Dissertation--Passau, 2006. / Bibliogr. p. 515-561.

La suite intrusive de Sept-îles (SISI) est une grande intrusion mafique litée (80km par 5,6 km) associée à l'ouverture de l'océan lapétus (564 Ma) et encaissée dans les gneiss fortement déformés du Grenville. La SISI se compose de 4 intrusions : l'intrusion mafique de Sept-îles (composante majeure), l'intrusion de bordure de Sept-îles, l'intrusion de Pointe du Criard (PdC) et les dykes et filon-couches de gabbro tardifs. Le but de ce projet est de déterminer l'origine des roches felsiques qui sont associées à la SISI. La série supérieure de l'intrusion mafique de Sept-îles ainsi que les composantes felsiques du filon-couche de Pointe du Criard ont donc été analysées. La série supérieure se divise en trois composantes : les quartzo-syénites et syenites à feldspaths alcalins sans enclave, avec enclaves et les zones à coussins. Ces zones à coussins sont caractérisées par la présence de coussins syénitiques sans enclave (50 cm à 5 mètres) entre lesquels il y a un matériel interstitiel syénitique très riche en enclaves. Le filon-couche PdC, qui recoupe la série supérieure, est formé de trois composantes : une bordure figée de diabase et un leucogabbro qui forment environ 2 % du filon-couche alors que les 98% restant sont formés par la syenite porphyrique. Au point de vue minéralogique, la composition des échantillons de la série supérieure et du filon-couche varie très peu et est généralement caractérisée par l'assemblage suivant : feldspath potassique microperthitique + quartz + hornblende (avec parfois des c?urs reliques de clinopyroxène) + oxydes Fe-Ti (magnétite/ilménite) + minéraux accessoires (zircons, titanite,± apatite, biotite). La géochimie des roches de la série supérieure et du filon-couche PdC est relativement semblable et elle indique que tous les échantillons sont des granitoïdes de type-A. Les modélisations de la cristallisation fractionnée effectuées à partir des éléments majeurs et des éléments traces ont permis de déterminer que les 3 composantes de la série supérieure ne résultaient pas d'une différenciation continue mais plutôt de deux épisodes de différenciation (un épisode pour les roches felsiques avec enclaves, les zones à coussins et le filon-couche PdC et un second pour les roches sans enclave). Finalement, les analyses isotopiques en strontium ont déterminé que tous les échantillons analysés provenaient d'une même source, le manteau supérieur, et que leurs rapports isotopiques concordaient avec celui de l'anorthosite de la série de bordure supérieure et des gabbros de la série litée. Le modèle de formation de la série supérieure et du filon-couche PdC proposé est divisé en trois grandes étapes. La première étape consiste à la formation de lentilles de matériel felsique qui résulte de la cristallisation fractionnée du magma basaltique à l'origine de la série litée. Ces lentilles situées au contact de fa série litée avec la série de bordure supérieure sont propulsées au contact supérieur de la série de bordure supérieure par une série de conduits. La première impulsion de matériel felsique à travers la série de bordure supérieure partiellement cristallisée est à l'origine de la formation des roches felsiques avec enclaves de la série supérieure. Une seconde impulsion de matériel felsique légèrement plus évolué entraîne la formation des roches felsiques sans enclave de la série supérieure qui se situent au-dessus de celles avec enclaves dû au contraste de densité. Lors de cette seconde impulsion, il y a la formation des zones de coussins qui résultent de l'apport d'une quantité moins importante de matériel felsique évolué. Les coussins sans enclave se mettent en place dans le matériel felsique avec enclaves qui a déjà débuté sa cristallisation. Finalement, la formation du filon-couche de Pointe du Criard est dû à la remontée d'un dyke de gabbro tardif qui est dévié de sa trajectoire et qui devient un filon-couche au contact supérieur de la série de bordure supérieure. Une troisième impulsion de matériel felsique dans le même conduit que le dyke entraîne le remplissage de la portion centrale du filon-couche par une syénite. Le refroidissement rapide de l'ensemble du filon-couche entraîne la formation de la texture porphyrique caractéristique de la syénite du filon-couche PdC.

