Thèse de doctorat : Quaternaire et préhistoire : Lille 1 : 2003. / N° d'ordre (Lille 1) : 3362 G. Résumé en français et en anglais. Bibliogr. p. 228-247.

Mémoire (M.Sc.T.)--Université du Québec à Chicoutimi, 1996. / Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Th. doct.--Géosci. et matières premières--Nancy--Inst. natl. polytech. de Lorraine, 1998. / Bibliogr. p. 297-303. Résumé en français et en anglais. 1998 d'après la déclaration de dépôt légal.

Le gisement nickélifère latéritique de Nouvelle-Calédonie, développé au toit de la Nappe des Péridotites, représente près de 20% des ressources mondiales en nickel. Afin de mieux comprendre la formation de ce gisement, notre étude, portant sur le massif de Koniambo, se singularise par la volonté de ne pas se focaliser uniquement sur la zone minéralisée. L’approche employée a combiné : i) l’analyse de la déformation interne de l’ensemble du massif, ii) la caractérisation isotopique de deux sous-produits supposés de l’altération supergène que ont les veines de quartz et les veines de magnésite, iii) la modélisation 3D du gisement nickélifère, basée sur les données de plus de 6000 forages de subsurface et sur l’étude d’affleurements ponctuels au sein de la zone minéralisée. L’évolution spatiale et temporelle de la déformation associée à la serpentinisation est décrite au travers des ~800 m d’épaisseur structurale du massif de Koniambo. La partie supérieure du massif, très fracturée, préserve la marque d’au moins deux événements précoces de déformation. Le premier est associé au réseau de failles à antigorite et le second au réseau de failles à serpentine polygonale. La semelle serpentineuse, épaisse de ~200 m, est constituée de brèches et mylonites et enregistre un cisaillement tangentiel diffus associé à la serpentine polygonale et à la magnésite. La semelle représente ainsi un niveau de décollement majeur en base de nappe. Entre la semelle et le haut du massif, un niveau intermédiaire est identifié, caractérisé par la présence de zones de cisaillement plurimétriques probablement connectées à la semelle. La caractérisation 3D de la distribution du nickelau sein du niveau saprolitique, à l’échelle du gisement comme à l’échelle de l’affleurement, permetde mettre en évidence l’existence de processus impliquant une redistribution non pas seulement verticale, comme il est classiquement admis, mais aussi latérale, mécanique ou associée à des fluides, à l’origine d’importants enrichissements locaux. L’analyse isotopique des veines de quartz associées au minerai garniéritique met en évidence les conditions d’hydrothermalisme de basse température associées à leur formation. La caractérisation structurale et isotopique (couplage ''isotopes stables'' et ''clumped isotope thermometry'') des veines de magnésite situées dans la semelle serpentineuse permet de documenter leur caractère syn-tectonique et la nature météorique et de basse température du fluide dont elles sont issues. Ceci nous amène à proposer que la tectonique active a pu faciliter l’infiltration de l’eau météorique impliquée dans le processus de latérisation depuis le sommet jusqu’à la base de la nappe. / The New Caledonia nickel laterite ore deposit, developed at the top of the Peridotite Nappe, hosts about 20% of the nickel resources worldwide. In order to better understand the formation of this eposit, our study, focusing on the Koniambo Massif, is not restricted to the ore zone but concerned with the whole peridotite pile. Our approach combined: i) the analysis of the internal deformation of the massif, ii) the isotopic characterization of quartz and magnesite veins which are suspected to represent by-products of the laterization process, iii) the 3D modelling of the lateritenickel ore deposit, based on a dataset of ~6000 subsurface boreholes and the study of some outcrops located into the mineralized area. The spatial and temporal evolution of the deformation associated with serpentinization is described across the ~800 m-thick rock pile of the Koniambo Massif. The upper part of the massif is densely faulted and preserves the record of two early deformation events. The first one is associated with synantigorite faults and the second one with syn-polygonal serpentine faults. The ~200m-thick serpentine sole is composed of breccias and mylonites and records pervasive tangential shearing associated with polygonal serpentine and magnesite. Thus, the serpentine sole represents a major décollement at the base of the nappe. Between the sole and the upper part of the massif, anintermediate structural level is identified, characterized by the presence of plurimetric shear zones that probably merge with the sole.The 3D characterization of the nickel distribution in the saprolite level, at both deposit and outcrop scales, gives evidence for processes implying not only vertical (as commonly assumed) but also lateral nickel redistribution. This lateral transport ismechanical or associated with fluids and leads to significant local enrichments. The isotopic characterization of the quartz veins associated with garnieritic ore shows that they formed under low temperature hydrothermal conditions. The structural and isotopic (coupling “stable isotope” and “clumped isotope thermometry”) characterization of the magnesite veins located at the serpentine sole shows that they are syn-tectonic and derived from low temperature meteoric water. As a result, we propose that active tectonics has enhanced the infiltration of the meteoric waters involved in the laterization process down to the base of the nappe.

