Caractérisation des sources d'uranium à l'Archéen : mécanismes de genèse des gisements d'uranium les plus anciens (3,0 à 2,2 Ga) et des préconcentrations uranifères paléoprotérozoïques

Characterization of Archean uranium sources : genetic mechanisms of the oldest uranium deposits (3.0 to 2.2 Ga) and of Paleoproterozoic uraniferous pre-concentrations

• Auteur / Autrice : Isabelle Achin
• Direction : Michel Cuney
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences
• Date : Soutenance le 04/06/2010
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Géologie et gestion des ressources minérales et énergétiques (Vandoeuvre-lès-Nancy, France)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel Cuney, Laurence Robb, Jean-François Moyen, Anne-Sylvie André-Mayer, Claude Caillat, Jean-Pierre Milesi, Christian Marignac, Christoph Gauert
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurence Robb, Jean-François Moyen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Gisements alluvionnaires

Archéen

Uranium -- Gisements

Mots clés libres

Uranium

Paléo-placer

Uraninite détritique

Source magmatique

Archéen

Uranium

Paleoplacer

Detrital uraninite

Magmatic source

Archean

Résumé

Les plus anciens gisements d’uranium connus sur Terre sont les gisements de type paléo-placer hôtes de conglomérats à cailloux de quartz d’âge compris entre 3,09 et 2,2 Ga. Ces gisements représentent les reliques de l’ancienne croûte continentale archéenne maintenant érodée. L’origine de leurs concentrations primaires, correspondant à des accumulations de grains détritiques d’uraninite, est toujours sujette à controverse et la nature et les processus de formation des roches sources archéennes demeurent incertains.Ce travail présente l’analyse minéralogique et géochimique détaillée des minéralisations de différents paléo-placers (Witwatersrand en Afrique du Sud, Elliot Lake au Canada et séries Jatuliennes en Russie) ainsi que de granitoïdes archéens et paléoprotérozoïques enrichis en uranium (séries granitiques calco-alcalines à potassiques du craton de Kénéma Man en Guinée, granites tardi-orogéniques du craton de Pilbara en Australie Occidentale, pegmatite peralumineuse de Tanco du Bouclier Canadien et pegmatites à uraninite du Bouclier Baltique en Finlande et Russie). L’étude comparative de ces roches uranifères échantillonnées tout autour du globe prouve à la fois i) l’existence précoce (>3,1 Ga) de granitoïdes différenciés produits par la fusion partielle d’une croûte pré-enrichie tels que des granites peralumineux ou de type S, ii) nécessairement la présence d’un mécanisme permettant de produire ce type de granites comme les zones de subduction ou de collision générées par le mouvement des plaques tectoniques, iii) l’origine magmatique des uraninites thorifères des paléo-placers, iv) la présence d’une atmosphère réductrice avant 2,2 Ga permettant la préservation des uraninites durant leur transport, v) et finalement l’augmentation de l’oxygène libre dans l’atmosphère paléo-protérozoïque à partir de 2,2 Ga provoquant la disparition des paléo-placers uranifères en faveur de l’altération et de l’oxydation des concentrations préexistantes, de la remobilisation de l’uranium et de la formation de dépôts secondaires

The oldest known uranium deposits on the Earth are the paleoplacer-type deposits hosted in quartz-pebble conglomerates from 3.09 to 2.2 Ga in age. These deposits are representative of the ancient Archean continental crust now eroded. The origin of the primary ores corresponding to accumulation of detrital uraninite is still controversy and the nature and forming processes of the Archean source rocks remain uncertain.This work provides the detail mineralogical and geochemical analysis of mineralization from different paleoplacer-type deposits (Witwatersrand in South Africa, Elliot Lake in Canada and the Jatulian series in Russia) and from Archean and Paleoproterozoic U-enriched granitoids (calco-alkaline to potassic granite series from the Kenema Man Craton in Guinea, late-orogenic granites from the Pilbara Craton in West Australia, the Tanco pegmatite from the Canadian Shield and uraninite bearing pegmatites from the Baltic Shield in Finland and Russia). The comparative study of these worldwide uraniferous rocks prove either i) the existence of highly differentiated granitoids produced by the partial melting of a pre-enriched crust as peraluminous and S-type granites in early time (>3.1 Ga), ii) obviously the presence of an effective mechanism to produce such granites as tectonic plate systems with subduction or collisional zones, iii) the magmatic origin of the thorian uraninites in paleoplacers, iv) the efficiency of a reductive atmosphere prior to 2.2 Ga permitting the preservation of uraninite during transportation, v) and finally the rise of the oxygen-free level in the paleoproterozoic atmosphere providing the disappearance of uraniferous paleoplacers in favour of weathering, oxidation of pre-existing concentrations, remobilization of uranium and formation of secondary deposits