Les eaux souterraines dans le socle cristallin grenviilien de la région du Saguenay- Lac-Saint-Jean sont l'objet d'une première étude géochimique et isotopique portant principalement sur des eaux de salinité élevée. Les objectifs de cette étude sont d'évaluer la qualité naturelle des eaux souterraines, d'évaluer la variabilité chimique dans le temps et dans S'espace, de corréler la géologie régionale avec l'hydrogéochimie identifiée et d'identifier les processus géochimiques contrôlant les caractéristiques chimiques des eaux souterraines et leur évolution. Au total 96 échantillons ont été prélevés lors de trois campagnes. Parmi les 46 stations sélectionnées, 18 ont été échantillonnées à trois reprises, soit aux mois de novembre et décembre 2004, février 2005 et mai 2005, 13 stations ont été échantillonnées lors de 2 campagnes et 16 stations ont été échantillonnées une seule fois. La majorité des échantillons proviennent du socle rocheux et la plupart ont été prélevés dans des puits privés alimentant une résidence; certains échantillons proviennent de puits publics (prises d'eau municipales) ou abandonnés. Les échantillons ont été analysés pour 25 composantes inorganiques majeures, mineures et traces, ainsi que pour les isotopes stables 2H et 18O. Les résultats montrent une importante variabilité de certains paramètres mesurés in situ, de même que des paramètres analysés en laboratoire; le plus variable étant les fluorures. Ces variations influencent directement le respect des normes de potabilité. Les résultats permettent de définir deux principaux faciès hydrochimiques sur les portions du territoire à l'étude : un type (Na-Ca)-HCO3 dont le TSD moyen est de 300 mg/L et un type (Na-Ca)-Ci dont le TSD moyen est de 4000 mg/L. Les corrélations ioniques avec les chlorures suggèrent une signature marine pour 30 échantillons parmi les 62 échantillons de type (Na-Ca)-CI. Ces échantillons sont tous du type Na-CI. Leur localisation aux endroits où sont présentes les argiles de la Mer de Laflamme (10 000 ans BP) tend à confirmer la participation de l'eau de mer à la salinité des échantillons. La relation entre le calcium et le strontium des 32 autres échantillons suggère une origine crustale des ions dissous; la salinité serait alors acquise par l'interaction entre l'eau et la roche, soit la dissolution. Une anomalie locale en bore et en lithium à Chambord suggère que la composante marine identifiée pour ces échantillons provient de l'interaction avec les roches sédimentaires paléozoïques d'origine marine (calcaires et shale) présentes à cet endroit. L'ensemble de ces observations corréiées à la géologie locale apporte des pistes de réflexion sur l'écoulement des eaux souterraines autour du lac Saint-Jean et permet d'expliquer en partie les variations dans la qualité naturelle des sources souterraines d'eau potable.

L'étude du comportement géochimique du sélénium et sa relation avec le soufre dans les roches du complexe du Bushveld (Afrique du Sud) sont présentées dans ce mémoire. La détermination quantitative de ces deux éléments chimiques a été réalisée dans 157 échantillons provenant de la suite litée de Rustenberg (Bushveld) et des roches de la marge de l'intrusion représentant les magmas parentaux. Étant donné que la plupart des roches analysées contiennent de très faibles teneurs en soufre et en sélénium, il a d'abord été nécessaire de mettre au point les techniques d'analyses appropriées. Au cours du développement de ces techniques, des matériaux de références géologiques internationales (MRGI) ont été analysés pour valider les résultats afin d'assurer une qualité constante et traçable lorsque cela est possible. Vingt-six MRGI ont été analysés pour le sélénium et vingt-neuf pour le soufre. Chaque technique développée a été publiée dans un journal scientifique arbitré et les résultats sont en accord avec ceux disponibles dans la littérature et/ou sur les certificats d'analyses. De plus, les résultats des analyses du sélénium obtenus à l'UQAC dans les MRGI ont été greffés aux données disponibles dans la littérature et des traitements statistiques ont été réalisés pour produire un nouvel article décrivant les MRGI utiles, en termes de Se, servant à valider et à contrôler