Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

Le but principal de ce projet de doctorat était d’établir les processus métallogéniques à l’origine du gisement aurifère de Poderosa. Les minéralisations de type filonien à quartz et sulfures sont encaissées dans le batholite de Pataz (329 Ma). Elles sont distribuées sur une distance de 20 km latéralement et exposées verticalement sur 2,5 km. Le batholite de Pataz est un corps intrusif de forme allongée (>20 km) et composé de granodiorite, diorite et monzogranite au sein de la Cordillera Nord Orientale des Andes péruviennes. Selon la littérature, plusieurs événements magmatiques ont affecté la région depuis le Paléozoïque jusqu’au Cénozoïque. Cependant, l’âge de la minéralisation est contraint par le recoupement de nombreux dykes post-carbonifères. L’origine des minéralisations demeure débattue entre un modèle orogénique ou de filiation intrusive. La plupart des veines montrent une orientation NO-SE avec un pendage vers le NE, mais d’autres veines en proportion moindre ont une orientation approximative E-O et un pendage vers le nord. À l’échelle du district, l’épaisseur des veines varie entre quelques centimètres à plus de 6 m. Les portions les plus volumineuses et riches en Au définissent des vecteurs minéralisées. Les veines ont enregistré jusqu'à quatre générations de quartz avec des sulfures, et la proportion des sulfures varie de traces à 80%. La pyrite est le sulfure dominant avec en moindre proportion de la sphalérite, de la galène et de l’arsénopyrite. Deux types de pyrite ont été individualisés : la pyrite fine, qui est restreinte aux vecteurs minéralisés, et la pyrite grossière qui est de première phase de sulfures. Les autres minéraux tels que la chalcopyrite et les sulfosels sont présents en traces. L’or libre est commun et présent également sous forme d’électrum. Les textures primaires des veines sont le produit de plusieurs événements d’ouverture - remplissage impliquant le mécanisme de fissure-colmatage (crack-seal), le remplissage d’espaces ouverts avec des textures drussiques (en dents de peigne), de brèches hydrothermales dans un régime fragile dominé par la pression de fluide. Les veines et leurs textures primaires sont affectées par une déformation tardive qui produit une texture laminée et une empreinte de déformation ductile particulièrement dans l’éponte supérieure des veines. Dans les vecteurs minéralisés, l’abondance de sulfures est supérieure à 15%. Dans ces zones, il y a une relation directe entre l’abondance de sulfures et la teneur aurifère. Les observations microscopiques (n=839) ont permis de mettre en évidence que l’or libre se trouve à 86% dans les fractures et les porosités des pyrites. Les cartographies élémentaires de pyrites au Micro-XRF et à la microsonde électronique montrent que les particules d’or libre se retrouvent sous la forme d’électrum (Au-Ag) et qu’il y a un enrichissement en arsenic à la bordure des cristaux de pyrite et le long des fractures dans la pyrite en association avec l’or. Les analyses au LA-ICP MS indiquent que cet enrichissement en arsenic atteint jusqu’à 2000 fois la valeur du bruit de fond des pyrites. Ces analyses ont aussi révélé la présence de micro-inclusions d’or « invisible » soit en substitution du réseau cristallin, soit sous la forme de nano-inclusions dans les zones riches et pauvres en arsenic. Basé sur le lien entre l’enrichissement en As et Au, un modèle de précipitation électrochimique est proposé pour expliquer la précipitation de l’or, aussi bien sous la forme libre qu’en nanoparticules. Ce modèle implique la modification des propriétés semi-conductrices de la pyrite (type p ou n) dû à l’enrichissement en arsenic. L’étude isotopique de l’oxygène des cristaux de quartz (n=29) de différentes veines à l’échelle du district a révélé des variations importantes de +10,31 à 16,53‰ δ18OQz. Ces variations sont en lien avec l’altitude des veines : les veines des niveaux inférieurs ont les valeurs les plus faibles et inversement. Cet enrichissement des valeurs δ18OQz est aussi cohérent avec une diminution des températures des fluides hydrothermaux vers la surface. L’étude isotopique du soufre sur les pyrites des veines (n=31) a révélé une plage de valeurs positives de +0,77 à +4,40‰. Les pyrites fines, associées à la phase de minéralisation, ont des valeurs faibles (+0,77 à +1,9‰), très près des valeurs magmatiques (0‰), alors que les pyrites grossières ont des valeurs plus élevées (+1,88 à +4,4‰). Une pyrite dans une aplite a livré une valeur (+3,8‰) très similaire aux valeurs des pyrites grossières. Ces relations suggèrent que le soufre est dérivé des aplites (magma résiduel) pour les pyrites grossières (première phase) et que la phase de minéralisation, avec des valeurs isotopiques encore plus basses, dérivent également d’une source magmatique. D’autre part, les rapports isotopiques δ34S pour les paires sphalérite-galène donnent des températures isotopiques de 265 à 365°C. Les études micro-thermométriques sur les inclusions fluides (n=130) ont révélées des températures d’homogénéisation variant de 140 à 340°C. Les analyses par spectrométrie Raman et par spectrométrie de masse par sonde-solide indiquent que les fluides hydrothermaux associés à la phase principale de minéralisation sont essentiellement réducteurs, aqueux avec des traces de CH4 et N2 et avec peu de CO2, caractéristiques plutôt compatibles avec des fluides magmatiques. Cette étude a permis de préciser les caractéristiques de la minéralisation de Poderosa. Celle-ci est à fort contenu de sulfures, riche en Ag, de source magmatique, formée à des températures inférieures à 365°C, dans un contexte dominé par la pression des fluides alors que l’or est précipité par un processus électrochimique. Au final, la nouvelle interprétation est que Poderosa correspond à une minéralisation de filiation intrusive dans une zone transitionnelle.

