De nombreuses classifications des pegmatites ont été réalisées, les plus récentes ont été proposées par Černý & Ercit (2005b) et Zagorski et al. (2003). Les pegmatites les plus économiques sont les pegmatites de la classe à éléments rares (voir Tableau I-1). Černý & Ercit
(2005b) ont récemment proposé une classification de cette classe de pegmatites, présentée dans le Tableau I-2. On note que les pegmatites les plus susceptibles d’être rencontrées en contexte collisionnel tardi-orogénique sont des pegmatites LCT (Li-Cs-Ta) associées au magmatisme peralumineux.
Figure I-11 : deux exemples de géométries de
pegmatites évoluées. En haut, pegmatite en lentille avec une bordure aplitique et une zonation concentrique, d’après Jahns & Burnham (1969). En bas une pegmatite-aplite complexe litée du pluton Calamity Peak, Sud Dakota, d’après Duke et al. (1988).
Famille pétro- génétique Type de Pegmatite [proportions des feldspaths et micas] Sous-type de
pegmatite Signature Géochimique Minéraux types Granites associés Types des granites Sources des granites
allanite-
monazite (L)REE, U, Th (P, Be, Nb>Ta) allanite, monazite
Euxenite REE, Y, Ti, Zr, Nb>Ta, (F, P) euxenite, monazite, xenotime, aeschynite
NYF [f-K>plg à ab; Terres Rares bi>ms]
Gadolinite Y, (H)REE, Be, Nb>Ta, F
gadolinite, fergusonite, (U, Th, Ti, Zr) euxenite, (topaze, beryl) granites syn- , tardi- à post- orogéniques ; très homogènes Subalumineux et metalumineux (rarement peralcalins), types A et I granulites déplétées de la croûte moyenne à inférieure, ou granitoïdes juvéniles, croûte métasomatisée par le manteau Beryl-
columbite Be, Nb-Ta, (± Sn, B) beryl, columbite-tantalite
Beryl
[fK>ab; ms>bi] Beryl- columbite- phosphate Be, Nb-Ta, P, (Li, F, ± Sn, B) beryl, columbite- tantalite, triplite, triphylite
Spodumène Li, Rb, Cs, Be, Ta-Nb, (Sn, P, F, ± B)
spodumène, béryl, tantalite, (amblygonite, lépidolite, pollucite)
Pétalite Li, Rb, Cs, Be, Ta>Nb, (Sn, Ga, P, F, ± B)
pétalite, béryl, tantalite, (amblygonite, lépidolite)
Lépidolite F, Li, Rb, Cs, Be, Ta>Nb, (Sn, P, ± B)
lépidolite, topaze, béryl, microlite, (pollucite)
Elbaïte Li, B, Rb, Sn, F, (Ta, Be, Cs) elbaïte, microlite, (béryl, tantalite, hambergite)
Complex [fK-ab; ms-lpd]
Amblygonite P, F, Li, Rb, Cs, Be, Ta>Nb, (Sn, ± B)
amblygonite, béryl, tantalite, (lépidolite, pollucite)
Albite-spodumène
[ab>fK; ((ms))] Li, (Sn, Be, Ta-Nb, ± B)
spodumène, (cassitérite, béryl, tantalite) LCT Albite [ab >>fK; (ms, lep)]
Ta-Nb, Be, (Li, ± Sn, B) tantalite, béryl, (cassitérite) granites syn- à tardi- orogéniques; très hétérogènes Peralumineux S, I ou types mixtes S + I croûte moyenne à supérieure non déplétée; gneiss supracrustaux et lités mixte NYF + LCT Post- orogéniques à an- orogéniques, modérément hétérogènes Subalumineux à légèrement peralumineux Protolithes mixtes ou assimilation de roches encaissantes supracrustales par des granites de type NYF
Tableau I-2 : Classification des pegmatites de la classe des éléments rares. Modifié d’après Černý & Ercit
I-3.6
Type 3 : les greisens et les veines
I-3.6.1
Localisation et morphologie
Les gisements de type greisen et veines se localisent dans les parties périphériques d’intrusions granitiques (Figure I-12), c'est-à-dire dans les parties apicales et/ou sur les bordures. On distingue deux sous-types : i) les greisens à Sn, W ou Mo et ii) les veines à Sn, W ou Mo.
Minéralisation de type greisen
Les greisens sont des zones d’altération hydrothermale du granite où se dépose une minéralisation disséminée
en cassitérite et/ou molybdénite et/ou wolframite. Ils sont habituellement associés à des veines, cheminées, filons ou brèches de quartz. Le phénomène d’altération de type greisen consiste en un remplacement hydrothermal des minéraux primaires du granite par un assemblage principalement à quartz-muscovite. Les autres minéraux secondaires formés sont la topaze, l’andalousite, la tourmaline, le béryl et la fluorite. Les zones d'altération de type greisen sont fréquemment soulignées par des zones d'altération feldspathique (microcline et/ou albite). Localement, et dans le prolongement des zones d’altération greisen du granite, l’encaissant immédiat est également fortement altéré (silicification, tourmalinitisation et séricitisation).