les déterminations. Une fois établies les bases analytiques, les résultats obtenus dans l'étude du Bushveld ont mené à l'élaboration de trois modèles pour expliquer les relations géochimiques observées. Le premier modèle suggère que les sulfures qui étaient présents dans l'empilement cristallin aient pu migrer dans les roches encaissantes ou au centre de l'intrusion. Le deuxième modèle suggère quant à lui que le magma ait été saturé en soufre en profondeur et que, durant le transport, des sulfures aient été emprisonnés dans de petites cavités présentes dans la matrice cristallinevisqueuse. Finalement, le troisième modèle suggère que les roches aient été appauvries en S et en Se à température élevée après la solidification de l'intrusion. À ce jour, il est impossible d'évaluer lequel de ces modèle est le plus plausible, mais les deux premiers modèles ont une implication importante pour l'exploration de nouvelles ressources. En effet, si l'un des modèles s'avère être exact, cela signifierait qu'il y a dans le centre de l'intrusion ou à sa périphérie une réserve en métaux de base importante et possiblement aussi en métaux précieux, associée aux sulfures. Il a également été possible de calculer un coefficient de partage du Se dans les sulfures à partir des roches de la portion supérieure de l'intrusion. Les proportions Se/Cu augmentent avec la stratigraphie, ce qui suggère que le coefficient de partage du Se dans les sulfures est plus bas que celui du Cu (1,200 versus 1,700). Le coefficient de partage aide à comprendre le comportement géochimique des éléments et leur relation avec les sulfures et les autres phases présents dans les roches.

Le Complexe du Lac-des-îles est l'hôte des zones minéralisées Roby, Twilight et 'High-grade', et représente le seul gisement primaire d'éléments du groupe du platine (EGP). Ces zones montrent un rapport Pd/Pt remarquablement riche autour de 7 pour Roby et Twilight et de 14 pour High-grade. Par comparaison, la plupart des dépôts de EGP importants possèdent un ratio Pd/Pt autour de 0.5 - 3. Les zones Roby et Twilight comprennent des brèches magmatiques gabbronoritiques qui contiennent des amas pegmatoïdes de textures variées (varitextured). Plusieurs des roches de ces zones sont des métagabbronorites et comprennent de la chlorite et de l'actinote qui pseudomorphosent les minéraux primaires magmatiques. Entre la brèche de la zone Roby et le Gabbro Est homogène, se retrouve un schiste à actinote et chlorite ± talc qui contient les valeurs les plus fortes du Complexe du Lac-des-îles (zone High-grade). Les microstractures montrent que le plagioclase a subi une déformation de haute température et qu'il y a peu de matériel intercumulat présent dans les portions fraîches ou métagabbronoritiques. La plupart des roches, indépendamment de la zone, de la texture et du degré de métamorphisme, montrent un contenu faible en éléments incompatibles confirmant ainsi les observations pétrographiques à l'effet qu'il n'y a qu'une faible composante de liquide piégé. De plus, les ratios d'éléments incompatibles indiquent que ces roches sont comagmatiques. Par ailleurs, le processus responsable de la formation de la brèche est considéré comme étant actif lorsqu'une partie du magma ascendant s'est introduit dans un magma partiellement consolidé de la chambre d'alimentation. La déformation affectant la chambre au moment de l'injection serait responsable de l'expulsion d'un liquide fractionnée hors de la brèche. La formation de pegmatite et de roches à textures variées peut s'être opérée lorsque le magma est devenu saturé en fluide et que ce fluide s'est infiltré dans le gabbronorite partiellement consolidé causant ainsi la recristallisation. Comme le magma a évolué, il est devenu enrichi en eau favorisant ainsi la cristallisation de Forthopyroxène plutôt que du clinopyroxène. Cependant, la composition des roches à textures variées et pegmatoides est similaire à celles des autres roches et donc le fluide n'a pas modifié signifîeativement la composition des roches recristallisées. Environ la moitié des roches de la zone High-grade a une composition gabbronoritique similaire aux zones Roby et Twilight. Cependant, bien que l'autre moitié montre des compositions