Thème IV - Approches Expérimentales et Analytiques

Responsable : M. Pichavant


Démarche et activités

Les modèles métallogéniques modernes cherchent à décrire de façon quantitative les mécanismes de formation des minéralisations, tels que le transport des métaux, leur modes de concentration, la précipitation des phases porteuses, ceci en utilisant plusieurs approches. D'une part, l'expérimentation permet, par une démarche analogique, de simuler le fonctionnement des systèmes minéralisateurs. Elle s'avère indispensable pour déterminer certaines données physico-chimiques de base (solubilités, coefficients de partage, spéciations). D'autre part, les développements actuels des outils d'analyse chimique ponctuelle ouvrent des perspectives nouvelles en métallogénie, en particulier sur le problème classique de la source des métaux. Les activités du thème IV constituent donc un complément << amont >> indispensable des recherches menées par le GdR, en particulier sur les gisements hydrothermaux et sur le Bushveld.

L'approche expérimentale traite des mécanismes de concentration et de dépôt, au stade magmatique comme hydrothermal. La détermination des solubilités de Sn et des éléments du groupe du platine (Pd, Pt) dans les liquides silicatés respectivement acides et basiques en fonction des principaux paramètres (fO2, fS2) permet de modéliser la concentration en métaux dans les magmas porteurs. La formation des gisements de sulfures magmatiques est simulée par modélisation analogique, en étudiant le transport et le dépôt d'une émulsion de gouttelettes de liquide dense dans un liquide visqueux, le dispositif expérimental figurant un conduit vertical débouchant dans un réservoir magmatique. En ce qui concerne les fluides hydrothermaux, les techniques couplées de mesure de solubilité et de potentiométrie sont appliquées à la détermination de la spéciation de Fe et Zr, ainsi que de Sb pour la phase vapeur. La complexation en solution aqueuse entre les métaux (Al, Fe, Nd et Au) et la silice fait l'objet d'études jusqu'à 500deg.C, la stoechiométrie des complexes étant confirmée par des techniques spectroscopiques (RMN, Raman), dont certaines in situ.

Les développements analytiques mis en oeuvre intéressent la géochimie des éléments métalliques et l'analyse des fluides piégés. Les techniques d'absorption X sont employées pour déterminer la spéciation des métaux (Mo, platinoïdes) dans les liquides silicatés, et préciser les mécanismes d'incorporation de Au sur les surfaces minérales (oxy-hydroxydes de Fe). Diverses méthodes sont en cours de développement pour l'analyse du contenu ionique des paléo-fluides (émission optique couplée à l'ablation laser, méthodes nucléaires, microfluorescence X par rayonnement synchrotron). Ces techniques permettent l'analyse ponctuelle, non seulement des ions (alcalins, alcalino-terreux, halogènes) présents dans les fluides minéralisateurs, mais encore des métaux (Zn, Cu, As, Au), ce qui ouvre des perspectives nouvelles pour identifier l'origine des métaux et caler dans le temps les événements minéralisants.

Programme 1998

Expérimentation

1. Processus magmatiques

1.1 Etude analogique de la formation des gisements de sulfures magmatiques Les résultats préliminaires indiquent que les liquides sulfurés ne fusionnent pas (voir la figure) et que des goutelettes de 1 cm de diamètre peuvent être transportées dans des conduits magmatiques verticaux (de Bremond d'Ars et coll., Rennes).

1.2 Solubilités de métaux dans les liquides magmatiques (Pichavant et coll., Orléans)

2. Processus hydrothermaux

2.1 Spéciation de Fe en solution aqueuse supercritique: solubilité de Fe3O4 dans H2O-NaCl-CO2 à 600deg.C, 2 kbar (Pascal et coll., Orléans)

2.2 Etude de la complexation en solution aqueuse entre les métaux (Al, Fe, Nd et Au) et la silice (Pokrovskii, Orléans; Schott et coll., Toulouse)

2.3 Spéciation de Sb en phase vapeur (Pokrovskii, Orléans)

2.4 Etude préliminaire de la spéciation du zirconium dans les fluides hydrothermaux (Monnin et coll., Toulouse)

Développements analytiques

1. Géochimie des éléments métalliques: spéciation dans les liquides silicatés et mécanismes d'incorporation sur les surfaces minérales (Farges et coll., Marne-La-Vallée)

2. Nouvelles méthodes d'analyse des fluides piégés

2.1 Analyse du contenu ionique des paléo-fluides (émission optique couplée à l'ablation laser) (Dubessy et coll., Nancy)

2.2 Analyse du contenu en éléments légers et en métalloïdes des inclusions fluides par la microsonde nucléaire (méthode PIXE-PIGE) (Ramboz et coll., Orléans)

2.3 La microfluorescence-X par rayonnement synchrotron appliquée à l'analyse ponctuelle d'inclusions fluides (Philippot et coll., Paris)


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