L'objectif de cette étude est de déterminer la source de l'or et le rôle du carbone organique et de l'arsenic dans la formation des gisements d'or hébergés dans des sédiments. L'effet et le lien entre ces deux ingrédients omniprésents dans de tels systèmes n'ont pas encore été élucidés, même si la majeure partie de l'or exploitable dans la croûte terrestre se trouve dans ce type de gisements. Dans ce travail, nous avons abordé ces questions fondamentales par une étude de cas en choisissant les gisements de Shahuindo et d'Algamarca situés dans la ceinture de plis et chevauchements du Marañon dans les Andes péruviennes. Algamarca et Shahuindo sont représentatifs des gisements hébergés dans des sédiments dans lesquels la minéralisation aurifère est étroitement associée à la fois à la matière carbonée et à la pyrite arséniée. Dans cette étude, nous avons combiné une série d'approches complémentaires, comme l'analyse structurale de bassin à l'échelle régionale, des études minéralogiques, géochimiques et d'inclusions fluides, associées à la modélisation thermodynamique des interactions fluides-roches.
Nos résultats montrent que les gisements de Shahuindo et d'Algamarca sont situés dans un système imbriqué de quatre chevauchements et anticlinaux associés. La minéralisation, sous forme d’or « invisible » dans la pyrite arséniée, se trouve dans les grès perméables des formations crétacées Chimú, Carhuaz et Farrat appartenant à un système pétrolier surmaturé. L’intersection d’anticlinaux ou de failles de chevauchement avec des failles transverses de décrochement a contrôlé l'emplacement de la minéralisation aurifère. Nos analyses des inclusions fluides piégées dans le quartz pour les températures d’homogénéisation, salinités et signatures d’éléments trace démontrent collectivement une origine magmatique des fluides minéralisateurs. En outre, elles révèlent des interactions intenses entre le fluide et le carbone organique dans le bassin sédimentaire, conduisant à de fortes teneurs en CO2, CH4 et H2S dans le fluide. Ces réactions ont favorisé le transport de l'or à travers le bassin sédimentaire plissé et faillé, et l’accumulation des fluides dans des pièges structuraux comme les anticlinaux, suivi de l’incorporation de l’or dans la pyrite arséniée.
L'ensemble des résultats obtenus dans ce travail de thèse nous ont permis de proposer un nouveau modèle génétique de formation pour les gisements de Shahuindo et d'Algamarca. Ce modèle intègre l'effet combiné du carbone organique et de l'arsenic dans le transport et la concentration de l'or, couplé à un environnement structural très favorable, dans un bassin sédimentaire plissé et faillé. En outre, nos données indiquent qu'une minéralisation cachée de type porphyrique pourrait exister en profondeur, sous les sédiments encaissant les gisements épithermaux de Shahuindo et d'Algamarca. Les résultats de ce travail contribueront à l'amélioration des stratégies d'exploration des gisements d'or dans les sédiments du nord du Pérou et dans le monde entier. |
The goal of this study is to determine the source of gold and the role played by organic carbon and arsenic on the formation of sediment-hosted gold deposits. The effect of and link between these two ubiquitous ingredients yet remain unresolved, even though most mineable gold in the Earth’s crust is hosted by this type of deposits. In this work, we tackled these fundamental questions on a case study of the Shahuindo and Algamarca deposits in the Marañon Fold and Thrust Belt of the Peruvian Andes. These deposits are representative of sediment-hosted deposits in which gold mineralization is closely associated with both carbonaceous material and arsenian pyrite. We combined a range of complementary approaches including regional-scale basin analysis, mineralogical, geochemical, and fluid-inclusion studies, coupled with modeling of fluid-rock interactions.
Our results show that both Shahuindo and Algamarca deposits are located in an imbricated system of four thrust-related anticlines. The mineralization, which is predominantly present in the form of invisible gold in arsenian pyrite, is hosted by permeable sandstones of the Cretaceous-age Chimú, Carhuaz and Farrat formations of an overmature petroleum system. The junction of the anticlines or thrust faults with transverse strike-slip faults controlled the location of the gold mineralization. Analyses of quartz-hosted fluid inclusions for homogenization temperature, salinity and element concentration patterns collectively point to a magmatic origin of the mineralizing fluid(s). In addition, our fluid-inclusion data reveal intensive interactions between the fluid and organic carbon within the sedimentary basin, leading to large concentrations of CO2 CH4 and H2S in the fluid. These reactions promoted the transport of gold through the thrust-folded sedimentary basin, its accumulation in structural traps such as anticlines, and its subsequent intake by arsenian pyrite.
The ensemble of the results obtained in this work allowed us to propose a novel genetic model of formation for Shahuindo and Algamarca deposits. The model integrates the positive combined effect role of organic carbon and arsenic in the transport and concentration of gold, coupled with a favorable structural architecture, in the thrust-folded sedimentary basin. Furthermore, our data point to a concealed porphyry-style mineralization possibly present beneath the sediments hosting the Shahuindo and Algamarca epithermal deposits. The results of this work contribute to the improvement of exploration strategies for sediment-hosted gold deposits in Northern Peru and worldwide. |