Evénements métallogéniques à W-Bi (Au) à 305 Ma en Châtaigneraie du Cantal : apport d'une analyse multi-spectrométrique (micro PIXE-PIGE et Raman) des minéraux et des fluides occlus à l'identification des sources de fluides hydrothermaux.

Pr. Jean-Marc Lardeaux Université de Lyon I RapporteurPr. Laurent Turpin Université de Cergy-Pontoise RapporteurPr. Guy Demortier Université de Namur Rapporteur de soutenanceDr. Jean-Pierre Milesi Ingénieur - BRGM Orléans ExaminateurPr. Georges Hauret Université d'Orléans Président du juryDr. Claire Ramboz ISTO - CNRS Orléans Directeur de ThèsePr. Michel Treuil Université de Paris VI InvitéDr. Marcel Volfinger ISTO - CNRS Orléans Invité, Co-encadrantLa Châtaigneraie is a vein-type W-district which includes two mines within the metamorphic contact aureoles of granites. We have undertaken PIXE-PIGE trace element analyses of individual fluidinclusions and minerals associated with the primary W-ore stage. These were compared to trace element analyses of minerals and fluids from leucogranites and metamorphic schists. PIXE analysisusing a "funny filter" allows elements from K to U to be detected. This study shows that the method becomes absolute, providing that the geometry of the analytical apparatus is well-controlled. The Wprimary paragenesis possesses a trace element pattern similar to that of leucogranites (F, Mn, Zn,Ga, As, Nb, Sn, Ta, W, Bi). Only arsenic is independant, and rather controlled by micaschists. It has been detected in barrovian metamorphic fluids (¡Ö340 Ma) and in fluids and minerals from the W-ore stage (¡Ö305 Ma). W-veins are affected by tensile fracturing, quartz dissolution and deposition of vuggy pyrite and muscovite. The secondary vein-stage consists of native bismuth, bismuthinite,molybdenite, halcopyrite, covellite, tennantite, waylandite, cannonite, siderite and chlorite. Massive unmineralized tourmalinites develop synchroneously in veins or as replacement. In the La Granièremassive tourmalinites, cataclastic quartz contains numerous microinclusions of biotite, muscovite, Kfeldspar,ilmenite, zircon, monazite and xenotime. The characteristic trace element pattern of the secondary ore-stage is Fe, Mn, Cu, Zn, Ti, Cr, Sc, V, Se, Zr, Ag, Cd, Ba, Sr, Sb, Hf, Y, La, Ce and Th. Associated fluids are H20-CO2-bearing, with trace amounts of K, Ca and base metals. Stage II fluids appear to be silica-undersaturated, K-, PO4- and Al-bearing, enriched in heavy and transition metals (including Sc and Cr) and REE, LILE and HFSE. They are similar to mantle metasomatic fluids. This is further confirmed by the geochemistry, mineralogy and microstructures of a W-vein and a lamprophyre crosscutting it, at the Enguialès mine. Mineral assemblages and fluid chemistry provide evidence for the generalized boiling of solutions in this district, in relation with the high heat fluxand the rapid uplifting of the area at the late Hercynian.Le district de la Châtaigneraie comporte deux mines de W de type filonien encaissées dans les micaschistes au contact des granites. Afin de contraindre la source de ces minéralisations, des analyses ponctuelles d'éléments traces dans des inclusions fluides et minéraux de la paragenèse minéralisée primaire ont été entreprises par PIXE-PIGE et comparées aux analyses des minéraux et des fluides des réservoirs métamorphique et leucogranitique, sources potentielles des métaux.L'emploi d'un "funny filter" lors de l'analyse PIXE permet la détection des éléments K à U. Ce travail illustre que cette méthode est absolue à condition que la géométrie du dispositif analytique soit connue précisément. La paragenèse primaire à W possède une signature d'éléments traces d'affinité leucogranitique (F, Mn, Zn, Ga, As, Nb, Sn, Ta, W, Bi). L'arsenic apparaît écouplé des leucogranites et contrôlé par les micaschistes encaissants : cet élément est détecté dans les fluides du métamorphisme barrovien (¡Ö340 Ma) et les minéraux et fluides du stade à W (¡Ö305 Ma). Les caisses filoniennes subissent une fracturation en tension, une intense dissolution du quartz, un dépôt géodiquede pyrite et muscovite, une paragenèse à bismuth natif, bismuthinite, molybdénite, chalcopyrite, covellite, tennantite, waylandite, cannonite, sidérite et chlorite. Des tourmalinites massives stériles se développent, en veines ou en remplacement, de façon contemporaine. Les tourmalinites de La Granière présentent du quartz cataclastique avec de nombreuses microinclusions de biotite, muscovite, feldspath potassique, ilménite, zircon, monazite et xénotime. Le cortège de traces de ce stade est caractérisé par Fe, Mn, Cu, Zn, Ti, Cr, Sc, V, Se, Zr, Ag, Cd, Ba, Sr, Sb, Hf, Y, La, Ce et Th.Les fluides associés sont aquo-carboniques, riches en K, Ca, métaux de base. Le caractère de ce fluide, alumino-potassique, sous-saturé en silice, phosphaté, chargé en métaux lourds et de transition (y compris Cr et Sc), REE, LILE et HFSE, suggère une affinité avec des fluides métasomatiques du manteau, ce que confirment la géochimie, la minéralogie et la texture d'un lamprophyre sécant sur une veine minéralisée. La chimie des minéraux et des fluides indique une ébullition généralisée dessolutions à ce stade en liaison avec le flux thermique élevé et la remontée rapide du bâti en fin d'orogenèse