle avec les seacutediments du Pro-êrczaiumlque moyen (Fie 7 et 8 ) Ces structures en faille inverse ont presque toujours un caractegravere chevauchant agrave pendage relativement plat de 30 agrave 50 vFig 7 et S ) agrave lexception de Key-Lake ougrave la faille esta fort pendage de 70 agrave 80deg (Fig- amp )Les structures tectoniques sont homogegravenes r^ direction bullNE agrave ESE dans le bassin de lAthabasca) elles sont parallegraveles agrave la litholo-=ie du socle du Proteacuterozoiumlque infeacuterieur qui moule les dSmes archeens

-

V-Vlt

==rrT-r-

K- poundbull

bullk-N y bull

f 77

gt-^vlaquo----fe-- bull bullbull bullbullbull m m m

bull Coupe au corva mineacuterraquoiiseuml Craquorcntr d Ky Like (iprij Dahliamp I960

deg raquo - laquo - laquoa raquoaa-oolt

mdash bull_ bull-mdash raquo

bull - -Jupe sc-laquosaccedil-je iu ccedilLseser âcirc apregraves _0^S 940

233

Les corps mineacuteraliseacutes sont limiteacutes structuralement aux chevauchements et aux failles inverses Ils sont situeacutes dans des couloirs mylonitiseacutes brecircchi fils au socle ougrave tout le mateacuteriel a eacuteteacute argiliseacute Les transformations de la ro rhe associeacutees aux structures tectoniques sont bien illustreacutees agrave Key Lake ougrave les mylonites agrave kaolinite et agrave chlorite ferrifegravere sont les roches hocirctes de la mineralisation (DAHLKAMP 1978)

Dans ces couloirs argiliseacutes les seuls constituants reconnaissables sont les argiles qui constituent la matrice et quelques mineacuteraux reliques comme le quar L1importance de ces pheacutenomegravenes tectoniques et hydrothermaux est non seulement exprimeacuteedans les gisements ougrave la mineacuteralisation esc dans le socle mais aussi dans les gisements ougrave la mineacuteralisation est dans la couverture qui est affecteacute de la mecircme maniegravere (Clufpound D )

CONCLUSION

La comparaison des gisements intva-scale australiens de la Province dAlligator River et canadiens du Nord Saskatchewan fait apparaicirctre plusieurs points communs concernant la position stratigraphique des gisements leur situation dans le contexte meacutetamorphique reacutegional le type de structure tecshytonique auquel ils sont associeacutes eC enfin limportance de lhydrochermalisme qui les affecte

1 LA POSITION STRATIGRAPHIQUE

La majoriteacute des gisements intra-socle se situent dans les seacuteries du Pro-tecircrozoiumlque infeacuterieur qui se caracteacuterisent par des faciegraves gneissiques et schisshyteux ferro-magneacutesiens et souvent riches en niveaux graphiteux De nombreux auteurs associent agrave ces seacuteries des preacuteconcentrations uranifegraveres plus ou moin importances lieacutees aux faciegraves graphiteux (KIRCHNER ez cl 1980 DAHLKAMP 1

2 LE CONTEXTE METAMORPHIQUE REGIONAL

Les domaines uranifegraveres canadiens et australiens se situent toujours su les bordures externes des zones mobiles ayant fonctionneacute durant lHudsoniei Ces zones se caracteacuterisent par un meacutetamorphisme agrave amphibolite faciegraves

3 LES STRUCTURES TECTONIQUES ASSOCIEES AUX GISEMENTS

Tous les gisemencs sont associeacutes i des structures en compression (faill-inverses et chevauchements) auxquelles les auteurs rattachent des zones mylo-nitiques et brecircchiques En geacuteneacuteral ces mylonitisations sont rapporteacutees agrave 1 rogenegravese hudsonienne

- LHYDROTHERMALISME

Les zones aineacuteralisees sont toujours associeacutees J laquoes faciegraves chloriteux geacuteneacuteral les auteurs rattachent cette chlcricisatisr c une phase hycrocherma srteaporaine des aineacuteralisations uranifegraveres Dautres indices dryrirotheraa Il strie sont eacutegalement souvent cites argiiisat ion phases sulfureacutees concenshytra ions Je Ni-Cu-Pb-Au

284

Lanalyse bibliographique des gisements situeacutes dans la couverture (Cluff D et Coilins-Bay B) montre quils sont associeacutes agrave des structures tectoniques tout agrave fait comparables aux structures des gisements intra-socle Notons en outre que dans les gisements intra-socle surmonteacutes de la couverture heacutelikienne (Key-Lake Collins-Bay A) les structures mineacuteraliseacutees affectent de la mecircme maniegravere cette couverture Ces remarques nous montrent donc que tous les giseshyments dont les seacutediments du Proteacuterozoiumlque moyen ont eacuteteacute conserveacutes sont imshypliqueacutes dans des structures ayant au moins rejoueacutees tardivement (phase green-viilienne) Il existe actuellement trop peu de donneacutees structurales fines et deacutetailleacutees sur les gisements de lEst Athabasca pour preacuteciser limportance de cette tectonique sur les mineacuteralisations et les alteacuterations hydrothermales Ceshypendant agrave Cluff D une eacutetude structurale (EY et ala 1982) a montreacute quagrave cette phase tectonique correspond une mylonitisation du socle et dune parshytie de la_couverture ainsi que lessentiel des alteacuterations hydrothermales (seacute-ricitisation - chloritisation et mobiliteacute de la silice) associeacutees aux mineacuteralishysations uranifegraveres

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285

LES ALTERATIONS

par

M PAGEL

2eacute lraquozl

LES ALTERATIONS

par

M PAGEL

Centre de Recherches sur lu Geacuteologie de lUranium BP 23 54501 -Vandoeuvre-les-Nancy Cedex Centre de Recherches Pecirctrographiques et Geacuteochimiques BP 20 54501 -Vandoeuvre-les-Nancy Cedex

Dans les provinces roeacutetallogeacuteniques ougrave sont localiseacutes les gisements duranium lieacutes aux discordances proteacuterozoiumlques les processus dalteacuteration sont tregraves largement deacuteveloppeacutes Il est primordial de pouvoir envisager le rocircle de ces alteacuterations vis-agrave-vis du pheacutenomegravene mineacuteralisateur Plusieurs posshysibiliteacutes sont agrave envisager (1) elles entraicircnent in situ une redistribution de luranium pouvant conduire agrave une augmentation du stock duranium facileshyment lessivable (2) elles provoquent une redistribution importante de lurashynium avec des concentrations ou des lessivages (3) elles sont contemporaines des mineacuteralisations et correspondent au passage des solutions mineacuteralisatri-ces

Dans le contexte des gisements de discordance cinq grands groupes dalteacuteration meacuteritent decirctre discuteacutes

(1) Les pheacutenomegravenes reacutetromorphiques affectant le socle meacutetamorphique et granitique contemporains de la fin de lorogenegravese et de la remonteacutee du bacircti jusquagrave laffleurement

(2) Lalteacuteration superficielle du socle lieacutee agrave la peacuteneacuteplanation avec deacuteveloppement possible dun profil dalteacuteration tregraves eacutepais connu sous la formation deacutetritique Athabasca

(3) Lalteacuteration diageacuteneacutetique lieacutee agrave la couverture greacuteseuse

(4) Les enveloppes dalteacuteration hydrothermale autour des gisements duranium dont la nature est vraisemblablement lieacutee au processus mineacuteralisashyteur lui-mime

(5) Les alteacuterations posteacuterieures aux gisements qui peuvent provoshyquer une remobilisation de ceux-ci

Seules les quatre premiegraveres alteacuterations seront envisageacutees dans cette synthegravese car les alteacuterations posteacuterieures aux mineacuteralisations ne sont pas encore suffisamment eacutetudieacutees

1 - La reacutetromorphose du socle

Cet aspect du problegraveme na pour linstant eacuteteacute queffleureacute Pourshytant cette alteacuteration est largement deacuteveloppeacutee que ce soit dans le socle sous le bassin Athabasca et dans le socle du geacuteosynclinal de Pine Creek Pourtant il demeure fort possible que cette alteacuteration puisse avoir joueacute un rocircle fondamental dans le processus polyphaseacute de formation des gisements en conduisant agrave une redistribution de luranium geacuteochimique et particuliegravere---iumlnt en augmentant la proportion duranium facilement mobilisable Des travaux sont actuellement en cours sur la structure Carswell afin deacutevaluer le rocircle potentiel du reacutetromorphisme (PAGEL eacutetude en cours

289

Les diffeacuterents faciegraves de la structure Carswell sont affecteacutes p une reacutetromorphose assez geacuteneacuterale conduisant agrave la difficulteacute de trouver dlt faciegraves totalement sains Sans ecirctre exhaustifs on notera quelques-unes lt ces manifestations

- soit une alteacuteration de la roche avec des pheacutenomegravenes de seacutericit sation chloritisation carbonatation eacutepidotisation

Elle se marque par une deacutestabilisation des oxydes de Fe et c Ti Les cordieacuterites sont exceptionnellement saines

- soit des processus locaux deacutepisyeacutenitisation aboutissant dac les faciegraves quartzofeldspathiques heacutematiseacutes agrave des roches poreuses ou acirc de remplacements du quartz par des carbonates une forte chloritisation et ur bonne stabiliteacute des feldspaths

- soit des filonnets agrave chlorite-quartz-carbonates-sulfures

Leacutetude de la distribution de luranium et du thorium dans les fE ciegraves sains et les faciegraves alteacutereacutes permettra daccorder agrave cette reacutetromorphos son rocircle vis-agrave-vis de la geacuteochimie de luranium

2 - Lalteacuteration superficielle du socle

Des eacutetudes deacutetailleacutees ont eacuteteacute entreprises sur le âskatchews alors que le sujet nest queffleureacute pour le geacuteosynclinal de Pine Creek

La preacutesentation des alteacuterations sera baseacutee sur les travaux d JOSEPH (1975) pour lenvironnement des gisements de la structure Carswell e de Fond du Lac et ceux de MAC DONALD (1980) pour la partie Est du bassi Athabasca pregraves du gisement de Collins Bay

Les observations et conclusions suivantes se deacutegagent de ces eacutetu des

(1) Leacutepaisseur du reacutegolithe deacutepend de la nature des roches encais santeacutes Par exemple elle est beaucoup plus faible dans les arkoses que dan les peacutelites Dautres facteurs auront eacutegalement une influence Dans le zones failleacutees lalteacuteration superficielle peut atteindre jusquagrave plus d 20C raquo ecirctres Bien que cela na pas encore eacuteteacute deacutemontreacute on peut egalemen preacutesumer que leacutepaisseur deacutependra de la topographie

(2) A leacutechelle macroscopique la zone reacutegolithique preacutesente un zonation reacuteguliegravere que nous illustrerons sur le cas des meacutetaarkoses develop peacute far MAC DONALD (1980) (figure 1)

bulle haut en bas on observe

- une zone deacutecoloreacutee (de 1 cm agrave 1 megravetre) dans laquelle la textur originelle de la roche est partiellement deacutetruite pour aboutir agrave une associa tion quartz-argiles Des traces de limonite peuvent donner une couleu cregraveme Le passage avec la zone sous-jacente est trancheacute

- une zone heacutematitique (de 2 acirc 10 megravetres) dans laquelle la textur de la roche est conserveacutee avec une pseudomorphose des mineacuteraux ferromagneacute

290

Profondeur Zone

Gregraves Athabasca (Bleached ) Hematite

Blanc

Verte

Rouge

Verte

Rouge

Meta-arkose saine

UJ

o O E bull ^

UJ H E Ul gt UJ z o N

kW

g L - Zonaliteacute des alterations dans les meacutetaarkoses (MAC DONALD 1980)

291

r

so Ch 1 0 0

Profondeur Cm) ampamp

A n 2 0 l M

Fig 2 - Zonalitecirc des alterations dans les nieacutetapeacutelites (MAC DONALD 1980)

291

siens et des feldspaths par une association argiles-heacutematite Cette zone passhyse progressivement agrave la zone sous-jacente par disparition de lheacutematite

- une zone blanche (de 2 agrave 6 megravetres) dans laquelle la texture de la roche est eacutegalement conserveacutee avec remplacement des feldspaths par des argiles blanches Les mineacuteraux ferromagneacutesiens sont vert-noirs agrave noirs Cette zone passe eacutegalement progressivement agrave la zone sous-jacente avec un changement de couleur des mineacuteraux argileux

- une zone verte-rouge (de 3 agrave 22 megravetres) dans laquelle la texture de la roche est conserveacutee et ougrave la coloration varie parfois uniforme parshyfois mixte agrave leacutechelle dun grain ou dune bande variant de quelques millimegraveshytres agrave quelques megravetres Lalteacuteration conduisant agrave la coloration verte est posteacuterieure agrave lalteacuteration rouge comme le montre par exemple les bordures verdies dei feldspaths ougrave les filonnets vers qui recoupent les zones rouges

MAC DONALD (1980) signale que la zone blanche nexiste pas dans les meacutetapeacutelites (figure 2)

La zone deacutecoloreacutee se surimpose nettement agrave la zone heacutematitique qu elle peut recouper en filonnets en geacuteneacuteral verticaux Il semble que JOSEPH (1975) ait observeacute le mecircme type de pheacutenomegravene dans le sondage situeacute agrave quelshyques kilomegravetres agrave lEst de la structure Carswell

Toutefois JOSEPH (1975) propose pour la reacutegion de Fond du Lac la preacutesence dune zone deacutecoloreacutee de 10 cm agrave 15 m deacutelaveacutee verte agrave jaunacirctre dans laquelle la texture est toujours reconnaissable gracircce agrave lalignement des grains de quartz jointifs et ne note pas de zone verte dans les coupes

Dans certains sondages de la structure Carswell en-dehors des zoshynes de gisements la zone deacutecoloreacutee nexiste pas et lon observe la successhysion suivante

- une zone tregraves rouge avec possibiliteacute de filonnets dheacutematite

- une zone rougeverte ougrave la coloration verte est nettement posteacuteshyrieure agrave la coloration heacutematiseacutee

- une zone verte uniforme qui passe progressivement agrave la roche saishyne Contrairement agrave ces observations MELLINGER (1980) interprecircshyte lheacutematisation comme posteacuterieure aux faciegraves verts et tend agrave eacutelargir cette observation agrave tout le bassin Athabasca Cette opinion nest pas applicable partout et lon peut se demander si cette heacutematisation ne correspond pas agrave une phase tardive

(3) Les variations nineacuteralogiques le long dun profil dalteacuteration seront illustreacutees par deux sondages dans des meacutetaarkoses et dans des meumltase-mipeacutelites (MAC DONALD 1980) (figures 1 et 2)

La Kaclinite nest preacutesente que dans la partie supeacuterieure du proshyfil alors quailleurs on notera lassociation illite raquo chlorite

La crisiumlalliniteacute des illites est eacuteleveacutee en moyenne de lordre de 6 (figure 3) avec seulement quelques cristalliniteacutes plus faibles alors que le rapport I CC2I CCI est tregraves variable indiquant des variations chimiques importantes On remarquera que la cristalliniteacute des illites ne correspond ps n pheacutenomegravene superficiel et nous rediscuterons de limportance de ce fraquot dans es interpreacutetations

293

COLLINS BAY GRES SAINS

i I

14

12

10

8

6

4

bull bull bull

m bull

20 bull mdashr i 1

bull bull

6 bull bull

12 bull

8

4

mdash bull d - - ~

Atraquo a bull j

bull bull 0

01 02 03 04 05 06 0 ILLITE 0 0 2 0 0 1

01 02 03 04 05 O

1(002)1(001)

bull Zone vertereuge 0 Zone blanche A Zone agrave hiiatite bull Zone lessiveacutee Gris Athabasca

Figure 3 Comparaisons entre les illites des gregraves sains dans la zone de COLLINS BAY et celles preacutesentes dans les profils reacutegolithi-ques (dapregraves HOEVE et al 1981 et MAC DONALD 1980)

La chlorite est de type dioctahedral riche en magneacutesium de formule structurale (Fe^Hgg 5Alg g M S i ^ l ^ O ^ O H ) ^ (MAC DONALD I960)

Dans la zone de Fond du Lac JOSEPH (1975) ne deacutecrit pas des quentitecircs aussi importantes de chlorite Par contre il a mis en eacutevidence la preacutesence de kaolinite agrave tous les niveaux et propose la variation moyenne suivante pour les rapports kaoliniteillite

- 01 dans la roche saine - 12 dans la zone rubeacutefieacutee - 48 dans la zone deacutecoloreacutee

De plus dans la zone deacutecoloreacutee preacutesente en certains endroits dans la structure Carswell PAGEL (1975) a noteacute une forte corrosion des quartz agrave des tempeacuteratures de lordre de 150 agrave 200ltC

294

(4 Dun point de vue geacuteochimique MAC DONALD (1980) a montreacute quen ce qui concerne les eacuteleacutements en traces seul le baryum est fortement appauvri dans le profil dalteacuteration superficielle tandis que larsenic senrichit leacutegegraverement

V Pb Ag Cu et Zn ne preacutesentent pas de changements notables si ce nest de leacutegers appauvrissements alors que le nickel reste inchangeacute ou est leacutegegraverement enrichi

En ce qui concerne luranium les conclusions sont difficiles agrave tirer car dans un sondage il ne preacutesente pas de variations notables dans deux sondages il est appauvri et dans quatre sondages il est enrichi lenrichissement pouvant se faire dans toutes les zones

JOSEPH (1975) a trouveacute pour Fond du Lac des reacutesultats parfois diffeacuterents notamment le plomb et le vanadium deacutecroissent dans la zone dalteacuteration alors que luranium est enrichi systeacutematiquement dans les horizons alteacutereacutes Toutefois en ce qui concerne luranium il nexclut pas une pollution secondaire car tous les sondages sont localiseacutes dans la zone des gisements

S) Laspect actuel du profil dalteacuteration sous la discordance reacutesulte de la superposition dune transformation diagenetique sur un profil peacutedologique (PAGEL 1975 JOSEPH 1975 MAC DONALD 1980) de type lateacuteriti-que (HAC DONALD 1980)

Voyons dabord les arguments qui nous obligent agrave ne pas traiter ce profil comme un simple pheacutenomegravene peacutedologique

(a) agradation en illite dans la zone deacutecoloreacutee (b) absence de smectites dans tout le profil c) cristalliniteacute des illites de lordre de 6 correspondant acirc un

eacutequilibre dans le domaine de la diagenegravese profonde d) preacutesence dinclusions fluides lieacutees aux alteacuterations shomogeacuteneacuteishy

sant agrave des tempeacuteratures de lordre de 150 agrave 2O0C (e) preacutesence de la zone deacutecoloreacutee mecircme lorsque la zone agrave heacutematite

est peu deacuteveloppeacutee suggeacuterant une eacuterosion anteacuterieure et une surimposition lors de la diagenegravese

(f) caractegravere reacuteducteur de la zone deacutecoloreacutee difficile agrave imaginer pour un sol deacutepourvu en matiegraveres organiques

(g) preacutesence du fer sous forme heacutematite alors que dans les profils dalteacuteration de type lateacuterite il est sous forme de goethite

(h) preacutesence de chlorite magneacutesienne mecircme en remplacement des feldspaths

suivants Les arguments pour une origine peacutedologique primaire sont les

a) les reconstructions paleacuteogeacuteographiques conduisent agrave un climat tropical agrave subtropical (20-25degN) chaud et peut-ecirctre humide

b) il existe des profils qui ont eacuteteacute eacuterodeacutes avant la seacutedimentation c) Les teneurs en Fe 0 saccroissent dans la partie supeacuterieure du

profil (agrave lexception de la zone deacutecoloreacutee) et les teneurs en Al 0 montrent un enrichissement relatif

d) Dans les meacutetaarkoses il y a transition des argiles de type 2

295

1 au type 1 1 agrave la base de la zore blanche e) Des zones retructureacutees sont preacutesentes au-dessous de la zone agrave

heacutematite (HOEVE WALLIS in MAC DONALD 1980) avec possibiliteacute de pisolithe (HOEVE)

Des diffeacuterences importantes existent avec les profils lateacuteritiques plus reacutecents mais ceci peut ecirctre ducirc agrave labsence de veacutegeacutetation agrave une pression partielle an oxygegravene plus faible agrave un taux deacuterosion plus eacuteleveacute

Dans le geacuteosynclinal de Pine Creek leacutetude de la paleacuteosurface na malheureusement pas eacuteteacute entreprise en-dehors des zones mineacuteraliseacutees Lors dune visite rapide on est toutefois frappeacute par laspect diffeacuterent du profil dalteacuteration entre le bassin Athabasca et la reacutegion de lARUF

mdash Lalteacuteration est beaucoup mois deacuteveloppeacutee en Australie ougrave lheacutematisation visible (moins intense quau Canada) ne semble pas tregraves profonde Cette diffeacuterence est-elle reacuteelle ou reacutesultemdasht-elle dune eacuterosion intense du profil dalteacuteration avant le deacutepocirct des gregraves Kombolgie

3 - Les transformations diageacuteneacutetiques

Jusquagrave ces derniegraveres anneacutees la formation Athabasca a retenu beaushycoup plus lattention que la formation Kombolgie qui neacutetait consideacutereacutee que comme un couvercle protecteur sur des gisements preacutealablement formeacutes

a) La formation Athabasca

A laide des milieux argileux HOEVE et al (1981) ont entrepris un travail systeacutematique de reconnaissance de la diagenecircse des gregraves Athabasca agrave leacutechelle du bassin duquel il ressort les faits suivants

- La matrice argileuse est constitueacutee de kaolinite illite et chloshyrite en proportions variables

- La dickite est localement preacutesente en remplissages de fractures et en impreacutegnations associeacutees

- La chlorite est du type ditrioctahedre une sudoiumlte

- Lillite preacutedominante est de type 2M

- Les smectites et les interstratifieumls sont absents

- Le pourcentage relatif entre les diffeacuterentes argiles deacutepend essentiellement de la lithostratigraphie Les variations brutales corresponshydent aux divisions stratigraphiques de RAMAEKERS (1980) (figure )

- Dans le diagramme- mettant en relation la cristailinite des illi-tes avec le rapport 10021031 les illites de la Formation Manitou Falls ( figure 4 ) se placent dans la zone de diagenecircse profonde agrave la limite de lanchizone alors que celles de la formation Uolvernie Point avec un indice variant de 3 agrave 14 (figure a ) reacutesulterait dune diagenecircse plus faible ceci eacutetant attribueacute agrave la nature rlus argileuse de cette formation entraicircnant un mauvais eacutequilibre entre icineacuteraux et solution

296

gt r- raquo

FREQ- SYMBOL I

bull

- bull 2 X 3raquo 0 4- raquo S -

bull

bull V bull bull bull

Kl -NEAN-Slaquo8 - S D - I S 2

icee2e8igt-MEAN-e3s - S D - 9 I 2

12

8

FHEQ SYMBOL m bull 2raquo + X 3 - 0 4 - bull S -

bull bull bull raquo

Kl -MEAN-878 - S C - 3 1 6

IlaquoB288lgt-MEAN-e4 l - S D - 8 1 3

e3 e4 as ILLITE 882081

8 3 64 8 S TUXTE 882881

Fig 4 - Comparaison de la cristalliniteacute des illites entre la Formation Manitou Falls infeacuterieure (A) et la formation Wolvernie Point Supeacuterieure (B)

variant de 3 agrave 14 (figure 4 ) reacutesulterait dune diagenegravese plus faible ceci eacutetant attribueacute agrave la nature plus argileuse de cette formation entraicircnant un mauvais eacutequilibre entre mineacuteraux et solution

Leacutetude des mineacuteraux argileux est en parfait accord avec les reacutesultats obtenus par PAGEL (1975) sur les inclusions fluides lieacutees agrave la silicification

Les tempeacuteratures maximales obtenues sont de lordre de 220C pour un eacutechantillon preacuteleveacute dans la structure Carswell et sont leacutegegraverement plus basses dans le sondage de RUMPLE LAKE localiseacute au centre du bassin

Ce travail a permis eacutegalement de montrer que la saliniteacute des inclusions fluides augmentait avec la profondeur dans le sondage de Rumple Lake

De plus de tels reacutesultats (argiles et inclusions fluides) suggegraveshyrent la preacutesence dune couverture beaucoup plus eacutepaisse au noment de lenfouissemer r aximal et malgreacute la rareteacute des donneacutees expeacuterimentales dans le systegraveme K C-NaCl pour de fortes concentrations en HaCl les donneacutees microttenronieacutetriques permettent de proposer un couverture lt - i r W

297

b) Les gregraves Kombolgie j i

Leacutevolution diageacuteneacutetique des gregraves Kombolgie se marque par II deacuteveloppement de seacutericite et de chlorite avec destruction des miner au) deacutetritiques (feldsDath amphibole magnetite (ilmeacutenite) m

Des eacuteveacutenements post-diageacuteneacutetiques sont largement deacuteveloppeacutes dans les zones de mineacuteralisations avec formation de chlorite (clinochlore et penninite) de dolomite de magnetite et de sulfures (pyrite) alors que le quartz est corrodeacute S

Dun point de vue geacuteochimique ceci correspond agrave un meacutetasomatisme intense avec introduction de Mg Fe Ca C0 9 et en moindres proportions de P Zr Cu Co Ni Be et U alors que Si Al Fe sont appauvris (CURTIS e GUSTAFSON 1979)

Un eacutepisode plus tardif relieacute aux agents superficiels induit le formation de kaolinite dheacutematite et de limonite |

Comme pour la formation Athabasca les eacutetudes dinclusions fluides aboutissent agrave des conditions de diagenegravese profunde avec des tempeacuteratures minimales de formation de lordre de 150degC mais agrave des saliniteacutes beaucoup plus faibles (cf DURAK ce volume) Cete diffeacuterence est peut-ecirctre agrave attribuer agrave la nature essentiellement fluviatile des gregraves Kombolgie alors que la formation Athabasca comporte des terme marins

Alteacuteration autour des gisements

Les donneacutees sont assez disperseacutees dans la litteacuterature et surtout les premiegraveres donneacutees ne tenaient pas compte de 2 eacuteveacutenements dans le reacutegolithe (cf DAHLKAMP 1978)

Sur Collins Bay HOEVE et al (1981) ont deacutetermineacute les mineacuteraux dalteacuteration dans le gisement de Collins Bay essentiellement illite et chlorite et ont montreacute une zonaliteacute tregraves nette par rapport agrave la faille Inverse de Collins Bay des teneurs en illite (figure 5) Les aureacuteoles sont importantes agrave 90 elles seacutetendent jusquagrave 300 megravetres alors quagrave 55 S elles atteignent plus de 800 megravetres