Les porphyres cuprifères constituent un type de gisement de cuivre majeur. La minéralisation contient principalement du cuivre et du Mo. Le gisement de Yandong qui est un gisement de ce type est situé en Chine, à 150 km au sud de la ville de Hami. Cette étude vise principalement à étudier et établir les relations entre les types de minéralisation et les types d'altération dans le gisement de Yandong. Nous mettons ici en évidence deux types de minéralisation dans le gisement de Yandong : le type de foliation dans lequel les sulfures sont disséminés, et le types stockwerk dans lequel les sulfures apparaissent dans les veinules. Les principaux sulfures associés à cette minéralisation sont la chalcopyrite, la pyrite et la molybdenite et la minéralisation est contenue à la fois dans les porphyres plagiogranitique et les volcanites encaissantes. L'altération se présent sous plusieurs formes qui se distribuent de façon zonale autour du minerai et qui sont typiques des porphyres cuprifères en général. Du coeur vers l'extérieur du corps minéralisé, se succèdent l'altération potassique(biotisation), l'altération phyllique, la silicification, l'altération argilique, et l'altération propylitique. L'altération phyllique est la plus répandue dans ce gisement. Toutefois, on note quelques particularités par rapport à certains gisements de ces types considérés comme des modèles. En effet, même si la minéralisation est étroitement liée à l'altération, on observe que le degré d'enrichissement est plus élevé lorsque se superposent l'altération potassique, la silicification et l'altération phyllique, ce qui n'est pas toujours le cas dans la plupart des gisements connus. Le modèle métallogénique du gisement de porphyre cuprifère de Yandong peut être décrit comme suit : le gisement s'est mis en place dans la zone orogénique Jueluotage au Paléozoique supérieur; la minéralisation est liée à la mise en place des roches calco-alcalines volcano-hypogènes durant la période de raccourcissement au début du Carbonifère supérieur. Les roches porteuses de la minéralisation sont les porphyres plagiogranitiques et leurs encaissants (les roches volcanique basaltique et volcanoclastique). La mise en place de l'intrusion et de la minéralisation fut contrôlée par des structures linéaires ayant favorisé la disposition du corps minéralisé sous forme d'une plaque épaisse.

La compréhension des chaînes orogéniques passe inévitablement par la connaissance de la morphologie des éléments qui entrent en collision. La présence de promontoires et réentrants le long de la marge laurentienne a largement influencé la distribution des séquences de flyschs taconiens. Ce phénomène est reconnu sur de grandes distances, mais demeure toutefois limité à l'échelle locale où des éléments de second ordre peuvent également influencer la dispersion des sédiments. À l'intérieur du Réentrant de Québec, un de ces éléments de deuxième ordre est le Promontoire de Montmorency. Reconnu sur la base des variations de faciès de plate-forme et de flysch ordoviciens moyens, il n'existait, jusqu'à présent, aucun lien entre cette avancée de terre et le rift iapétien. L'utilisation de modèles désuets pour l'interprétation des séquences sédimentaires de la région de Québec est probablement la cause de cette « non-reconnaissance ». Le Groupe d'île d'Orléans est le plus propice à contenir des éléments révélateurs quant à l'existence du Promontoire de Montmorency au cours de la période cambro-ordovicienne. De plus, cette séquence sédimentaire se situe dans une région charnière où les corrélations entre les unités situées à l'est et à l'ouest sont difficiles à faire. Outre son contexte géographique, le Groupe d'île d'Orléans possède des caractéristiques qui lui sont particulières, telles la présence de glauconite et