Dynamique du système diagénétique/hydrothermal du bassin de McArthur (Australie) : nature des fluides, datations et contraintes sur la distribution des ressources métalliques (U, Cu, Pb-Zn)

Dynamics of the McArthur Basin diagenetic/hydrothermal system (Australia) : Timing and nature of fluid flow and constraints on the distribution of mineral resources (U, Cu, Pb-Zn)

• Auteur / Autrice : Joséphine Gigon
• Direction : Irvine R. Annesley, Antonin Richard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences
• Date : Soutenance le 15/11/2019
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale SIReNa - Science et ingénierie des ressources naturelles (Lorraine ; 2018-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GéoRessources (Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Anne-Sylvie André-Mayer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Irvine R. Annesley, Antonin Richard, Ferenc Molnár, Murray W. Hitzman, Sophie Decrée, Roger G. Skirrow, Isabelle Achin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ferenc Molnár, Murray W. Hitzman

Mots clés

Mots clés contrôlés

Uranium -- Gisements

Diagenèse

Fluides -- Migration

Géochimie

Géochronologie

Bassins sédimentaires

Queensland (Australie)

Australie

Métallogénie

Mots clés libres

Bassin de McArthur

Fluides

Datation

Uranium

Plomb-zinc

McArthur basin

Fluids

Dating

Uranium

Lead-zinc

Résumé

Le bassin sédimentaire de McArthur (Northern Territory et Queensland, Australie) est associé à de nombreuses minéralisations diagénétiques/hydrothermales en uranium, cuivre, plomb et zinc dont certains gisements de classe mondiale (ex : Ranger et HYC). Certains gisements correspondent à des types de minéralisation bien définis (ex : uranium de type discordance, plomb-zinc de type Sediment-Hosted Massive Sulphide « SHMS »), d’autres ne sont pas reliés à un type précis. Un épisode minéralisateur majeur vers 1650-1600 Ma est reconnu dans les gisements d’uranium au nord (Alligator Rivers Uranium Field – ARUF) et au sud (Westmoreland) du bassin et en plomb-zinc dans le centre (Batten Fault Zone) et a participé au stock métallifère exceptionnel du bassin. De plus, s’il n’est pas établi que les fluides responsables des minéralisations en uranium et plomb-zinc sont de même origine, leurs caractéristiques en termes de température et salinité sont similaires. Cette thèse propose de s’intéresser aux principaux facteurs contrôlant la distribution des ressources métalliques à grande échelle dans ce bassin sédimentaire intracratonique, en étudiant les minéralisations avec une approche essentiellement géochronologique et géochimique et en caractérisant les fluides associés afin de définir leur âge, leur température et certaines de leurs conditions de mise en place. En plus de l’épisode majeur vers 1650-1600 Ma, l’histoire métallogénique du bassin montre de nombreuses autres évidences de cristallisation ou de remobilisation du stock de métaux. Certains épisodes de circulation des fluides sont à relier à des grands évènements géodynamiques, comme des inversions du bassin ou des orogenèses situées à des centaines de kilomètres de la zone d’étude. Il semble que les migrations à grande échelle des fluides minéralisateurs (horizontale dans les grands aquifères gréseux, et verticale dans les zones de failles majeures) ont permis la mobilisation des métaux dans différents réservoirs du bassin et du socle et leur précipitation sélective dans des zones favorables.

The sedimentary McArthur Basin (Northern Territory and Queensland, Australia) is associated with numerous diagenetic/hydrothermal uranium, copper, lead and zinc concentrations, including some world-class deposits (e.g., Ranger and HYC). Some deposits correspond to styles of mineralisation well defined such as unconformity-type for uranium and Sediment-Hosted Massive Sulphide (SHMS) for lead-zinc, but others are not linked to a specific type. A major mineralising event at around 1650-1600 Ma is recorded in the uranium deposits in the North (Alligator Rivers Uranium Field – ARUF) and South (Westmoreland) parts of the basin and in lead-zinc deposits in the centre (Batten Fault Zone), and accounted for the exceptional metalliferous stock of the basin. In addition, even if it has not been established that the fluids responsible for uranium and lead-zinc mineralisation share a common origin, their characteristics in terms of temperature and salinity are similar. This PhD focused on the major factors controlling metals resources distribution at a large scale in this intracratonic sedimentary basin by studying the mineralisation with a geochronological and geochemical approach, and by characterising the associated fluids in order to define its age, temperature and emplacement conditions. In addition to the major event at 1650-1600 Ma, the metallogenic history of the basin shows numerous other evidences for crystallisation or remobilisation of the metalliferous stock. Some of the fluid circulation stages are linked with geodynamic events such as basin inversions or orogeneses located a few hundreds of kilometres from the studied area. It seems that the large scale migrations of mineralising fluids (i.e., overall horizontal in the large sandstone aquifers, and vertical in the major faults zones) allowed the metal mobilisation in different reservoirs from the basin and the basement, and their selective precipitation within favourable zones.