Les oxydes de fer : un nouvel outil d'exploration minérale
Projet DIVEX SC22
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Microphotographie prise au MEB de grains de magnétite riche en Mg contenant des exsolutions de spinelle. |
Introduction
Les oxydes de fer sont des minéraux communs qui se retrouvent dans plusieurs types de roches et d’environnements géologiques. Ils peuvent constituer une composante parfois importante de plusieurs types de gîtes minéraux. Bien qu’ils soient très répandus, leur géochimie reste peu étudiée jusqu’à présent.
Objectifs et méthodologie
Cette étude préliminaire a pour but d’établir la composition géochimique des oxydes de fer retrouvés dans différents types de gîtes minéraux. Elle vise à définir une signature géochimique caractéristique qui pourra être utile à l’exploration minérale. Bien que de nombreuses techniques analytiques soient possibles pour analyser les oxydes de fer, l’utilisation de la microsonde électronique (EMP) présente l’avantage de pouvoir effectuer de nombreuses analyses à l’intérieur d’un court laps de temps et à faible coût. C’est donc un outil idéal pour l’industrie de l’exploration qui a souvent de grandes quantités d’échantillons à analyser et qui désire avoir des résultats rapidement.
Les échantillons analysés à l'aide de la microsonde électronique représentent 13 types de gîte différents : cuivre-or-oxydes de fer (IOCG), IOCG-like, Kiruna, formation de fer rubanées (BIF), porphyre à Cu-Au, skarn, fer-titane (Fe-Ti), vanadium (V), chromitite (Cr), nickel-cuivre (Ni-Cu), sulfures massifs volcanogènes (SMV), veine de type Opémiska et porphyre archéen.
Résultats et conclusions préliminaires
La composition moyenne de chaque gîte est présentée sur un diagramme multiéléments. Pour bien cerner les anomalies propres aux différents types de gîtes, les éléments analysés sont placés en ordre décroissant d’abondance moyenne. Deux exemples sont montrés ici.
Les oxydes de fer des gîtes de type IOCG montrent des patrons multiéléments relativement uniformes. Ils présentent généralement des teneurs moyennes en tous les éléments, avec une légère pente négative de Si à K. Les oxydes de fer des gîtes de type porphyre à Cu-Au et Cu-Mo montrent des patrons multiéléments relativement uniformes. Ils se caractérisent par des teneurs en Ti et V élevées, plus élevées que celles des gîtes de type IOCG.
Composition moyenne des oxydes de fer des gîtes IOCG. |
Composition moyenne des oxydes de fer des gîtes de type porphyres à Cu-Au et Cu-Mo. |
Les diagrammes multiéléments montrent que, même si certains types de gîtes sont facilement identifiables grâce à un fort enrichissement en un élément donné, par exemple le Ti pour les gîtes de type Fe-Ti et le Cr pour les gîtes de type chromitite, la majorité des types de gîtes montrent des concentrations moyennes trop semblables pour être discriminés facilement et convenablement. Cependant, ces diagrammes nous permettent d’identifier des combinaisons d’éléments qui sont caractéristiques de certains types de gîtes ou qui montrent une plus grande variabilité d’un type de gîte à l’autre, et qui sont utilisés dans des diagrammes discriminants pour définir des champs de composition propres à chaque type de gîte. Un exemple de discrimination est montré ci-dessous.
Sauf pour les gîtes de type Ni-Cu, les teneurs combinées en Ti+V sont généralement de bons discriminants. Les diagrammes discriminants Ni/(Cr+Mn) vs Ti+V et Ca vs Ti+V permettent de définir correctement des champs de composition pour les gîtes de types : IOCG, Kiruna, BIF, porphyre, skarn, V et Fe-Ti.
Diagramme discriminant Ni/(Cr+Mn) vs Ti+V. |
Diagramme discriminant Ca vs Ti+V. |
Le 2e volet de cette étude a confirmé que la composition chimique des oxydes de fer est généralement uniforme chez les différents gîtes d’un même type, mais variable d’un type de gîte à l’autre. Grâce à ces signatures géochimiques, une combinaison de 5 diagrammes discriminants, Ni+Cr vs. Si+Mg, Al/(Zn+Ca) vs. Cu/(Si+Ca), Al/(Si+Ca+Zn) vs. Cu/Ca, Ni/(Cr+Mn) vs. Ti+V et Ca vs. Ti+V, permet de définir des champs de composition précis pour chaque type de gîte, exception faite des gîtes de type porphyre archéen. Il a aussi été montré que les oxydes de fer de roches encaissantes à une minéralisation donnée ne présentent pas les signatures géochimiques caractéristiques de cette minéralisation.
Références
Deer, W.A., Howie, R.A., Zussman, J., 1997. Rock-forming Minerals, Vol. 5B: Non-silicates: Sulphates, Carbonates, Phosphates, Halides. Geological Society, London.
