A\ Gisements exognes lis la sdimentation

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faculte des sciences et techniques de settat

Dpartement de Gologie Applique

Master Sciences et Techniques: Prospection et Valorisation des Ressources MinralesCours de metallogenie

Anne Universitaire: 2014-2015Chapitre I: genralits

I Dfinitions

Les minraux sont la base des civilisations: aprs lge de la pierre, lhumanit a toujours cherch diversifier ses sources de matires premires (cuivre, fer, ). Ltude des gtes minraux est la base de la gologie. Aprs les alchimistes du moyen ge, les premires tudes scientifiques sont celles des rudits de la renaissance en Europe centrale, en particulier Goerge Bauer (1494-1555), dit Agricola. Les travaux ont ensuite suivi les dveloppements de la mtallurgie, en particulier en Europe centrale et dans louest-amricain.

En apprenant reconnatre utiliser les proprits des divers minraux et mtaux, les hommes se crent peu peu des besoins, il fallut des quantits croissantes de produits minraux; de cette manire se dveloppa la recherche minire. Mais on saperut vite que certains gisements taient trop petits ou teneur trop basse pour valoir la peine dtre exploits dans les conditions techniques, conomiques et sociales du moment. Ainsi apparaissent les notions dexploitabilit des gtes.

1- La mtallognie: est la fois une science fondamentale et une science applique. Elle vise dcrire les gtes minraux, comprendre leur mcanisme de formation et fournir lexplorateur minier des guides de prospection. Le terme gtologie en dsigne la partie descriptive. Ltude des gtes mtallifres sappuie sur un vocabulaire concis et rigoureux.

2- Un minerai: cest un minral ou une substance minrale susceptible dtre exploite. On distinguera les concentrations mtallifres o lon va dtruire la structure des minraux pour en extraire un lment, par exemple la sphalrite pour le zinc, des concentrations de minraux industriels o lon conserve la structure naturelle tout en lamnageant comme cest le cas pour lamiante.

3- Un gisement: est une concentration minrale anormale en lments mtalliques dans lcorce terrestre, et qui est exploitable conomiquement. La notion de gisement repose sur une base conomique, elle-mme dpend de la nature du minerai, de sa teneur et tonnage, de sa localisation gographique, des cots mtallurgiques (le cot et le mode de traitement etc.) et la structure du march tel que lexistence dune concurrence plus ou moins vive.

Dun point de vue gologique un gisement constitue un volume de roche. Sa position, sa forme, son contenu minral et chimique et chimique sont en relation avec les traits gologiques locaux et rgionaux des terrains qui lentourent. La gense du gisement doit tre interprte la lumire de lhistoire gologique du district qui le contient, cest dire les faits relatifs la sdimentation, au mtamorphisme, la granitisation, au volcanisme et la tectonique.

4- Le facteur de concentration: correspond au taux denrichissement en un lment chimique, cest dire au rapport entre sa teneur moyenne dexploitation et son abondance dans la crote (clarcke).

5- Le clarcke: est la teneur moyenne dun lment dans lcorce terrestre. Il nest pas le mme pour tous les mtaux (tabl.1.1). Les corps gologiques qui mritent lappellation de gtes minraux montrent des concentrations beaucoup plus importantes que le clarke.

ElmentTeneur moyenne dans la crote continentale ClarkeTeneur minimale dexploitationTaille des gisements gants (MT)

Fe7.4%60%

Ti0.5435%

Ni0.011%3%> 5.8

Pb16 ppm10%> 1.6

Sn2,5 ppm1%> 0.25

Au0.3 ppm10 g/t (10 ppm)> 0.00034

Tabl.1.: Concentrations mtalliques et facteurs de concentrations

6- Un gte: est une concentration non exploitable.

7- Un indice: est une indication de la prsence de la minralisation sans valeur conomique.

8- Un corps minralis : correspond une continuit de travaux miniers, sa plus grande dimension est gnralement infrieure au kilomtre. Un champ correspond lassemblage de plusieurs corps, ses dimensions varient de 1 1 km. Un district regroupe plusieurs champs, ses dimensions varient de 10 100 km.

9- Une province mtallifre : est une vaste zone (au-del de 100 km), concentration leve en gtes mtallifres, elle peut prendre la forme dune ceinture. Une province mtallifre est constitue par plusieurs gisements;exemple: les ceintures des roches vertes archennes (Cu, Au, Cr, Pt, Ni, Co ) (fig. 45)

les Jbilete (Cu, Fe, Z, Pb, Au, Ag )

10- Un mtallotecte: Tout objet ou phnomne gologique relatif la lithologie, la stratigraphie, la structure, la gochimie etc. qui semble favoriser ldification dune accumulation minrale. Ceci dsigne les facteurs conduisant une concentration et sont des guides de prospection. Pour le gologue, la dcouverte dun guide de prospection est toujours un lment fondamental de succs.

Exemple* Mtallotecte structural: dans une rgion prsentant diffrentes directions de fractures, seule une famille (N20E par exemple) est minralise, les autres directions sont striles.

* Mtallotecte lithologique: dans une srie sdimentaire les minralisations de Cu apparaissent dans les shales noires.

11- Paragense minrale: cest une association de minraux gntiquement lis, cest dire qui se forment au cours dun processus limit dans le temps et dans lespace, caractrisant une composition chimique, une pression et une temprature.

Exemple* Paragense de haute temprature: pyrite (FeS2) + pyrrhotite (FeS)

Exemple* Paragense de basse temprature: hmatite (Fe2O3) goethite (FeO(OH))

12- Association minrale: cest un assemblage de minraux dont la formation peut tre due des vnements divers et gntiquement diffrents.

Exemple* vnement 1: pyrite et pyrrhotite ensuite

Evnement 2: hmatite et goethite

13- Gisements syngntiques et gisements pigntiques

Un gisement syngntique prend naissance en mme temps que la roche encaissante et dans des conditions analogues, exemple gisement de Mn de Imini (Anti-Atlas).

Un gisement pigntique prend naissance aprs le dpt de la roche encaissante et dans des conditions diffrentes, exemple les filons de quartz galne dans les Jbilete.

14- Lithophilie, chalcophilie, sidrophilie: Le caractre gochimique dun lment dans solution minralisante est nettement en rapport la configuration lectronique de ces atomes.

* Les lments lithophiles sont des lments forte affinit avec la silice (SiO2),

exemple: Al, Na, Mg, Ca, Ils ont un clarcke lev

* Les lments chalcophiles sont des lments forte affinit avec le soufre (S2),

exemple: Hg, Cu, Pb, Cd, Bi, Zn, Ag Ces lments ont un faible clarke et des degrs de chalcophilie diffrents.

Selon une chalcophilie dcroissante nous avons: Hg, Ag, Cu, Bi, Cd, Pb, Zn, Ni, Co, Fe, Mn,

* Les lments sidrophiles sont des lments ayant une forte affinit pour loxygne, exemple: Fe, Ni, Au, Pt, Pd, Ir,

II MORPHOLOGIE DES CORPS MINERALISES

1) Dissmination (fig.1.a): la minralisation est dissmine faible teneur dans des grands volumes rocheux. Ce type est trs frquent dans les roches magmatiques.