plus mafiques, étant des gabbronorites à olivine, ils affichent des ratios similaires en éléments incompatibles et sont donc comagmatiques. Il est suggéré que la Zone High-grade est constituée d'une brèche déformée et métarnorphisée similaire à celles des zones Twilight et Roby ainsi que de gabbronorite à olivine. Les processus qui ont été considérés comme responsables de la minéralisation sont : la concentration des sulfures à partir d'un magma silicate, l'enrichissement des sulfures par des injections répétées de magma, et une concentration des métaux par les fluides hydrothermaux et deutéritiques. Pour les échantillons des zones Twilight et Roby, et pour la moitié des échantillons de la zone High-grade, il y a une forte corrélation entre S, Cu et les EGP indiquant un contrôle des sulfures sur les EGP. Cependant, le ratio élevé Pd/Pt de la minéralisation suggère qu'elle ne peut provenir uniquement d'une ségrégation du liquide primaire. Il est suggéré que le fractionnement du Pd provient d'une chambre d'alimentation à partir d'une dissolution partielle de sulfures primaires formant une solution riche en IEGP, un alliage Fe-Pt et un liquide riche en Cu, Pd et S. Ce liquide a été injecté au sein de la chambre du Lac-des-îles et les sulfures riches en Pd viennent d'une ségrégation de ce liquide. Le liquide qui a dissous les sulfures primaires de la chambre d'alimentation peut être soit un magma silicate sous-saturé en soufre ou un fluide de haute température. Dans environ la moitié des échantillons de la zone High-grade, le Pd et Pt ne montrent pas de corrélation avec le S mais par contre Cu et Ir en montre. Dans ces échantillons, la concentration en Pd est élevée et le ratio Pd/Pt est également plus élevé (20) que dans les zones Roby et Twilight. La corrélation du Cu et Ir avec S suggère que le soufre n'a pas été perdu dans le système. De plus, ces échantillons sont plus riches en Sb et As que les autres échantillons. Ceci suggère que les fluides riches en Pd se sont introduits à l'étape finale de la minéralisation dans la zone High-grade. Il est possible que ces fluides proviennent d'une chambre magmatique sous-jacente et se sont introduit par l'entremise de zones de cisaillement entre le Gabbro Est et la Zone Roby parce que la majeure partie de l'intrusion du Lac-des-Iles était consolidée à cet endroit.

Le Richat est un complexe alcalin Crétacé situé dans la partie mauritanienne du désert du Sahara en Afrique de l'Ouest. Le niveau d'érosion de cette structure a permis, dans un premier temps, de mieux comprendre un sommet de complexe alcalin. Ceux-ci sont rarement documentés et le Richat offrait la possibilité d'étudier les processus de dissolution et de fracturation en sommet de pluton ainsi que l'évolution des différents épisodes intrusifs et extrusifs qu'on y retrouve. L'âge et la position géographique du Richat ont également permis d'investiguer les causes de mise en place d'un complexe isolé et de l'intégrer dans le cadre régional de l'ouverture de l'Océan Atlantique Des analyses géochimiques, pétrologiques et fractales, ainsi que des datations 40Ar/39Ar, ont été effectuées sur la brèche centrale du Richat. Les résultats indiquent la présence d'un épisode hydrothermal important à l'origine de la formation de la brèche par dissolution des unités sédimentaires en place et leur effondrement subséquent. Un lien avec la mise en place du pluton est suggéré alors que le bombement et la production de fluide ont conditionné les processus de bréchification et d'altération au sommet du complexe du Richat. Le Richat présente une grande variété de roches intrusives et éruptives marquant un contraste d'érosion entre la partie centrale et la partie externe du dôme. Plusieurs analyses ont été entreprises sur les diverses roches ignées du Richat et incluent, notamment, des études géochimiques, pétrologiques, d'isotopes stables de carbone et d'oxygène, structurales, de microscope électronique à balayage (MEB) et de diffractométrie des rayons X (DRX). Des données magnétiques et satellitaires viennent également compléter l'information. Nos travaux montrent que le Richat est la superposition d'une série bimodale tholéiitique recoupée par des magmas carbonatitiques et