Dans le socle 1illitisation est beaucoup plus restreinte et est localiseacutee agrave proximiteacute du gisement et de 1- zone de chevauchement de CoLlins 3ay

Leacutetude de la cristalliniteacute des illites montre que les indices sont tregraves comparables entre les gregraves sains et les eacutechantillons tregraves forteshyment alteacutereacutes (plus de 90 dillite i avec un accroissement notable du rapport 10021901 correspondant agrave des compositions plus ^lumineuses (fig 6

SIBBALD 19811 deacutecrit dans lenvironnement de Coiiins Bay la preacutesence de lits geacuteneacuteralement discordants -iargilPF pures de quelques centishymegravetres agrave un -negravetre avec me tregraves forte corrosion -les grains deacutetritiques de luartz JCNES 191 Mne phase dheacutematiocircat-on est eacutegalement preacutesente dans -s ccedilregraves suivie par -ne deacutecoloration et parfois par une alteacuteration vert-onceacuteraquo

qlaquo

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

EctlM Horizontale bdquoff

Echelle vertical L J

Fig 5 - Zonaliteacute de 1 illitisation par rapport agrave la zone mineacuteraliseacutee Dans la couverture la zone fonceacutee correspond agrave plus de 90 dillite la zone pointilleacutee agrave des teneurs comprises entre 90 et 55 dillite la zone blanche agrave des teneurs infeacuterieures agrave 55 dillite (teneur normale dans les gregraves sains) Dans le socle la zone hachureacutee correspond agrave la zone riche en kaolinite (dapregraves HOEVE et al 1981)

COLLINS BAY GRES SAINS COLLINS BAY GRES IKES ALTERES

laquo U -J m

x IU a z

14

12

10

8

6

4

2

0

bull bull bull laquo

bull

14

12

10

8

6

4

2

0

- bull bull

01 02 03 04 05 06 07 ILLITE 0 0 2 0 0 1

01 02 03 04 05 06 07

ILLITE 002 001

6 - Distinctions cristallographiques des illites entre les gregraves sains et les gregraves tregraves alteacutereacutes de la zone de Collins 3ay On remarquera quagrave cristalliniteacute comparable le rapport 002001 est plus eacuteleveacute pregraves des mineacuteralisations traduisant le caractegravere plus alumineux des illites

299

Sur les gisements de la structure Carswell des travaux sont bull en cours sur les alteacuterations lieacutees aux structures mineacuteraliseacutees (PAGEL J cf eacutegalement EY et al ce volume) i

Dans le gisement D les zones mineacuteraliseacutees se caracteacuterisent J par le deacuteveloppement de chlorite magneacutesienne Ce deacuteveloppement de chlorite s magneacutesienne bien que moins exprimeacute quantitativement a eacutegalement eacuteteacute observeacute dans la zone de DOMINIQUE-PETER Plusieurs types de chlorite ont eacuteteacute mis en eacutevidence microscopiquement puis caracteacuteriseacutes chimiquement Icirc

i On note le caractegravere magneacutesien des chlorites dans la zone h

tregraves proche des mineacuteralisations uranifegraveres avec un caractegravere alumineux marqueacute dans la zone mineacuteraliseacutee elle-mecircme que ce soit pour D mais cest encore plus accentueacute pour OP et DOMINIQUE-PETER i

Les chlorites eacuteloigneacutees des zones mineacuteraliseacutees sindividualisent nettement par leur occupation octaeacutedrique tandis que les chlorites lieacutees aux impactites donc tardives sont les plus siliceuses

Pour les K-micas les formules structurales ont eacuteteacute calculeacutees sur la base de 22 charges Le nombre de cations octaeacutedriques est proche ] de 2 (199 agrave 208) les substitutions tecirctraeacutedriques sont comprises icirc entre 073 et 088 et loccupation des sites interfoliaires varient | de 084 agrave 096

Tous les K-micas analyseacutes sont localiseacutes immeacutediatement en i contact avec une zone mineacuteraliseacutee ou agrave quelques dizaines de pieds i

X

Le taux de substitution en paragonite (estimeacute par le rapport i NaNa+K) est faible (11 agrave 33 X) ce qui dapregraves les travaux de LAMBERT icirc (1959) correspond agrave des micas cristalliseacutes agrave basse tempeacuterature environ 250degC pour 3 mole de paragonite Les teneurs en Mg et Fe sont supeacuterieures dans les K-micas reacutesultant de lalteacuteration lieacutee agrave la formation du gisement bull par rapport agrave celles contemporaines du reacutetromorphisme du socle icirc

Les tourmalines magneacutesiennes sont aussi typiques des zones i

dalteacuteration (D OP CLAUDE DOMINIQUE-PETER)

Le chimisme des tourmalines de la zone de DOMINIQUE-PETER est comparable avec celui des tourmalines eacutetudieacutees dans les zones alteacutereacutees de JABILUKA (DURAK 1981) Les tourmalines acirc Jabiluka sont toutefois plus magneacutesiennes et moins alumineuses que celles de la zone de DOMINIQUE-PETER En Australie on soulignera que les tourmalines magneacutesiennes sont preacutesentes acirc la fois dans les gregraves Kombolgie et dans le socle jusquagrave des profondeurs importantes DURAK en a observeacute en sondage jusquagrave 550 megravetres de profondeur

Dans la structure Carswell ces tourmalines sont eacutegalement bien exprimeacutees dans OP et depuis les travaux de GEFFROY (rapport CEA) on sait que dans les phyllites mineacuteraliseacutees de la zone D il y a coexistenshyce de tourmaline deacutetritique pleacuteochroiumlque et de tourmaline magneacutesienne incolore agrave faciegraves inement fibroradieacute Il a eacuteteacute veacuterifieacute 5 la microsonde eacutelectronique que le chinisme de ces deux faciegraves est totalement diffeacuterent Les tourmalines deacutetritiques sont en particulier riches en fer (FeO 2 8 ) ce qui confirme lexistence de deux geacuteneacuterations de tourmaline

300

Ces tourmalines magneacutesiennes se deacuteveloppent agrave partir de saumures et semblent tardives dans le processus mineacuteralisateur En effet elles sont toujours posteacuterieures agrave la pechblende

On retrouve eacutegalement des saumures dans le reacutegolithe de la zone blanchie du gisement D avec des tempeacuteratures dhomogeacuteneacuteisation maximales de lordre de 150degC

Dautres mineacuteraux sont eacutegalement preacutesents dans les zones dalteacuteration de ces gisements en particulier anatase rutile sulfures (pyrite) carbonate fluorine (DOMINIQUE PETER) kaolinite (en filonnets tardifs) interstratifieacutes (pregraves des zones mineacuteraliseacutees) Dun point de vue geacuteochimique si lon considegravere des faciegraves quartzofeldspathiques anatectiques on notera que lalteacuteration se traduit par les faits suivants

une hydratation importante (deacuteveloppement des mineacuteraux phylliteux)

- une forte perte en Naj0 et plus faible en CaO traduisant la deacutestabilisation pousseacutee du plagioclase

- une diminution de K_0 agrave fortes teneurs en HgO correspondant agrave la chloritisation croissante du feldspath potassique

- sur ces eacutechantillons P0 5 TiO- Fep0 3 et A1 20 ne preacutesentent pas de grandes variations bien quagrave teneurs eacuteleveacutees en HgO il semble y avoir deacuteveloppement du caractegravere alumineux

- Lts teneurs en Th et U sont heacuteteacuterogegravenes dans les faciegraves chloritiseacutes

- J a de cette meacutetasomatose il y a augmentation significative des teneurs en bore et en fluor On constate eacutegalement une augmentation en As alors que les teneurs en S restent infeacuterieures agrave 002

A leacutechelle du bassin Athabasca il apparaicirct donc que la mineacuteralisation est associeacutee agrave une alteacuteration agrave illite - chlorite qui affecte agrave la fois le socle et la couverture Cette alteacuteration est bien deacuteveloppeacutee agrave la discordance et dans les zones fai lieacutees Hais les rapports illitechlorite sont variables dun gisement agrave lautre En liaison avec les zones dalteacuteration les illites sont plus alumineuses que celles de la formation Athabasca et les chlorites sont geacuteneacuteralement magneacutesiennes parfois tregraves alumineuses Toutefois il ne semble pas exclu que des chlorites ferrifegraveres soient preacutesentes comme agrave Key Lake

Les alteacuterations se marquent eacutegalement par la dissolution du quartz qui peut se produire dans la couverture et Le socle D CLAUDE) Ce type de dissolution a eacuteteacute deacutecrit eacutegalement agrave Mdwest Collins Bay bullI3HNS 1980)

Par contre dautres gisements preacutesentent des silicifications (Dawn Lake) ainsi que les gisements tardifs du type Maurice Bay Stewart Island et Fond du Lac TREMBLAY 19B2)

301

En conclusion dans le contexte geacuteologique des gisements duranium lieacutes spatialement aux discordances protecircrozoicircques les eacutepisodes dalteacuteration sont tregraves varieacutes et diversifieacutes Il reste beaucoup de travail agrave faire pour comprendre le rocircle de ces transformations minecircralogi-ques vis agrave vis de la source du transport et du deacutepocirct des mineacuteralisations uranifegraveres


CURTIS LW and GUSTAFSON LB (1979) - Jabiluka Kombolgie Project Final Report 77 pages

DAHLKAMP FJ (1978) - Geological Appraisal of the Key Lake U-Ni Deposits Northern Saskatchewan Economic Geology v 73 pp 1430-1449

DURAK B (1981) - Les gisements duranium de Jabiluka (Territoires du Nord Australie) Deacutefinition du cadre geacuteologique distribution de luranium et geacuteochimie des phases fluides Universiteacute de Nancy I 106 pages

HOEVE J RAWSTHORN K and QUIRT D (1981) - Uranium metallogenic studies Clay mineral stratigraphy and diagenesis in the Athabasca Group In Summary of Investigations 1981 Geological Survey of Saskatchewan Miscellaneous Report pp 76-89

JOSEPH D (1975) - Lalteacuteration du socle sous la seacuterie Athabasca Rapport pour la Compagnie Mokta non publieacute

LAMBERT R (1959) - The mineralogy and metamorphism of the Moine Schists of the Morar and Knoydart districts of Inverness-shire Trans Roy Soc Edinburgh 63 p 553

MAC DONALD CC (1980) - Mineralogy and geochemistry of a precambrian regolith in the Athabasca basin M Se Thesis University of -Saskatchewan 151 pages

MELLINGER M (1980) - Uranium Metallogenic Studies Maurice Bay Deposit In Summary of Investigations 1980 Saskatchewan Geological Survey Miscellaneous Report 80-4 pp 89-92

PAGEL M (1975) - Cadre geacuteologique des gisements duranium dans la structure Carswell (Saskatchewan - Canada) Etude des phases fluides Thegravese de 3e cycle Universiteacute de Nancy

RAMAEKERS P (1980) - Stratigraphy and tectonic history of the Athabasca group (Helikian) of Northern Saskatchewan Geological Survey Miscellashyneous Report 80-4

SIBBALD TII (1981) - Uranium metallogenic studies Collins Bay B zone I Geology in Summary of Investigations 1981 Saskatchewan Geological Survey Miscellaneous Report pp 69-72

TREMBLAY LP (1982) - Geology of the uranium deposits related to the Sub Athasbasca unconformity Saskatchewan Geological Survey of Canada Paper 81-20 56 pages

302

r

TYPOLOGIE DES MINERALISATIONS

par

M PAGEL

303 m


par

M PAGEL

Les gisements lieacutes spatialement aux discordances proteacuterozoicircques preacutesentent dun point de vue mineacuteralogique et geacuteochimique des caractegraveres communs mais aussi des diffeacuterences pouvant nous renseigner sur les conditions de genegravese

I - LES MINERAUX DURANIUM (1)

l - Les oxydes duranium

Pour les oxydes duranium une certaine confusion regravegne dans la litteacuterature internationale en ce qui concerne la terminologie et les critegraveres de diffeacuterenciation des espegraveces ou des varieacuteteacutes mineacuteralogi-ques

Pour FRONDEL (1958) uraninite est le terme correct pour 1espegravece U0_ tandis que le terme pechblende est utiliseacute pour deacutecrire une varieacuteteacute duraninite

Le terme uraninite apparaicirct pour la premiegravere fois dans DANA (1868) agrave la suite du terme uranin utiliseacute par HAIDINGER (1845) alors quauparavant le terme pechblende eacutetait utiliseacute Dans les anneacutees reacutecentes et surtout en Europe (GEOFFROY et SARCIA 1954) le terme uraninite a eacuteteacute reacuteserveacute agrave U0 2 +x Preacutesentant des formes cubiques (cube octaegravedre ) et le terme pechblende aux autres formes en particulier spheacuteroiumldes et colloformes Il ne semble pas que dun point de vue chimique on ait un moyen de les diffeacuterencier sans ambiguiumlteacute mecircme si par exemple les uraninites sont en geacuteneacuteral plus riches en thorium et Terres Rares que les pechblendes DAHLKAMP et ADAMS (1981) proposent la limite de 542 A pour diffeacuterencier uraninite et pechblende mais cette classificashytion a eacuteteacute eacutelaboreacutee en ne tenant pas compte de lacircge de la formation du mineacuteral uranifegravere acircge qui influe fortement sur le paramegravetre abdquo ( CATHELINEAU et al 1982 Xu GUOQING et al 1980) Ages et teneurs en Terres Rares et thorium sont deux facteurs qui tendent agrave augmenter le paramegravetre a Les travaux de Xu GUOQING et al 1980 montrent que laugmentation des teneurs en thorium et Terres Rares attribueacutees agrave la tempeacuterature conduit agrave de fortes valeurs de a 0

Avec leacutetude mineacuteralogique du gisement de Key Lake une difficulteacute suppleacutementaire est intervenue dans la deacutefinition de ces oxydes car lespegravece laquoU 0 a eacuteteacute identifieacutee le terme de tetra uraninite ayant eacuteteacute proposeacute par CLASEN et VOULTSIDIS (1980) pour cette espegravece

I) Ce sujet fera lobjet dune publication en cours de reacutedaction par Franccedilois RUHLMANN Maurice PAGEL et Bernard OURAK

305

Les travaux en cours sur Brousse-Broquiegraves (GEORGE ce volume) conduisent agrave une bien meilleure deacutefinition de laquoi 110 et surtout il ne devient plus eacutevident dattribuer le nom duraninite a un oxyde duranium automorphe

Si lon essaie de reacutesumer les observations faites sur les faciegraves doxydes duranium dans les gisements lieacutes spatialement aux discordances proteacuterozoicircques on aboutit agrave la geacuteneacuteralisation suivante

Faciegraves automorphes

En Australie ces faciegraves sont preacutesents dans les quatre gisements Jabiluka Koongarra Ranger et Habarlek Les reacutesultats obtenus en diffraction des rayons X confirment un reacuteseau cubique SNELLING (1980) distingue deux groupes doxydes duranium dans le gisement de bdquoKoongarra Le premier groupe se caracteacuterise par un a 0 moyen de 5435 A avec une teneur fajble en CaO (1 agrave 2 ) tandis que le second avec un abdquo moyen de 5404 A et des teneurs en CaO de 3 agrave 5 est repreacutesentatif de faciegraves collomorphes de remplissage de fractures de caviteacutes et de joints intergranulaires

A Jabiluka (BINNS et al 1980 FERGUSON et al 1980 DURAK ce volume) on retrouve des uraninites isoleacutees groupeacutees ou en liseccedileacutes se terminant par des tecirctes automorphes avec un abdquo moyen de 546 A

Pour FERGUSON et al (1980) ce faciegraves serait le reacutesultat dun eacuteveacutenement igneacute tardif ayant abouti agrave des tempeacuteratures de 270degC dans la zone mineacuteraliseacutee dapregraves les donneacutees des isotopes stables (DONNELLY et FERGUSON 1980) Ces auteurs se basent sur le fait que pour la transition uraninite - pechblende la tempeacuterature serait le facteur preacutedominant mais comme nous le verrons ulteacuterieurement le milieu de croissance donc dautres conditions physicochimiques est eacutegalement agrave prendre en compte

A Nabarlek et agrave Ranger les faciegraves automorphes sont eacutegalement deacuteveloppeacutes et particuliegraverement agrave Ranger ougrave leacuteveacutenement igneacute agrave 1600 millions danneacutees est particuliegraverement marqueacute (FERGUSON et al 1980)

Me LENNAN et TAYLOR (1980) montrent que ces uraninites sont enrichies en Terres Rares Lourdes et attribuent cette particulariteacute geacuteochimique agrave la complexation sous forme de carbonates agent favorable eacutegalement au transport de luranium Les complexes seraient de la forme REE ( -0 ) De fortes teneurs en Terres Rares dans les oxydes duranium ont eacuteteacute eacutegalement analyseacutees par RIMSAITE (1977) pour Rabbit Lake mais elle a observeacute lexistence dune phase seacutepareacutee de la forme Y2(ThUPb) Si 20 ) appeleacutee lyttrilite

Dans le Saskatchewan ces faciegraves automorphes sont eacutegalement preacutesents dans de nombreux gisements (Cluff Lake D 0P Claude Key Lake Midwest Mc Lean Lake) mais les descriptions sont extrecircmement rares dans la litteacuterature Toutefois il semble apparaicirctre un contraste important entre les oxydes duranium primaires et les oxydes duranium

306

lieacutes aux phases agrave heacutematite telles quelles ont eacuteteacute observeacutees agrave Cluff Lake D Fond du Lac et Maurice Bay De plus pour le gisement de Key Lake DAHLKAMP (1978) CLASEN et VOULTSIDIS (1980) ont deacutecrit un faciegraves particulier tregraves preacutecoce dans la mineacuteralisation se preacutesentant sous forme de faciegraves automorphes isoleacutes groupeacutes ou se deacuteveloppant aux deacutepens de spheacuteroiumldes et qui dapregraves les reacutesultats obtenus en diffraction X correspond agrave KDO quadratique Reacutecemment RUZICKA et LITTLEJOHN (1982) signalent eacutegalement la preacutesence denU0 dans le gisement dEagle Point Une telle espegravece a eacuteteacute retrouveacutee dans le gisement de Brousse Broquiegraves (GEORGE ce volume) A Key Lake la preacutesence de K U_ 0bdquo a eacuteteacute maintes fois utiliseacutee pour prouver que la tempeacuterature de formation de la mineacuteralisation uranifegravere est infeacuterieure agrave 135C Ceci nest pas justifieacute car le domaine de stabiliteacute deKU 0_ en conditions hydro-thermales na pas eacuteteacute eacutetudieacute expeacuterimentalement Les seules expeacuteriences connues consistent en une simple oxydation de UO

En conclusion on soulignera les aspects tregraves particuliers que preacutesentent les oxydes duranium dans les gisements lieacutes aux discordanshyces proteacuterozoiumlques Des travaux sont en cours pour tenter dexpliquer ces diffeacuterences mais il apparaicirct degraves agrave preacutesent que quatre facteurs (milieu de deacutepocirct pH fO_ tempeacuterature) semblent jouer un rocircle important

Autres faciegraves

En Australie les oxydes duranium apparaissent -eacutegalement sous forme plus classique en spherules et guirlandes Pour EVIERS et FERGUSON (1980) ces faciegraves sont extrecircmement rares agrave Ranger 1

SNELLING (1980) montre que dans le gisement de Koongarra il y a deacuteveloppement de filorunets massifs aux deacutepens des filonnets agrave uraninite automorphe

Dans 1Athabasca leacutetude geacuteochimique des oxydes duranium des gisements et indices de la structure Carswell a montreacute un contraste chimique marqueacute entre les faciegraves agrave tendance automorphe et les faciegraves spheacuteroiumldes (figure 1) Les pechblendes preacutesentent un fort enrichissement en calcium par rapport aux oxydes duranium automorphes

De plus on observe des pechblendes tardives lieacutees comme dans le gisement D agrave des circulations de solutions oxydantes dans des zones de fractures A Maurice Bay MELLINGER (1980) deacutecrit lassociashytion constante heacutematite - pechblende

307

n

^

7 CaO o cmfMM o laquo coffWMOP

JlOj

20

Figure 1 Indiviualisation des diffeacuterentes geacuteneacuterations doxydes duranium et de silicates duranium dapregraves les teneurs en CaO et Si0 2 (exemple des gisements de la structure Carswell)

2 - Les autres mineacuteraux agrave uranium teacutetrayaient preacutedominant

Luranium est eacutegalement preacutesent sous forme de coffinite de branneacuterite et de tucholite mais cette distribution est neacutegligeable dun point de vue eacuteconomique par rapport agrave celle des oxydes duranium

La coffinite

La coffinite a eacuteteacute signaleacutee dans pratiquement tous les gisements du Saskatchewan et du Pine Creek Elle se deacuteveloppe geacuteneacuteralement aux deacutepens des oxydes duranium primaires et contient des teneurs en yttrium et parfois en ceacuterium eacuteleveacutees (PAGEL travaux en cours) Ceci est attribueacute agrave la mobiliteacute diffeacuterente entre Terres Rares et uranium lors des processus dalteacuteration Les Terres Rares restent relativement immobiles alors que le plomb et luranium sont en partie lessiveacutes

Dautres coffinites avec des compositions plus proches du pocircle theacuteorique correspondent vraisemblablement agrave des deacutepocircts primaires comme le suggegravere lassociation intime pechblende tardive - coffinites dans le gisement de Maurice Bay (RUZICKA et LITTLEJOHN 1982)

Les mineacuteraux duranium - titane les branneacuterites

Ces complexes urano-titaneacutes ont eacuteteacute observeacutes agrave Cluff Lake (RUHLMANN ce volume) Rabbit Lake (RUZICKA et LITTLEJOHN 1982)

308

Jabiluka (B1NNS et al 1980 DURAK 1982) Ranger (EUPENE et al 1975) mais aucune preuve nexiste encore sur loccurrence de branneacuterite Les caractecircrisations de ces oxydes nont pas eacuteteacute expliciteacutees et les seules donneacutees sont dordre chimique ce qui nest pas suffisant pour caracteacuteriser une branneacuterite

Il est remarquable de constater que ces complexes urano-titaneacutes existent eacutegalement agrave Brousse Brsquiegraves ougrave les tempeacuteratures ne sont pas tregraves eacuteleveacutees et probablement de lordre de 110-150degC De tels complexes urano-titanecircs existent laquogaiement dans la mine Ace-Fay (Beaverlodge) ougrave ROZICKA et LITTLEJOHN (1382) ont deacutecrit des baguettes constitueacutees de deux phases dont lune composeacutee principalement de Tishyll avec des traces de Fe et Si et lautre formeacutee de U-Si avec des traces de Ti et Ca GEORGE (ce volume) aboutit aux mecircmes conclusions pour les complexes uranotitaneacutes de Brousse Broquiegraves

Dun point de vue genegravese deux processus sont possibles soit que U Ti Si ont eacuteteacute transporteacutes par la mecircme solution ce qui semble ecirctre le cas agrave Brousse Broquiegraves ougrave Les complexes se deacuteveloppent de faccedilon automorphe dans des caviteacutes ou soit que luranium a eacuteteacute fixeacute par des mineacuteraux titanes provenant de lalteacuteration des chlorites

Les tucholites

Les tucholites sont deacutecrites dans un certain nombre de gisements (Jabiluka Ranger Cluff Lake) mais les caractecircrisations sont encore beaucoup plus floues que pour les complexes urancmdashtitaneacutes Le seul travail deacutetailleacute reacutealiseacute jusquagrave preacutesent la eacuteteacute sur les gisements de la structure Carswell par ROUZAUD (197)) Sur certaines particules carboneacutees il a montreacute que les atomes duranium sont disperseacutes au sein de la matrice carboneacutee sous forme de complexes organo-uranifegraveres et ne sont pas concentreacutes sous forme de ciistaux Par contre certains bitumes provenant en particulier de la 5one Claude contiennent une multitude de microcristaux duraninite tanlis que la matrice carboneacutee est totalement exempte duranium

3 - Les mineacuteraux agrave uranium hexavalent

Ces mineacuteraux ne sont pas primordiaux pour la genegravese de ces gisements sont volumetriquement peu importants et ne sont eacutetudieacutes quoccasionnellement En conseacutequence nous soulignerons seulement que la complexiteacute primaire des mineacuteralisstions entraine la formation dun grand nombre de mineacuteraux hexavalents agrave des peacuteriodes diffeacuterentes (CUMMING et RIMSAITE 1979)

Un travail deacutetailleacute a eacuteteacute proposeacute par SNELLING (1980) pour le gisement de Koongarra (Figure 2)

309

Cornot it - Tyuyomonit

Torbernit

METATORBERNITE

URANINITE

Figure 2 Seacutequences dalteacuteration des mineacuteralisations primaires agrave uraninite dans le gisement de Koongarra (SNELLING 1980)

II - LES AUTRES HIHERAUX DES MINERALISATIONS

Tout dabord une synthegravese aussi exhaustive que possible sera preacutesenteacutee sur les gisements lieacutes spatialement aux discordances proteacuterozoiumlques puis les successions paragenetiques seront discuteacutees Malheureusement les eacutetudes paragenetiques sont rares et surtout rendues difficiles par laspect massif des mineacuteralisations Le travail est beaucoup plus ardu que dans les systegravemes filoniens

1 - Les gisements de lAHUF (NW Australie)

(EUPENE et al 1975 ANTHONY 1975 HEGGE 1977 EWERS et FERGUSON 19S0 BINfiS et al 1980 GRAUCH 1931 OURAK 1982)

310

Les accompagnateurs sont peu nombreux et peu abondants Galegravene essentiellement radiogeacutenique pyrite dominante par rapport agrave la chalcopyrite chalcocite et covellite sont preacutesents agrave Jabiluka Koongarra Nabarleck et Ranger Lor natif a eacuteteacute deacutecrit agrave Jabiluka Koongarra et Ranger

A Jabiluka sphalerite altaiumlte (Pb Te) melonite (Ni Te) et du tellurbismuth ont eacuteteacute deacutecrits mais sont exceptionnels

A Nabarleck lheacutematite est abondante et il existe en plus de la bornite et de la marcasite

