Caractérisation pétro-géochimique des minéralisations cuprifères supergènes en Atacama (Nord Chili): Potentiel chronométrique U-Pb et conditions de formation

Soutenance de la Thèse de Steven Kahou

Résumé :  
Les minéralisations cuprifères supergènes (MCS) représentent la viabilité économique de nombreux porphyres cuprifères de par le monde. Ces minéralisations dérivent de processus supergènes, définies comme étant l’altération en conditions oxydantes des sulfures primaires et tout enrichissement en sulfures secondaires qui en découle. Des conditions tectoniques, climatiques et géomorphologiques favorables sont requises pour la formation des minéralisations cuprifères supergènes. La tectonique contrôle le soulèvement nécessaire pour induire la baisse de la nappe phréatique et l’oxydation des sulfures primaires. Le climat contrôle le lessivage du cuivre dans l’environnement supergène et la circulation des eaux météoriques dans le milieu de dépôt. Dans le désert d’Atacama, les MCS semblent se former pendant des périodes climatiques spécifiques du Tertiaire durant la formation du relief Andin. Cependant, de nombreuses incertitudes persistent quant à la genèse et au moment précis de la formation de ces MCS. Ce travail de thèse présente des données minéralogiques et chimiques de minéraux échantillonnés dans des MCS in situ et exotiques provenant de deux zones géologiques et climatiques distinctes, à savoir le désert d’Atacama au nord du Chili, et le district minier de Gaoua, au Burkina Faso. Bien que ces deux régions aient connu une histoire géologique et climatique différente, elles ont toutes deux subi un contrôle géologique et climatique similaire pour former et préserver les MCS. La chrysocolle et la pseudomalachite sont les minéraux les plus abondants dans les MCS du désert d’Atacama. Ceci nous a poussé à tester le potentiel de ces deux minéraux comme géochronomètre pour replacer la formation des MCS dans un contexte géochronologique. Cependant, la variation de la teneur en U d’un minéral à l’autre, la contribution du Pb commun et l’absence de standards spécifiques à ces minéraux ont représenté un challenge pour la datation de ces deux minéraux. Une approche mixte combinant la datation in situ U-Pb LA-ICP-MS et la cartographie isotopique ainsi que les analyses isotopiques de l’oxygène au SIMS a été appliquée aux dépôts exotiques de cuivre de Mina Sur, Damiana et El Cobre et à la minéralisation cuprifère supergène in situ du district minier de Gaoua. Quelle que soit leur localisation, les résultats démontrent le rôle important joué par les paramètres géologiques locaux sur le contrôle du chronomètre U-Pb dans les minéraux supergènes de cuivre. La teneur initiale élevée en U du porphyre source peut favoriser la présence de minéraux cuprifères supergènes riches en U, comme c’est le cas à Mina Sur. En outre, une altération supergène à long terme favorisera une circulation continue des eaux météoriques dans l’environnement de dépôt, ce qui peut entraîner le lessivage de l’U du porphyre source et permettre la formation de minéraux cuprifères supergènes pauvres en U, à une époque relativement récente. Les résultats prometteurs obtenus pendant cette thèse représentent de nouveaux outils pour comprendre les conditions physico-chimiques, climatiques et géologiques qui ont prévalu lors de la formation des minéralisations cuprifères supergènes dans le désert d’Atacama, mais aussi dans la région de Gaoua au Burkina Faso, et fournissent des indications quant à leur prospection dans le monde entier.

Le Jury sera composé de: 
Mme Anne-Sylvie ANDRE-MAYER Université de Lorraine – Géoressources – ENSG Rapporteure
M. David A. SCHNEIDER Department of Earth & Environmental Sciences, University of Ottawa Rapporteur
Mme Stéphanie BRICHAU IRD Directrice de thèse
Mme Stéphanie DUCHENE Université Paul Sabatier Co-directrice de thèse
M. Olivier J. ROUXEL IFREMER Examinateur
M. Didier BEZIAT Université Paul Sabatier Examinateur
M. Cyril CHELLE-MICHOU ETH Zürich Examinateur
M. Thomas BISSIG Bissig Geoscience Consulting ExaminateurM. Eduardo CAMPOS Universidad Catolica del Norte Invité
M. Marc POUJOL Université Rennes 1 Invité