GITOLOGIE ET METALLOGENIE DE L OR

-Tous d origine hydrothermale, faisant intervenir des solutions chaudes entre 100 et

450 C dans lesquelles les minéraux aurifères précipitant en profondeur et en surface.

Gisement des ceintures volcaniques ou greenstone belt : origine hypo et mesothermaux.

Veines de quartz et carbonates a l état natif ou a or libre. (EM, resistivite et VLF)

Shear zone associes aux veines de quartz et a des sulfures/oxydes de fer.

Disséminé dans la roche volcaniques et associes aux sulfures de type As-Py. Roches

basiques à magnétite et pyrrhotite (détection=magnétisme). Souvent très altéré donc

facilement exploitable car faible teneur mais gros volume.

Gisement type VMS : dans les sulfures de métaux de base en sous-produit (polarisation

induite).

Porphyriques : riche en Cu/Au

Type Skarns : associes à d’autres métaux.

Gisements épithermaux : issue de grandes convections hydrothermales mises en

mouvement par un réchauffement magmatiques dans la portion sup de la croute (5 à 10

km).

-Les chapeaux de fer sont l expression de l oxydation en surface de minéraux sulfures

riches en fer ou de roches basiques sulfures. Ca donne des oxydes tel que l’hématite la

goethite ou la limonite.

-filon de quartz de 2 générations : 2,5 à 1,6 Ga et 25 a 1,5 Ma.

-Deux type de gisement : soit a or libre avec de l argent dans les filons de qtz, soit

associes a des sulfures.

-qtz texture saccharoïde, translucide bleute a fumé.

-les roches precambriennes inf sont souvent de faibles degrés métamorphiques type

micaschiste ou amphibolites. Jamais dans granites ou gneiss, sauf si shear

zones=cisaillement ductiles.

-Au Mexique, liée à une granodiorite+filon qtz liee a la granodiorite. Anomalie à AS-Au

combinée.

-l’or est souvent associé à l’argent à l’état natif (électrum).

-les roches du cénozoïque sont liée à la ceinture circum pacifique (marge actives) et a un

volcanisme acide a intermédiaire. C’est une minéralisation aurifère épithermale liée à

une altération hydrothermale de faible température et qui joue un rôle fondamentale

dans la genèse de ces gites.

L or se situe en bordure de la zone altère (argilisee ou porphyllitique) associée a du

cuivre et du molybdène.

La pression joue un double rôle. Quand une fracture d’origine magmatique ou crustale

affecte les fluides, la dépressurisation suffit pour précipiter le quartz des fluides. De plus,

la dépression relâche les volatiles ce qui affecte aussi la précipitation de l’or. En effet, le

H2S (qui est le ligand qui rend l’or soluble) va dégager et l’or va donc précipiter au

même endroit que le qtz !

L’or ne précipite pas dans le facies granulite (5kb-800C) car les fluides ne sont pas

saturés en or sous ce facies. Ils viennent donc d’au-dessus !

Rôle fondamental du processus de MEP tel que les failles, dykes, ring dykes (fosses d

effondrement d une caldera), cisaillement…

-Granites : la majorité des minéralistaions se localisent à la périphérie des plutons et des

contacts sommitaux peu pentés. Les zones à or enveloppe le pluton et sont favorables

dans les cratons anciens érodés. L’origine des métaux est mêlée à celle du granite. Le

granite remplace des roches sed, méta ou volca. Si le remplacement est métasomatique,

l’origine des métaux est profonde ! Lors de sa mise en place, le granite remobilise les

minéralisation préexistantes dans les roches autochtones ; le stock métallifère d’un

massif granitique pourrait être à la fois d’origine profonde et superficielle. Les gites

filoniens sont généralement associés à des plutons.

1. Cisaillement à or

Les minéralisations associées à la croûte moyenne sont nombreuses et peuvent souvent être mises en relation avec le métamorphisme et les intrusions. Au niveau et au-dessus de la transition ductile-cassant se mettent en place des gisements d'or, tandis que les minéralisations en Pb-Zn, en Sb et en petits métaux se situent généralement en domaine plus cassant.