la forte bioturbation. L'étude de la glauconite de la Formation d'Anse Maranda a révélé que la glauconite qui y est présente s'est formée sur place et indique un faible taux de sédimentation. Toutefois, la géochimie du minéral est inhabituelle, sa teneur en aluminium étant plus élevée que celle en fer. Cette substitution a une influence sur la rétention du potassium dans la structure cristalline. La perte de charge induite par le remplacement de fer (et magnésium) divalent par de l'aluminium trivalent fait en sorte que le potassium est expulsé hors du minéral. Ce phénomène est d'une importance majeure car la teneur en potassium est utilisée pour déterminer la maturité de la glauconite; celle-ci est à son tour utilisée comme élément d'interprétation en sédimentologie et stratigraphie séquentielle. Les relations entre les divers éléments chimiques et les caractéristiques diagénétiques de la Formation d'Anse Maranda indiquent que la glauconite alumineuse résulte de la diagenèse précoce d'une glauconite plus conventionnelle, c'est-à-dire riche en fer. La présence de glauconite autochtone dans la Formation d'Anse Maranda contraste avec l'interprétation selon laquelle l'alternance de grès massifs et de mudstones résulte du dépôt de turbidités sur la partie proximale d'un cône sous-marin. Les travaux de la thèse démontrent que l'aspect massif des grès est le résultat d'une bioturbation intense. Les différentes traces fossiles et ichnofaciès observés démontrent que la formation s'est déposée sur une plate-forme où le faible apport de sédiments a permis la glauconitisation et la destruction quasi complète des structures sédimentaires par les organismes fouisseurs. Cette plate-forme était toutefois irrégulière, ce qui a permis le dépôt de turbidités près des dépôts résultants de l'activité des courants de tempête. Le passage graduel des formes de basse énergie telle Helminthopsis vers des formes plus robustes comme Chondrites suggèrent une baisse du niveau marin. La bioturbation a également influencé la diagenèse, les grès bioturbés contenant beaucoup moins de ciment précoce de carbonates en comparaison avec les grès non-bioturbés. Les formations de Lauzon et de Pointe-de-la-Martinière se retrouvent respectivement au centre et au sommet du Groupe d'île d'Orléans. La base de la Formation de Lauzon est définie par le conglomérat de Ville Guay. Ce conglomérat résulte de l'érosion d'un récif à thrombolites, conséquence probable d'un affaissement de la marge continentale. Par la suite, un cône boueux/sableux s'est déposé sur les gradins de la marge formant deux séquences granodécroissantes. La Formation de Pointe-de-la-Martinière se compose de turbidités boueuses et de sédiments pélagiques vers l'est et de sédiments du bout de la plate-forme à l'ouest. Ces sédiments de plate-forme sont composés de cycles de Logan et d'alternance shales noirs - calcaires. Ces deux lithofaciès résultent du dépôt dans une zone à haute productivité organique et d'une diagenèse précoce reliée à la forte concentration en CO2. Les deux formations reflètent une transgression majeure recoupée de quelques régressions. L'analyse de faciès et Fichnologie des dépôts du Groupe d'île d'Orléans ont permis de confirmer la présence du Promontoire de Montmorency lors de la période allant du passage du rift à la marge passive (rift-to-drift) de la marge laurentienne. La morphologie de ce promontoire explique la prédominance des turbidités dans un sous-bassin d'eau peu profonde à l'est et des dépôts de plate-forme à l'ouest. La morphologie en touche de piano explique également la distribution des flyschs taconiens et peut être incorporée dans un modèle d'orogenèse de la chaîne appalachienne. Le modèle présenté ici peut également servir de comparaison pour d'autres secteurs des Appalaches.

