Zonalité Au-Ag

Le fait d’avoir deux groupes bien marqués sur la base des ratios Au/Ag peut suggérer deux épisodes différents d’apport d’Au et l’Ag. Pour le premier groupe, les données proviennent essentiellement des zones à faible contenu en Au, à

savoir les structures stériles avec une forte altération, et les zones en bordure des vecteurs minéralisés. Ces zones peuvent contenir jusqu’à 30 ppm d’Ag. Génétiquement, il peut s’agir du bruit de fond métallique généré par les fluides primaires qui contiennent une faible quantité d’or. Pour le deuxième groupe, où la relation Au/Ag exprime un enrichissement en or, il peut s’agir d’une remobilisation de l’or primaire ou encore d’une nouvelle addition d’or dans le système.

En regard des hypothèses génétiques, pour le modèle de filiation intrusive, il est accepté qu’il existe une zonalité d’enrichissement en argent lorsque l’on s’éloigne de la source. À l’inverse, l’or montre un appauvrissement en s’éloignant de la source (Lang et Baker, 2001). À Poderosa-Pataz, les rapports Ag/Au appuient ce modèle de zonalité qui est restreint cependant au secteur sud-est de la zone d’étude. Néanmoins, il faut souligner que les valeurs en or ne diminuent pas en s’éloignant de la source, c’est seulement un incrément dans la valeur en argent qui fait changer le rapport Au/Ag. À cet égard, il faut souligner que les ratios Ag/Au indiquent une forte concentration d’argent dans la veine Murcielago-Romero et San Lorenzo. Il y a donc des spécificités locales qui rendent le concept de zonalité et de source difficile à utiliser.

Une zonalité thermique pourrait aussi être exprimée par la distribution des minéraux accessoires (pyrrhotite, wolframite et sulfosels). Cette zonalité est également spatialement cohérente avec les rapports Au/Ag dans les niveaux supérieurs du district minier. Spécifiquement, la présence de sulfosels, même en

faible quantité, montre une relation directe avec les teneurs élevées d’argent. D’autre part, la présence de pyrrhotite dans les niveaux plus profonds du système hydrothermal du district suggère des températures plus élevées. Enfin, la zonalité minérale dans les vecteurs minéralisés est beaucoup moins marquée. Elle est limitée à la présence d’arsénopyrite en bordure du vecteur minéralisé et à son absence dans les parties centrales.

D’un point de vue génétique, Poulsen et al., (2000) ont défini pour les gisements aurifères du Canada un diagramme sur la base des rapports Au/Ag pour classifier les types génétiques. Les données du district de Poderosa-Pataz (figure 3.24) se dispersent dans plusieurs champs, où spécifiquement un pourcentage élevé d’échantillons tombe dans les champs des sulfures massifs volcanogènes et des gisements porphyriques. Seul un nombre restreint d’échantillons sont distribués dans les champs des gisements mésothermaux et épithermaux. Ce diagramme illustre bien la particularité génétique du district à l’étude.

3.4 Conclusions

Au niveau régional

En considérant que les minéralisations aux mines Bolivar et Longotea au nord du gisement Poderosa-Pataz à 78 et 144 Km respectivement sont de la même origine que celles du batholite de Pataz, l’étendue longitudinale et la distribution de la minéralisation aurifère permettent de proposer que la région fasse

partie d’un événement minéralisateur dont l’empreinte continentale est survenue au Paléozoïque.

Les caractéristiques métalliques des gisements le long de la ceinture paléozoïque associée aux intrusions permettent d’envisager la formation de plusieurs gisements à différentes profondeurs. Quelques variations à l’échelle de la région sont retenues. Au sud, la minéralisation dans le district de Parcoy est plutôt aurifère (information personnelle, ratio Au/Ag de 40 à 0.98), et à Pataz elle est aurifère avec quelques zones riches en argent (ratio Au/Ag < 1). Finalement, au nord, les gisements de Balsas sont auro-argentifères, peut-être moins profonds que ceux de Poderosa-Pataz.