Exemple la chromite dans les pridotites.

2) Schleiren (fig. 1.b): parfois les minralisations dissmines se concentrent prfrentiellement dans des horizons en formant des agglomrations.

3) Lits (fig. 2): la minralisation constitue des plaques faces parallles, dpaisseur relativement faible. Ce type est frquent dans les roches sdimentaires (exemple le fer oolithique), mais existe galement dans certains gisements magmatiques tels que les gisements de chromite stratiforme dans des formations magmatiques ultrabasiques stratifies (complexe du Bushveld, Afrique du Sud).

4) Les lentilles (fig. 3): les lentilles sont de tailles et dpaisseurs variables et peuvent se rencontrer aussi bien dans les formations sdimentaires que dans les formations magmatiques basiques et ultrabasiques.

Exemple les lentilles de chromitite dans lophiolite de Bou Azzer

5) Les amas (fig. 4 et 5): ce sont des volumes minraliss contours capricieux.

Exemples:les amas de bauxite en remplissage des karsts

Les amas sulfurs de Fe-Cu dans les Jbilete

6) Les filons (fig. 6): ce sont des corps de faible paisseur et faces parallles. Ils sont mis en place postrieurement aux roches encaissantes et correspondent souvent un remplissage de failles. Les bords de la roche encaissante sappellent pontes; celle sous le filon est nomme mur et celle au-dessus le toit. Le remplissage du filon (minerai + strile) constitue la caisse filonienne. Lorsque la taille des filons est trs rduite ceux-ci sont appels veines.

7) Le stockwork (fig.7): la minralisation est constitue par un rseau de veines interconnectes (anastomoses).

III TEXTURE ET STRUCTURE DU MINERAI

III-1 Texture

Le terme texture dsigne les relations spatiales entre 2 ou plusieurs minraux, donc entre des cristaux diffrents.

a) Texture massive: les minraux sont orients dans le mme sens et sont jointifs. Cette texture est trs frquente dans les gisements en lentilles et en amas.

b) Texture rubane: les minraux sorganisent en bandes ou rubans forms par des dpts successifs de divers minraux.

c) Texture ne cocarde: le minerai et sa gangue se disposent en zones concentriques.

d) Texture brchique: Des fragments anguleux de la roche encaissante sont englobs dans la minralisation.

e) Texture colloforme: constitu de dpts en couches concentriques fines et convexes vers la surface libre.

III-2 Structure

Le terme structure dsigne la morphologie dun cristal sans tenir compte de la relation du minral avec ses voisins.

a) Structure zone: le cristal montre une volution de la composition chimique du cur vers la priphrie.

b) Structure dexsolution: un minral peut contenir des cristaux de petite taille dun autre minral. Ceci rsulte de la cristallisation simultane de deux minraux.

IV LES PROCESSUS DE CONCENTRATION QUI INTERVIENNENT DANS LA FORMATION DES GISEMENTS METALLIQUES

Le concept gologique des concentrations minrales est complexe, celles-ci sont dorigine interne en gnral, mais lvolution gologique fait quelles subissent les mmes cycles que les roches. Trois types de gisements peuvent tre distingus: par processus exognes cest dire des gisements dposs la surface de la lithosphre, par processus endogne dpos au sein de la lithosphre, et enfin par processus supergnes dposs dans la zone daltration mtorique. Tout sinscrit dans ce que nous appelons traditionnellement les cycles, qui se rptent depuis le prcambrien.

Altration et Erosion

Sdimentation

Dformation =

Pnplanation

Diagense

Orogense

Des masses continentales

Lithogense

Subsidence

Sur ce cycle se greffent souvent mais de faon non obligatoire et des stades varis: volcanisme, mtamorphisme, formation de granite et parfois mises en place de roches grenues basiques et ultrabasiques. Les concentrations mtallifres prennent place des moments divers du cycle et leur tude peut donc sinscrire dans le cadre de la godynamique externe et interne.

IV-1 Processus exognes (sdimentation)

IV-1-1 Sdimentation dtritique

Laltration chimique et la dsagrgation mcanique des roches permettent la libration des minraux rsistants et denses (magntite, ilmnite, zircon, rutile, cassitrite, or, platine ). Ces minraux saccumulent tout dabord sur les versants des reliefs sous forme luvions, puis ils sont entrans par les eaux de ruissellement et ils se concentrent dans les alluvions des cours deau ainsi que sur certaines plages en bordure de la mer.

IV-1-2 Sdimentation chimique

Laltration libre des lments chimiques. Les plus solubles migrent en solution et sont entrans vers les bassins de sdimentation (lacs, lagunes ctires, mers, ocans). Ils prcipitent et se concentrent dans ces bassins, en raison des changements physico-chimiques du milieu pH, Eh (fig. 9).

IV-2 Les processus endognes

IV-2-1 Les gisements lis au plutonisme

La cristallisation fractionne des magmas basiques et ultrabasiques surtout et rarement des magmas acides, entrane une sgrgation des minraux rfractaires qui cristallisent pendant les stades magmatiques prcoces (chromite dans les magmas basiques et cassitrite dans les magmas acides) et contribuent la formation de gtes de dissminations ou de sgrgation.

Lors des stades tardifs de la cristallisation fractionne, certains lments senrichissent dans les liquides silicats rsiduels diffrencis et cristallisant sous forme de lentilles ou damas dans les roches magmatiques.

IV-2-1 Les gisements lis lhydrothermalisme

a) Ils peuvent tre lis ou non des phnomnes magmatiques. Les fluides hydrothermaux issus de la fin de cristallisation des magmas granitiques sont souvent riches en certains lments (Be, Li, F, Sn ). Ceux-ci se dposent aux toits des coupoles granitiques (quils transforment) ou dans les fractures des granites ou des roches encaissantes.

Les fluides hydrothermaux ne sont pas toujours en liaison avec les magmas. Il peut sagir des eaux mtoriques qui sinfiltrent dans la crote terrestre, se rchauffent en profondeur et lessivent des lments chimiques varis disponibles dans les formations gologiques. Ces fluides rchauffs, remontent ensuite vers la surface suite la diminution de leur densit. Les changements de la pression et la temprature vers la surface vont faciliter la prcipitation des lments mtalliques dans les fractures sous forme de sulfures, de sulfosels, doxydes, dlments natifs

b) Ils peuvent tre lis un volcanisme laxe des dorsales ocaniques (zones de rifts). Les eaux ocaniques sinfiltrent dans la crote ocanique, se rchauffent en profondeur au contact des laves chaudes. Les eaux rchauffes lessivent des lments chimiques varis (Pb, Z, Cu, Fe, Au, Ag, ) disperss dans la crote. Ces fluides minraliss chauds (fluides hydrothermaux), remontent ensuite vers la surface et dposent les lments mtalliques sous

formes d'amas sulfurs.

IV-2-3 Les gisements lis au mtamorphisme de contact (pyromtasomatiques)

Ces gisements naissent des changes chimiques entre fluides silicats minraliss provenant des magmas granitiques et lencaissant; lorsque ce dernier est carbonat nous obtenons les skarns ou tactites et lorsquil est granitique nous obtenons les greisens.

