L'objectif de cette thèse était d'utiliser les propriétés magnétiques des roches (paléomagnétisme, anisotropie de la susceptibilité magnétique (ASM) et différentes techniques d'analyse de la minéralogie magnétique), complété par d'autres méthodes classiques (microscopie pétrographique et électronique, goniométrie de texture, spectroscopie Raman, statistiques d'orientation préférentielle de forme et cathodoluminescence) pour aborder des thématiques récurrentes relatives à la formation des gisements métalliques. Cette approche a été appliquée à deux problèmes métallogéniques : (i) le traçage de la circulation du fluide ayant produit la métasomatose ferrifère des carbonates de La Florida (Cantabrie, Nord de l'Espagne) et la mise en place des minéralisations à Pb–Zn associées (MVT) ; et (ii) l'étude de la structuration des gossans et le décryptage de l'histoire de l'altération des amas sulfurés de la Ceinture Pyriteuse Sud Ibérique (CPSI, Andalousie, Sud de l'Espagne). Dans le premier cas, nous avons pu démontrer expérimentalement que la circulation des fluides produit une anisotropie de forme dont on peut retrouver l'empreinte dans le signal de l'ASM. Cette propriété nous a permis de définir une direction NE–SW de circulation du fluide métasomatique à La Florida. Dans le deuxième cas, le couplage entre l'ASM et le paléomagnétisme nous a permis de définir deux fabriques magnétiques dans les gossans primaires ; (i) une fabrique, d'âge ancien, de « compaction », caractéristique des parties supérieures des gossans, probablement associé au réchauffement de l'Oligocène supérieur et (ii) une fabrique de « mélange », plus récente, localisée dans les parties inférieures des gossans, formée probablement lors de l'événement messinien. La fabrique de «compaction » refléterait donc une altération plus mâture comparée à la fabrique de « mélange ». Par ailleurs, l'analyse de la minéralogie magnétique des gossans et des terrasses de la CPSI a révélé la présence « inhabituelle » de la pyrrhotite, une présence que nous avons attribué à l'activité de bactéries sulfato-réductrices dans des microdomaines réducteurs, disséminés dans un environnement globalement oxydant et très acide.

Le monzogranite hercynien de Costabonne est intrusif dans une série précambrienne à cambrienne. Des roches métasomatiques se sont développées dans l'auréole de contact. L'étude des différentes séquences métasomatiques développées dans les métasédimants et d'une minéralisation en scheelite postérieure est un des objectifs d'un projet CCE. Les deux résultats principaux de ce travail sont : (1) Un modèle d'évolution de la lithologie "marbre à brucite" (2) un modèle expliquant la variation des paragénèses des zones dans les veines métasomatiques.

La zone Manitou-Louvem, à minéralisations de sulfures massifs, comporte une série volcanique sous-marine (laves, pyroclastites et siIls) appartenant, pour l'essentiel, à la formation de Val d'Or. A la base, des basaltes à amphiboles et boules d'épidote dérivent, par faible fusion partielle, d'une source mantellique enrichie en éléments hygromagmaphiles légers. Vient ensuite l'intime association de laves intermédiaires et felsiques, de pyroclastites grossières généralement felsiques et monogéniques, et de filon-couches hypovolcaniques de diorite. Toutes ces roches sont comagmatiques, et liées aux basaltes de la base. Les filon-couches font la transition entre la diorite de Bourlamaque qui noyaute le complexe volcanique central de Val d'Or, et le volcanisme effusif. Le cachet géochimique est calcoalcalin, mais les tendances d'évolution (cristallisation fractionnée anhydre) sont tholéiitiques : elles varient selon la stratigraphie, par évolution des modalités de fractionnement et appauvrissement de la source mantellique. Au sommet, la formation de Héva, avec des basaltes évolués hyperalumineux d'affinité tholéiitique plus franche, marque le retour progressif au volcanisme abyssal, après celui d'arc insulaire (formation de Val d'Or) : ils proviennent d'un centre éruptif et d'une lignée d'évolution différents. Un modèle de bassin marginal permettrait de concilier tous ces caractères et pourrait expliquer la contradiction tholéiitique. calcoalcalÎn, qui mériterait une étude détaillée. La minéralogie est issue des altérations et métamorphismes successifs, que l'on caractérise grâce à une étude précise de minéraux secondaires: spi!itisation, métasomatoses liées ou non aux minéralisations, métamorphisme régional. Celui-ci est du faciès des schistes verts (zone à biotite). Les problèmes d'interprétation pour la minéralogie des " roches vertes" (termes abusivement banalisé) sont examinés en détail. L'auteur estime que la prospection minière devrait tirer profit de telles études, qu'elle devrait intégrer à ses méthodes comme un élément supplémentaire de reconnaissance des milieux minéralisés par opposition aux zones stériles.

