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L'objectif de ce travail de thèse était de réaliser une étude structurale détaillée des minéralisations et des zones d'altération associées, de trois gisements d'or situés au Nord-Ouest du Ghana, sur la marge orientale du Craton Ouest Africain: Kunche et Bepkong, situés dans la ceinture de Wa-Lawra, et Julie situé dans la ceinture de Julie. Ces trois gisements présentent de multiples différences d'ordre géologique, structural, tectonique et géochimique, mais leur caractéristique commune est que leur minéralisation est associée à un métamorphisme de faciès schiste vert. A Julie, la minéralisation aurifère est encaissée dans des granitoïdes de composition tonalite-trondhjemite-granodiorite (TTG) alors qu'à Kunche et Bepkong elle est localisée au sein de formations sédimentaires volcanoclastiques et de schistes graphiteux fortement silicifiés. Cette minéralisation est associée à un réseau de veines souvent boudinées de quartz formées en relation avec une zone de cisaillement orientée Est-Ouest à Julie, mais N à NNO à Kunche et Bepkong, constituant un couloir de déformation de 0.5 à 3,5 km de longueur et de 20 à 300 m de puissance suivant les gisements. La paragenèse d'altération dominante de la zone minéralisée est à séricite, quartz, carbonate et sulfures, et suivant la nature de la roche hôte se rajouteront par exemple la tourmaline dans les granitoïdes et la chlorite dans les schistes ou les métavolcanites. A Julie, l'or est étroitement associé à la pyrite alors qu'à Kunche et Bepkong l'or est associé à l'arsénopyrite. Deux générations d'or sont distinguées ; la première correspond à de l'or invisible associé aux zones de croissance primaire des cristaux de pyrite à Julie et d'arsénopyrite à Bepkong, et de l'or visible tardif en inclusion et plus fréquemment en remplissage de fractures
The objective of this thesis was to perform a detailed structural, mineralization and associated alteration studies of three gold deposits located in northwest Ghana, on the eastern margin of the West African Craton. Thus, the Kunche and Bepkong deposits, located in the Wa-Lawra belt and Julie deposit located in the Julie belt. These three deposits have multiple differences interms of geological, structural, tectonic and geochemical characteristics but gold mineralization in these deposits are all associated with a green schist facies metamorphism. In Julie, the gold mineralization is hosted in granitoids with its composition akin to tonalite-granodiorite-trondhjemite (TTG) where as in the Kunche and Bepkong deposits, the gold mineralization are localized within volcaniclastic sedimentary formations and strongly silicified graphitic schists. The gold mineralization is associated with a network of quartz veins often boudinaged and formed in connection with a shear zones, oriented E-W in the Julie deposit and N to NNW at Kunche and Bepkong deposits. The dominant alteration in the mineralized zone is sericite, quartz, carbonate and sulfides with influences from the host rock. For example, the granitoid is influenced by tourmaline and chlorite in the schists or in themetavolcanic rocks. At Julie, gold is closely associated with pyrite whereas Kunche and Bepkong gold is associated with arsenopyrite. Two generations of gold are distinguished; the first corresponds to the invisible gold associated with primary growth areas in the pyrite crystals in Julie and arsenopyrite in Kunche and Bepkong, and late visible gold inclusions which are frequently found in fracture fillings. In Julie, the mineralizing fluid is rich in CO2, and has low to moderate salinity (NaCl-H2O-CO2 system), trapped in P / T conditions around 220 ° C and <1 kbar; whilst in Bepkong, the mineralizing fluid is associated with quartz are rich in CH4, with a low salinity (CH4-CO2-SO2-H2O system) which indicates that the visible trapping temperatures is around 320°C