En conclusion ces quatre gisements offrent une association extrecircmement limiteacutee et ces observations meacutetallographiques semblent confirmeacutees par les analyses chimiques disponibles sur les mineacuteralisations Les teneurs en certains eacuteleacutements sont leacutegegraverement supeacuterieures au fond geacuteochimique ce sont Be Sn Mo Bi et Co (BINNS et al 1980 FERGUSON et al 1980)

2 - Les gisements dAthabasca (Saskatchewan - Canada)

Contrairement aux gisements preacuteceacutedents de lARUF les accompashygnateurs sont extrecircmement varieacutes et lon peut mecircme aboutir localement comme dans le cas de Key Lake agrave une abondance quasi eacutequivalente entre les mineacuteraux agrave nickel et les mineacuteraux agrave uranium

On peut regrouper les gisements en quatre associations

a - Les associations agrave nickel

A lEst du Bassin Athabasca les mineacuteraux de nickel sont tregraves abondants et varieacutes dans les gisements Ce sont essentiellement des arseacuteniures et des sulfures (cf tableau) Le gisement de Rabbit Lake eacutetant un peu agrave part et ne preacutesentant que de rares mineacuteraux de Ni essentiellement niccolite (Ni As)

Dun point de vue paragecircnecirctique la cristallisation des mineacuteraux dU et de Ni ne sont pas faciles agrave situer Localement certains mineacuteraux de Ni recoupent les oxydes duranium

RUZICKA et LITTLEJOHN (1983) constatent que dans le gisement de Collins BayD1 les sulfocarseacuteniures et les sulfures jouent le rocircle de noyaux pour la preacutecipitation de la mineacuteralisation uranifegravere tandis quagrave Midwest pechblende et bravoite seraient en intercroissance

b - Les associations agrave seacuteleacuteniures arseacuteniures et tellurures

Elles sont connues dans la structure Carswell (cf RUHLMANN ce volume) mais sont absentes dans la zone Est du bassin Athabasca On remarquera que de telles paragenegraveses existent eacutegalement au Nord dans La reacutegion de Beaverlodge avec des sulfures arseacuteniures et seacuteleacuteniures de nickel cobalt cuivre plomb zinc et on rediscutera de lheacuteritage possible que cette similariteacute peut teacutemoigner au cours de ia preacutesentation des nodegraveles geacuteneacutetiques

311

Midwest Key Lake Rabbit Lake He Lean Lake Collins Day

Midwest Key Lake Rabbit Lake He Lean Lake A B

Niccolite (Ni As) + + + + + +

Hammelsbergite (NiAs^ + + +

Iasarammelsbergi te bullf + +

Maucherite (Ni As ) +

Gersdorffite (Ni As S) + + + +

Millerite (Ni S) + + +

Bravoiumlte (Ni Fe Co) S 2 + bull +

Safflorite (Co As ) +

Skutterudite (Co As ) +

CobaltlU (Cu A~ Z) +

Linnacite-siegenite (Co(Ni3S4) +

Carrolite (Cu Co S) +

Molybdenite (Mo S ) +

Tableau Preacutesence des sulfures et arseniures de NI Co et Ho dans les gisements de

lEst Athabasca

Lassociation du gisement D comprend de lor natif des tellures dor (calaverite) du senatif des seacuteleacuteniures de Co Ni Bi des sulfures de Co et Mo pyrite chalcopyrite clausthalite

c - Les associations simples preacutecambriennes

On peut mettre dans ce groupe les gisements de Rabbit Lake Raven et Horseshoe et certains gisements intrasocle de la structure Carswell tels que Claude N ou OP pour lesquels les accompagnateurs les plus abondants sont pyrite marcasite molybdenite jordisite pyrite chalcopyrite et galegravene

Ils se caracteacuterisent donc par de faibles quantiteacutes de cuivre molybdegravene et vanadium

d - Les associations simples post-preacutecambriennes

Ce sont les gisements localiseacutes essentiellement dans les gregraves tels que Fond du Lac Maurice Bay et Stewart Island Ils sont accompagneacutes par une silicification des gregraves Athabasca

Heacutematite geothite lepidocrocite sont les mineacuteraux accompagnashyteurs essentiels mais on retrouve aussi quelques sulfures de Cu Fe Zn Pb et mecircme des traces dOr natif comme agrave Maurice Bay (HARPER 1979)


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315

MATIERES CARBONEES ASSOCIEES AUX GISEMENTS DURANIUM PRECAMBRIENS

par

P LANDAIS

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MATIERES CARBONEES ASSOCIEES AUX GISEMENTS

DURANIUM PRECAMBRIENS

par

P LANDAIS

Centre de Recherche sur la Geacuteologie de lUranium BP 23 54501 - Vandoeuvre-les-Nancy Cedex SNEA(P) Centre de Recherches de Pau Deacutepartement Geacuteologie 64018 - Pau Cedex

1) Introduction la vie au Preacutecambrien

Il y a 3 milliards danneacutees latmosphegravere eacutetait formeacutee essentielleshyment dazote et de dioxyde de carbone et la pression partielle doxygegravene nexceacutedait pas 0004 atmosphegravere (HUNT 1979)

Dans ces conditions seuls des unicellulaires adapteacutes agrave un environshynement reacuteducteur - et semblables aux bacteacuteries sulfato-recircductrices - eacutetaient susceptibles de se deacutevelopper

Les premiegraveres formes de vie sont probablement apparues il y a envishyron 31 milliards danneacutees (fig 1) Ce sont les algues bleues-vertes ou encore procaryotes organismes au mateacuteriel geacuteneacutetique non arrangeacute dans le noyau cellulaire et asexueacutees A ce titre ils eacutetaient incapables de muter On retrouve leur trace dans des roches dAfrique du Sud sous forme de spheacuteshyroiumldes et dans les tapis stromatolitiques des boucliers sibeacuteriens canadiens et russes

e lt a o t

e bull

o 4

PLUS VEILLES ROCHES SEDMENTAIHES

bull PREMIERS ORGANISMES UNICELLULAMES

EXTENSION OES STROMATOLITES

PLUS VEUX REO-BEOS

_ ORIGME DES CELLULES EUCARYOTES

DEVELOPPEMENT DES ORGANISMES MULTICELLULAIRES

PREMIERES PLANTES TERRESTRES

PRESSION PARTIELLE OES GAZ (Atm)

Fig 1 - Evolution de latmosphegravere et de la vie au cours du Preacutecambrien et du Paleacuteozoicircque (dapregraves HUNT 1979)

319

Le meacutecanisme de photosynthegravese est agrave lorigine du veacuteritable deacutevelopshypement de la vie Cette reacuteaction chimique catalyseacutee par la lumiegravere solaire eraquo se deacuteroulant agrave travers la chaicircne chlorophyllienne permet de produire une moleacutecule doxygegravene par atome de carbone entrant dans le meacutecanisme photosynshytheacutetique i

chlorophylle CO bull H 20 bull CH 0 + 0 2

lumiegravere

Degraves lors la pression partielle doxygegravene dans latmosphegravere va saccroitre pour atteindre son niveau actuel (02 atm) au deacutebut du phaneacutero-zoiumlque (fig 1)

9 Les eucaryotes verront alors le jour (entre 15 et 1 x 10 ans)

Les premiers eucaryotes sont asexueacutes mais possegravedent des chromosomes et il faut attendre le Proteacuterozoiumlque supeacuterieur pour quapparaissent les eucaryotes sexueacutes qui seront agrave la base de leacutevolution (SCHOPF et al 1973)

Le Preacutecambrien peut ecirctre consideacutereacute comme 1egravere des algues et comme une grande peacuteriode de transition entre la vie non eacutevolutive et celle des mulshytiples combinaisons geacuteneacutetiques Il est ainsi remarquable de trouver de veacuterishytables fossiles vivants issus de cette eacutepoque agrave travers les algues bleues-vertes actuelles geacuteneacutetiquement identiques agrave leurs ancecirctres preacutecambriens

2) Les matiegraveres organiques dans les seacutediments preacutecambriens

Les teneurs en carbone organique des seacutediments preacutecambriens sont geacuteneacuteralement infeacuterieures au pour cent Exceptionnellement comme dans les shashyles du Soudan (25 x 10 ans) elles atteignent 3

Ces faibles teneurs ne sont bien sCr pas favorables agrave la formation dimportantes accumulations de gaz et dhuile

Pourtant les keacuterogegravenes algaires peuvent ecirctre consideacutereacutes comme de bonnes roches megraveres agrave lhuile En effet ils sont situeacutes sur la ligneacutee I du diagramme de Van Krevelen (HC - 0C) et geacutenegraverent au cours de leur maturation des produits hydrocarboneacutes liquides et gazeux

Bien souvent les matiegraveres organiques preacutecambriennes ont eacuteteacute diageacute-neacutetiseacutees agrave tel point que lon ne retrouve pas trace des hydrocarbures quelshyles cnt produit ou des fossiles geacuteochimiques que leur keacuterogegravene a pu contenir

Linfluence du temps sur les modifications de la structure des mashytiegraveres organiques neacutetant pas neacutegligeable il est freacutequent dobserver des transformations tregraves importantes mecircme lorsque ces matiegraveres organiques nont ras eacute-eacute porteacutees agrave des tempeacuteratures tregraves eacuteleveacutees

Neacuteanmoins on retrouve des accumulations dhydrocarbures - essen- LeiLement gazeux - associeacutees aux roches megraveres preacutecambriennes Cest le cas en Australie en Russie en Afrique Dans le Ripheacuteen et en Veraien de la pla-bull-laquofcrae russe il existe dimportants gisements de gaz agrave condensacirct (hydrocarshybures dissous dans le gaz scus pression et se condensant en surface gt Les aaz recueillis sont relativement humides 70 lt CH lt 30 i ce qui deacutemontre n faible niveau de rreacutetamorphisme iHUNT 19791

320

Dapregraves de nombreux geacuteochimistes il nest pas exclu que des giseshyments dhydrocarbures restent encore agrave deacutecouvrir dans le Preacutecambrien bien que les problegravemes de tectonique et de meacutetamorphisme rendent lexploration difficile

On peut estimer la qualiteacute des produits hydrocarboneacutes produits au cours de la diagenegravese des seacuteries preacutecambriennes en se basant sur les seacuteries algaires (algues bleues-vertes) plus reacutecentes

Les hydrocarbures produits sont peu aromatiques et constitueacutes en majeure partie de composeacutes aliphatiques agrave longue chaicircne peu ramifieacutee pouvant contenir jusquagrave 50 atomes de carbone Ils fournissent peu de composeacutes oxygeacuteshyneacutes et sont agrave ce titre relativement efficaces lorsquils sont imputeacutes dans des reacuteactions doxydo-reacuteduction

Au cours de la maturation thermique ces hydrocarbures fourniront par crackage des gaz de plus en plus leacutegers que lon retrouve actuellement dans les reacuteservoirs preacutecambriens

En somme on doit consideacuterer que les keacuterogegravenes preacutecambriens ont pu constituer de bonnes roches megraveres agrave hydrocarbures mecircme si leur teneur en carshybone organique est souvent faible On connaicirct le rocircle que peuvent jouer les hydrocarbures liquides dans la formation des deacutepocircts meacutetalliques et il nest donc pas improbable que de reacuteelles interactions uraniura-keacuterogegravene-hydrocarbu-res aient pu exister au Preacutecambrien et tout particuliegraverement lorsque la presshysion partielle doxygegravene sest accrue entre 11 et 15 MA

3) Les matiegraveres carboneacutees preacutecambriennes associeacutees aux gisements uranifegraveres

31 - Les conglomeacuterats du Witwatersrand (Afrique du Sud) et dElliot-Lake (Canada) (BUTTON et ADAMS 1981)

Cest dans ce type de gisements que la tucholite a eacuteteacute deacutecrite pour la premiegravere fois par ELLSWORTH en 1928

La tucholite tire son nom du fait quelle est constitueacutee de Th U C H 0 Cest un mateacuteriel organique enrichi en uranium et parfois en thoshyrium et dont lorigine nest pas totalement eacutelucideacutee

Dans les gisements de type conglomeacuterat les auteurs notent geacuteneacuterashylement une correacutelation U-carbone organique sans observer pour autant des carshytes de distribution identiques

Le mateacuteriaux organiques se preacutesentent sous des formes aussi divershyses que

- des lentilles - des enrobements de grains - des grains deacutetritiques - des placages sur les surfaces de recristallisation - des associations argilo-organiques

On a deacutetermineacute trois types de matiegraveres carboneacutees dans le Witwaters-rand

321

- une pseudo fusinite (deacutebris ligneux fusiniseacutes ou alteacutereacutes)

- une pseudo vitrinite (principal maceacuterai des plantes supeacuterieures

- des fibres vitreuses qui pourraient ecirctre danciennes colonie algaires deacuteformeacutees sous leffet de la tempeacuterature et de la pression

Remarquons que pour le Preacutecambrien les termes de fusinite et vi trinite sont mal choisis puisque ces deux maceacuteraux font reacutefeacuterence aux veacutegeacute taux supeacuterieurs

Lorigine de ces matiegraveres organiques est tregraves discuteacutee mais de nom breux auteurs saccordent pour dire quelles sont le reacutesultat dune polymeacuteri sation de produits migres La nature de ces derniers est tregraves controverseacutee ils pourraient ecirctre

- des produits solubles dans leau (humacirctes)

- des hydrocarbures gazeux ou liquides

- des carbohydrates

- des amino-acides

- des produits biochimiques issus de la deacutegradation des micro-orga nismes preacutecambriens

On constate dautre part que lirradiation augmente consideacuterable ment le nombre de radicaux libres dans ces matiegraveres carboneacutees conduisait agrave une perte de H CO NH CH et agrave une polymeacuterisation Les produits gazeu ainsi formeacutes contribueraient agrave la preacuteservation du milieu reacuteducteur alors qu les radicaux libres formeacutes permettraient la complexation de luranium

Dans ces gisements luranium est intimement lieacute au mateacuteriel orga nique Luraninite peut ecirctre incluse dans les clastes organiques et une part de luranium reste disperseacute dans la matiegravere organique

32 - Oklo

Lexemple dOklo est particuliegraverement inteacuteressant car cest su ce gisement que les travaux de geacuteochimie organique les plus complets ont p ecirctre effectueacutes

CASSOU et al (1975) preacutesentaient une eacutetude abordant sous un angl geacuteochimique et optique leacutetude des matiegraveres organiques associeacutees aux faciegrave peacutelitiques

Malgreacute les difficulteacutes analytiques inheacuterentes aux matiegraveres carbo neacutees eacutevolueacutees ces auteurs preacutecisaient des pouvoirs reacuteflecteurs de lordr de 17 correspondant au stade diageacuteneacutetique anteacuterieur aux anthracites Le reacutesultats de geacuteochimie indiquaient quant agrave eux que lensemble des hydrocarbu res pieacutegeacutes appartenaient agrave la fraction gazoline (C agrave C) et que le meacutethan repreacutesentait toujours plus de 90 des gaz pieacutegeacutes

Pourtant Oklo reste un exempie particuliegraverement favorable pour leacutetude des matiegraveres organiques preacutecambriennes associeacutees aux mineacuteralisation uranifegraveres Les matiegraveres carboneacutees y sont en effet de deux types

322

- nsperseacutees dans les peacutelites du Francevijlien - sous forme de bitumes freacutequemment associeacutes agrave la mineacuteralisation

VANDERBROUCKE et al (1978) deacutefinissaient par pyrolyse un niveau eseacutevolution eacuteleveacutee des kerogegravenes dOklo mais ne notaient pas de relation eacute-bullraite entre la teneur en carbone organique et la teneur en uraniuir = preacuteshycisaient neacuteanmoins certaines modifications des kerogegravenes dOklo s proximiteacute es reacuteacteurs se traduisant par une eacuteleacutevation du rapport 0C et de la teneur -T hvdrogegravene

ALPERN (1978) confirmait la preacutesence agrave Cklo de deux type Tgt matiegraveshyres organiques par eacutetude optique

Enfin ROUZAUD (1979) mettait en eacutevidence des complexes rgano-ura--ifegraveres associeacutes aux matiegraveres carboneacutes dOklo

Mecircme si lon na pu jusquagrave maintenant eacutetablir une reacuteelle rorreacuteia-bull gtr laquoeacuteochimique huile - bitume - roches megraveres il semble neacuteanmoins -juil existe agrave Okie un veacuteritable processus peacutetrolier consistant en la genegravese de bull-rposeacutes liquides et g3zeux agrave partir de pelites riches en matiegravere craanique

~arv le cadre des matiegraveres carboneacutees preacutecambriennes associeacutees aux mineacuteralisa-ions jranifegraveres le gisement repreacutesente agrave ce titre un cas unique

- les matiegraveres carboneacutees dans les gisements de Cluff Lake

41 - Reacutepartition des matiegraveres carboneacutees

Les matiegraveres carboneacutees du Preacutecambrien de la structure Carswell sont e deux types

- graphitoicircdes dans le socle sain gneissique - matiegraveres carboneacutees associeacutees aux zones dplteacuteration des gregraves Athabasca (type D) ou du socle (type Claude)

Il ne semble pas exister de matiegraveres carboneacutees dans les gregraves Atha-casca sains

Le mateacuteriel carboneacute preacutesent dans les zones dalteacuteration se preacutesente i-js plusieurs formes eacutevoquant tantocirct des matiegraveres organiques disperseacutees tanshytocirct des bitumes migres

- zlobules millimeacutetriques noyer dans la masse chloriteuse

- amas centirneacutetriques agrave deacutecimeacutetriques dans ies zones agrave boule

- -n liaison avec la matrice argileuse

- ^n placage dans les fissures

- r remplissage de porositeacute dans les gregraves

~~ -aecircriei peut ecirctre ou non associeacute aux ones rireacuteraiiseacutees et in-~ bull r-bullbullbull iumlars 1 - rrecirc e type ienvironnement poundeacuteologqe es -ari^re cfar-

nmdashT -eacuteriir-s 3U -vlneacuteraiiseacutees

Ti -e seôie pas exister lt continuiteacute ians 3 reparti bull-bull ies ma-bull r--- -=i-r rlt-Se- -rlies-i sont limiteacutees 3ux 2nes i a i eacuteraticr sans peur bullv- -rr- svst^-iciqnement oreacutesentes

323

I I

I I 1

A priori cette reacutepartition neacutevoque pas une origine seacutedimentaire pour plusmnes matiegraveres carboneacutees de Cluff Elles semblent plutocirct ecirctre de type bitume Tigreacute bien que le concept de reacuteservoir soit difficilement applicable aux zones daltecircraion Le processus peacutetrolier mis en eacutevidence agrave Oklo gracircce agrave une claire relation roche megravere - bitume paraicirct dapregraves lobservation geacuteoshylogique difficile agrave envisager dans le cas des gisements de la structure Carswell

42 - Etude des matiegraveres carboneacutees de Cluff i

Compte-tenu des difficulteacutes rencontreacutees lors de leacutetude du Preacutecamshybrien dOklo on a ducirc mettre en oeuvre des techniques plus performantes pour caracteacuteriser pleinement les matiegraveres carboneacutees de Cluff Cest le cas pour les travaux de ROUZAUD (1979) et BONNAMY (1981) qui ont utiliseacute la microsco-j pie eacutelectronique agrave transmission pour deacuteterminer la preacutesccs de complexes 1 organo-uranifecircres dans les matiegraveres carboneacutees de Cluff et dont nous reacutesumons -ici les travaux

421 - Les travaux de ROUZAUD et BONNAMY

Les eacutechantillons eacutetudieacutes par ces deux auteurs concernent les giseshyments D et Claude

Se basant sur le fait o je les matiegraveres carboneacutees de D sont associeacutees agrave des faciegraves peacutelitiques ROUZAUD les consideacuterait comme des matiegraveres organiques disperseacutees dorigine algairs

Celles de Claude eacutetant localiseacutees dans des faciegraves reacuteservoir (failshyles zones alteacutereacutees) et visiblement migreacutees il les qualifiait de bitumes Il consideacuterait dai_tre part que les matiegraveres carboneacutees de D pourraient avoir eacuteteacute les roches megraveres des huiles ayant donneacute les bitumes de Claude

Analyses eacuteleacutementaires

Les analyses eacuteleacutementaires sont reporteacutees dans un diagramme de Van KPEVELEN (HC - 0C) (Fig 2) On note que lensemble des points repreacutesentashytifs se localisent au niveau de la ligneacutee III qui correspond aux matiegraveres organiques humiques riches en oxygegravene

Ce taux doxygeacutenation est anormalement eacuteleveacute si lon considegravere que les keacuteragenes preacutecambriens sont dorigine algaire et quils sont initialement pauvres en oxygegravene

On doit donc admettre quun pheacutenomegravene doxydation relativement imshyportant a modifieacute leacutevolution classique de ces matiegraveres carboneacutees pour leur iii~ perdre toute empreinte de leur origine

Les teneurs anormalement eacuteleveacutees en oxygegravene affectent tout autant --s titumes que ls keacuterogegravenes les rapports CC restant neacuteanmoins plus ecirclov^s pour ces derniers

Enfin ies rapports H sont systeacutematiquement plus faibles lorsque L rr ti rp carboneacutee est mineacuteraliseacutee

324

bull A MitftrM laquo 0 A Matterraquo bull

ltUIuml CLAUDE

BITUMES

Fig 2 - Composition eacuteleacutementaire des matiegraveres carboneacutees de Cluff-Lake (ROOZAUD 1979 LANDAIS et DEREPPE)

Le processus de complexation - deacutemixtion de luranium

ROUZAUD puis BONNAMY ont voulu savoir si le pheacutenomegravene doxydation des matiegraveres carboneacutees de Cluff ne pouvait pas ecirctre relieacute agrave la preacutesence dushyranium

Ils ont pu mettre en eacutevidence par microscopie eacutelectronique agrave transshymission la preacutesence de complexes organo-uranifegraveres dans les matiegraveres carboshyneacutees de Cluff

En chauffant les matiegraveres carboneacutees contenant de luranium agrave leacutetat disperseacute on a observeacute la croissance de microcristaux duraninite dont la taille peut atteindre quelques centaines dA et dont la croissance est dans la plupart des cas termineacutee agrave 1000degC

Ce pheacutenomegravene a eacuteteacute interpreacuteteacute comme eacutetant la deacutemixtion de 1uranium agrave partir de composeacutes organo-uranifegraveres formeacutes par piecircgeage de luranium sur

les radicaux libres de matiegraveres organiques

(MO) - + U0g 2 +mdashbullbull HO - U0 2

La deacutemixtion de luranium seffectue au cours de leacutevolution dia-geacuteneacutetique naturelle de la matiegravere organique

MO - UO mdash 00 2 H bull MO deshydrogeacuteneacutee

(ou en preacutesence deau) AU

MO - UO - 2ecirc + 2Hbdquo0 mdash bull UO + MO + 2H-

MO - UO 2ecirc + H O mdashbull- UO + MO

gt0H

0 + 2H +

325

Ces derniegraveres reacuteactions permettent en effet dexpliquer le caracshytegravere oxydeacute des matiegraveres carboneacutees de Cluff puisquelles impliquent agrave chaque phase de deacutemixtion la fixation dun ou deux atomes doxygegravene Dautre part ce processus permet de rendre compte des meacutelanges de microcristaux duranini-te imbriqueacutes dans la matiegravere organique et associeacutes agrave des complexes que ROU-ZAUD et BONNAMY ont observeacute en microscopie eacutelectronique

Sur le plan geacuteologique ces auteurs concluaient agrave une complexation de luranium par une matiegravere organique algaire en cours de diagenegravese Celle-ci concentrait et proteacutegeait luranium de toute remobilisation avant de le laisser deacutemixer

422

raquo13bdquo

- Essai de caracterisation _geacuteochimique des matiegraveres carboneacutees de Cluff par RHN C

La RMN C eacutetant une meacutethode dapproche chimique du solide il semshyblait inteacuteressant de lappliquer agrave la caracterisation des mateacuteriaux carboneacutes de Cluff

Dautre part il subsistait agrave la suite des travaux preacuteciteacutes cershytains problegravemes comme lexistence dun pheacutenomegravene peacutetrolier agrave Cluff (genegravese dhuile agrave partir des pelites) ou la caracterisation chimique des matiegraveres carboneacutees

Deux eacutechantillons de matiegraveres carboneacutees steacuteriles provenant respecshytivement des zones D et Claude du gisement ont eacuteteacute eacutetudieacutes (LANDAIS et DEREPPE en preacuteparation)

S Claud

O o

mdash un bull- mdash ^ i trade

Fig 3 - Reacutepartition des diffeacuterents types de carbones satureacutes et aromatiques preacutesents dans les eacutechanshytillons Claude et D

Leurs analyses par RMN ont apporteacute les reacutesultats suivants

Il napparait pas de diffeacuterence sur le pian de la structure chishymique globale des deux eacutechantillons Comme on peut le noter sur lhistogramme (fig 3) les taux de carbones lieacutes aux diverses fonctions chimiques preacutesen-

carbones satureacutes A agrave A- carbones tes dans leacutedifice carboneacute Sbdquo et S = 0 5

326

aromatiques sont identiques pour les deux eacutechantillons Ceci est confirmeacute par les spectres infra-rouges (fig 4) qui ne diffegraverent que par un leacuteger surshycroit doxygegravene dans D

Fig 4 - Spectres infra-rouges des eacutechantillons Claude et D

Les divers paramegravetres calculeacutes et en particulier le facteur da-romaticiteacute (taux de carbones aromatiques) ne reflegravetent pas leacutetat diageacuteneacuteti-que de matiegraveres carboneacutees prccambriennes ayant eacuteteacute soumises agrave des tempeacuteratushyres de lordre de 220degC IcircPAGEL 1975) Ils correspondent par exemple aux pashyramegravetres RMN dun charbon tertiaire enfoui agrave 3000 m eacutetudieacute par B0CJD0U (1981)

On peut conclure de cette premiegravere approche chimique que D et Claude sont probablement deux matiegraveres carboneacutees migreacutees (bitumes) de mecircme origine et quelles ont subi un rajeunissement apparent de leur squelette

Ceci napparaicirct pas en accord avec le processus peacutetrolier preacuteceacutedemshyment eacutevoqueacute et pose le problegraveme de lorigine de ces matiegraveres carboneacutees

Dans ces conditions les graphitoiumldes du socle pourraient avoir constitueacute les sources de carbone pour les bitumes de Cluff lors de lalteacuterashytion du socle Sil en eacutetait ainsi il faudrait reconsideacuterer le rocircle des matiegraveres carboneacutees dans la formation des mineacuteralisations de Cluff et en particulier le pheacutenomegravene de complexation - deacutemixtion

