Une nouvelle découverte de pépites de minéraux du groupe du platine (platine, osmium, iridium) en France : les cailloutis et alluvions de la Reyssouze (Ain). Le Règne Minéral,
143, pp. 5-16.
Jean-Pierre Lorand1, Bruno Ducluzaux2, Sylvain Pont3
1 Laboratoire de Planétologie et Géodynamique à Nantes, CNRS UMR 6112, Université de Nantes, 2 Rue de la Houssinère, BP 92208, 44322 Nantes Cédex 3, France.
2 EKS, 20 chemin des Grandes Terres, 69640 Lacenas, France
3 Institut de Minéralogie, de Physique des Matériaux, et de Cosmochimie (IMPMC) - Sorbonne Université- Muséum National d'Histoire Naturelle, UPMC Université Paris 06, UMR CNRS 7590, IRD UMR 206, 61 rue Buffon, 75005 Paris, France.
Les découvertes de minéraux du groupe du platine sont suffisamment rares en France
pour que toute nouvelle découverte soit signalée. D’après Lacroix (1897), De Limur (1878)
aurait signalé des paillettes de platine avec l’or natif des sables stannifères de Penestin ; de
même, le platine serait présent dans l’or alluvial de la Cèze. Une des plus célèbre découverte
(et des plus controversée) de platine français est celui de «chapeau en Champoléon» Vallée du
Drac, Hautes Alpes, décrit et analysé par E. Gueymard entre 1845 et 1855 dans des
échantillons aussi variés que du cuivre gris, les grès de Champsaur, les minerais de fer de
Belledone. Comme l’ont montré Fischer et ses collaborateurs (1989), les analyses chimiques
de l’époque utilisaient des produits chimiques inpurs et les tentative de reproduire les analyses
de Gueymard se sont avérées infructueuses, ce qui a conduit à discréditer cette découverte. Le
premier gisement indiscutable de Pt découvert en France est celui de Peyrolle et du Pont de
Rognonas (Bouche du Rhône) dans les dépots alluvionnaires de la Durance (Fischer et al.,
1988). Les minéraux du groupe du platine ont été découverts lors d’une prospection aurifère ;
d’après l’étude détaillée de Johan et ses collaborateurs (1990), ce sont des pépites de petite
taille (moyenne 130 microns) fortement aplaties (épaisseur moyenne 64 microns). La majorité
sont des alliages de (Pt, Fe) (92%), une minorité d’alliages d’Os, Ir, Ru (3.5%), d’or cuivre et
argent (4.5%) ont également été répertoriés. Les alliages de platine contiennent des minéraux
à l'échelle microscopiques (cuprorhodsite, des arséniures complexes de Pt, Cu, Pd dont la
guanglinite et (Pt, Pd)g+xCu2As~-x). Des alliages et des sulfures de Pt Cu Pd complexes sont
également signalés. Si ces minéraux rares sont trop petits pour être détectés à l’œil nu, ou
avec une loupe binoculaire du commerce, les pépites de Pt-Fe et celles d'osmium sont de taille
suffisante pour être observées. D’autres roches, provenant du manteau terrestre, notamment en
Corse (Ohnenstetter, 1992) ou dans les Pyrénées ariègeoises (lherzolites), se sont avérées contenir un cortège complexe de minéraux du groupe du platine (Os, Ru, laurite-erlichmanite, moncheite, sperrylite, divers alliages de Pt Ir et Os, merenskyite, malanite….), mais de taille microscopique et cachés dans des sulfures de fer et nickel communs : seuls les équipements analytiques de laboratoire de recherche permettent de les détecter (voir Jean-Pierre Lorand, Règne minéral 95).
Des prélèvements systématiques réalisés au cours de l'année 2016/2017 ont révélé la présence de pépites de platine dans une exploitation de granulats de Lescheroux (société CEMEX) située dans la vallée de la Reyssouze (Carte Géologique au 50 000ème ST-AMOUR N°626) dans le département de l'Ain, Il s’agit de pépites alluvionnaires de platine (avec fer, cuivre, ou palladium et un cortège de minéraux du groupe du platine) mesurant jusqu’à 0,8 mm, de pépites d’osmium, iridium et/ou ruthénium en proportions variables mesurant jusqu’à 0,3 mm, associées à de l’or abondant et divers minéraux lourds (magnétite, zircon…..). Par beaucoup de caractères minéralogique que nous décrirons plus loin dans cet article, notre découverte se rapproche de celle des alluvions de la Durance étudiées par Johann et coll., 1990), bien que ces deux découvertes ne sont en aucun cas liées géographiquement. C’est la première fois qu’on découvre ce genre de minéraux dans les bassins versant de la Saône et du Rhône et la deuxième occurrence de ce type en France (à notre connaissance). La découverte de platine géographiquement la plus proche se trouve à Genève dans des alluvions fluvioglaciaires, associée avec de l’osmium natif et de la sperrylite.