Les circulations de fluides aux interfaces entres les socles cristallins et leur couvertures sédimentaires sont des événements majeurs de transferts élémentaires dans la croûte. Dans de nombreux contextes, des fluides de bassins peuvent pénétrer dans les socles de faible perméabilité, interagir avec eux, y lessiver des métaux, et donner lieu à des concentrations métalliques, notamment en Pb, Zn, Cu, Ag et U. Les gisements d’uranium de type discordance du bassin d’âge protérozoïque de l’Athabasca (Canada), sont des témoins essentiels de ce type de circulations de fluides, et sont des objets modèles pour comprendre les mécanismes et les conséquences de tels événements. Les inclusions fluides permettent d’échantillonner et d’analyser directement les paléofluides. Malgré les difficultés d’analyse, ces objets de taille micrométriques apportent des informations importantes sur les propriétés des fluides. Les techniques d’analyse disponibles (microthermométrie, LA-ICP-MS, écrasement-lessivage, écrasement sous vide) permettent de reconstituer la température, la pression, la composition chimique détaillée des fluides, dont les teneurs en métaux, ainsi que la composition isotopique de l’hydrogène de l’eau, du chlore et du carbone du CO2 dissous. De plus, l’analyse de la composition isotopique de l’oxygène et du carbone des minéraux dans lesquels sont piégées les inclusions fluides apporte des informations complémentaires sur la température des fluides et les interactions fluides-roches. Cette approche a été utilisée sur six gisements d’uranium du Bassin de l’Athabasca, et a permis d’apporter les résultats suivants, potentiellement généralisables à l’ensemble du bassin. (1) Deux saumures, une calcique et une sodique ont circulé et se sont mélangées à la base du bassin et dans le socle au cours de la formation des gisements à environ 150 ± 30°C. (2) Ces deux saumures ont transporté de l’uranium, dont les concentrations exceptionnelles et très hétérogènes (entre 0.2 et 600 ppm) indiquent qu’il a été lessivé dans le socle. (3) Ces saumures ont une origine commune et se sont formées essentiellement par évaporation en surface de l’eau de mer, et mélange avec des fluides issus de la dissolution de minéraux évaporitiques. (4) La saumure calcique s’est formée par interaction entre la saumure sodique et les roches du socle. (5) Les interactions des saumures avec les minéraux et le graphite du socle, la radiolyse de l’eau, et la synthèse de bitumes ont contrôlé la composition isotopique en oxygène, hydrogène et carbone de ces saumures. / Fluid circulations between crystalline basements and their sedimentary covers are major events for element transfer in the crust. In numerous settings, basinal fluids penetrate the low-permeability basement, interact with basement lithologies, leach metals, leading to metal concentrations, notably Pb, Zn, Cu, Ag and U. Unconformity-related uranium deposits from the Proterozoic Athabasca Basin (Canada) are crucial witnesses and useful tools for the understanding of mechanisms and consequences of such fluid events. Fluid inclusions allow us to directly sample and analyze paleofluids. Despite analytical difficulties, these micrometer size objects provide key information on fluid properties. Available analytical techniques (microthermometry, LA-ICP-MS, crush-leach, in-vacuo crushing) provide reconstruction of temperature, pressure, detailed fluid chemistry, including metal concentrations, as well as isotopic composition of water hydrogen, chlorine and of dissolved CO2 carbon. In addition, analysis of isotopic composition of oxygen and carbon from minerals in which fluid inclusions are trapped provide supplementary information on fluid temperatures and fluid-rock interactions. This approach was used on six uranium deposits from the Athabasca Basin and provided the following results, which can be potentially generalized to the entire basin. (1) Two brines, a calcium-rich brine and a sodium-rich brine have circulated and mixed at the base of the basin and in the basement at the time of formation of uranium deposits, at temperature close to 150 ± 30°C. (2) Both brines have transported uranium, whose exceptional and highly heterogeneous concentrations (0.2 to 600 ppm) indicate that it was leached in the basement. (3) Both brines share a common origin and were formed mainly by surface evaporation of seawater and mixing with fluids originating from dissolution of evaporitic minerals. (4) The calcium-rich brine was formed by interaction between the sodium-rich brine and basement lithologies. (5) Interaction with basement minerals and graphite, water radiolysis, and bitumen synthesis were the main controls on the oxygen, hydrogen and carbon isotopic composition of brines.