Lors du retrait du glacier à la fin de la dernière ère glaciaire qu'a connue la région du Saguenay-Lac-Saint-Jean, divers faciès se sont mis en place. Dans l'étude que nous avons menée dans le corridor Métabetchouan - Larouche, nous nous sommes particulièrement penché sur les divers processus sédimentaires qui sont intervenus dans la mise en place de ces dépôts. La cartographie effectuée dans la gravière de Métabetchouan nous a permis de reconnaître 11 faciès sédimentaires que nous avons regroupés en 5 assemblages de faciès. Les assemblages SS, GSD et GB sont localisés au niveau du premier palier de la gravière qui se trouve être à une élévation approximative de 130 m. L'assemblage SS est constitué essentiellement de faciès sablonneux qui semble correspondre à des dépôts prodeltaïques. L'assemblage GB se trouve être en contact discordant avec SS et montre des faciès caractéristiques du milieu fluviatile, cela suppose donc une remontée liée au retrait du glacier. L'assemblage GSS est localisé au second palier de la gravière à une élévation approximative de 145 mi II est constitué d'une alternance de faciès sableux et graveleux. Le troisième palier est quant à lui former par un empilement de feuillets GS. Ce dernier associe des faciès essentiellement graveleux qui montrent le long de la pente des variations importantes de faciès. L'enchaînement de ces faciès le long de la pente ainsi que leur nature sédimentologique nous ont permis d'identifier les différents mécanismes ayant opéré dans ce segment et donc permit de constater l'évolution et/ou la transformation de la coulée le long d'une pente très inclinée en milieu aqueux. L'architecture et la position de cette partie du delta du camp musical de Métabetchouan semblent indiquer une mise en place en marge du glacier resté immobile sur la rive sud du lac Saint-Jean (Étape 5 du retrait glaciaire). Les dépôts reconnus à Larouche et Hébertville, se sont essentiellement mis en place durant la phase 4 du retrait glaciaire. La morphologie et l'étendue de la gravière d'Hébertville associés à des évidences de présence de glace à proximité, nous fait penser à des dépôts de terrasses de kame. Les divers faciès reconnus dans ces deux gravières ont été également inventoriés et regroupés en assemblage de faciès.

Le gisement de la Mine Troilus au nord de Chibougamau est encaissé dans des roches archéennes au sein de la ceinture de roches vertes Frotet-Evans. Il s'agit d'une mine à ciel ouvert à haut volume, basses teneurs (0,95 g/t d'Au et 0,10% de Cu) où deux fosses sont présentement exploitées : la fosse 87 et la fosse J4. La fosse J4 présente des unités lithologiques similaires à la fosse 87 malgré quelques différences. Une diorite porphyrique, une microdiorite, des dykes felsiques et une unité bréchique avec des faciès très hétérogènes sont les encaissants d'une minéralisation disséminée. Le degré de déformation est élevé dans la fosse J4. Les dykes, dont les épaisseurs varient entre 1 et 15 m, sont transposés et leur orientation primaire est sécante à la foliation principale. La minéralisation se traduit par la présence de sulfures (pyrite, chalcopyrite et pyrrhotite) qui forment des amas interstitiels, des agrégats lenticulaires ou sont associés à de petites veinules déformées, boudinées et transposées. Une zonalité métallique est présente et se caractérise par une enveloppe aurifère et une enveloppe cuprifère. En effet, la minéralisation aurifère est nettement décalée par rapport à celle cuprifère. Mais dans les deux cas, la minéralisation suit les dykes felsiques et forment un arrangement sécant à la schistosité principale. Il y a une abondance de veinules dans la fosse J4 qui ont été classifiées en trois familles: 1) veinules de quartz, 2) veinules de quartz+sulfures ± biotite ± hornblende et 3) veinules d'épidote+carbonates±chlorite. Seules les veinules de la famille 2 sont associées à la minéralisation cuprifère. L'altération potassique est significative et se traduit par des agrégats lenticulaires de biotite et /ou de hornblende accompagnées de magnétite, de titanite et des veinules 1 et 2. Cette zone est étroite au centre de la fosse et est associée à la minéralisation aurifère. Elle a été superposée par une altération propyllitique qui se traduit par la formation d'épidote et des veinules 3. Enfin, la dernière zone d'altération affecte les dykes seulement. Il s'agit d'une altération phyllique intense. Les plagioclases y sont complètement altérés en séricite. L'association de la minéralisation avec les dykes felsiques, le recoupement de la schistosité sur les veinules de quartz-sulfures ainsi que l'association de l'altération potassique intense avec la minéralisation aurifère sont des critères qui permettent de privilégier un gisement anti-déformation et d'origine porphyrique.

