Les sulfates phosphates d'aluminium hydratés (APS) dans l'environnement des gisements d'uranium associés à une discordance protérozoïque : caractérisation cristallochimique et signification pétrogénétique

par Stéphane Gaboreau

Thèse de doctorat en Terre solide et enveloppes superficielles

Sous la direction de Daniel Beaufort et de Philippe Vieillard.


  • Résumé

    Les sulfates phosphates d'aluminium (APS) sont des minéraux ubiquistes, généralement observés dans les altérations hydrothermales dans l'environnement des gisements d'uranium associés à une discordance protérozoïque de l'East Alligator River Uranium Field (Territoire du Nord, Australie) et du bassin d'Athabasca (Saskatchewan, Canada). L'objectif de cette étude est de: 1) caractériser la nature et l'origine des APS de chaque côté de la discordance, au niveau de la couverture gréseuse et du socle métamorphique sous-jacent, hôtes de plusieurs corps minéralisés, 2) caractériser ces minéraux sur leur capacité à indiquer les paléoconditions (redox, pH) relatives à la formation des gisements d'uranium. La formation des APS résulte principalement de l'interaction entre des saumures oxydantes, relativement acides et des roches riches en monazite et en minéraux alumineux. De même, la nature des assemblages APS-argiles et la cristallochimie des APS varient en fonction de leur position relative aux corps minéralisés en uranium et de leur distance à la discordance où ont opéré les interactions fluide/roche, à l'origine de la minéralisation. L'un des résultats majeurs de cette étude repose sur le fait que les assemblages minéralogiques, récemment utilisés dans la littérature pour décrire les zones d'altération autour des gisements d'uranium, peuvent être reconstitués par le biais d'une modélisation thermodynamique simulant différentes étapes d'interaction fluide/roche liées à l'infiltration des saumures, acides et oxydantes, dans les unités gréseuses basales du bassin et dans le socle métamorphique. De même, les différentes compositions chimiques d'APS dépendent des conditions de pH et de fO2, pour lesquelles l'uranium peut soit être transporté en solution, soit précipité sous forme d'uraninite. Par conséquent, les APS sont non seulement de bons marqueurs du degré d'altération des roches mais surtout de bons indicateurs des conditions de pH et de fO2 pour lesquelles les gisements d'uranium associés à une discordance protérozoïque se sont formés.

  • Titre traduit

    Aluminium phosphate sulphate minerals (APS) associated with proteozoic unconformity-type uranium deposits : crystal-chemical characterisation and petrogenetic significance


  • Résumé

    Aluminium phosphate sulfate minerals (APS) are particularly widespread and spatially associated with hydrothermal clay alteration in both the East Alligator River Uranium Field (Northern Territory, Australia) and the Athabasca basin (Saskatchewan, Canada), in the environment of proterozoic unconformity-related uranium deposits (URUD). The purpose of this study is both: 1) to characterize the nature and the origin of the APS minerals on both sides of the middle proterozoic unconformity between the overlying sandstones and the underlying metamorphic basement rocks that host the uranium orebodies, 2) to improve our knowledge on the suitability of these minerals to indicate the paleoconditions (redox, pH) at which the alteration processes relative to the uranium deposition operated. The APS minerals result from the interaction of oxidising and relatively acidic fluids with aluminous host rocks enriched in monazite. Several APS-bearing clay assemblages and APS crystal-chemistry have also been distinguished as a function of the distance from the uranium ore bodies or from the structural discontinuities which drained the hydrothermal solutions during the mineralisation event. One of the main results of this study is that the index mineral assemblages, used in the recent literature to describe the alteration zones around the uranium ore bodies, can be theoretically predicted by a set of thermodynamic calculations which simulate different steps of fluid-rock interaction processes related to a downward penetrating of hypersaline, oxidizing and acidic diagenetic fluids through the lower sandstone units of the basins and then into the metamorphic basement rocks. The above considerations and the fact that APS with different crystal-chemical compositions crystallised in a range of fO2 and pH at which uranium can either be transported in solution or precipitated as uraninite in the host-rocks make these minerals not only good markers of the degree of alteration of the basement rocks but also very good indicators of the fO2 and pH paleoconditions at which the formation of the U-ore bodies took place.

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  • Détails : 1 vol. (183 p.)
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  • Annexes : Bibliogr. 300 réf.

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