Le complexe cénozoïque alcalin d'Ambohimirahavavy à Madagascar : origine, évolution et minéralisations en métaux rares

par Guillaume Estrade

Thèse de doctorat en Sciences de la terre et des planètes solides

Sous la direction de Didier Béziat et de Stefano Salvi.

Soutenue en 2014

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Ce travail a pour objectif l'étude de la géologie du complexe annulaire alcalin d'Ambohimirahavavy, au nord-ouest de Madagascar, en mettant l'accent sur la compréhension des phénomènes à l'origine de la formation des minéralisations à métaux rares (Zr, Hf, Nb, Ta, Th, U et terres rares). Le complexe, mis en place à la limite oligo-miocène, serait issu de la différenciation magmatique d'un magma parent d'origine mantellique. En fin d'évolution, des phénomènes de contamination crustale expliqueraient l'association des séries magmatiques sous- et sursaturées en silice dans le complexe. Les termes les plus différenciés de ces deux séries évolueraient vers des compositions hyperalcalines dans des conditions de fugacité en oxygène opposées. La minéralisation à métaux rares est essentiellement associée aux roches des faciès sursaturés, à savoir, des filons de granite et de pegmatite hyperalcalins. Deux types essentiels de minéralisation ont été reconnus, une miaskitique caractérisée par la présence de plusieurs types de zircon et une agpaïtique riche en eudialyte. La formation de ces minéralisations serait liée à la fois à des processus magmatiques et hydrothermaux. Les granites et les pegmatites riches en métaux rares se formeraient à partir de magmas hyperalcalins enrichis à l'extrême en éléments fluants (F, Cl); la minéralisation est alors représentée par un zirconosilicate riche en métaux rares, l'eudialyte. Les fluants vont diminuer considérablement la température du solidus et augmenter la solubilité de l'eau dans le magma. En fin de cristallisation, on pourra avoir des phénomènes de démixtions de fluides orthomagmatiques riches en Na, Si, F et Cl à l'origine des pseudomorphoses de l'eudialyte en zircon et des néoformations de minéraux à métaux rares. Des datations U-Pb sont en accord avec la formation de ces zircons à partir d'un fluide, donnant des âges autour de 21 Ma, soit 3 Ma plus jeunes que la mise en place des syénites à néphéline, datées également par la méthode U-Pb sur zircon. Cette étude montre également que la composition de l'encaissant peut jouer un rôle essentiel en forçant la précipitation des minéraux à métaux rares dans des formations de type skarn, dans laquelle interviennent aussi des fluides météoriques. Ce travail met en évidence la complexité des processus d'enrichissement et de fractionnement des métaux rares depuis le magma parent d'origine mantellique aux faciès évolués pegmatitiques conduisant à la diversité des minéralisations rencontrées dans ces roches hyperalcalines. Enfin, cette étude propose également une nouvelle cible potentielle de minéralisation en relation avec les faciès sous-saturés

  • Titre traduit

    The cenozoic Ambohimirahavavy alkaline complex in Madagascar : origin, evolution and rare-metals mineralization


  • Résumé

    This thesis focuses on the Oligo-Miocene Ambohimirahavavy alkaline complex, in Northwestern Madagascar. Its objective is to investigate the formation of this complex, in particular, to understand the formation of the associated rare-metal mineralization (Zr, Nb, Ta, Th, U and the rare earth elements). It will be shown that the complex formed through magmatic differentiation of mantle-derived magmas that, upon ascent, evolved to SiO2 undersaturated and SiO2 oversaturated varieties by crustal contamination. Finally, a strongly peralkaline composition evolved from the most differentiated magma, at oxygen fugacity conditions opposite from those recorded for the less differentiated units. The rare-metal mineralization is mainly associated with the oversaturated rocks, i. E. , the peralkaline granites and pegmatite dykes. Two main types of mineralization could be identified, one, miaskitic, characterized by several generations of zircon, and one, agpaitic, consisting mainly of eudialyte. Both types of mineralization formed from a combination of magmatic and hydrothermal processes. An early enrichment stage took place by primary magmatic processes, mainly due to extreme differentiation which led to the formation of volatile-rich peralkaline granitic melts. The rare metals deposited during this stage were remobilized and redistributed during hydrothermal alteration caused by orthomagmatic fluids. These exsolved during the final stages of crystallization, caused extensive pseudomorphism of primary rare-metals bearing minerals and redistributed the rare metals within the intrusives as well as in the host rock, mostly in the form of skarn-like mineralization, which partly involved also meteoric fluids. U-Pb dating of secondary zircons shows ages 3 Ma younger than those obtained by the same method on the syenites, confirming the hydrothermal origin of the zircons. This study highlights the complex processes involved in the formation of peralkaline granites and pegmatites and the diversity of mineralization types associated with these rocks. The proposed model can be used as an exploration tool and can help determining potential drilling targets in the undersaturated units of the complex

Autre version

Cette thèse a donné lieu à une publication en 2015 par [CCSD] [diffusion/distribution] à Villeurbanne

Le complexe cénozoïque alcalin d'Ambohimirahavavy à Madagascar : origine, évolution et minéralisations en métaux rares

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Informations

  • Détails : 1 vol. (299 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 253-260. Annexes

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2014 TOU3 0218
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