Certains problegravemes subsistent cependant en effet les zones alteacuteshyreacutees agrave matiegraveres carboneacutees ne sont pas systeacutematiquement associeacutees agrave un socle graphiteux et lalteacuteration du socle graphiteux ne donne pas toujours une zone alteacutereacutee riche en carbone

Linfluence de luranium sur la constitution actuelle des matiegraveres carboneacutees doit ecirctre preacuteciseacutee

327

Enfin il serait imprudent de neacutegliger le rocircle - peut ecirctre seco daire - des matiegraveres carboneacutees dans la formation des mineacuteralisations L reliquats observeacutes actuellement portent les marques de pheacutenomegravenes doxydati particuliers qui laissent agrave penser que des interactions solution - matiegrave carboneacutee ont reacuteellement existeacute

5) Conclusion

Les matiegraveres carboneacutees preacutecambriennes sont geacuteneacuteralement tregraves eacutev lueacutees et relegravevent agrave ce titre de meacutethodes analytiques plus proches de cell utiliseacutees pour leacutetude des graphitoicircdes des gisements hydrothermaux que d techniques utiliseacutees dans le domaine peacutetrolier

Leurs modes doccurrence sont divers et tregraves particuliers Aus bien agrave Cluff que dans les conglomeacuterats preacutecambriens on constate que les mi tiegraveres carboneacutees se localisent dans des environnements divers et peu class ques Ceci limite lextension des techniques dinvestigation peacutetroliegraveres lt les comparaisons avec des modegraveles plus reacutecents

Neacuteanmoins la bonne connaissance des solutions responsables dlt alteacuterations les comparaisons avec le comportement des seacutediments algair reacutecents les eacutetudes sur les graphitoicircdes devraient ecirctre en mesure de preacutecise la nature chimique des matiegraveres carboneacutees du Preacutecambrien de Cluff

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328

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Wsy

DATATIONS DES MINERALISATIONS VRANIFERES LIEES AUX DISCORDANCES PROTEROZOIQUES

par

M PAGEL

fat

DATATIONS DES MINERALISATIONS URANIFERES

LIEES AUX DISCORDANCES PROTEROZOIQUES

par

M PAGEL

Centre de Recherches sur la Geacuteologie de lUranium BP 23 54501 - Vandoeuvre les Nancy

Centre de Recherches Peacutetrographiques et Geacuteochimiques BP 20 54501 Vandoeuvre les Nancy

Lorque lon eacutelabore un modegravele geacuteneacutetique sur les mineacuteralisations uranifegraveres lieacutees aux discordances proteacuterozoiumlques les arguments tireacutes des eacutetudes de geacuteochronologie et dinclusions fluides prennent une imporshytance consideacuterable Les donneacutees geacuteochronologiques sur le Saskatchewan en particulier sont nombreuses varieacutees et dineacutegales valeurs Aussi avant de discuter de la signification de ces acircges dans le contexte reacutegional un inventaire aussi exhaustif que possible des donneacutees de la litteacuterature est preacutesenteacute

I - INVENTAIRE DES DONNEES PUBLIEES SUR LE SASKATCHEWAN (CANADA)

1 - CLUFF LAKE

Actuellement seules les mineacuteralisations du gisement D ont eacuteteacute dateacutees

BELLOW H DEVILLERS C HAGEHANH R et TOURAY JC (1975)

Ces auteurs ont utiliseacute la meacutethode Condordia en consideacuterant les rapports 206pb238u e t 207 P b235 u gt I l B o n t exclu des contributions de 2 0 6 P b et de 2 0 7 P b non radiogecircniques car le rapport 204 p bytotal p e s t d e L o r_ dre de 10~ 4 Les points repreacutesentatifs des eacutechantillons salignent remarquablement sur une Discordia dont lintersection supeacuterieure donne un acircge tbdquo de 1150 + 25 millions danneacutees et lintersection infeacuterieure un acircge t de 250 plusmn 20 millions danneacutees

Ces auteurs suggegraverent que Divers arguments indirects laissent penser que lacircge dun peu plus dun milliard danneacutees est en fait celui dun remaniement dun minerai beaucoup plus ancien qui pourrait avoir jusquagrave 18 milliard danneacutees Il est malheureusement dommage que ces arguments indirects ne soient pas eacutevoqueacutes car agrave ce jour aucun fait majeur ne confirme cette suggestion

TAPANINEH (1976)

Dans cette publication un acircge de 1100 millions danneacutees est donneacute pour ia mineacuteralisation agrave partir de donneacutees U-Pb

333

HERRING (1976)

Les mineacuteraux dalteacuteration de cordieacuterite (seacutericite chloritlt kaolinite)ont eacuteteacute dateacutes par la meacutethode KAr Lacircge apparent de la formatic de la seacutericite est de 988 millions danneacutees

GANGARZ (1979)

Contrairement agrave BELLON et al (1975) cet auteur montre ltf dans les eacutechantillons mineacuteraliseacutes les teneurs en a 0 4 Pb varient c 05 agrave 325 ppm (moyenne de 50 ppm) ce qui correspond (en consideacuterar les teneurs isotopiques crustales normales) de 34 ppm agrave 225 (movent de 035 ) Il est noteacute dautre part quaucun eacutechantillon contenar du plomb radiogeacutenique en excegraves na eacuteteacute observeacute preacutes du gisement D GANCARZ considegravere que les donneacutees U-Pb ne donnent pas dinf ormatior chronologiques si ce nest que U etou Pb ont eacuteteacute redistribueacutes pit reacutecemment que 234 millions danneacutees bdquo bdquo_ Par contre dans un diagramme 2OYpb206pb f ( pb Pb) une intersectic agrave 133 plusmn 003 millions danneacutees est obtenue En consideacuterant uniquement les eacutechantillons les plus riches en uraniu (U gt 50 ) avec des rapports 2 0 6 P b 204p0 gt 4000 on obtient un acircg de 105 plusmn 003 millions danneacutees

Les eacutechantillons agrave faibles teneurs en uranium (143 agrave 02 ) suggegraverent une peacuteriode de mineacuteralisation agrave 800 millions danneacutee qui ne serait pas une reprise des mineacuteralisations anteacuterieures

Il est fortement dommage que lon ne puisse pas rattache ces acircges aux observations mineacuteralogiques Pour D la seule chose certain est que la mineacuteralisation massive est dateacutee agrave 105 millions danneacutees

bull WANLESS RD STEVENS RD LACHANCE GR and DELABIO RN (197S

Ces auteurs donnent un Sge de 1128 millions danneacutees pou des chlorites vertes fonceacutees des siltstones de lAthabasca (mais lincer titude est eacutenorme)

2 - KEY LAKE

Il semble quune seule seacuterie de donneacutees aient eacuteteacute interpreacuteteacutee de plusieurs maniegraveres

bull WENDT I HOHNDORF A LENZ H and VOULTSIDIS V (1978)

HOHNDORF A LENZ H WENDT I von PECHMANN E and VOULTSIDIS V (1981)

Tout dabord ces auteurs donnent des acircges RbSr et KA concordants sur des biotites de deux eacutechantillons sains du socle 1700 millions danneacutees

Une analyse deacutetailleacutee en U-Pb a eacuteteacute reacutealiseacutee agrave la fois su les mineacuteralisations du socle et de la couverture Actuellement seuls quelques points ont eacuteteacute publieacutes (WENDT et al 1978) (figure 1)

334

Figure 1 Diagramme Concordia pour des eacutechantillons de pechblende () de deux sondages provenant du gisement duranium de Key Lake (WENDT et al 1978)

Ces auteurs ne preacutecisent pas sils ont effectueacutes des correcshytions de contributions 206po et 207p|j n o n radiogeacuteniques Il proposent 3 geacuteneacuterations de pechblende () agrave 1200 millions danneacutees 918 millions danneacutees et environ 270 millions danneacutees

Remarque Apregraves discussion avec les mineacuteralogistes de Uranherz au Congregraves de Saskatoon (1981) il est tregraves important de noter que

1) lacircge de 1200 millions danneacutees correspond agrave des mineacuteralisashytions constitueacutees essentiellement de oc U 0 preacuteleveacutees dans le socle

2) lSge de 918 millions danneacutees est lieacute agrave des coffinites du socle

3) lSge des mineacuteralisations preacutesentes dans les gregraves Athabasca nest jamais infeacuterieur agrave 270 millions danneacutees

GATZWEILER R LEHNERT-THIEL K CLASEN 0 TAN B VOULTSIOIS V STRHAD JG and RICH J (1979)

Des donneacutees preacuteliminaires sur les mineacuteralisations donnent des acircges UPb de 1228 millions danneacutees 960 millions danneacutees et 89 millions danneacutees

3 - RABBIT LAKE

KNIPPING (1974)

bull bull j - 2 0 6 D U 238bdquo 207obdquo 235 207bdquo_ 206bdquo_ A partir des rapports Pb U Pb U et pb Pb les

acircges obtenus varient de 190 agrave 1320 millions danneacutees Un acircge de 1000 millicns danneacutees est proposeacute pour la mineacuteralisation primaire

335

LITTLE (1974)

Avec les mecircmes donneacutees que preacuteceacutedemment linterpreacutetation dans un diagramme Condordia donne un acircge de 1075 millions danneacutees pour la mineacuteralisation primaire agrave Rabbit Lake

CUMMING GL and RIMSAITE J (1979)

Cest une des meilleures eacutetudes isotopiques entreprises sur un gisement du Saskatchewan car elle associe une eacutetude mineacuteralogique preacutecise aux mesures U-Pb

- La pechblende primaire interpreacuteteacutee en ligne Discordia donne un acircge de 1281 + 11 millions danneacutees avec une remobilisation agrave 440 millions danneacutees (figure 2)

- Une seconde Discordia recoupe la courbe Concordia agrave 1085 millions danneacutees (acircge noteacute dans le reacutesumeacute et citeacute dans la litteacuterature on trouve dans le texte 1094 +10)

Figure 2 Diagramme Concordia pour les donneacutees U-Pb des eacutechantillons du gisement de Rabbit Lake (CUMMING et RIMSAITE 1979)

- La remobilisation de la pechblende (remplacement) par les sulfushyres les secircleacuteniures et les arseacuteniures nest pas plus ancienne que 800-900 millions danneacutees

- Les phyllosilicates uranifegraveres et la coffinite se sont formeacutes agrave 440 millions danneacutees et autour de 200 millions danneacutees

- La cristallisation des agreacutegats hydrateacutes porteurs de lion

336

uranyle y compris la preacutecipitation de croucirctes amorphes sur les fractures de roches argiliseacutees se poursuivent encore actuellement

4 - COLLINS BAY

raquo JONES BE (1980)

Seuls 3 eacutechantillons ont eacuteteacute eacutetudieacutes (cf tableau 1) Ces donneacutees suggegraverent un acircge initial aux environs de 1300 millions danneacutees

Echantillons U Pb 206238 207235 207206

Pechblende (nord zone B) 4533 3171 480 ma 456 m a 410 m a

Pechblende en suie (sud zone B gregraves) 4834 0584 85 ma 101 ma 517 ma

Pechblende (nord zone B) 4730 1053 1384 ma 1319 ma 1238 ma

Tableau 1 Ages UPb pour le gisement de Collins Bay (JONES 1980)

bull STEVENS RD DELABIO RN and LACHANCE GN (1982)

Ces auteurs donnent en XAr un acircge de 1266 plusmn 39 pour lillite du socle tregraves alteacutereacute (COLLINS BAY A) et un acircge de 1296 plusmn 34 pour la muscovite du socle tregraves alteacutereacute de COLLINS BAY B

5 - MIDWEST LAKE

WORDEM JM CUMMING GL and BAADSGAARD H (1981)

Lacircge de la mineacuteralisation initiale est estimeacute agrave 1300 millions danneacutees Des remobilisations sont signaleacutees remobilisations enregistreacutees eacutegalement par la seacuterieite La publication deacutetailleacutee nest pas encore disponible toutefois les donneacutees recueillies au Congregraves de Saskatoon (sous reacuteserve) sont les suivantes (1) Deacutepocirct de la pechblende agrave 1331 + 8 millions danneacutees Lacircge des mineacuteraux dalteacuteration concorde relativement bien avec cet eacutepisode de mineacuteralisation uranifegravere

- les seacutericites agrave grains fins sont dateacutees agrave 1337 plusmn 11 millions danneacutees

- les micas reliques agrave 1332 126 millions danneacutees - les seacutericites plus grossiegraveres agrave 1222 + 28 millions danneacutees

(2) Mise en place de diabases agrave 980 + 50 millions danneacutees (3) Remobilisation de la mineacuteralisation uranifegravere agrave 334 plusmn 16 millions danneacutees

337

6 - He LEAH LAKE

raquo YORK (1981) (in TREMBLAY 1982)

Un acircge de 1320 millions danneacutees a eacuteteacute obtenu en KAr sur illlte

7 - FOND DU LAC

bull HOHENIUK L A BONNARR and MC HCLARK R J ( 1 9 8 0 )

Des deacuteterminations preacuteliminaires dacircge (UPb) suggegraverent un deacutepSt initial agrave 1100-1200 millions danneacutees avec des remobilisations agrave 215 millions danneacutees et 80 millions danneacutees Des pertes reacutecentes en plomb ont eacuteteacute eacutegalement observeacutees

8 - MAURICE BAY

bull HOHNDORF A VOULTSIDIS V and von PECHMANN E (1981)

Les mineacuteralisation intragregraves donnent une intersection supeacuterieushyre acirc 290 millions danneacutees avec une intersection infeacuterieure agrave zeacutero

Les mineacuteralisations intrasoele fournissent des acircges plus anciens et en particulier pour la zone 2A une intersection supeacuterieure agrave environ 760 millions danneacutees a eacuteteacute deacutetermineacutee

9 - STEWART ISLAND

bull CIM Geology Division Uranium Field Excursion Guide book

Les datations UPb indiquent un acircge de mineacuteralisation primaire de 318 millions danneacutees avec un remaniement agrave 24 millions danneacutees

II SYNTHESES ET INTERPRETATIONS

Une vue syntheacutetique des donneacutees est preacutesenteacutee sur la figure 3 On soulignera les points suivants

- Pour les gisements situeacutes -spatialement dans le contexte de la discordance du Proteacuterozoiumlque Moyen aucun acircge infeacuterieur agrave 1340 millions danneacutees na eacuteteacute deacutetermineacute

Ceci est vrai pour les gisements situeacutes entiegraverement dans le socle (Rabbit Lake Key Lake) ou dans les greacutes Athabasca (Cluff Lake D) Dautres arguments geacuteochimiques et mineacuteralogiques vont eacutegalement dans le marne sens

1) Les teneurs en plomb total obtenues agrave la microsonde eacutelectronique sur les diffeacuterents faciegraves doxydes duranium observeacutes dans les gisements de la structure Carswell que ce soit dans les gregraves ou le socle concourent eacutegalement pour cette interpreacutetation (figure 4) Par contre si lon considegravere des concentrations uranifegraveres meacutetamorshyphiques ou meacutetamorphiseacutees telles que celles de DUDDRIDGE LAKE les oxydes duranium preacutesentent des teneurs en plomb beaucoup plus eacuteleveacutees (figure 5)

338

nombre de donneacutees

I I Coffinite

77771 Pechblende Uraninite + Pechblende

Figure 4 Histogramme de distrQution des teneurs en PbO dans les oxydes duranium et les coffinites des gisements de la structure Carswell

Nombre de donneacute

PbO

Rabbit Lake 1650 Duddridge Lake

Figure 5 Histogramme de distribution des teneurs en PbO dans la pechshyblende 1 de Rabbit Lake (RIMSAITE 1978) et dans les uraninites de Duddridge Lake et de Charlebois (CAMERON-SCHIMANN 1978) On notera que ces derniegraveres sont significativement plus riches en PbO que celles des gisements lieacutes spatialement aux discordances protecircrozoiumlques

339

Remarque Les donneacutees sur les compositions isotopique du plomb permettent de consideacuterer le plomb comme non-radiogeacutenique (figures4 et 5)

2) Les compositions isotopiques des sulfures (galegravene pyrite montrent que le plomb provient des oxydes duranium preacutesents dan le gisement et non pas doxydes duranium hudsoniens

- Tous ces gisements reacutesultent dans leur aspect actuel dune eacutevolution multiphase

Cette conclusion est irportante pour la prospection cai les diffeacuterentes phases nont pas la mecircme signification et il est primorshydial de pouvoir les reconnaicirctre

Par exemple les pechblendes dateacutees entre 250 et 300 millions danneacutees correspondent agrave de tregraves faibles tonnages Elles forment des petits gisements dans les gregraves Athabasca (Maurice Bay Fond du Lac Stewart Island) et sont preacutesentes eacutegalement dans le gisement D (Cluff Lake) ougrave elles sont lieacutees agrave des fronts doxydo-reacuteduction limiteacutes dans lespace associeacutes agrave des circulations dans des zones de failles

- Entre 750 et 950 millions danneacutees un eacuteveacutenement semble exister agrave leacutechelle du bassin Athabasca provoquant soit des remobilisations ou de nouvelles mineacuteralisations

Cet eacuteveacutenement a eacuteteacute deacutetermineacute agrave Cluff Lake Rabbit Lake Key Lake et Maurice Bay mais nest pas encore bien caracteacuteriseacute A Rabbit Lake et Key Lake il correspond agrave des remobilisations A Key Lake cet acircge a eacuteteacute obtenu sur des eacutechantillons riches en coffinite

Au stade actuel des connaissances cet eacuteveacutenement nest pas important dun point dje vue eacuteconomique

- Entre 450 et 200 millions danneacutees il se produit des remobilisations importantes qui peuvent aboutir agrave des mineacuteralisations eacuteconomiques dans les gregraves Athabasca

- Depuis 100 millions danneacutees les gisements sont affecteacutes par des remobilisations

En conclusion lhistoire ce ces gisements se reacutesume en quatre stades Stade 1 (135 agrave 1 milliards danneacutees)

- Mineacuteralisation principale agrave forts tonnages

Stade 2 (950 agrave 750 millions danneacutees) - Remobilisations des concentrations preacuteceacutedentes (processus de concentration extrecircmement limiteacute)

Stade 3 (450 agrave 200 raillions danneacutees) - Mineacuteralisation secondaire agrave faibles tonnages et remobiiisation des concentrations anteacuterieures

3talt-- 4 (100 millions danneacutees 4 acturaquo I - Remobilisations supergenes laquoes pound3-~ccedilrtiuml

340

CLUFF LAKE

laquo M B I T LAKE

MIDWEST LAKE

MAURICE BAY

INTERPRETATION GENERALE

j 1 0 0 0 -

5 0 0 -

KEY LAKE

COLLINS X FOND A STEWART BAY T DU LAC ISLAND bullEAVERLODGE

H

i r i laquo MO 33plusmn T T 3pound

Figure 7 Synthegravese des donneacutees geacuteochronologiques disponibles sur le bassin

Athabasca (se reporter au texte pour la presentation des donneacutees

sur chaque gisement)

Les colonnes 1 agrave 11 correspondent aux donneacutees sur chaque gisement

La colonne 14 repreacutesente les quatre grandes peacuteriodes de deacutepocirct

ou de remobilisation de luranium

La colonne 13 correspond aux acircges proposeacutes par HOEVE et al (1981)

agrave la suite dune reacuteinterpreacutetation des donneacutees individuelles agrave

leacutechelle du bassin Athabasca

La colonne 14 regroupe les acircges deacutetermineacutes par KOEPt-CL (1968)

avec les marges dincertitude repreacutesenteacutees par des flegraveches

341

Ill - PLACE DES MINERALISATIONS DU BASSIN ATHABASCA DANS LE CADRE GEOLOGIQUE REGIONAL

(1) 2 636 + 37 milliards danneacutees (isochrone Rb-Sr) Age le puis ancien deacutetermineacute sur des gneiss granitiques localiseacutes agrave la bordure Ouest du gisement de Midwest (WORDEN et al 1981)

(2) 2 500 millions danneacutees (U-Pb sur zircon) Intrusion du Johnson River granite (Wollaston Domain) Intrusion dioritique et tonalitique (Peter Lake Domain) (BELL 1981)

(3) Ages compris entre 25 et 20 milliards danneacutees (pour des gneiss granitiques (cf revue BELL 1981)

(4) Eveacutenement magmatique agrave 1870 millions danneacutees (RAY et WANLESS 1980) avec activiteacute meacutetamorphique associeacutee

Les uraninites des pegmatites de la reacutegion de Beaverlodge sont dateacutees en geacuteochronologie U-Pb de 1875 agrave 1855 millions danneacutees

(5) Eveacutenement magmatique et meacutetamorphique agrave 1740 millions danneacutees Intrusions de granite de lamprophyre

Les pechblendes localiseacutees dans des assemblages mineacuteralogiques simples de la reacutegion de Beaverlodge sont dateacutees agrave 1750 plusmn 25 millions danneacutees

(6) La formation Martin nest pas tregraves bien dateacutee Un acircge K-Ar sur roche totale (basalte interstratifieacute) donne 1630 180 millions danneacutees (WANLESS et al 1966)

(7) Pour la formation Athabasca un acircge RbSr sur illites de 1340 + 50 millions danneacutees a dabord eacuteteacute proposeacute (RAMAEKERS et DUNN 19771 puis cet acircge a eacuteteacute reacuteinterpreacuteteacute agrave 1428 + 30 millions danneacutees (ARMSTRONG et RAMAEKERS in HOEVE et al 1980)

La deacutecouverte de mateacuteriaux volcaniques interstratifieacutes conduit agrave un acircge de 1513 + 24 millions danneacutees en accord avec les donneacutees paleacuteomagneacutetiques (FAHRIG et al 1978)

81 Intrusions basiques dans la formation Athabasca de 1360 agrave 1100 millions danneacutees

Les oxydes duranium primaires des gisements lieacutes aux discordanshyces proteacuterozolques sont dateacutes de 1350 agrave 1000 millions danneacutees

IV - INVENTAIRE DES DONNEES PUBLIEES SUR LARUF (PINE CREEK - AUSTRALIE)

1 - JABILUKA

bull HILLS JH and RICHARDS JR (1976)

07 235 SeuJgg deux eacutechantillons ont eacuteteacute analyseacutes Dans un diagramme b U f( c Pb TJ1 (fltg 6) ils sont nettement discordants et

342

en consideacuterant eacutegalement les eacutechantillons de Nabarlek ils se placent sur une discordia avec une intersection supeacuterieure agrave 920 millions danneacutees et une intersection infeacuterieure agrave 200 millions danneacutees

Pour les pechblendes du gisement de Jabiluka une contribution importante de plomb commun a eacuteteacute mise en eacutevidence

016

014

012

D 00 CO CM

010

ucirc o CM

008

006

004

002

1000

(Jabiluka

02 04 06 08 10 12 14 16

2 0 7 p b 2 3 5 u

Figure 6 Diagramme Concordia pour les oxydes duranium des gisements de Nabarlek et de Jabiluka (HILLS et RICHARDS 1976)

GULSON BL and MIZON KJ (1980)

Un acircge apparent de 1380 + 110 millions danneacutees est proposeacute pour les sulfures situeacutes en dehors des zones mineacuteraliseacutees en uranium (acircge chalcopyri te)

Des acircges apparents bas de 450 environ et 900 millions danneacutees ont eacuteteacute obtenus pour les oxydes duranium disseacutemineacutes et en filonnets tandis que les oxydes duranium associeacutes aux chlorites et aux sulfures possegravedent des acircges apparents Pb Pb de 1120-1300 millions danneacutees

343

RILEY GH j BIHNS R and CRAVEN SJ (1980)

Ces auteurs se sont attacheacutes agrave eacutetudier lacircge des mineacuteraux dalteacuteration preacutesents dans le gisement de Jabiluka

Les muscovites des pegmatites acides intrusives dans les schistes donnent un acircge de 1830 + 5 millions danneacutees tandis que les biotites preacutesentent des acircges de 1805+ 5 millions danneacutees Cette diffeacuterence dacircge entre muscovite et biotite~est interpreacuteteacutee en terme de tempeacuterashyture de fermeture des micas respectivement de 500degC pour la muscovite et 300C pour la biotite Des acircges de 1800 agrave 1830 millions danneacutees ont eacuteteacute eacutegalement obtenus pour les muscovites reliques de schistes reacutetromorphiseacutes

Pour les seacutericites preacutesentes dans les zones dalteacuteration deux modegraveles sont preacutesenteacutes

Hypothegravese dhomogeacuteneacuteiteacute isotopique

87 86 Dans ce cas en consideacuterant un rapport Sr Sr initial

de 0705 un acircge maximum de 1400 millions danneacutees est obtenu

Mais RILEY et al preacutecisent que compte-tenu des teneurs en Rb relativement faibles des seacutericites de grandes erreurs seront reacutealiseacutees au niveau du calcul dacircge et concluent que la meacutethode RbSr nest pas suffisamment performante pour ce type danalyses fines Dautant plus que les travaux deacutetailleacutes de DURAK (ce volume) montrent la complexiteacute du mateacuteriel argileux et en particulier une variation importante des compositions chimiques

PAGE RW j COMPSTON W and NEEDHAH RS (1980)

A partir des donneacutees isotopiques RbSr sur des schistes reacutetro-morphiques (en roche totale) ils donnent un acircge modegravele de 1600 + 80 millions danneacutees mais preacutecisent que les acircges K-Ar des muscovitel ne sont pas modifieacutes

Dautre part une amphibole preacuteleveacutee dans un dyke damphibolite donne un acircge K-Ar de 1647 + 25 millions danneacutees

2 - MABARLEK

HILLS JH and RICHARDS JR (1976)

207 235 8 5Ocirc$ l b lf3amp e s o n t eacute t eacute a n alyseacutees en U-Pb Dans un diagramme Pb TJ f( Pb U) ils salignent sur une Discordia dont lintersecshy

tion infeacuterieure correspond agrave 920 millions danneacutees et lintersection infeacuterieure agrave 200 millions danneacutees

A partir des donneacutees isotopiques du plomb sur galegravene un acircge de 806 millions danneacutees est proposeacute pour laccumulation de plomb radiogeacutenique

J U

PAGE RN COMPSTON W and NEEDHAH RS (1980)

Les alteacuterations sont posteacuterieures agrave 1688 + 13 millions danneacutees acircge de la doleacuterite Oenpelli affecteacutee par cette alteacuteration