IV-3 Les processus supergnes (altration)

IV-3-1 Laltration des roches banales

Le comportement des cations au cours de laltration supergne, dpend de leur potentiel ionique (fig. 9). Certains cations sont solubles voire trs solubles et migrent facilement et sont entrans par les eaux continentales pH gnralement acide. Ces cations sont K+, Na+, Ca++, Mg++, Fe++, Zn++, Cu++.

Dautres sont en revanche peu solubles et saccumulent sur le continent: Al3+, Fe3+, Ni3+, Ti4+. Cest de cette manire que se forme sur le contient des terrasses ou cuirasses riches en lments, appeles latrites qui selon les cas sont alumineuses ou ferrifres ou nicklifres.

Les lments trs solubles sont entrans vers les bassins de sdimentation o ils pourront ventuellement prcipiter (fig.9).

IV-3-2 Altration de minerais prexistant (fig.10)

Lorsque des minraux sulfurs arrivent laffleurement par le jeu de lrosion, ils saltrent par oxydation. Leur altration conduit la formation en surface de chapeau doxydation ou gossan renfermant des oxydes, des sulfates, des carbonates, et des mtaux natifs. Si les sulfures de Fe (pyrite, pyrrhotite ) dominent dans la paragense sulfure primaire, les oxydes et les hydroxydes de Fe seront abondants et le chapeau doxydation sera appel chapeau de Fe.

Exemples de ractions mises en jeu dans la zone doxydation:

2 FeS2 + 7 O2 + 2 H2O

2 FeSO4 + 2 H2SO4

Pyrite

Sulfate ferreux

12 FeSO4 + 3 O2 + 6 H2O

4 Fe2(SO4)3 + 4 Fe(OH)3

Sulfate ferrique

Hydroxyde ferrique

Par dshydratation partielle, lhydroxyde ferrique se transforme en goethite Fe(OH); la dshydratation complte conduit lhmatite (Fe2O3).

Sous la zone doxydation existe la zone de cmentation ou denrichissement, qui correspond au minerai primaire enrichi. Linfiltration de ces eaux mtoriques acides jusquau niveau de la nappe phratique est accompagne du lessivage des mtaux partir de la zone superficielle. Ces eaux sont lorigine de lapport supplmentaire des mtaux dans la zone de cmentation. Cet enrichissement concerne gnralement le cuivre.

Exemple de ractions chimiques mises en jeu dans la zone de cmentation:

5 FeS2 + 14 CuSO4 + 12 H2O

7 Cu2S + 5 FeSO4 + 12 H2SO4Pyrite

Chalcocite

CuFeS2 + CuSO4

2 CuS + FeSO4Chalcopyrite

Covellite

V- OU PEUT-ON TROUVER LES GISEMENTS METALLIQUE?

Limportance des matires premires minrales nest plus dmontrer. La mise en vidence de nouveaux gisements mtalliques est ainsi devenue primordiale et a motiv la mise en uvre de techniques sophistiques comme la gochimie, la gophysique et la tldtection comme mthodes de prospection. Cependant un stade de recherche simpose, cest celui du gologue de terrain (ayant une bonne connaissance de la gologie globale et rgionale) et dont dpend en grande partie le succs des recherches.

Si lon considre le cadre de la tectonique des plaques, on peut constater que les gisements mtalliques existent dans des sites gotectoniques varis: dorsales ocaniques, marge actives et arcs insulaires, marges passives, zones de collisions continentales. Ainsi les gisements forms au niveau des dorsales ocaniques sont diffrents de ceux qui prennent naissance dans les marges passives.

VI- CLASSIFICATION DES GISEMENTS METALLIFERES

Le but dune classification et non seulement regrouper les gisements mais aussi de faciliter leur recherche. Suivant le critre utilis, on pourra obtenir des classifications descriptives, pratiques en exploration ou des classifications interprtatives caractre gntique. On a pu ainsi utiliser la substance, la nature de lencaissant, la morphologie, la temprature de formation, le contexte godynamique, les processus gntiques, les relations avec des processus gologiques ou les types des fluides. La tectonique des plaques forme o il est intressent de placer les gisements, mais lapplication directe prsente parfois des difficults dues des diffrences dchelle. Nous adoptons la classification gntique de Raguin et nous avons les gisements exognes et les gisements endognes.

Par sdimentation dtritique

Gisements exognes

(Marges passives)

Par sdimentation chimique)

Par altration supergne

Gisements lis au plutonisme

Gisements lis au plutonisme basique

Orthomagmatique

(domaine intracratonique stable)

Gisements

Orthomagmatique

Endognes

Pegmatitique

Gisements lis au plutonisme acide

Pneumatolytique

(domaine collisionnels, marges actives)

pyromtasoamtique

Gisements lis au volcanisme daccrtions

CHAPITRE II: Les gisements exogenes

INTRODUCTION

Ils se forment la surface de la terre par les processus drosion, daltration et de sdimentation dtritique, chimique ou biochimique. Ils se forment dans les marges passives et dans les domaines cratoniques stables. Laction de leau (dissolution, transport et dpt) contribue fortement affecter la gochimie de la surface, et conduit la formation de gisements dampleur souvent considrables. La minralisation est souvent stratiforme et syngntique dans les terrains sdimentaires. Pour suivre la minralisation on suivra et on cartographiera la couche porteuse. Ds lors quon reconnat que la minralisation dans les formations sdimentaires une liaison gntique troite avec leur enveloppe, il parat normal de les distinguer daprs le caractre du milieu gnrateur.

A: Les gisements exogenes lis la sdimentation

I- Les gisements simentaires dtritiques: placers

Lors de laltration supergne des roches, les minraux rsistants sont prservs (cassitrite, zircon, rutile, or, platine, diamant ). Ils saccumulent dabord sur les pentes des reliefs o ils forment des concentrations lluviales. Ils sont ensuite transports par les eaux superficielles et ils se concentrent dans les alluvions des cours deau ou dans les sdiments littoraux. Ainsi se constituent des formations dtritiques renfermant une minralisation en grains: les placers. Ces derniers peuvent tre fluviatiles ou marins.

I-1 Les processus de formation des placers

La formation dun placer ncessite tout dabord lexistence dune roche mre renfermant une minralisation constitue par des minraux denses et peu ou pas altrables. La minralisation dans la roche mre peut tre dissmine et sans intrt conomique.

La roche mre doit tre ensuite soumise une altration chimique et une fragmentation mcanique, qui sont guides par la stratification, la schistosit et la fracturation. Laltration chimique favorise par les climats chauds et humides, permet lvacuation de certains ions Na+, K+, Mg++, Fe++, qui partent en solution.

La pntration de leau dans les interstices des roches exerce des tensions importantes qui conduisent la fragmentation et la dsagrgation de la roche en dbris. Les dbris des roches mres sont accumuls par gravit sur les versants des reliefs et constituent des luvions minraliss; ceux-ci sont susceptibles dtre exploits (exemple: Le platine dans les luvions des roches ultrabasiques dans lOural, URSS). Les luvions constituent simplement une tape transitoire. Ils sont entrans ensuite par les eaux superficielles et vont constituer les alluvions des cours deau. La formation des placers ncessite par consquent des processus de transport des particules minralises : par traction (quand le diamtre > 2mm), par saltation (quand 0.5 < d < 2mm) et par suspension (d < 0.5 mm).