kimberlitiques. Les magmas alcalins proviendraient d'une source asthénosphérique alors que les magmas tholéiitiques seraient issus du manteau sous-continental et apparentés à ceux de l'épisode du CAMP (Central Atlantic Magmatic Province) de l'ouest africain. Les anisotropies préexistantes ont servi de conduit à la remontée des magmas asthénosphériques et sous-continentaux permettant la coexistence de magmas alcalins et tholéiitiques au sein d'un même complexe igné. Le contraste d'érosion entre la partie centrale et externe du Richat est expliqué par un effondrement en piston préservant les faciès extrusifs centraux ainsi que la brèche hydrothermale karstique. Afin de trouver une explication à la mise en place du Richat, l'hypothèse du passage d'un point chaud a ensuite été testée. La trajectoire d'un point chaud hypothétique situé sous le Richat à 100 Ma jusqu'à aujourd'hui (0 Ma) a été calculée en utilisant le logiciel PointTracker v4c sur un intervalle de 10 Ma. Les résultats montrent que le Richat ne proviendrait pas du passage de la plaque africaine au-dessus d'une plume mantellique. Pour obtenir des éléments de réponse complémentaires, une compilation régionale des structures, intrusifs et anomalies géophysiques a été effectuée. Un aulacogène Protérozoïque, probablement lié à la phase d'océanisation des Mauritanides, a été identifié et associé spatialement au Richat. Il est proposé que la réactivation de cette structure préexistante lors des rééquilibres tectoniques mid-Crétacé ayant affectés les bordures continentales de la zone péri-Atlantique ait joué un rôle dans la mise en place du Richat. Le Richat s'inscrit dans le contexte géodynamique particulier du démantèlement de la Pangée, au moment de la séparation finale entre la plaque africaine et sud-américaine. Cette période est caractérisée par une activité anormale alcaline sur les bordures continentales de l'Océan Atlantique, généralement associée au développement de divers points chauds indépendants. Afin de comparer le Richat dans le cadre dynamique de l'ouverture Atlantique, une compilation spatiale et temporelle des manifestations alcalines mésozoïques de toute la bordure Atlantique a été réalisée. Les caractéristiques structurales des différents districts alcalins de même que les critères communément associés aux modèles de point chaud ont également été compilés et traités. Les résultats montrent des liens étroits entre les différents districts alcalins. Leur distribution spatiale et temporelle a permis de définir une Province Alcaline Péri-Atlantique (PAAP) d'âge mid-Crétacé à fort contrôle structural. La PAAP présente peu de caractères propres aux points chauds profonds et semble incompatible avec une origine de plume mantellique. Elle serait plutôt en lien avec des processus de réactivation de faiblesses lithosphériques préexistantes ayant agi comme zones d'accommodation du stress intraplaque lors d'épisodes spécifiques de l'évolution tectonique de l'Océan Atlantique. Une origine superficielle et asthénosphérique est favorisée à une origine profonde. Le Richat serait donc un témoin de cet événement péri-Atlantique.

Le paléodelta de la rivière Valin a été mis en place par l'ancêtre de la rivière du même nom, qui se déversait dans la mer Laflamme, il y a environ 10 650 années 14C. Le surcreusement du lit de cette rivière a coupé ce paléodelta en deux parties, formant ainsi deux systèmes aquifères de structure granulaire, maintenant séparés : un à Saint-Honoré et l'autre à Saint-Fulgence. Cette étude porte principalement sur la détermination des hydrofaciès dans le paléodelta de la rivière Valin, ainsi le développement de modèles montrant leur géométrie interne, afin d'analyser leur impact sur l'écoulement de l'eau souterraine. Une caractérisation sédimento-hydrogéologique a été a effectuée; elle consiste premièrement en l'identification des lithofaciès dans le site d'étude où neuf sablières qui disposaient de faces fraîches permettant l'observation des lithofaciès ont été sélectionnées. Deuxièmement, l'estimation des paramètres hydrauliques que sont la conductivité hydraulique et la porosité des lithofaciès identifiés a été effectuée soit directement in situ sur les faces de sablières ou à partir des