Dans l’objectif d’évaluer le devenir de sédiments subduits variablement enrichis en soufre dans des conditions P-T (pression – température) correspondant au toit de la plaque sous un arc volcanique, des expériences de fusion et de cristallisation ont été réalisées en conditions hydratées en presse piston-cylindre(3 GPa ; 650 – 1000°C ; ƒO2 ~ NNO) sur des sédiments naturels (pélite et marne), non dopés en éléments en traces et variablement enrichis en soufre (0, 1 et 2 wt% Sin). Lors de la fusion du sédiment pélitique, des liquides trondhjémitiques à granitiques sont produits en équilibre avec un résidu composé de grenat +disthène ± phengite ± quartz + rutile. Lors de la fusion du sédiment marneux, des liquides granodioritiques sont produits en équilibre avec un résidu constitué de grenat ± épidote ± clinopyroxène ± disthène ± quartz +rutile. L’ajout de soufre dans le système pour une ƒO2 ~ NNO conduit à une précipitation de sulfures. La quantité de fer (Fe2+) disponible dans le système diminue fortement (augmentation du Mg#) et impactegrandement les relations de phases : le grenat, l’épidote et la phengite sont déstabilisées au profit des pyroxènes, de la biotite ou encore de l’amphibole. La distribution des éléments en traces dans le liquide silicaté par rapport au sédiment de départ est également très affectée pour les systèmes dopés en soufre(ex : fractionnement des terres rares). Nous proposons, à partir des données obtenues dans des xénolites mantelliques (Grenade, Petites Antilles) et lors de modélisations géochimiques, que la contribution dans lecoin mantellique de 1 à 3 % de liquides trondhjémitiques/granitiques issus de la fusion de sédiments pélitiques modérément enrichis en soufre (≤ 1 wt% Sin) peut expliquer la variabilité de composition des basaltes du sud de l’arc des Petites Antilles (Grenade et Grenadines). / The main issue of this study is to constrain the fate of subducted sediments variably enriched in sulphur for P-T (pressure – temperature) relevant for the slab at sub-arc depth. Using piston-cylinder apparatus, we performed melting and crystallisation experiments (3 GPa; 650 – 1000°C; ƒO2 ~ NNO) on natural, trace elementundoped and volatile-rich sediments (pelite and marlstone). Experiments were conducted with variable water (5 to 10 wt% H2Oin) and sulphur (0, 1 and 2 wt% Sin) contents. Silicate melts produced by the fluid-present melting of pelite range from trondhjemitic to granitic compositions, are broadly peraluminous and coexist with garnet + kyanite ± phengite ± quartz + rutile. Those produced by the fluid-present melting of marlstone are sodic (granodioritic composition), metaluminous to slightly peraluminous and coexist with garnet ± epidote ± clinopyroxene ± kyanite ± quartz + rutile. Sulphur addition at ƒO2 ~ NNO leads to sulphide precipitation. Thus, iron (Fe2+) contents decrease (Mg# increase) in the system and this strongly impacts phase relationships: garnet, epidote and phengite are consumed in favour of pyroxens, biotite and amphibole. Trace-element distribution between silicate melt and starting bulk for S-doped systems is largely impacted (e.g. rare earth elements fractionation). On the basis of data obtained in mantle xenoliths(Grenada, Lesser Antilles) and from geochemical modelisations, we are suggesting that a contribution in the mantle wedge of 1 to 3 % of trondhjemitic/granitic melts derived from pelitic sediments (≤ 1 wt% Sin) mayaccount for the composition of basalts in the southern part of Lesser Antilles (Grenada and Grenadines).