Ces processus obissent quelques principes:

1) Sur des particules de mme forme, laction du courant dpend de la densit et du diamtre des particules. Pour des particules de mme nature minralogique, on obtiendra lors du dpt un classement par taille, cest dire que les particules les plus grosses se dposent les premires cest le calibrage. Les particules les plus denses se dposent les premires cest le triage. Les minraux denses de petite taille (chromite) saccumulent avec les gros dbris des minraux (ou roches) les plus lgers (quartz, feldspath).

2) Il y a une concurrence entre la masse des particules et la turbulence du courant. Le parcours des particules est long quand le courant est rapide. Quand le courant saffaiblit le transport des particules cesse. Les particules denses se dposent de manire privilgie sur les rives convexes des cours deau et dans les zones o les valles slargissent. Les irrgularits du fond de la valle constituent des piges o saccumulent les minraux denses (fig.21).

3) Les fortes concentrations des minraux denses de petite taille, se dposent avec des galets ou des graviers de roches lgres (ou minraux lgers). Les minraux de minerais denses sintroduisent dans les espaces mnags entre les galets et finissent par aboutir sur le fond rocheux.

I-2 Les processus de formation des placers marins

Les placers marins peuvent se former directement par le jeu des vagues et des courants marins. Les vagues contribuent par leur force dtruire mcaniquement les roches des formations littorales, quelles dsagrgent en fragment ou en minraux. Seuls les minraux rsistants et denses serviront la formation des placers et contribueront la formation du sable de plage. Les placers marins peuvent galement se former partir dalluvions fluviatiles transports jusquau littoral.

I-3 Les minraux exploits en placers

Les minraux exploits en placers sont rsistants laltration chimique et la destruction mcanique et leur densit est leve (tableau 2). La plupart des placers exploits sont actuels ou rcents, rares ceux qui sont anciens.

Exemple: Witwaterstrand (Afrique du Sud), norme gisement aurifre situ dans les formations prcambriennes.

II Les gisements sdimentaires chimiques

Introduction

Les eaux continentales oxydantes et acides, sont souvent charges dions minraux et mtalliques quelles ont lessiv aux formations continentales lors des processus daltration. Selon les cas, ces eaux circulent sur des distances plus ou moins longues dans les bassins sdimentaires jusquau site de dpt qui en gnral un bassin marin. Les eaux minralises oxydantes et acides, rencontrent ds la ligne de rivage un milieu basique et rducteur (eau de mer). La solubilit des ions mtalliques chute brutalement dans ces nouvelles conditions (rductrices et basiques), ce qui permet leur prcipitation chimiquement. La prcipitation des mtaux est continue depuis de ligne de rivage vers le large, ce qui aboutit parfois une zonalit minralogique et chimique des minralisations. Cette zonalit est due la diffrence de chalcophilie (affinit pour le soufre) entre les diffrents lments mtalliques.

De nombreux changes gochimiques peuvent se produire durant lvolution diagentique des roches. La minralisation est syngntique, cest dire se forme simultanment avec son encaissant. Nous distinguons deux grands types selon si lencaissant est dtritique ou chimique.

II-1 Gisements sdimentaires chimiques en milieu dtritique grossier: RED BED

1- Dfinition:

Le terme red-bed sapplique des concentrations mtalliques en milieu dtritique grossier. A lorigine ce terme caractrisait des concentrations de Cu rencontres dans des grs et conglomrats des sries rouges. Ce type a t dfini dans le Permien et le Trias de lEurope, mais il est trs rpandu dans le monde et dans des formations sdimentaires dges varis. Une extension du terme aux concentrations de Zn, Pb, U est devenue usuelle.

2- Exemple du gisement de Largentire

Ce gisement est localis la transgressions msozoques sur le socle hercynien dans le bassin sdimentaire du SE de la France. La minralisation est porte par des termes dtritiques, grs et conglomrats du Trias. Quatre domaines sont distingus (fig. 9):

- Glacis

- Un domaine pdimentaire caractre fluviatile, peu ou pas chenalis, reprenant les matriaux partiellement altrs du socle hercynien.

- Un domaine de bordure o les lments dtritiques sont souds par un ciment siliceux ou sulfur; cest le sige du gisement de Largentire. Le gisement montre une variation latrale de la nature du ciment. La minralisation exploitable se localise dans des chenaux et montre toutefois un passage dune minralisation plombifre (PbS) une minralisation plombo-zincifre (PbS-ZnS), ce qui reprsente une zonalit horizontale.

- Un domaine lagunaire caractre vaporitique (anhydrite-dolomie), perturb par les apports dtritiques non classs.

Autres exemples: les gisements de Pb de la Haute Melouya (Maroc), dont le gisement de Zeida et Aouli

Les gisements duranium du Colorado (USA)

II-2 Les gisements sdimentaires chimiques en milieu dtritique fin: kupfer-schieffer

Dfinition:

Le terme kupfer-schieffer est un terme stratigraphique caractrisant un niveau marin bitumineux du Permien suprieur de lEurope centrale et occidentale. Ce type a t dtermin pour la premire fois pour les gisements de cuivre dans des shales noirs de la rgion de Mansfeld (Allemagne).

De nombreux environnements sdimentaires dtritiques fins de type shales, dont la couleur noire est due la prsence de la matire organique contiennent des concentrations mtallifres conomiques (Cu, Pb, Zn ).Les meilleurs exemples des gisements de ce type sont les kupfer-schieffer europens (Allemagne, Pologne, Hollande et Angleterre), en raison de leur importance conomique (1000 ans dexploitation).

Les kupfer-scheiffer reprsentent un mince pisode marin de 1 m dpaisseur, intercal entre des conglomrats et des grs permiens reposant sur un socle palozoque et des vaporites et carbonates permiens. Ils constituent des minralisations (1 2% de Cu), associes la transgression permienne. Les corps minraliss sont concordants avec leur encaissant. Le tonnage est de 50 millions tonnes de Cu, mais les zones considres comme exploitables (3%) sont trs localises.

Hypothse gntique

Les reconstitutions palogographiques faites par diffrents auteurs, saccordent sur un dpt contemporain de la minralisation et de lencaissant. La minralisation syngntique est lie lrosion et laltration du socle hercynien riche en filons minraliss et elle sest forme simultanment avec la couverture sdimentaire lors de la transgression permienne. Le dpt de la minralisation est suivi dune volution minralogique pendant la diagense. Cette minralisation montre une zonalit horizontale. De lancienne ligne de rivage vers le large nous avons une zone chalcopyrite-bornite-chalcocite-sulfures dargent, suivie par une zone galne-sphalrite et finalement dune zone pyrite. Cette zonalit est due la stabilit chimique des mtaux les plus chalcophiles ( forte affinit avec le soufre), prcipitent les premiers (Cu, Ag), suivis par les lments les moins chalcophiles (Pb-Zn).

