Cadre géochronologique de la formation des gisements d'uranium à haute teneur du bassin de l'Athabasca (Canada)

Geochronological framework of the formation of high-grade uranium deposits in the Athabasca Basin (Canada)

• Auteur / Autrice : Quentin Boulogne
• Direction : Julien Mercadier
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Géosciences
• Date : Inscription en doctorat le 01/01/2023
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale SIReNa - Science et ingénierie des ressources naturelles
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GeoRessources

Mots clés

Mots clés libres

Géochronologie

Uranium

Athabasca

Geochronology

Uranium

Athabasca

Résumé

Le bassin de l'Athabasca est considéré comme la référence mondiale pour les gisements d'uranium à haute teneur de type discordance. La formation de ces gisements exceptionnels a nécessité la conjonction de processus de très forte efficacité et le modèle couramment admis considère qu'ils résultent de circulations massives de fluides dans des pièges structuraux et physicochimiques situés à l'intersection entre des structures riches en graphite s'enracinant dans le socle (appelées conducteurs graphiteux) et la surface de discordance du bassin de l'Athabasca. Ces gisements hydrothermaux sont ainsi tous spatialement associés à la discordance entre le bassin et le socle cristallin, et localisés le long des conducteurs graphiteux. La réactivation structurale de ces conducteurs après le dépôt du bassin est le processus clé pour la mobilisation des fluides depuis leurs réservoirs (bassin et/ou socle) puis leur circulation le long de drains (conducteurs graphiteux et autres structures secondaires associées). Cette réactivation permet la réaction des fluides avec les roches encaissantes favorables à la formation des fluides minéralisateurs et des enveloppes d'altération. L'uranium précipite ensuite massivement à partir de ces fluides minéralisateurs suivant différents mécanismes proposés : interaction des fluides hydrothermaux avec les agents réducteurs de type solides (roches), liquides et/ou gaz présents dans ou à proximité des conducteurs graphiteux. Malgré les nombreuses recherches jusqu'ici entreprises sur ces objets et des décennies d'exploration, plusieurs inconnues limitent notre compréhension scientifique des mécanismes de formation de ces gisements, et donc notre capacité à définir les critères de favorabilité utilisables en exploration pour les découvrir. Par exemple, seule une fraction restreinte des conducteurs graphiteux abrite des minéralisations uranifères économiques, qui sont elles-mêmes distribuées sur des portions limitées de ces conducteurs : quelles sont les spécificités de ces zones fertiles par rapport aux zones stériles?

The Athabasca Basin is considered the world benchmark for high-grade unconformity-type uranium deposits. The formation of these exceptional deposits required the conjunction of processes of very high efficiency and the currently accepted model considers that they result from massive circulations of fluids in structural and physico-chemical traps located at the intersection between graphite-rich structures rooted in the basement (called graphitic conductors) and the unconformity surface of the Athabasca Basin. These hydrothermal deposits are thus all spatially associated with the unconformity between the basin and the crystalline basement, and located along the graphitic conductors. The structural reactivation of these conductors after the basin deposition is the key process for the mobilization of fluids from their reservoirs (basin and/or basement) and then their circulation along drains (graphitic conductors and other associated secondary structures). This reactivation allows the reaction of fluids with the host rocks favorable to the formation of mineralizing fluids and alteration envelopes. Uranium then precipitates massively from these mineralizing fluids according to various proposed mechanisms: interaction of hydrothermal fluids with reducing agents of the solid (rock), liquid and/or gas type present in or near the graphite conductors. Despite the extensive research programs undertaken to date on these objects and decades of exploration, several unknowns limit our scientific understanding of the formation mechanisms of these deposits, and therefore our ability to define the favourability criteria that can be used in exploration to discover them. For example, only a limited fraction of the graphitic conductors have economic uranium mineralization, which is themselves distributed over limited portions of these conductors: what are the specificities of these fertile zones compared to the sterile zones?