Chronologie et dynamique des circulations fluides associées aux minéralisations polymétalliques Pb-Zn-Ag-(F-Ba) des Alpes occidentales (Alpes du Nord françaises) - Institut des sciences de la Terre ( Grenoble)
Thèse Année : 2023

Chronology and dynamics of fluid circulations associated to polymetallic Pb-Zn-Ag-(F-Ba) mineralizations in the Western Alps (French Northern Alps)

Chronologie et dynamique des circulations fluides associées aux minéralisations polymétalliques Pb-Zn-Ag-(F-Ba) des Alpes occidentales (Alpes du Nord françaises)

Maxime Bertauts
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1479893
  • IdRef : 270888608

Résumé

This PhD thesis aims at revisiting the metallogenic models of the Pb-Zn-Ag-(F-Ba) deposits of the Western Alps and their relationships with the Variscan and Alpine orogenic cycles. For this purpose, we have combined field, petrological, microstructural, mineralogical (sulfide composition), geochronological, thermobarometric (phyllosilicates, sphalerite) investigations with microthermometric and geochemical analyzes on fluid inclusions (FI). Eleven deposits were sampled along an E-W transect from the Internal Alps (Briançonnais) to the External Crystalline Massifs (ECM ; Rocheray and Belledonne). This work focused on six deposits: (i) Macôt-La Plagne (MP) and Peisey-Nancroix (PN) in the permo-triassic sedimentary cover of the Briançonnais, (ii) Bois Feuillet (BF) and Sapey (SAP), which cross-cut the Rocheray basement and its sedimentary cover, and (iii) Le Gros Villan (LGV) and Penay (PEN) along the eastern side of Belledonne.Constraining the ages of the mineralizations was a priority. Innovative techniques were applied by combining in situ U-Th-Pb (monazite/allanite) and Rb-Sr (white mica, K-feldspar and gangue) dating. The results are consistent between the two methods and confirm the potential of these new geochronometers to date Pb-Zn-Ag ores. No variscan inheritance has been recognized but three hydrothermal events of the Alpine cycle were identified : one associated with the jurassic opening of the Tethys Ocean (BF, SAP) and two during the oligo-miocene collision (PN-MP and LGV-PEN). The microstructures and ages indicate several mobilization/recrystallization pulses associated with each hydrothermal event.The Belledonne and Briançonnais oligo-miocene mineralizations are hosted within the foliation of the mylonitized host rock, near major tectonic contacts. At MP-PN, the deformation of the quartz porphyroclasts and the P-T-t conditions (6.25 ± 0.75 kbar ; 315 ± 35 °C ; 35.1 ± 0.6 Ma) demonstrate that the Pb-Ag mineralization is syn-deformation and associated with the overthrusting of the internal Briançonnais onto the external Briançonnais. In the Belledonne massif, a first stage of Pb-Zn-Ag mineralization occurred during the Oligocene (37.1 ± 0.7 Ma), in relation with the thrusting of the internal Alps onto the external Alps, from hot crustal fluids (>360 °C) flowing along the the ECM shear zones. A second stage occurred at the P-T-t conditions (4.5-6.9 kbar; 320-360 °C; 18.5 ± 3.6 Ma) of the ECM metamorphism.The F-Ba-Pb-Zn-Ag veins of the Rocheray massif formed in normal faults associated with the rifting-ocean transition (134 ± 34 Ma). Microthermometric studies on quartz, fluorite and sphalerite FI indicate that the mineralization crystallized from mixing a brine (~14 wt% eq. NaCl) and a recharge fluid (~2 wt% eq. NaCl), for P-T conditions of 0.4-1.3 kbar and 150-190 °C. At the peak of the ECM alpine metamorphism, hot fluids (314 ± 45 °C) localized along the vein and granite contact caused remobilization at the edge of the primary minerals and redistributed the critical metals (enrichment in Bi, Ag and Te in galena and depletion in Ga and Ge in the secondary sphalerites).The Pb-Zn-Ag-(F-Ba) deposits of the Western Alps were thus formed during the main stages of the Alps structuration. The MP and PN deposits, mined between the 18th and 20th centuries, show that orogenic Pb-Ag mineralization have been of economic importance in the past. This work proposes a new metallogenic model for orogenic Pb-Zn-Ag mineralizations in a collisional context. It opens new perspectives to revisit the potential of the orogenic context to precipitate or remobilize base and critical metals.
Cette thèse entend revisiter les modèles métallogéniques des gîtes à Pb-Zn-Ag-(F-Ba) des Alpes occidentales et leurs relations avec les cycles orogéniques Varisque et Alpin. Pour cela, nous avons combiné des investigations de terrain, pétrologiques, microstructurales, minéralogiques (composition des sulfures), géochronologiques, thermobarométriques (phyllosilicates, sphalérite), microthermométriques et géochimiques sur inclusions fluides (IF). Au total, onze gîtes ont été échantillonnés le long d'un transect E-O depuis les Alpes internes (Briançonnais) aux Massifs Cristallins Externes (MCE ; Rocheray et Belledonne). Cette thèse s’est focalisée sur six gîtes : (i) Macôt-La Plagne (MP) et Peisey-Nancroix (PN) dans la couverture sédimentaire permo-triasique du Briançonnais, (ii) Bois Feuillet (BF) et Sapey (SAP) recoupant le socle et la couverture du Rocheray, et (iii) Le Gros Villan (LGV) et Penay (PEN) dans la bordure orientale de Belledonne.Une priorité de ce travail a consisté à contraindre les âges des minéralisations. Des techniques innovantes ont été appliquées en combinant des datations in situ non seulement en U-Th-Pb (monazite/allanite) mais aussi en Rb-Sr (mica blanc, feldspath-K et gangue). Les résultats sont cohérents entre les méthodes et confirment le potentiel de ces nouveaux géochronomètres pour dater les minéralisations Pb-Zn-Ag. Nul héritage de minéralisation varisque n’a été identifié mais trois évènements hydrothermaux du cycle alpin ont été identifiés : l’un associé à l'ouverture jurassique de l'océan Téthys (BF, SAP) et deux durant la collision oligo-miocène (PN-MP et LGV-PEN). Les microstructures et âges indiquent plusieurs pulses de mobilisation/recristallisation associés à chaque évènement hydrothermal.Les minéralisations oligo-miocènes de Belledonne et du Briançonnais sont localisées dans la foliation de l'encaissant mylonitisé à proximité de contacts tectoniques majeurs. A MP-PN, les déformations des porphyroclastes de quartz et les conditions P-T-t (6.25 ± 0.75 kbar ; 315 ± 35 °C ; 35.1 ± 0.6 Ma) démontrent que la minéralisation Pb-Ag est syn-déformation et associée au chevauchement du Briançonnais interne sur le Briançonnais externe. En Belledonne, un premier stade de minéralisation à Pb-Zn-Ag se met en place à l'Oligocène (37.1 ± 0.7 Ma), lors du chevauchement des Alpes internes sur les Alpes externes, à partir de circulations de fluides chauds (>360 °C), d'origine crustale, dans les zones de cisaillement des MCE. Un second stade se produit aux conditions P-T-t (4.5-6.9 kbar ; 320-360 °C ; 18.5 ± 3.6 Ma) du métamorphisme des MCE.Les veines à F-Ba-Pb-Zn-Ag du Rocheray se forment dans des failles normales associées à la transition rifting-océan (134 ± 34 Ma). Les études microthermométriques sur IF de quartz, fluorite et sphalérite indiquent que la minéralisation cristallise par le mélange d'une saumure (~14 wt% eq. NaCl) et d'un fluide de recharge (~2 wt% eq. NaCl), pour des conditions P-T de 0.4-1.3 kbar et 150-190 °C. Au pic de métamorphisme alpin des MCE, des fluides chauds (314 ± 45 °C) localisés à l'éponte de la veine et du granite entrainent des remobilisations en bordure des minéraux primaires et redistribuent les métaux critiques (enrichissement en Bi, Ag et Te dans les galènes et appauvrissement en Ga et Ge dans les sphalérites secondaires).Les gîtes à Pb-Zn-Ag-(F-Ba) des Alpes occidentales se sont donc formés au cours des principales étapes de structuration des Alpes. Les gisements de MP et PN, exploités entre le XVIIIe et le XXe siècle, montrent que des minéralisations de Pb-Ag orogéniques ont pu avoir une importance économique. Cette thèse propose un nouveau modèle métallogénique des minéralisations Pb-Zn-Ag orogéniques en contexte de collision. Ce travail ouvre donc des perspectives pour réenvisager le potentiel du contexte orogénique à précipiter ou remobiliser les métaux de base et métaux critiques.
Fichier principal
Vignette du fichier
BERTAUTS_2023_archivage.pdf (55.57 Mo) Télécharger le fichier
Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04842206 , version 1 (17-12-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04842206 , version 1

Citer

Maxime Bertauts. Chronologie et dynamique des circulations fluides associées aux minéralisations polymétalliques Pb-Zn-Ag-(F-Ba) des Alpes occidentales (Alpes du Nord françaises). Géologie appliquée. Université Grenoble Alpes [2020-..], 2023. Français. ⟨NNT : 2023GRALU024⟩. ⟨tel-04842206⟩
0 Consultations
0 Téléchargements

Partager

More