Autres exemples:gisements de Cu du couloir dArgana (Maroc)

La ceinture de cuivre (copper belt) de la Rhodsie et Katanga

II-3 Gisements sdimentaires chimiques en milieu carbonat

II-3-1 Gisement de manganse de l'Imini

Il est situ 160 km au SE de Marrakech, dans le versant sud du Haut Atlas. Il se prsente sous forme d'une bande de direction ENE-WSW, constitue de lentilles anastomoses pouvant atteindre 2 km de longueur et une largeur de 400 600 m, proximit d'une ligne de rivage cnomanienne. L'analyse squentielle montre l'existence de transgressions successives depuis le Trias jusqu'au Crtac sur un socle compos de rhyolites, d'andsites prcambriennes et de schistes cambro-siluriens.

La minralisation exploitable se prsente en trois couches (C1, C2 et C3) plus ou moins continues et d'aspect horizontal.

La couche C1 occupe la bas d'une dolomie grseuse interprte comme un dpt fluviatile dbouchant dans un milieu supratidal. La couche C2 correspond au sommet du mme niveau.

La couche C3 correspond un remplissage karstique au sommet d'un niveau de dolomies fossilifres.

Hypothse gntique:

La prsence 20 km au sud, d'un socle riche en filons et laves manganisifres soutient l'hypothse du lessivage chimique du Mn2+ partir du socle par les eaux continentales acides et oxydantes. Dans la zone de rivage au contact des eaux marines alcalines et rductrices, s'amorce la prcipitation de Mn sous forme de pyrolusite (MnO2) et psilomlane [Mn5O10(Ba, H2O)].

Autres exemples de gisements:

Le gisement de Pb-Zn de Mibladen la Haute Melouya

Les gisements de Fer oolithique apparaissent essentiellement partir du Palozoque. Ceux du Prcambrien, pauvres en oolithes, appartiennent aux gisements de type ruban. Un bon exemple de gisements de Fer oolithique correspond aux gisements de Lorraine France, d'ge jurassique moyen (fig. 19). Les oolithes ferrugineux sont parfois briss est souds par un ciment calcaire (calcite + sidrite). La prsence parfois de stratification oblique indique une composante dtritique (fig. 20).

II-4 Substances utiles non mtallique dorigine chimique ou biochimique

II-4-1 Les vaporites

On place dans ce groupe les formations comprenant avec des carbonates, des argiles et des marnes, des bancs de gypse, danhydrite, de halite, de sylvite, qui refltent des conditions exceptionnelles dvaporation, ce qui exclut la plupart des calcaires et des dolomies.

Il nest pas inutile de rappeler la composition moyenne de leau de mer et de prsenter en pourcentage de chlorures, de sulfates et de carbonates, les 35g par litre quelle contient en solution.

Compos%

NaCl78

MgCl29.2

MgSO46.5

CaSO43.5

KCl2.1

CaCO30.4

Divers0.3

Ceci met en vidence la dominance considrable de NaCl. Pour permettre un dpt de sulfates et surtout de chlorures, il faut des conditions exceptionnelles dvaporation ralises dans les bassins ctiers ou relis une mer intrieure mais aussi dans des dpressions continentales en pays dsertiques. Sils sont exposs, les dpts vaportiques sont soumis aux infiltrations, la pluie et des lessivages qui liminent dabord les constituants les plus solubles, cest dire les chlorures et moindre degr les sulfates. Leur concentration suppose une protection efficace.

Comme exemple nous citons les grands gisements de halite et de sylvite du Zechstein de lEurope du nord (Allemagne).

II-4-2 Les phosphatesLes phosphates apportent un autre lment indispensable lagriculture intensive, pour former les engrais trivalents (P-K-N). Les phosphates en grains des bassins marins rcents reprsentent la plus grande partie des rserves mondiales (35 109 tonnes) pour le Maroc seul, qui en possde la moiti et en produit annuellement 15 106 tonnes.

A lexception des concentrations dapatite exploites en Russie dans les roches magmatiques alcalines, tous les gisements sont sdimentaires et rsultent en grande partie de laccumulation de squelettes des animaux vertbrs.

II-4-3 Les combustibles ou hydrocarbures

Les lignites, les charbons, le ptrole et le gaz naturel reprsentent la plus grande partie des rserves dnergie. Leur gense est due la transformation de la matire organique lors des processus de sdimentation et diagense de la matire organique. La diagense particulire des hydrocarbures suppose une temprature notable et ncessite des piges.

Les tempratures de 150C environ ralises selon le gradient thermique local, des profondeurs de 3 10 km produisent un craking naturel, cest dire une rupture des grandes molcules et les hydrocarbures sont dautant plus lgers que le processus a t plus pouss. Les huiles brutes et les gaz schappent alors de leur roche mre et saccumulent dans des roches-magasins poreuses condition toutefois quune couche impermable, bloquant leur progression vers la surface.

Les rservoirs sont constitus 60% par des grs et 40% par des calcaires ou des dolomies poreuses, vacuolaires ou fissures. Quant au piges, ils sont raliss le plus souvent par des structures anticlinales mais aussi aux dmes de sel dont le chapeau brchique et les biseaux quils induisent dans les couches traverses forment dexcellents rservoirs. Des biseaux stratigraphiques, des failles colmates par des argiles peuvent galement piger les hydrocarbures.

Les combustibles solides restent dans leur formation dorigine mais leur constitution, suppose un milieu rducteur. Comme ils nont pas la possibilit de migrer et de saccumuler, il faut pour quils soient en quantit notable et surtout en bancs pais de 1 m environ, que la matire organique soit au dpart trs abondante.

Plantes

Animaux

Bois

Protines

Lignine

Cellulose

Acides humiques pauvres an azote

Acides humiques riches en azote

Lignites

Charbons

Schma simplifi montrant la formation des charbons (daprs Enders in Van Krevelen,

B Gisements exognes lis l'altration supergne

I- Gisements rsiduels :

Gisements forms par latritisation de roches prexistantes, sous climat chaud (> 20C) et humide, (climat quatorial). Les phnomnes d'altration sont exacerbs car la vitesse des ractions d'hydrolyse augmente trs vite lorsque ces ractions s'oprent haute temprature. La ceinture quatoriale est le lieu privilgi de ce type d'altration. L'action des eaux de pluies trs abondantes et la couverture vgtale (eau acidifie) provoque la formation de latrites. Les silicates sont largement hydrolyss et leurs lments sont vacus totalement (K, Na, Ca, Mg), ou partiellement comme Si. Les diagrammes de potentiels ioniques (fig. 9) montre Fe et Al sont moins solubles que les autres lments. Les lments les moins mobiles s'organisent en noformations des constituants fondamentaux des cuirasses ou latrites in-situ sur la roche mre sous forme oxyde ou hydroxyle. Les plus frquents sont : l'oxyde de Fe (hmatite), l'hydroxyde de Fe (goethite), et l'oxyde d'alumine hydrat (gibbsite Al2O3, 3H2O; la bohmite Al2O3, H2O).

*** Lorsque nous avons la dominance des oxydes de Fe nous avons les latrites ferrugineuses, qui se forment par latritisation de roches riches en Fe.

*** Lorsque les oxydes de Al sont dominants nous avons les latrites alumineuses dites bauxites, qui se forment par latritisation des roches alcalines riches en alumine. Les synites nphliniques contiennent l'orthose, la nphline et peu de minraux ferro-magnsiens des les de Los (Large de la Guine) et sont altres en bauxites, (la latritisation s'opre encore actuellement).