El objetivo principal de esta tesis doctoral fue establecer los procesos metalogéneticos que dieron origen al yacimiento aurífero de Poderosa. La mineralizacion de tipo filoniana de cuarzo-sulfuros esta alojada en el Batolito de Pataz (329 Ma). Las vetas se distribuyen sobre una distancia lateral de 20 km y expuestos verticalmente sobre 2,5 km. El Batolito de Pataz es un cuerpo intrusivo de forma alargada (>20 km) y está compuesto de granodiorita, diorita y monzogranito emplazado en la Cordillera Nororiental de los Andes peruanos. De acuerdo con la literatura, varios eventos magmáticos han afectado a la región desde el Paleozoico hasta el Cenozoico. Sin embargo, la edad de la mineralización es restringida al seccionamiento que sufren las vetas por los numerosos diques post - carboníferos. El origen de la mineralización permanece en debate entre un modelo orogénico y uno de afiliación intrusiva. La mayoría de las vetas muestran una dirección NW-SE con un buzamiento al NE. Sin embargo, otras vetas en menor proporción tienen una orientación cercana al O-E con inclinación hacia el norte. A nivel de distrito, el espesor de las vetas varía desde unos pocos centímetros hasta más de 6 m. Las porciones más voluminosas y ricos en Au definen los clavos mineralizados. Las vetas han registrado hasta cuatro generaciones de cuarzo con sulfuros, y la proporción de sulfuros varía de trazas a 80%. La pirita es el sulfuro dominante con menor proporción de esfalerita, galena y arsenopirita. Fueron individualizados dos tipos de pirita: pirita fina que su presencia se limita a los vectores mineralizados y pirita gruesa que corresponde a la primera fase. Otros minerales como la calcopirita y sulfosales están presentes en trazas. El oro libre es común y también se presenta como eléctrum. Las texturas primarias de las vetas son el producto de múltiples eventos de abertura y relleno implicando el mecanismo de agrietamiento-sellado (crack-seal), el relleno de espacios abiertos con texturas drúsicas (de peine), de brechas hidrotermales en un régimen frágil dominado por la presión de fluido. Las vetas y sus texturas primarias son afectadas por una deformación tardía que produce la textura laminada y el rastro de deformación dúctil particularmente hacia la caja techo de las vetas. En los vectores mineralizados, el porcentaje de sulfuro es más del 15%. En estas áreas, hay una relación directa entre el porcentaje de los sulfuros y el grado de contenido del oro. En las observaciones microscópicas (n=839), ha permitido de poner en evidencia que el oro libre se encuentran en un 86% en las fracturas y las porosidades de las piritas. En las piritas, los mapas elementales producidos por el micro-XRF y la microsonda electrónica se observan que partículas de oro libre se encuentran en forma de eléctrum (Au-Ag) y hay un enriquecimiento de arsénico en los bordes de los cristales de las piritas y a lo largo de fracturas de las piritas donde están asociadas al oro libre. Los análisis con LA-ICP MS indican que este enriquecimiento de arsénico alcanza hasta 2000 veces el ruido de fondo de la pirita. Estos análisis también mostraron la presencia de micro-inclusiones de oro «invisible» o sea como una sustitución de la red cristalina, o en forma de nano-inclusiones en las zonas ricas y pobres de arsénico. Sobre la base de la relación entre el enriquecimiento de As y de Au, se propone un modelo de precipitación electroquímica para explicar la precipitación de oro, así como del oro libre y como de las nanopartículas. Este modelo consiste en la modificación de las propiedades semiconductores de las piritas (p o de tipo n) debido a enriquecimiento de arsénico. El estudio isotópico del oxígeno en los cristales de cuarzo (n=29) de las diferentes vetas a la escala del distrito revela variaciones significativas de δ18OQz +10,31 a +16,53‰. Estas variaciones están en relación con la ubicación en altitud de las vetas: las vetas en los niveles inferiores tienen valores bajos y viceversa. Este enriquecimiento de los valores δ18OQz también es consistente con una disminución en la temperatura del fluido hidrotermal hacia la superficie. En las vetas, el estudio isotópico del azufre de las piritas (n=31) reveló una serie positiva de +0,77 a +4,40‰. Las piritas finas, asociadas con la fase de mineralización tienen valores bajos (+0,77 a +1,9‰), muy cerca de los valores magmáticas (0‰), mientras que las piritas gruesas tienen valores más altos (+1.88 a +4,4‰). Una pirita en una aplita ha reportado un valor (+3,8‰) muy similar a los valores de la pirita gruesa. Estas relaciones indican que el azufre se deriva aplitas (magma residual) para la formación de la pirita gruesa (primera fase) y que la fase de mineralización, con valores isotópicos más bajos, también deriva de una fuente magmática. Por otra parte, las relaciones de isótopos δ34S de pares isotópicos Sph-Gn dan temperaturas isotópicas de 265 a 365°C. Los estudios de micro-termómetria de las inclusiones fluidas (n=130) han revelado que ellas tienen temperaturas de homogeneización entre 140 y 340°C. Los análisis por espectroscopia de Ramán y por espectrometría de masas de sonda sólida indican que los fluidos hidrotermales asociados con la fase principal de la mineralización son esencialmente reductores, acuosa con restos de CH4 y N2 y con poco CO2, una característica más compatible con los fluidos magmáticos. Este estudio permite precisar las características de la mineralización del yacimiento Poderosa. Este tiene un alto contenido de sulfuros, rico en Ag, de origen magmático, formadas a temperaturas inferiores a 365°C, en un contexto dominado por la presión del fluido y donde el oro se precipita por un proceso electroquímico. Al final, la nueva interpretación es que Poderosa corresponde a una mineralización de filiación intrusiva en una zona transicional.