Cette thèse visait à mieux définir les méthodes de ciblage et apporter des éléments de réponse sur la genèse des gisements d'or de type orogénique en périphérie des grands couloirs de déformation archéens par le biais d'approches numériques novatrices. Cette thèse est présentée sous forme de trois articles. Le premier article traite de la distribution mathématique des gisements aurifères de type orogénique le long des grands couloirs de déformation. Une approche permettant de d'établir que la localisation des gisements se situant le long de structure de premier ordre n'est pas indépendante de la localisation de ses voisins a été développée. Cette approche permet de donner des éléments de réponse sur la formation de ces gisements et de générer des probabilités de découvertes à l'échelle régionale. La deuxième partie de cette présente une méthode l'évaluation du potentiel minéral sous couverture sédimentaire en 3D. Les teneurs aurifères compilées dans le secteur ont permis d'évaluer et de quantifier les relations spatiales existantes entre certaines entités géologiques et les emplacements minéralisés afin de cibler les endroits à haut potentiel. Enfin, les travaux présentés dans le dernier chapitre visent à délimiter les zones possédant une perméabilité structurale accrue lors de l'épisode de déformation contemporain à la mise en place de gisements aurifères de type orogénique. Une modélisation géomécanique 3D qui tient compte des propriétés physiques des roches a été effectuée sur un segment de faille choisi en utilisant un code d'élément fini. La déformation s'effectue en attribuant sur chaque discontinuité structurale des vecteurs ou des champs de déplacement en fonction des observations de terrain. ______________________________________________________________________________

Le Vanadium produit dans le monde est issus à près de 90% de complexes ignés comme celui du Bushveld en Afrique du Sud. Le Complexe de la Rivière Bell est localisé dans le camp minier de Matagami, au nord de la province d'Abitibi. C'est une intrusion litée de 750km2, d'âge 2725Ma qui présente un potentiel en vanadium, fer et titane. La partie ouest du complexe, entourée de gisements de sulfures massifs volcanogènes, présente une base de gabbros, une zone supérieure litée de gabbronorites contenant des lits d'oxydes à Fe-Ti-V, surmontée par une zone de granophyres. La zone d'oxydes, hôte des minéralisations en vanadium fut jusqu'à présent peu étudiée. La zone litée est marquée par un métamorphisme rétrograde au faciès amphibolite à schistes verts. Elle comprend des lits d'oxydes massifs et semi-massifs globalement orientés Est-Ouest, à pendage subvertical et à polarité vers le Nord. Elle contient également des séquences de gabbronorites mélanocrates à leucocrates, à oxydes disséminés. Les zones d'oxydes ont une épaisseur jusqu'à 200m avec des lits centimétriques à décimétriques, dont les teneurs moyennes de 27,3% Fe, 39,04% Fe2O3, 6,55% TiO2 et 0,42% V2O5. On observe plusieurs séquences magmatiques primaires, directement liées au processus de cristallisation fractionnée. Une phase tardimagmatique de bréchification, donnant des brèches à ciment de gabbronorites pegmatitiques, est présente au sommet de la zone litée. Les oxydes présents dans la zone litée sont l'ilménite et la titanomagnétite. La titanomagnétite présente des exsolutions d'ilménite en treillis associées à de l'ulvöspinelle et de l'hercynite. Le vanadium est inclus dans la structure cristalline de la magnétite où les ions V3+ vont remplacer les ions Fe3+. Les observations texturales et les analyses géochimiques montrent que la zone supérieure litée du Complexe de la Rivière Bell est vraisemblablement issus d'une injection de magma mafique associée à un mélange avec un liquide résiduel enrichi en V-Fe-Ti. Ce mélange est possiblement issu de la zone de gabbros massifs sous-jacente. Plusieurs particularités distinguent le Complexe de la Rivière Bell d'autres complexes connus dans le monde comme celui du Bushveld, impliquant une mise en place avec un fort contraste thermique, vraisemblablement à faible profondeur. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : gisement de vanadium, complexe mafique, titanomagnétite, litage magmatique, cristallisation fractionnée.

Th. doct.--Géol. du pétrole--Toulouse 3, 1991. / 1992 d'après la déclaration de dépôt légal. Bibliogr. p. 187-196.