Le contexte géologique
La découverte se localise dans le fossé d’effondrement bressan, large d’une
quarantaine de kilomètres et comblé par plusieurs phases de sédimentations successives :
Oligocène, Miocène, Pliocène et Quaternaire. La carrière est située dans les alluvions récentes
de la Reyssouze (notées Fz sur la carte géologique) qui proviennent en partie de l'érosion des
moraines glaciaires du Riss (démantèlement des Alpes il y a 300 000 - 200 000 ans environ),
mais surtout de l’érosion et du remaniement des cailloutis de Saint-Jean-sur-Reyssouze. Sous
ces alluvions, il y a un "épandage caillouteux alpin", appelé "cailloutis de Saint-Jean-sur-
Reyssouze" (noté pIV(1) sur la carte géologique) qui datent de la fin du pliocène (daté à 1,75
Ma d'après la notice du BRGM). Ces cailloutis devraient provenir du démantèlement des
Alpes entre 2 Ma +/- 0,5 Ma pour être large. Les deux formations ont en commun leur origine
alpine, mais l'âge du démantèlement des Alpes à l'origine des matériaux est différent.
D’après la carte géologique : les cailloutis de Saint-Jean-sur-Reyssouze sont des
«Cailloutis siliceux et calcaire, roulés, très hétérométriques colmatés par une matrice argilo- sableuse ou marno-sableuse grisâtre à brunâtre». Il est constitué de galets bien roulés de grès, quartz et calcaires et quelques roches éruptives ou métamorphiques. Cet épandage de galets devrait être lié à une glaciation, une des premières des Alpes entre 2,5 et 1,8 Ma (une première glaciation est datée à 2,4 Ma) du fait de la présence de très gros blocs de calcaire non roulé et des galets calcaires striés. Le tout-venant exploité par la carrière ne contient aucun galet cristallin, mais principalement des galets de calcaire, grès et quartzite, quelques galets de quartz filonien blanc géodique ou massif avec des passées sombres (reste de gneiss, micaschistes).
Observations optiques des micropépites
Les pépites de platine ont été récupérées sur une période de près d'un an et demi en utilisant des techniques classiques, d'abord moquettes placées sur l’installation de traitement des alluvions en provenance de la carrière. L’or est de loin le plus abondant. Des essais de séparation à la batée à fond plat ont permi d'isoler des concentrés plus lourds, donc plus riches en platinoides contenant des grains de 300-500 micromètres qui ont été séparés avec un aimant puissant (Néodyme, Nd-Fe-B) de force de traction 25 kg environ. On a aussi pratiqué le tri manuel sur les fractions non magnétiques. Sur des poids d'or fixés, on a pu estimer que les proportions de platinoides par rapport à l'or sont bien inférieures au %. Sur cette fraction, les concentrés magnétiques et non-magnétiques se répartissent en proportions à peu près similaires.
La figure XXX présente quelques photographies des pépites trouvées. Le concentré
magnétique est constitué de paillettes de grains magnétique gris argent de platine, sans forme
cristallines spécifiques, le plus souvent très aplatis, mesurant jusqu'à 0,8 mm dans leur plus
grande longueur, pour souvent quelques dizaines de microns d'épaisseur. Les tailles
intermédiaires (0,3-0,5 mm) ne sont pas rares. Ces paillettes sont très malléables, se
déforment et adhèrent à une l'aiguille d'acier, ce qui correspond bien aux propriétés physiques
du platine, magnétique et très fortement malléable. Optiquement, elles sont fortement
piquetées et corrodées; leur morphologie est subelliptique, soit purement aplatie avec bords
retroussés et/ou déchiquetés, soit subsphériques ou discoïdales (voir photos). On note des
surfaces aplaties qui correspondent à des points d'impacts ainsi que de très nombreuses stries
provenant probablement des chocs subis pendant la séparation et le lavage des alluvions
(photos). On est loin des pépites renflées décrites dans les grands gisements alluvionnaires mondiaux, notamment en Russie (voir encart « des pépites de platine records »)!