L’objectif de cette thèse était d’utiliser les propriétés magnétiques des roches (paléomagnétisme, anisotropie de la susceptibilité magnétique (ASM) et différentes techniques d’analyse de la minéralogie magnétique), complété par d’autres méthodes classiques (microscopie pétrographique et électronique, goniométrie de texture, spectroscopie Raman, statistiques d’orientation préférentielle de forme et cathodoluminescence) pour aborder des thématiques récurrentes relatives à la formation des gisements métalliques. Cette approche a été appliquée à deux problèmes métallogéniques : (i) le traçage de la circulation du fluide ayant produit la métasomatose ferrifère des carbonates de La Florida (Cantabrie, Nord de l’Espagne) et la mise en place des minéralisations à Pb–Zn associées (MVT) ; et (ii) l’étude de la structuration des gossans et le décryptage de l’histoire de l'altération des amas sulfurés de la Ceinture Pyriteuse Sud Ibérique (CPSI, Andalousie, Sud de l’Espagne). Dans le premier cas, nous avons pu démontrer expérimentalement que la circulation des fluides produit une anisotropie de forme dont on peut retrouver l’empreinte dans le signal de l’ASM. Cette propriété nous a permis de définir une direction NE–SW de circulation du fluide métasomatique à La Florida. Dans le deuxième cas, le couplage entre l’ASM et le paléomagnétisme nous a permis de définir deux fabriques magnétiques dans les gossans primaires ; (i) une fabrique, d’âge ancien, de « compaction », caractéristique des parties supérieures des gossans, probablement associé au réchauffement de l’Oligocène supérieur et (ii) une fabrique de « mélange », plus récente, localisée dans les parties inférieures des gossans, formée probablement lors de l’événement messinien. La fabrique de « compaction » refléterait donc une altération plus mâture comparée à la fabrique de « mélange ». Par ailleurs, l’analyse de la minéralogie magnétique des gossans et des terrasses de la CPSI a révélé la présence « inhabituelle » de la pyrrhotite, une présence que nous avons attribué à l’activité de bactéries sulfato-réductrices dans des microdomaines réducteurs, disséminés dans un environnement globalement oxydant et très acide. / The purpose of this PhD thesis was to use the magnetic properties of rocks (paleomagnetism, anisotropy of the magnetic susceptibility (ASM) and various techniques of magnetic mineralogy analysis), supplemented by some traditional methods (petrographic and electronic microscopy, texture goniometry, Raman spectroscopy, shape preferential orientation statistics and cathodoluminescence) to study the formation of metal deposits. This approach was applied to two metallogenic studies: (i) the track of fluid circulation that produced the iron-bearing metasomatism of the carbonates of La Florida mining district (Cantabria, Northern Spain), and the Pb–Zn mineralization deposits (MVT); and (ii) the study of the internal structures of the gossans and the alteration history of the massive sulphides of the Iberian Pyrite Belt (IPB, Andalusia, Southern Spain). In the first case, we showed experimentally that the fluid circulation produces a shape anisotropy, recorded in the form of a magnetic anisotropy. This property enabled us to define a NE–SW direction of the circulation of the metasomatic fluid in the La Florida district mining. In the second case, the coupling of AMS and paleomagnetism enabled us to define two magnetic fabrics in the primary gossans; (i) a “compaction” fabric in the upper parts of the gossans, associated to an old age, and probably caused by the Late Oligocene Warming Event, and (ii) a “mixture” fabric, more recent, located in the lower parts of the gossans and probably formed during the Messinian Salinity Crisis. The “compaction” fabric would reflect an alteration stage more mature than the “mixture” fabric. In addition, the magnetic mineralogical analysis of the gossans and the associated terraces of the CPSI revealed the “curious” occurrence of the pyrrhotite, which was attributed to the sulfato-reducing bacteria activity in some reducing microdomains, disseminated in an environment globally oxidant and highly acid.

La tsavorite, grossulaire vert à V-Cr-Mn, est contenue dans des gneiss et roches calco-silicatées graphiteux, souvent associés à des marbres dolomitiques, et appartenant à la ceinture métamorphique néoprotérozoïque mozambicaine. La tsavorite se trouve soit dans des nodules ou des veines de quartz (gisements primaires), soit dans des placers (gisements secondaires). L'étude minéralogique des tsavorites propose un nouveau protocole de certification de leur origine géographique, à partir du rapport V/Cr, de la teneur en Mn et du [delta]18 O. L'étude des gisements de Lemshuku et Namalulu en Tanzanie montre que le métamorphisme des protolithes sédimentaires riches en matière organique et évaporites s'est effectué à P = 7,0 ± 0,4 kbar et T = 677 ± 14°C, à 634 ± 22 Ma (datation U-Th-Pb sur monazite). Le bâti métamorphique s'est refroidi vers 500 Ma (datation 40Ar-39Ar sur muscovite). Deux stades de métasomatose sont reliés à la formation de la tsavorite : (i) une métasomatose de diffusion formant les nodules à P = 5,0-7,4 kbar et T = 580-691°C; (ii) une métasomatose calcique d'infiltration contemporaine de la formation des veines de quartz à P = 3,6-4,9 kbar et