A partir des donneacutees isotopiques RbSr sur des schistes reacutetro-morphiques (sur roche totale) PAGE et al donnent un acircge modegravele de 1610 + 40 millions danneacutees Cet acircge meacuteriterait decirctre discuteacute car plusieurs geacuteneacuterations de micas potassiques sont preacutesents dans les schistes

Sur une autre seacuterie deacutechantillons des acircges compris entre 900 et 1260 millions danneacutees ont eacuteteacute obtenus Il existe eacutegalement un acircge agrave 450 millions danneacutees

3 - RANGER


Dans le diagramme 2 0 7 P b 2 3 5 U f( 2 0 6 P b 2 3 8 U ) la dispersion des points est tregraves complexe et montre que lhistoire des pertes en plomb nest pas simple

2 eacutechantillons deacutefinissent une Discordia avec une intersection supeacuterieure agrave 1700 millions danneacutees avec dautre part un eacutechantillon tregraves proche de la Concordia agrave 1600 millions danneacutees Enfin deux eacutechantilshylons donnent une intersection infeacuterieure acirc 900 millions danneacutees Lacircge de Ranger semble toujours poser de nombreux problegravemes car NASH et FRISHMAN (1981) deacutecrivent des mineacuteralisations dans les gregraves Kombolgie mises en contact par faille normale avec les mineacuteralisations de la formation Cahill

03

D co m CM

Q (O copy eu

021

01-

mdash i mdash mdash1 mdashi i 1

1800

1 6 0 0 - ^ ^

bull 1400^2 ^

-1000^

1 2 0 Q ^ y bull 800^ -

6oa s -

40ugrave

209ypound^ _ i lt-

2 0 7 p b 2 3 5 U

_i _ i bull t

10 20 30 40 50 Figure 7 Diagramme Concordia pour les oxydes duranium du gisement

de Ranger (HILLS et RICHARDS 1976)

345

bull1 - KOONOARRA


Un acircge U-Pb de 870 millions danneacutees a eacuteteacute trouveacute pour u geacuteneacuteration de pechblende alors que pour les autres points deux interpret tions sont possibles

bdquo_bdquo - perte preacutefeacuterentielle de produits fils intermeacutediaires bull 2 3 8 U

- contamination par un plomb plus vieux que 900 millio danneacutees

Leacutetude des isotopes du plomb reacutealiseacutee sur les galegravenes suggegrave lexistence dune mineacuteralisation anteacuterieure

V - PLACE DES MINERALISATIONS DE LARuT DAWS LE CADRE GEOLOGIQUE REGION

(1) Lacircge le plus ancien a eacuteteacute deacutetermineacute dans le complexe Nanambi En RbSr sur roche totale on obtient sur isochrone un acircge de 24i + 26 Ha En UPb sur zircon on obtient un acircge de 2470 + 47 Ha Dat les seacutediments du Proteacuterozoiumlque infeacuterieur on retrouve ces zircons com le montre lacircge de 2440 + 40 obtenu sur des zircons contenus dans lt roches meacutetamorphiques

(2) Un eacuteveacutenement meacutetamorphique et magmatique se produit entre 18 et 1800 Ma

On acircge de 1880 Ma a eacuteteacute obtenu sur un grain duraninU dune pegmatite du complexe Nimbuwah

(3) Des intrusions granitiques post-orogeacuteniques se mettent en plac entre 1730 et 1760 Ha

Un acircge de 1700 Ma jour certaines pechblendes de Range a eacuteteacute proposeacute par HILLS et RICH RDS (1976) mais ces auteurs preacuteciser que lacircge na pas eacuteteacute correctement eacutetabli

(4) A 1688 + 13 Ha se met en place la doleacuterite Oenpelli

(5) La formation volcanique Nungbalgarri intercaleacutee dans la formatic Kombolgie a eacuteteacute dateacutee agrave 1648 bull 29 Ma

Les donneacutees isotopiques obtenues sur les eacutepisodes posteacuterieur conduisent agrave des ambiguiumlteacutes PAGE et al (1980) donnent un acircge de 16C 1- 80 Ma pour les alteacuterations de Nabarlek et Jabiluka mais ces auteur ont travailleacute sur roches totales

Toutefois RILEY et al (1980) en travaillant sur mineacuteraux obtiennent 1400 raillions danneacutees

Cet acircge se rapproche de celui donneacute pour les mineacuteralisation de Jabiluka par GULSON et MIZON (1980) 1380 110 Ma mais est eacutegalemen

346

en accord avec lacircge de 1362 + 80 Ha donneacute par lintersection infeacuterieure de la discordia eacutelaboreacutee agrave partir des zircons du Nanambu traduisant lexistence dun pheacutenomegravene perturbateur agrave cette eacutepoque

Probable mineacuteralisation uranifegravere agrave 1400 Ha

(6) Mise en place de dykes phonolitiques agrave 1316 + Ma

Entre 870 et 920 Ma formation et mise en place dune grande partie des mineacuteralisations

Cet acircge est eacutegalement en accord avec lintersection infeacuterieure obtenue sur zircon de 840 + 25 Ha reacuteveacutelateur dun second pheacutenomegravene de remobilisation ~

Pes remobilisationa agrave 450 Ma sont mises en eacutevidence pour Jabiluka et Nabarlek

Cet acircge est eacutegalement enregistreacute par les zircons du complexe du Nimbuwah 421 + 75 Ma et 555 + 21 Ma

Il semblerait donc sur lexemple de lARUF que leacutetude systeacutematique U-Pb sur les zircons du socle permette denregistrer les eacuteveacutenements tectoniques et thermiques agrave lorigine des mineacuteralisations uranifegraveres


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bullJIORDEN JM GUMMING GL and BAADSGAARD H 1981 bull - jeochronological netting and mineralization ages of he Midwest uranium deposit northern Saskatchewan Abstract CIM Geciogy Division Uranium Symposium Saskatoon 10

349

ESSAI DE SYNTHESE GENERALE

z$gtfahsi-

LES MODELES PROPOSES POUR LA GENESE DES GISEMENTS DURANIUM LIES SPATIALEMENT

AUX DISCORDANCES PROTEROZOIQUES

par

M PAGEL

3 5 3 k$i

LES MODELES PROPOSES POUR LA GENESE

DES GISEMENTS DURANIUM LIES SPATIALEMENT


par

M PAGEL

Centre de Recherches sur la Geacuteologie de lUranium BP 23 54501 - Vandoeuvre-1es-Nancy Cedex

Centre de Recherches Peacutetrographiques et Geacuteochimiques BP 20 S4S01 - Vandoeu-vre-les-Nancy Cedex

Depuis la deacutecouverte des gisements lieacutes spatialement aux discorshydances proteacuterozoicircques un nombre impressionnant dhypothegraveses geacuteneacutetiques a eacuteteacute eacutemis Afin de clarifier le deacutebat ces hypothegraveses ont eacuteteacute regroupeacutees en quatre domaines

Groupe I ce sont les hypothegraveses qui relient directement la preacuteshysence des gisements et lalteacuteration peacutedologique ou superficielle au sens larshyge en sappuyant sur les travaux de MOREAU et al (1966) BARBIER (1974) TILSLEY (1978) LANGFORD (1974 1977) FERGUSON et al (1980)

Groupe II ce sont les hypothegraveses regroupeacutees sous le geacuteneacuterique de diageacuteneacutetique hydrothermale qui se sont deacuteveloppeacutees apregraves les travaux de PAGEL (1975 1977) PAGEL et JAFFREZIC (1977) HOEVE et SIBBALD (1978) HOEVE et al (1980)

Groupe III ce sont les hypothegraveses comprenant les diffeacuterenciashytions magmatiques profondes envisageacutees en particulier par BINNS et al (1980) pour les gisements de lARUF

Groupe IV ce sont les hypothegraveses impliquant le meacutetamorphisme et ou le reacutetromorphisme

Si certains modegraveles ont des points communs dautres sont totaleshyment opposeacutes Mais il existe en plus des modegraveles unitaires faisant interveshynir un ou plusieurs pheacutenomegravenes de chaque groupe Nous nous proposons dexposhyser chaque modegravele et den faire la critique en discutant les eacuteleacutements qui ne sintegravegrent pas parfaitement acirc ce modegravele

A - LES MODELES DE GENESE DES GISEMENTS DURANIUM

LIES SPATIALEMENT AUX DISCORDANCES PROTEROZOIQUES

I - LES HYPOTHESES SUPERGENES

Ces hypothegraveses suggegraverent que lassociation spatiale entre les mineacuteshyralisations en uranium et la discordance du Proteacuterozoicircque moyen est primaire

355

Quatre meacutecanismes principaux ont eacuteteacute envisageacutes dans la litteacuteratu

(a) Lessivage dun socle en conditions oxydantes avec deacutepocirct d mineacuteralisations dans des piegraveges approprieacutes

(b) Formation dun karst (valable uniquement pour lAustralie) q sera le piegravege des mineacuteralisations

(c) Circulation deaux oxydantes lors du deacutepSt des gregraves Athabas le long de la discordance

(d) Formation locale de peacutelites enrichies en meacutetaux linvoqueacutee da la structure Carswell)

a) Alteacuteration dune surface continentale

1 - Rappel du modegravele theacuteorique

Ce modegravele dabord deacuteveloppeacute sur les gisements intragranitiqut hercyniens franccedilais a eacuteteacute reacutecemment discuteacute par EULRY et VARGAS (1980)

Dans une reacutegion ougrave se deacuteveloppe une peacutedogenegravese lieacutee agrave un cliim tropical agrave saisons contrasteacutees lors de la peacuteriode humide il y a hydrolys des silicates et libeacuteration de luranium agrave la base des profils deacuteveloppe sur le granite mais cet uranium stagne dans le milieu confineacute riche en mont morillonite Lors des peacuteriodes segraveches labaissement de la nappe phreacuteatiqi entraicircne un soutirage des solutions riches en uranium De plus si lon cor ccediloit une suite deacutepisodes de rejeu isostatique positif du socle granitiqi les granites sains se retrouvent dans la zone dalteacuteration et la reacutepeacutetitic de ces pheacutenomegravene conduit agrave la mise en disponibiliteacute dune grande quantit duranium

Ce scheacutema neacutecessite

- lexistence de roches fertiles dans la zone des gisements Depuis longtemps BARBIER a montreacute quen surface luranium mobil eacutetai surtout de luranium lieacute agrave luraninite Il a proposeacute de suivre lalteacute-atic par leacutetude des boxworks Dautres mineacuteraux accessoires sont eacutegaiemen lessivables lorsquils ont subi une meacutetamictisation intense cest le ca par exemple des granites hercyniens agrave thorite (PAGEL 1982) Par contre aucune deacutemonstration concluante na encore eacuteteacute proposeacutee pour dautres mineacute raux accessoires tels que la monazite ou le zircon

- la preacutesence dun milieu reacuteducteur suffisamment riche en mineacuterau capables de fixer luranium en solution en ladsorbant (mineacuteraux phylliteu et titanes) ou si le milieu est suffisamment reacuteducteur dune preacutecipitatio sous forme de pechblende

EULRY et VARGAS pensent eacutegalement que 3 autres facteurs sont consideacuterer pour lexistence dun tel gite

- le drainage des eaux de lessivage

- la concentration des mineacuteralisations

- la preacuteservation des mineacuteralisations

356

Les arguments utiliseacutes pour appliquer ce type de modegraveles aux gisementsdu Saskatchewan et du Pine Creek (Australie) sont peu nombreux

- liaison eacutetroite avec la surface de discordance

- composition chimique mineacuteralogie et environnement similaire agrave ceux des gisements duranium dans les gregraves du Colorado

- preacutesence dune alteacuteration superficielle intense

- LANGFORD (1977) souligne la preacutesence obligatoire dune couverture greacuteseuse dorigine fluviatile

Les problegravemes que cette hypothegravese laisse en suspens sont nombreux

1 - Ages et compositions isotopiques du plomb

Ce problegraveme est important pour le Saskatchewan pour lequel lalteacuteshyration continentale peut se deacutevelopper entre 17 et 15 millions danneacutees Cet acircge na jamais eacuteteacute enregistreacute dans aucun gisement eacutetudieacute jusquagrave mainteshynant De plus dans la zone de ces gisements aucune preuve de mineacuteralisashytion anteacuterieure na eacuteteacute observeacutee par les compositions isotopiques du plomb des sulfures (galegravene en partie) Ceci est important car il semble difficile dimaginer la recristallisation in situ de luranium dans un eacuteveacutenement posshyteacuterieur avec un deacutepart total du plomb radiogeacutenique dautant plus que dans les alteacuterations et dans les gisements on observe la preacutecipitation de sulfushyres

2 - Localisation des gisements

Si en Australie les gisements sont tous situeacutes sous la discordance et si au Canada ils y sont geacuteneacuteralement des concentrations importantes sont connues dans les gregraves Athabasca Si dans certains cas les mineacuteralisations intragreacutes sont relieacutees agrave des pheacutenomegravenes tardifs de remobilisation comme agrave Key Lake dans dautres cas des concentrations agrave 13 et 11 sont connues dans les gregraves (Collins Bay Cluff Lake D etc) avec des paragenegraveses et des pheacutenomegravenes dalteacuteration comparables

3 Bilans geacuteochimiques

Nous avons vu que dans le chapitre consacreacute aux alteacuterations supershyficielles aucune preuve concluante napparaissait sur le deacutepart du cortegravege daccompagnateurs de luranium et de luranium lui-mecircme pendant cet eacutepisode

Toutefois la maniegravere dont le problegraveme a eacuteteacute envisageacute nest pas totalement satisfaisante car il faudrait absolument coupler la geacuteochimie agrave des eacutetudes mineacuteralogiques fines de distribution de luranium

4 - Inclusions fluides

Dans les gisements les tempeacuteratures sont relativement eacuteleveacutees 150 agrave 200degC et correspondent grossiegraverement aux conditions de diagenegravese profonde De plus YPMA et FUZIKAWA (1980) ont trouveacute des inclusions fluides contemporaines du deacutepocirct de la mineacuteralisation uranifegravere Ces inclusions sont des saumures dont les tempeacuteratures sont supeacuterieures agrave 120degC

357

5 - Gangue des mineacuteralisations

Ce sont toujours des mineacuteraux argileux de type illite ou chlorite De plus la cristalliniteacute des illites est en faveur dune diagenegravese profonde

bgt Le modegravele karstique i

Celui-ci a eacuteteacute deacuteveloppeacute par FERGUSON et al (1980) pour les gisements de Jabiluka Ranger et Koongarra

Apregraves la peacuteneacutepleacutenation des seacutediments du Proteacuterozoiumlque infeacuterieur et avant le deacutepocirct des gregraves Kombolgie une mise en solution des roches carbonashytes conduit agrave la formation dune topographie karstique avec des structures 5

deffondrement des cavernes contenant des fragments insolubles et des bull mineacuteraux tels que les micas la chlorite les argiles le graphite

Cette eacutevolution karstique entraicircne la formation de structures breacutechiques tregraves poreuses qui seront mineacuteraliseacutees lors dun eacuteveacutenement de basses tempeacuteratures avec introduction dargiles magneacutesiennes et de produits organiques Luranium est introduit en mecircme temps et il sadsorbe en grandes quantiteacutes sur les argiles Pour pouvoir decircsorber luranium il faut rendre incompatible la charge de largile Ceci peut se produire en augmentant la teneur en CO agrave pH constant en augmentant le pH ou en variant la tempeacuterature Pour GIBLIN (1980) lU ne se deacutepose pas directement sous forme duraninite car (1) elle remplace la chlorite le quartz ou est preacutesente en grains isoleacutes dans la chlorite (la freacutequence dune liaison avec la chlorite ne sinterpregravete pas en termes de meacutecanismes de reacuteduction) et (2) elle a une

formule du type U0_ mais ceci nest pas particulier aux gisements de discordance (CATHELIfltffU et al 1982)

Les solutions meacuteteacuteoriques qui ont dissous les uraninites des grani-toicircdes archeacuteens traverseront ces structures breacutechiques en les mineacuteralisant Les eacuteleacutements traces dans la mineacuteralisation eacutetant comparables agrave ceux des

08 12 16 aUOicirci

1g- Isothermes dadsorption des espegraveces dUO sur des argiles agrave 20degC et pH = 60 (BOROVEC 1981)

358

black shales (U W As Nb Ho Pb Li Sc Co Cu B et REE) U s proviennent du lessivage de ces meacutetaseacutediments ou ils correspondent aux reacutesidus de dissolution des carbonates

La diagenegravese et le volcanisme ne provoqueront que la recristallisashytion de lensemble agrave une tempeacuterature atteignant jusquagrave 270degC

Puisque ce modegravele fait largement appel agrave 1adsorption il faut seacuteshytendre un peu sur les donneacutees expeacuterimentales Il a eacuteteacute montreacute que lordre dadsorption est kaolinite-illite-montmorillonite (fig 1)

Ladsorption deacutepend eacutegalement tregraves fortement du pH comme la montreacute GIBLIN (1980) mais aussi de la teneur en U de la solution et la figure 2 est tregraves deacutemonstrative A partir dun certain seuil on observe la saturation en uranium de la solution tandis que les quantiteacutes duranium adsorbeacute continuent agrave augmenter lineacuteairement

Fig 2 - Cofficients de distribution de luranium entre la kaolinite et la solution (K n) en fonction du pH agrave 25degC (GIBLIN 1980)

En plus des problegravemes discuteacutes dans le paragraphe preacuteceacutedent ce modegravele nest applicable quaux 3 gisements de lARUF (JABILUKA RANGER et KOONGARRA)

c) Circulation de solutions superficielles apregraves le deacutepocirct de la formation Athabasca

Dans cette hypothegravese publieacutee par KNIPPING (1974) il est tenu compshyte de lacircge des mineacuteralisations toujours posteacuterieur au deacutepocirct de la formation Athabasca KNIPPING se base sur le fait que la direction dapport des seacutedishyments a toujours eacuteteacute de lEst vers lOuest et estime ainsi raisonnable que les eaux de subsurfaces ont circuleacute eacutegalement dans cette direction le long de la surface de discordance dans la zone la plus poreuse et la plus permeacutea-

359

ble Ce modegravele implique le lessivage des roches meacutetamorphiques et granitiques agrave lEst du gisement de Rabbit Lake mais il nexclut pas eacutegalement la preacutesen-j ce preacutealable dun gisement duranium seacutedimentaire dans les gregraves Athabasca

Par contre ce modegravele ne satisfait pas aux donneacutees des inclusions^ fluides et des isotopes stables de loxygegravene et de lhydrogegravene

Les fluides preacutesents dans les mineacuteraux (quartz - carbonate) de la gangue du gisement de Rabbit Lake sont des saumures tregraves concentreacutees avec des rapports ClBr extrecircmement bas (PAGEL 1977 PAGEL et JAFFREZIC 1977) et des $ 0 bdquo et ED correspondant agrave des eaux conneacutees (PAGEL et al 1980)

ltbull 9)

i I

1 UtlM _

bull - H raquo bull bull bull

N0 - laquowarn

Fig 3 - Donneacutees isotopiques amp 18 0 et SD pour les fluides et les mineacuteraux du gisement de Rabbit Lake (PAGEL POTY et SHEPPARD 1980)

De plus KNIPPING (1974) consideacuterait que lalteacuteration reacutesultait entiegraverement de pheacutenomegravenes superficiels (paleacuteolateacuterites) or il est maintenant bien montreacute que lalteacuteration lieacutee aux mineacuteralisations est discordante sur cette paleacuteoalshyteacuteration lateacuteritique

1

d) Enrichissement des peacutelites basales de la formation Athabasca

De telles possibiliteacutes denrichissement ont eacuteteacute suggeacutereacutees pour la premiegravere fois par KNIPPING (1974) mais ont eacuteteacute surtout eacutemises pour les gisements de Cluff Lake (Anonymous 1974 RUZICKA (1975) PAGEL et al (1980)

Avec lexploitation du gisement D lhypothegravese suggeacutereacutee preacuteceacutedemshyment nest plus concevaole A lexteacuterieur du gisement les peacutelites ne contiennent pas de matiegraveres organiques sont tregraves oxydeacutees et aucun bilan actuel ne permet de trouver les eacuteleacutements impliqueacutes dans la mineacuteralisation

360

De plus si lon considegravere comme HOEVE et SIBBALD (1976) et HARPER (1980) que les matiegraveres carboneacutees sont issues de la transformation du graphite en hydrocarbures sous leffet de solutions hydrothermales les conditions de seacutedimentation sont tregraves diffeacuterentes Les reacutesultats de LANDAIS sur la matiegravere carboneacutee (ce volume) ne contredisent pas cette hypothegravese mais par contre sont en deacutesaccord avec linterpreacutetation de ROUZAUD (1979) consideacuteshyrant le pieacutegeage des meacutetaux par des algues

En conclusion toutes ces hypothegraveses posent des problegravemes de tempeacuterature de nature des solutions de nature et composition des mineacuteraux dalteacuteration de geacuteochimie isotopique De plus aucun de ces modegraveles ne permet dexpliquer la totaliteacute des gisements

361

I

II - LES HYPOTHESES DIAGENBTIQUES - HYDROTHERMALES

Ces hypothegraveses suggegraverent que les solutions conneacutees des formatior seacutedimentaires susjacentes ont joueacute un rocircle important dans le processi de mineacuteralisation Elles impliquent que lexistence des gisements duranic soit lieacutee agrave la preacutesence dune couverture greacuteseuse et quune tectoniqt ait permis la mise en circulation de ces solutions

Ces hypothegraveses se sont deacuteveloppeacutees agrave partir des eacutetudes dinclusior fluides (PAGEL 1975 1977 PAGEL et JAFFREZIC 1977) Le premier scheacuten complet a eacuteteacute publieacute par HOEVE et SIBBALD (1978) HOEVE et al (1980)

Lintervention des solutions conneacutees dans les processus c mineacuteralisation a eacuteteacute mise en eacutevidence par les arguments suivants

- le chimisme et les tempeacuteratures des fluides diageacuteneacutetique pieacutegeacutes dans les aureacuteoles de silicification des gregraves et ceux des fluide preacutesents dans les gangues des mineacuteralisations sont tregraves comparables

- les rapports ClBr des fluides preacutesents dans les gangue (quartz et dolomite) du gisement de Rabbit Lake sont tregraves bas et son relativement typiques de fluides conneacutes

- les donneacutees isotopiques o 0 et S D concordent bien avec un origine conneacutee pour les fluides mineacuteralisateurs

- les assemblages mineacuteralogiques dans les zones dalteacuteratio sont compatibles avec une alteacuteration provoqueacutee par des fluides dorigin conneacutee

- les cristalliniteacutes des illites des seacutediments et des mineacuteralisa tions sont relativement comparables

Ces hypothegraveses permettent dexpliquer dans leurs grandes ligne agrave la fois les gisements du Saskatchewan et ceux de lARUF bien que de points obscurs subsistent Par exemple aucune explication na encor permis de comprendre pourquoi la base des gregraves Athabasca peut ecirctre mineacuterali seacutee localement alors que la base des gregraves Kombolgie ne contient pas d concentrations appreacuteciables

Ces hypothegraveses ne seront pas discuteacutees plus longuement dan ce paragraphe car elles seront reprises au niveau de leacutelaboration du modegravele syntheacutetique et surtout inteacutegreacutees agrave lhistoire polycyclique d-ces reacutegions

III - LES HYPOTHESES HYDROTHERMALES

Ces hypothegraveses ont eacuteteacute formuleacutees pour les gisements du Saskatchewa par LITTLE (1974) MORTON (1977) MUNDAY (1979) et pour les gisement du geacuteosynclinal de Pine Creek par BINNS et al (1980)

Ce modegravele fait appel agrave des solutions chaudes profondes qu traverseraient les faciegraves du socle La discordance jouerait un rocircle d-piegravege avec blocage de ces solutions

BINNS et al (1980) ont largement deacuteveloppeacute ce concept en s basant sur les observations suivantes

362

Les mineacuteralisations agrave Jabiluka se rencontrent jusquagrave plus de 300 megravetres en-dessous de la surface de discordance Dautres occurrences ont mecircme eacuteteacute signaleacutees agrave plus de 1000 megravetres (EUPENE citeacute par BINNS et al 1980) mais on ne sait pas si ces derniegraveres correspondent au mecircme eacutepisode de mineacuteralisation

Les eacuteleacutements qui accompagnent la mineacuteralisation sont geacuteneacuteralement typiques des pheacutenomegravenes pneumatolytiques - hydrothermaux Be Se Y Nb Sn Ho Bi B et Li mais il se pose le problegraveme du magneacutesium qui lui nest pas speacutecialement caracteacuteristique des fluides hydrothermaux

Dapregraves les donneacutees en i 0 il serait possible dinterpreacuteter les reacutesultats comme des fluides profonds dont la composition isotopique varierait avec la deacutecroissance de la tempeacuterature et la reacuteaction progressishyve avec les roches encaissantes Par contre pour YPMA et FUZIKAWA (1980) les donneacutees corrigeacutees aboutissent dans tous les cas agrave des 0 qui sont incompatibles avec une origine magmatique ou meacutetamorphique PAGEL et al (1980) trouvent eacutegalement pour Rabbit Lake des amp 0 V c o des fluides en eacutequilibre avec la dolomite avec des valeurs infeacuterieures agrave zeacutero

Les schiste encaissant la mineacuteralisation ne sont pas appauvris en uranium ce qui fait dire agrave BINNS et al (1980) que luranium ne peut pas provenir des roches encaissantes Ils se basent sur les donneacutees suivantes

Graphite Fsaranitic Politic Schist Schist Schist

1 Unaltered anphlbollte fades schists distant fro Jabiluka 16 6 9

2 Retrogressed schists reoote fron slnerallzatlon K

3 Retrogressed schists close to olnerallzatlon 29 7 8

t lenediate hosts to veins (with veins removed) 255 50 230

Tableau 1 Teneurs en uranium des schistes en fonction de la proximiteacute des mineacuteralisations

A partir de ces observations et tout en consideacuterant que la preacutesence dun pluton granitique sous-jacent nest pas confirmeacutee par les donneacutees geacuteochronologiques SINNS et al suggegraverent une circulation geacuteothermishyque reacutesultant de la chaleur radiogeacutenique provoqueacutee par les corps granitiques sous-jacents suivant le modegravele matheacutematique deacuteveloppeacute par FEHN et al (1978)

Dans ce modegravele il me semble important de souligner que

1 - les granitoldes agrave urarinite sont beaucoup plus importants en tant que pourvoyeur de chaleur que comme roches-megraveres pour les bassins seacutedimentaires