Titre de l'écran-titre (visionné le 12 janvier 2024) / Les minéraux indicateurs (MI) fournissent des informations cruciales pour l'exploration minérale dans les terrains glaciaires. Dans les régions de pergélisol, les ostioles sont l'une des structures de cryoturbation les plus courantes dans les sédiments glaciaires et sont donc utilisés couramment pour les études de MI. Nous avons étudié si la dynamique du mouvement interne dans les ostioles peut générer une classification des MI dans la couche active. Dans cette étude réalisée près du gisement d'or orogénique Amaruq, au Nunavut, dans le nord du Canada, plusieurs profils verticaux jusqu'à ~1,3 m de profondeur ont été échantillonnés dans deux tranchées à ~1,5 km en aval glaciaire du gisement, y compris deux profils dans la partie centrale de deux ostioles clairement identifiés en surface (un profil atteignait le pergélisol à 1,30 m de profondeur). La fraction du concentré de minéraux lourds (<2 mm) dans tous les profils contient de l'or et de la scheelite. Les abondances de ces MI présentent une variation verticale qui n'est pas uniforme entre tous les profils. De même, la taille et la morphologie des grains d'or n'ont aucune tendance cohérente. Le till présent dans le pergélisol démontre une plus grande abondance de minéraux indicateurs par rapport au till dans la partie supérieure de la couche active. La variation latérale des MI dans un ostiole à 30 cm de profondeur montre que la plus grande quantité de grains d'or et de scheelite se trouve dans la partie centrale de l'ostiole. La composition chimique de l'or (<400 μm), de la scheelite, et de la chalcopyrite (0.25-2.00 mm) a été déterminée par EPMA et LA-ICP-MS. La composition chimique des MI indique que la plupart des grains sont dérivés du gisement d'Amaruq. Aucun des minéraux ne présente de tendance verticale basée sur sa composition chimique. En résumé, les ostioles ne présentent pas de variations systématiques dans les propriétés des MI (abondance, morphologie, taille et composition chimique) à différentes profondeurs. Cette étude suggère que les processus de cryoturbation ne génèrent pas un fractionnement des minéraux indicateurs dans les ostioles en raison de multiples variables liées aux processus de gel et de dégel (différences de densité, d'humidité, de profondeur maximale de dégel, de durée d'activité, de front de gel, etc.). / Indicator minerals (IM) provide valuable information for mineral exploration in glaciated terrains. In permafrost regions, mudboils (frost boils) are one of the most common cryoturbation features in glacial sediments and are therefore critical for IMs studies. We investigate if the inner motion dynamics in mudboils could generate a vertical sorting of IMs in the active layer. In this study, located at the Amaruq orogenic gold deposit in Nunavut, northern Canada, we sampled several vertical profiles down to ~1.3 m depth in two trenches ~1.5 km down-ice of the deposit, including two profiles in the central part of well-identified mudboils on surface (one reaching the permafrost table at 1.30m depth). The heavy mineral concentrate fraction (<2 mm) of all profile samples contains gold and scheelite. The abundance of these IMs shows vertical variations that are not uniform between all profiles. Likewise, the size and morphology of gold grains do not exhibit any consistent trend. Till in permafrost exhibits the highest IMs abundance compared to that in the overlying active layer. The IMs lateral variation examined in one mudboil at ~30cm depth indicates that the highest grain count of gold and scheelite is in the central part of the mudboil. The chemical composition of gold (<400 μm), scheelite and chalcopyrite (0.25-2.00 mm) was determined by EPMA and LA-ICP-MS. Chemical analysis of the IMs indicates that most of these minerals are derived from the Amaruq gold deposit. None of them present systematic vertical trends in chemical composition. In summary, mudboils show no systematic variations in the IM properties (mineral abundance, morphology, size and mineral chemistry) at different depths. The study suggests that cryoturbation processes do not generate a uniform fractionation of indicator minerals in mudboils due to the multiple variables involved in the freeze-thawing process (bulk density differences, moisture, maximum thaw depth, activity time, and freezing front).