échantillons qui y ont été prélevés. Une correspondance entre les lithofaciès identifiés et leurs valeurs de conductivité hydraulique a été établie afin de déterminer les différents hydrofaciès. Étant donné le type de modélisation et de simulation numérique considéré pour cette étude, chacun des hydrofaciès déterminé a été représenté par une seule valeur de conductivité hydraulique, soit la moyenne arithmétique. Une portion des aquifères du paléodelta de la rivière Valin où les caractéristiques sédimentologiques et la distribution des propriétés hydrauliques sont assez bien connues a été sélectionnée comme le secteur à modeîiser. Deux modèles ont été développés, dont un a été construit en se basant sur répartition de la conductivité hydraulique des hydrofaciès, en interpolant les valeurs de la conductivité hydraulique; le deuxième a été développé en se basant sur un des mécanismes de mise en place des sédiments lors de la formation du delta. Ces deux modèles ont été soumis ensuite à une simulation numérique de l'écoulement des eaux souterraines, visant à déterminer l'aire d'alimentation d'un ouvrage de captage; conséquernment, deux estimations sensiblement différentes de l'aire d'alimentation ont été obtenues. Ceci a permis d'observer que les lignes d'écoulement sont contrôlées par la géométrie interne des modèles, et ainsi d'apprécier le comportement de l'écoulement de l'eau souterraine en direction d'un puits de captage, lorsque le domaine de circulation des eaux souterraines se compose de plusieurs hydrofaciès de conductivités hydrauliques différentes.

L'étude suivante porte sur le gisement de Poderosa, situé dans le district de Pataz, La Libertad, Pérou. De nombreuses études sur la géologie du secteur ont été réalisées dans les années antérieures. Cependant, la géométrie des veines dans le batholite, ainsi que le contrôle de la minéralisation et le rôle de la déformation sur la formation des veines sont encore mal connus. Nous avons travaillé sur les contrôles structuraux de deux veines aurifères (Mercedes et Jimena). Afin de mieux comprendre les processus de mise en place des ces veines, nous avons élaboré une chronologie relative des différents événements de formation et de transformation de ces deux dernières. Premièrement, nous avons cartographie en détail différents secteurs de la mine, Dans un deuxième temps, nous avons effectué un levé structural ainsi que des observations macro et microscopiques sur les échantillons prélevés. La majeure partie de ce travail de recherche a consisté en la synthèse de l'ensemble des données obtenues et en la comparaison des deux veines étudiées. Cette synthèse a permis de mettre en évidence les points suivants : Les veines aurifères de la région de Pataz sont formées par un mécanisme en extension assisté par la pression des fluides. Ce mécanisme implique plusieurs incréments d'ouvertureremplissage (crack-seal). Les veines Mercedes et Jimena sont le résultat du remplissage d'un système de fractures pré-existantes agissant comme une anisotropie favorable. Quatre paragenèses minérales sont identifiées aux deux veines : 1) Ser/Mv + Chl; 2) Qz + Ca; 3) Qz + Py + Aspy ± Ca ± Au et 4) Qz + Sp ± Ga ± Cpy ± Ca ± Au. Deux styles de déformation sont observés aux veines étudiées, un style ductile et un style fragile. Ces deux styles de déformation représentent des événements distincts mais peuvent se produire dans un processus continu de déformation. Les textures magmatiques préservées et l'absence de schistosité dans les fragments d'éponte altérés et isolés dans les veines est le fait le plus marquant qui montre que les veines sont antedéformation. La déformation ductile est superposée à la formation des veines Mercedes et Jimena. La position des vecteurs minéralisés est contrôlée par la localisation des failles majeures et l'intersection de systèmes de fractures. Les failles ont agi comme des conduits pour l'acheminement des fluides hydrothermaux. Nos observations de cartographie, appuyées par la prise de données sur le terrain ainsi que par la description microscopique, indiquent que les veines aurifères Mercedes et Jimena sont anté-déformation, ce qui implique que la précipitation de l'or se produit avant la déformation régionale.