363

2 - les schistes agrave graphite sont beaucoup plus importants en tant que reacuteducteurs quen tant que protores

MORTON (1977) explique la liaison spatiale entre ces gisements et la surface de discordance en suggeacuterant la preacutesence denvironnements physicochimiques particuliers dans de tels horizons et particuliegraverement la deacutecroissance rapide de la tempeacuterature etou de la pression des fluides

Les arguments critiques

(1) Les fluides mineacuteralisateurs dans toutes les eacutetudes dinclushysions fluides entreprises Jusquagrave maintenant en milieu granitique on est toujours en preacutesence de solutions faiblement agrave moyennement saleacutees (LEROY 1978 CUNEY 1978 CATHELINEAU 1981 PAGEL 1981)

(2) Les mineacuteraux argileux la cristalliniteuml des illites comparashyble dans les gregraves et dans les zones mineacuteraliseacutees serait une coiumlncidence

(3) Les matiegraveres organiques actuellement la matiegravere organique ne pose pas de problegravemes tregraves importants car il est tout aussi Justifieacute dinterpreacuteter ces matiegraveres organiques comme le reacutesultat de la corrosion des graphitoiumldes par des fluides diageacuteneacutetiques ou par des fluides hydrothershymaux

(4) Les teneurs en magneacutesium sont difficiles agrave inteacutegrer dans un modegravele geacuteneacuteral dautant plus que la magneacutesite est loin decirctre preacutesente dans lenvironnement de toutes les zones mineacuteraliseacutees

(5) Les donneacutees isotopiques 0 H sont plutocirct en accord avec une origine conneacutee pour les solutions mineacuteraliseacutees agrave Rabbit Lake

Dun point de vue geacuteneacuteral cette hypothegravese reste particuliegraverement floue et se heurte agrave de nombreuses contradictions

IV - LES HYPOTHESES METAMORPHIQUESRETROMORPHIQOES

Pour 1Athabasca limportance du meacutetamorphisme a eacuteteacute surtout exploiteacutee par les geacuteologues dUranerz (KIRCHNER et al 1980) agrave la suite des suggestions de DALKAMP (1978) sur lexistence de precircconcentrations agrave U-Ni dans la reacutegion de Key Lake

KIRCHNER et al (1980) proposent le modegravele theacuteorique suivant pendant lorogenegravese hudsonienne

(1) Meacutetamorphisme prograde accompagneacute dun docircme thermique du socle archeacuteen

(2) Mobilisation de U et Th dans lArcheacuteen avec expulsion durant la fusion partielle avec H O CO F Cl Dans ce modegravele les pegmatoiumldes sont consideacutereacutes comme les produits de fusion partielle de lArcheacuteen

(3) Ces fluides deacuteposent lU dans les peacutelites tregraves reacuteductrices et remobilisent les precircconcentrations Ces auteurs deacutecrivent des protores dans des gneiss agrave biotite adjacents agrave des gneiss agrave graphite dans une zone de 40 kilomegravetres autour de Key Lake avec des teneurs variant de SO agrave 600 ppm Ni et 50 agrave 300 ppm dU0

364

La critique majeure que lon puisse faire agrave ce modegravele est que les arguments geacuteochimiques sont insuffisants pour deacutemontrer la cugraventemporaneacutei-teacute des concentrations avec le meacutetamorphisme

a - Ce nest pas parce que les mineacuteraux de Ni et 0 forment des concentrations parallegraveles agrave la schistositeacute quils sont synmeacutetamorphiques DURAK (1981) a bien mis cela en eacutevidence en montrant le chimisme comparable des oxydes duranium entre les concentrations discordantes et concordantes pour Jabiluka

b - Les mineacuteraux de nickel preacutesents dans les concentrations parallegraveles agrave la schistositeacute gersdorffite bravoicircte niccolite pentlandite (dans la pyrrotite) sont comparables agrave ceux qui sont rencontreacutes dans la zone mineacuteraliseacutee De plus ceci est en contraction totale avec largument geacuteneacuteralement employeacute (DAHLKAMP 1978) prouvant par la preacutesence de bravoicircte que la tempeacuterature est infeacuterieure agrave 137 plusmn 6C (CLARK et KELLERUD 1963 STRINGER et al 1964) Cette contradiction apparaicirct parfois dans le mecircme article (von PECHMANN et VOULTSIDIS 1981)

c - Les oxydes duranium nont pas eacuteteacute eacutetudieacutes donc il nest pas exclu que ce soit des oxydes duranium comparables agrave ceux des mineacuteralisashytions principales dateacutees agrave 1200 millions danneacutees Une eacutetude chimico-mineacuteralogique est neacutecessaire pour reacutesoudre ce problegraveme Dans le chapitre consacreacute aux datations il a eacuteteacute montreacute que la distinction entre les uraninites synmeacutetamorpho-anatectiques de Duddridge Lake et Charlebois et les urano-pechblendes hydrothermales apparaicirct dune faccedilon claire particuliegraverement par une comparaison des teneurs en plomb mais eacutegalement des teneurs en eacuteleacutements traces (en particulier les Terres Rares)

Pour le geacuteosynclinal de Pine Creek CRICK et MUIR (1980) ont proposeacute un scheacutema meacutetallogecircniccedilue relativement comparable agrave celui deacuteveloppeacute pour 1Athabasca mais les seacutediments carboneacutes sont remplaceacutes par des eacutevapori-tes comme le montre lexistence de pseudomorphoses de gypse et dhalite (CRICK et MUIR 1980 DURAK ce volume) (figure 4)

Quatre eacutetapes principales sont envisageacutees

(1) Enrichissements primaires en uranium de seacutediments eacutevaporitjques

Ce stade nest pas documenteacute ni dun point de vue geacuteochimique ni dun point de vue minecircralogique il repose uniquement sur des consideacuterashytions theacuteoriques et des comparaisons

Les solutions issues du socle archeacuteen riche en uranium percolent dans les bassins et luranium est pieacutegeacute dans les seacutediments chimiques (reacuteseau cristallin et interstices)

De plus en se basant sur la morphologie et les macirccles des gypses ils interpregravetent ce deacutepocirct comme de type Sabka Or lorsquon aboutit agrave la preacutecipitation danhydrite at de gypse la concentration en uranium des saumures est multiplieacutee par un facteur 18 (DUNSMORE 1975)

(2) Extrusion de saumures riches en uranium durant la diagenegravese

En invoquant la diffeacuterence de densiteacutes entre les eacutevaporites et les seacutediments encaissants CRICK et MUIR (1980 estiment que la formation

365

des diapirs entraicircnera 1extrusion des saumures riches en uranium dans les seacutediments environnants avec localisation preacutefeacuterentielle dans les fractures et les bregraveches reacutesultant de la monteacutee diapirique des eacutevaporites

(3) Libeacuteration de saumures riches en uranium durant le roeacutetamorphisne

La libeacuteration de ces saumures (mises en eacutevidence par les inclusions fluides YPMA et FUZIKAWA 1980) conduit agrave une redistribution de luranium et agrave son pieacutegeage dans les structures chimiques approprieacutees

De plus durant la reacutetromorphose 1anhydrite est reacutehydrateacutee en gypse et H peut se produire agrave nouveau des mouvements diapiriques

(4) Libeacuteration de saumures riches en uranium post-meacutetamorphiques

Le remplacement des eacutevaporites par la magneacutesite et la formation de chlorites riches en magneacutesium entraicircnent la remobilisation de luranium dans les seacutediments environnants

366

Figure 4 interpreacutetation de CRICK et HUIR (1980) pour la formation des gisements duranium du geacuteosynclinal de Pine Creek

367

B - ELABORATION DUN MODELE GENERAL POUR LES GISEMENTS DURANIUM LIES SPATIALEMENT AUX DISCORDANCES PROTEROZOIQUES

I - La peacuteriode archeacuteenne

Pour les gisements de LARUF la proximiteacute de mocircle archeacuteen a eacuteteacute montreacutee depuis longtemps

Jabiluka et Ranger sont situeacutes agrave la bordure immeacutediate Est du complexe du Nanambu

Koongarra est situeacute agrave moins dune dizaine de kilomegravetres de la bordure Sud Est Nabarlek est quant agrave lui localiseacute agrave une dizaine de kilomegravetres du complexe du Nimbuwah comprenant probablement de lArcheen (absence de donneacutees isotopiques) mais dont la teneur moyenne en uranium est normale de lordre de 3 ppm

Par contre dans les granites du Nanambu les teneurs en uranium sont eacuteleveacutees jusquagrave 6 fois le clak des granites (FERGUSON et al 1980) II semble que lon puisse exclure un enrichissement de ce socle archeacuteen lors du meacutetamorphisme reacutegional agrave 1800 millions danneacutees Les zircons et les monazites portent la trace de fortes teneurs en uranium dans les magmas granitiques Les zircons ont des teneurs en uranium variant de 1120 agrave 3550 ppm alors que la monazite contient environ 4000 ppm duranium (PAGE et al 1980)

MAC ANDREW et FINLAY (1980) ont trouveacute des reacutesultats comparables par traces de fission et microsonde eacutelectronique zircon 018agrave 036 U monazite 01 agrave 08 U Luraninite est eacutegalement preacutesente avec de teneurs faibles en thorium 14 agrave 23 Le xeacutenotime et luranothorite ont eacuteteacute eacutegalement observeacutes

En conseacutequence lexistence dun socle archeacuteen relativement riche en uranium est solidement mis en eacutevidence dans la reacutegion des gisements lieacutes spatialement agrave la discordance du Proteacuterozoicircque moyen (Jabiluka Ranger Koongarra Naberlek)

Pour le Saskatchewan au stade actuel des connaissances les eacutevidences sont beaucoup moins simples Le seul gisement ougrave larcheen a eacuteteacute dateacute isotopiquement est celui de Midwest Depuis longtemps la reacutegion de Key Lake est interpreacuteteacutee avec preacutesence dun docircme archeacuteen mais aucune mesure isotopique nest venue appuyer cette interpreacutetation KIRCHNER et al (1980) donnent des valeurs de 2 agrave 15 ppm pour larcheen supposeacute mais aucune donneacutee nest disponible sur la distribution mineacuteralogique de luranium dans les faciegraves

Dans la reacutegion de Beaverlodge en ce qui concerne la geacuteochimie de luranium les rocircles respectifs de lArcheen et de lApheacutebien nont pas eacuteteacute eacuteclaircis si ce nest que les concentrations duraninite sont dateacutees entre 2000 et 1800 millions danneacutees TREMBLAY (1982) souligne que les schistes et les meacutetaquartzites de la reacutegion de Beaverlodge avec respectivement des moyennes de 46 et 3 ppm duranium sont nettement plus riches que les moyennes des shales (37) et des gregraves (045 ppm) donneacutees par TUREKIAN et WEDEPOHL (1961)

368

En conseacutequence les donneacutees disponibles sur 1Athabasca suggegraverent eacutegalement la preacutesence dun socle archeacuteen relativement riche en uranium mais la deacutemonstration est encore nettement insuffisante En termes geacuteneacuteraux ce stade initial denrichissement en uranium se marque

1) par lintrusion de granite dans une croucircte rigide

2) par le deacuteveloppement dans une croucircte stabiliseacutee des premiers bassins seacutedimentaires intracratoniques

Cette interpreacutetation rejoint les concepts geacuteneacuteraux deacuteveloppeacutes par NASH GRANGER et WARREN (1981)

II - La seacutedimentation du Proteacuterozoicircque infeacuterieur

Dans les deux provinces uranifegraveres une seacutedimentation intracratoni-que se deacuteveloppe avec des seacutediments peacutelitiques carbonates quartzitiques agrave faibles eacutepaisseurs deau

mdash22 Dun point de vue geacuteochimie de luranium PO deacutepasse 10 atm

seuil ougrave luraninite peut ecirctre oxydeacutee et dissoute Les mocircles archeacuteens sont donc lessiveacutes et lU est entraineacute vers les environnements marginaux dans lesquels les matiegraveres organiques creacuteent un milieu reacuteducteur favorable au deacutepSt de luranium

Les donneacutees isotopiques du carbone montrent effectivement que le S C correspond agrave un milieu seacutediraentaire marin (amp C =-25deg^ plusmn 6deg 0 0) (DONNELLY et FERGUSON 1980) avec absence de reacuteduction bacteacuterienne des sulfates (firS = +22 bull bdquo )

Dans ce contexte (socle enrichi en uranium et seacutedimentation marginale reacuteductrice) la formation de concentrations duranium et dautres meacutetaux (Cu Mo ) est possible Theacuteoriquement agrave cette eacutepoque les premiegraveres concentrations importantes duranium non deacutetritiques apparaissent et le cas du bassin de Franceville au Gabon est tregraves significatif

Un des exemples de ces concentrations dans le bassin Athabasca pourrait ecirctre le gisement de Duddridge Lake localiseacute dans des peacutelites graphitiques encaisseacutees dans un ensemble arkosique Cette concentration aurait eacuteteacute conserveacutee au cours du meacutetamorphisme parce que le graphite impose un milieu fortement reacuteducteur ne permettant pas la remobilisation de luranium NEGGA (1981) a parfaitement deacutemontreacute ce pheacutenomegravene pour les alumshales de Norvegravege

III - Le meacutetamorphisme reacutegional et la granitisation

La formation Cahill a subi un meacutetamorphisme de degreacute moyen avec pour les meacutetapelites lassociation

Aim + KyaSill + Bio + Musc Staurotide Plag - Ksp

Dans les roches calco-silicateacutees et les marbres il y a preacutesence de scapolite Les conditions PT sont estimeacutees agrave 5-8 Kb et 55^-630degC avec absence de mobilisations anatectlques in- -itu ce qui est tregraves diffeacuterent de la reacutegion Athabasca ougrave le meacutetamorphisme est plus eacuteleveacute et ougrave les mobilisations anatectiques sont nombreuses

369

La formation Cahill est suffisamment reacuteductrice pour que luranium subsiste sous forme quadravalente et quil recristallise sur place Par contre comme lont suggeacutereacute CRICK et MUIR (1980) il nest pas exclu que iors du meacutetamorphisme prograde des eacutevaporites les solutions expulseacutees aient pu contribuer agrave enrichir davantage les schistes Cahill

En Athabasca le meacutetamorphisme est plus intense et lanatexie est tregraves deacuteveloppeacutee La preacutesence de faciegraves granulite a eacuteteacute montreacutee dans la structure Carswell (PAGEL 1975 HERRING 1976) et dans la zone de Key Lake

Il a eacuteteacute montreacute dans le chapitre consacreacute aux preacuteconcentrations (PAGEL ce volume) que luranium a eacuteteacute remobiliseacute durant cet eacutepisode aboutissant agrave leacutelaboration de concentrations lieacutees aux pegmatoiumldes

De plus que ce soit en Australie et au Canada des granites tardifs riches en uranium se mettent en place vers 1800 millions danneacutees La formation duraninite agrave cette eacutepoque est confirmeacutee par les donneacutees isotopiques UPb

Une diffeacuterence majeure dans leacutevolution des deux reacutegions apparaicirct donc pendant la phase de meacutetamorphisme reacutegonal Lanatexie conduisant dans le Saskatchewan agrave une diversification des sources duranium

IV - Le reacutetromorphisme

Dans la reacutegion de Beaverlodge un eacutepisode de deacutepocirct agrave pechblende est dateacute agrave 1780 plusmn 20 millions danneacutees Il correspond agrave une paragenegravese simple avec pechblende coffinite nolanite pyrite chalcopyrite et galegravene

Les eacutepontes preacutesentent des alteacuterations heacutematitiques caracteacuteristishyques avec deacuteveloppement dalbite de chlorite et de calcite

SASSAN0 et al (1972) proposent sur la base dune eacutetude dinclushysions fluides et dune eacutetude isotopique du carbone et de loxygegravene que la mineacuteralisation reacutesulte de fluides hydiothermaux meacutetamorphiques avec des valeurs amp 0 de +6 agrave 8deg0bdquo qui se sont peu agrave peu reacuteeacutequilibreacutes avec les roches encaissantes et mettent en eacutevidence lintroduction deau isotopi-quement plus leacutegegravere agrave basses tempeacuteratures Ces eaux correspondraient agrave des saumures Dapregraves les donneacutees des inclusions fluides la phase initiale de mineacuteralisashytion se produirait vers 440 - 30degC pour aboutir au stade terminal agrave 80 icirc IcircO^C

V - La peacuteneacutepleacutenation

La phase dalteacuteration chimique est beaucoup plus largement deacuteveloppeacutee au Saskatchewan quen Australie dans la zone de lARUF Theacuteoriqueshyment on peut sattendre agrave une mobilisation ou une remobilisation de luranium dans les zones dalteacuterations superficielles Toutefois aucun bilan geacuteochimique ne justifie de telles migrations bien quil serait inteacuteressant de connaicirctre leacutepoque denrichissement du regolithe tel que lobserve JOSEPH (1975)

Cette phase est encore actuellement mal documenteacutee et restera

370

obscure tout le temps que la distribution de cet uranium naura pas eacuteteacute envisageacutee agrave leacutechelle de la lame mince et que les profils dalteacuteration nauront pas eacuteteacute replaceacutes par rappoi ~ agrave la topographie de leacutepoque

VI - Le deacutepocirct des formations deacutetritiques

En Athabasca les phosphorites de la Wolverine Point Formation suggegraverent le pieacutegeage syngeacuteneacutetique duranium tandis que pour la formation Kombolgie aucune preacuteconcentration nest connue mais elle na pas fait lobjet de prospection intense Les deux formations se caracteacuterisent par lapparition preacutecoce dheacutematite On peut donc se demander quel serait le rocircle de ces solutions oxydantes sur les concentrations lieacutees agrave la paleacuteosurface

VII - La formation des gisements duranium

Cest leacutetape de formation des gisements eacuteconomiques du bassin Athabasca et de lARUF posteacuterieure aux deacutepocircts des formations deacutetritiques Athabasca et Kombolgie

En Athabasca les donneacutees sont sans eacutequivoques

- preacutesence de gisements dans la formation Athabasca (Cluff D Midwest Collins Bay)

- acircge des mineacuteralisations posteacuterieures agrave celles de la formation Athabasca

- contemporanecirciteacute des alteacuterations et des mineacuteralisations (il me semble important de souligner que le reacuteeacutequilibrage isotopique total invoqueacute par les deacutefenseurs de la theacuteorie per descensus nest pas eacutevident comme le montre le travail deacutetailleacute de RILEY et al 1980)

Dans lARUF les eacutetudes sont encore eacutequivoques mais certains reacutesultats plaident en faveur dune mineacuteralisation posteacuterieure au deacutepocirct des gregraves Kombolgie

- preacutesence de chlorite magneacutesienne meacutetasomatique agrave la base des gregraves

- majoriteacute des acircges posteacuterieurs au deacutepocirct de la formation Kor-bolgie (agrave lexception de Ranger)

Les arguments pour 1interpreacutetation

(a) Les tempeacuteratures indiqueacutees par les gangues des cuneacuteral-aatiors

11) Les inclusions fluides

- En Athabasca seules des dorneacutees sur Rabbit Lake sont connues (PAGEL et JAFFREZIC 1977 PAOEL 1977) Elles indiquent des tempeacuterature infeacuterieures agrave 200degC

- Dans lARUF YPMA et FUJIKAWA (1980) IVJRAK (oe volume) donnent pour les inclusions priraires agrave uranmite des tempeacuteratures de 100 agrave 160degC

(2) Les isotopes stables

- BINNS et al (1950) donnent pour Jahiluka une tempeacuterature

371

denviron 200degC dapregraves le fractionnement de loxygegravene entre quartz et K-mica

- IfPMA et FUZIKAWA (1980) deacuteterminent un eacutequilibre isotopique de ISO - 10degC pour une dolerite alteacutereacutee pregraves dun filon mineacuteraliseacute tardif

- DONNELLY et FERGUSON (1980) donnent des tempeacuteratures comprises entre 315 et 227degC (270 i 30gtC) pour les eacutequilibres isotopiques du soufre entre pyrite et chalcopyrite dune part et dautre part pyrite et galegravene

(3) Les mineacuteraux

- Lexsolution de pentlandite dans la pyrrhotite correspond agrave une tempeacuterature infeacuterieure agrave 300degC (Key Lake)

- Le f aciegraves laquoC U 0_ observeacute agrave Key Lake et Eagle Point se forme agrave une tempeacuterature infeacuterieure agrave celle de luraninite La valeur de 135degC citeacutee dans la litteacuterature dapregraves les reacutesultats de WESTRUH et GRONVOLO (1962) nest pas correctement eacutetablie car les expeacuteriences ont eacuteteacute reacutealiseacutees par oxydation agrave sec dUO

- Le domaine de stabiliteacute de la bravoiumlte pour Key Lake est infeacuterieur agrave 137 6degC

- La cristalliniteacute des illites dans les zones dalteacuteration des gisements correspond agrave la diagenegravese profonde

(b) La composition chimique des fluides mineacuteralisateurs

(1) Les inclusions fluides

- A Rabbit Lake ce sont essentiellement des saumures agrave lexception de leacutepisode calcitique tardif Les rapports ClBr de ces saumures sont bas et suggegraverent lintervention deaux conneacutees ClBr = 55 pour les inclushysions du quartz et 65 pour les inclusions de la dolomite (PAGEL et JAFFREZIC 1977)

- A Nabarlek et Jabiluka ce sont eacutegalement des saumures contenant beaucoup de Mg et Ca (YPMA et FUZIKAWA 1980 DURAK 1981)


- A Rabbit Lake les donneacutees 5 1 8 0 et 60 de PAGEL et al (1980) permettentgdaffirmer que lon est en preacutesence deaux de formation Les donneacutees S 0 sur les gisements australiens nexcluent pas une telle intershypreacutetation

- DONNELLY et FERGUSON (1980) montrent que lorsque lon passe des bancs de carbonates agrave C proches de seacutediments normaux marins aux carbonates filoniens il faut invoauer linfluence du C0 leacuteger isocopi-quement deacuterivant de matiegraveres organiques

(c) Les acircges (cf chapitre sur les datations FAG3L ce volume)

Plusieurs peacuteriodes da mineacuteralisations ont eacuteteacute reconnues tant dans le Saskatchewan que dans lARUF La peacuteriode initiale correspond au Canada et en Australie agrave des injections ie dykes basiques teacutemoins dune eacutevolution tectonc-geacuteotheririque dans cs reacutegions

372

(d) Les conditions PTx de la diagenegravese profonde

PAGEL (1975) a montreacute quautour du gisement de Cluff D la silicification diageacuteneacutetique profonde des gregraves seffectue agrave 220degC en preacutesence dune saumure Leacutetude du sondage de Rumple Lake a permis deacutetendre ce reacutesultat agrave lensemble du bassin Athabasca DURAK (1981) DURAK et al (publication en cours) ont montreacute eacutegalement que la silicification des gregraves Kombolgie seffectuait agrave tempeacuterature eacuteleveacutee supeacuterieure agrave 150degC agrave saliniteacute dabord moyenne puis agrave tregraves forte saliniteacute avec des concentrations particuliegraverement eacuteleveacutees en Hg et Ca

Tous ces arguments nous font penser que les fluides mineumlralisateurs sont en liaison avec les fluides diageacutenecirctiques des formations susjacentes et ceci nous amegravene au modegravele suivant de mineacuteralisation

- Le bassin Athabasca est impliqueacute dans une tectonique comportant essentiellement des facturations apregraves le deacutepocirct de toute la pile seacutedimen-taire Ceci semble confirmer pour le bassin Kombolgie dans lequel les solutions mineacuteralisatrices correspondent agrave des tempeacuteratures leacutegegraverement infeacuterieures agrave celles du deacuteveloppement de laureacuteole de silicification Cet eacuteveacutenement se marque eacutegalement par lintrusion de dykes basiques freacutequents dans 1Athabasca plus rares dans le Pine Creek

- A cet eacutepisode de fracturation et de modification du gradient geacuteothermique () est associeacutee une circulation des solutions diageacutenecirctiques des bassins Athabasca et Kombolgie Comme le souligne TREMBLAY (1982) les solutions circuleront le long de la discordance le long des litages et des zones permeacuteables de la formation Athabasca dans les zones failieacutees et fractureacutees du socle

- Ces solutions contiennent de luranium ou vont se charger en uranium lors de cet eacutepisode de circulation Cest le point obscur du modegravele car aucun bilan satisfaisant nest disponible

HOEVE et al (1980) RAHAEKERS (1980) suggegraverent un lessivage de la formation Athabasca pour obtenir le stock meacutetallifegravere neacutecessaire

agrave la mineacuteralisation Ceci pose quelques problegravemes

(1) dans les mineacuteraux lourds des gregraves Athabasca il y a peu de mineacuteraux agrave nickel cobalt et or (TREMBLAY 1982)

(2) labsence de vanadium dans les mineacuteralisations (et de titane) est curieux car cet eacuteleacutement est preacutesent dans les gregraves (TREMBLAY 1982)

(3) les paragenegraveses agrave lEst et agrave lOuest semblent diffeacuterentes (avec par exemple pour Cluff Lake un heacuteritage du Western Craton)

(4) les zones de socle pauvres er uranium sont deacutepourvues de gishysement Lexemple deacutemonstratif en est la zone de Clearwater ougrave les teneurs en uranium sont de lordre de 1 ppra et dans laquelle on ne connaicirct pas de concentrations significatives en uranium

PAGEL et al 13~9 TREMBLAY gt 19821 proposent dans ce type de model que les acc-iiumliagrateirs er ijranium proviennent du secicircraquo

On retrouve ians les roches encaissantes un spectre dacircleacutesients accompagnateurs tregraves corparables J cln le la mineralisation Ceci suppose des trajets de solutions t deacuteenanges qui -or sas encore eacuteteacute iumleacutemontreacutes

373

Ces eaux de formation en deacuteseacutequilibre avec les roches meacutetamorphiques et granitiques vont pour se reacuteeacutequilibrer conduire agrave une alteacuteration hydrothermale aboutissant agrave la formation des zones agrave illite-chlorite ou illite seule agrave des tempeacuteratures infeacuterieures agrave 250degC

Dans ces eaux de formation luranium est vraisemblablement transporteacute sous forme duranylcarbonate mono ou dicarbonateacute suivant le pH Les arguments geacuteneacuteralement utiliseacutes pour proposer un transport de luranium sous forme duranylcarbonate sont les suivants

- preacutesence de carbonates associeacutes aux mineacuteralisations ou aux alteacuterations contemporaines de phases de mineacuteralisation