Le segment Est (2714-2702 Ma) de la Zone Volcanique Sud (ZVS) dans la ceinture de roches vertes de l'Abitibi est une séquence complexe de roches volcano-sédimentaires coupées par les suites plutoniques syn- et post-volcaniques. Ce segment peut être subdivisé en deux groupes stratigraphiques basés sur la tectonique régionale et la stratigraphie volcano-sédimentaire : le Groupe de Malartic à la base, composé des formations de La Motte-Vassan, de Dubuisson, et de Jacola, et au-dessus, le Groupe de Louvicourt, contenant les formations de Val-d'Or et d'Héva. Le Groupe de Malartic représente une plate-forme océanique archéenne contrôlée par l'extension tectonique due à une plume du manteau et caractérisée par les komatiites et les basaltes effusifs et les filons-couches et dykes. Le Groupe de Louvicourt a marqué un changement vers des processus associés à une subduction; le début de la construction d'arc, représentée par la Formation de Val-d'Or inférieure, s'est produit simultanément avec les étapes d'affaiblissement du volcanisme de plume, représentées par la Formation de Jacola. Cette activité volcanique contemporaine indique une relation conforme. L'extension qui suivit, représentée par la Formation d'Héva, a formé les laves volumineuses qui ont inondé les laves associées au volcanisme d'arc. La Formation de Jacola est caractérisée par des komatiitiques et basaltes riches en Mg, liés à une source de plume du manteau, qui ont formé une grande plaine sous-marine de lave tholéiitique. Le contact entre la Formation de Jacola mafique-ultramafique et la Formation de Val-d'Or intermédiaire-felsique est graduel et indiqué par l'apparition (i.e., fragmentaire) de dépôts volcaniclastiques volumineux qui sont tholéiitiques à transitoires et qui ont une signature géochimique d'arc. La Formation de Val-d'Or de 3-5 km d'épaisseur est un arc volcano-sédimentaire subaquatique complexe composé de nombreuses séquences de laves intermédiaires à felsiques discontinues et latéralement inter stratifiées et de leurs dépôts volcaniciastiques associés qui ont évolué de tholeiitique à calco-alkalins. Ces petites séquences se composent de coulées de laves massives, coussinées/lobées, et bréchifiées, de 1 à 100 m d'épaisseur, qui sont vésiculaires de façon variable (l-30-vol%) et inter stratifiées avec des dépôts volcaniclastiques amalgamés, 1 à 50 m d'épaisseur, de lits normal à renversé composés de fragments angulaires à subarrondis de grosseur tuff à brèche et un indice de vésicularité entre 15 et 35-vol%. De plus, de nombreux petits centres volcaniques à dominance felsiques d'ampleur régionale limitée, contenant les gisements massifs de sulfures, définissent 1' Arc de Val-d'Or. Le contact entre les formations de Val-d'Or et d'Héva est défini par l'apparition soudaine de laves tholéiitiques, et est représenté par une unité felsique sphérulitique tholeiitique à la base de la Formation d'Héva. La Formation d'Héva tholeiitique de 2 à 3 km d'épaisseur est définie par le volcanisme mafique effusif et felsique avec des dépôts volcaniclastiques locaux. L'unité sphérulitique à la base de la Formation d'Héva est décelable pour 40 kilomètres, servant (de ce fait) d'horizon-repère au Groupe de Louvicourt. Une séquence de tufs bréchiques polymictiques, située stratigraphiquement au-dessus de l'unité sphérulitique, se compose de fragments mafiques et felsiques remoblisés qui ont une signature géochimique d'arc, suggérant qu'ils sont provenus de la Formation de Val-d'Or sous-jacente. Ceci implique que la Formation de Val-d'Or est plus jeune et a une relation conforme avec la Formation d'Héva. Vers le haut de la stratigraphie, des coulées de lave mafique massives à coussinées avec des dykes et filons-couches de gabbro dominent, suggérant des éruptions plus fissurales. Les tufs turbiditiques locaux et les dépôts pyroclastiques scorieux remoblisés certifient une/deséruption(s) explosif(ves). La Formation de Jacola représente un environnement marin profond semblable à une dorsale médio-océanique, contrôlé par le volcanisme de plume de manteau, qui a formé la base pour la construction d'un arc, et a contaminé les premières laves. Les roches volcaniclastiques intermédiaires et les laves à la base de la Formation de Val-d'Or indiquent le volcanisme relié à une subduction. La Formation d'Héva tholéiitique indique un retour à un régime d'extension avec le volcanisme fissurai pendant la dissection d'arc. L'Arc de Val-d'Or forme une séquence monoclinale volcano-sédimentaire, de polarité vers le sud, évoluant du volcanisme associé à une plume au volcanisme associé à une subduction.