Les concentrés non magnétiques renferment des paillettes d'or toutes aussi aplaties et tordues que les paillettes de Pt et une multitude de petits grains argentés plus trapus de l'ordre de 0,1 mm (taille maximale de 0,3 mm environ), certains avec des formes cristallines hexagonales. qui sont celles des alliages d'osmium, ruthénium et iridium. Ces grains hexagonaux sont aussi fortement aplatis (longueur/aplatissement > 2-3); leur arrêtes sont fortement émoussées, jusqu'à leur donner une forme de barillets pour certains. La plupart de ces grains ont toutefois perdu leur morphologie initiale, jusqu'à présenter une forme ovoidale ou quelconque (photo).
Nous avons pu examiner plus en détail la morphologie et obtenir des informations sur
la chimie des pépites de la Reyssouze grace au microscope électronique à balayage (MEB) en
trois endroits différents : à l'Institut des Matériaux de Nantes (MEB JEOL JSM 5800), à la
Direction des Collections du Muséum National d'Histoire Naturelle (Paris) (MEB Véga
TCcan T250) permettant d'analyser des échantillons bruts sans métallisation et à l'Ecole des
Mines de Saint Etienne pour quelques pépites de platine. En utilisant le dispositif d'imagerie
dit des électrons rétrodiffusés, les pépites apparaissent d'autant plus claires qu'elles
contiennent des éléments chimiques lourds, ce qui renforce les contrastes entre minéraux de
métaux précieux et les autres minéraux alluvionnaires présents dans les concentrés
magnétiques et non magnétiques. Les pépites de platine n'ont plus aucune face cristalline (si
elles en ont jamais possédé) présentent un aplatissement considérable (supérieur à 10/1) et
sont constituées d'un enchevêtrement de feuillets avec figures de percussion et piquetage. Les
paillettes d'or sont encore plus fines mais aussi piquetées que les grains de Pt, parfois des
bordures retroussées. Seul certains alliages d'osmium, iridium et ruthénium ont conservé des
formes cristalline. Un grain d'iridium (n°24) est grossièrement cubique, bien que fortement
corrodé. Les cristaux hexagonaux ont conservé les faces du prisme hexagonal (1010) et
basales (0001) (photos), qui tendent à disparaître suite à l'abrasion des arrêtes. Ces pépites
apparaissent spongieuse aux plus forts grossissements, quand elles ne sont pas recouvertes
d'une mince pellicules de dépots. Hormis ces cristaux bien caractèrisés, la plupart des grains
d'Os-Ir-Ru sont des fragments, soit de clivage tronqués ou des cristaux intensément roulés, en
barillet, maintenant dépourvus de faces reconnaissables (photos), à cassure conchoidale. En
raison de leur très grande dureté, ils ne montrent pas de figures de percussion et sont peu
piquetés ou rayés .
Avec les platinoîdes se trouvent quelques minéraux lourds autres tels que cassitérite roulée (la plus fréquente), magnétite (à exsolution d'ilmenite), ainsi que du feldspath potassique (très rare), quelques grains de quartz mais aucun minéral de péridotites (olivine, pyroxènes, chromite) ou de gabbros, les roches mères les plus communes des pépites de platine.
Les espèces minérales présentes.
Il est difficile d'aller plus loin dans la détermination optique des micropépites de platinoides alluvionnaires sans une analyse chimique à très petite échelle, ce qui a été fait grace au système d'analyse des rayons X émis sous l'effet du bombardement électronique dans le MEB (spectromètre à dispersion d'énergie).
Les fractions non-attirables à l'aimant ont été analysées au MNHN à Paris, en collant les cristaux sur du scotch carbone conducteur de l'électricité, ou en incluant les pépites dans des plots de résine ensuite finement polis. Au total, 87 pépites ont été analysées. On retrouve de l’or et des alliages de platine. Mais l'essentiel des micropépites sont des alliages combinant Os, Ir et Ru avec des traces de Pt et Rh. Chacun des trois métaux peut être prédominant. Sur 66 grains analysés, 40% sont des alliages à Ir prédominant (>50% d'atome d' iridium, donc iridium si on applique la nomenclature de l'IMA), 40% sont des alliages d'Os (osmium selon l'IMA) et 20% sont des alliages de ruthénium (ruthénium d'après l'IMA)(voir encart «un peu de nomenclature»). Leur morphologie varie en fonction de leur composition, les grains présentent une morphologie hexagonale bien conservée sont à osmium prédominant; Les cubes fortement modifiés sont à iridium prédominant. Quant aux alliages de ruthénium, on les reconnaît au MEB en électron rétrodiffusés à leur brillance moins vive (le ruthénium est deux fois moins lourd que l’osmium). Les quelques analyses chimiques semi quantitatives dont nous disposons actuellement indiquent que chimiquement, les grains d'osmium et de ruthénium sont des alliages ternaires dont la composition varie de osmium pur à rutheniridosmine à ruthenium (Ru70Os10Ir20). Leur compositions se projettent dans le champ des alliages hexagonaux du diagramme ternaire Os-Ir-Ru, plus ou moins dans la lignée des alliages d'Os, Ir et Ru décrits dans les grands gisements alluvionnaires mondiaux (Fig...).