- preacutesence de CO dans les inclusions fluides (PAGEL 1977 pour Rabbit Lake (Saskatchewan Canada) YPMA et FUJIKAWA 1980 pour Nabarlek (Pine Creek Australie)

- teneurs eacuteleveacutees en Terres Rares lourdes dans les oxydes duranium des mineacuteralisations du geacuteosynclinal de Pine Creek (McLENNAN et TAYLOR 1980)

En ce qui concerne les meacutecanismes de deacutecomplexation et de reacuteduction de luranium plusieurs processus sont envisageables et peuvent diffeacuterer dun gisement agrave lautre

Pour Jabiluka GUSTAFSON et CURTIS (1983) ont proposeacute les reacuteactions suivantes afin dexpliquer la preacutecipitation de pechblende et de chlorite magneacutesienne

2MgC03 + 4H+-2C0 2 + 2Mg

2 + + 2H 20 (1)

5Hg 2 + + Fe 2 + 4Si0 2 + lOHgO -Mgg Fe S i 4 0 1 Q (0Hgt8 + 12H+ (2)

200g (C03)g~ + 8H + C-2U0 + 7C0 + 4H 0 (3)

dougrave la reacuteaction geacuteneacuterale

2U0 2 ltC03)g bull 3Mg2 + + F e 2 + + C + 2MgC0 + 4Si0 2 + H O -

(organique)

2U0 + Mg Fe Si 0 (0H)bdquo + 9C0bdquo (4) (pechblende 3 (chlorite B Z

laquo Cette hypothegravese ne peut pas ecirctre appliqueacutee aux gisements du bassin Athabasca (Saskatchewan) ougrave pourtant comme agrave Cluff Lake D on observe la formation de pechblende et de chlorite magneacutesienne ce qui de plus pose le problegraveme de lorigine du magneacutesium du bore et du lithium

Le meacutecanisme mineacuteralisateur agrave lorigine des gisements lieacutes spatialement aux discordances nest donc pas encore compris dans le deacutetail mais plusieurs interpreacutetations peuvent ecirctre deacutegageacutees

- Les eaux de formation (de fond de bassin seacutedimentaire) sont mises en circulation agrave la faveur de perturbations tectoniques auxquelles peuvent ecirctre relieacutees des intrusions basiques

37

- ces eaux de formation qui sont des saumures reacuteagissent avec le socle (les mineacuteraux et les eaux intersticielles) entraicircnant une redistribution importante des meacutetaux

- les eaux de formation sont impliqueacutees dans un systegraveme convectif important (GJSTAFSON et CURTIS 1983) ce qui explique le deacuteveloppement de zones raeacutetasomatiques agrave la base de la formation seacutedimentaire

- lagent reacuteducteur est vraisemblablement acirc relier avec la preacutesence constante de matiegraveres carboneacutees dans ces gisements bien que lorigine soit encore incertaine Il a eacuteteacute proposeacute soit une origine organique (ROUZAUD 1979) ou soit une origine hydrothermale par alteacuteration des graphites et graphitoiumldes anteacuterieurs (HOEVE et SIBBALD 1978) Lagent reacuteducteur peut Stre le meacutethane (HOEVE et SIBBALD 1978) ou des espegraveces reacuteduites du soufre

En conclusion ces gisements duranium lieacutes aux discordances proteacuterozoicircques sont la conseacutequence dune histoire polycyclique que lon arrive maintenant agrave connaicirctre avec plus ou moins de deacutetail mais il est neacutecessaire darriver acirc une meilleure quantification des pheacutenomegravenes de maniegravere agrave restreindre le nombre dhypothegraveses geacuteneacutetiques proposeacutees

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Edit par la Cantra da Racharchaa sur la Gaologla da ruranhim

3 raa da Bols da la Chwnpana 94500 Vandoaavra-las-Nancy Franca

Dapot leacutegal Juin 1933

Achava dimprlmar sur las raaaaa du CREGU Juin 1983

DANS LA MEME COLLECTION

n 1 -MPAGEL Edit(1983) - Les gisements duranium lieacutes spatialement aux discordances ISBN -86783-000-l F F 1 8 0

n l2 -BANIEL (1983) - Les gisements duranium associeacutes au volcanisme acide tertiaire de la Sierra de Pefia Blanca (Chihuahua Mexique) ISBN 2-86783-UcircO I-X FF 150

icirc 4

I t

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GEOLOGIE ET













2 6 - 2 7 et 28 OCTOBRE 1982

AVANT-PROPOS






B POTY Directeur du


k

























(M PAGEL CREGU) 353

t

INTRODUCTION

e

INTRODUCTION

Maurice PAGEL







7









8








Jabiluka

Koongarra

Nabarlek

Ranger






A - PRODUCTEUR




1 i i l 500 2 lt30 3 iOO | 05

i 1

9

B - LiVELOPPEMENT


deacutecouverte

Exploitation

preacutevue


et teneur en j[

CluFf Lake

Key Lake

Hiduest lake

Collins Bay 8





1969

1975

1977

1977

1981

1983

1986

1982

23010 7-030

70350 3-250

22700 2-150

14200 025









Petroleua Ltd rnco

Netals Ltd

1979 6350 180



Co Ltd

1977


Aaofc (Canada) ltd

1967 450 025



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1979 -







10















11





12
















13





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PROTEROZOIQUES

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par

M PAGEL

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M PAGEL








19





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20















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LAKE ATHABASCA


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22

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23
















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25

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26



LITHOLOGIE

I CARSWELL raquo

i DOUGLAS

TUMA LAKE

OTHER SIDE

I LOCKER LAKE

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LAZENBY LAKE

| MANITOU FALLS

m

18S

lt 80

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AR OIN

s j r n M oe -r-s













1400


27


Bassin

Jackfish

Bassin

Mirror

Bassin

East Creacutee

marin Fm Carswell

marin Fm Douglas

marin Fm Otherside


FmOtherside

Fm Locker Lake



Wolverine Point B

Wolverine Point A

Fm Lazenby Lake

wolverine A

non-marin



Manitou Falls D

Manitou Falls C

Manitou Falls D

Manitou Falls C

Manitou Falls B

Sous-groupe

William

River

Formation

Athabasca

(FAHRIG

1961)


(marin en partie)









29



(8) Erosion



(11) Erosion




























31




32

t



par

B DURAK

iuml 33



par

B DURAK









3



les

Plateforae Chilling












36








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37

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38











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10 20 30

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39











40

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S O U T H ALLIGATOR

PROVINCEU | OE

ALLIGATOR RIVERS I


eacuteconomiques


u Au

U |

Au (Jabiluka) |






plusmn carbonates










Controcircle

s tructural

majeur

1

M5les archeacuteens



Carpentarien

M51e archeacuteen |


(sauf Nabarlek) |


Carpentarien |

Roches sources

probables

duplexes du

Run Jungle

Waterhouse

Formation Hasson

~- mation Kbolpin

ilcarugraveques

de Edith River

Complexe du |

Naranfcu |

Formation Cahill |

1















42

upe

ARAFU8A SEA




f a i l l e s





roar-lc- Ta^ i l



43

AGE

NA | LITH0L03IES

EPAISSEURS

M U


acirciletonegraves


1760-178C


FORMATION KOMBOLGIE


DOLEMTE OENPELU


tuffraquo rhyolltea


COMPLEXE DU

MMBOTAH

DOLERITE ZAW

SCHISTES NOURLANGIK

FORMATION CAHILL


achlataa

agrave

Quartz-Mleaa




gneiss + quartzitea

I

1600

2500 j

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OU

N A N A M B U

poundnei33 schistes


granites



U












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46





522 | | | | 1200 I I | |

12OO-3O0| 1300 j 1316 plusmn 40 j | 1370 I I | |


1 1 1 | 1400

i i

bullbullbull 1610 + 40 | | 1S00 + 80 | 1

Formation Koabolgie


16ltgt8 plusmn 29



meacutetamorphique

i


Tin Canp Habarlek

I I I I j 1780 |



complexe Ninbuwah

granite granulite I

1800 plusmn 24 | 1866 1730 t 95 j 1886 t 5 I



| 2000 - 2200 | 2440 plusmn 40 j


complexe Ninaebu |

i gneiss granite

I | 1600


I I

2468 plusmn 26 | 2470








47






11 Koongarra




12 Ranger I n 1



13 Nabarlek



48

6 gisement

FORMATION KOHBOLGIE


FORMATION CAHILL





11 gisement

Ouest Est

FORMATION CAHILL


SOCLE MANAMBU




laquo9


14 Jabiluka











50


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51

BIBLIOGRAPHIE ^

























531


55 ]


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B DURAK

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par

B DURAK








Jabiluka I


Jabiluka II


Jabiluka III




59











JABILUKA

MOMKXGE




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61











62

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64





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65


















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i A















67














68




H 20-C0 2


agrave 20 Z H 20

laquoHE

55 Z

70 Z

bull m B

jfcOllaquoraquoC



M S S

r

i

tpound

bull 2N TIC


69






T 300-350C P (BINNS et al 1980)




( H2deg + CV

70



II - LES DOLOHIES











71



I Episodes |


alteacuteration



i

magneacutesLte

cftlorites


32 - Les scapolites





72














73




dolomites







74




34 - Les chlorites






75

040-

pound 030-bull+ N K

S-gtraquo 020-

010-

000

o a

BRUNSVIGITE

CLIH0CHLORE

OIABANTITE

PENNINITE

M i

i i I

270 280 290 300 310 320 330 340

Si4-x

130 120 110 100 090 080 070 060

laquoX












76


35 - La dolomite



III - LES GRES





Cahill



77

T C

-40

-30

-20

-10


V bull bullv

T H C

-40

-30

-20

-10

bull i

bullJ-

50 lOO 150 200

+ ^

bull

-20 -40 -66 - 8 0 J


15

10

5 -

copy

-rfl THC


50 100 150 200

Typa 1

Type 2a

Type 2b






80


23 - Conclusions












81













82













83

O 186 V 0 189 WD N



U

D - LES ALTERATIONS














85


|KC Sc fi A V Cr Mn

bull7






H H



V Rb s Y z



Th U


n i







Th U



T r appauvrissement


86












lta - Conclusions


87


100

^ bull lt S gt 0 20 30 40 50 60 70

ni 80








f

H
















89




i



Fe

50





90











91

BIBLIOGRAPHIE















92








93




par




ftfc








I LE SOCLE




97

S

J

-^ -mdash V 2 v

u CK 50Draquo


wiNTj i SCAC









98




99



I LE SOCLE













100



M t




^


HinrrjliintiM

N


i


b Les cisaillements





I LA JCWESTURE


102


3 LA ZOSE A BOULES











IC3

I iuml















104




-gt- Il






LES ALTERATIONS

LE SOCLE HEMATISE


105



1









LE SOCLE BLANCHI




106


hematise 320 752 151 279 lt02 12 0010 040 lt001 0C3 010 296








- - -- cxvzprvsz


107














108





ces quart


quartz





3 bull Les argiles


109

t

bullt




V - CONCLUSIONS










110


ANTE EVENEMENT

1

niveau Jjrdiiwa

h bull

ampeuml -

j e

bullWf V gtamp XT

jr i-f bull bull

-r- bull

pes Evatasxr






111




112







113



LANNEAU DE CARSWELL


par

F RUHLMANN


M 1 5pound



par

F RUHLMANN


I - GENERALITES


oraquolaquoo- c9 se



uiscordjnre








U7












118


Mineacuteraux non









Pyrite Chalcopyrite

Pyrite Galegravene







U - Fe U - Ca (S) U - Si (S)

Encaissants des




Gregraves et socle

Gregraves et socle







Toutes occurrences











|NiAs| |CoAs|3



|FeS2| |FeS2l





120










III - CONCLUSIONS


121

f



bullA


122



123



par

JM SCHMITT



n laquos liu





1 Si tuat ion









gtbullbull w bull

bull _ bull bull


^ ^ l




127
















128









129









130















131

300


132












imDortantes

133


S E I S I I

rocha total

rlald k ralbita

quartz illitaraquo


raquo lflO

argilaalt2u

| kaolin it illita

Chiorita smactita-

raquo 100 _

910 e




attompacircs


chloritaux




chioritaux





dolomitisacirca


soharoidas



devitrification m m


Y V S L i e l T H I K Y 1 9 7 9 )

13A











135

feldspath K



illite

dolomite


biotite


quart2 corrodeacute


136













CARBONATES



137








bullonlrirr



138













139

L I T H O L O G I E

BERTHOLENE

D 4 2 0

Icirc l 5 m _















5 raquoD






auarti | Tsmectite



UO











141








142







RESIDUS DE BIOTITE

MBITE ROSE PIQUETEE



143


raquo




ARGILES + HEMATITE

0FF 1NITE_2^yV^

500U ARGILES

LIMPIDES




LL



SMECTITES SUtFURtS


COFFIN 1 TE

ILLITE HEMATITE

DOLOMITE CALCITE


SMECTITES SUtFURtS


COFFIN 1 TE

ILLITE HEMATITE

DOLOMITE CALCITE





145













146









U7

I

BIBLIOGRAPHIE












148



par

E GEORGE


DE LINDICE DU ROUBE


(AVEYRON FRANCE)

par

E GEORGE


1 INTRODUCTION


E22I MIONIEN


H HOUILLE



5raquoraquoi




152





B






153

u u u 113 311 202 820 002 200

Q + M

29 28 27 24 23 17 16 15 14 13



^ f a c e s t l U ) ( 2 0 0 ) ( 0 0 2 ) 1 ( 2 2 0 ) I ( 2 0 2 ) I ( 3 U ) lt 1 1 3 ) i


U3deg7 I (DAHCKAMP)


314 2723 2696 1926 1918 1645 1628

314 | 272 | 270 11928112181164771 163 |

311 | 270 |2685|l901|l893|l623|l619|




15i











155



f 05

1

A so uoa





156




bulles une

albite

chlorite

quartz

pyrite

quartz

argile argile

oxyde duranium

automorphe

sideacuterite

quartz

blende niel


chalcopyrlte

pyrite

galegravene

quartz ^w


blende claire

galegravene

cof f ini te bull

heacutematite ^ M


157






esLTraquo


( Quartz




Icirc58


N

4 0

20

jj

|^j COUVERTURE

bull SOCLE









15ltraquo



eacutevidence Tf C

25

- 20

- 15 bull

11 t lagrave bullil

1

f mntetrilaquo


-1 Tmdash

50

mdash I mdash I

100

T h C

150



160




bull - 2 0 -

bull bull

bull

bull bull bull

bull

- I S - bull bull

- 10 bull T h C


1000

QUARTZ

5 0 0

25 NaCI



161










162

80

4 0

20

l 3 COUVERTURE

Q SOCLE

Th degC 5 0 1 0 0


T raquodegC

I

35

30 -

25 -

- 20 -

COUVERTUTC

milieu stenic


S D C t e


A mihtu mnarali i



bull bull

4- T h C

50 100 150

163

5 CONCLUSIONS










164

I

15

l TdegC

50 100 150 200


l o e iMg--



+ +




165

1100

1200

1000

800 ppm

600

too

200

100 2Ocircn C






14 60 50

ul 10

ion 30

1 w- -x 20 bull S

f laquobull i 10


0 2

166

laquoso

-^-raquoH












167

bullva















I

C8


I

l 6 9 0


par

Ph SAMSON


171



par

Ph SAMSON





nftrade








I7i





175

F L A N


























176

bull gt bull

C H A P I T R E I








177


Grenat Monaslta




WSUUKlj



LOVbR WITS



HnSKMKNT
























bull bull

160

iuml








181


a u a r t J

eacuteclatas T -

| oMvdaa 4a mana

ouart i ina


jecwn taaatveumlp

Hi

Al


laquoar


quarts

catena


erlatattin

mifiarau bull da

cuivra

bulliltcifia

ouarti at

faMapaifta


laquoerraquoa mara

Fa

Ca

Si

1

t

i

Cu

bull[ AI T

K


type carbonate



(82








183











184 -


couverture

Paleacuteorelief

GITES PRIMAIRES


1 Gregraves de base

2 Argiles noires

3 Oolomies





Biel

ucircorno


Figeac

Touissit

JI7E5 REMANIES


6 Poche aveugle




9 Pitch and flat

Touissit

Bou Beker

Touissit

Thompson Temperly

185









186








187

1 4








188





y V Sea aaiftoiotau












190





191









192

bulliuml

_lt

mhMk poundff gt

sect-mm

EXPLANATION




193






194 I


195

C H A P I T R E II









196






197

k

bulla







198









199










200






i ifraquo


bull trade J ~ d j

bullbullbull-






Vittmn

tLinjuJUliAtifii





A Gulaquo 4t kfliit



I l raquo riMtk IHU

Quarti Oarraquo


bull

Jatl A I I M M

Chr-Hraquoukan

Jklaquol Sitrit

Jhfl Stf


l l l)gt





202



1 P laquo t -



1 1


IumlUficircWrt

1 1

- iuml i = 1 8 s-i

J 0i-MAltindnci

tucwifivitlaquo

OMtrucampan

to ta l tta HI frit

OuvtltnflaquoM |

tteiomout

MauvatnaMs

bullairagcnicMu


tine


3ilCOtlaquonltMf



i

s l

Sa O M

SI nai euml d s ta

S g i 2 z DE

UJ U l IA tA

lt lt X X

pound a

i

8 Nemonc |

I i l

i

I 3 s


|[ Plomb



amp



203






si

204

-vVS$

2 - j lt


+ampbullgt


CMAME



205











207











i

208




Sulfurt de Ft






Chateorite

srtmu

Bomicircte

Chalco pyrite






209




1

i

i


Evaporites

Meacutetaux de base

i



-

l a

Carbonates


Pb Pb Pb

Cu Ccedilu Ca

3n = i -

l a

5

Carbonates


Pb Pb Pb

Cu Ccedilu Ca

2laquo 2 a



210









211

y bull T T i i l

i j _L 2 I

p 11 L 111 11111111



PERMO-TRIAS

Ctlctint

Fig 21

Cwiffwnegraverars



212

FeS 2

CuFeS2 CujFoSa



Z E C H S T E I N




A B C s E F

1 2 s i s 1 2

J

r j t 9 n e m

]

j

1

II

ii |


J i

rf

i i l

e m

]

j

1

II

ii |

Tries T 1 2

J i

rf

i i l

e m

]

j

1

II

ii |

Zfcnnnt raquo 1 ii

jj

1 2

J i

rf

i i l

e m

]

j

1

II

ii |

Zfcnnnt

t Traquot_j

1 2

J i

rf

i i l

e m

]

j

1

II

ii |


bullbullVv

i i i 1

1 2

J i

rf

i i l

e m

]

j

1

II

ii |





213

S

Il gt VI J I II


i i i i^

ii raquo i J-

bull S bull -

bull i i

l


I I M I U A N D i

1H1AI JURArSIIllll

1RMACR

bull I bull

i








215













216

NO se



laquo Sinimuritm

TwSal I 7r laquo




217

bullM


1et r e




ULCM rMMTIM

Buff Ooloaicirco






sraquoT J H oj

VV



218


B MILIEUJIECIFAL





219

DAVIS SHALES

I Dolomie massive

Dolomie tigreacutee




















220




221

i 2 3 4

A

1


DISCORDANCE


A

1

de calcaire

CARBONIFERE

s et dB marnes



1

de calcaire



iCalcaire griotte

N Quartztes

A

1

INFERIEUR



iCalcaire griotte

N Quartztes

A

1

SILURO-OEVONIE



iCalcaire griotte

N Quartztes

A

1



1

i

1





bullMosie



ETUSIS 3uartzites

ABBAOIS

U RSssine

CuiKhan Enderson

Au

Cu - Au



3ir=s 3ilaquoIT A

222








223













224

















5
















26















227 ficircUcirc

r


par

M PAGEL

229


par

M PAGEL













23b fa


232

SFENCE LAKE


ED bull OUARTZI1E








233



a - Type arkosique


3 8


234















235



Th ThU







|Pegmatites 110191 625|l46l| 257| 130| 425|032|020|033|







J6


237








238

Jgt7 ^V v-gt

--

i

2

3

0 Km 1

Jgt7 ^V v-gt

--

i

2

3

LEGENOE

Faille

Foliation












239











240




(S 691 68 407 404 U)s 963 28 141 427 (n 29 6 10 4

(x 195 74 280 75 Bis 207 64 265 (92) (n 17 5 7 2

(S 96 68 127 22 Cols 20 (35) 34 (2) (n 9 2 5 2

(x 80 43 138 54 Pbte 45 (23) 36 (8) 61 9 2 5 2







6 15

08 46 44 43 30

03 - 27 30 - 88 36 - 55 | 34 - 68 16 - 47 j

15 6 3 5 7

6 15

08 46 44 43 30

03 - 27 30 - 88 36 - 55 | 34 - 68 16 - 47 j

15 6 3 5 7

6 15

08 46 44 43 30

03 - 27 30 - 88 36 - 55 | 34 - 68 16 - 47 j

15 6 3 5 7

6 15

08 46 44 43 30

03 - 27 30 - 88 36 - 55 | 34 - 68 16 - 47 j

15 6 3 5 7

6 15

08 46 44 43 30

03 - 27 30 - 88 36 - 55 | 34 - 68 16 - 47 j


15 6 3 5 7

6 15

37 54

12 - 53 | 10 - 130 1



241



Aphecircbien



14 8 5 27

17 7 10 15 10 4

32 23 65 36

19 14 09 22

139 172 57 58| 02| 05|

Th

4 6 5 15

12 3 9 5 3 2

215 95 56 282

198 187 202 78 13 180

140| 54|

17OJ 240J

I I I

91| 38|

104| 51| 06| (42)1



|Variations

1 Moyenne

Autres donneacutees


jCraton j Ouest

|143-| 05 1

170-5

1 768

1 1 776 | 809 | 104

(143) j(1863)j

1 1 88 | 409 | 74 j j

1 Gneiss et

1 1 |151-| 05 I

170-5

270 1598 | 1229 | 841 (158) |(2126)|

JMudjatik |Virgin R

et

1 1 |151-| 05 I

170-5

270 1598 | 1229 | 841 (158) |(2126)|

122 | |


84-5

70 222 | 1218 | 607 (345) j (813) j


84-5

70 222 | 1218 | 607 (345) j (813) j

224 | |

|Ensemble des fac 1

iegraves|

1

1148 1118 | 922 | 896 413 | |



242

Nombre


j 210 j 15

Ni As Cu Pb Zn


190 I 29 261 j 56

I

74 15 40 I 71 52

48 57

25 j 79 | 14 23 | 75 | 12

I I

17 24












243






Ui



(TREMBLAY 197B)


APHEBIEN

HELIKIEN

135 Ma

ACTUEL

Meacutetamorphisme



(KOEPPEL)










245



laquo - r

n bull

o bull

-T]

5 -

rf i


ppmtr

es bull

raquo r J 1 Ibfh n

m 20 30

PPmU












246













247















248

bull










tradefl5ugrave


par

A CHIARELLI


i

251




par

A CHIARELLI










- la graviteacute

- la compaction

a) La graviteacute




2Si253






b ) La compaction




254














255

Pressions (bars) 100 200 300 400 500 600 700 800 900






256
















257

















258

^fi CatMmfatovt

l SuMtop

at ouitrop a V c



laquowgtf IDA Oil I

O K A l - 1


259


10-so-

100-gt

s 10 so

100 2S0 ISO


)


260


r

TiA Faun





261 ML


par

H PELISSONNIER


263



par

H PBLISSONNIER








f5







266

A37A

ijo rir-irs


267










268











269








270








271









272

REFERENCES













p 139-155




Liegravege p 35-55



















- 248 a 1691-1694

273











274



par



275


GISEMENTS LIES AU


par






Zfrltrade







1200 - 1100 MA






(maximum a 1800 MA)






2iSn MA 2S00 MA


URANTTIQUE

278




Ifmu stsuu - s mit


M^g^


2^9




1


280


ES-mdash mdash



281


i CLUFF D





282


-

V-Vlt

==rrT-r-

K- poundbull

bullk-N y bull

f 77






233



CONCLUSION








- LHYDROTHERMALISME


284


BIBLIOGRAPHIE













285

LES ALTERATIONS

par

M PAGEL

2eacute lraquozl

LES ALTERATIONS

par

M PAGEL












289
















290

Profondeur Zone


Blanc

Verte

Rouge

Verte

Rouge

Meta-arkose saine

UJ

o O E bull ^


kW


291

r

so Ch 1 0 0


A n 2 0 l M


291














293


i I

14

12

10

8

6

4

bull bull bull

m bull

20 bull mdashr i 1

bull bull

6 bull bull

12 bull

8

4

mdash bull d - - ~

Atraquo a bull j

bull bull 0

01 02 03 04 05 06 0 ILLITE 0 0 2 0 0 1

01 02 03 04 05 O

1(002)1(001)







294



















295

















296

gt r- raquo

FREQ- SYMBOL I

bull


bull




12

8



Kl -MEAN-878 - S C - 3 1 6



8 3 64 8 S TUXTE 882881







297













qlaquo

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +





laquo U -J m

x IU a z

14

12

10

8

6

4

2

0


bull

14

12

10

8

6

4

2

0

- bull bull

01 02 03 04 05 06 07 ILLITE 0 0 2 0 0 1

01 02 03 04 05 06 07

ILLITE 002 001


299








X






300













301















302

r


par

M PAGEL

303 m


par

M PAGEL









305










306



Autres faciegraves





307

n

^


JlOj

20




La coffinite





308




Les tucholites





309


Torbernit

METATORBERNITE

URANINITE






310














311

















lEst Athabasca















31T

i
















3U





315


par

P LANDAIS

wlraquoeacuteii



par

P LANDAIS






e lt a o t

e bull

o 4




PLUS VEUX REO-BEOS






319



lumiegravere












320














321








- des carbohydrates

- des amino-acides




32 - Oklo





322





















323

I I

I I 1














324


ltUIuml CLAUDE

BITUMES














gt0H

0 + 2H +

325



422

raquo13bdquo





S Claud

O o






326









327


5) Conclusion




BIBLIOGRAPHIE








328




Wsy


par

M PAGEL

fat



par

M PAGEL





1 - CLUFF LAKE





TAPANINEH (1976)


333

HERRING (1976)


GANGARZ (1979)






2 - KEY LAKE






334









3 - RABBIT LAKE

KNIPPING (1974)



335

LITTLE (1974)










