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Halos géochimiques associés aux gisements aurifères hydrothermaux
– revue des processus
Damien Gaboury
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Le schéma conceptuel
Ore
Altération visible
Halo géochimique – correspond zone d’altération visible et cryptique
Altération cryptique
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Roche Roche Fluide
Roche Fluide Temps
Transformations chimique et minéralogique suite à la réaction chimique entre un fluide et la roche
Altérations hydrothermales
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L’altération: résultat d’un déséquilibre chimique
C’est de la thermodynamique contrôlée par: 1) Le rapport eau-roche (W/R) - régime hydraulique - porosité 2) La composition de la roche 3) La composition du fluide (pH, liants, ƒO2, la composition en ions) 4) La température du fluide (température des réactions) 5) La différence de température entre le fluide et la roche (ΔT°)
6) La source de l’or
Fluide: H2O + Ions majeurs + Ions traces (métaux)
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IRGS
Epithermaux
Porphyrique Orogenique
SMV
Différents types de gisements Au hydrothermaux
Carlin
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Fluides en fonction de la profondeur
0 1 5 10 30
Eau mer
Fluide métamorphique
Eau météorique
Fluide magmatique
Log profondeur (km)
Eau bassin
![Page 7: gisements aurifères hydrothermaux – revue des processusconsorem2.uqac.ca/presentation_pub/atelier_uqam_2018/2_DGabou… · Genna et al. 2014 OGR . 100 . 300 20. 700 . 500 . Effet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011918/5ffaf7a5ea3e5619f5718c26/html5/thumbnails/7.jpg)
0 1 5 10 30
Eau mer
Fluide métamorphique
Eau météorique
Fluide magmatique
Log profondeur (km)
Eau bassin
SMV
Orogénique
Porphyrique
Fluides en fonction de la profondeur
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0 1 5 10 30
Log profondeur (km)
Densité/gravité (Convection)
Densité/gravité (Convection)
Thermique et pression
Pression
Mécanismes de mise en mouvement des fluides – régime hydraulique
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0 1 5 10 30
Log profondeur (km)
Densité/gravité (Convection)
Densité/gravité (Convection)
Thermique et pression
Pression
Mécanismes de mise en mouvement des fluides
SMV
Orogénique
Porphyrique
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Pression (KBar)
Prof
onde
ur (K
m)
0
10
20
Les regimes hydrauliques
Pression de fluide
λ = 0.4 λ = 1
Régime hydrostatique
Régime supra- lithostatique
De façon générale, la porosité est une fonction décroissante de la profondeur
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Pression (KBar)
Prof
onde
ur (K
m)
0
10
20
Les regimes hydrauliques
λ = 0.4 λ = 1
Régime hydrostatique
Régime supra- lithostatique
SMV
Orogénique
Porphyrique
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Système hydrothermal SMV Modifié Franklin et al., 2005
![Page 13: gisements aurifères hydrothermaux – revue des processusconsorem2.uqac.ca/presentation_pub/atelier_uqam_2018/2_DGabou… · Genna et al. 2014 OGR . 100 . 300 20. 700 . 500 . Effet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011918/5ffaf7a5ea3e5619f5718c26/html5/thumbnails/13.jpg)
Modifié de Galley et al. 2007
Zonalité classique des altérations hydrothermales
![Page 14: gisements aurifères hydrothermaux – revue des processusconsorem2.uqac.ca/presentation_pub/atelier_uqam_2018/2_DGabou… · Genna et al. 2014 OGR . 100 . 300 20. 700 . 500 . Effet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011918/5ffaf7a5ea3e5619f5718c26/html5/thumbnails/14.jpg)
SMV aurifère avec des altérations alumineuses
Hannington et al. 1999
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Zonalité des altérations hydrothermales
Vue en plan Vue en coupe (section C)
Genna et al., 2014: Mineralium Deposita
Cas de Persevérence, Matagami
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Altération en séricite et chlorite