Les alliages d'iridium ont moins de 40% d'osmium et intègrent de petites quantités de Ru (5-
7% at) et des traces de Rh (0-1.6 at.), ou de platine (9-18% Pt ) (platiniridium des anciens
auteurs) avec 1-7% de Ru et 1-3% Rh. Il faut toutefois rester prudent car nous n'avons que des analyses EDS qui sont semi quantitatives, notamment pour ces micropépites qui contiennent à la fois des éléments lourds (Os, Ir, Pt) et + légers (Ru, Pd). D'autre part, rien ne dit que l'ensemble des éléments est en solution solide dans une même phase. Il faudra faire un travail beaucoup plus détaillé au MEB pour mettre en évidence d'éventuelles exsolutions.
Dans ce même concentré non magnétiques ont été découverts trois grains de platine contenant moins de 20 % de fer en atome et pouvant être assimilés à du platine natif (voir encart nomenclature). Enfin quelques micropépites (<0 ,1 mm d’arête) de sperrylite PtAs2 (identification MEB Ecole des Mines de Saint Etienne) ont été récemment identifiés dans les fractions non magnétiques, dans des proportions de 1 grain pour 100 grains à 1 grain pour 1000. La sperrylite présente des surfaces cristallines assez bien marquées dérivées du cube et de l’octaèdre, souvent émoussées et très piquetées (début de dissolution ?) dans les grains à notre disposition, et un éclat plus vifs que les alliages asssociés.
Pour la fraction magnétique, une section polie contenant environ 100 grains du concentré (duquel a été retiré l’or par séparation par aiguille magnétique) a été préparée et 70 pépites de Pt analysées au microscope électronique à balayage JEOL 5800 de l’IMN (Institut des matériaux de Nantes) et au Vega Tescan 250 du Muséum National d’Histoire Naturelle.
Certains grains (22) ont été analysés deux fois pour vérifier la qualité des déterminations.
Tous sont des alliages de platine et fer contenant entre 25 et 35% de fer en atome. On sait que les alliages de platine-fer changent de système cristallin en fonction de la quantité de fer (voir encart nomenclature des alliages de platinoïdes). L'immense majorité des pépites étudiées ont une composition correspondant au système cubique face centré, en plein dans le no man’s land isoferroplatine ou platine ferreux. Une pépite correspondant à du platine natif (<20% de fer), a été retrouvée sur l’appareillage de l’école des Mines de Saint Etienne (Le03). 75%
contiennent du cuivre (composant tulaménite Pt2FeCu; Pt2.8Fe1Pd0.19Cu0.59) et près de la moitié du palladium, parfois en quantité importante (jusqu’à une formule de Pt1.8Pd0.67Rh0.01Cu0.14Fe1; Fig....). Egalement, quatre des pépites de platine analysées sont des alliages riches en Cu et Ni (Pt1.51Ni0.58Cu0.35Fe1) avec du rhodium qui se rapprochent, sans l'atteindre, de la composition du ferronickelplatinum Pt2FeNi qui est un produit de roche ultramafique.
