Datation et caractérisation de processus minéralisateurs à l’Archéen : application à l’Antimony Line, Ceinture de Roches Vertes de Murchison, Afrique du Sud

Dating and characterizing mineralization in Archean times : example of the Antimony Line, Murchison Greenstone Belt, South Africa

• Auteur / Autrice : Justine Jaguin
• Direction : Marc Poujol, Philippe Boulvais
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la terre
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière (Rennes1996-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lithosphère

Datation radioactive

Isotopes stables

Antimoine -- Minerais

Géochimie

Afrique du Sud

Ceintures de roches vertes

Résumé

Les circulations de fluides dans la croûte sont les vecteurs de mobilités élémentaires dont une des conséquences est la concentration de métaux et la genèse de gisements. Ces fluides circulent dans les zones de déformation où ils modifient la composition des roches encaissantes. Dans la ceinture archéenne de roches vertes de Murchison (Afrique du Sud), l’Antimony Line est une zone déformée qui a été le siège de circulations de fluides minéralisateurs en Sb-Au. Pour caractériser les processus minéralisateurs, des données pétro-géochimiques, en particulier en isotopes stables et inclusions fluides, ont été associées à la datation multi-méthode (U-Th-Pb, Pb-Pb et Ar-Ar) des corps minéralisés et de leur encaissant au cœur et autour de l’Antimony Line. L’étude structurale de la région souligne le caractère distribué de la déformation. La ceinture a ainsi subi une phase majeure de collision d’arc, associée à un magmatisme important vers 2. 97 Ga, contemporain d’une minéralisation en Au (±Sb) qui pourrait être responsable d’une phase de pré-enrichissement en Sb. La minéralisation principale en Sb est la conséquence de la circulation d’un fluide métamorphique à H₂O-CO₂, à 2-3 kbar et 350-450°C. L’albitisation de granitoïdes intrusifs dans l’Antimony Line, datée à 2. 8 Ga, est génétiquement liée à cette circulation, laquelle s’inscrit donc dans l’histoire tectono-métamorphique tardive de la ceinture et est contemporaine de la mise en place de leucogranites sur la bordure sud. Ces résultats illustrent la pertinence du couplage pétro-géochimie/géochronologie pour la compréhension globale d’un système métallogénique.

Fluid flows through the crust result in the mobilization of elements that can, in turn, generate metal concentrations and the formation of ore bodies. The circulations of such fluids are mainly localized in zones affected by localized deformation, where they modify the chemical composition of the host lithologies. In the Archean Murchison Greenstone Belt (Kaapvaal Craton, South Africa), the Antimony Line is a brittle-ductile structure affected by the circulation of Sb-Au mineralizing fluids. In order to characterize the ore-forming processes, we combined a petro-geochemical study, that focused on stable isotopes and fluid inclusions in particular, with a multi-method dating (U-Th-Pb, Pb-Pb and Ar-Ar) of the ore bodies and their host rocks in and around the Antimony Line. Furthermore, our structural study emphasizes the distributed character of the belt deformation. The Murchison Greenstone Belt experienced a major episode of arc collision and related magmatism at ca 2. 97 Ga, contemporaneous with an Au(±Sb) mineralization that may be responsible for a pre-enrichment in Sb. The main Sb mineralization event must be related to the circulation of a metamorphic, H₂O-CO₂–dominated fluid at 2-3 kbar and 350-450°C. The albitization of the granitoids intrusive into the Antimony Line is dated at 2. 8 Ga and is genetically linked to this fluid flow, which took place during the late tectono-metamorphic history of the belt contemporaneously with the emplacement of leucogranites along the southern border of the belt. Therefore, this study further demonstrates that coupling petro-geochemistry and geochronology is a powerful tool in order to study and characterize a given metallogenic system.