Au Maroc, de nombreux filons à Pb-Zn-Ag sont encaissés dans des séries paléozoïques recoupées par des granitoïdes tardi-varisques. L'association spatiale de ces filons avec ces intrusions magmatiques a souvent été interprétée comme la preuve d'un lien génétique entre la mise en place des granitoïdes et l'hydrothermalisme minéralisateur. Toutefois, des observations récentes permettraient d'envisager que ces minéralisations puissent être post-hercyniennes, remettant en cause les modèles génétiques, et donc les stratégies d'exploration de ces métaux. Le district polymétallique de Tighza-Jbel Aouam (Maroc central) où des minéralisations à Pb-Zn-Ag sont concentrées autour de petits stocks granitiques est un site privilégié pour étudier les relations spatio-temporelles entre les granitoïdes et les minéralisations associées. Les objectifs de la thèse ont donc été : (i) d'approfondir la minéralogie des minéralisations, (ii) d'utiliser les méthodes géochronologiques les plus pertinentes pour dater les minéralisations, (iii) d'étudier les transferts magmas-fluides-métaux depuis les zones profondes (manteau, croûte inf.) vers les zones les plus superficielles de la lithosphère, à l'aide de traceurs géochimiques. Les stocks et dykes granitiques de Tighza ont été analysés et datés par U/Pb sur zircons. Ces roches appartiennent à une lignée calco-alcaline potassique et les datations mettent en évidence trois évènements magmatiques et hydrothermaux associés: (i) entre 320 et 300 Ma, mise en place de quelques dykes et des stocks granitiques ; (ii) entre 300 et 280 Ma, mise en place d'un pluton, actuellement non affleurant, accompagné par un hydrothermalisme responsable de la formation d'une auréole de métamorphisme hydrothermal, et du développement de minéralisations à W-Au ; (iii) entre 280 et 240 Ma, mise en place d'un réseau important de dykes NE-SW, accompagné par un hydrothermalisme minéralisateur en Pb-Zn-Ag caractérisé par une altération à chlorite-muscovite-calcite des métasédiments encaissants. L'étude détaillée des paragenèses des filons à Pb-Zn-Ag a permis d'établir le caractère pulsatoire de la précipitation des minéralisations. Quatre paragenèses successives ont été identifiées : (P1) stérile à sidérite ± quartz ; (P2) à calcite ± ankérite + sphalérite + galène ± sidérite ± quartz ± calcédoine ; (P3) à sidérite + sphalérite + galène ± quartz ; (P4) stérile à quartz + calcite + pyrite. Ces assemblages minéralogiques synchrones s'accompagnent de minéraux accessoires à éléments des terres rares (monazite, xénotime, synchisite), responsables des hautes teneurs en REE des carbonates de gangue (≃ 700 ppm). Des monazites d'un filon à Pb-Zn-Ag ont pu être datées par Th/Pb à 255 ± 15. L'étude des sources des métaux (isotopes Pb) indique que le plomb des minéralisations Pb-Zn-Ag provient du lessivage de la croûte supérieure. L'étude des sources des fluides minéralisateurs en Pb-Zn-Ag indique une origine crustale (isotopes He, Ar), avec un fort effet tampon par les schistes encaissants les minéralisations (isotopes C, O). Les fluides minéralisateurs en W-Au, sont eux issus d'un mélange entre une source météorique et une source mantellique (isotopes He, Ar), et ont donc une origine distincte du système à Pb-Zn-Ag. Le gisement polymétallique de Tighza-Jbel Aouam est donc caractérisé par le télescopage de plusieurs épisodes magmatiques et hydrothermaux guidés par un accident d'échelle lithosphérique et conduisant à la formation : (i) de minéralisations W-Au mésothermales pouvant être assimilées à un type porphyre, suivies pas (ii) des minéralisations à Pb-Zn-Ag épithermales. Ces épisodes magmatiques