Cisaillement à or dit aussi mésothermaux. Typique du Birrimien d’afrique de l’Ouest et de l’hercynien en France, et surtout à l’Archéen.

Ces gisements se mettent en place le plus souvent à la transition des domaines ductiles et cassants. Ils en occupent souvent des structures secondaires d’accidents majeurs, souvent en limite d’unités lithotectoniques.

Certains gisements occupent la périphérie de pluton tonalitique ou peuvent être associés à des intrusions alcalines tardives.

Dans les roches acides, la minéralogie comprend principalement or natif, carbonates, chlorites, quartz, séricite, pyrite, altaïte, plus rarement tellurures, tourmaline. Dans les volcanites basiques, on trouve surtout de l’or, des tellurures, de la pyrite, de l'arsénopyrite, avec quartz, carbonates, fuchsite. L'argent est peu abondant (Ag/Au<0,1).

Les autres minéraux indicateurs sont la stibine, la scheelite, la galène, la molybdénite. L’arsénopyrite et la tourmaline sont abondants en encaissant sédimentaire.

En domaine cassant plus profond, les filons occupent souvent des zones de failles inverses subverticales, avec des ouvertures en transtension. On observe également des stockwerks qui peuvent donner lieu à des exploitations en masse et, plus rarement, de grandes fentes de tension subhorizontales (Robert et Brown, 1986). Le quartz présente une texture micro-saccharoide; les structures sont laminées (crack and seal). L'or est généralement fin et peu argentifère, associé à pyrite et pyrrhotine, parfois arsénopyrite. Dans ce cas, l'or est parfois piégé dans des sulfures (Le Châtelet, France). Le platine est exceptionnel et associé aux sulfures (Zun-Kholba, Russie).

Les gisements d’or sont fréquemment encaissés dans des roches sédimentaires au faciès des schistes verts (turbidite hosted lode gold). Par leurs anisotropies physiques et géochimiques, les sédiments exercent alors un fort contrôle sur la géométrie des gisements, le long de plan de chevauchement, ou dans la charnière de plis (gisements en selle). Ces gisements contiennent en outre presque toujours de l’arsénopyrite.

L’encaissant est constitué par des argillites, des formations de fer, rarement des dolomies, à un niveau métamorphique de type schiste vert. La minéralisation occupe une ou des zones peu pentées Elle est souvent discontinue et marquée par des stockwerks de veines de quartz conformes et discordantes. Les puissances hectométriques sur une longueur de plusieurs kilomètres sont marquées par des mylonites. Le litage est souvent tectonique et les minéralisations se disposent parfois parallèlement à la linéation d’étirement (Morho Velho). L'or peut occuper des veines tardives sécantes. La minéralogie est marquée par l’abondance d’arsénopyrite, parfois de tourmaline. La présence de shales noirs se traduit par la présence de méthane dans les inclusions.

La minéralisation se situe surtout dans des veines de quartz occupant les charnières anticlinales (saddle reefs), mais aussi dans des zones de quartz sécantes ou subconcordantes. La paragenèse comprend quartz, ankérite et sulfures (pyrite, arsénopyrite, galène et sphalérite).

Les altérations constituent un guide de prospection utile pour ce type de gisement. On observe généralement une carbonatation, une séricitisation et une pyritisation. Deux étapes dessinant une zonalité sont souvent visibles, à chlorite et calcite et à ankérite, séricite et albite. Ces altérations rétrogrades s'accompagnent d'une augmentation de la teneur en or (Perrault et al., 1984), sur quelques dizaines à quelques centaines de mètres autour du gisement. Elles sont plus marquées dans les roches mafiques, plus sensibles à l'altération.

La genèse des gisements d'or épigénétiques a fait l'objet de nombreux modèles génétiques. Ces circulations hydrothermales ont lieu souvent dans des failles inverses.