Globalement, la minéralisation présente des différences en termes de contenu métallique, exprimées par les rapports Au/Ag, et en termes de l’abondance de sulfures par rapport aux modèles orogéniques et de filiation intrusive.

Au niveau du district

La zone minéralisée principale se localise dans un couloir de 3 à 4 km de largueur et de 20 km de longueur et de direction N020° parallèle à l’alignement andin. La géométrie des veines à Poderosa-Pataz définit 4 familles : les veines NNO (1) et E-O (ONW-ESE) (2) à pendage fort vers le NE et N, et les veines E-O (3) et N (4) de nature ondulante. Indépendamment de leur géométrie,

l’omniprésence des textures de remplissage des veines en extension suggère qu’elles ont été formées principalement en extension, compatible avec un contexte dominé par une pression supralithostatique des fluides.

Les zones minéralisées se caractérisent pour un fort contenu en sulfures. La pyrite montre plusieurs degrés de déformation et elle est associée à la sphalérite et à la galène. L’arsénopyrite, la chalcopyrite et la pyrrhotite se retrouvent en proportion mineure.

À Poderosa-Pataz, la nature cataclastique de la pyrite a favorisé la circulation et le piégeage des solutions aurifères, plus que les autres sulfures au comportement plus ductile, qui composent les veines. En raison de la texture minérale et de l’assemblage de sulfures, la chronologie minérale des veines indique que l’époque fertile de minéralisation aurifère est tardive et qu’elle est associée aux derniers fluides de la deuxième phase métallique. Sur cette base, l’introduction de l’or est interprétée plus vieux que l’âge déterminé (< 312 Ma par Haeberlin et al., (2004) sur les séricites hydrothermales.

D’après la paragenèse minérale, il existe une zonalité verticale manifestée par les minéraux en traces i.e. par la présence ponctuelle de pyrrhotite et de wolframite dans les filons les plus profonds verticalement, et de sulfosels dans les veines les plus élevées, comme celles de Consuelo, Santa Isabel, Sheyla, San Pedro et San Lorenzo. Néanmoins, la zonalité au niveau du district sur la base du contenu en argent reste à préciser. Cela pourrait avoir le potentiel de traduire une

zonalité thermique à l’échelle du district, de retracer l’évolution verticale, ou d’interpréter différents secteurs comme des centres minéralisateurs. Enfin, les plages d’or libre ainsi que les analyses chimiques démontrent que l’or est distribué sur plus de 2,5 km verticalement. À ce stade-ci, la limite inférieure de la minéralisation n’est pas établie.

Figure 3. 2. Orthophotographie du district aurifère Poderosa-Pataz, montrant en rouge la distribution des veines en surface et en blanc la bordure du batholite de Pataz.

Figure 3. 3. District aurifère Poderosa-Pataz : A) Distribution des principales veines considérées dans cette étude. B) Stéréogramme qui montre l’orientation générale des veines à partir des mesures de surface (données disponibles à la Société Minière Poderosa).

Figure 3. 5. Coupe qui illustre l’attitude des veines à pendage fort et à pendage faible (secteur nord de la zone d’étude : une caractéristique générale connue au moment de cette étude).

Figure 3. 6. Stéréogrammes de l’orientation des dykes d’andesite et d’aplite. Données obtenues de la cartographie géologique du district minier Poderosa.

Figure 3. 7. Photos montrant la composition générale des veines dans le district : A) veine Virginia, et B) veine Lola.

Figure 3. 8. Section longitudinale qui montre la distribution des vecteurs minéralisés du NO au SE dans le district Poderosa-Pataz (Source : mine Poderosa). Le secteur NO est le plus connu et la section montre un alignement subvertical des vecteurs minéralisés dans les veines La Lima, Glorita, Jimena et Glorita 2 (flèche blanche).

