Minéralisations et circulations péri-granitiques : modélisation numérique couplée 2D/3D, applications au district minier de Tighza (Maroc-Central)

par Khalifa Eldursi

Thèse de doctorat en Sciences de la Terre et de l'atmosphère

Sous la direction de Eric Marcoux et de Laurent Guillou-Frottier.

Soutenue le 29-05-2009

à Orléans , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences et technologies (Orléans) , en partenariat avec Institut des sciences de la terre d'Orléans (équipe de recherche) .

Le président du jury était Bruno Scaillet.

Le jury était composé de Michel Jebrak, Jean-Jacques Royer, Yannick Branquet, Eric Marcoux, Alain Bonneville, Bruno Scaillet, Laurent Guillou-Frottier, Fabrice Fontaine.

Les rapporteurs étaient Jean-Jacques Royer, Michel Jebrak.


  • Résumé

    L’hydrodynamique et la probabilité de minéralisation (R²AI) autour des intrusions magmatiques ont été étudiées par modélisation numérique couplant transfert de chaleur et circulation de fluide. L’objectif principal de ce travail est de tester la nature du lien génétique entre l’intrusion et le processus de minéralisation. La première série de résultats s’appuie sur une comparaison avec des exemples naturels de gisements bien connus : i) L’hydrodynamique et la localisation des zones probables de minéralisation sont fortement dépendantes de la profondeur de mise en place du pluton. Au-dessus de 4.5km de profondeur de mise en place, le seuil de perméabilité de 10-16 m² est atteint et les cellules convectives peuvent créer des zones de décharge additionnelles où des minéralisations peuvent avoir lieu ; ii) Pour toutes les profondeurs d’emplacement, la zone en dessous du pluton n'est pas favorable à la précipitation minérale ; iii) Les apophyses focalisent les fluides convectifs et les zones de minéralisation autour d’elles ; iv) La phase de refroidissement n'est pas la phase majeure de convection. La zone advective principale et celle de haute favorabilité peuvent se produire avant et pendant la phase la plus chaude d’emplacement, avant que le magma ne cristallise complètement; v) Les détachements sont capables de fortement modifier et de re-localiser les flux convectifs déclenchés par une intrusion syn-tectonique; vi) Les conditions physiques favorables à la minéraliser sont produites pendant une durée courte autour de la phase la plus chaude de l'intrusion. Même si les arguments chimiques sont absents, la circulation de fluide (induite par la mise en place de magma) joue un rôle principal dans la genèse des gisements d'or associés aux intrusions. De plus, la formation de ce type de gisement est favorisée par l'occurrence d'une auréole thermique fracturée autour de l'intrusion. La seconde série de résultats concerne l’étude du cas naturel de la minéralisation W-Au de Tighza (Jebel Aouam) au Maroc Central. Une campagne d’acquisition de données gravimétriques, l’inversion données et l’utilisation de logiciel 3D, ont permis d’obtenir la géométrie 3D complexe du pluton de Tighza. Les résultats sont les suivants : i) la zone probable de la minéralisation apparaît au début de la mise en place du magma dans la zone perméable (veine W1) et s'étend pour remplir W1 et couvrir la région autour du pluton pendant la phase la plus chaude de mise en place; ii) lors du refroidissement, la zone probable est réduite et limitée à la zone perméable (W1) pendant 0,6 Ma; iii) L’application de la température de fermeture isotopique de la muscovite et de la biotite avec la distribution du R²AI montre que les âges de refroidissement entre la minéralisation au niveau de la veine W1 et l'intrusion ne sont pas séparés de plus de 0,10 Ma. Ceci est confirmé par la datation absolue de la minéralisation de Tighza et permet de discuter la fiabilité des âges obtenus pour la minéralisation dans la veine W1.

  • Titre traduit

    Peri-granitic circulations and mineralization : 2D/3D coupled numerical modeling, applications in the mining district of Tighza (Central Morocco)


  • Résumé

    Coupled hydro-thermal numerical modeling has been used to simulate the hydrothermal fluid flow regime and the mineralization probability (R²AI) around plutons. The main objective behind this work is to test the nature of the genetic link between mineralization and intrusions. The first series of results comes from comparison with well-constrained mineral deposits: i) Fluid circulation and mineralization patterns are strongly dependent of the emplacement depth of the pluton. Deep seated plutons emplaced below 10 km do not induce an advective heat dissipation. For emplacement depth less than 4.5 km, the permeability threshold of 10-16 m2 is reached and second order convection cells may create additional discharge zones where mineralization are expected; ii) For all emplacement depths, the pluton floor zone is not favorable for mineral deposition; iii) The apexes strongly modified the fluid flow patterns by focusing convective fluids and mineralization zones around them; iv) The cooling phase is not the main phase of convection for large pluton often associated with long-lived magma emplacement. Major advective heat dissipation and mineral deposition zone may also occur sometime before and during the hottest phase of emplacement; v) Extensional detachments faults are able to delocalize and strongly modify classical fluid flow patterns induced by coeval intrusion; vi) Favorable physical conditions for mineral deposition are encountered around middle crust pluton, during a short time span bracketing the hottest phase of intrusion. We conclude that, even if chemical arguments are absent, fluid circulation induced by granite emplacement plays a key role in the genesis of granite-related Au deposits. Moreover, formation of this type of deposit is promoted and controlled by the occurrence of a fractured thermal aureole around the intrusion. The second series of results deals with the W-Au granite related Tighza deposits (Jebel Aouam, Morocco). Based on gravimetric data, inversion, and 3D modeling software, we were able to construct the most probable complex geometry of the Tighza pluton. The 3D geometries of the pluton and major fractures (W1 vein) were injected in the hydro-thermal modeling procedure. The results are: i) the probable zone of mineralization appears at the beginning of magma emplacement within the permeable zone (W1 vein) and extends to fill up W1 and covers the area around pluton at the hottest phase; ii) During the cooling phase, the story was reversed; the probable zone was reduced and restricted in the permeable zone (W1) during 0.6 Myr of cooling; iii) Application of isotopic closure temperature of muscovite and biotite coupled with R²AI distribution shows that the cooling ages between mineralization in W1 veins and the intrusion are not separated by more than 0.10 Myr. This is confirmed by the absolute dating obtained for Tighza Au mineralization and allows discussing the significance of older ages obtained for the mineralization in W1 veins.


Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse ?

Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.