La scheelite, la tourmaline et le rutile des gisements d'or orogénique, encaissés dans des roches de composition et de faciès métamorphique variés ont été étudiés pour établir des paramètres discriminants pour contraindre les campagnes utilisant les minéraux indicateurs pour l'exploration aurifère. La texture et les associations minérales ont été investiguées par microscopie optique et microscopie électronique à balayage (MEB). La scheelite, la tourmaline et le rutile présentent une grande variabilité de taille, de texture et d'association minérale, qui ne sont pas informatives pour les campagnes de minéraux indicateurs. La composition minérale a été déterminée par microsonde électronique (EPMA) et ablation laser et spectroscopie de masse avec plasma couplée par induction (LA-ICP-MS). Les résultats ont été investigués par des diagrammes élémentaires et des analyses multivariées incluant des analyses en composantes principales (PCA) et des analyses de réduction des moindres carrées (PLS-DA). La composition et le faciès métamorphique des roches encaissantes régionales exercent un fort contrôle sur la composition en éléments traces de la scheelite, de la tourmaline et du rutile. Dans la scheelite, Sr, Pb, U, Th, Na, Éléments des Terres Rares (ETR) et Y; dans la tourmaline Ga et Sn; et dans le rutile Nb, Ta, V et Cr varient avec la composition de la roche encaissante. Dans la scheelite, ETR, Y, Sr, Mn, Nb, Ta et V; dans la tourmaline, Ga, Sn, Ti, ETR, Zr, Hf, Nb, Ta, Th et U; et dans le rutile Nb, Ta, V et Cr varient avec le faciès métamorphique des roches encaissantes. La composition en éléments traces de la scheelite varie avec l'âge de la roche encaissante alors que la tourmaline et le rutile ne montrent pas de variation compositionnelle avec l'âge de l'encaissant. La variation compositionnelle résulte des échanges fluide-roche lors de la circulation du fluide hydrothermal jusqu'au site de dépôt de l'or. Les résultats pour les minéraux des gisements d'or orogénique sont comparés avec ceux d'autres types de gîtes et de paramètres géologiques variées de la littérature. La scheelite et la tourmaline des gisements d'or orogénique présentent clairement une variation compositionnelle distincte comparée à celle d'autres types de gîtes et paramètres géologiques. La scheelite des gisements d'or orogénique a une signature distincte en Sr, Mo, Eu, As et Sr/Mo mais similaire en ETR par rapport à la scheelite provenant d'autres types de gîtes. Les diagrammes binaires tels que Sr/Li vs V/Sn, Sr/Sn vs V/Nb, Sr/Sn vs Ni/Nb et Sr/Sn vs V/Be discriminent la tourmaline des gisements d'or orogénique de celle provenant d'autres sources. Les diagrammes élémentaires mettent en avant une variation transitionnelle de la composition en éléments traces de la tourmaline provenant d'environnement métamorphique, à hydrothermal-magmatique, à magmatique. Le rutile des gisements d'or orogénique a une composition distincte en Mn, V, Sn, Sb et W comparée aux rutiles provenant d'autres types de gîtes et paramètres géologiques. Les diagrammes binaires incluant V vs Sb et Nb/V vs. Sn/V discriminent le rutile des gisements d'or orogénique et celui provenant des environnements magmatique-hydrothermaux et magmatiques. D'autres diagrammes binaires tel que Nb/V vs W permettent de distinguer partiellement le rutile des gisements d'or orogénique et celui provenant d'environnement hydrothermaux et métamorphique-hydrothermaux. / Scheelite, tourmaline and rutile from orogenic gold deposits and districts, hosted in varied country rocks and metamorphic facies of various ages were investigated to establish discriminant features to constrain indicator mineral surveys for gold exploration. Texture and mineral associations were investigated by optical microscopy and Scanning Electron Microscopy (SEM). Scheelite, tourmaline and rutile present a wide range of size, texture, and mineral association that are not informative for indicator mineral surveys. Mineral composition was determined using Electron Probe Micro-Analyzer (EPMA) and Laser Ablation-Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry (LA-ICP-MS). Results were investigated with elemental plots and multivariate statistics including Principal Component Analysis (PCA) and Partial Least Square-Discriminant Analysis (PLS-DA). The composition of the metamorphic facies of the local country rocks as well as the regional country rocks exert a strong control on scheelite, tourmaline and rutile trace element composition. In scheelite Sr, Pb, U, Th, Na, REE and Y; in tourmaline