et métallogéniques s'étalent sur une durée de près de 80 Ma à la fin de l'orogenèse varisque, et caractérisent parfaitement le contexte post-collisionnel de cet orogène, notamment les effets associés au réequilibrage thermique de la croûte pendant la période permo-triasique et le prérifting Atlantique. / In Morocco, many Pb-Zn-Ag vein-type deposits are hosted in paleozoic series crosscut by variscan granitoids. The spatial association of these veins with the magmatic intrusions has often been interpreted as evidence of a genetic link between the granitoids emplacement and the mineralizing hydrothermal event. However, recent data allow to consider a late-variscan emplacement of these mineralizations. Genetical models must thus be reviewed, as well as the exploration of these base metals strategy. The polymetallic district of Tighza-Jbel Aouam (Central Morocco), were Pb-Zn-Ag vein-type deposits are located around small granitic stocks, has been selected to study the spatial and temporal relationships between granitoids and associated mineralizations. The aims of this work have been: (i) to go further into the mineralizations mineralogy, (ii) to use appropriate geochronological methods to date the mineralizations, (iii) to study the magma-fluids-metals transfers from the deeper areas (mantle, deep crust) to the upper lithosphere, using geochemical tracers. Granitic stocks and dykes of Tighza have been analyzed and dated using U/Pb method on zircons. These rocks belong to a high-K calc-alkaline association and datations show three magmatic and associated hydrothermal events: 320 to 300 Ma, stocks with few dykes emplacement; 300 to 280 Ma, pluton emplacement with associated hydrothermal event and responsible for a hydrothermal metamorphic halo, mineralizing the W-Au ore; (iii) 280 to 240 Ma, NE-SW dykes network emplacement, associated with a Pb-Zn-Ag mineralizing hydrothermal event, characterized by a chlorite-muscovite-calcite alteration of the hosting metasediments. The detailed study of Pb-Zn-Ag veins paragenesis showed the pulsated character of the mineralization precipitations. Four successive paragenesis have been identified: (P1) siderite ± quartz; (P2) calcite ± ankerite + sphalerite + galena ± siderite ± quartz ± chalcedony; (P3) siderite + sphalerite + galena ± quartz ; (P4) quartz + calcite + pyrite. These synchrone paragenese are associated with REE-minerals (monazite, xenotime, synchisite) responsible for the high amount of REE in the gangue carbonates (≃ 700 ppm). Some monazites from a Pb-Zn-Ag vein have been dated at 255 ± 15 Ma using the Th/Pb method. The metals source study (lead isotopes) shows that the Pb of Pb-Zn-Ag mineralizations come from the upper crust leaching. The fluid sources study of Pb-Zn-Ag veins indicates a crustal origin (He, Ar isotopes) strongly buffered by the hosting shales (C, O isotopes). W-Au mineralizing fluids are stemming from a mixing of meteoric and mantellic fluids (He, Ar isotopes). W-Au and Pb-Zn-Ag are thus distinguished mineralizations. The polymetallic district of Tighza-Jbel Aouam is thus characterized by the superposition of several magmatic and hydrothermal events controlled by lithospheric scale leap, leading to the formation of: (i) mesothermal W-Au deposit which can be considered as a porphyry-type mineralization; (ii) epithermal Pb-Zn-Ag mineralization. These magmatic and metallogenic events last over 80 Ma after the end of the varican orogenesis, and characterize the post-collisional context of this orogen, in particular the effects of the thermal balance of the crust during the permo-triassic period and the Atlantic pre-rifting.