Les micro-inclusions dans le platine
Observées à très fort grossissement, le platine et ses alliages renferment une grande
diversité de micro-minéraux de palladium, rhodium et platine, très souvent associés au cuivre ou à des minéraux riches en ce métal. Ces microminéraux de quelques microns de diamètre voire moins, ont été analysés dans une dizaine de pépites. Une même pépite peut contenir plusieurs inclusions. On distingue des cristaux négatifs, des inclusions sphèriques ou de forme quelconque (Figure...). Certaines inclusions sont allongées, peut-être en raison d'une déformation métamorphique des pépites. Par ordre d'abondance décroissante, les minéraux suivant ont été identifiés :
le plus fréquent est un arséniure de Pd et Pt contenant une faible proportion d'antimoine de composition proche de Pd,Pt3+x As (arsénopalladinite ou guanglinite) ; avec cet arséniure de Pd, on peut observer :
-un arséniure de Pt-(Cu),
-un alliage Pt-Cu (Fe)(hongshiite) (Cu0.37Pt0.31Pd0.07) -un bismuthure de platine
deux sulfures de rhodium et deux sulfures de cuivre-platine-rhodium (cuprorhodsite-malanite) inclus à chaque fois dans un sulfure de Cu (probablement bornite Cu5FeS4) d'après le spectre de dispersion d'énergie des rayons X (EDS). Ces minéraux du groupe du platine sont très localement associés à un oxyde de fer ,
En plus de ces inclusions de taille modeste, une pépite de platine contient une
«grande» (30 microns) inclusion allongée contenant trois minéraux : un sulfure de cuivre, palladium, nickel et platine de formule CuNi1.09PtRhIr1.9S4 (CuNi)(RhIrPt)2S4 (cuprorhodsite-malanite), un sulfure de palladium et cuivre (Pd2.72Cu0.33Pt0.03S) très proche de la vasilite (Pd,Cu)16(S,Te)7 et un tellurure de Pd (Pd3-xTe) la keithconnite
En plus des minéraux du groupe du platine, les inclusions de silicates ne sont pas rares : sphériques à polygonales, jusqu'à 5-6 microns de diamètre, les éléments chimiques identifiés suggèrent des compositions de verre feldspathique alcalin (Na,K), avec du chlore la plupart du temps. Oxydes de fer et silicates sont parfois associés, l'oxyde étant systématiquement en position marginale en contact avec la pépite.
D'où proviennent des pépites de platine des alluvions de la Reyssouze :
C'est la grande question qui se pose dès que l'on parle de minéraux alluvionnaires. En
fait cette question contient deux sous-questions, s'agit il de minéraux déjà remaniés d'anciens
placers de minéraux lourds ou de produit d'érosion directe d'ensembles rocheux minéralisés et quelles sont les éventuelles roches sources. Sans le cas des pépites de la Reyssouze, il n'y a pas encore de réponse claire à la première question. La géologie nous dit que les formations caillouteuses de Saint Jean de la Reyssouze, qui contiennent les pépites, datent de la fin du Pliocène, et qu'elles ont eux-mêmes fourni le matériel principal des alluvions récentes de la Reyssouze il y a 2 à 300 000 ans et présentes dans la carrière au dessus des cailloutis. Ces derniers sont en provenance des Alpes par le sud du bassin probablement liées à l’une des premières glaciations alpines et au démantèlement des Alpes entre 2 Ma +/- 0,5 Ma. La pente du cailloutis du sud-est vers le nord-ouest indique une alimentation par le sud : un paléo- Rhône existait il y a 2 Ma. Cependant, il n’est pas impossible qu’une partie de l’alimentation en matériaux viennent du nord, du puissant fleuve alpin appelé Aar-Doubs ou Rhin-Rhone qui existait il y a 2 à 4 Millions d'années. Et la minéralogie de ces fameux cailloutis de Saint Jean sur Reyssouze vont bien dans le sens d'une origine alpine puisqu'on y trouve un cortège de minéraux lourds alpins avec épidote et amphibole calcique majoritaire, avec des minéraux du métamorphisme de subduction (glaucophane, disthène, rutile, grenat, corindon, cortège bien connu dans les éclogites) et des minéraux résistants plutôt granitique (zircon, tourmaline).
En résumé, les pépites d’éléments du groupe du platine de Lescheroux peuvent avoir soit une origine ancienne liée aux cailloutis de Saint Jean de la Reyssouze provenant du Rhone ancien ou du fleuve paléo-rhone paléo-rhin datant de 2 à 4 Millions d’années, soit une origine plus récente dans les alluvions et moraines glacaiaires de Riss (200 à 300 000 ans) en provenance uniquement du bassin versant du rhone actuel. Une étude de l’or en cours
apportera certainement des informations supplémentaires
A noter que de la la sperrylite a
déjà été signalée dans les alluvions moraines glaciaires anciennes près de Genève
La question du dépôt, primaire ou secondaire n'est en revanche pas résolue. Comme nous
l'avons évoqué plus haut, le traitement et la séparation ont été dommageables pour les
minéraux les plus malléables comme l'or et le platine qui montrent de nombreuses torsions,
figures de percussion et d'écrasement. Si on considère la forme souvent arrondie, émoussée
voire parfois cylindrique des minéraux les plus durs (dureté Mohs = 6-7, identique à celle du
quartz) comme les alliages d'Os et Ru, on doit envisager qu'ils ont subi un transport et une
abrasion prolongés et dans des eaux agitées tels que des torrents de montagne. L'aspect
spongieux de ces mêmes alliages laisse même penser à une dissolution partielle, bien connu
lorsque ces minéraux sont soumis à des acides organiques d'origine pédogénétique très
puissants.
