Datation Re-Os sur pyrite et traçage des sources des métaux dans des gisements de type porphyre et épithermal neutre : exemple des gisements de Bolcana, Troita et Magura, Monts Apuseni, Roumanie

par Olivier Cardon

Thèse de doctorat en Géosciences

Sous la direction de Jacques Leroy et de Anne-Sylvie André-Mayer.

Soutenue le 18-12-2007

à Nancy 1 , dans le cadre de RP2E , en partenariat avec Laboratoire de Géologie et Gestion des Ressources Minérales et Energétiques (laboratoire) .

Le président du jury était Laurie Reisberg.

Le jury était composé de Laurie Reisberg, Eric Marcoux, Joaquin Ruiz, Jean-Pierre Milesi, Michel Cuney, Viorica Milu, Jacques Leroy, Anne-Sylvie André-Mayer.

Les rapporteurs étaient Eric Marcoux, Joaquin Ruiz.

mots clés

• Système isotopique
• Gisements -- Datation -- Apuseni, Monts (Roumanie)
• Gisements hydrothermaux
• Porphyre (pétrologie)

Résumé

La région des monts Apuseni, en Roumanie, comporte de nombreux gisements de type porphyre (Cu-Au) et épithermal neutre (Pb-Zn et Au ± Ag) liés à un volcanisme andésitique néogène. Pour comprendre les relations existant entre les gisements de type porphyre et épithermal neutre, le porphyre de Bolcana ainsi qu'un ensemble de filons épithermaux low-sulfidation minéralisés à Pb-Zn ± Au (Troita et de Magura) bordant celui-ci, ont été étudiés. Les relations temporelles entre ces gisements, ont pu être réalisées grâce au développement de l’utilisation du système Re-Os, sur pyrite. L’application de cette méthodologie a permis d’obtenir un âge de 10,9 ± 1,9 Ma pour la minéralisation du porphyre. Les âges des systèmes épithermaux restent approximatifs car des perturbations du système isotopique Re-Os sont observées dans ces environnements plus superficiels. Un fractionnement du rhénium et de l'arsenic comportant des zones d'enrichissement a été mis en évidence dans le porphyre, et doit être relié à une zone d'ébullition maximale. Les sources des métaux ont été étudiées en utilisant de manière croisée, sur pyrite et galène, deux systèmes isotopiques (Re-Os et Pb-Pb). L'osmium montre que le gisement de Troita possède une signature similaire au porphyre de Bolcana alors que les résultats obtenus pour le gisement de Magura indiquent que le système a subi des perturbations, interprétées comme liée à un lessivage des ophiolites encaissantes et une incorporation partielle de leur signature. Le plomb commun confirme ces données d’osmium avec une signature isotopique plus mantellique que celui de Troita.

Titre traduit

Re-Os isotope systematics of pyrite, age and sources of the mineralization of low-sulfidation epithermal and porphyry copper ore deposits : exemple from Bolcana, Troita and Magura ore deposit, Apuseni Mountains, Romania

Résumé

Many porphyry-type and neutral epithermal ore deposits related to a neogene andesitic volcanism are encountered in the Apuseni Mountains. To study possible genetic relationships between the porphyry-type and neutral epithermal deposits, the Bolcana porphyry has been investigated since it is surrouded by a number of epithermal low-sulfidation veins with a Pb-Zn ± Au mineralization (Troita and Magura). In order to establish the temporal relationship between the different ore deposits, a Re-Os dating method has been developped and applied on pyrite. This method enabled us to assign an age of 10.9 ± 1.9 Ma for the porphyry-hosted mineralization. The ages obtained for the epithermal systems are somewhat approximative as perturbations of the Re-Os system are observed for these environements. A fractionation of rhenium and arsenic responsible for a significant enrichment in these elements for the apical zone of the porphyry has been demonstrated. This enrichment is most probably related to a maximum boiling event. The sources for the metals have been characterized by combining two isotopic systems (Re-Os and Pb-Pb) on both pyrite and galena. The osmium data indicate that the Troita deposit has composition which is similar to that of the Bolcana porphyry. In constrast the results obtains for the Magura deposits indicates the Re-OS system has in this case been perturbed due to a weathering of nearby ophiolites which probably contributed some osmium to the pyrite at Magura. Additional results obtained for common lead seem to confirm the osmium data, with an osmium isotopic composition which has a more important mantle-derived component than at Troita.