Les sulfures

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La pyrite : dans les faciès réduits, la pyrite (FeS2) est général en ciment entre des grains détritiques, formant des « lits » centimétriques ou des nodules pluricentimétriques à pluridécimétriques. Ces nodules englobent des grains détritiques de même nature que le grès dans lequel ils se forment. La pyrite s’exprime sous différentes morphologies:

- en framboïdes, eux-mêmes couronnés par une bande circulaire de pyrite (Planches 1D et 1G). Ces framboïdes sont considérés comme précoces et liés à l’activité bactérienne.

- en pseudomorphose de tissus végétaux : la préservation de la morphologie des cellules végétales indique une épigénie précoce anté-compaction (Planches 1C et 1D)

- en épigénie de grains de quartz, la pyrite remplaçant partiellement le quartz tout en conservant parfaitement la forme originelle du quartz (Planche 1E)

Ces pyrites forment aussi souvent des alternances de bandes avec les chlorites ferrifères et semblent donc intimement liées à ces dernières (planches 1C et 1H).

Au moins trois générations de pyrite sont distinguées pétrographiquement: i) les framboïdes, ii) la pyrite en couronne autour des framboïdes, et iii) les surcroissances de pyrite (flèches jaunes de la planche 1H). Pour compléter ces observations, des échantillons riches en sulfures prélevés dans la mine de Cominak, ont été analysés à la microsonde électronique. Ces analyses ont permis de différencier quatre générations de pyrite (Figs. 39 et 40) :

1) une phase précoce de développement de la pyrite sous forme de framboïdes, en pseudomorphose de débris végétaux, en lits massifs associés à la matière organique et en ciment dans des nodules.

2) Une deuxième génération, composée de pyrites xénomorphes ou automorphes, parfois centimétriques. Elles sont caractérisées par une très forte teneur en arsenic (de 3000 à 28500 ppm avec une moyenne à 8200 ppm).

3) La troisième génération de pyrite est constituée de cristaux automorphes à sub-automorphes qui croissent entre les grains détritiques ou sur les carbonates des géodes. On les retrouve également sous la forme de gros cristaux xénomorphes dans les géodes. Dans les premiers temps de cristallisation, elle contient encore des teneurs élevées en arsenic proches de celles de la seconde génération, ainsi que du nickel, du cobalt et du plomb (la teneur en Ni+Co+Pb est comprise entre 1000 et 8300 ppm avec une valeur moyenne de 2100 ppm). Tous ces éléments diminuent fortement pendant la fin de cristallisation des pyrites III.

4) La quatrième génération n’a été mise en évidence que dans un échantillon, englobant les phases les plus tardives. Elle se distingue par sa morphologie en ciment, notamment au centre des « taches blanches » des grès minéralisés et présente la particularité d’être plus riche en plomb que les autres générations qui ont une concentration nulle en cet élément. Au sein des mêmes cristaux, on voit des zones plus riches en plomb, indiquées par l’étalement des valeurs sur la Figure 39. Cela pourrait être dû à des pulses de fluide de concentrations variables en plomb ou du plomb radiogénique.

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Planche 1 : Images en électrons rétrodiffusés (E.R). A) Précipitation de chlorite-Fe sur les surcroissances de quartz. Remarquer que les surcroissances de quartz sont abimées au contact des chlorites. B) Ciment de calcite

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englobant les quartz nourris. Remarquer que les surcroissances de quartz sont bien développées et conservées au contact du ciment calcitique. C) Epigénie des tissus végétaux par les bandes de pyrite, elles-mêmes intercalées avec des Fe. D) Pyrite framboïdale reprise par une bande de pyrite, le tout dans une matrice de chlorite-Fe. E) Pseudomorphose partielle du grain détritique du quartz par la pyrite. F) Bandes de chlorite-Fe amincies et discontinues (flèches rouges) dans une matrice de chlorite-Fe. G) Pyrite framboïdale reprise par une bande de pyrite et précipitation tardive de galène et de jordisite entre les framboïdes et dans les cavités de dissolution de la pyrite (flèches rouges). H) Bandes de pyrite amincies et discontinues intercalées avec des chlorite-Fe, attestant de la dissolution de la pyrite au profit de la chlorite-Fe. Remarquer les liserés de pyrite ± remplacés (flèches jaunes). La flèche blanche indique le sens de la croissance qui est de la gauche vers la droite.