La Formation de Pinnacle contient des concentrations de minéraux lourds titanifères près de Sutton, Québec. Ces métasédiments font partie d'une séquence volcano-sédimentaire au sein du Groupe de Oak Hill, dans la Zone de Humber des Appalaches québécoises. Les paléoplacers de Sutton ont subi deux événements métamorphiques : à l'Ordovicien et au Silurien. Des processus post-dépositionnels d'enrichissement ont transformé les grains d'ilménite riches en fer en une phase résiduelle se rapprochant d'une composition pure en T1O2. L'événement Silurien de rétrochevauchement a permis la cristallisation métamorphique du rutile à partir de ces phases titanifères résiduelles. Une relation spatiale existe entre la distribution du rutile métamorphique et la structure régionale de rétrochevauchement, la Faille Brome. Cette relation est aussi corroborée par les valeurs S18Oeau en équilibre avec la magnetite. Le métamorphisme a aussi provoqué le transfert d'éléments et un changement de la fugacité d'oxygène dans les métasédiments riches en titane. Une zonalité compositionnelle est observée autour des concentrations semi massives de minéraux lourds. Le fer lessivé par les fluides métamorphiques a ensuite été incorporé dans des silicates et d'autres oxydes. Ainsi, les minéraux titanifères ont été complètement purgés de leur contenu en fer et ont recristallisé en rutile. De nouvelles concentrations de minéraux lourds titanifères on été trouvées dans l'unité à la base du Pinnacle, c'est-à-dire les phyllades du Call Mill. De telles concentrations titanifères n'ont jamais été décrites au sein du Call Mill. C'est pourquoi l'origine du Call Mill doit être réinterprétée à la lumière de ces minéraux de Fe-Ti. Notre nouvelle interprétation suggère que dans la région de Sutton, les sédiments du Call Mill et du Pinnacle proviennent de la même source. Cependant, des différences majeures au niveau des minéraux lourds distinguent les deux unités. Ces différences s'expliquent principalement par l'intensité et la durée des processus d'enrichissement des minéraux de Fe-Ti. Nous avons conclu que le Call Mill était issu de l'érosion d'une source latéritique, tandis que l'érosion de la partie non affectée par la météorisation a formé les sédiments du Pinnacle.

La cédraie du Moyen Atlas, au Maroc, est caractérisée par l'hétérogénéité de ses peuplements ainsi que par la fragmentation de son espace forestier. Ces caractéristiques sont causées par l'interaction de divers facteurs anthropiques, pédologiques et climatiques. Ces hétérogénéités spatiales et spectrales limitent la fiabilité des méthodes conventionnelles de classification de l'imagerie satellitaire. Dans la présente étude, on suggère d'utiliser les méthodes basées sur la similarité spectrale pour cartographier les espèces forestières dominantes de l'écosystème de la cédraie, soit l'analyse de mixture spectrale linéaire (AMSL) et le Spectral angle mapper (SAM). Les objectifs poursuivis consistent à comparer des procédures d'extraction des signatures spectrales « pures » prototypes, dites endmembers, et les approches de l'AMSL et du SAM en termes de cartographie des espèces végétales dominantes de cette forêt. Pour atteindre ces objectifs, on a utilisé des images acquises par le capteur ASTER {Advanced spaceborne thermal emission and reflection radiometer). Les résultats obtenus montrent que l'utilisation des méthodes de l'AMSL et du SAM a abouti à des résultats similaires en termes de répartition des espèces cartographiées, mais avec des différences au plan des superficies affectées par ces espèces. La comparaison des résultats obtenus à l'aide de l'AMSL et du SAM avec ceux de la classification par maximum de vraisemblance (notre référence) démontre que l'AMSL a permis de classifier les espèces forestières dominantes avec une meilleure précision que le SAM, ce qui s'exprime avec un coefficient Kappa de l'ordre de 0,70 pour la méthode de l'AMSL contre 0,66 pour l'approche du SAM.

