Modèles minéralogiques et chimiques de dépôt de l'or dans les gisements mésothermaux : Cas de Salsigne ( Montagne Noire, France ) et de Tiouit ( Anti-Atlas, Maroc )

Abstract

Le district aurifère de Salsigne, un des plus grands producteurs d’or d’Europe occidentale, est formé de minerais filoniens, disséminés et stratiformes encaissés dans les terrains détritiques et carbonatés cambriens, au sommet des schistes X et dans les calcschistes dévoniens. Les études pluridisciplinaires antérieures ont permis d’identifier aux stades majeurs de formation des minerais : 1- Stade Fe-As-S (Cu) de HT (430 à 380°C). L’altération hydrothermale se manifeste essentiellement par la cristallisation de biotite, muscovite et chlorite (I) et par transformation de la pyrrhotite en pyrite. 2- Stade polymétallique, de BT (280 à 200°C). Cette paragenèse aurifère se dépose spécifiquement dans la microfissuration affectant les corps quartzeux et les sulfures précoces. La formation de ce second stade semble s’accompagner de la transformation du bismuth en bismuth et de la biotite en chlorite (II). Le gisement d’or de Tiouit est situé dans le versant nord du Saghro oriental (Anti-Atlas, Maroc). Il est encaissé dans la granodiorite du Groupe de Ouarzazate. Celle-ci est intrusive dans les séries volcano-sédimentaires du Groupe de Saghro, qui sont déformées et métamorphisées dans le faciès schistes verts, lors de la phase panafricaine majeure. Les études les plus récentes ont reconnu les stades paragénétiques suivants : stade 1, caractérisé par le dépôt de l’assemblage sulfo-arsénié-ferrifère (avec des teneurs en or très faibles) et par la silicification associée. L’altération hydrothermale s’exprime principalement par l’apparition de biotite (II) et séricite, par le remplacement de l’arsénopyrite et pyrite en sphalérite et/ou chalcopyrite, et par la transformation de la pyrrhotite en pyrite. Stade 2, marque par le dépôt de la paragenèse cupro-zincifère et aurifère aux environs se 400°C dans des niveaux plus ou moins chloritisés. Les concentrations en or de ce stade sont les plus significatives (10 à 20 ppm). Stade 3, à hématite et or tardif. Les modèles minéralogiques et chimiques de précipitation tardive de l’or dans les corps sulfurés préexistants, à partir de fluides aqueux relativement salés, ont été réalisés pour les conditions suivantes : - Gisement de Salsigne, 250°C, pression de saturation en vapeur d’eau (Psat), 1 m NaCl, ƒO₂ = 10⁻⁴⁰ (ƒO₂ proche de l’équilibre pyrite-pyrrhotite) et pH tamponné par l’environnement (roches à quartz (Q) + feldspath alcalin (F) et à biotite, chlorite et muscovite (M) de composition connues). - Gisement de Tiouit, 400°C, 0.5 kbar, 1.7 m NaCl, ƒO₂ = 10⁻²⁷‧ּּּּ̇⁶ (ƒO₂ proche de l’équilibre pyrite-pyrrhotite) et pH tamponné par QFM. - Les modélisations des interactions fluides – minéraux ont démontré que les variations conjointes de l’activité de HS et de la fugacité d’oxygène des solutions minéralisantes ont été obtenues en réponse : (1) aux réactions de sulfuration de la pyrrhotite en pyrite, du bismuth en bismuthinite et à la dissolution de silicates de fer (biotite représentée par son pôle pur annite) pour Salsigne ; (2) à la transformation de la pyrrhotite en pyrite pour Tiouit. Ces variations entraînent le dépôt de quantités significatives d’or, avec des valeurs propres à chaque gisement : - Gisement de Salsigne, 44 µg d’or par kilogramme de solution (44 ppb), soit 90% de Au total. En précisant que la précipitation de la pyrrhotite (II) résultant de la dissolution de la biotite joue un rôle non négligeable dans le dépôt de l’or. - Gisement de Tiouit, 4.2 10³ µg d’or par d’un kilogramme de solution (4.2 ppm), soit 48% de Au total. En dehors des différences significatives au niveau des conditions physico-chimiques de piégeage des fluides minéralisateurs et des résultats quantitatifs obtenus, on note, dans le cas du gisement de Salsigne, la prédominance du complexe aurifère sulfure neutre [Au(HS)°] qui avoisine 66% de la concentration totale d’or en solution, par contre dans le cas du gisement de Tiouit, c’est l’espèce bisulfuré [HAU[HS)°] qui domine avec 63 % de Au total. Ces modèles numériques montrent que les réactions de sulfuration (et en moindre degré la précipitation des sulfures résultants de la libération de fer due à la dissolution des silicates ferreux associés) peuvent être des processus efficaces de précipitation – des températures relativement basses ou même élevées – de l’or transporté comme complexes bisulfurés. En dehors des cas des gisements mésothermaux (Salsigne et Tiouit), nos résultats peuvent expliquer le dépôt très fréquent de l’or dans des environnements riches en sulfures (et sulfosels), montrant assez souvent des processus de remplacement.