Figure 3. 9. A) Nouvelle carte de la distribution des veines dans le district minier Poderosa-Pataz. En vert les données des nouvelles structures. B) Orientation générale des nouvelles structures.

Figure 3. 11. Quartz laiteux tardif qui recoupe une génération de pyrite massive et de quartz gris: A) veine Guadalupe et B) veine Julie.

Veinule de Py

Di

Py

Qz laiteux

A

Qz gris

Qz laiteux

Py

B

Figure 3. 12. Microphotographie des pyrites. A) Pyrite de la première phase métallique, pyrite de grande taille (Py-Ia) fracturée, ceinturée par de la pyrite de moyenne taille (Py-Ib). B) Pyrite avec évidences de lessivage concentrique, ceinturée par la pyrite recristallisée.

Figure 3. 13. Galène à grain fin et grossier : A) Reliée à la pyrite massive à grain fin. B) Reliée à la pyrite à grain grossier.

Py fine Gn fine Qz Py grossière Gn grossière

B

A

Figure 3. 15. Microphotographies et cartographies élémentaires. A) Microphotographie montrant des sulfosels (SFs) dans des plages de galène (Gn) entre des grains de pyrite (Py-IIb). B) Image en électrons rétrodiffusés. Le carré rouge localise la portion analysée à la microsonde sur l’image A. C-D) Cartographie élémentaire pour Cu et Ag à la microsonde faisant ressortir les inclusions de sulfosels. E-F) Microphotographie montrant des sulfosels (SFs) en association avec la galène (Gn) et l’or (Au).

Figure 3. 16. Textures des veines. A) Texture de remplissage d’espaces ouverts et fissure- colmatage. B) Texture de pyrite massive. C) Texture massive et de remplissage d’espaces ouverts. D) Texture massive et bréchique. E-F) Texture laminée. Apy=Arsénopyrite, Gn=Galène, Qz=Quartz, Py=Pyrite et Sph=Sphalérite, Rc=Roche encaissante, RcS= fragment de roche englobée par les veines.

A

D

E F

B

Figure 3. 17. Chalcopyrite dans la sphalérite. A) Sphalérite recoupée par une trainée d’inclusions de pyrite (jaune clair) le long d’une fracture, et tapissée de micro-inclusions de chalcopyrite (jaune foncé). B) Sphalérite tapissée de micro-inclusions de chalcopyrite (jaune foncé) produisant la texture « chalcopyrite disease ».

1mm

0.25mm

A

Figure 3. 18. Distribution des particules d’or associées aux différents minéraux. Apy=Arsénopyrite, Au=or, Cpy=chalcopyrite, Gn=galène, Qz=quartz, Py=pyrite et Sph=Sphalérite.

Figure 3. 19. Histogrammes de l’association des grains d’or libre. A) DPY (dans la pyrite), DFRAC (dans fractures), DCONT (dans contacts), DQz (dans quartz), DSph (dans sphalérite), DApy (dans l’arsénopyrite), et DGn (dans la galène). B) Or dans la pyrite : BorPy (le long des bordures des pyrites), Py(Au) (dans la pyrite), Py(Py-Qz)(entre la pyrite et quartz), Py(Qz-Py) (dans pyrites associés au quartz), Py(Au-Apy) dans les pyrites associées à l’arsénopyrite et Py(Apy(Au)) englobé par l’arsénopyrite dans la pyrite.

Figure 3. 22. Diagramme qui montre la relation Au avec Ag : Pour les bases teneurs aurifères, l’argent est grandement supérieur à l’or. À teneurs élevés d’or, la relation Au/Ag est proche de 1. Pour les teneurs très élevées d’or, le rapport Au/Ag est exceptionnellement >1.

0,1 1 10 100 1 173 345 517 689 861 _{1033 1205 1377 1549 1721 1893 2065 2237 2409 2581 2753 2925 3097 3269 3441 3613 3785 3957 4129 4301 4473 4645 4817 4989 5161 5333 5505 5677} Au AG ppm

Figure 3. 23. Flexure des clivages de la galène formée en réponse à la déformation. Py= Pyrite, Gn= galène et Sph= sphalérite. Photo en lumière réfléchie.