Minéralisation de type veine
La minéralisation de ce type se présente sous forme de veines de quartz de puissance et de géométrie variables (veines simples, filons, essaims de veines parallèles, stockwerk ou brèches) dans le granite et parfois dans son encaissant. Le contrôle structural de ces veines de quartz est très fort. Il est lié aux mouvements tectoniques tardifs qui accompagnent la cristallisation du granite (joints de refroidissement). La minéralisation se localise dans des veines de quartz contenant en proportions variables la suite métallique Sn, W, Sn-W, W-Mo ± Bi et Mo sous forme de cassitérite, wolframite, molybdénite, avec nombreux autres éléments
Figure I-12 : Coupe schématique verticale théorique de
l’apex d’une coupole granitique minéralisée, montrant les principaux systèmes minéralisés Sn, W et Mo (greisen, veines, stockscheider, microgranite tardif) reliés aux granites. D’après Černý et al. (2005).
(Cu, Pb, Zn, Ag, F, U, In) diversement représentés sous forme de sulfures, oxydes et silicates. La formation de ces veines s’accompagne d’altérations des épontes (granite et/ou encaissant) avec l’apparition de silicates, d’oxydes, de sulfures, et localement de carbonates. Ces altérations sont qualitativement identiques à celles associées aux minéralisations de type greisen.
I-3.6.2
Nature et origine des fluides minéralisateurs
L’enrichissement en éléments rares des magmas granitiques est un phénomène qui se produit dans les granites fractionnés (cf. ci-dessus). Comme cela a été démontré sur certains granites de l’Est Australien, il existe un lien entre le taux de fractionnement, le caractère réduit ou oxydé, la chimie de magmas granitiques (types I ou S) et les minéralisations hydrothermales qui leurs sont spatialement associées (Blevin & Chappell, 1995). Cela suggère qu’il existe un lien entre granites et minéralisations et que les paramètres physico- chimiques des magmas jouent un rôle sur la nature de l’enrichissement en éléments rares. Les granites associés à ces minéralisations de type greisen ou veines sont généralement moins évolués que les granites à métaux rares. Néanmoins, les processus de concentration des incompatibles lors de la cristallisation d’un magma réduit fractionné, ne présentant pas de pré- enrichissement ou d’héritage, peuvent suffire à former un liquide magmatique résiduel suffisamment concentré en éléments rares (e.g. de la dizaine à la centaine de ppm Sn, Černý et
al., 2005) pour potentiellement former des minéralisations.
Le coefficient de partage fluide/magma de métaux comme par exemple l’étain, est fortement en faveur du magma. Ce qui fait que lorsqu’une exsolution de fluide a priori6 aqueux se produit en fin de la cristallisation du granite, il ne doit pas être très concentré en étain. De plus le transport par des fluides aqueux d’éléments comme l’étain est surtout assuré par des complexes chlorurés, or le chlore étant peu soluble dans les magmas, il est difficile d’appréhender la quantité de chlore que doivent contenir ses fluides. Ces considérations ont amenés certains auteurs à proposer que l’étain (entres autres) des filons était issu de processus hydrothermaux de remobilisation (e.g. Linnen, 1998). Pourtant des exemples de saumures associés aux stades minéralisés sont connus dans des minéralisations filoniennes de type Sn- W (e.g. minéralisations Sn-W du Mole granite, Australie, Audétat et al., 2000). Ceci suggère que les saumures peuvent exister dans ces systèmes. De même, plusieurs modèles sont proposés pour expliquer la précipitation de métaux et pour former la minéralisation par
6 Le CO
oxydation du fluide de diverses façons (mélanges de fluides, réactions avec les épontes, Heinrich, 1990). Enfin, il est intéressant de se poser la question du devenir des fluides magmatiques résiduels en toute fin de cristallisation, car même en cas d’exsolutions de phases fluides aqueuses, ces fluides ultimes sont certainement riches en métaux et en eau et pourraient expliquer des faciès transitionnels intermédiaires entre pegmatites et veines de quartz, et ainsi potentiellement êtres responsables d’une partie de la minéralisation.
Ainsi que l’on a pu le voir succinctement ci-dessus, les processus qui conduisent à la formation de ces minéralisations de type veine (et greisen) sont très nombreux et très complexes. Il existe un débat encore non tranché sur l’origine et la source des minéralisations à Sn, W et Mo de ce type. En effet, d’une part il s’agit de minéralisations qui recoupent ou affectent le granite, elles ont donc un caractère tardif, d’autre part la source des fluides minéralisateurs s.l. provient du granite ou de son encaissant. Il en découle logiquement que la source des métaux peut être magmatique ou métamorphique. Il est enfin possible de proposer une origine mixte, avec par exemple des fluides d’origine magmatique et une source de métaux dans l’encaissant, et inversement.