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 en bandes associées à la minéralisation aurifère: signatures géochimiques primaires et implications pour l'exploration

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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 en bandes de type Algoma (BIF), qui représentent des roches sédimentaires chimiques caractérisées par des couches alternées de minéraux riches en fer et de chert intercalés avec des séquences volcanosédimentaires volcaniques de l'Éoarchéen au Paléoprotérozoïque supérieur, agissent comme une roche hôte favorable pour la minéralisation d'or orogénique au sein de plusieurs Archéens. cratons (c.-à-d. Pilbara, Kaapvaal, Superior, Slave et Churchill). Outre cet aspect économique, ces séquences riches en Fe sont depuis longtemps considérées comme un important contributeur à l'approfondissement de notre compréhension de l'évolution géochimique de la Terre. Cependant, ces dépôts sont en général déformés tectoniquement, métamorphosés et démembrés, ce qui rend difficile la reconstruction de leur environnement de dépôt et de leur environnement géologique global. Basée sur quatre gisements d'or hébergés par le BIF au Canada (les gisements Meadowbank, Meliadine, Musselwhite et Beardmore-Geraldton), cette thèse vise à établir le cadre sédimentaire du BIF de type Algoma en utilisant l'abondance de REE + Y de matériau de chert utilisé comme proxy de la signature principale, ainsi que d'évaluer les processus d'enrichissement en or basés sur les textures et le zonage des éléments traces de sulfures variables (c.-à-d. pyrite, arsénopyrite et pyrrhotite) et enfin étudier s'il existe un type géochimique particulier de BIF de type Algoma associé à la minéralisation aurifère . Les analyses par spectrométrie de masse de plasma à couplage inductif par ablation au laser (LA-ICP-MS) effectuées sur du matériau de chert suggèrent que les BIF des quatre dépôts présentent des paramètres de dépôt communs illustrés par le dépôt dans un bassin semi-fermé à fermé sous l'influence variable des températures élevées ( > 250ºC) entrée de fluides hydrothermaux et contamination détritique. De plus, des preuves de processus diagénétiques tardifs impliquant un échange isotopique d'O entre le précurseur du chert (c'est-à-dire le matériau opalin) et le fluide d'origine marine ont été documentées. Selon leur signature principale, il semble que les BIF stériles et minéralisés ne présentent aucune divergence géochimique suggérant que le milieu de dépôt peut influencer la minéralisation épigénétique de l'or. Sur la base de cartes de distribution d'éléments quantitatifs combinées à des analyses transversales et ponctuelles de lignes par LA-ICP-MS sur les sulfures, un événement de minéralisation aurifère courant caractérisé par un remplacement intense par des sulfures stratifiés autour de matériaux riches en Fe a été signalé dans trois gisements étudiés présentant un Au-As. -Association des éléments Se-Te-Ag. Ce résultat suggère que les processus orogéniques métamorphiques / hydrothermaux entraînés par la dévolatilisation d'une roche mère commune faiblement à non métamorphosée ont conduit à la génération de fluide aurifère qui s'est canalisé dans le BIF de type Algoma via des failles crustales majeures et / ou des zones de cisaillement dans des roches à faible résistance à la traction.
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  • HAL Id : tel-02569454 , 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-02569454⟩

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