La compréhension de la formation des intrusions litées et des gisements qui y sont associés est extrêmement importante du fait de leurs concentrations économiques en Cr, V, Ti, P et PGE ainsi que pour le développement des outils d'exploration pour ces éléments. Pour cela il est nécessaire de connaître quels sont les processus de formation à l'origine des roches des intrusions litées. Parmi les différents types de roches concernées, on trouve des roches atypiques nommées nelsonites. Les nelsonites sont des roches principalement formées d'apatite et d'oxydes de Fe et Ti que l'on retrouve aussi associées aux complexes anorthositiques. Deux modèles de formation sont proposés pour expliquer la genèse des nelsonites : (i) le modèle d'immiscibilité de deux liquides et, (ii) le modèle de cristallisation fractionnée suivit par accumulation de Fapatite et des oxydes. Aucun élément n'a, jusqu'ici, permis de trancher entre ces deux processus et le sujet est encore très discuté. Nous avons abordé le problème en trois temps : Tout d'abord par une approche expérimentale qui nous a permis dans un premier temps de mettre au point une équation permettant de prédire la composition magmatique lors de la saturation en phosphate d'un magma silicate et ceci pour une large gamme de composition (10 à 80% molaire de SÍO2 incluant les liquides péralumineux) et de température (~ 800-1400°C). Où M représente la concentration molaire et T la température en K. Dans ces expériences sans volatiles nous avons cristallisé de la whitlockite comme minéral phosphaté et non de 1'apatite. Dans un second temps une deuxième série d'expériences, couplée à des modélisations de cristallisation fractionnée, nous a permis de définir les champs d'immiscibilité de deux liquides dans le système SiC^-TiC^+FeO+PiOs+MgO+CaOAl2O3+ Na2O+KiO. Dans ces nouvelles expériences nous avons ajouté à nos compositions H2O et F pour permettre la saturation de fluoroapatite. Cette partie de ce travail de recherche montre qu'un magma mafique est saturé en apatite avant de traverser les champs d'immiscibilité de deux liquides. Pour finir nous avons travaillé sur des échantillons naturels de nelsonites et de roches associées riches en apatite. Ces échantillons proviennent de la Suite Intrusive de Sept-Iles au Canada et de la « Rustenburg Layered Suite » dans le complexe du Bushveld en Afrique du Sud. L'analyse des éléments traces dans les apatites de ces roches couplées à un bilan de masse indique que 1'apatite contrôle la distribution des éléments du groupe des terres rares, de FU, du Th, du Cl, du Ca et du Sr dans ces roches. Les compositions des magmas parents des nelsonites ont étaient calculées par inversion et comparées à des roches naturelles. Nous avons par la suite modélisé la cristallisation fractionnée des roches naturelles concordantes dans le but de vérifier si il est possible d'obtenir des nelsonites, ou du moins des roches riches en apatite et oxydes de Fe et Ti, avec ce processus. Les résultats des modélisations indiquent qu'il est possible de former des roches similaires aux troctolites de la Suite Intrusive de Sept-îles et à la ferrodiorite de la « Rustenburg Layered Suite » par cristallisation fractionnée. Nos expériences, appuyées pas nos modélisations, indiquent que le modèle de cristallisation fractionnée suivit par une accumulation des grains d'apatite et d'oxydes de Fe et Ti est le plus raisonnable pour expliquer la formation des nelsonites et des roches associées riches en apatite.

Les grandes intrusions litées mafiques et ultramafiques comme le Complexe du Bushveld (Afrique du Sud) et le Complexe de Stillwater (Montana, Etats-Unis) peuvent contenir des niveaux minéralisés riches en EGP appelé «reef». Le Merensky Reef (Complexe du Busveld) et le J-M Reef (Stillwater complex) sont deux exemples de niveaux minéralisés enrichis en EGP associés avec des sulfures disséminés (pyrrhotite, pentlandite et chalcopyrite) et localisés dans la partie inférieure (~ 1/3 de la base) d'intrusions litées. Plusieurs processus ont été envisagés pour tenter d'expliquer la présence de ces zones minéralisées enrichies en EGP et métaux communs. Deux modèles de formation pour ces types de minéralisation sont principalement proposés, mais restent sujet à de nombreux débats. Certains auteurs ont suggéré que les EGP sont collectés par un liquide sulfuré enrichis en métaux de base. Ce liquide sulfuré ségrége à partir du magma et percole vers le bas dans la pile de cumulât (silicates et/ou oxydes). D'autres auteurs