Ga and Sn; and in rutile Nb, Ta, V and Cr vary with the country rock composition. In scheelite, REE, Y, Sr, Mn, Nb, Ta and V; in tourmaline, Ga, Sn, Ti, REE, Zr, Hf, Nb, Ta, Th and U; and in rutile Nb, Ta, V and Cr vary with the metamorphic facies of the country rocks. Scheelite trace element composition vary with the country rock age whereas tourmaline and rutile do not show any compositional variation with the country rock age. Compositional variation results of fluid-rock exchange during fluid flow to gold deposition site. Results for minerals from orogenic gold deposits are compared with those from various deposit types and geological settings from literature. Scheelite and tourmaline from orogenic gold deposits present clearly a distinct compositional variation, compared to scheelite and tourmaline from other deposit types and geological settings. Scheelite from orogenic gold deposits have distinct Sr, Mo, Eu, As and Sr/Mo, but indistinguishable REE signatures, compared to scheelite from other deposit types. Binary plots such as Sr/Li vs V/Sn, Sr/Sn vs V/Nb, Sr/Sn vs Ni/Nb and Sr/Sn vs V/Be discriminate orogenic gold deposit tourmaline from that from other sources. Elemental plots highlight a transitional variation in the trace element composition of tourmaline from metamorphic, to hydrothermal-magmatic to, magmatic environments. Rutile from orogenic gold deposits has a distinctive Mn, V, Sn, Sb and W composition compared to those from various deposits types and geological settings. Binary diagrams, including V vs Sb and Nb/V vs Sn/V, discriminate rutile from orogenic gold deposits from those from hydrothermal-magmatic and magmatic deposit types. Other binary diagrams, such as Nb/V vs W, discriminate partially orogenic gold deposit rutile from hydrothermal and metamorphic-hydrothermal environments.

L'implication des émissions de dioxyde de carbone (CO2) anthropiques dans les changements climatiques est aujourd'hui admise et des solutions émergent pour lutter contre l'accumulation de CO2. La minéralisation du carbone, qui permet de séquestrer le CO2 sous forme de carbonates, stables à l'échelle géologique, est une des options envisagées. Parmi les voies de minéralisation du carbone envisagées, la minéralisation passive des résidus miniers ultramafiques permettrait de compenser les émissions en CO2 d'une exploitation minière. Toutefois, les impacts sur la qualité des eaux de lixiviation et l'évolution de la capacité de séquestration en conditions naturelles, à moyenne et grande échelle, sont peu documentés. La compagnie RNC Minerals a pour objectif d'exploiter un gisement de nickel situé dans le Nord-Ouest de la province du Québec. L'exploitation du Projet Dumont Nickel (PDN) aboutirait à la production d'environ 1,7 Gt de résidus miniers ultramafiques. Les différents facteurs qui influencent la capacité de séquestration des résidus du PDN ont été étudiés en laboratoire, à des teneurs en CO2 variables. Dans cette étude, les processus de la minéralisation passive dans les résidus du PDN, sont décrits et la capacité de séquestration en CO2 atmosphérique est estimée à moyenne échelle, en conditions naturelles. Pour étudier les impacts de l'altération météorique des résidus miniers du PDN, deux cellules expérimentales ont été construites et instrumentées. La première EC-1, contient les résidus ultramafiques, qualifiés de stériles (Waste-rock) et la seconde EC-2 a été remplie avec les résidus d'usinage (Tailings). Les propriétés hydrogéologiques et la surface spécifique des résidus des deux cellules sont différentes alors que la minéralogie est similaire. Les résidus sont composés principalement d'antigorite, de lizardite, de chrysotile, de brucite, de magnetite et de chlorite. Entre 2011 et 2015, l'évolution de la concentration en CO2, de la minéralogie, et de la composition chimique des lixiviats ont été enregistrées. Le suivi des concentrations en CO2 permet d'observer une diminution de la concentration en CO2 de la surface (~390 ppmv) vers le fond des parcelles (~100 ppmv). Dans le même temps, la teneur en carbone dans les résidus altérés a augmenté et les analyses minéralogiques révèlent la présence de plusieurs carbonates de magnésium comme l'hydromagnésite. Ces données suggèrent que les résidus séquestrent du CO2 passivement. Dans les cellules expérimentales le CO2 peut provenir de 3 sources : (1) l'atmosphère, (2) la dégradation de la matière organique, et (3) la dissolution des carbonates. Les compositions isotopiques du CO2(g), et des carbonates néoformés ont été