Le gisement aurifère de Tamlalt-Menhouhou se situe sur la bordure sud de la boutonnière paléozoïque de Tamlalt (Haut-Atlas oriental), jouxtant la limite entre la chaîne du Haut-Atlas et la chaîne de l'Anti-Atlas. Les minéralisations sont encaissées dans des formations volcano-sédimentaires de l'Ediacarien (âge U/Pb : 569 ± 8 Ma). Deux minéralisations aurifères ont pu être identifiées : (i) une minéralisation aurifère primaire de type "Iron Oxide Copper Gold deposit" (IOCG) associée à un altération sodique (± calcique) caractérisée par un enrichissement en Au, Cu, Fe, Co, Ni, Mo, As, Sb, ± Bi, et (ii) une minéralisation aurifère secondaire de type "Shear zone related gold deposit" associée aux altérations argilleuses et phylliteuses localisées le long des décro-chevauchements. L'étude détaillée à la microsonde ionique effectuée sur les zircons hydrothermaux génétiquement associés au phénomène d'albitisation permet d'obtenir un âge Ordovicien supérieur (449 ± 8 Ma) pour la minéralisation aurifère primaire. Cet âge est confirmé par la datation 40Ar/39Ar sur deux mono-grains de muscovites et souligne le potentiel des zircons à enregistrer des évènements hydrothermaux, et leur intérêt en métallogénie. La minéralisation aurifère secondaire est datée au Stéphano-autunien (293 ± 7 Ma) par géochronologie 40Ar/39Ar sur des phengites associées à l'altération argilleuse et phylliteuse et aux veines de quartz aurifères. Cet âge souligne l'importance de cette orogenèse pour la remobilisation de pré-concentrations métallifères. / The Tamlalt-Menhouhou gold deposit is located on the southern edge of the Neoprotérozoic-Palaeozoic Tamlalt inlier (Eastern High-Atlas), just north of the limit between the High-Atlas belt and the Anti-Atlas belt. Mineralizations are enclosed in Ediacaran volcano-sedimentary formations (U/Pb age: 569 ± 8 Ma). Two different gold mineralizations were identified: (i) a primary gold mineralization of the type “Iron Oxide Copper Gold deposit” (IOCG) characterized by a strong sodic (± calcic) alteration and (ii) a secondary gold mineralization corresponding to a “Shear zone related gold deposit” and related to a strong argillic and phyllic alteration localized along the shear faults. A detailed ion microprobe study of hydrothermal zircons genetically associated with albitization provide a Late Ordovician age (449 ± 8 Ma) for primary gold mineralization. This age is confirmed by 40Ar/39Ar dating of two muscovite mono-grains, and underscores the potential of zircons to record hydrothermal events, and the interest of these phases for metallogeny. A Late Variscan age (293 ± 7 Ma) is defined by 40Ar/39Ar analysis of phengites from the phyllic alteration synchronous with auriferous quartz vein development, and which is assumed to represent the age of gold mineralization. This age demonstrates the consequences of the Variscan orogeny for the re-mobilization of metalliferous pre-concentrations.

Les exploitations minières sont confrontées à des marchés concurrentiels difficiles, avec des prix des matières premières plutôt en décroissance sur le long terme et pour certains particulièrement instables. Ceci conduit les opérateurs à rechercher de nouvelles approches de l'exploitation, avec deux objectifs : d'abord tirer un meilleur profit de leur gisement; ensuite disposer d'une capacité de réaction, d'adaptation à des conditions changeantes.<br/>Ces deux objectifs conduisent à s'intéresser à la teneur de coupure. Ce paramètre essentiel définit la limite entre minerai et stérile. Il est utilisé au stade de l'étude du projet minier et sert alors à la définition des contours du gisement industriel.<br/>L'ide développée dans ce document repose sur le fait que lorsque ce paramètre est appliqué à un volume de petite dimension, il peut être ajusté à court terme et permet une sélection plus efficace (en ce sens qu'à un niveau équivalent de récupération de métal, il permet d'écarter un tonnage plus important de matière). Cette idée conduit à proposer un modèle, dérivé des modèles par étapes limitantes, de détermination de la teneur de coupure optimale pour ce type d'exploitation, qualifiées ici de sélectives. Les difficultés de la mise en œuvre, qu'il s'agisse de difficultés liées à l'estimation géologique ou à la planification à court terme de l'exploitation, sont également abordées.

L'objet de cette thèse est la modélisation de l'hétérogénéité souterraine. Pour ce faire, nous avons adapté l'approche de simulation multipoints (MP) qui reproduit et conditionne des formes géométriques complexes fournies par des modèles génétiques non conditionnels. Initialement, l'approche MP n'était applicable que moyennant l'hypothèse d'une certaine stationnarité spatiale de l'hétérogénéité. Pour étendre l'approche MP au cas non stationnaire, deux algorithmes ont paru dans la littérature : le modèle Tau et l'algorithme de classement. Les deux révèlent des artefacts géométriques sans pour autant restituer les contraintes non stationnaires. Dans ce travail, nous avons proposé un nouvel algorithme de simulation MP non stationnaire. Il évite des inconvénients des algorithmes existants et intègre des contraintes spatiales continues. Les résultats expérimentaux montrent aussi que notre algorithme a un domaine d'applicabilité bien plus vaste que ceux existants.

