Characterization of banded iron formations associated with gold mineralization: primary geochemical signatures and exploration implications - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2016

Characterization of banded iron formations associated with gold mineralization: primary geochemical signatures and exploration implications

Caractérisation des formations de fer associées aux minéralisations aurifère: signatures géochimiques primaires et implications exploratoires

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Blandine Gourcerol

Résumé

Algoma-type banded iron formations (BIFs), which represent chemical sedimentary rocks characterized by alternating layers of iron-rich minerals and chert intercalated with Eoarchean to late Paleoproterozoic volcano-sedimentary sequences, act as a favorable host rock for orogenic gold mineralization within several Archean cratons (i.e., Pilbara, Kaapvaal, Superior, Slave and Churchill). Besides this economic aspect, these Fe-rich sequences have long been appreciated as an important contributor to furthering our understanding of the geochemical evolution of the Earth. However, these deposits are in general tectonically deformed, metamorphosed and dismembered, thus making reconstruction of their depositional setting and overall geologic setting difficult. Based on four Canadian BIF-hosted gold deposits (the Meadowbank, Meliadine, Musselwhite and Beardmore-Geraldton deposits), this thesis aims to establish the depositional setting of the Algoma-type BIF using the abundance of REE+Y of chert material used as proxy of the primary signature, as well as assess gold enrichment processes based on textures and trace element zoning of variable sulfides (i.e., pyrite, arsenopyrite and pyrrhotite) and finally study if there is a particular geochemical type of Algoma-type BIF associated with gold mineralization. Laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometric (LA-ICP-MS) analyses performed on chert material suggest that BIFs from the four deposits show common depositional settings illustrated by deposition in semi-closed to closed basin under variable influence of high-temperature (>250ºC) hydrothermal fluids input and detrital contamination. Moreover, evidence of late diagenetic processes involving O isotopic exchange between chert precursor (i.e., opaline material) and seawater origined fluid have been documented. According to their primary signature, it appears that barren versus mineralized BIFs do not show any geochemical divergence suggesting that the depositional setting may influence the epigenetic gold mineralization. Based on quantitative element distribution maps combined with line traverse and spot analyses by LA-ICP-MS on sulfides, a common gold mineralizing event characterized by intense stratabound sulfide-replacement of Fe-rich material was reported in three studied deposits exhibiting a Au-As-Se-Te-Ag element association. This result suggests that metamorphic/hydrothermal orogenic processes driven by devolatilization of a common weakly to unmetamorphosed source rock have ledto generation of gold-bearing fluid which channelled into Algoma-type BIF via major crustal faults and/or shear zones within low tensile strength rocks.
Les formations de fer rubanées de type Algoma (BIF), qui représentent des roches sédimentaires chimiques caractérisées par une alternance de couches de minéraux riches en fer et de chert intercalées avec des séquences volcano-sédimentaires de l'Eoarchéen jusqu'à la fin du Paléoprotérozoïque, jouent le rôle de roche hôte favorable à la minéralisation d'or orogénique dans plusieurs régions archéennes (cratons de Pilbara, Kaapvaal, Superior, Slave et Churchill). Outre cet aspect économique, ces séquences riches en Fe ont longtemps été considérées comme un contributeur important à la compréhension de l'évolution géochimique de la Terre. Cependant, ces gisements sont en général déformés, métamorphosés et démembrés, ce qui rend difficile la reconstruction de leur environnement de dépôt et de leur environnement géologique général. Fondée sur quatre gisements d'or canadiens hébergés par des BIF (les gisements de Meadowbank, de Meliadine, de Musselwhite et de Beardmore-Geraldton), cette thèse vise à établir l’environnent de dépôt des BIF de type Algoma en utilisant la signature des REE + Y du chert, ainsi que d’évaluer les processus d’enrichissement en or basés sur la texture et la zonation des éléments dans divers sulfures (pyrite, arsénopyrite et pyrrhotite) et enfin d’étudier s’il existe un type géochimique particulier de BIF de type Algoma associé aux minéralisations aurifères. Les analyses de spectrométrie de masse avec plasma induit par ablation laser (LA-ICP-MS) effectuées sur du chert suggèrent que les BIF des quatre gisements présentent des paramètres de dépôt communs illustrés par le dépôt dans des bassins semi-fermés à fermés sous influence variable de fluides hydrothermaux ( > 250ºC) et avec des contaminations détritiques variables. De plus, des preuves de processus diagénétiques tardifs impliquant un échange isotopique de O entre un précurseur de chert (opale) et un fluide à base d'eau de mer ont été documentés. Selon leur signature principale, il apparaît que les BIF stériles par rapport aux BIF minéralisés ne montrent aucune divergence géochimique, ce qui suggère que l’environnent de dépôt ne peut influencer la minéralisation épigénétique en or. Sur la base de cartes quantitatives de distribution d'éléments combinées à des analyses de lignes transversales et ponctuelles effectuées par LA-ICP-MS sur des sulfures, un événement de minéralisation aurifère commun caractérisé par un remplacement intense en sulfure du matériau riche en Fe a été signalé dans trois gisements étudiés présentant une association d'éléments commun Au-As-Se-Te-Ag. Ce résultat suggère que des processus orogéniques métamorphiques / hydrothermaux provoqués par la dévolatilisation d'une roche mère commune faiblement à peu métamorphosée ont conduit à la génération d'un fluide aurifère qui s'est dirigé vers le BIF de type Algoma via de grandes failles crustales et / ou des zones de cisaillement dans des roches à faible résistance à la traction.
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  • HAL Id : tel-02284203 , version 1

Citer

Blandine Gourcerol. Characterization of banded iron formations associated with gold mineralization: primary geochemical signatures and exploration implications. Sciences of the Universe [physics]. Laurentian University, 2016. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02284203⟩

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