Comprendre l’enrichissement des liquides sulfurés en éléments chalcophiles et sidérophiles pouvantmener à la formation de gisements de sulfures magmatiques.Le premier objectif de cette thèse a été de quantifier les variations des coefficients de partage (Dsul/sil)de Co, Ni, Cu, Pd, Ag, Pt et Au dans des conditions crustales typiques des intrusions de la région deNoril’sk-Talnakh (Russie), par le biais d’une étude expérimentale en autoclave à chauffage interne,effectuée à 1200 °C, 70 MPa, sous différentes fugacités d’oxygène.Les résultats montrent que les Dsul/sil de Pd, Ag, Pt et Au augmentent avec la teneur de ces élémentsdans le liquide sulfuré, indiquant qu’ils ne suivent pas la loi de Henry, au contraire de ceux de Co, Ni, etCu. Ces Dsul/sil permettent de reproduire les teneurs en métaux des sulfures naturels de la région deNoril’sk, à partir d’un magma parent plus enrichi en Pd et Pt que les laves de la région, et en invoquantl’interaction entre des masses de liquide silicaté et de liquide sulfuré pour pouvoir enrichir ce dernier(facteur R entre 300 et 1000 pour les sulfures massifs et entre 300 et 6000 pour les disséminés).Le second objectif de cette thèse a été de modéliser, par une approche thermodynamique, les variationsdes Dsul/sil en fonction des conditions magmatiques. Ce modèle décrit les variations des Dsul/sil avec latempérature, la pression, la fugacité d’oxygène et la chimie des liquides, et suggère que les magmasmafiques à l’équilibre avec les liquides sulfurés les plus enrichis sont ceux qui ont les plus faiblestempératures et pressions, et les fugacités d’oxygène les plus élevées. / A comprehensive knowledge of metal partitioning between sulfide liquid and silicate melt is essential tounderstand sulfide liquid enrichment in chalcophile and siderophile elements that can lead to theformation of magmatic sulfide ore deposits.The first aim of this thesis was to quantify the partition coefficients (Dsul/sil) for Co, Ni, Cu, Pd, Ag, Pt andAu at crustal conditions relevant to the Noril’sk-Talnakh region (Russia), through an experimental studyconducted in internal heated pressure vessels at 1200 °C, 70 MPa, and under variable oxygenfugacities.Our results show that Dsul/sil for Pd, Ag, Pt and Au increase with the content of the element in the sulfideliquid, showing that they do not follow Henry’s law, in contrast to those for Co, Ni, and Cu. These Dsul/silcan reproduce the metal contents of natural sulfides of the Noril’sk region, starting from a parent magmaPd- and Pt-richer than the lavas of the region, and invoking an interaction between the masses of silicateliquid and sulfide liquid in order to enrich the latter.The second objective of this thesis was to model Dsul/sil variations as a function of magmatic conditions,using a thermodynamic approach. This modeling allows investigating the variations of Dsul/sil withtemperature, pressure, oxygen fugacity and the compositions of both liquids and suggests that the maficmagmas with the lowest temperatures and pressures and the highest oxygen fugacities are those inequilibrium with the most enriched sulfide liquid.

Réalisée dans le cadre du projet UE Bioshale, cette thèse vise à comprendre les processus de concentration des métaux dans les gisements de black shale, et à valoriser ces minerais par voies hydro- et biotechnologiques. La matière organique (MO), peu mature, du minerai de Lubin (Kupferschiefer) est intervenue dans les processus syn-, dia- et épigénétiques de concentration des métaux. Le cuivre (>7%) ainsi que Ag, Co, Ni, Pb, Zn,... y sont principalement présents sous forme de chalcocite, covellite, bornite, chalcopyrite... Certains éléments (Cu, Fe, Co, Ni, V) se retrouvent à de faibles teneurs dans la MO (=0,2%). La MO plus mature de Polkowice (Kupferschiefer), contient moins d'éléments associés (Fe, V, S). Les teneurs en métaux de base y sont plus faibles (<1% Cu), mais avec de l'or et du sélénium sous forme d'électrum et clausthalite. A Talvivaara, le minerai, graphitique, peu riche (Zn+Cu+Ni<1%), comprend pyrrhotite-pyrite (± chalcopyrite, alabandite, pentlandite, sphalérite). Tectonique et métamorphisme ont ici effacé tout lien entre processus minéralisateurs et MO (qui ne contient pas de métaux). Les traitements des minerais de Lubin et de Talvivaara aboutissent à une mise en solution des métaux plus élevée en réacteur (>90%) que par lixiviation en tas (<75% à Talvivaara). Ces taux dépendent peu voir pas de la présence de la MO. Quelque soit le traitement, la chalcocite, la digénite, la bornite et la pyrrhotite sont plus facilement lixiviables que la pyrite et la chalcopyrite. Le biotraitement du minerai de Lubin ne permet pas la récupération de Ag et Pb. Cependant, plus de 92% de ces éléments sont solubilisés par un traitement additionnel du résidu de biolixiviation.

La zonalité, ou répartition spatiale des phases minéralogiques est un phenomène general qui apparait au cours de nombreux processus pétrogénétiques, et en particulier à partir d'une source magmatique. Neanmoins, c 'est dans les gisements métallifères qu 'il semble le plus net.

Ce travail aborde les points suivants : - sont exposées les généralités sur l'organisation des Spongiaires, leur mode de fossilisation - description détaillée des genres et espècesdu Crétacé inférieur : Triaxonia, Totraxonia, Monaxonia - conditions de gisements des Spongiaires siliceux du Crétacé inférieur et leur répartition géographique et stratigraphique des espèces - listes des Spongiaires

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.

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.