Maintenant si on quitte la géologie régionale pour raisonner en terme de lithologie des roches mères, il faut rappeler que les minéralisations de platine et des métaux associés sont connues depuis longtemps pour être étroitement liées aux roches du manteau terrestre (péridotites) ou qui en dérivent par cristallisation de magmas comme les roches magmatiques de la famille du gabbro, des chromitites ou des pyroxénites (voir encart : « les pépites de platine record »). En effet, le manteau terrestre est le «réservoir» de ces métaux dans la planète terre, si on excepte le noyau métallique malheureusement inaccessible (voir J.-P.
Lorand, Géochronique 2016). Les roches du manteau terrestre ne manquent pas dans les Alpes, notamment des ophiolites qui représentent de plancher océanique de l'ancien océan thethys charriés lors de la collision alpine: problème : aucune olivine, pyroxène, chromite ou autres pouvant suggérer un gabbro ou une péridotite comme roche d’origine n'a été trouvée, aussi bien à l'intérieur des pépites que dans les minéraux lourds des cailloutis. Et puis les roches du manteau (péridotites, pyroxénites, chromites) ont une minéralogie des platinoïdes bien spécifique que nous évoquions en introduction de cet article. Elles sont riches en minéraux de ruthénium-osmium, aussi bien sulfures qu'alliages (laurite-erlichmanite), en tellurures de platine et palladium (moncheite PtTe2-merenskyite Pt,PdTe2), arséniures de platine (sperrylite PtAs2), parfois de rhodium, iridium et osmium, divers alliages de Pt-Ir et Os, souvent associés à des sulfures de Fe et Ni tandis que les alliages Pt-Fe sont plus rares (voir Lorand, Règne Minéral n°95). En Allemagne, plusieurs études des platinoïdes alluvionnaires du Danube («Daunoplatin») et du Rhin ont identifié cette minéralogie qu'ils ont attribuée à des ophiolites anciennes cachées dans le massif hercynien de Bohême (Dill et al., 2009, 2010).
Donc exit les péridotites du manteau et les ophiolites alpines, comme d'ailleurs le
cortège de roches qui les caractérisent (pyroxénites, chromitites, gabbros). Mais c'est là que
reviennent les pépites de la Durance citées en introduction. En effet, une comparaison
attentive entre ce gisement étudié en détail par le regretté Zdenek Johan et ses collaborateurs
en 1990 et nôtre découverte fait apparaître d'étranges similitudes ; tout d'abord une association
or et platinoîdes dans les deux cas, des pépites de platine-fer (isoferroplatine) très aplaties
coexistant avec une très large gamme de composition d'alliages d'osmium et iridium, tandis
que les alliages riches en Ru sont peu abondants et les sulfures de ce métal absents. Dans les
deux cas les alliages d'isoferroplatine se distribuent en cubique face centré et cubique centré
suivant leur teneur en fer et contiennent du cuivre, du palladium et ou du nickel. L'abondance
des minéraux de cuivre et rhodium est remarquable dans les deux gisements (inclusions de bornite et cuprorhodsite et autres sulfures de rhodium), celle des d'alliages Pt-Cu (hongshiite) aussi, de même que la présence dans les deux gisements de sulfures (vassilite (CuPd4S2), et ou arséniures de Pd (guanglinite-arsenopalladinite (Pd,Pt)3As,Sb). Le cortège de minéraux de palladium est renforcé dans les deux gisements par la présence de tellurures de Pd (keithconnite Pd3-xTe) et les inclusions de verres silico-alumineux riches en éléments alcalins (potassium) et chlore complètent le tableau. Enfin, les sulfures de fer-nickel-cuivre, porteurs des platinoides dans les péridotites et dans les grands gisements stratiformes mondiaux (exemple Bushveld) sont ici bien absents. Il y a bien quelques différences comme les tailles et proportions des pépites de Pt par rapport à celle de l'or qui diffèrent entre les deux gisements, du rhodium que nous détectons mal dans les alliages de Pt-Fe ou de la présence de minéraux d'étain associés à l'or que nous n'avons pas identifiés. Mais ces différences peuvent facilement s'expliquer par les méthodes de récupération des pépites, les techniques analytiques employées et la perspective de l'étude : nous avons délibérément omis les pépites d'or pour l'instant, faute de temps. Les grains de cassitérite roulés trouvés indiquent d'ailleurs que l'étain est présent dans les pépites des cailloutis de la Reyssouze.