*** Quand certaines pridotites riches en Ni, telle celle de la Nouvelle Caldonie, sont soumises un climat chaud et humide, nous avons la formation de latrites nickelifres.

II- Altration des minralisations en particulier sulfures: chapeaux oxyds et enrichissement supergene (cmentation)

Introduction

Loxydation et la cmentation sont troitement lies au rgime des eaux de surface et souterraines. Trois zones sont distinctes (fig. 10): zone doxydation, zone de cmentation et zone statique (minerai hypogne).

II-1 Zone doxydation

Au-dessus de la surface piezomtrique (phratique), cest la zone daration, de dissolution, doxydation o leau circule rapidement vers le bas. Elle est charge doxygne et de gaz carbonique atmosphrique et dissout les lments chimiques des roches et des minerais. Dans cette zone les sulfures sont instables et les minerais sulfurs sont oxyds. En rgle gnrale quand un dpt mtallifre est expos en surface il est oxyd en chapeau doxydation. Dans cette zone la minralisation primaire a perdu par lessivage une grande partie de ses constituants chimiques utiles. Sa composition minralogique, chimique, et sa structure ont t profondment modifies.

Les ractions dans la zone doxydation: formation de sulfates et dhydroxydes ferriques

Prenons titre dexemple lun des sulfures les plus courants dans les dpts mtallifres: la pyrite FeS2. Ce minral lorsquil soumis des conditions oxydantes donne du sulfate ferreux et de lacide sulfurique:

2 FeS2 + 7 O2 + 2 H2O

2 FeSO4 + 2 H2SO4Pyrite

sulfate ferreux

Le sulfate ferreux est rapidement oxyd en sulfate ferrique:

12 FeSO4 + 3 O2 + 6 H2O

2 Fe2(SO4)3 + 4 Fe(OH)3sulfate ferreux

sulfate ferreux

hydroxyde ferrique

4 FeSO4 + 3 O2 + 2 H2SO4

2 Fe2(SO4)3 + 2 H2O

Le sulfate ferrique est instable en solutions neutres ou faiblement , est hydrolys en hydroxyde ferrique et en acide sulfurique:

Fe2(SO4)3 + 6 H2O

2 Fe(OH)3 + 3 H2SO4Le sulfate ferrique est un oxydant puissant, il attaque la pyrite et dautres sulfures et fournit plus de sulfates ferreux:

Fe2(SO4)3 + FeS2

3 FeSO4 + 2S

Sulfate ferrique

pyrite

sulfate ferreux

soufre natif

Dans le cas o nous aurions la sphalrite qui accompagne la pyrite:

ZnS + 4Fe2(SO4)3+ 4 H2O

ZnSO4 + 8 FeSO4 + 4 H2SO4En gnral la raction de transformation des sulfures est crite comme suit:

MS + 4Fe2(SO4)3+ 4 H2O

MSO4 + 8 FeSO4 + 4 H2SO4La plupart des sulfates forms sont plus ou moins solubles et ces solutions descendent travers le dpt et prcipitent leur contenu mtallique plus bas, ainsi la zone doxydation superficielle est lessive. Les solutions sulfates descendantes peuvent dposer leurs mtaux dans la zone de saturation.

II-2 La zone de cmentation ou de saturation

Elle est situe en dessous de la zone pizomtrique, les roches subissent une imbibition deau permanente: cest la nappe aquifre. La circulation de leau y est encore apprciable. Elle descend lentement vers les points bas. A ce niveau les phnomnes de dpt des lments dissous dans la zone doxydation sont trs importants. Le dpt des mtaux peut se produire de diverses manires:

Par ractions dchange entre solutions et corps solides

- Par vaporation et saturation des solutions en climat aride

II-2-1 Ractions dchanges entre solutions et corps solides

Cest le phnomne le plus important dterminant le dpt. Les changes peuvent seffectuer:

entre les solutions sulfates et la gangue, plus la solution est acide, plus elle peut dissoudre. Le dpt sera donc favoris par des conditions qui diminuent lacidit de la solution. La calcite, la dolomite et la sidrite neutralisent Fe2(SO4)3 et H2SO4 et dans le milieu neutre ainsi ralis nous avons une raction (rversible) du type:

MSO4 + CaCO3

MCO3 + CaSO4 ou les roches encaissantes ou entre les solutions et sulfates et les sulfures hypognes. Ces changes de mtaux obissent lintensit de la chalcophilie. Voici quelques ractions titre dexemple:

PbS + CuSO4

CuS + PbSO4Galne

CovelliteAnglsite

5FeS2 + 14 CuSO4 + 12 H2O

7 Cu2S + 5FeSO4 + 12 H2SO4Pyrite

Chalcocite

5CuFeS2 + 11 CuSO4 + 8 H2O

8 Cu2S + 5FeSO4 + 8H2SO4

Chalcopyrite

Chalcocite

CuFeS2 + CuSO4

2CuS + FeSO4

Chalcopyrite

Covellite

La covellite et la chalcocite sont deux minraux particulirement abondants dans la zone de cmentation.

II-2-2 Evaporation et saturation de solution

En climat chaud et sec, les solutions ne descendent pas, elles sont pompes vers la surface et se concentrent trs rapidement. Le dpt des minraux oxyds aura lieu en surface et il na y aurait pratiquement pas de zone de cementation sous-jacente si le climat est trs sec depuis longtemps. Mais en gnral lactuel climat aride est prcd dun climat humide.

Comme exemples de gisements nous citons:

- Le gisement de Ketara situ une trentaine de km de Marrakech sur la route de Safi (Maroc)

- Le gisement de Chuquicanata dans le dsert de Atacama au Chili, ce gisement fournissait 20 % de la production mondiale du cuivre.

Chapitre III : Les gisements endognes

I - Gisements lis au magmatisme

I-1- Stade orthomagamatique : sgrgation magmatique

I-1-1 - Introduction

Ce sont des gisements lis la diffrenciation magmatique plutonique basique et ultrabasique et plus rarement la diffrenciation des magmas acides. La formation de la minralisation est contemporaine la cristallisation du magma.

I-1-2- Gtes d'inclusions :

Le minerai est sous forme dissmin dans la roche igne. Le principal minerai exploit est : diamant, Cr, Pt, Ni, Co, dans les roches basiques et ultrabasiques;

Et Mn, U, Fe dans les roches acides. Le minerai est soit l'tat natif ou complex des sulfures. D'une manire gnrale le soufre des magmas fixe ,Fe, Cu, Ni, Au, Ag, PGE (ou lments du groupe de platine Pt, Pa, Ir, Os, Ru). Parfois ces lments sont sous forme d'arsniures. Les sulfures sont isols ds le stade prcoce de cristallisation sous forme de liquide sulfur immiscible avec le magma silicat. Le liquide sulfur formera des gouttelettes au sein du liquide silicat donnant ainsi des inclusions minralises dans les magmas. Ces inclusions ne seront exploites que pour le minerai de grande valeur tel que le diamant, l'or et PGM.

* Le diamant dans les kimberlites (Kimberley, Afrique du Sud). Les kimberlites sont des pridotites phlogopite, qui occupent une chemine volcanique de 1 km de diamtre. La profondeur de formation du magma est estime 150 km (pression et temprature trs leves). La remonte explosive a empch la transformation du diamant en graphite.

