Thèse soutenue

Chronologie et dynamique des circulations fluides associées aux minéralisations polymétalliques Pb-Zn-Ag-(F-Ba) des Alpes occidentales (Alpes du Nord françaises)

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Auteur / Autrice : Maxime Bertauts
Direction : Emilie Janots
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences de la Terre et de l’Environnement
Date : Soutenance le 23/06/2023
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre, de l’environnement et des planètes (Grenoble, Isère, France ; 1992-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences de la Terre (Grenoble)
Jury : Président / Présidente : Laurent Truche
Examinateurs / Examinatrices : Michel Cathelineau, Blandine Gourcerol
Rapporteurs / Rapporteuses : Robert Moritz, Bénédicte Cenki-Tok

Résumé

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Cette thèse entend revisiter les modèles métallogéniques des gîtes à Pb-Zn-Ag-(F-Ba) des Alpes occidentales et leurs relations avec les cycles orogéniques Varisque et Alpin. Pour cela, nous avons combiné des investigations de terrain, pétrologiques, microstructurales, minéralogiques (composition des sulfures), géochronologiques, thermobarométriques (phyllosilicates, sphalérite), microthermométriques et géochimiques sur inclusions fluides (IF). Au total, onze gîtes ont été échantillonnés le long d'un transect E-O depuis les Alpes internes (Briançonnais) aux Massifs Cristallins Externes (MCE ; Rocheray et Belledonne). Cette thèse s’est focalisée sur six gîtes : (i) Macôt-La Plagne (MP) et Peisey-Nancroix (PN) dans la couverture sédimentaire permo-triasique du Briançonnais, (ii) Bois Feuillet (BF) et Sapey (SAP) recoupant le socle et la couverture du Rocheray, et (iii) Le Gros Villan (LGV) et Penay (PEN) dans la bordure orientale de Belledonne.Une priorité de ce travail a consisté à contraindre les âges des minéralisations. Des techniques innovantes ont été appliquées en combinant des datations in situ non seulement en U-Th-Pb (monazite/allanite) mais aussi en Rb-Sr (mica blanc, feldspath-K et gangue). Les résultats sont cohérents entre les méthodes et confirment le potentiel de ces nouveaux géochronomètres pour dater les minéralisations Pb-Zn-Ag. Nul héritage de minéralisation varisque n’a été identifié mais trois évènements hydrothermaux du cycle alpin ont été identifiés : l’un associé à l'ouverture jurassique de l'océan Téthys (BF, SAP) et deux durant la collision oligo-miocène (PN-MP et LGV-PEN). Les microstructures et âges indiquent plusieurs pulses de mobilisation/recristallisation associés à chaque évènement hydrothermal.Les minéralisations oligo-miocènes de Belledonne et du Briançonnais sont localisées dans la foliation de l'encaissant mylonitisé à proximité de contacts tectoniques majeurs. A MP-PN, les déformations des porphyroclastes de quartz et les conditions P-T-t (6.25 ± 0.75 kbar ; 315 ± 35 °C ; 35.1 ± 0.6 Ma) démontrent que la minéralisation Pb-Ag est syn-déformation et associée au chevauchement du Briançonnais interne sur le Briançonnais externe. En Belledonne, un premier stade de minéralisation à Pb-Zn-Ag se met en place à l'Oligocène (37.1 ± 0.7 Ma), lors du chevauchement des Alpes internes sur les Alpes externes, à partir de circulations de fluides chauds (>360 °C), d'origine crustale, dans les zones de cisaillement des MCE. Un second stade se produit aux conditions P-T-t (4.5-6.9 kbar ; 320-360 °C ; 18.5 ± 3.6 Ma) du métamorphisme des MCE.Les veines à F-Ba-Pb-Zn-Ag du Rocheray se forment dans des failles normales associées à la transition rifting-océan (134 ± 34 Ma). Les études microthermométriques sur IF de quartz, fluorite et sphalérite indiquent que la minéralisation cristallise par le mélange d'une saumure (~14 wt% eq. NaCl) et d'un fluide de recharge (~2 wt% eq. NaCl), pour des conditions P-T de 0.4-1.3 kbar et 150-190 °C. Au pic de métamorphisme alpin des MCE, des fluides chauds (314 ± 45 °C) localisés à l'éponte de la veine et du granite entrainent des remobilisations en bordure des minéraux primaires et redistribuent les métaux critiques (enrichissement en Bi, Ag et Te dans les galènes et appauvrissement en Ga et Ge dans les sphalérites secondaires).Les gîtes à Pb-Zn-Ag-(F-Ba) des Alpes occidentales se sont donc formés au cours des principales étapes de structuration des Alpes. Les gisements de MP et PN, exploités entre le XVIIIe et le XXe siècle, montrent que des minéralisations de Pb-Ag orogéniques ont pu avoir une importance économique. Cette thèse propose un nouveau modèle métallogénique des minéralisations Pb-Zn-Ag orogéniques en contexte de collision. Ce travail ouvre donc des perspectives pour réenvisager le potentiel du contexte orogénique à précipiter ou remobiliser les métaux de base et métaux critiques.