Cette «carte de visite» est bien connue dans les gisements de platine associés aux complexes dits «Alaskéen-Ouraliens», en d'autres termes, les roches mères des célèbres mines de platine de l'Oural (Nizny-Tagil) (voir Encart sur les minéralisations platinifères). Les métallogénistes font de cette association une classe de gisement bien à part, et véritablement bien identifiés dans une poignée de régions de l'Alaska et de la Russie (Oural, péninsule du Kamchatka, et Aldan en Sibérie)(Voir Ohnenstetter, Géochronique, 2016). Tous sont d'accord pour leur attribuer une origine dans le manteau terrestre mais en fait on discute toujours où et comment ils se forment et pourquoi ils sont si riches en platine. Une hypothèse séduisante consiste à en faire des produits de cristallisation de magmas riches en eau piégés dans les racines d'arc insulaire (Chris Ballhaus, comm. Personelle JP Lorand). Les amphiboles, phlogopites, serpentines, hydrogrossulaires, chlorites qui parsèment les chromitites minéralisées en sont une preuve. Et la vapeur d'eau explique bien la précipitation tardive des éléments volatils As-Te-Pd-S qui forment une minéralogie hydrothermale de «basse (<600°C)» température dans les pépites de platine, dans les placers de la Durance comme dans les cailloutis de la Reyssouze.
Maintenant quelques petits problèmes, et non des moindres, restenr en suspens si on
accepte cette origine des intrusions alaskéennes-ouraliennes pour le platine des cailloutis de la
Reyssouze. En fait ce type d'appareil magmatique reste à découvrir dans les Alpes (à notre connaisasnce), malgré des siècles d'exploration géologique. Si ce sont des formations d'arc insulaire, on peut penser qu'elles ont été totalement démembrées pendant la subduction de l'orogénèse alpine et érodées. Du point de vue géographique actuel, il ne peut y avoir de liaison entre les cailloutis de la Reyssouze et la Durance. Les cailloutis de la Reyssouze sont dans le bassin versant de la Saône. Ils sont séparés de la Durance par les vallées du Rhône, de l’Isère, de l’Arc (Maurienne), de la Romanche et du Drac au sud. Il y a quelques millions d’années (avant les glaciations alpines), la géographie a pu être différente, mais on n'a aucune preuve. On se bornera juste à dire que les deux gisements de platine alluvionnaire français maintenant les mieux documentés pourraient résulter du démantèlement d'un même type de minéralisation (Ouralien-Alaskéen), probablement maintenant complètement érodée sans pour autant pouvoir affirmer qu'il s'agisse du même objet. D'ailleurs les intrusions alaskéennes- ouraliennes ont l'habitude de former des alignements de plusieurs dizaines de corps sur les centaines de km et cette dispersion géographique est peu proprice à une alimentation unique d’éventuels placers de platine.
Enfin il y a l'or. L’association platine-or est systématique dans les deux découvertes majeures de platine en France et elle vaut aussi pour le platine du Danube et le fameux « or du Rhin ». Elle est aussi fréquente dans les placers associés aux intrusions alaskéennes- ouraliennes, à commencer par la localité célèbre de Nizhni Taghilsk où l'or agglomère les particules de platine. Mais cette association pourrait être fortuite car les deux métaux ont des roches sources et des concentrateurs totalement différents, le platine tirant sa source de roche mafiques ultramafiques (basiques-ultrabasiques des anciens auteurs) et de processus géologiques de haute température, l’or de roches felsiques (acides des anciens auteurs) et de concentrateurs hydrothermaux agissant à basse température. On peut penser que les deux métaux lourds ont été concentrés dans les mêmes placers simplement par des mécanismes gravitaires, l’or et les alliages riches en platine ayant une densité très voisine, ou que l’une ou l’autre des populations a été remaniée d’anciennes alluvions ou placers. C’est l’hypothèse qui est souvent privilégiée pour l’or associé au fameux platine du Danube (Distler et coll., 2009).
Il faudra analyser les pépites d’or de la Reyssouze en détail (notamment leur degré de pureté) pour apporter plus d’éléments de réponse pour cette question.
Ce qu’il faut retenir
Le platine de la Reyssouze est une découverte d'importance nationale par la variété minéralogique (plus d’une douzaine de minéraux comportant des éléments du groupe du platine identifiés, métaux natifs, alliages, sulfures, arséniures, bismuthure et tellurures). Les ressemblances minéralogiques et chimiques avec la précédente découverte de la Durance sont plus que troublantes, même si la géographie actuelle rend difficile toute spéculation sur une origine commune. Dans un cas comme dans l’autre, l’origine géologique du platine détritique est très probablement à rechercher dans des intrusions mafiques-ultramafiques de type
« Alaskéenne-Ouralienne », sans doute démembrées pendant l'orogénèse alpine et ensuite érodées complètement (ou recouvertes).