T = 505-587°C. Ces dernières sont datées in situ par la méthode Sm-Nd à 606 ± 36 Ma. Les évaporites continentales, déposées dans une sabkha de côte marine avec des sédiments silico-calcaires, sont transformées en tsavorite dans le cas des nodules, alors que les sels fondus sont associés à la formation des veines de quartz. Les minéralisations sont contrôlées par la lithostratigraphie et la tectonique / Tsavorite, a (V, Cr, Mn)-bearing green grossular, is hosted by graphitic gneisses or calc-silicates, often asssociated with dolomitic marbles, and belonging to the Metamorphic Neoproterozoic Mozambique Belt. Tsavorite is found either as nodules or in quartz veins (primary deposits), or in placers (secondary deposits). The mineralogical study of tsavorites suggests a new protocol to certificate their geographical origin, based on the V/Cr ratio, Mn content and delta18O. The study of the Lemshuku and Namalulu deposits in Tanzania has shown that the metamorphism of organic matter-rich and evaporites-rich sedimentary protoliths occurred at P = 7.0 ± 0.4 kbar and T = 677 ± 14°C, at 634 ± 22 Ma (U-Th-Pb dating on monazite). The metamorphic series cooled down at around 500 Ma (40Ar-39Ar dating on muscovite). Two metasomatic stages are linked to the formation of tsavorite : (i) diffusion metasomatism forming nodules at P = 5.0-7.4 kbar and T = 580-691°C; (ii) calcitic infiltration metasomatism forming quartz veins at P = 3.6-4.9 kbar and T = 505-587°C. These last have been dated in situ with Sm-Nd dating at 606 ± 36 Ma. Continental evaporites, deposited in a coastal marine sabkha with (Si, Ca)-bearing sediments, transformed into tsavorite in the case of the nodules, while the molten salts are associated with the formation of the quartz veins. The mineralisations are controlled by lithostratigraphy and structure

L’origine des suites de mégacristaux des kimberlites est sujette à d’intenses débats depuis de nombreuses années. La suite complexe de mégacristaux (grenat, clinopyroxène, zircon, baddeleyite, ilménite, rutile et nodules d’intercroissances rutile-silicates) des kimberlites diamantifères de Mbuji-Mayi (Kasaï Oriental), mises en place au Crétacé dans le craton archéen du Congo-Kasaï, a été étudiée en détails dans le but d’établir les relations entre les différents minéraux de la suite, leur relation au magma kimberlitique-hôte et au manteau lithosphérique cratonique archéen. L’étude des mégacristaux de grenat des kimberlites pauvres en diamants du Kundelungu (Katanga) a permis en outre d’établir la comparaison entre les mégacristaux de deux provinces kimberlitiques en République Démocratique du Congo, qui diffèrent notamment par leur âge de mise en place et par la composition et l’âge du socle traversé. <p>L’ensemble des données minéralogiques et géochimiques acquises (éléments majeurs et en traces, géochimie isotopique de l’oxygène, du Nd et de l’Hf) est intégré dans le but de déterminer la nature du (ou des) processus qui a (ont) donné naissance à ces suites de mégacristaux. <p>En parallèle, l’origine d’un xénolite rare de clinopyroxénite à kyanite exceptionnellement riche en Cr des kimberlites de Mbuji-Mayi a été explorée.<p>Bien qu’ils partagent de nombreuses caractéristiques avec d’autres suites de mégacristaux kimberlitiques, les mégacristaux de RDC sont généralement enrichis en Cr et appauvris en Fe et Ti, et ne présentent pas de preuve d’une origine par cristallisation fractionnée à partir d’un magma, ce qui permet de suggérer une origine différente, en l’occurrence une liaison plus directe avec le manteau lithosphérique réfractaire local lors de leur formation. Une origine métasomatique par interaction entre un liquide/fluide précurseur de la kimberlite et les péridotites du manteau lithosphérique est donc favorisée. L’ensemble des espèces minérales qui forme la suite de mégacristaux peut en effet trouver un équivalent compositionnel dans les lithologies métasomatisées de la lithosphère mantélique. <p>Les mégacristaux de grenat des deux provinces partagent des similarités frappantes qui sont interprétées en termes de processus de formation similaires. En revanche, ils ont systématiquement montré un comportement géochimique singulier, suggérant un processus de formation différent des autres mégacristaux. Ils semblent en effet avoir retenu l’héritage des compositions variables d’anciens protolites de grenat affectés récemment par un métasomatisme de type kimberlitique. Ces grenats résultent de la recristallisation de grenats initialement présents dans les péridotites cratoniques de la lithosphère archéenne. Par contre, les mégacristaux de clinopyroxène, zircon, baddeleyite, ilménite, rutile et les nodules d’intercroissances rutile-silicates se sont effectivement formés récemment par l’interaction métasomatique entre le liquide/fluide proto-kimberlitique et les péridotites cratoniques. Des variations locales du rapport (fluide et/ou liquide)/roche et de l’activité en SiO2 lors de la percolation du magma proto-kimberlitique asthénosphérique dans le manteau lithosphérique cratonique, couplées à la nature propre à la kimberlite de la région, permettent d’intégrer l’ensemble des mégacristaux dans un modèle pétrogénétique commun, avec des processus de formation parfois contrastés. <p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished