PERSEE Program

Les études microthermométriques de 400 inclusions secondaires provenant des zones B et D du gisement Henderson montrent la coexistence de deux fluides, une solution aqueuse chlorurée, fortement chargée en sels (NaCl et CaCl2) et un fluide riche en méthane. Les analyses des ions en solutions effectuées sur 16 échantillons indiquent que Na+ et Ca+2 représentent la presque totalité des cations présents dans la solution. La température de formation déduite des observations sur la saturation en NaCl des solutions est de l'ordre de 240° ± 10°C. Utilisant l'isochore du méthane pour tracer celui de la saumure, la pression correspondante est voisine de 800 bars. Enfin les implications génétiques sont discutées.

La composition des inclusions fluides de filons et lentilles de quartz dans deux séries de roches métamorphiques rétromorphosées suggère un équilibre entre les fluides et les assemblages de minéraux rétromorphiques.

Les métagraywackes et amphibolites riches en calcium contiennent des saumures à CaCl2 et NaCl tandis que les métapélites pauvres en calcium contiennent des saumures riches en NaCl. La présence dans ces saumures d'autres constituants dissous comme KCl est possible mais n'a pas été confirmée.

Les réactions rétromorphiques suivantes suggèrent un mécanisme pour la concentration de Na+, K+ et Ca2+ dans les fluides, pour produire des filons et des lentilles de quartz et pour créer des conditions oxydantes durant la rétromorphose :

3 microcline + H2O = muscovite + 6 quartz + 2K+ + O-2 ;

3 albite + H2O + K+ = muscovite + 6 quartz + 3Na+ + O-2 ;

3 anorthite + 1 1/2H2O + K+ = épidote + muscovite + Ca+2 + 1/2O-2 ;

2 biotite + 4H2O = chlorite + 3 quartz + 2K+ + (Mg, Fe)+2 + O-2.

Cette étude du porphyre cuprifère de Sierrita-Esperanza est d'abord orientée vers l'analyse de la répartition des altérations et minéralisations.

On notera l'importance de l'altération « potassique » (néoformation de feldspath K) et de l'altération « quartz-séricite » (néoformation de muscovite) qui se superpose plus ou moins à la première.

En réalité, la néoformation de muscovite peut traduire deux évolutions opposées, selon la nature du minéral altéré :

plagioclase → muscovite (apport de potassium),

orthose → muscovite (départ de potassium).

Le premier cas doit être rangé avec l'altération potassique précoce. Le second est un phénomène tardif de lessivage acide.

L'essentiel de la minéralisation (chalcopyrite, molybdénite) est lié à l'altération potassique au sens large.

Sans remettre en cause une disposition globalement concentrique des altérations et minéralisations, il apparaît que l'évolution postmagmatique du porphyre est avant tout contrôlée par la circulation de fluides de plus en plus froids dans un réseau extrêmement dense de fractures.

L'analyse du contenu des très nombreuses inclusions fluides observées constitue l'essentiel de ce travail. Trois types principaux d'inclusions ont été observés.

— type L : inclusions biphasées (liq + vap) à liquide aqueux dominant. Ce sont les plus abondantes.

— type V : inclusions biphasées (liq + vap) à vapeur aqueuse dominante. Rare.

— type S : inclusions multiphasées à liq., vap., halite (sylvite, chalcopyrite, divers). Peu abondant.

Les températures d'homogénéisation liq -vap. s'étalent entre 120 et 420 °C. Les températures les plus élevées (sup. à 300 °C) correspondent aux échantillons les mieux minéralisés.

Les analyses chimiques des lessivats d'inclusions indiquent un rapport atomique K/Na de l'ordre de 0,1, Ca/Na ~ 0,05, et la présence en quantité importante de cations autres que Na, K, Ca, Mg. L'anion dominant est le chlore.

L'interprétation des résultats conduit au schéma d'évolution suivant :

le fluide le plus précoce est une saumure (40 % NaCl) à forte teneur en cuivre (250 ppm), piégée dans des conditions tardimagmatiques (~ 700°C, 2kbar). Une importante fracturation entraîne une brutale décompression de ce fluide jusqu'à 100-300 bars, ce qui entraîne une ébullition modérée. L'intervention de fluides froids peu salés refroidit (jusqu'à 300-400 °C) et dilue le système. Ce stade est responsable à la fois du dépôt de la minéralisation par sursaturation du liquide, et de l'altération potassique.

La suite de l'évolution se marque par un refroidissement et une dilution continuelle des fluides : altérations « acides », dépôt de pyrite (100-300 °C, quelques dizaines de bars). Quelques zones plus actives montrent encore une activité hydrothermale non négligeable.

Ce type d'évolution a été rencontré dans les porphyres voisins de Santa Rita, Tyrone, et Copper Cities, avec quelques nuances de détail. Il conduit à la mise en évidence d'une méthode de prospection à partir des caractères des inclusions fluides, qui a donné des résultats intéressants sur un prospect d'Arizona (Chiricahua Mountains). Ces caractères sont :

— la présence de saumures à forte teneur en Cu,

— la mise en évidence d'une ébullition de la phase fluide initiale.

L'étude microthermométrique des inclusions fluides a confirmé que la minéralisation de Southwest Tintic se rattache au type porphyre cuprifère, et a permis en outre de dégager ses caractères spécifiques :

— Le début de l'activité hvdrothermale est marqué par la circulation de saumures riches en NaCl, KCl et, entre autres, en chalcopyrite (1 000 à 2 000 p. p. m. Cu) vers 700° C, à une pression de 2 à 3 kbar.

— Une phase de décompression adiabatique se produit, qui provoque la mise en ébullition des fluides vers 600° C, 800 bar.

On constate que les fluides ont été saturés en chalcopyrite au cours de la phase d'ébullition. Ce sont ces solutions sursaturées en cuivre qui déposent l'essentiel de la chalcopyrite qui constitue le gisement.

— L'ébullition se poursuit alors que la pression et la température décroissent rapidement : les saumures sont alors également saturées en halite.

— La fin de l'activité hydrothermale est marquée par l'arrêt de l'ébullition, à des pressions de l'ordre de 100 bar : les fluides alors piégés vers 400° C et au-dessous sont des liquides de salinité plus faible.

The partitioning of ferric iron between chromian spinel and basic silicate melt was studied experimentally. Runs were carried out at temperatures of 1 180-1 300 °C and oxygen fugacities of 10-3-10-9 atm, at one atmosphere total pressure. A linear relationship exists between the Fe2O3 content of chromian spinel (known by microprobe analysis) and the Fe2O3 content of the liquid (calculated from the empirical relation established by Kilinc et al., 1983). The partition coefficient, DT = (Fe2O3)sp/(Fe2O3)liq, depends on temperature, but neither on fO2 nor on the Fe total content of the melt : log DT = 4 8 13/T — 2.39. The Fe2O3 content of spinel is related to physico-chemical parameters as follows :

[formula]

It is pointed out that, at constant temperature and oxygen fugacity, (Fe2O3)sp is a linear function of the total iron content of the melt.

Des échantillons d'eaux de subsurface ont été récoltés dans 41 puits atteignant les grès de base Oakville d'âge Miocène dans le Sud du Texas et ont été analysés pour les éléments majeurs et les éléments en traces afin de mesurer les variations chimiques liées à la proximité de minéralisations uranifères. L'échantillonnage s'étend sur une surface de 240 km2 qui contient plusieurs gisements d'uranium liés à des failles. Les facteurs qui influent sur le système hydrochimique de la région étudiée sont : (1) les perméabilités relativement fortes des sédiments enfouis issus de chenaux fluviatiles, (2) l'écoulement vers le haut des saumures le long de failles vivantes dans l'aquifère, (3) la formation d'une interface redox (Eh=0 volt) dans l'aquifère et (4) le climat semi-aride. Les variations des indices de saturation (SI) pour les minéraux réduits d'U, As, Mo, Se et pour les minéraux associés tels que la pyrite déterminent la position des gisements connus. Les indices de saturation tendent vers zéro (la valeur d'équilibre) lorsque l'on approche les gisements à des distances de 3 à 4-5 km en amont et décroissent de nouveau en aval. Les données de saturation pour la calcite dans les eaux de subsurface sont fortement corrélées avec la position de la limite redox actuelle. Les valeurs des indices de saturation pour les minéraux d'U, As, Mo et Se se sont révélées beaucoup plus utiles pour localiser les gisements que les concentrations des éléments prises individuellement. Les traceurs radiogéniques Ra et Rn sont fortement anomaliques dans le minerai, mais descendent rapidement au niveau du fond à de faibles distances du minerai. Une intense anomalie en hélium sous forme de traînée est observée dans la direction de circulation de l'eau de subsurface. L'approche décrite dans cet article constitue un guide d'exploration efficace à l'échelle régionale qui devrait conduire à un programme de sondages d'évaluation plus sûr.

La takovite, un des membres du groupe des pyroaurites qui contient du nickel a été, ainsi que son minéral apparenté l'hydrotalcite, soumise à des traitements, à 25 °C, par des solutions, 0,1 M de HCl, HNO₃, H₂SO₄, NiSO₄, Al₂(SO₄)₃ et KOH. La diffraction des rayons X et la spectroscopie aux infrarouges appliquées aux matériaux traités confirment que les groupes carbonates du minéral d'origine peuvent facilement s'échanger avec les anions Cl⁻, NO₃⁻, OH⁻ et SO₄²⁻, à la température ordinaire. Les chlorures, nitrates et hydroxy˗takovites donnent des diagrammes aux rayons X pratiquement semblables à ceux du minéral non traité, avec des espacements supérieurs d'environ 0,2 Å. Les diagrammes aux rayons X des matériaux traités au sulfate donnent un espacement de 8,9 Å pour des humidités relatives inférieures à 50 % et de 10,8 Å pour des humidités relatives supérieures à 50 % contre 7,5 Å pour le matériau non traité. Si on met de la takovite traitée au sulfate dans une solution de KOH 0,01 M saturée en CO₂, pendant 18 heures à 25 °C on obtient aux rayons X et aux infrarouges les mêmes résultats que pour la takovite d'origine. On pense que les anions Cl⁻, NO₃⁻ et OH⁻ occupent une position très similaire à ceux du groupe carbonate, et la disposition du sulfate est probablement similaire à celle trouvée pour le sulfate d'hydrocalumite. Les données dont on dispose suggèrent que la carrboydite, l'honessite et la motukoreaite possèdent des structures exactement analogues à celle de la takovite sulfatée.

Eclogites from the Eastern Belt of the Seve Nappes, Jämtland, Central Scandinavian Caledonides, have an LS fabric in which the foliation S and lineation L are both defined by the shape preferred orientation of omphacite.

The orientation distribution diagram of omphacite reveals a crystallographic fabric defined by [001] parallel to L and [010] in a great circle distribution perpendicular to S and L.

Optical and electron microscopy studies indicate that the eclogites have been deformed primarily by dislocation creep mechanisms operating in omphacite i.e. whilst garnets contain very low densities of dislocations and can be treated effectively as rigid bodies, omphacites contain defect structures consisting of well-ordered dislocation boundaries which delineate subgrains. The majority of dislocations in omphacite have Burgers vectors 1/2 <110> and [001].

In the absence of extensive recrystallization, the omphacite deformation fabric is explained by multiple crystallographic slip along {110} [001], (100) [001] and {110} <110> assisted by dislocation climb.

The Cottonwood Wash U-V tabular deposits are hosted by the Salt-Wash Member of the Jurassic Morrison Formation. Petrological study of ore and barren host-rocks and analysis of organic matter were conducted to test redox genetic models. Barren sandstones are mainly cemented by quartz, calcite and kaolinite. Tabular ore is cemented by U-bearing vanadiferous clays. Pitchblende and coffinite are present in some coalified logs. U and V mineralization occurred during diagenesis after interpénétration of detrital quartz grains. Two different generations of pyrite are observed. Accumulation and preservation of organic matter composed of conifers fragments were possible because of favorable paleogeographical and paleoclimatological conditions. Chemical composition of organic matter is interpreted as an oxidation event that occurred during diagenesis. This oxidation was related to the circulation of uranium-bearing, oxidizing solutions during burial. The fact that diagenetic oxidation is not strong enough to destroy organic matter supports the slow-rate oxidation identified in the genesis of secondary pyrite and suggests that the oxidizing capacity of the mineralizing fluid was lower than the reducing capacity of the hosted rocks. When these solutions encountered reduced organic-rich zones, U and V precipitated. The results indicate that Colorado Plateau tabular deposits formed from low oxygen waters compared to the solutions which formed typical roll front deposits.

Coffinite is the dominant ore mineral in the tabular vanadium-uranium ores of the Tony M mine in the Henry Mountains Mineral Belt of the Colorado Plateau physiographic province of the United States. This ore body formed at a density-stratified solution interface between uranyl ion bearing-meteoric water and a saline fluid which was locally reducing. Uranium localization at this solution interface occurred by adsorption onto the surfaces of detrital minerals. This adsorption was related to the pH difference between the two fluids. New experimental evidence is presented which shows that adsorption facilitated the reduction of uranium to U(IV). This adsorbed, reduced uranium bonded with aqueous silica in the ore zone to form coffinite. Evidence is presented that in order to stabilize coffinite over uraninite, this silica was highly concentrated in the ore-forming solution, and the dominant form of this silica was as a monomeric species.