La région de Tadoussac est située dans la partie est-centrale de la province de Grenville entre les rivières Saguenay et Saint-Laurent. Les principaux types de roches sont, 1) Orthogneiss gris granodioritiques, 2) Métasédiments incluant des métapelites métamorphisé au faciès amphibolitique supérieur, 3) Gneiss mafiques et 4) Les granites alcalins. Le pluton granitique a été injecté dans une faille de décrochement active pendant la mise en place du magma. À l'échelle de l'affleurement, du coté sud-ouest, ce pluton est en contacte intrusif avec les gneiss mafiques à intermédiaires, et recoupe la foliation générale ainsi que les dykes de granites et des pegmatites associés. Ces roches mafiques à intermédiaires se trouvent dans la faille en décrochement dextre, elles enregistrent une foliation importante et hébergent des veines de ségrégation du matériel leucocrate parallèle à la foliation ainsi que des structures extensionnelles, qui ressemble amplement a des leucosomes d'une migmatite, en plus, il y a des zones ou les amphiboles sont transformées en biotite évoquant un patron de fractures. Sur une base pétrographique, on note que les ségrégations dans les roches mafiques présentent des microstructures magmatiques. L'absence de paragenèse minéralogique qui peut suggérer des réactions anatectiques favorise l'interprétation selon laquelle, les roches mafiques dérivent du magma mafique injecté et cristallisé dans la faille active. Les évidences géochimiques montrent que les unités mafiques sont tholéiitiques et alcalines, ces caractères proviendraient d'une source magmatique enrichie en alcalins, ce qui met à l'évidence un processus de contamination crûstale du magma. La composition des ségrégations dans les roches mafiques peut être expliqué plutôt par une ségrégation de liquide résiduel que par une fusion partielle faute d'existence de liquide anatectique. Donc, l'interprétation est celle de deux magma alcalins, l'un felsique l'autre mafique qui s'injectent en même temps dans une zone de décrochement, et la ségrégation des magma leucocrate dans les deux est causé par la cristallisation syntectonique et non pas par anatexie. Pour les zones riches en biotite, les évidences pétrogéochimiques suggèrent une transformation par métasomatisme des roches amphibolitiques transformé suite à un apport de certains éléments majeurs et/ou traces dans des conditions hydriques pour faire concentrer de la biotite assez massivement.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre des études de "faisabilité" du stockage des déchets nucléaires en formations géologiques profondes. Elle s'intègre au programme de recherche conduit par l'agence française pour la gestion des déchets nucléaires (ANDRA) sur le site expérimental Meuse/Haute-Marne de type "argile", situé dans les formations sédimentaires Mésozoïques faiblement perméables de l'Est du bassin parisien. L'étude a pour objet la caractérisation de la migration des radionucléides naturels au sein de la formation argileuse Callovo-Oxfordienne cible et de ses encaissants carbonates Oxfordien et Bathonien, afin d'estimer les propriétés de confinement à long terme de cette série sédimentaire. Elle repose sur l'analyse de haute précision des déséquilibres radioactifs au sein des familles naturelles de l'uranium et du thorium. L'intérêt de faire appel aux déséquilibres U-Th réside dans le fait qu'ils sont susceptibles, d'une part, de mettre en évidence et de caractériser les processus contrôlant la mise en solution et la migration in situ des