3NaAlSi3O8 + K+ + 2H+ KAl3Si3O10(OH,F)2 + 6SiO2 + 3Na+ albite séricite quartz
2KAl3Si3O10(OH,F)2 + 3H4SiO4 + 9Fe2+ + 6Mg2+ + 18H2O Séricite 3Mg2Fe3Al2Si3O10(OH)8 + 2K+ + 28H+ Chlorite
> 300 ºC
< 250 ºC
temps Tem
péra
ture
ºC
350
Lessivage Na
Genna et al. 2014 OGR
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100
300
700
500
Effet de remplacement des minéraux d’altération
Système évolutif en augmentation de température (20 à 400°C) Système réactif, car ΔT° atteint jusqu’à 400°C Large halo, car roches volcaniques poreuses, fracturation Régime hydraulique hydrostatique (subsurface)
Système SMV en résumé
Temps
400°C 0°C
20°C 20°C
Chl
Ser
Tem
péra
ture
(°C
)
RX
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Système porphyrique - modèle
Heinrich, 2005, Mineralium Deposita
Modifié de Burnham, 1979, Geochemistry of hydrothermal ore deposits
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Halo d’altération hydrothermale
Modifié de Lowell and Guilbert, 1970
![Page 20: gisements aurifères hydrothermaux – revue des processusconsorem2.uqac.ca/presentation_pub/atelier_uqam_2018/2_DGabou… · Genna et al. 2014 OGR . 100 . 300 20. 700 . 500 . Effet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011918/5ffaf7a5ea3e5619f5718c26/html5/thumbnails/20.jpg)
Halo d’altération hydrothermale - Hypersectral Meiduk copper mine, Iran,
Mars et Rowan, 2006, Geosphere
![Page 21: gisements aurifères hydrothermaux – revue des processusconsorem2.uqac.ca/presentation_pub/atelier_uqam_2018/2_DGabou… · Genna et al. 2014 OGR . 100 . 300 20. 700 . 500 . Effet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011918/5ffaf7a5ea3e5619f5718c26/html5/thumbnails/21.jpg)
Les altérations hydrothermales et leur évolution
Tosdal et al., 2009: Elements
![Page 22: gisements aurifères hydrothermaux – revue des processusconsorem2.uqac.ca/presentation_pub/atelier_uqam_2018/2_DGabou… · Genna et al. 2014 OGR . 100 . 300 20. 700 . 500 . Effet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011918/5ffaf7a5ea3e5619f5718c26/html5/thumbnails/22.jpg)
100
300
700
500
Système évolutif en diminution de température (700 à 100° C) par réactions Système réactif, car ΔT° ~200° C Large halo, car micro-fracturation et système diffus Régime hydraulique transitionnel (hydrostatique et lithostatique)
Système porphyrique en résumé
500°C
400°C
700°C
500°C
Phyllic
Potassic
+ + + + + + + +
+ + + + +
Temps
Tem
péra
ture
(°C)
RX
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Gisements Au orogéniques - Le continuum révisé
Goldfarb et Groves, 2015, Lithos
5 km
12 km
![Page 24: gisements aurifères hydrothermaux – revue des processusconsorem2.uqac.ca/presentation_pub/atelier_uqam_2018/2_DGabou… · Genna et al. 2014 OGR . 100 . 300 20. 700 . 500 . Effet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011918/5ffaf7a5ea3e5619f5718c26/html5/thumbnails/24.jpg)
Concept de diffusion chimique
Dubé et al., 1987: Min and Petro
Beaufor
Goldex
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100
300
700
500
Système stable en température ( 300 à 450° C) Système peu réactif, car ΔT° atteint ~ 0° C Très faible halo, car roches sont « ductiles » (schistes verts) Régime hydraulique supralithostatique
Système orogénique en résumé
400°C
400°C
Temps
Tem
péra
ture
(°C
)
RX
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100°
300°
700°
500°
100°
300°
700°
500°
100°
300°
700°
500°
Porphyrique SMV Orogénique
Très large halo - Système rétrograde T°
- ΔT° ~ 200° C - Perméabilité moyenne
Très large halo - Système prograde T°
- ΔT° 400° C
- Perméabilité forte
Très restreint - Système stable T°
- ΔT° ~ 0° C
- Perméabilité faible
ΔT
ΔT
Temps Temps Temps
Résumé des processus et implications
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Porphyrique: Cu Au Ag As Sb Se Te Hg Co Sn Mn Bi Tl Ni Zn Pb W Mo Cs Li SMV: Cu Pb Zn Au Ag As Sb Se Te Hg Co Sn Mn Bi Tl Ni In Cd Ga Ge Orogenic gold: Au Ag As Sb Se Te Hg W Mo Ba Rb B
Quels sont les métaux mobilisés par les systèmes
Beaucoup de similitudes entre SMV et Porphyrique
Pourquoi ces métaux ?