mesurées. Ces analyses ont permis de mettre en évidence que la dissolution du CO2(g) dans l'eau interstitielle limite la capacité de séquestration et que le CO2 atmosphérique est la source du CO2 séquestré. Malgré les différences entre les deux cellules expérimentales les même processus contrôlent la séquestration du CO2. Un modèle conceptuel de la réaction de minéralisation du carbone, comprenant l'évolution de la composition isotopique, est proposé. Les lixiviats, récoltés aux bas des cellules expérimentales entre mai et novembre depuis 2011 sont caractérisés par un pH alcalin (~9,5), une alcalinité élevée (~90 à ~750 mg/L) et une forte concentration en magnésium (~50 à ~750 mg/L). Cette composition est en accord avec l'altération des résidus ultramafiques en milieu ouvert au CO2. Depuis 2012, la composition chimique des lixiviats évolue en fonction des saisons. Ces variations saisonnières sont expliquées par : (1) les variations climatiques au cours d'une année et (2) l'augmentation de la précipitation de carbonate entre mai et juillet. La diminution saisonnière de l'alcalinité et de la concentration en magnésium, provoqué par l'augmentation de la précipitation de carbonates, induit une sous-saturation des minéraux carbonatés ce qui limite la capacité de séquestration en CO2. Un taux de séquestration en CO2 atmosphérique de 1,4 (+/- 0.3) kg CO2/tonne/an a été mesuré dans les résidus de concentrateur (EC-2). À l'échelle de l'exploitation minière, les résidus de concentrateur permettraient la séquestration de 21 kt de CO2 atmosphérique par an ce qui correspond à un quart des émissions annuelles de la future mine. Le modèle MIN3P, qui permet de simuler le transport réactif multi composants et multiphasiques dans un milieu poreux insaturé, a été utilisé pour simuler en 1D la réaction de minéralisation au centre de la cellule EC-2. L'ensemble des données récoltées a été utilisé pour calibrer le modèle. Toutefois, aucune des simulations n’a permis de reproduire l'évolution de la géochimie des lixiviats et la concentration en CO2 observés. Plusieurs simplifications du modèle conceptuel pourraient expliquer les différences avec les données observées. / The implication of anthropogenic carbon dioxide (CO2) emissions in climate change is now widely accepted and solutions are emerging in order to limit the accumulation of CO2. Carbon mineralization, which allows the sequestration of CO2 through carbonate precipitation, stable minerals over geological time scales, is one of the options considered. Among the proposed carbon mineralization pathways, passive carbon mineralization in ultramafic mining residues can potentially lead to developing carbon-neutral mines. However, the impacts on leachate water quality and evolution of sequestration capacity in natural conditions, on medium and large scales, are still poorly documented. RNC Minerals plans to mine a nickel deposit located in the northwestern part of Quebec. The operation at the Dumont Nickel Project (DNP) would produce approximately 1.7 Gt of ultramafic mining residues. Several factors which influence the carbon sequestration capacity of the DNP residues have been studied in the laboratory, at variable CO2 concentrations. In this study, the processes of passive carbon mineralization in the DNP mining residues are described and the atmospheric CO2 sequestration capacity is estimated, at the experimental cell scale, under natural conditions. In order to study the impacts of meteoric weathering of the DNP residues, two experimental cells were built and instrumented. The first cell EC-1, contains the ultramafic waste rock, and the second EC-2, was filled with milling residues (Tailings). The hydrogeological properties and surface area of the residues contained in the two cells are different whereas the mineralogy is similar. The main minerals in the residues are chrysotile, lizardite, brucite, chlorite and magnetite. Between 2011 and 2015, changes in CO2 concentrations, mineralogy, and chemical composition of leachate waters were recorded. Monitoring of CO2 concentrations showed a decrease in CO2 concentration from the surface (~ 390 ppmv) to the bottom of the cells (~ 100 ppmv). At the same time, the carbon content in the weathered residues increased and the mineralogical analyses revealed precipitation of several magnesium carbonates such as hydromagnesite. These observations indicate that passive mineral carbonation of the mining residues is occurring within the experimental cells, for which three potential sources of CO2 can be