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

Résumé

Les carbonatites sont la principale source de niobium. Cependant, les mécanismes qui concentrent les minéraux porteurs de niobium demeurent peu compris. Le pyrochlore (Pcl) est le minerai de niobium (Nb) le plus commun des gisements dans les complexes de carbonatites. Cette étude présente une caractérisation détaillée, par analyses in situ, des fluorocalciopyrochlores et des colombites-Fe de la carbonatite de Saint-Honoré. Cette carbonatite s’avère une des plus intéressantes à étudier parce qu’elle est exploitée donnant un accès en trois dimensions au gisement par ses forages et galeries souterraines. La carbonatite est grossièrement composée de trois zones concentriques de Ca-, Mg- et Fe-carbonatite. Seule, la Mg- carbonatite est exploitée pour le Nb. La minéralisation en Nb de la carbonatite de Saint-Honoré est principalement sous forme de fluorocalciopyrochlore (Pcl) [(Na,Ca)2Nb2O6F] et de colombite-Fe (Clb) [(Fe,Mn)(Nb,Ti)O6] associés avec l’apatite (Ap) et la magnétite (Mag) ou un mica (phlogopite (Phl)) en quantités accessoires. La colombite est issue de l’altération hydrothermale du pyrochlore primaire et est accompagnée de pyrochlore non altéré. L’assemblage Pcl-Ap-Phl présente des pyrochlores idiomorphes à grain fin (100–200 μm) et l’apatite est suffisamment abondante pour former les petits rubans continus. Les pyrochlores de l’assemblage Pcl-Ap-Mag présentent des grains plus grossiers (500–1000 μm) avec un coeur magmatique zoné et une bordure irrégulière avec des inclusions d’apatite, impliquant au moins deux épisodes de croissance. Deux types de minéralisation en Nb ont été reconnus : enrichie et disséminée. La minéralisation disséminée présente une texture de la carbonatite peu rubanée. Les carbonates sont des calcites à clivage et de la dolomie trouble. L’apatite est peu abondante et en cristaux isolée. Les Pcl disséminés présentent des couleurs variées et une chimie très variable avec des teneurs importantes en U pour plusieurs cristaux de Pcl. La minéralisation enrichie se caractérise par une texture rubanée marquée et les carbonates sont de la dolomie trouble. L’apatite est abondante et se présente en rubans. Le Pcl abondant présente des couleurs et une chimie avec peu de variations et des teneurs très faibles en U. Les analyses in situ montrent une corrélation entre le Fe et l’U-Th, suggérant que les pyrochlores riches en U-Th sont plus susceptibles à la columbitisation (lessivage du Na et Ca et ajout de Fe) en raison de leur métamictisation causée par la radioactivité. Il existe un lien spatial clair entre la minéralisation enrichie et des fragments (enclaves) abondants de syénite dans le gisement. En fait, le Nb économique se retrouve en enveloppe autour des fragments de syénite. Ces observations conduisent à un modèle en quelques étapes. La minéralisation disséminée se produit lors de la cristallisation de la Mg-carbonatite. La cristallisation de l’apatite diminue la teneur en fluor qui contrôle la solubilité du Nb qui entraine la cristallisation du pyrochlore riche en U. Cette cristallisation crée une minéralisation disséminée. Où le magma carbonaté entre en contact avec la syénite. Le magma voit sa température diminuer rapidement, combiné à l’ajout de silice qui diminue la solubilité du P qui amène une cristallisation rapide de la fluorapatite. Cette fluorapatite diminue drastiquement à son tour la teneur en F qui entraine une cristallisation importante du pyrochlore (pauvre en U) : la minéralisation enrichie. Une altération hydrothermale tardive riche en Fe transforme les pyrochlores métamictisés par l’U en colombite.