Compilation de diverses sources
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Métaux mobilisés dans les halos, fonction des liants
Seward et al., 2014
![Page 29: gisements aurifères hydrothermaux – revue des processusconsorem2.uqac.ca/presentation_pub/atelier_uqam_2018/2_DGabou… · Genna et al. 2014 OGR . 100 . 300 20. 700 . 500 . Effet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011918/5ffaf7a5ea3e5619f5718c26/html5/thumbnails/29.jpg)
Complexes pour Au (1 kbar) 4 km
Williams-Jones et al., 2009, Elements
1.5 mol NaCl + 0.5 mol KCl
Assemblage Magnétite-Hématite
Assemblage Pyrite-Pyrrhotite-Magnétite
ƒS2 et ƒO2 tamponnés par:
Liant Au Cl- et HS-
Liants, température et fugacité d’oxygène
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Liants et pH 0.5 mol de H2S + HS- 0.5 mol de Cl- 400° C and 500 bar
Porphyrique
Orogénique SMV
Seward et al., 2014
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Li+ Na+ K+ Rb+ Cs+
Be2+ Sr2+ Ba2+ Ca2+ Mg2+
Ce4+ Sn4+ Mo4+ W4+ V4+ Mn4+
As5+ Sb5+ U6+
Hg2+ Cd2+ Sn2+
Au+ Ag+ Tl+ Cu+
Au3+ Tl3+
Zn2+ Cu2+ Fe2+ Pb2+
Co2+ Ni2+ Fe2+ Os2+
Liants: classification de Lewis Hard metals Soft metals intermediate
Hard ligands Soft ligands intermediate
« Hard » forme des liaisons ioniques (éléments lithophiles) « Soft » forme des liaisons covalentes (éléments chalcophiles) Dans la nature, Cl- plus important suivi de HS-
NH3 OH- F- NO3
- HCO3- CH3COO-
CO32- SO4
2-
PO43-
Cl- Br- SO32- NO2
-
Modifié de Robb, 2005
HS- I- CN- H2S S2O32-
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Porphyry: Cu Au Ag As Sb Se Te Hg Co Sn Mn Bi Tl Ni Zn Pb W Mo Cs Li SMV: Cu Pb Zn Au Ag As Sb Se Te Hg Co Sn Mn Bi Tl Ni In Cd Ga Ge Orogenic gold: Au Ag As Sb Se Te Hg W Mo Ba Rb B
Quels sont les métaux mobilisés par les systèmes
Cl-
HS-
Cl-
Expliqué en grande partie par les liants Mais la source de l’or est importante
![Page 33: gisements aurifères hydrothermaux – revue des processusconsorem2.uqac.ca/presentation_pub/atelier_uqam_2018/2_DGabou… · Genna et al. 2014 OGR . 100 . 300 20. 700 . 500 . Effet](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022011918/5ffaf7a5ea3e5619f5718c26/html5/thumbnails/33.jpg)
PORPHYRIQUE: Source magmatique des métaux
Tirée de Pirajno, 2009
Métaux traces fonction de la composition des intrusions
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Roches felsiques
Roches mafiques
Riche en Zn Riche en Cu
Exemple de Matagami Ophiolite Chypre
SMV: Lessivage des roches volcaniques
Au --- Au +++
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Distribution dans contexte tectonique Au et Ag dans contextes géodynamiques actuels
Petersen et Hein: 2014
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Volcanisme d’arc sous-marin: Au
de Ronde et al., 2011: Mineralium Deposita
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FI: calco-alcaline
Dubé et al., 2014: Econ Geol
Pourquoi Au ?
Gaboury et Pearson, 2008: Econ Geol
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Sn, W, Bi, Te, Mo avec ± altération alumineuse Mine Lemoine, Chibougamau
Mercier-Langevin et al., 2014: Mineralium Deposita
Si Au magmatique: métaux granophiles
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Orogénique: sources Au variées (?)
Gaboury, non publié
Implication: altération sans Au
Car Fe - Ser
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Au, As, S: Relachés des sédiments riches en MO lors de la conversion Py-Po
Large et al. 2011, Econ Geol
Modèle métamorphique de Large
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Apport magmatique Au et métaux
Fayol et Jébrak 2017: Econ Geol
Apport de métaux granophile Sn, W, Bi, Te, Mo, Se, Tl
Gaboury, Non publié, Projet Dolodau Syénite aurifère
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Mobilisation hydrothermale des métaux
Porphyrique SMV Orogénique
Liants
Sources Métaux
Cl- Cl- HS-
Lessivage des roches Apport magmatique
Apport magmatique
Apport magmatique
Conversion Py -Po
Fluides Eau de mer Fluide magmatique Fluide métamorphique
Ag, Sn, W, Bi, Te, Mo, Se, Tl
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Halo géochimique – influencé principalement par:
Ore
Profondeur de formation des minéralisations – régime hydraulique – perméabilité – W/R Déséquilibre chimique – compo fluides et roches – ΔT° Métaux en solution – liants – sources Au et métaux – température des fluides
En conclusion