identified : (1) the atmosphere, (2) the CO2(g) produced from organic matter oxydation, and (3) CO2(g) produced from carbonate dissolution. The isotopic compositions of CO2(g) and newly formed carbonates were measured. Using these isotopic compositions it was possible to demonstrate that dissolution of CO2(g) in interstitial water limits the sequestration capacity and that atmospheric CO2 is the main source of the CO2 sequestered. Despite the differences between the two experimental cells the same processes control CO2 sequestration. A conceptual model of the carbon mineralization reactions, including evolution of the isotopic compositions, is proposed. The leachate water sampled at the bottom of the experimental cells, between May and November since 2011, is characterized by an alkaline pH (~9.5), a high alkalinity (~90 to ~750 mg/L CaCO3) and a high concentration of magnesium (~50 at ~750 mg/L). This composition is consistent with weathering of ultramafic rocks in a system open to CO2. Since 2012, the chemical composition of the leachate water was evolved seasonnaly. These seasonal variations are explained by: (1) recharge and temeprature variations over the year and (2) increased carbonate precipitation between May and July. The seasonal decrease of alkalinity and magnesium concentrations, caused by increased carbonate precipitation, induces undersaturation of carbonate minerals. Therefore carbonate precipitation self-limits carbon sequestration through a negative feed-back loop. Since 2011, an estimated 13 kg of atmospheric CO2 was sequestered in the milling residues from EC-2, which corresponds to a mean rate of 1,4 (+/- 0.3) kgCO2/tonne/year. Using this mean rate, during the mining operation the milling residues will sequester about 21 kt of atmospheric CO2 each year, which will represents one quarter of the 127,700 tonnes of CO2 emitted. Using MIN3P, a numerical model which allow to simulate multi-component and multiphase reactive transport in unsaturated porous media, the carbon mineralization reactions were simulated in 1D at the center of cell EC-2. The data collected during the 4 years of monitoring were used to calibrate the numerical model. However, none of the simulations allowed to reproduce the evolution of the leachate water geochemistry and the CO2 concentrations observed in the experimental cell. Several simplifications of the conceptual model could explain the differences with the observed data.

Les tourmalines, les scheelites et les magnétites provenant des gisements aurifères de type orogénique (n=22) et des sédiments glaciaires (n=5) du district minier de Val-d’Or (Québec, Canada) ont été investiguées à la microsonde électronique (EPMA) et par ablation laser et spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif (LA-ICP-MS) afin de déterminer leur signature chimique et d’évaluer leur potentiel en tant que minéraux indicateurs pour l’exploration aurifère. Les tourmalines de Type I provenant de dépôts aurifères de type orogénique encaissés dans des roches felsiques et intermédiaires calco-alcalines montrent de faibles teneurs en V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zn et Sn et une teneur élevée en Mg par rapport aux tourmalines de Type II provenant de dépôts aurifères de type orogénique encaissés dans des roches mafiques tholéiitiques. Les tourmalines de Type III provenant de dépôts aurifères de type orogénique situés au contact entre des roches mafiques volcaniques et métasédimentaires montrent une chimie similaire aux tourmalines de Type I avec des teneurs en Li, Mn et Pb légèrement plus élevées. Les tourmalines des gisements aurifères de type orogénique sont caractérisées par des teneurs en Zn, Cu, Sn et Pb plus faibles que les tourmalines associées aux miniéralisations de type Cu-Zn, Pb-Zn-Cu et Sn. Les tourmalines récupérées dans le till portent la signature chimique des tourmalines provenant des gisements aurifères de type orogénique avec une majorité portant la signature des tourmalines de Type I. Les scheelites provenant de dépôts aurifères de type orogénique encaissés dans des intrusions calco-alcalines de composition intermédiaire sont caractérisées par des teneurs en Na, ÉTR et Y plus élevées que les scheelites provenant de dépôts aurifères encaissés dans des roches sédimentaires ou mafiques. Les scheelites récupérées dans le till portent la signature chimique des scheelites provenant des gisements aurifères de type orogénique. Les magnétites sont rare dans les dépôts aurifères de type orogénique du district de Val-d’Or. Les