ont proposés que les EGP sont plutôt captés par des fluides aqueux d'origine magmatique enrichis en chlore qui percolent vers le haut dans la pile de cumulât lors de la compaction et précipitent les EGP, S, Ni, Cu lorsque le fluide se dissout dans le liquide silicate intercumulus. Le but premier de cette thèse est de tester par une approche multidisciplinaire (microtomographique, microstructurale, et géochimique) le modèle d'accumulation des EGP par un liquide sulfuré d'origine magmatique et d'évaluer le rôle de la compaction sur la distribution des minéraux sulfurés. Dans un deuxième temps, la redistribution des EGP par des fluides sera considérée. Ces deux études devront permettre de mieux contraindre le mode de formation des minéralisations enrichies en EGP dans les intrusions litées. Cette étude sera réalisée sur des échantillons du Merensky Reef et du J-M Reef. Cette étude impliquera : - la détermination de la distribution en 3-D (par microtomographie) et en 2-D (en lame mince) des minéraux sulfurés - la détermination du rôle de la compaction et/ou de la lithologie sur la distribution des sulfures (i.e. sur la migration des liquides sulfurés) -la détermination des phases contenant les EGP (sulfures, minéraux du groupe du platine ou autres phases) - la détermination du rôle des liquides sulfurés et de l'altération sur l'enrichissement en EGP - la synthèse des différents résultats pour proposer un modèle de formation pour ce type de minéralisation riche en EGP L'étude microtomographique a permis de mettre en évidence que : - les sulfures dans les roches silicatées du Merensky Reef et du J-M Reef sont localisés dans des réseaux verticaux d'échelle millimétrique à centimétrique. Dans le Merensky Reef, ces réseaux de sulfures s'arrêtent au niveau de chromite sous-jacente où les sulfures sont sous forme de gouttelettes - dans le Merensky Reef, le contenu en sulfure diminue vers le haut de la section et est maximal juste au-dessus des niveaux de chromite Les études microstructurales des échantillons du Merensky Reef et du J-M Reef montrent que : - toutes les lithologies contiennent des indices de déformation des cristaux à hautes températures (contacts indentés, macles de déformations, extinction ondulantes, bandes de déformation, etc.) - les sulfures sont distribués en réseaux verticaux et localisés le long de la bordure entre les grains de pyroxene, olivine et/ou plagioclase Toutes les observations sont en accord avec une direction de compression maximale (al) orientée selon la paléo-verticale et due à la compaction de la pile de minéraux cumulais. Pendant cette compaction, des zones de moindres contraintes (dilatences) se formeraient et faciliteraient la percolation vers le bas des liquides sulfurés. Les analyses géochimiques et minéralogiques ainsi que les résultats des modélisations indiquent que : - dans les deux complexes, Pt et Au ne se concentrent pas dans les sulfures mais se trouvent sous forme de minéraux du groupe du platine (principalement des sulfures de Pt+/-Pd, des tellures de Pt+/-Pd, et des alliages de Pt-Fe) et de l'electrum - dans les deux cas, la plupart des autres EGP se retrouve dans la pentlandite et la pyrrhotite et le restant des EGP se retrouve sous forme de minéraux du groupe du platine (principalement laurite et alliage de Pd-Cu pour le J-M Reef) - tous les EGP présents dans les roches silicatées du Merensky Reef et du J-M Reef peuvent être modélisés par le processus de capture des EGP par un liquide sulfuré d'origine magmatique - les EGP observés dans les niveaux de chromite ont deux origines et deux processus se superposent : la cristallisation primaire à partir du magma silicate de minéraux du groupe du platine (avant la saturation en sulfure du magma) ; et par la suite la percolation d'un liquide sulfuré immiscible et enrichis en EGP - les alliages de platine (isoferroplatinum) observés dans les deux zones minéralisées seraient produits par la désulfurisation partielle des sulfures - les autres minéraux de groupe du platine (tellures et sulfures) s'exsolveraient à partir des sulfures lors du refroidissement - dans le J-M Reef, un événement tardif (le. après la capture des EGP par un liquide sulfuré et après la désulfurisation partielle des sulfures) aurait provoqué un enrichissement de certains échantillons en Pd et Pt et aurait lessivé partiellement les cumulais situés sous la zone minéralisée. Cela se serait produit à une température située entre 250 et 465 °C (basée sur la composition des alliages de Pd-Cu)