radionucléides et, d'autre part, de fournir des indications temporelles sur les processus et perturbations physico-géochimiques auxquelles la formation géologique a été soumise sur des échelles de temps variables, selon les isotopes utilisés, mais pouvant atteindre jusqu'à deux millions d'années environ, via le déséquilibre 234U/238U. Les objectifs initiaux de l'étude étaient: i) de déterminer en particulier l'état d'équilibre -ou de déséquilibre- radioactif entre l'uranium-238 et son descendant l'uranium-234 (T1/2 (234U)) = 245250 a) dans les formations profondes au sein desquelles le laboratoire expérimental de l'ANDRA est en cours d'implantation; ii) de caractériser, le cas échéant, les processus responsables des déséquilibres radioactifs observés; et iii) d'en préciser les implications chronologiques en ce qui a trait à la stabilité chimique de ces formations géologiques. Compte tenu de ces objectifs, la précision et la justesse analytique des mesures des déséquilibres radioactifs (234U/238U) sont apparues comme la clé de la réussite d'une telle entreprise. Une grande partie des travaux a donc été consacrée à la mise au point de l'analyse des déséquilibres radioactifs à l'aide d'un spectromètre de masse à multi-collection et source plasma (MC-ICP-MS). In fine, une reproductibilité analytique de l'ordre de \%o (2 a) pour la détermination du rapport 234U/238U] sur échantillons géologiques a été obtenue. Haute précision et justesse analytique nous ont ainsi permis de démontrer un état d'équilibre radioactif 234U/23SU dans les argilites Callovo-Oxfordiennes. Ce résultat indique l'immobilité de l'uranium dans la formation cible et, par suite, atteste d'un milieu chimiquement inactif et clos, du moins au cours de la période actuelle, pour ce qui concerne l'uranium et, par extension, les actinides naturels. Ce résultat est fondamental au regard de la problématique d'enfouissement des déchets radioactifs car il procure une confirmation in situ des capacités de confinement de la couche argileuse cible, dans les conditions physico-chimiques actuelles. A contrario, des déséquilibres (234U/238U) ont été systématiquement observés au niveau de zones soumises à des processus de pression-dissolution (stylolites) dans les formations carbonatées encaissantes de l'Oxfordien et du Bathonien. Ces déséquilibres témoignent d'une remobilisation discrète de l'uranium au cours des derniers deux millions d'années et donc de processus actifs de transport de matière au sein de ces formations. La répartition isotopique de l'uranium telle qu'elle a été révélée, par un sous-échantillonnage systématique au niveau des surfaces de pression-dissolution et par la réalisation d'analyses sériées perpendiculairement à un joint stylolitique, a permis de mettre en évidence une relocalisation de l'uranium depuis la surface stylolitique vers la matrice carbonatée de part et d'autre du stylolite. Bien que soumise à des transferts de matière, une zone stylolitisée fonctionnerait en toute vraisemblance en système fermé vis-à-vis de l'uranium. Ce résultat est surprenant tant ces formations profondes, fortement compactées et peu perméables, ne semblaient pas pouvoir être sujettes à des transferts de matière significatifs à l'échelle de temps des déséquilibres U-Th. Bien qu'il soit pour l'instant difficile de conclure de façon univoque à ce sujet, il est probable que ce phénomène traduit une stylolitisation encore active, ou tout du moins, une réactivation du phénomène au cours des deux derniers millions d'années.