magnétites d’origine hydrothermale provenant des veines aurifères sont caractérisées par des teneurs plus élevées en Cr, Zn, Mn, K, Ca, Ti et Al que les magnétites d’origine magmatique retrouvées dans les roches encaissantes de composition dioritique ou gabbroique. Les magnétites associées à la minéralisation aurifère forment des grains fins disséminés (&lt; 0,05 mm), ce qui suggère que les magnétites grossières récupérées dans le till ne proviennent probablement pas des veines de quartz aurifères. / Tourmalines, scheelites and magnetites from orogenic gold deposits (n=22) and glacial sediments (n=5) of the Val-d’Or mining district (Québec, Canada) were investigated by Electron Probe Micro-Analyzer (EPMA) and Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (LA-ICP-MS) in order to determine their chemical signature and to assess their potential as indicator minerals for gold exploration. Type I tourmalines from orogenic gold deposits hosted in felsic and intermediate calc-alkaline rocks have low contents of V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, and Sn and a high content of Mg compared to Type II tourmalines from orogenic gold deposits hosted in mafic tholeiitic rocks. Type III tourmalines from orogenic gold deposits located at the contact between mafic volcanic and metasedimentary rocks show a chemistry similar to Type I tourmalines with slightly higher Li, Mn, and Pb contents. Tourmalines from orogenic gold deposits are characterized by lower contents of Zn, Cu, Sn, and Pb than tourmalines associated to Cu-Zn, Pb-Zn-Cu, and Sn mineralizations. Till tourmalines carry the chemical signature of tourmalines from orogenic gold deposits with a majority carrying the signature of Type I tourmalines. Scheelites from orogenic gold deposits of the Val-d’Or district hosted in calc-alkaline intrusions of intermediate composition are characterized by high Na, REE, and Y contents compared to scheelites from sediment- or mafic-hosted gold deposits. Till scheelites carry the chemical signature of scheelites from orogenic gold deposits. Magnetites are rare in orogenic gold deposits of the Val-d’Or district. Magnetites of hydrothermal origin occuring in gold veins are characterized by higher contents of Cr, Zn, Mn, K, Ca, Ti, and Al than magnetites of magmatic origin found in the dioritic or gabbroic host rocks. Magnetites associated to the gold mineralization form fine disseminated grains (&lt; 0.05 mm), which suggests that the coarse magnetites recovered in the till probably do not originate from the gold-bearing quartz veins.

La nécessité de maximiser la récupération d'une ou plusieurs espèces utiles d'un gisement du cuivre, l'optimisation des consommations d'additifs dans le processus de traitement métallurgique, savoir où laisser les matériaux qui dans le futur pourraient être valorisés par une série de nouvelles opérations etc., conduit à adapter la planification minière aux caractéristiques géologiques et métallurgiques du gisement.Les unités géo-métallurgiques sont déterminées par une combinaison des principaux paramètres géologiques, type de roche, altération, minéralisation, etc. Chaque unité présente un comportement différent au processus de traitement métallurgiques avec des caractéristiques de récupération et de consommation d'acide bien spécifiques.D'une façon générale, on peut définir la planification de la mine comme un outil permettant de faire la liaison entre la géologie et la métallurgie, non seulement selon des paramètres économiques et de teneurs, mais aussi selon des paramètres géologiques et métallurgiques.Pour pouvoir construire le modèle géo-métallurgique ou géo-minier métallurgique (G.M.M) ainsi que mettre en oeuvre la catégorisation des ressources, nous avons utilisé des outils géostatistiquesLe fait de disposer d'un modèle G.M.M est d'une grande aide pour la définition de la fosse finale et la planification à long terme, soit simplement comme une première approche de la réponse du gisement au processus de traitement métallurgique, mais surtout pour optimiser les coûts et définir différentes alternatives pour maximiser la récupération du métal.Cette étude a été appliquée au cas du gisement stratiforme de Cu et Ag de Mantos de la Luna situé dans le Nord du Chili. Il comporte en particulier une comparaison entre l'approche traditionnelle et l'approche qui intègre le concept du modèle G.M.M. qui porte principalement sur les teneurs de coupure. Le concept G.M.M. peut donc influencer les décisions stratégiques comme les décisions opérationnelles.