Les Basses-Terres du Saint-Laurent renferment des saumures ayant des salinités équivalentes à 10 fois la salinité de l'eau de mer. Ces saumures, trouvées dans les unités cambro-ordoviciennes du Potsdam, Beekmantown, Chazy, Black River et Trenton, sont parfois associées à des accumulations de gaz naturel. Junex Inc. possède plusieurs puits dans la région de Bécancour où l'on retrouve ces saumures et accumulations de gaz naturel. On développa donc, en partenariat avec la société Junex, un projet permettant de caractériser les saumures en y analysant les concentrations et les rapports isotopiques en gaz rares. L'objectif initial de ce projet était de déterminer la provenance de ces saumures, d'évaluer un temps de résidence et de contraindre un âge de migration, s'il y avait lieu. Les analyses en ions majeurs (Ca, Na et CI) et isotopiques (δ¹⁸O, δD et ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr) indiquent que les saumures ont probablement interagi pendant un certain temps avec une roche silicatée, impliquant que les saumures auraient migré verticalement du socle ou du grès de base à leur position stratigraphique actuelle. Afin de mieux caractériser l'origine des saumures, on échantillonna du gaz provenant de 8 puits appartenant à la société Junex Inc. Ces échantillons furent analysés au laboratoire de gaz rares de l'Université du Michigan pour les divers isotopes d'hélium, néon, argon, krypton et xénon. Les résultats des isotopes de ceux-ci présentent une signature mantellique diluée par une production radiogénique et une contamination atmosphérique. Les relations entre les principaux isotopes radiogéniques (⁴He, ²¹Ne* et ⁴⁰Ar*) suggèrent que ceux-ci sont tous présents et produits dans la roche. On peut donc déduire que le signal mantellique provient d'une source avec un rapport ²¹Ne/²²Ne plus faible que celui des MORB (0.075) et implique donc la présence d'une source plus profonde. On s'est inspiré du modèle de Torgersen pour produire un modèle de vieillissement du signal mantellique. En testant un signal mantellique initial provenant des Montérégiennes, soit une source de type HIMU, on obtient des âges correspondants, soit entre 66 Ma et 250 Ma. Puisque le modèle est concordant, on peut affirmer que les Montérégiennes sont la source la plus plausible pour le signal mantellique observé. On peut aussi statuer que les saumures et les gaz rares mantelliques observés ont probablement une origine commune. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Géochimie des gaz rares, Saumures, Gaz naturel, Bécancour, Intrusions Montérégiennes.

La zone de cisaillement de Dunraine est un couloir de déformation subvertical d'orientation ENE-OSO qui recoupe la Formation de Val d'Or (FVO) dans la partie sud-est de la Sous-province de l'Abitibi. La FVO est interprétée comme étant un massif volcanique sous-marin archéen caractérisé par des roches volcaniques et volcanoclastiques andésitiques à rhyolitiques d'affinité transitionnelle à calco-alcaline qui sont hôtes de plusieurs gisements de sulfures massifs volcanogènes. La zone de cisaillement de Dunraine contient un gîte cuprifère (i.e. gîte de Dunraine) peu étudié et dont la nature exacte est méconnue. Ce mémoire vise à clarifier le contexte géologique de mise en place du gîte de Dunraine ainsi qu'à définir l'effet de la déformation sur la minéralisation et les roches encaissantes. Le secteur de Dunraine est caractérisé par des laves massives à bréchiques et des roches volcanoclastiques de composition andésitique à rhyodacitique et d'affinité transitionnelle à calco-alcaline qui sont généralement porphyriques à feldspath et/ou quartz ainsi que par des intrusions synvolcaniques à syntectoniques mafiques à intermédiaires. Ces roches de la FVO sont en contact au sud-est du secteur étudié avec des laves de composition mafiques coussinées à massives d'affinité tholéiitique de la Formation de Héva. La minéralisation se présente sous la forme d'un horizon étroit (1-10 mètres) et latéralement étendu (plus de 2 km) de veinules et disséminations de pyrite-chalcopyrite avec localement des traces de sphalérite et d'or. Cette minéralisation est encaissée dans une série de roches volcanoclastiques dacitiques fortement altérées. L'altération de la roche