Métallogénie des métaux rares dans les bassins arrière-arc

Aurélien Jeanvoine

Gilles Chazot

Yves Fouquet, Ewan Pelleter

Les bassins arrière-arc, situés à l’aplomb de la plaque chevauchante dans les contextes de subduction, contiennent des minéralisations enrichies en métaux précieux (Au, Ag) et rares (In, Sb, Ge, Ta, …). La grande variabilité locale des minéralisations d’arrière-arc reflèterait celle des roches volcaniques calco-alcalines sources sous-jacentes, s’échelonnant des faciès basaltiques mafiques jusqu’à des faciès dacitiques et rhyolitiques pour les roches les plus différenciées. Le lien entre la nature du substratum et celle des enrichissements en métaux dans les minéralisations s’apprécie également dans d’autres contextes géodynamiques où la circulation hydrothermale s’applique, notamment dans le cas des dorsales médio-océaniques (roches mantelliques, MORB). Outre l’altération de l’encaissant par les fluides hydrothermaux, les fluides aqueux d’origine magmatique constituent un deuxième type de source influençant la composition en métaux des minéralisations. Le sujet de thèse s’articule autour des questions suivantes :

  1. Quelle est la variabilité des concentrations primaires en métaux rares dans les différents contextes géodynamiques où la circulation hydrothermale s’applique ?
  2. Quel est le comportement de ces métaux au cours de la différenciation magmatique ?
  3. Quelle est la contribution des fluides hydrothermaux et des fluides magmatiques dans la composition chimique des minéralisations du plancher océanique ?
  4. Quels sont les processus de précipitation et de concentration des métaux dans ces minéralisations ?

Dans un premier temps, une étude des processus magmatiques en vigueur dans les contextes étudiés sera réalisée en étroite collaboration avec l’IUEM. L’élaboration d’un programme informatique sous R intégrant les éléments majeurs et traces analysés au MC-ICP-MS et à la microsonde électronique permettra de contraindre l’histoire de la chambre magmatique. Elle sera complétée par l’analyse ponctuelle des métaux des différentes phases au LA-ICP-MS du PSO. Dans un second temps l’étude des minéralisations sera réalisée par métallographie, diffraction X et microsonde électronique. Le traçage des roches sources se basera sur l’étude des isotopes du plomb tandis que la contribution des fluides magmatiques aux minéralisations sera fondée sur l’utilisation des isotopes du soufre comme proxy. Ces analyses seront réalisées au MC-ICP-MS. La métallogénie des bassins d’arrière-arc s’effectuera dans un premier temps sur l’étude des échantillons de Wallis et Futuna (2010, 2011 et 2012) et sera étendue à la ceinture W-Pacifique à partir de l’analyse des échantillons du bassin de Lau (Nautilau 1989), de Manus (Manaute 2000) et Nord-Fidjien (Starmer 1989). La comparaison avec les systèmes médio-océaniques sera réalisée à partir des échantillons récoltés lors de la campagne Hermine (2017) au niveau de TAG et du Snake Pit.

Image bathymétrique du volcan sous-marin Kulo Lasi (diamètre:20km) au large de Wallis et Futuna.

Mots clés:

Bassins arrière-arc, magmatisme, métallogénie, minéralisations hydrothermales, Au, Ag, REE, Futuna, TAG

2019

DMR