On l'aura compris bien des questions restent en suspens telle que la provenance géographique, le mode d'accumulation, primaire ou remaniée, des pépites de la Reyssouze : donc un investissement de temps et de moyens d’étude minéralogique poussée. D’ores et déjà, on peut affirmer que même pour des métaux aussi rares que le platine et ses associés, des découvertes minéralogiques restent possibles dans un territoire aussi peu favorable à ces éléments que la France. Et une région se distingue maintenant des autres, les Alpes et leur pourtour géographique, notamment les alluvions récentes résultant de leur démembrement.
Remerciement : les auteurs tiennent à remercier la société CEMEX pour son soutien et la permission de publier cet article mentionnant la localisation de l’exploitation.
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La carrière de granulats de Lescheroux, Ain – Photo : B. Ducluzaux Dragage dans la carrière de Lescheroux, Ain – Photo : B. Ducluzaux
Rare cristal de sperrylite et son spectre EDS.
Photo : B. Ducluzaux
Microphotographies de concentrés non magnétiques montrant des alliages hexagonaux à Os prédominant. Microscope numérique Keyence. Notez la morphologie arrondies et les arêtes abrasées de la plupart des pépites - Clichés : J.-P. Lorand
Pépites de Pt-Fe aplaties vues au microscope électronique à balayage (École des Mines de Saint-Etienne) Clichés en électrons secondaires, B. Ducluzaux.
A - Composition indéterminée, noter les stries sur la surface, montrant la malléabilité de ces alliages
B - Pt0,79Fe0,18Cu0,03 (proportions atomiques) C - Pt0,71Fe0,27Ni1,5 (proportions atomiques)
Microphotographie prise au MEB (électrons rétrodiffusés-BSE) d’une micro-inclusion subsphérique de minéraux du groupe du platine dans une pépite de platine-fer.
Grâce aux spectres EDS, on distingue un arséniure de Pd et Pt contenant une faible proportion d’antimoine de composition proche de Pd,Pt3+x As (arsénopalladinite ou guanglinite), un arséniure de Pt-Pd (Cu) et un alliage Pt-Cu (Fe) (hongshiite) de composition approximative (Cu0,37Pt0,31Pd0,07).
MEB de la Direction des Collections (VG Tescan), Muséum national d’Histoire naturelle, Paris Cliché : J.-P. Lorand et S. Pont.
M
icrophotographie prise au MEB (electrons rétrodiffusés-BSE) d’une micro-inclusion sans forme précise dans une pépite de platine-fer. Elle contient trois minéraux d’après les spectres EDS : un sulfure de cuivre,
palladium, nickel et platine de formule approximative CuNi1,09PtRhIr1,9S4 (CuNi) (RhIrPt)2S4
(cuprorhodsite-malanite), un sulfure de palladium et cuivre, de formule approximative (Pd2,2Cu0,33Pt0,03S) très proche de la vasilite (Pd,Cu)16(S,Te)7 et un tellurure de Pd(Pd3-xTe), la keithconnite. L’inclusion mesure 30 microns dans sa plus grande longueur. MEB de la Direction des Collections (VG Tescan), MNHN (clichés J.- P. Lorand/ S. Pont).
Clichés MEB en électrons rétrodiffusés avec spectre EDS
MEB de la Direction des Collections (VG Tescan), MNHN – Clichés : J.-P. Lorand et S. Pont
Iridium cubique ; notez la forte corrosioion ; Iridium (-osmium) en barillet
Ruthénium (lame de clivage) ; Osmium automorphe
Pépite d’or très pur ; Pépite d’or aplatie, légèrement argentifère
Alliage de platine-fer contenant du palladium et du cuivre.
Noter les surfaces d’aplatissement et stries de frottement.
Alliage de platine-fer ; notez la forme aplatie caractéristique des pépites de platine de Lescheroux.
34 g d’or natif dans une grande batée de 40 cm à fond plat – Lescheroux, Ain. Environ 70 mg (0,2 %) de platinoïdes ont été extraits de cet or,soit une quantité très supérieure à 10 000 grains de MGP. - Photo : B. Ducluzaux.
Stockage des gravats dans la carrière de Lescheroux, Ain – Photo : B. Ducluzaux
