Caractérisation métallogénique et origine des minéralisations à fluorite de Bou-Izourane (Tamazeght, Haut Atlas Central Marocain)

Metallogenic characterization and origin of fluorite mineralization in the Bou-Izourane district (Tamazeght, Moroccan Central High Atlas)

• Auteur / Autrice : Jamal Achmani
• Direction : Jocelyn Barbarand, Ilham Chraibi, Thomas Blaise
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences
• Date : Soutenance le 20/11/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay en cotutelle avec Université Mohammed Premier Oujda (Maroc)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques et énergétiques, matériaux et géosciences (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences d'Orsay
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Géosciences, climat, environnement et planètes (2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Géosciences Paris-Saclay (Orsay, Essonne ; 2004-....) - Laboratoire de Géopatrimoine, Géo-environnement et Prospection Minière et Hydrique (Oujda, Maroc)
• Jury : Président / Présidente : Mohamed Jadid
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Antonin Richard, El Hassan Talbi, Nasrrddine Youbi, Antonio Benedicto
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Antonin Richard, El Hassan Talbi, Nasrrddine Youbi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Métallogénie

Fluorine

Ressources minérales

Mots clés libres

Haut Atlas Marocain

Gisements de fluorite

Bou-Izourane

Complexe magmatique Eocène de Tamazeght

Carbonatite de Tamazeght

Moroccan High Atlas

Fluorite deposits

Bou-Izourane

Eocene Tamazeght magmatic complex

Tamazeght carbonatite

Résumé

Les gisements d'exploitation de fluorite du district de Bou-Izourane, dans le Haut Atlas Marocain, comprennent au moins sept sites minéralisés à proximité du complexe magmatique de Tamazeght, d'âge Eocène moyen à tardif. Ces gisements sont situés dans des formations sédimentaires du Jurassique inférieur, des roches magmatiques et des skarns de Tamazeght, sous forme de cavités, de failles orientés N20, N50-80 et N120 et le long de joints stratiformes. Les inclusions fluides de la fluorite (Fl2) encaissée dans les marnes et les carbonates du Jurassique inférieur (Bou-Izourane, Bou-Kharouba, et Takkat) présentent des salinités faibles (1,5 à 3 wt % equiv. NaCl) et des températures d'homogénéisation comprises entre 91°C et 159°C. En revanche, les inclusions fluides dans les fluorites (Fl1) de Tabja, Tamazeght et Meghsan présentent la même gamme de salinité, mais avec des températures d'homogénéisation (Th) plus élevées (99°C à 241°C), et une phase vapeur contenant du CO2. Des phases solides secondaires, telles que la nahcolite, la strontianite et les carbonates, ont été identifiées dans ces inclusions fluides. Seule la fluorite (Fl1) de Bou-Imtessene présente des salinités élevées (~18 wt % equiv. NaCl) et des températures d'homogénéisation intermédiaires comprises entre 126 °C et 187 °C. Ces fortes salinités locales à Bou-Imtessene et la présence de la nahcolite et de carbonates secondaires dans les inclusions fluides des fluorites de Tabja, Tamazeght et Meghsan, reflétent la participation de fluides tardi-magmatiques (carbonatitiques) dans la précipitation de la fluorite (Fl1) pendant le stade magmatique filonien de Tamazeght (40-35 Ma). La composition isotopique δ18O (-5,5 et -1,6‰ V-SMOW) du fluide qui a précipité les calcites de Tabja (Th le plus élevé) et de Bou-Izourane (Th le plus bas) indique une origine météorique. Les Th et salinités des inclusions fluides dans les fluorites et calcites étant similaires pour ces sites, une origine météorique pour les fluides ayant précipité la fluorite est également proposée. La fluorite présente une distribution des terres rares largement similaire à celle des carbonatites de Tamazeght, ce qui suggère que les terres rares sont dérivées des fluides carbonatitiques (tardi-magmatiques) (Fl1) et des carbonatites par l'altération hydrothermale (Fl2). Les gisements de fluorite dans la région de Bou-Izourane ont une double origine. La fluorite qui s'est formée en présence de fluides carbonatitiques (tardi-magmatique) à la fin de l'Éocène correspond au premier stade de fluorite (Fl1). D'autre part, la fluorite d'origine hydrothermale météorique qui a précipité dans les formations marneuses carbonatées du Lias représente le deuxième stade de fluorite (Fl2). Ensuite, la calcite d'origine hydrothermale météorique s'est formée dans les fractures recoupant les deux stades de fluorite (Fl1 et Fl2). Le dernier événement correspond à une phase de silicification avec dissolution de la fluorite et de la calcite. Ce travail offre une perspective sur l'origine et l'histoire de la formation des gisements de fluorite situés à proximité des complexes magmatiques de type syénitique-carbonatitique.

The fluorite mining deposits of the Bou-Izourane district, situated in the Moroccan High Atlas, encompass at least seven mineralized sites in proximity to the Tamazeght magmatic complex, with an age ranging from the Middle to Late Eocene. These deposits are found within Lower Jurassic sedimentary formations, Tamazeght magmatic rocks, and skarns. They occur in the form of cavities, fractures oriented N20, N50-80, and N120, as well as along stratiform joints. Fluid inclusions in fluorite (Fl2) within the marls and carbonates of the Lower Jurassic (Bou-Izourane, Bou-Kharouba, and Takkat) exhibit low salinities (1,5 to 3 wt% equiv. NaCl) and homogenization temperatures ranging from 91°C to 159°C. Conversely, fluid inclusions in fluorites (Fl1) from Tabja, Tamazeght, and Meghsan show a similar salinity range but with higher homogenization temperatures (99°C to 241°C) and a vapour phase containing CO2. Secondary solid daughter phases, such as nahcolite, strontianite, and carbonates, have been identified within these fluid inclusions. Only the fluorite (Fl1) from Bou-Imtessene exhibits high salinities (~18 wt% equiv. NaCl) and intermediate homogenization temperatures ranging from 126°C to 187°C. These high local salinities at Bou-Imtessene and the presence of secondary nahcolite and carbonates in the fluid inclusions of fluorites from Tabja, Tamazeght, and Meghsan, reflect the involvement of late-magmatic (carbonatitic) fluids in the precipitation of fluorite (Fl1) during the vein-forming magmatic stage of Tamazeght (40-35 Ma). The δ18O isotopic composition (-5,5 et -1,6‰ V-SMOW) of the fluid that precipitated the calcites from Tabja (highest Th) and Bou-Izourane (lowest Th) indicates a meteoric origin. The similar homogenization temperatures (Th) and salinities of fluid inclusions in fluorites and calcites from these sites suggest a meteoric origin for the fluids that precipitated fluorite as well. The fluorite exhibits a rare earth element distribution largely akin to that of Tamazeght carbonatites, implying that the rare earth elements are derived from the late-magmatic (carbonatitic) fluids (Fl1) and carbonatites through hydrothermal alteration (Fl2). The fluorite deposits in the Bou-Izourane region have a dual origin. Fluorite formed in the presence of late-magmatic (carbonatitic) fluids at the late Eocene corresponds to the first stage of fluorite (Fl1). On the other hand, meteoric hydrothermal-origin fluorite that precipitated within the marly carbonate formations of the Lower Jurassic represents the second fluorite stage (Fl2). Subsequently, calcite formed in fractures intersecting both fluorite stages (Fl1 and Fl2). The last event corresponds to a silicification phase with the dissolution of fluorite and calcite. This study provides insight into the origin and history of the formation of fluorite deposits located near syenitic-carbonatitic magmatic complexes.