encaissante forme un halo de moins de 10 mètres autour de la minéralisation. Cette altération est zonée avec 1) une partie distale séricitisée, 2) une partie médiane riche en chlorite magnésienne et 3) une partie proximale altérée en silice et en chlorite magnésienne. La présence de cordiérite dans les zones les plus altérées suggère l'existence d'une cheminée d'altération synvolcanique. De plus, la minéralisation est fortement affectée par la déformation régionale et est transposée dans le plan de schistosité principal. Plusieurs arguments permettent d'affirmer que la minéralisation s'est formée par remplacement de la roche hôte plutôt que par exhalation: 1) la minéralisation est stratoïde et se retrouve à l'intérieur d'une unique unité volcanique, 2) les épontes inférieure et supérieure de la minéralisation sont altérées et 3) des géodes de dégazage synvolcaniques contiennent de la minéralisation et indiquent une percolation des fluides minéralisateurs dans une roche déjà consolidée. L'épisode principal de déformation ductile relié à l'orogène kénoréenne (D2) affecte de manière importante les lithologies et la minéralisation du secteur de Dunraine. Un anticlinal isoclinal subvertical caractérisé par un axe de plis plongeant de 25° à 40° vers l'ouest plisse la séquence volcanique et la minéralisation. La trace axiale de ce pli passe par le centre de l'intrusion de Dunraine (diorite synvolcanique) et se poursuit dans une charnière de pli se situant dans les roches volcaniques à l'ouest du secteur de Dunraine. Une faille inverse à vergence sud, qui semble reliée à l'épisode de déformation D2, recoupe le flanc sud du pli et marque le contact inférieur de la zone 4 de la mine Dunraine. Les événements de déformation D2 tardif et D3 sont caractérisés par des mouvements dextres reliés à un événement de compression est-ouest tardif. Ces incréments de déformation n'ont par contre aucune influence notable sur la distribution de la minéralisation dans le secteur de Dunraine. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : cuivre, minéralisation synvolcanique, remplacement, cisaillement, pli, structure, Abitibi, Val d'Or.

Une campagne d'échantillonnage de fluides a été effectuée en 2008 et 2009 dans le champ géothermique de Los Azufres, qui se trouve dans la Ceinture Volcanique Transmexicaine, afin de développer de nouveaux outils géochimiques pour tracer l'évolution de ces fluides qui sont exploités pour la production d'énergie électrique. Lors de ces campagnes, une carotte de dépôts hydrothermaux a été prélevée dans le secteur de thermes de Maritaro (Los Azufres) où les phénomènes hydrothermaux à la surface (fumerolles, volcans de boue, etc.) sont les plus actifs. Le but de cette étude était de dater ces évènements hydrothermaux par le moyen des chronomètres 226Ra, 228Ra et 210Pb, en utilisant la méthode développée par Condomines et al. (1999). Pour déterminer les possibles sites minéraux où le radium pourrait se concentrer, la minéralogie et la chimie de la carotte ont été examinées par diffraction des rayons X et par fluorescence des rayons X. Les résultats ont montré la présence de minéraux secondaires comme les argiles (kaolinite) et les sulfates hydratés de potassium (alunite) qui sont des produits d'altération de roches volcaniques par les eaux thermales acides. Les concentrations du radium (226Ra de 0.502 à 1.514 dpm/g, 228Ra de 0.077 à 1.302 dpm/g) et du plomb (210Pb de 0.204 à 0.734 dpm/g) mesurés dans les sédiments montrent une forte diminution par rapport aux teneurs mesurées dans les fluides du champ géothermique de Los Azufres (226Ra de 0.1688 à 3.0989 dpm/g). D'autre part, les ratios 228Ra/226Ra et 210Pb/226Ra s'approchent de l'équilibre séculaire. Cette absence de radium peut être expliquée par l'inhibition de l'adsorption du radium sur les argiles et les sulfates dans un environnent fortement acide avec un pH ≤ 3. Néanmoins, en appliquant des modèles chronologiques simples nous pouvons estimer des âges maximaux de 20 à 50 ans de la mise en place des dépôts hydrothermaux superficiels du secteur de Maritaro, démontrant une activité hydrothermale intense. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : radium, dépôts hydrothermale, Los Azufres, Maritaro, fluides hydrothermales