L’objectif de ce travail de thèse était de réaliser une étude structurale détaillée des minéralisations et des zones d’altération associées, de trois gisements d’or situés dans la région de Wa-Lawra. Cette région est située au Nord-Ouest du Ghana, sur la marge orientale du Craton Ouest Africain. Cette région renferme plusieurs indices et gisements d’or associés à différentes formations métamorphiques et zones de déformation. Trois gisements d’or ont été étudiés en détail dans cette thèse : Kunche et Bepkong, situés dans la ceinture de Wa-Lawra, et Julie situé dans la ceinture de Julie. Ces trois gisements présentent de multiples différences d’ordre géologique, structural, tectonique et géochimique, mais leur caractéristique commune est que leur minéralisation est associée à un métamorphisme de faciès schiste vert.
A Julie, la minéralisation aurifère est encaissée dans des granitoïdes de composition tonalite-trondhjemite-granodiorite (TTG) et associée à un réseau de veines boudinées de quartz formées en relation avec une zone de cisaillement dextre orientée Est-Ouest. La zone minéralisée de Julie est restreinte à un couloir de déformation de 3,5 km de longueur et de 20 à 50 m de puissance. La paragenèse d’altération dominante de la zone minéralisée est à sericite + quartz + ankerite + tourmaline + pyrite. L’or à Julie est étroitement associé à la pyrite présente en cristaux disséminés dans les veines de quartz et aux épontes de celles-ci dans la roche encaissante. L’imagerie MEB et les analyses laser à l’ICPMS montrent que l’or à Julie est associé avec le bismuth, le tellure, le plomb et l’argent. Le fluide minéralisateur est riche en CO2, et montre une salinité faible à modérée (système H2O-CO2-NaCl) et serait piégé dans des conditions P/T autour de 220°C et <1 kbar.
A Kunche, la minéralisation aurifère est encaissée dans des formations sédimentaires volcanoclastiques mais exclusivement localisée au niveau de zones fortement silicifiées marquées par le développement d’un important réseau de veines de quartz. La zone minéralisée correspond à une zone de cisaillement senestre orientée N à NNO, présentant un pendage subvertical vers l’Ouest ; cette zone fait environ 1,1 km de long et entre 20 et 40 m de puissance. La paragenèse d’altération est dominée par l’assemblage calcite + chlorite + séricite + quartz + sulfures. Ces derniers sont représentés par l’arsénopyrite, la pyrrhotite, la galène et la chalcopyrite. Les images MEB montrent que les grains d’or précipitent au sein de l’arsénopyrite, le plus souvent aux joints de grains d’arsénopyrite ou dans des microfractures recoupant ces cristaux.
A Bepkong, la minéralisation aurifère est localisée au sein de formations sédimentaires volcanoclastiques et de schistes graphiteux. Elle se présente sous forme de lentilles de quartz présentant un fort pendage développées dans une zone de cisaillement anastomosée orientée N à NNO. La zone minéralisée se marque par un assemblage à chlorite + calcite + séricite + quartz + sulfures et s’étend sur 560 m de long et 300 m de large. L’or à Bepkong est uniquement associé à l’arsénopyrite, même si pyrite, chalcopyrite et pyrrhotite sont présents dans la zone minéralisée. L’imagerie MEB et les analyses laser à l’ICPMS de l’arsénopyrite montre de l’or invisible précoce associé aux zones de croissance primaire des cristaux, et de l’or visible tardif essentiellement dans les bordures poreuses des cristaux, en relation avec un processus secondaire d’altération. D’après le diagramme de stabilité de l’arsénopyrite, l’or associé à l’arsénopyrite précipiterait à des températures comprises entre 275 et 290°C. Les inclusions fluides du quartz associé à la minéralisation sont riches en CH4, avec une faible salinité (système CH4-CO2-SO2-H2O) et indiqueraient des températures de piégeage de l’or visible autour de 320°C.
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This thesis focuses on the structural and alteration controls on gold mineralization in the Wa-Lawra region. This region is located in NW Ghana and the eastern edge of the West African Craton (WAC). The region contains numerous gold deposits hosted in different metamorphosed rocks and in different tectonic corridors. Three gold deposits were studied in the region. That is, the Kunche and Bepkong deposits situated on the Wa-Lawra belt and the Julie deposit situated on the Julie belt. The three deposits reveals several major geological, structural, tectonic and geochemical differences, but gold mineralization in all these deposits are associated with a greenschist metamorphic facies regime.
Gold in the Julie deposit is hosted in granitoids akin to tonalite-trondhjemite-granodiorite (TTG’s) and a network of boudinage quartz veins associated with an early E-W dextral shear zone. The ore zone in the Julie deposit is defined by a 3.5 km mineralised corridor and is 20-50m thick. Alteration assemblage governing the mineralized zone is sericite + quartz + ankerite + calcite + tourmaline + pyrite. Gold in Julie is closely associated with pyrites and occur as dissemination grains within the quartz veins and host rocks. From SEM imagery and LA-ICPMS analysis the gold in Julie is associated with bismuth, tellurium, lead and silver. The fluid associated with gold mineralization in Julie is carbonic rich, with low to moderate salinity in a H2O-CO2-NaCl fluid system and enters immiscibility P/T region of about 220 °C and <1 kbar.
Gold in the Kunche deposit is hosted exclusively within volcaniclastic sediments and quartz vein within a N to NNW trending sinistral anastomosing shear zone with subvertical dips to the west. The ore zone have a strike length of 1.1 km with a thickness between 20 to 40 m. the alteration assemblage governing the mineralization zone is calcite + chlorite + sericite + quartz + sulphides. The sulphides in the Kunche deposit are arsenopyrite, pyrrhotite, galena and chalcopyrite but gold is only associated with the arsenopyrite. From SEM imagery done on the arsenopyrite, gold mineralization in the Kunche deposit is associated with hydrothermal alteration as a result of the alteration rims observed on the grain boundaries of the arsenopyrites.
Gold in the Bepkong deposit is hosted in volcaniclastic sediments and graphitic shales and consist of steeply dipping lenticular ore bodies within a N to NNW anastomosing shear zone with vertical dips to the west. The ore body is defined by a chlorite + calcite + sericite + quartz + sulphides. The ore zone is defined by a strike length of 560 m with an overall thickness of 300 m. Gold in the Bepkong deposit is solely associated with arsenopyrite, even though pyrites, chalcopyrite and pyrrhotite are present in the mineralized zone. From SEM imagery and LA-ICP-MS of arsenopyrite, invisible gold occurrence is associated with the initial growth phase of the arsenopyrites and later stage visible gold associated with the alteration rims. From the arsenopyrite stability diagram, gold in the arsenopyrite formed within a temperature range of 275 to 290 °C. From fluid inclusion studies, the fluid in Bepkong was CH4 rich with low salinities within a CH4-CO2-SO2-H2O system which indicates that gold was trapped at the temperature of 320 °C.
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