336


4 - COLLINS BAY










5 - MIDWEST LAKE






337

6 - He LEAH LAKE



7 - FOND DU LAC



8 - MAURICE BAY




9 - STEWART ISLAND








338


I I Coffinite




PbO



339
















340

CLUFF LAKE

laquo M B I T LAKE

MIDWEST LAKE

MAURICE BAY


j 1 0 0 0 -

5 0 0 -

KEY LAKE


H













341















1 - JABILUKA



342



016

014

012

D 00 CO CM

010

ucirc o CM

008

006

004

002

1000

(Jabiluka

02 04 06 08 10 12 14 16

2 0 7 p b 2 3 5 u





343












2 - MABARLEK





J U





3 - RANGER




03

D co m CM

Q (O copy eu

021

01-


1800

1 6 0 0 - ^ ^

bull 1400^2 ^

-1000^

1 2 0 Q ^ y bull 800^ -

6oa s -

40ugrave

209ypound^ _ i lt-

2 0 7 p b 2 3 5 U

_i _ i bull t



345

bull1 - KOONOARRA

















346
















3F















348













349


z$gtfahsi-



par

M PAGEL

3 5 3 k$i




par

M PAGEL













355

















356
















357










08 12 16 aUOicirci


358









359




ltbull 9)

i I

1 UtlM _


N0 - laquowarn



1




360



361

I
















362














363
















364













365







366


367











368
















369













370




















371


















372















373








2MgC03 + 4H+-2C0 2 + 2Mg

2 + + 2H 20 (1)


200g (C03)g~ + 8H + C-2U0 + 7C0 + 4H 0 (3)



(organique)





37





375














376















377
















378














379




380








icirc 4

I t



ISBN 2-86783-000-1

GEOLOGIE ET













2 6 - 2 7 et 28 OCTOBRE 1982

AVANT-PROPOS






B POTY Directeur du


k

























(M PAGEL CREGU) 353

t

INTRODUCTION

e

INTRODUCTION

Maurice PAGEL







7









8








Jabiluka

Koongarra

Nabarlek

Ranger






A - PRODUCTEUR




1 i i l 500 2 lt30 3 iOO | 05

i 1

9

B - LiVELOPPEMENT


deacutecouverte

Exploitation

preacutevue


et teneur en j[

CluFf Lake

Key Lake

Hiduest lake

Collins Bay 8





1969

1975

1977

1977

1981

1983

1986

1982

23010 7-030

70350 3-250

22700 2-150

14200 025









Petroleua Ltd rnco

Netals Ltd

1979 6350 180



Co Ltd

1977


Aaofc (Canada) ltd

1967 450 025



Noranda SMDC

1979 -







10















11





12
















13





H


PROTEROZOIQUES

jb


par

M PAGEL

m



par

M PAGEL








19





FAILLE MAJEURE



20















21






bull lt100 1 0 3 U 30 8lba

bull 100ltTlt1000

01000ltTlt10000

^fc gt 10000

LAKE ATHABASCA


8 Miles I

^


22

f r bull noixraquo

Iu HHwaui i KM a

m raquo r a idotio


MMMEaUTIM


tmirg t n u o i


UHIFT a EanxM


Pt tMHir io i




imirr laaMM

laquoMiLfia a

claquoigt

WJCCTKMltIgt



23
















bull BE bull



2nd















25

gtbull









26



LITHOLOGIE

I CARSWELL raquo

i DOUGLAS

TUMA LAKE

OTHER SIDE

I LOCKER LAKE

WOLVERINE POI1

LAZENBY LAKE

| MANITOU FALLS

m

18S

lt 80

lt 350

lt120

lt700

AR OIN

s j r n M oe -r-s













1400


27


Bassin

Jackfish

Bassin

Mirror

Bassin

East Creacutee

marin Fm Carswell

marin Fm Douglas

marin Fm Otherside


FmOtherside

Fm Locker Lake



Wolverine Point B

Wolverine Point A

Fm Lazenby Lake

wolverine A

non-marin



Manitou Falls D

Manitou Falls C

Manitou Falls D

Manitou Falls C

Manitou Falls B

Sous-groupe

William

River

Formation

Athabasca

(FAHRIG

1961)


(marin en partie)









29



(8) Erosion



(11) Erosion




























31




32

t



par

B DURAK

iuml 33



par

B DURAK









3



les

Plateforae Chilling












36








faille

raquobull fleuve



37

laquo bull A-


ITVTI- rn 20 30

IU










38











r

n 1

r i i

1

r

i

A

1 1 1 T m -

10 20 30

PpmO

10 20 30

ppmU

39











40

O H- 3



R U M J U N G L E


S O U T H ALLIGATOR

PROVINCEU | OE

ALLIGATOR RIVERS I


eacuteconomiques


u Au

U |

Au (Jabiluka) |






plusmn carbonates










Controcircle

s tructural

majeur

1

M5les archeacuteens



Carpentarien

M51e archeacuteen |


(sauf Nabarlek) |


Carpentarien |

Roches sources

probables

duplexes du

Run Jungle

Waterhouse

Formation Hasson

~- mation Kbolpin

ilcarugraveques

de Edith River

Complexe du |

Naranfcu |

Formation Cahill |

1















42

upe

ARAFU8A SEA




f a i l l e s





roar-lc- Ta^ i l



43

AGE

NA | LITH0L03IES

EPAISSEURS

M U


acirciletonegraves


1760-178C


FORMATION KOMBOLGIE


DOLEMTE OENPELU


tuffraquo rhyolltea


COMPLEXE DU

MMBOTAH

DOLERITE ZAW

SCHISTES NOURLANGIK

FORMATION CAHILL


achlataa

agrave

Quartz-Mleaa




gneiss + quartzitea

I

1600

2500 j

C O M P L E X E

OU

N A N A M B U

poundnei33 schistes


granites



U












iS














46





522 | | | | 1200 I I | |

12OO-3O0| 1300 j 1316 plusmn 40 j | 1370 I I | |


1 1 1 | 1400

i i

bullbullbull 1610 + 40 | | 1S00 + 80 | 1

Formation Koabolgie


16ltgt8 plusmn 29



meacutetamorphique

i


Tin Canp Habarlek

I I I I j 1780 |



complexe Ninbuwah

granite granulite I

1800 plusmn 24 | 1866 1730 t 95 j 1886 t 5 I



| 2000 - 2200 | 2440 plusmn 40 j


complexe Ninaebu |

i gneiss granite

I | 1600


I I

2468 plusmn 26 | 2470








47






11 Koongarra




12 Ranger I n 1



13 Nabarlek



48

6 gisement

FORMATION KOHBOLGIE


FORMATION CAHILL





11 gisement

Ouest Est

FORMATION CAHILL


SOCLE MANAMBU




laquo9


14 Jabiluka











50


ne

nt nushyis i h

ire e-

es ne its

ies Me

icirc l -JIR )) r

ir-ieacute-nt a-

51

BIBLIOGRAPHIE ^

























531


55 ]


par

B DURAK

l$i


par

B DURAK








Jabiluka I


Jabiluka II


Jabiluka III




59











JABILUKA

MOMKXGE




a

copy

a

copy








Gt grenats sains

61











62

JAB TU

S ZONE A DOLOMIE

i

i r JAB X

K bull bull

N


T










64





T

bull s

s

1



65


















66

i A















67














68




H 20-C0 2


agrave 20 Z H 20

laquoHE

55 Z

70 Z

bull m B

jfcOllaquoraquoC



M S S

r

i

tpound

bull 2N TIC


69






T 300-350C P (BINNS et al 1980)




( H2deg + CV

70



II - LES DOLOHIES











71



I Episodes |


alteacuteration



i

magneacutesLte

cftlorites


32 - Les scapolites





72














73




dolomites







74




34 - Les chlorites






75

040-

pound 030-bull+ N K

S-gtraquo 020-

010-

000

o a

BRUNSVIGITE

CLIH0CHLORE

OIABANTITE

PENNINITE

M i

i i I

270 280 290 300 310 320 330 340

Si4-x

130 120 110 100 090 080 070 060

laquoX












76


35 - La dolomite



III - LES GRES





Cahill



77

T C

-40

-30

-20

-10


V bull bullv

T H C

-40

-30

-20

-10

bull i

bullJ-

50 lOO 150 200

+ ^

bull

-20 -40 -66 - 8 0 J


15

10

5 -

copy

-rfl THC


50 100 150 200

Typa 1

Type 2a

Type 2b






80


23 - Conclusions












81













82













83

O 186 V 0 189 WD N



U

D - LES ALTERATIONS














85


|KC Sc fi A V Cr Mn

bull7






H H



V Rb s Y z



Th U


n i







Th U



T r appauvrissement


86












lta - Conclusions


87


100

^ bull lt S gt 0 20 30 40 50 60 70

ni 80








f

H
















89




i



Fe

50





90











91

BIBLIOGRAPHIE















92








93




par




ftfc








I LE SOCLE




97

S

J

-^ -mdash V 2 v

u CK 50Draquo


wiNTj i SCAC









98




99



I LE SOCLE













100



M t




^


HinrrjliintiM

N


i


b Les cisaillements





I LA JCWESTURE


102


3 LA ZOSE A BOULES











IC3

I iuml















104




-gt- Il






LES ALTERATIONS

LE SOCLE HEMATISE


105



1









LE SOCLE BLANCHI




106


hematise 320 752 151 279 lt02 12 0010 040 lt001 0C3 010 296








- - -- cxvzprvsz


107














108





ces quart


quartz





3 bull Les argiles


109

t

bullt




V - CONCLUSIONS










110


ANTE EVENEMENT

1

niveau Jjrdiiwa

h bull

ampeuml -

j e

bullWf V gtamp XT

jr i-f bull bull

-r- bull

pes Evatasxr






111




112







113



LANNEAU DE CARSWELL


par

F RUHLMANN


M 1 5pound



par

F RUHLMANN


I - GENERALITES


oraquolaquoo- c9 se



uiscordjnre








U7












118


Mineacuteraux non









Pyrite Chalcopyrite

Pyrite Galegravene







U - Fe U - Ca (S) U - Si (S)

Encaissants des




Gregraves et socle

Gregraves et socle







Toutes occurrences











|NiAs| |CoAs|3



|FeS2| |FeS2l





120










III - CONCLUSIONS


121

f



bullA


122



123



par

JM SCHMITT



n laquos liu





1 Si tuat ion









gtbullbull w bull

bull _ bull bull


^ ^ l




127
















128









129









130















131

300


132












imDortantes

133


S E I S I I

rocha total

rlald k ralbita

quartz illitaraquo


raquo lflO

argilaalt2u

| kaolin it illita

Chiorita smactita-

raquo 100 _

910 e




attompacircs


chloritaux




chioritaux





dolomitisacirca


soharoidas



devitrification m m


Y V S L i e l T H I K Y 1 9 7 9 )

13A











135

feldspath K



illite

dolomite


biotite


quart2 corrodeacute


136













CARBONATES



137








bullonlrirr



138













139

L I T H O L O G I E

BERTHOLENE

D 4 2 0

Icirc l 5 m _















5 raquoD






auarti | Tsmectite



UO











141








142







RESIDUS DE BIOTITE

MBITE ROSE PIQUETEE



143


raquo




ARGILES + HEMATITE

0FF 1NITE_2^yV^

500U ARGILES

LIMPIDES




LL



SMECTITES SUtFURtS


COFFIN 1 TE

ILLITE HEMATITE

DOLOMITE CALCITE


SMECTITES SUtFURtS


COFFIN 1 TE

ILLITE HEMATITE

DOLOMITE CALCITE





145













146









U7

I

BIBLIOGRAPHIE












148



par

E GEORGE


DE LINDICE DU ROUBE


(AVEYRON FRANCE)

par

E GEORGE


1 INTRODUCTION


E22I MIONIEN


H HOUILLE



5raquoraquoi




152





B






153

u u u 113 311 202 820 002 200

Q + M

29 28 27 24 23 17 16 15 14 13



^ f a c e s t l U ) ( 2 0 0 ) ( 0 0 2 ) 1 ( 2 2 0 ) I ( 2 0 2 ) I ( 3 U ) lt 1 1 3 ) i


U3deg7 I (DAHCKAMP)


314 2723 2696 1926 1918 1645 1628

314 | 272 | 270 11928112181164771 163 |

311 | 270 |2685|l901|l893|l623|l619|




15i











155



f 05

1

A so uoa





156




bulles une

albite

chlorite

quartz

pyrite

quartz

argile argile

oxyde duranium

automorphe

sideacuterite

quartz

blende niel


chalcopyrlte

pyrite

galegravene

quartz ^w


blende claire

galegravene

cof f ini te bull

heacutematite ^ M


157






esLTraquo


( Quartz




Icirc58


N

4 0

20

jj

|^j COUVERTURE

bull SOCLE









15ltraquo



eacutevidence Tf C

25

- 20

- 15 bull

11 t lagrave bullil

1

f mntetrilaquo


-1 Tmdash

50

mdash I mdash I

100

T h C

150



160




bull - 2 0 -

bull bull

bull

bull bull bull

bull

- I S - bull bull

- 10 bull T h C


1000

QUARTZ

5 0 0

25 NaCI



161










162

80

4 0

20

l 3 COUVERTURE

Q SOCLE

Th degC 5 0 1 0 0


T raquodegC

I

35

30 -

25 -

- 20 -

COUVERTUTC

milieu stenic


S D C t e


A mihtu mnarali i



bull bull

4- T h C

50 100 150

163

5 CONCLUSIONS










164

I

15

l TdegC

50 100 150 200


l o e iMg--



+ +




165

1100

1200

1000

800 ppm

600

too

200

100 2Ocircn C






14 60 50

ul 10

ion 30

1 w- -x 20 bull S

f laquobull i 10


0 2

166

laquoso

-^-raquoH












167

bullva















I

C8


I

l 6 9 0


par

Ph SAMSON


171



par

Ph SAMSON





nftrade








I7i





175

F L A N


























176

bull gt bull

C H A P I T R E I








177


Grenat Monaslta




WSUUKlj



LOVbR WITS



HnSKMKNT
























bull bull

160

iuml








181


a u a r t J

eacuteclatas T -

| oMvdaa 4a mana

ouart i ina


jecwn taaatveumlp

Hi

Al


laquoar


quarts

catena


erlatattin

mifiarau bull da

cuivra

bulliltcifia

ouarti at

faMapaifta


laquoerraquoa mara

Fa

Ca

Si

1

t

i

Cu

bull[ AI T

K


type carbonate



(82








183











184 -


couverture

Paleacuteorelief

GITES PRIMAIRES


1 Gregraves de base

2 Argiles noires

3 Oolomies





Biel

ucircorno


Figeac

Touissit

JI7E5 REMANIES


6 Poche aveugle




9 Pitch and flat

Touissit

Bou Beker

Touissit

Thompson Temperly

185









186








187

1 4








188





y V Sea aaiftoiotau












190





191









192

bulliuml

_lt

mhMk poundff gt

sect-mm

EXPLANATION




193






194 I


195

C H A P I T R E II









196






197

k

bulla







198









199










200






i ifraquo


bull trade J ~ d j

bullbullbull-






Vittmn

tLinjuJUliAtifii





A Gulaquo 4t kfliit



I l raquo riMtk IHU

Quarti Oarraquo


bull

Jatl A I I M M

Chr-Hraquoukan

Jklaquol Sitrit

Jhfl Stf


l l l)gt





202



1 P laquo t -



1 1


IumlUficircWrt

1 1

- iuml i = 1 8 s-i

J 0i-MAltindnci

tucwifivitlaquo

OMtrucampan

to ta l tta HI frit

OuvtltnflaquoM |

tteiomout

MauvatnaMs

bullairagcnicMu


tine


3ilCOtlaquonltMf



i

s l

Sa O M

SI nai euml d s ta

S g i 2 z DE

UJ U l IA tA

lt lt X X

pound a

i

8 Nemonc |

I i l

i

I 3 s


|[ Plomb



amp



203






si

204

-vVS$

2 - j lt


+ampbullgt


CMAME



205











207











i

208




Sulfurt de Ft






Chateorite

srtmu

Bomicircte

Chalco pyrite






209




1

i

i


Evaporites

Meacutetaux de base

i



-

l a

Carbonates


Pb Pb Pb

Cu Ccedilu Ca

3n = i -

l a

5

Carbonates


Pb Pb Pb

Cu Ccedilu Ca

2laquo 2 a



210









211

y bull T T i i l

i j _L 2 I

p 11 L 111 11111111



PERMO-TRIAS

Ctlctint

Fig 21

Cwiffwnegraverars



212

FeS 2

CuFeS2 CujFoSa



Z E C H S T E I N




A B C s E F

1 2 s i s 1 2

J

r j t 9 n e m

]

j

1

II

ii |


J i

rf

i i l

e m

]

j

1

II

ii |

Tries T 1 2

J i

rf

i i l

e m

]

j

1

II

ii |

Zfcnnnt raquo 1 ii

jj

1 2

J i

rf

i i l

e m

]

j

1

II

ii |

Zfcnnnt

t Traquot_j

1 2

J i

rf

i i l

e m

]

j

1

II

ii |


bullbullVv

i i i 1

1 2

J i

rf

i i l

e m

]

j

1

II

ii |





213

S

Il gt VI J I II


i i i i^

ii raquo i J-

bull S bull -

bull i i

l


I I M I U A N D i

1H1AI JURArSIIllll

1RMACR

bull I bull

i








215













216

NO se



laquo Sinimuritm

TwSal I 7r laquo




217

bullM


1et r e




ULCM rMMTIM

Buff Ooloaicirco






sraquoT J H oj

VV



218


B MILIEUJIECIFAL





219

DAVIS SHALES

I Dolomie massive

Dolomie tigreacutee




















220




221

i 2 3 4

A

1


DISCORDANCE


A

1

de calcaire

CARBONIFERE

s et dB marnes



1

de calcaire



iCalcaire griotte

N Quartztes

A

1

INFERIEUR



iCalcaire griotte

N Quartztes

A

1

SILURO-OEVONIE



iCalcaire griotte

N Quartztes

A

1



1

i

1





bullMosie



ETUSIS 3uartzites

ABBAOIS

U RSssine

CuiKhan Enderson

Au

Cu - Au



3ir=s 3ilaquoIT A

222








223













224

















5
















26















227 ficircUcirc

r


par

M PAGEL

229


par

M PAGEL













23b fa


232

SFENCE LAKE


ED bull OUARTZI1E








233



a - Type arkosique


3 8


234















235



Th ThU







|Pegmatites 110191 625|l46l| 257| 130| 425|032|020|033|







J6


237








238

Jgt7 ^V v-gt

--

i

2

3

0 Km 1

Jgt7 ^V v-gt

--

i

2

3

LEGENOE

Faille

Foliation












239











240




(S 691 68 407 404 U)s 963 28 141 427 (n 29 6 10 4

(x 195 74 280 75 Bis 207 64 265 (92) (n 17 5 7 2

(S 96 68 127 22 Cols 20 (35) 34 (2) (n 9 2 5 2

(x 80 43 138 54 Pbte 45 (23) 36 (8) 61 9 2 5 2







6 15

08 46 44 43 30

03 - 27 30 - 88 36 - 55 | 34 - 68 16 - 47 j

15 6 3 5 7

6 15

08 46 44 43 30

03 - 27 30 - 88 36 - 55 | 34 - 68 16 - 47 j

15 6 3 5 7

6 15

08 46 44 43 30

03 - 27 30 - 88 36 - 55 | 34 - 68 16 - 47 j

15 6 3 5 7

6 15

08 46 44 43 30

03 - 27 30 - 88 36 - 55 | 34 - 68 16 - 47 j

15 6 3 5 7

6 15

08 46 44 43 30

03 - 27 30 - 88 36 - 55 | 34 - 68 16 - 47 j


15 6 3 5 7

6 15

37 54

12 - 53 | 10 - 130 1



241



Aphecircbien



14 8 5 27

17 7 10 15 10 4

32 23 65 36

19 14 09 22

139 172 57 58| 02| 05|

Th

4 6 5 15

12 3 9 5 3 2

215 95 56 282

198 187 202 78 13 180

140| 54|

17OJ 240J

I I I

91| 38|

104| 51| 06| (42)1



|Variations

1 Moyenne

Autres donneacutees


jCraton j Ouest

|143-| 05 1

170-5

1 768

1 1 776 | 809 | 104

(143) j(1863)j

1 1 88 | 409 | 74 j j

1 Gneiss et

1 1 |151-| 05 I

170-5

270 1598 | 1229 | 841 (158) |(2126)|

JMudjatik |Virgin R

et

1 1 |151-| 05 I

170-5

270 1598 | 1229 | 841 (158) |(2126)|

122 | |


84-5

70 222 | 1218 | 607 (345) j (813) j


84-5

70 222 | 1218 | 607 (345) j (813) j

224 | |

|Ensemble des fac 1

iegraves|

1

1148 1118 | 922 | 896 413 | |



242

Nombre


j 210 j 15

Ni As Cu Pb Zn


190 I 29 261 j 56

I

74 15 40 I 71 52

48 57

25 j 79 | 14 23 | 75 | 12

I I

17 24












243






Ui



(TREMBLAY 197B)


APHEBIEN

HELIKIEN

135 Ma

ACTUEL

Meacutetamorphisme



(KOEPPEL)










245



laquo - r

n bull

o bull

-T]

5 -

rf i


ppmtr

es bull

raquo r J 1 Ibfh n

m 20 30

PPmU












246













247















248

bull










tradefl5ugrave


par

A CHIARELLI


i

251




par

A CHIARELLI










- la graviteacute

- la compaction

a) La graviteacute




2Si253






b ) La compaction




254














255

Pressions (bars) 100 200 300 400 500 600 700 800 900






256
















257

















258

^fi CatMmfatovt

l SuMtop

at ouitrop a V c



laquowgtf IDA Oil I

O K A l - 1


259


10-so-

100-gt

s 10 so

100 2S0 ISO


)


260


r

TiA Faun





261 ML


par

H PELISSONNIER


263



par

H PBLISSONNIER








f5







266

A37A

ijo rir-irs


267










268











269








270








271









272

REFERENCES













p 139-155




Liegravege p 35-55



















- 248 a 1691-1694

273











274



par



275


GISEMENTS LIES AU


par






Zfrltrade







1200 - 1100 MA






(maximum a 1800 MA)






2iSn MA 2S00 MA


URANTTIQUE

278




Ifmu stsuu - s mit


M^g^


2^9




1


280


ES-mdash mdash



281


i CLUFF D





282


-

V-Vlt

==rrT-r-

K- poundbull

bullk-N y bull

f 77






233



CONCLUSION








- LHYDROTHERMALISME


284


BIBLIOGRAPHIE













285

LES ALTERATIONS

par

M PAGEL

2eacute lraquozl

LES ALTERATIONS

par

M PAGEL












289
















290

Profondeur Zone


Blanc

Verte

Rouge

Verte

Rouge

Meta-arkose saine

UJ

o O E bull ^


kW


291

r

so Ch 1 0 0


A n 2 0 l M


291














293


i I

14

12

10

8

6

4

bull bull bull

m bull

20 bull mdashr i 1

bull bull

6 bull bull

12 bull

8

4

mdash bull d - - ~

Atraquo a bull j

bull bull 0

01 02 03 04 05 06 0 ILLITE 0 0 2 0 0 1

01 02 03 04 05 O

1(002)1(001)







294



















295

















296

gt r- raquo

FREQ- SYMBOL I

bull


bull




12

8



Kl -MEAN-878 - S C - 3 1 6



8 3 64 8 S TUXTE 882881







297













qlaquo

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +





laquo U -J m

x IU a z

14

12

10

8

6

4

2

0


bull

14

12

10

8

6

4

2

0

- bull bull

01 02 03 04 05 06 07 ILLITE 0 0 2 0 0 1

01 02 03 04 05 06 07

ILLITE 002 001


299








X






300













301















302

r


par

M PAGEL

303 m


par

M PAGEL









305










306



Autres faciegraves





307

n

^


JlOj

20




La coffinite





308




Les tucholites





309


Torbernit

METATORBERNITE

URANINITE






310














311

















lEst Athabasca















31T

i
















3U





315


par

P LANDAIS

wlraquoeacuteii



par

P LANDAIS






e lt a o t

e bull

o 4




PLUS VEUX REO-BEOS






319



lumiegravere












320














321








- des carbohydrates

- des amino-acides




32 - Oklo





322





















323

I I

I I 1














324


ltUIuml CLAUDE

BITUMES














gt0H

0 + 2H +

325



422

raquo13bdquo





S Claud

O o






326









327


5) Conclusion




BIBLIOGRAPHIE








328




Wsy


par

M PAGEL

fat



par

M PAGEL





1 - CLUFF LAKE





TAPANINEH (1976)


333

HERRING (1976)


GANGARZ (1979)






2 - KEY LAKE






334









3 - RABBIT LAKE

KNIPPING (1974)



335

LITTLE (1974)










336


4 - COLLINS BAY










5 - MIDWEST LAKE






337

6 - He LEAH LAKE



7 - FOND DU LAC



8 - MAURICE BAY




9 - STEWART ISLAND








338


I I Coffinite




PbO



339
















340

CLUFF LAKE

laquo M B I T LAKE

MIDWEST LAKE

MAURICE BAY


j 1 0 0 0 -

5 0 0 -

KEY LAKE


H













341















1 - JABILUKA



342



016

014

012

D 00 CO CM

010

ucirc o CM

008

006

004

002

1000

(Jabiluka

02 04 06 08 10 12 14 16

2 0 7 p b 2 3 5 u





343












2 - MABARLEK





J U





3 - RANGER




03

D co m CM

Q (O copy eu

021

01-


1800

1 6 0 0 - ^ ^

bull 1400^2 ^

-1000^

1 2 0 Q ^ y bull 800^ -

6oa s -

40ugrave

209ypound^ _ i lt-

2 0 7 p b 2 3 5 U

_i _ i bull t



345

bull1 - KOONOARRA

















346
















3F















348













349


z$gtfahsi-



par

M PAGEL

3 5 3 k$i




par

M PAGEL













355

















356
















357










08 12 16 aUOicirci


358









359




ltbull 9)

i I

1 UtlM _


N0 - laquowarn



1




360



361

I
















362














363
















364













365







366


367











368
















369













370




















371


















372















373








2MgC03 + 4H+-2C0 2 + 2Mg

2 + + 2H 20 (1)


200g (C03)g~ + 8H + C-2U0 + 7C0 + 4H 0 (3)



(organique)





37





375














376















377
















378














379




380








icirc 4

I t



ISBN 2-86783-000-1

GEOLOGIE ET GEOCHIMIE DE L'URANIUM

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