FLUIDE et ORIGINE : La diversité de mise en place de ces gisements est reflété par la large game de température enregistrée par les inclusions fluides. La majeure partie des gisement se serait mise en place vers 250-400°C à des pressions entre 1 et 3 Kb. Les gisements plus profonds se seraient mis en place vers 700°C et 5 Kb (McCuaig et

Kerrich, 1998). Les fluides serait neutres ou légèrement alcalins, riches en CO2 et CH4 (10-30% d'espèces carboniques), très peu salins (1-10% eq. NaCl), contenant du soufre. L’or est transporté sous forme de complexes bi-sulfurés (Mikucki, 1998). Plusieurs mécanismes sont susceptibles de provoquer la précipitation de l’or : interactions avec un encaissant riche en fer (BIF, basaltes tholéitiques, etc.), provoquant la perte de H2S du fluide; interaction avec un encaissant riche en carbone (shales graphiteux) provoquant une réduction du fluide; baisse du pH ; ou départ du soufre dans une phase vapeur. Ces fluides pourraient provenir du manteau, avec un dégazage de CO2 provoqué par la granulitisation (Cameron, 1989; Colvine, 1989), de la croûte inférieure ou de la surface (Nesbitt et Muehlenbachs, 1989). L'intervention de magmas felsiques ou alcalins a été proposée. L'hypothèse la plus vraisemblable fait appel à une dévolatilisation métamorphique susceptible de mobiliser de grandes quantités de fluides et de les focaliser le long de zones de failles (Kerrich et Fryer, 1988). L'âge isotopique souvent tardif des gisements par rapport au métamorphisme reste cependant encore mal expliqué.

A l'échelle régionale, on prospectera ces gisements au voisinage des grandes zones de

failles, en particulier le long des contacts entre volcanites et sédiments. L’abondance du

fer ou du carbone dans l’encaissant est un caractère favorable. La position des failles

peut être déterminée en télédétection, par magnétisme ou électromagnétisme, voire en

sismique réfraction. Il existe souvent un contrôle par la nature de l'encaissant et les

zones de plis. L’électromagnétisme peut parfois permettre une recherche directe (VLF).

A l'échelle tactique, on peut mesurer la concentration au mètre carré, ou la composition chimique des volantes de quartz; un échantillonnage de ce type, puis la détermination des directions favorables et leur recherche par l'étude des photographies aériennes a permis de découvrir le gîte de Silidor (Abitibi). Le quartz aurifère présente souvent une couleur bleutée distinctive. On utilise la géochimie de surface tant en reconnaissance stratégique qu'en prospection tactique et la lithogéochimie parfois jusqu'à quelques centaines de mètres. Le choix des éléments doit être adapté à la maille: on utilise une géochimie emboîtée, où les structures précoces présenteront une signature à Au, As, Sb, les structures intermédiaires montreront un or indépendant de Sb et les structures les plus matures, du Pb, Sn, Bi, B, fonction de la nature de la lentille compétente. Te, W, Ag ont également été utilisés. On a utilisé parfois la scheelite comme indicateur en prospection alluvionnaire (Indes, Californie). L'or et le thallium montrent un fort enrichissement dans l’humus. A l'échelle tactique, les zones de cisaillement montrent un lessivage en Na2O et un enrichissement en K2O.

2. Porphyres à or

Les porphyres à or constituent un type particulier; on en connaît plusieurs

associations: alcalin dans la cordillère canadienne (Mt Miligan, Ajax...), dioritique à

monzodioritique de type I (série à magnétite) dans le Nord-Est de l'Australie et l'Alaska