Cette étude porte sur le gisement de columbo-tantalite d'Issia au Centre-Ouest de la Côte d'Ivoire. Les gisements de columbo-tantalite dans les régions tropicales humides sont généralement des dépôts supergènes associés à du gravier. Ces gisements ont été très peu étudiés et leur exploitation n'est effectuée que par les petits exploitants. Cela est dû, d'une part à la petite taille des gisements trouvés et à leur courte durée de vie, et d'autre part à la forte épaisseur du manteau d'altération dans les zones à forte concentration. Cette étude a un triple objectif défini comme suit : (1) établir un modèle géodynamique pour la mise en place des minéralisations primaires de columbo-tantalite et minéraux associés d'Issia (Centre-Ouest de la Côte d'Ivoire) ; (2) définir les facteurs contrôlant la redistribution secondaire de la minéralisation en milieu détritique en intégrant des études gîtologiques, pédo-géomorphologiques et géostatistiques ; et (3) déterminer les espèces minéralogiques du niobium, du tantale et des autres métaux associés. Le périmètre étudié comprend trois massifs granitiques mis en place dans des formations méta-sédimentaires: le granite orienté à deux micas de la Lobo, le granite orienté à muscovite dominante de Bitapia et le granite porphyroïde non orienté à muscovite dominante d'Issia. Les observations de terrain et les analyses sur roche totale montrent que: (1) les trois principaux granites de la région ont été produits par des processus profonds ayant généré une fusion partielle de la croûte, (2) ils ont été formés par cristallisation fractionnée pendant la période syn- à tardi-D2 de l'orogenèse Ébuméenne, et (3) le granite d'Issia fut le dernier à se former à 2106±78 Ma. Les pegmatites du périmètre étudié ont été classées en 4 types (A à D) montrant plus ou moins une répartition zonale autour du granite d'Issia : A- les pegmatites stériles, B- les pegmatites à Be, C- les pegmatites zonées à Be-Nb-Ta, et D- les pegmatites zonées à Be-Nb-Ta-Li. Les pegmatites de types B, C et D ont été rattachées à la classe des pegmatites à éléments rares et à la famille LCT. Le fluide minéralisateur dérive de la cristallisation du granite d'Issia. Après la cristallisation de ce granite, le liquide résiduel s'est d'abord saturé en eau pendant la formation des pegmatites de type A et B. Ce fluide a évolué au cours de la différenciation magmatique et s'est enrichi progressivement en CO2 vers la surface jusqu'au stade de la formation des pegmatites de type C qui vont alors cristalliser en système clos. La séparation entre les phases aqueuse et carbonique a lieu au cours de la cristallisation de la zone de remplacement (zone III) qui porte par ailleurs les minéralisations de Nb, Ta et Be dans les pegmatites zonées de type C et D. La migration du fluide s'est faite par pulsations successives le long des fractures de Riedel R' et des fentes de traction générées par la déformation transcurrente D2. Deux types de minéralisations supergènes de columbo-tantalite on été identifiés: le type Étienne-Méguhé et le type Bémadi. Le type Étienne-Méguhé constitue un dépôt éluvial plus ou moins colluvial résultant de la kaolinisation qui a produit une importante réduction de volume et qui a augmenté la concentration des minéraux chimiquement stables, notamment ceux de quartz, de Nb-Ta et de Be. D'autre part, la minéralisation de type Bémadi est représenté par un véritable placer dont la concentration en minéraux de Nb-Ta résulte d'une reconcentration à la suite d'une importante phase de drainage et d'alluvionnement qui a contribué à la fragmentation, à l'usure, puis au stockage des minéraux lourds le long des pièges naturels. La columbo-tantalite d'Issia est représentée par trois espèces distinctes de très bonne qualité commerciale (XTa>0,65) : la ferrotapiolite [FeTa2O6], la ferrotantalite [(Fe>Mn)(Ta>Nb)2O6] et la manganotantalite [MnTa2O6]. Du point de vue de l'évolution supergène, il est montré que les processus naturels superficiels dans les milieux tropicaux humides ne génèrent ni croissance, ni changements chimiques dans les minéraux de Nb-Ta. Toutefois, même si la qualité chimique du minéral est préservée, la qualité physique, quant à elle, se dégrade progressivement des zones éluviales aux zones alluviales sous l'effet des corrosions mécaniques. Les analyses variographiques et le krigeage donnent des résultats très satisfaisants pour la prospection de la columbo-tantalite supergène. La variographie permet de définir des mailles de prospection du métal sur les deux sites d'étude et met en évidence de très faibles variations des teneurs à petite échelle et une grande continuité de la minéralisation suivant la direction des pegmatites. Les résultats du krigeage indiquent que le krigeage lognormal est un très bon estimateur des réserves car cette méthode produit une forte minimisation des biais et de la variance d'estimation, et les valeurs estimées sont très proches des valeurs mesurées sur le terrain. Cette étude a une implication directe pour la prospection des gisements columbo-tantaîifères détritiques tant à Issia qu'à l'échelle globale. En effet, elle montre que dans un environnement de pegmatites columbo-tantalifères en régions tropicales humides, les graviers éluvionnaires et colluvionnaires sont plus propices à l'exploitation de la columbo-tantalite que les graviers alluvionnaires.