Thèse soutenue

Circulation de fluides aux abords de failles d’échelle crustale : contraintes structurales, microtectoniques, inclusions fluides et géochimiques sur les processus de formation du gisement de Bou Azzer (Ni-Co), Anti-Atlas, Maroc
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Auteur / Autrice : Enora Tourneur
Direction : Alain Chauvet
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Géosciences
Date : Soutenance le 28/11/2019
Etablissement(s) : Montpellier
Ecole(s) doctorale(s) : GAIA (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-...)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Géosciences (Montpellier)
Jury : Président / Présidente : Delphine Bosch
Examinateurs / Examinatrices : Alain Chauvet, Delphine Bosch, Yannick Branquet, Alexandre Tarantola, Michel de Saint-Blanquat, Kalin Kouzmanov
Rapporteurs / Rapporteuses : Yannick Branquet, Alexandre Tarantola

Mots clés

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Résumé

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Le district de cobalt-nickel de Bou Azzer est un gisement unique au monde mis en place dans un environnement de serpentinite carbonatée. Deux types de minéralisations sont exploités : des minéralisations massives et un système de veines. Les minéralisations massives sont des corps métalliques, sous forme de lentilles, orientées N120°E et essentiellement enrichies en arséniures de nickel et de cobalt. Elles sont localisées au contact entre une serpentinite, une diorite quartzique ou des roches volcaniques précambriennes. Leur mise en place se fait dans des conditions de moyennes températures (à 220°C en moyenne), de fortes salinités à 38%pds eq. NaCl et de pressions variables entre 67-2883 bars.Les systèmes de veines sont des failles systématiquement minéralisées en arséniures de cobalt et de fer lorsqu’elles recoupent les minéralisations massives. Ces failles recoupent toutes les unités lithologiques de la boutonnière de Bou Azzer, sauf la formation sédimentaire cambrienne. Elles ont des orientations oscillantes entre N/S à N 070°E et sont systématiquement associées à un mouvement normal observé dans le plan vertical. Dans le plan horizontal, les failles minéralisées présentent des jeux sénestres ou dextres cohérents avec un contrôle transtensif selon une direction de raccourcissement orientée N030°E. Le fluide des structures extensives décrit des températures à 170°C en moyenne des salinités entre 32 et 41 %pds eq. NaCl et des pressions variant de 24 et 1800 bars. Les trois types de structures décrivent la même paragenèse minérale, les mêmes textures et les mêmes types de gangues encaissant les minéralisations (quartz et carbonates). Le système évolue de fluides riches en Ni-(Co-Fe) à des fluides riches en Co-(Ni-Fe) depuis les minéralisations massives jusqu’aux systèmes des veines induisant un continuum dans la formation de ces deux types de minéralisations. Deux types de textures sont également observés au sein des minéralisations massives : i) une texture Bréchifiée des Minéralisations Massives (BMM) et une texture Laminée des Minéralisations Massives (LMM). La BMM est illustrée par des arséniures de nickel et de cobalt fracturés par de la serpentine ; par des fragments résiduels de serpentinite, des reliques de spinelles et des fragments d’arséniures de nickel isolés au sein de la gangue carbonatée. La texture de la gangue traduit le fait que ces lentilles minéralisées sont certainement d'anciens corps bréchifiés d’une gangue précoce de serpentinite et des reliques de spinelles. La LMM est décrite par des niveaux alternant entre des arséniures de nickel et de la gangue carbonatée. Cette texture traduit l’architecture précoce du contact faillé sous forme d’anciens lits de spinelles remobilisés par le fluide minéralisateur. Les analyses géochimiques menées sur les arséniures, les gangues carbonatées, les spinelles et le fluide montrent un enrichissement commun en Co, Ni, As, Zn, Bi, Cu, Ag et Au et la même signature en Na/K, Li/B, V/Cr, As/V, Zn/V, Co/Cr. La relation étroite entre ces minéralisations et leurs encaissants indique que le lessivage des structures pré-existantes (spinelles et arséniures de nickel) par un fluide minéralisateur et la précipitation in-situ des métaux sont les processus à l’origine des gisements de cobalt-nickel de Bou Azzer. La formation précoce de la gangue de serpentinites résulterait d’un amincissement crustal en contexte hyper-extensif en transtension décrit il y a 540-560 Ma et accompagné d’un début d’océanisation lors de la formation du complexe supérieur. La circulation d’eau de mer dans le manteau serait l’agent principal de sa serpentinisation. L’exhumation serait le vecteur de la remontée et de la bréchification de la serpentinite mise en contact avec une diorite quartzique. Le timing de formation des minéralisations de Bou Azzer débuterait avec le processus de serpentinisation, décrit pendant les premiers stades de la formation des minéralisations.