(Pogo). Il s'agit généralement de magma très oxydé; la minéralisation se présente

souvent comme un ensemble de veinules de quartz sans sulfure, avec de fines

altérations. On observe souvent des altérations à biotite ou à albite. L'or est parfois

directement associé au cuivre, mais peut constituer le seul minéral économique (Barr et

al., 1976). L’association minéralogique peut être oxydée, avec hématite, magnétite et

sulfates, parfois chalcopyrite, ou sulfurée, avec de la pyrrhotine dans un milieu ayant

subi une ébullition (Rowins, 2000). Le porphyre shoshonitique de Skouries (Grèce) est

riche en uranium et thorium. Ces porphyres à or pourraient être associés à des contextes

particuliers de subduction : soit une subduction normale entrainant une déshydratation

précoce suivie par des fluides potassiques supercritiques à grandes profondeurs

(magma alcalin), soit une subduction plane ou une double subduction provoquant un

maintien de la plaque à pression constante, ce qui provoque une fusion de la partie

supérieure de la plaque et la production de magmas adakitiques ou potassiques

(Solomon, 1990; Thiéblemont et al., 1997; Maughan et al., 2002; Mungall, 2002).

La profondeur de l'érosion est déterminante: la racine se reconnaît au caractère

équigranulaire, à l'absence de Pb-Zn. Les outils principaux sont la télédétection

(anomalie de couleur), le magnétisme aéroporté, la gravimétrie, la polarisation

provoquée, la géochimie des sédiments de ruisseaux (Cu, Mo, Au, cf. Lawyers, Panguna),

la géochimie sol (Cd, Zn, Bi, K...), ou des fines de talus (Los Pelambres), la reconnaissance

de rutile rouge et de la biotite, les altérations très caractéristiques, voire les inclusions

fluides très riches en sels. Les méthodes géophysiques sont efficaces, en repérant le halo

de magnétite en électromagnétisme, la pyrite par polarisation provoquée au cœur. La

densité des fractures augmente vers le cœur du système (Titley et al., 1986).

3. VMS

Epithermale ! 50-300C, hot spring.

Gangue : qtz, baritine, fluorine, calcite, dolomite, hématite, chlorite, rhodo.

Min : S, Antimoine, gold, silver, stibnite, galene, sphalerite, chalcopyrite.

Gossan= processus d’altération supergene de depot epithermal métallique en cap

d’oxyde de fer du à l’oxydation de la pyrite en limonite, goethite et hematite.

VMS=exhalative deposits

On parle de concentration hydatogène=circulation d’eau d’origine non magmatique. Les

eaux météoriques et emprisonnés dans les sédiments peuvent se réchauffer en

profondeur. Il nait ainsi une circulation aqueuse d’autant plus susceptibles de déplacer

des Miné préex. qu’elles contiendront des substances favorisant la dissolution de ces

Miné. Celles-ci se déposent dans des fissures ou des failles. La migration se fait de bas en

haut, inversement ou latéralement.

4. Listwanites ?

5. CEINTURE ROCHE VERTE

Type australie : associés à des roches vertes (gabbros, dolerites, basaltes, tufs), il existe

des filons aurifères. A l’or s’associe du Cu et Ni (marque roche basique mantéllique),

métaux fréquents des roches vertes (+Ag, Pb, mercure).

6. Granite et pegmatite

Type France : Or dans les quartzs d’origine hydrothermaux. L’or se situe dans les

orthogneiss, plus particulièrement dans les failles orientés NE-SW. Des roches d’origine

volcanique, sous de forte pression et HT colmatent ces failles préexistantes lors de la

collision hercynienne (370Ma). Les filons mesurent 1 km de long et 400m de

profondeur. Le minerai se trouve sous forme de sulfures à mispickel dans du quartz,

invisible à l’œil nu. Aussi, sous forme visible dans du quartz gris-bleuté, généralement en

contact de granite. Minéralisation mésothermale.

Vers la fin de la chaine varisque s’effectue une inversion de régime tectonique (de

compressif à distensif) vers 300Ma. En relation avec cette inversion et couplée à un pic

thermique se déclenche un événement hydrothermal majeur d’ampleur régionale par

une circulation de fluide à l’échelle crustale et le piégeage successif des métaux (w à 320,

Au à 300, zn-pb-U au permien). La diversité de ces gites mésothermaux résulte des

différentes profondeurs de mise en place des minéralisations (encaissant, géométrie des

structures, morphologies des corps minéralisés, expression de l’or, taille, etc…).