L'rosion mcanique de ces sites basiques et ultrabasiques alimentera les placers en diamant, platine, et or ;

et cassitrite (SnO2) si le magma est acide.

I-1- 3- Gtes de sgrgation :Form par diffrenciation magmatique, le minerai dense se sdimente et formera des concentrations de type sgrgation intra ou pribatholitique au niveau des intrusions de roches basiques et ultrabasiques.

***** Les cumulats chromifres : Dans les magmas basiques et ultrabasiques, le chrome forme facilement des complexes stables particulirement la chromite, Fe2Cr2O4. Celle-ci tt forme, participe la sdimentation intramagmatique conduisant la formation de cumulats chromifres.

****** Les cumulats sulfurs : Le nickel a une forte tendance se substituer au Mg des olivines. Au cours de la cristallisation, ds 800C et 2 kbars, l'olivine devient instable :

4(MgfeSiO2) + S ------------( FeS + Fe3O4 + 2 (Mg2Si2O6)

Olivine

Pyrrhotite MagntiteOrthopyroxne

Ni de l'olivine est donc libr et ne sera pas incorpor dans la structure des orthopyroxnes, mais il va former un complexe de Ni : NiS qui se mlangera la pyrrhotite (FeS) pour donner une solution solide parfaite en dessus de 300C (Fe,Ni)1-xS.

Les oxydes de Cr forms haute temprature lors de la cristallisation fractionne des magmas basiques et ultrabasiques, forment des lentilles ou des lits pseudostratiformes dans les intrusions basiques et ultrabasiques lites ou dans la squence ultrabasique des ophiolites (fig. 11) (Bou Azzer, Oman, Chypre).

Exemples de gisements

* Nous prendrons pour type le complexe du Bushveld (Afrique du Sud). Le complexe ign du Bushveld est un lopolite (de 375 km * 300 km) s'tend sur 67000 km2 (fig. 25). Son paisseur est de 8 km. C'est la plus grosse intrusion mafique et ultramafique connue, et renferme les plus grosses rserves mondiales de chromite (18 * 109 tonnes ) et platinodes (6000 tonnes).

Le lopolite du Bushveld s'est mis en place il y a 1.9 milliards d'annes, entre les sdiments du supergroupe du Transvaal et les formations acide de Rooiberg. Le granite Rouge Du Bushveld intrusif dans la srie de Rooiberg, est postrieur au complexe ultramafique/mafique (fig. 26). Il a t divis en plusieurs zones (fig. 27, 28)

L'origine intrusive du lopolite est prouve par la prsence d'une part de bordures figes au mur et au toit, d'autre part en raison de l'existence d'un mtamorphisme de contact dans les formations encaissantes. La disposition en lits des diffrents types lithologiques et des minralisations (chromite, sulfures, magntite) s'explique par le processus de cristallisation fractionne et sgrgation magmatique : dans l'ensemble les roches les plus riches en Fe-Mg se situent dans la base du complexe tandis que les roches diffrencies et pauvres en Fe-Mg sont situes au sommet. En raison de la rptition des niveaux ultramafiques et des minralisations, il est probable que la mise en place du complexe du Busheveld s'est faite par injections magmatiques successives.

* Le "Grand Dyke" du Zimbabwe (fig. 29), s'tend sur 500 km de long et 5 6 km de large. Il renferme des lits de chromite dans des pridotites serpentinises. On y trouve galement, au sommet des pyroxnites, un horizon sulfures renfermant des mtaux du groupe de platine, comparable au "Merensky Reef" du Bushveld.

* Le complexe de Sudbury (Ontario, Canada) est constitu par des norites renfermant des sulfures de nickel et de cuivre. Le minerai exploit renferme 0.6 0.9 r/t de platine. Sudbury a fourni 7* 106 tonnes de Ni.

* Le complexe de Stillwater (Montana, USA), comporte (1) une zone basale avec des lits de harzburgites, pyroxnites , pyroxnites, chromite; (2) une zone rubane et une zone suprieure constitue de lits de norites, gabbros, anorthosites. Des sulfures renfermant des mtaux du groupe du platine existent dans la zone rubane.

* Le complexe de Noril'sk (Oural, URSS) est une intrusion de gabbro-dolrite de 12 km de long et de 30 350 m d'paisseur. La minralisation est Cu, Ni, Platinodes, sous forme de sulfures massifs ou dissmins.

I-2/ Stade tardimagmatique

Les minralisations de ce type sont lies aux stades tardifs de la diffrenciation des intrusions de granitodes; (tableau des minralisations lies au granitodes, et schma de la zonalit pribatholitique).

I-2-1/ Les gisements pegmatitiques

Lis au ple acide de la diffrenciation magmatique ou des granites d'anatexie trs volus, on note la richesse en lments volatiles, pegmatites. La gangue est forme de quartz et feldspath. Ils sont exploits pour :

- micas : muscovite et phlogopite (plaques de 20 cm2) , utiliss comme isolants thermiques et lectriques (Sidi Bou Athman, Madagascar, Brsil);

- gemmes : tourmaline, zircon, bryl (meraude, ou bryllium);

- minraux de lithium, utiliss dans la fabrication des avions.

I-2-2/ gisements pneumatolytiques : Greisens

Situs au voisinage des culminations des batholites granitiques (apex ou coupoles des intrusions). Lors de la cristallisation fractionne, les liquides rsiduels s'enrichissent en lments hygromagmaphiles (Na, Sn, Li, Rb, F ). Leur gense est due la transformation des coupoles granitiques par les fumerolles acides (fluides magmatiques rsiduels chargs dlments volatiles) (fig. 23). Le feldspath du granite est totalement transform en muscovite par altration hydrothermale.

Granite---------------------------------------( Greisen

Quartz + Feldspath + Muscovite -----------( Quartz + Muscovite

Ces gisements peuvent tre exploits pour Sn, W, Mo, Bi (voir tableau).

Comme exemple nous avons les gisements de Cornouaille (Grande Bretagne) qui sont exploits pour Sn, W et Cu.

Les gisements uranifres de Saint-Sylvestre (Limousin, France) (fig. 24) : associs aux leucogranites, des filons de quartz-pechblende-pyrite et des "pisynites" minralises en pechblende (UO3,Th,Pb), dats de 280 270 MA.