Figure 3. 24. Diagramme Au versus Ag (n = 5944) pour classer les gisements en utilisant la méthode de Poulsen et al. (2000). Notez que les données du gisement Poderosa-Pataz chevauchent plusieurs champs. Sulfures Massifs Volcanogènes (SMV) et Porphyrique à cuivre (Porp_Cu).

CHAPITRE IV

GEOCHIMIE DES PYRITES ET PRECIPITATION DE L’OR

Introduction

Les associations entre l’or et la pyrite ainsi qu’entre l’or et l’arsénopyrite sont très communes pour les gisements aurifères de type hydrothermal (p. ex : Boyle, 1979; Cherry, 1983; Knipe et al., 1991). Plusieurs études ont été réalisées sur ces relations (Cherry, 1983; Knipe et al., 1991; Knipe et al., 1992; Möller et Kersten, 1994). Selon la taille et ses associations minérales, l’or est défini comme étant libre ou «invisible».

Pour de nombreux gisements, l’or sous sa forme libre ou invisible est associé aux pyrites riches en arsenic et à l’arsénopyrite. L’or libre dans la pyrite est accumulé : 1) aux bordures des grains ; 2) dans les fractures ; 3) aux contacts entre les grains ; et 4) sous la forme d'inclusions.

Pour "l'or invisible" une corrélation avec le contenu en As dans la pyrite a été établie (p.ex. Arehart et al., 1993; Fleet et al., 1993; Fleet et Mumin, 1997;

Reich et al., 2005) et divers mécanismes de précipitations de l'or ont été proposés, essentiellement basés sur l'état d'oxydation de l'or dans la pyrite arsénicale (p.ex. Palenik et al., 2004).

Certains chercheurs ont documenté que l'or se présente 1) sous forme de particules métalliques Au° de dimensions sous-micrométriques (p.ex. Bakken et al,. 1989; Simon et al., 1999; Palenik et al., 2004; Reich et al., 2005; Mikhlin et Romanchenko, 2007) ; 2) sous forme de solution solide dans la pyrite de valence Au-1 _{(Li et al., 1995) ; 3) sous forme Au}+1 _{(p.ex. Simon et al., 1999; Cardile et al.,}

1993; Reich et al., 2005) ; et 4) Au+3 _{(p.ex. Arehart et al., 1993). Pour la présence}

de l’or en solution solide, différents mécanismes ont été proposés entre autres, par l'adsorption ou par la réduction de la surface du sulfure, sur la base que l’Au et l’As peuvent se substituer au S ou au Fe dans la structure de la pyrite. Quant aux particules d’Au°, Mikhlin et Romanchenko (2007) ont démontré que la précipitation de l'or est principalement liée à des réactions électrochimiques, sans lien structurel entre l'Au et l'As.

Pour l'or libre, l'accumulation de l'or en contact avec la pyrite n'est pas clairement liée à l’As. Elle a été attribuée à 1) l'adsorption physique de l'or soluble sans réaction électrochimique (p.ex. Cardile et al., 1993; Schoonen et al., 1992; Renders et Seward, 1989) ; 2) l'adsorption physique initiale de l'or soluble avec une réduction ultérieure d'adsorption chimique dans des zones de haute densité de charge (p.ex. Knipe et al., 1992; Starling et al., 1989; Jean et Bancroft, 1985) ;

et 3) l'accumulation électrochimique induite par des variations de la semi- conductivité du type n et p de la pyrite (Mironov et al., 1981; Möller et Kersten, 1994; Meyer et al., 1994).

Dans ce chapitre, nous présentons les résultats d'une étude détaillée des relations or-pyrite de diverses veines aurifères à quartz et sulfures de la mine Poderosa-Pataz. Il est démontré que les grains d'or libre sont systématiquement associés à un enrichissement en As dans la pyrite.