La majorité des Miné se localisent à la périphérie des plutons et dans les contacts

sommitaux peu pentés. Les stades d’érosion des massifs granitiques influencent sur les

Miné trouvées. Ainsi les boucliers très érodés montrent des minéralisations à or car la

zone de l’or entoure le pluton.

Des granites, 2 lignés se séparent du magma :

-pneumatolitique (volatile) : cette lignée qui s’échappe du magma va remonter loin du

magma.

-pegmatitique : qui dérive du magma résiduel et demeure sur place pratiquement.

Le stock métallifère d’un granite peut etre à la fois d’origine profonde et supeficielle par

remplacement métasomatique des roches préexistantes et des métaux qu’elles

contiennent. Il les remet en mouvement et les concentres par (cristallisation

fractionnée ?).

7. Type malaisie :

-fluide hydro donnant des qtz en zone de faille au niveau épi (50-200C, pas dépendant

de la profondeur !!!) et méso (medium) de la CC qui correspond à la limite zone

cassante-ductile (3-12 km et 200-400C). mésothermal : sulfure (py, calco, galène,

sphalerite, bornite) et carbonates (sidérite, calcite, rhodochrosite), argile d’altération

(mica vert type fuschite, chlorite, séricite). En relation étroite avec roche ignée spatiale

et dans le temps.

-type arc océanique (nouvelle Calédonie) : épithermal Au +porphyrique (granite en

skarns associé à Cu).

-back arc (mer japon-soudan) : VMS

-rift (Islande) : fumerole VMS et carlin type (roche sédimentaire ?) en épithermale !

-collision plaque orogénèse (limousin): dans failles (liés aux terrains accrétés dans les

subductions) avec granite (mésothermal) + épithermal +porphyrique type skarn avec

granite en contact (Au-Cu).

-veines souvent très fine, mais très large et longue !!!

Hypothermal : Cu-Au (400-300C)

Mesothermal : Cu-Pb-Zn-Ag-Au (300-200)

Epithermal : Au-Ag-Hg (200-50)

-Chez les hot springs-VMS (épithermal), on a 2 catégories :

1-Low sulphidation : mixture entre fluide magmatique et eau météorique à Ph neutre.

Au avec qtz, calcite parfois. Adularia, illite, carbonates, sphalerite, galène. Souvent en

stockwork ou veine de remplacement.

2-high sulphidation : dominance magmatique pour la source des fluides ! pH acide,

accompagné de roche silicifié ! Avec chalcopyrite, alunite, kaolinite, barite. Souvent en

brèche et en minerai dissiminés.

-type de piège en épithermal et porphyry copper mineralization :

1-veine de tension

2-faille et contrôle structurale

3-brèche

4-contrôle lithologique

5-stockwork vein, disseminé (dépendant de la perméabilité et la porosité de la roche.

Plus le fluide est chaud et le mur et froid, plus il y a aura d’altération, de pénétration de

la minéralisation dans l’encaissant et existence de minéraux nouveaux de réassemblage.

6-karst, remplacement de sédiment : Comme les magmas, les solutions hydrothermales

qui les accompagnent peuvent aussi mobiliser et véhiculer des minéralisations

préexistantes, notamment d’origine sédimentaire. Ces minéralisations se déposent par

remplacement dans les calcaires ou en remplissages de fractures. Une forte altération

hydrothermale les accompagne avec métasomatose (apport Silice, fer et départ de Ca).

-les fluides volatiles d’origine magmatique sont riche en : So2, CO2, H2O, HCl, HF.

-les filons hydrothermaux se mep soit par remplacement soit par remplissages avec

réouvertures. Ils altère la roche en caissante et s’accompagne souvent de pyrite, séricite,

kaolinite, chlorite et hématite.