I-2-3/ Les gisements pyromtasomatiques

a) gnralits

Les gisements sont associs des roches appeles skarns ou tactites. Ces gisements existent dans des marges actives, notamment dans la priphrie du Pacifique. Ils sont galement prsents dans diffrents segments de la chane Hercynienne, mais sont moins reprsents dans les chanes prcambriennes.

b) Mode de gisement

Les gisements de type skarn sont forms au contact ou faible distance de granitodes (granites, granodiorite) intrusifs (fig. 17 et 18). Ces roches sont issues d'un mtamorphisme de contact allochimique ou mtasomatose, c'est dire mtamorphisme de contact avec changes chimiques entre l'intrusion acide et l'encaissant carbonat. Les skarns ou tactites sont des roches grenues, rsultant de la fixation de la phase fluide aqueuse issue de la diffrenciation magmatique, par l'encaissant carbonat. Ce dernier fractur et poreux et constitue donc un milieu propice la circulation de fluides magmatiques rsiduels riches en silice, alumine et autres lments dont certains lments mtalliques (Au, Pb, Zn, Cu, Fe, W ). Il en rsulte une recristallisation et une imprgnation du carbonate par ces fluides et la formation de silicates calciques de mtamorphisme. Ces silicates puisent leur silice et alumines dans le granitode et le Ca dans le calcaire aprs destruction de la molcule CaCO3 par l'nergie thermique apporte par l'intrusion. Ces ractions sont contrles par de nombreux facteurs savoir la composition chimique de la roche, la nature des apports, la temprature, la fugacit en oxygne. Les skarns magnsiens qui se substituent aux dolomies et aux calcaires dolomitiques sont plus rares. Les silicates qui forment les skarns sont, grenats, idocrase, wollastonite, hedenbergite. Le skarn porte le nom du silicate calcique dominant, et on parlera alors de grenatite, de wollastonitite, d'idocrasite,

b) Les minralisations

Les corps minraliss de forme capricieuse, encaisss dans les skarns, sont forms de paragenses simples consistant en sulfures ou oxydes. Il s'agit essentiellement de blende, chalcopyrite, molybdnite, bornite, pyrrhotite, pyrite, galne, scheelite, magntite, graphite,

Exemple : le graphite Frag al Ma (Jbilete), molybdnite et chalcopyrite Azegour (Haut Atlas) Maroc,

Gisement de scheelite de Mill City (USA) (fig. 17 et 18).

I-2-4 / Les gisements hydrothermaux lis aux granitodes

Gnralits

Les processus hydrothermaux se dveloppent en profondeur aux toits des intrusions de granitodes. Les solutions magmatiques rsiduelles riches en minralisations montent vers la surface, en empruntant les fractures et se refroidissent au cours de leur remonte en formant des filons minraliss (schma de la zonalit pribatholitique et le tableau des minralisations lies au granitodes). Dans un ordre de profondeur et de temprature dcroissants nous distinguons quatre types :

* Les filons hypothermaux

* les filons msothermaux

* les filons pithermaux

* les filons tlthermaux

Le passage d'un type l'autre est marqu par le changement de la paragense sulfure et par le changement des minraux de gangue.

Exemples de gisements

* Les gisements hypothermaux : Les gisements de cuivre porphyrique ou porphyry-Copper ils sont dvelopps dans des chanes rcentes la priphrie du Pacifique, ou dans les arcs insulaires des Philippines, . Les intrusions granitiques calco-alcalines, sont traverss et auroles de zones d'altrations hydrothermales auxquelles s'associent des minralisations pyrite, chalcopyrite, et molybdnite. La galne et la sphalrite peuvent exister la priphrie de certains porphyres, comme c'est le cas de la Mine de Bingham (UTAH, USA).

* Les filons msothermaux : Sont plus abondants et peuvent former des provinces mtallifres, exemple celle du Haut Atlas, Maroc, produit : galne, blende, pyrite, crusite

Mother Lode (Californie, USA), produit pyrite, cuivre gris et or natif

* Les filons pithermaux : La gangue et le minerai sont de plus faible temprature (voir tableau).

Gisement de Tourtite (entre Ifran et Oulms), minralis en stibine et pyrite encaisses dans du quartz.

Province de Hunan en Chine;gisement de Saint Sylvestre (Limousin, France)

* Les filons tlthermaux : Dposs par les eaux thermominrales de surface, et comme minralisations frquentes le mercure sous forme de cinabre (HgS2). Nous citons pour exemple la mine Almaden en Espagne.

II Les gisements li au volcanisme d'accrtion , ou gisements volcanosdimentaires.

II-1/ Gnralits

Ces gisements sont associs des stades plus ou moins avancs de rifting. Ils sont appels communment les amas sulfurs. Leur mise en place est lie aux processus d'accrtion affectant la crote continentale ou ocanique. L'accrtion se fait par injection de laves l'axe des rifts ocaniques (dorsale Atlantique, dorsale Pacifique) ou continentaux (rift est Africain vers le Zare et Djibouti, lac Tanganyika).

II-2/ Mode de formation

L'injection de laves chaudes travers le rseau des failles distensives, s'accompagne du rchauffement des eaux du bassin. Ces eaux oxydantes, basique et froides au moment de leur infiltration par gravit dans la crote seront rchauffes par le flux thermique dgag par les laves chaudes. Ces eaux rchauffes, vont devenir agressive et altreront les roches volcaniques de la crote. Elles vont se charger de tous les lments solubles lessivs de la crote (Fe2+, Cu2+, Zn2+, Pb2+, Ag2+, Au2+, As2+, Sb2+, Sn2+, ). Ces lments complexs au Cl- ou H2S2-, constituent la charge mtallique de l'eau devenue chaude, acide et rductrice. Cette eau sera alors appele fluide hydrothermal, deviendra peu dense et amorcera sa remonte vers la surface travers les rseaux de failles et de fractures de la crote. A sa remonte vers la surface, ce fluide hydrothermal retrouve les conditions de dpart, un environnement froid oxydant et alcalin. La solubilit des complexes mtalliques diminue et par consquent le fluide dposera sa charge sous forme d'amas sulfurs polymtalliques, sous forme de fumeurs noirs (fig. 11 et 12), en l'absence de sdiments. Dans le cas de la prsence de ces derniers, le dpt se fait directement sous forme de couches ou de lentilles concordantes. Les sulfures dominants sont, pyrite, chalcopyrite, galne et blende. Des sulfures d'or, et d'argents peuvent tre prsents en inclusions dans les autres sulfures.

II-3/ Caractristiques

- La minralisation est stratiforme, ou en lentilles concordantes syngntiques avec l'encaissant volcano-sdimentaire.

- Ils peuvent prsenter un rubanement fin, avec des niveaux minraliss en sulfures qui alternent avec des niveaux striles de l'encaissant.

- La mise en place de la minralisation se fait travers des fractures qui sont remplis par les dernires venues du fluide hydrothermal. Il en rsulte la prcipitation de minralisations en veines anastomose pigntiques (stockwerk ou stockwork).

- La trajectoire des fluides hydrothermaux est souligne par des minraux hydrats du mtamorphisme hydrothermal, chlorite, albite, pidote, quartz, opale, carbonates.

- Les amas prsentent une zonalit verticale et une zonalit horizontale. Dans la partie interne nous pouvons avoir la chalcopyrite, qui volue en pyrite et finalement en blende et galne.

II-4/ Typologie des amas

Elle est tablie par rapport la nature de l'encaissant de l'amas.

- Le type "Chypre" associ au volcanisme basique, comme exemple fossile ophiolite d'Oman et comme contexte actuel, les amas sulfurs associs aux dorsales Atlantique et Pacifique o l'encaissant est le basalte tholetique.

- Le type "Kuroko", associ un volcanisme acide, comme exemple actuel, le bassin de Lau, l'est des les.

- Le type "Sedex", l'amas est encaiss dans des sdiments, sans liaison apparente avec le volcanisme, exemple actuel la Mer Rouge (fig. 30 et 31).

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