Répartition de l'uranium et du thorium dans les roches alcalines des Vosges du Nord : granite du Kagenfels

par Jean-Michel Rêve

Thèse de doctorat en Matières premières minérales et énergétiques

Sous la direction de Directeur de thèse inconnu.

Soutenue en 1985

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .

mots clés

• Muscovite
• Fluides résiduels
• Minéraux résiduels
• Thorium
• Uranium
• Granite alcalin -- France -- Vosges (France)
• Substances radioactives -- France -- Vosges (France)
• Biotite -- France -- Vosges (France)

Résumé

Le massif du Kagenfels est un filon annulaire constitué de la base d’une coupole granitique et de son filon d’alimentation rhyolitique. Le granite est métalumineux à biotite. L’ensemble des caractéristiques structurales et chimiques vont en faveur d’une appartenance au magmatisme anorogénique alcalin. Les micas, riches en lithium, montrent une évolution depuis des biotites jusqu’à des muscovites ferrifères. Ils constituent une série complète qui n’a encore jamais été observée dans le magmatisme anorogénique. Cette évolution est due aux conditions oxydantes et à l’abondance des phases fluides résiduelles comme en témoigne également la présence de miaroles. Le massif n’est constitué que d’un seul type chimique. Les rares variations chimiques observables : diminution des teneurs en uranium, corrélation négative entre potassium et sodium sont dues à des circulations hydrothermales qui affectent une région localisée du filon d’alimentation. L’uranium et le thorium sont répartis dans 5 minéraux : - thorite et zircon précoces, - monazite et zirconosilicate tardifs, - silico-phosphate de thorium secondaire. La répartition de ces éléments est gouvernée par 6 processus principaux : - la différenciation magmatique : ensemble des phénomènes antérieurs à la formation du magma et dont résultent les teneurs en uranium (6-10 ppm) et thorium (35-45ppm). – une différenciation magmatique lors de la cristallisation qui induit des teneurs en Th moins élevées des faciès de bordure situés au nord du massif. – une différenciation minéralogique due à la cristallisation rapide des granophyres qui empêche l’apparition de la thorite et du zircon. – une concentration de U et Th dans les fluides résiduels. – en fin de cristallisation, une incorporation préférentielle dans la monazite et les zirconosilicates plutôt que dans le zircon tardif. – un lessivage hydrothermal de l’uranium par des fluides enrichis en sodium.

Résumé

The Kagenfels’s massif is a ring-dyke constituted by the basement of a granitic cupola and her rhyolitic mother-lode. The granite is metaluminous biotite granite. Both chemical and structural characters are symptomatic of anorogenic alkaline magmatism. The micas, which are Li-rich, show an evolution from biotites to ferriferous muscovites. They represent a complete suite which has never been observed in this kind of magmatism. This evolution takes place under oxidizing conditions with the presence of abundant residual fluids as also indicated by many marioles. The chemistry is practically unvariant. The only small variations: decrease of uranium contents and negative correlation between sodium and potassium result from hydrothermal circulations which are located in a small region of the mother lode. Uranium and thorium are included in 5 minerals: - early thorite and zircon. – latter monazite and zirconosilicate. – Secondary thorium silico-phosphate. The distribution of U and Th is controlled by 6 principal processus: - magmatic differenciation: sum of all the phenomenons preceedind the Kagenfels’s magma formation from which result uranium contents (6-10 ppm) and thorium contents (35-45 ppm). – a magmatic differenciation during the crystallization: lower Th contents of the north border-zone. – mineralogic differenciation due to the fast crystallization of granophyres which prevent the formation f thorite and zircon. – U and Th concentration in the residual fluids. – in the late stage of crystallization, incorporation of U and Th rather in monazite and zirconosilicate than in latter zircon. – uranium hydrothermal leaching bu Na-enriched fluids.