Cette thèse correspond à une étude comparative détaillée de trois gisements aurifères birimiens (~ 2 Ga) du craton ouest africain (Syama, Tabakoroni et Tellem), situés sur la ceinture de Bagoé au Mali. Cette dernière se présente comme un dispositif linéaire orienté NS. Elle est formée par des séries volcaniques tholéiitiques (basaltes) et calco-alcalines (andésites-dacites), des lamprophyres de type spessartite, des séries sédimentaires (argilites, microgrès et conglomérat) et volcano-sédimentaires. Ces formations sont affectées par une intense schistosité à fort pendage ouest associée à un métamorphisme de faciès schistes verts et par de grands accidents méridiens équivalents des grands accidents NS à NNE-SSW se développant parfois sur des centaines de km à travers le COA et interprétés comme des accidents transpressifs (Feybesse et al., 2006 et autres). La ceinture de Bagoé présente donc toutes les caractéristiques des ceintures au sein desquelles se développent un certain nombre de gisements aurifères du COA.
L’étude structurale montre que les grands accidents rejouent au cours de l’orogenèse éburnéenne, les déformations évoluant dans le temps d’un régime ductile (mylonitisation synmétamorphique) à un régime ductile-fragile puis fragile (bréchification, formation d’une série de veines d’épaisseur millimétrique à centimétrique). Ces veines se recoupent mutuellement; elles ne sont pas orientées et sont donc la résultante d’un aplatissement pur sans direction privilégiée d’étirement lié à un raccourcissement régional ESE-WNW.
La minéralisation se concentre dans les roches où les structures de déformation fragile sont les plus développées (basaltes et métasédiments bréchifiés, stockwork) et se développe préférentiellement en bordure des veines. Les sulfures majeurs (pyrite à Syama et pyrite + arsénopyrite à Tabakoroni et Tellem) sont zonés avec : i) un cœur arsénifère riche en inclusions d’albite, d’ankérite et de rutile (accessoirement pyrrhotite); ii) une bordure limpide, globalement moins arsénifère que le coeur mais présentant une fine zonation avec des alternances de zones riches en As et de zones pauvres en As. Le cœur correspondrait à une première génération de cristallisation et la bordure à une surcroissance unique ou complexe. L’or se présente sous forme d’or invisible inclus dans le réseau cristallin des sulfures, de petits grains individualisés en inclusion dans les sulfures, souvent accompagnés de sulfoantimoniures, notamment la tétraédrite et la chalcostibite, et d’or libre associé au quartz. Les pyrites arsénifères et les arsénopyrites des gisements de la ceinture de Bagoé sont parmi les plus riches en or invisible de tous les gisements d’or de l’Afrique de l’Ouest et tout à fait comparables à ceux de la ceinture d’Ashanti au Ghana (Oberthür et al., 1997b).
La relation entre séquences de structures et séquences de minéralisation permet d’envisager un modèle de dépôt et d’évolution de la minéralisation décalé du modèle de « fault-valve » proposé par Sibson et Scott (1998).
Les conditions thermiques de la minéralisation estimées à partir des données sur les inclusions fluides (Syama) couplées avec la composition des arsénopyrites (Tabakoroni et Tellem) font apparaître des températures de cristallisation plus faibles à Syama (~ 250°C) qu’à Tabakoroni (270-300°C) et surtout qu’à Tellem (310-380°C). Ces différences peuvent expliquer la présence unique de pyrite et l’abondance des sulfoantimoniures à Syama. Elles sont possiblement en relation avec le niveau de mise en place de la minéralisation celui-ci étant plus profond à Tellem et Tabakoroni qu’à Syama.
Les gisements de la ceinture de Bagoé diffèrent des gisements de la partie occidentale du Mali (Yatéla – Sadiola, Loulo, Kalana et Morila) qui affleurent au sein de séries essentiellement métasédimentaires. Cette différence de nature lithologique se retrouve dans la composition des pyrites qui se démarquent des pyrites des autres gisements sud-maliens.
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This thesis presents a comparative study of the Syama, Tabakoroni and Tellem gold deposits, located in the N-S trending Bagoé greenstone belt of Mali. Such belts are common in the West African Craton (WAC) and are often host to gold deposits. The sedimentary basins of Ngopoléné of Sikoro bound the Bagoé belt to the East and West, respectively. Main rock units include volcanic tholeiitic (basalt) and calco-alkaline (andesite-dacite) volcanic series, spessartite-type lamprophyres, sedimentary (argillites, micro- and conglomerate) and volcano-sedimentary layers. During the Eburnian orogeny, all formations were affected by an intense westward-dipping schistosity and greenschist facies metamorphism. Deformation evolved from ductile to ductile-brittle and then to brittle regimes. Mineralization is found preferentially along the edges of millimetre- to centimetre-sized quartz, quartz-albite, quartz-ankerite, dolomite-quartz veins developed in tension gaps that formed during brittle deformation. Gold mineralization is mostly associated with pyrite in the three deposits, and also with arsenopyrite at Tabakoroni and Tellem. These sulphides are zoned with (i) an arsenic-rich core containing several albite, ankerite and rutile inclusions (less commonly, pyrrhotite) and (ii) a clear border of finely alternating As-rich and As-poor bands. Gold occurs in the form of i) invisible gold included in their crystal lattices, ii) small individual grains bound to these sulphides, frequently accompanied by sulphoantimonides, mainly tetrahedrite and chalcostibite and iii) free gold associated with quartz. A paragenesis has been defined as follows: i) precipitation of primary precursors to sulphides, i.e., Fe-bearing dolomite, ankerite, pyrrhotite; (Ii) formation, as replacement of these minerals, of arsenian pyrite and arsenopyrite that are rich in invisible gold, followed by clear overgrowths poorer in gold; (Iii) formation of visible gold. During mineralization, fluid temperatures, estimated from the fluid-inclusion data (Syama) and arsenopyrite composition (Tabakoroni and Tellem) are lower at Syama (~ 250°C) than at Tabakoroni (270-300°C) and at Tellem (310-380°C). These differences are consistent with the absence of arsenopyrite and the presence of sulphoantimonides at Syama, and are likely due to a deeper level of emplacement for Tellem and Tabakoroni than for Syama. The moderate temperatures and salinities and the composition of the mineralizing fluid in these three deposits are compatible with the characteristics of fluids released during regional metamorphism in orogenic zones (Powell et al., 1991, Bodnar et al. Al., 2014). They probably gained S, As and Au by interaction with the black shales present in the three deposits and known to be good reservoirs of arsenic and gold (Ketris and Yudovich, 2009; Gaboury, 2013; Gregory et al., 2015). Gold was likely transported as a thio-complex in the metamorphic fluid (Pokrovski et al., 2015). The formation of first-generation pyrite and arsenopyrite by replacement of pyrrhotite and ankerite are sulphur-consuming reactions, thus caused destabilization of these complexes and induced precipitation of gold in the structure of pyrite and arsenopyrite (eg, Williams-Jones et al., 2009). The rhythmic zonation in the gold-bearing sulphides can be explained by successive local low-pressure episodes triggered by fracturing, which enhanced mineral precipitation (e.g., Sibson and Scott, 1998).
The deposits of the Bagoé belt differ from those in western Mali (Yatela - Sadiola, Loulo, Kalana and Morila), which occur mostly within metasedimentary series. This difference in lithology affects sulphide compositions.
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