Figure 39 : Diagramme montrant l'évolution des teneurs en Arsenic en fonction des teneurs en Nickel, Cobalt et Plomb pour le gisement d'Akouta. Le numéro en légende correspond à la génération de pyrite.

La sphalérite : la sphalérite se présente principalement en ciment associé à la pyrite en bordure des nodules ainsi que dans les zones à ciment argileux autour des nodules. On la retrouve également en cristaux automorphes à subautomorphes entre les grains détritiques ou sur les carbonates des géodes, en remplissage de fractures et en remplacement de certains minéraux détritiques. Deux générations ont pu être distinguées à la microsonde électronique : 1) Une première génération précoce, synchrone à postérieure à la pyrite en ciment des nodules. Ces sphalérites en ciment contiennent peu de cadmium (teneur inférieure à 2000 ppm).

2) La deuxième génération de sphalérite (Fig. 40A) est plus riche en cadmium (de 3000 à 10000 ppm avec une teneur moyenne de 6 000 ppm). Les morphologies sont variées puisque l’on retrouve des cristaux automorphes à subautomorphes (Fig. 40F) en association avec des pyrites de 2ème génération, ou des remplissages xénomorphes de fractures au sein de pyrites de 2ème génération (Fig. 40E).

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La galène : la galène PbS a été observée dans la porosité des grès associée à la pyrite (Planche 2A), à l’uraninite (Planche 2B) et à la jordisite (Planches 2C et 2D).

Dans les échantillons riches en sulfures, deux générations ont pu être identifiées (Figs. 40C et 40D) :

1) La première génération se distingue par des teneurs élevées en sélénium (la seule galène analysée dans ces échantillons contient 18000 ppm de Se).

2) La deuxième génération ne contient plus de sélénium. Elle se présente sous la forme de cristaux automorphes ou subautomorphes, en ciment, ou en remplissage de fracture. Elle a été observée englobant des pyrites de troisième génération et de la chalcopyrite, en fracture dans des pyrites de troisième génération et inclus dans la pyrite de quatrième génération.

La jordisite : la jordisite (MoS2) quant à elle est associée à la galène (Planches 2C et 2D) et souvent cristallise dans une matrice de chlorite ferrifère (Planche 2E) avec parfois une morphologie en forme circulaire indiquant une épigénie d’un minéral préexistant non identifié (Planche 2F). Ce minéral ressemble à une phase de basse température, et donc un sulfure tardif.

La chalcopyrite : la chalcopyrite est peu abondante dans les échantillons d’Akouta. Elle se présente sous une forme xénomorphe et a été observée postérieure à la troisième génération de pyrite mais antérieure à la deuxième génération de galène (Fig. 40B).

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Figure 40: A) Pyrites de 1ère génération (framboïdes entourés de pyrite en ciment) englobées par la deuxième génération de sphalérite (MEB Electrons rétrodiffusés).B) Association de pyrite de 3ème génération et de chalcopyrite (microscopie optique, LR). C) Galène II englobe une pyrite II et une chalcopyrite (sonde électronique, images en électrons rétrodiffusés). D) Galène I, galène II et une pyrite de 2ème génération (sonde électronique, images en électrons rétrodiffusés). E) Galène II et sphalérite II en remplissage de fractures de la pyrite II (MEB Electrons rétrodiffusés). F) Sphalérite II associée à une pyrite II sur un cristal automorphe de dolomite (MEB Electrons rétrodiffusés).

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Planche 2 : Images en électrons rétrodiffusés. A) Association entre la pyrite et la galène. La galène recoupe la pyrite donc postérieure à celle-ci. B) Association entre l’uraninite et la galène ayant une origine probablement radiogénique. C) Association entre la galène et la jordisite, le tout dans une matrice de chlorite-Fe. D) Association pyrite-galène-joridiste dans une matrice de chlorite-Fe.E) Cristallisation de jordisite associée à des cristaux de quartz recristallisés, dans une matrice de chlorite-Fe. F) Epigénie d’un minéral préexistant par la jordisite.