Ce travail a pour objectif l'étude de la géologie du complexe annulaire alcalin
d'Ambohimirahavavy, au nord-ouest de Madagascar, en mettant l'accent sur la
compréhension des phénomènes à l'origine de la formation des minéralisations
à métaux rares (Zr, Hf, Nb, Ta, Th, U et terres rares). Le complexe, mis en
place à la limite oligo-miocène, serait issu de la différenciation magmatique
d'un magma parent d'origine mantellique. En fin d'évolution, des phénomènes
de contamination crustale expliqueraient l'association des séries magmatiques
sous- et sursaturées en silice dans le complexe. Les termes les plus différenciés
de ces deux séries évolueraient vers des compositions hyperalcalines dans des
conditions de fugacité en oxygène opposées.
La minéralisation à métaux rares est essentiellement associée aux roches des
faciès sursaturés, à savoir, des filons de granite et de pegmatite hyperalcalins.
Deux types essentiels de minéralisation ont été reconnus, une miaskitique
caractérisée par la présence de plusieurs types de zircon et une agpaïtique
riche en eudialyte. La formation de ces minéralisations serait liée à la fois à
des processus magmatiques et hydrothermaux. Les granites et les pegmatites
riches en métaux rares se formeraient à partir de magmas hyperalcalins
enrichis à l'extrême en éléments fluants (F, Cl) ; la minéralisation est alors
représentée par un zirconosilicate riche en métaux rares, l'eudialyte. Les fluants
vont diminuer considérablement la température du solidus et augmenter la
solubilité de l'eau dans le magma. En fin de cristallisation, on pourra avoir
des phénomènes de démixtions de fluides orthomagmatiques riches en Na,
Si, F et Cl à l'origine des pseudomorphoses de l'eudialyte en zircon et des
néoformations de minéraux à métaux rares. Des datations U-Pb sont en
accord avec la formation de ces zircons à partir d'un fluide, donnant des
âges autour de 21 Ma, soit 3 Ma plus jeunes que la mise en place des
syénites à néphéline, datées également par la méthode U-Pb sur zircon. Cette
étude montre également que la composition de l'encaissant peut jouer un
rôle essentiel en forçant la précipitation des minéraux à métaux rares dans
des formations de type skarn, dans laquelle interviennent aussi des fluides
météoriques.
Ce travail met en évidence la complexité des processus d'enrichissement
et de fractionnement des métaux rares depuis le magma parent d'origine
mantellique aux faciès évolués pegmatitiques conduisant à la diversité des
minéralisations rencontrées dans ces roches hyperalcalines. Enfin, cette étude
propose également une nouvelle cible potentielle de minéralisation en relation
avec les faciès sous-saturés. |
This thesis focuses on the Oligo-Miocene Ambohimirahavavy alkaline complex,
in Northwestern Madagascar. Its objective is to investigate the formation
of this complex, in particular, to understand the formation of the associated
rare-metal mineralization (Zr, Nb, Ta, Th, U and the rare earth elements). It
will be shown that the complex formed through magmatic differentiation of
mantle-derived magmas that, upon ascent, evolved to SiO2 undersaturated
and SiO2 oversaturated varieties by crustal contamination. Finally, a strongly
peralkaline composition evolved from the most differentiated magma, at oxygen
fugacity conditions opposite from those recorded for the less differentiated
units.
The rare-metal mineralization is mainly associated with the oversaturated
rocks, i.e., the peralkaline granites and pegmatite dykes. Two main types of
mineralization could be identified, one, miaskitic, characterized by several
generations of zircon, and one, agpaitic, consisting mainly of eudialyte. Both
types of mineralization formed from a combination of magmatic and hydrothermal
processes. An early enrichment stage took place by primary magmatic
processes, mainly due to extreme differentiation which led to the formation
of volatile-rich peralkaline granitic melts. The rare metals deposited during
this stage were remobilized and redistributed during hydrothermal alteration
caused by orthomagmatic fluids. These exsolved during the final stages of
crystallization, caused extensive pseudomorphism of primary rare-metals
bearing minerals and redistributed the rare metals within the intrusives as
well as in the host rock, mostly in the form of skarn-like mineralization, which
partly involved also meteoric fluids. U-Pb dating of secondary zircons shows
ages 3 Ma younger than those obtained by the same method on the syenites,
confirming the hydrothermal origin of the zircons.
This study highlights the complex processes involved in the formation
of peralkaline granites and pegmatites and the diversity of mineralization
types associated with these rocks. The proposed model can be used as an
exploration tool and can help determining potential drilling targets in the
undersaturated units of the complex. |