La composition isotopique du Plomb a été mesurée sur des lessivages progressifs des minéraux de sulfures des gisements métallifères de la ceinture archéenne de l'Abitibi (Québec). La signature isotopique des gisements en milieu sédimentaire montre que les métaux proviennent d'une croute continentale antérieure à la ceinture de roches vertes, âgée de 2,7 milliards d'années. Les minéralisations associées au volcanisme résultent d'un mélange entre cette source crustale et une source mantellique. L'analyse isotopique à la sonde ionique du plomb et du soufre des galènes de Tristate et du Viburnum trend (Mississippi Valley) met en évidence des variations à courte échelle (100 micromètres) pour ces deux éléments. L'absence de corrélations entre les deux éléments montre l'existence de plusieurs sources de compositions isotopiques différentes et une croissance épisodique. Ces zonations suggèrent que les solutions hydrothermales à l'origine des gisements ont circule dans des fractures avec des débits importants. La modélisation numérique montre que ce type de circulation joue vraisemblablement un rôle important pour la mise en place des gisements du type de la vallée du Missouri. La calibration de la mesure isotopique de l'hydrogène par sonde ionique permet l'analyse de quelques nanogrammes d'échantillons, avec une précision meilleur que 10 %, quand les méthodes classiques en requièrent des milligrammes. L'analyse d'amphiboles dans des xénolites mantelliques équilibres à haute température et haute pression montre des zonations isotopiques importantes à l'échelle du minéral, jusqu'a 60% sur une échelle intra-millimétrique, pour des parasites d'Hawaii et du massif central. Ceci implique la présence d'hétérogénéités isotopiques importantes dans le manteau et une relation temporelle étroite entre les échanges d'hydrogène minéraux phases fluides et le volcanisme qui entraine les xénolites

L'exploration minière axée sur des cibles cachées en profondeur nécessite (i) des techniques efficaces qui sont applicables sur le terrain pour identifier les systèmes de formation de minerai à grande échelle et (ii) des éclaireurs pour pouvoir localiser le minerai à plus petite échelle. Avec le développement rapide des équipements portables ces dernières années, l'importance de l'analyse en temps quasi réel sur le terrain a augmenté en aidant à la prise de décision rapide avant les demandes de laboratoire. Des équipements individuels ont été largement utilisés dans l'exploration des ressources minérales pour réaliser des analyses spectroscopiques. Cependant, les données obtenues par plusieurs techniques sont rarement appliquées pour caractériser les "vecteurs" qui peuvent fournir des informations intéressantes sur les variations dans la lithologie, la géochimie, la minéralogie et la chimie des minéraux. La combinaison des données spectrales obtenues à partir de divers instruments portables est encore plus rare. L’objectif principal de ce travail de thèse est de concilier les données géochimiques acquises à partir de différents appareils spectroscopiques portables afin de déterminer la meilleure information géochimique de chaque technique appliquée en combinant les informations minéralogiques et élémentaires. Dans cette étude, les données élémentaires et minéralogiques sont fournies par six techniques portables: (i) des analyses élémentaires telles que XRF et LIBS pour les éléments majeurs, les traces et les éléments légers, et (ii) des analyses minéralogiques telles que Raman, VNIR-SWIR, MIR et XRD pour contraindre les minéraux de formation de roche, de minerai et d'altération. L'objectif final de cette étude est d'identifier les vecteurs vers le minerai en appliquant les données multispectrales réconciliées, ceux qui sont obtenues à partir de l'échantillon "réel" dans le gisement de sulfure massif volcanogène (SMV) d'Elvira. Pour cela, des procédures étape par étape ont été réalisées : (i) comprendre la méthodologie de chaque technique, (ii) établir une base de données spectrales composée de minéraux naturellement monominéraux, (iii) concevoir d'un arbre de décision pour classer par minéral ou classes de minéraux en fonction des bandes diagnostiques, et identifier et quantifier des minéraux (iv) carbonate et (v) phyllosilicate (i.e., chlorites trioctaédriques et micas dioctaédriques), qui sont des indicateurs du gisement cible. Plusieurs limites de la spectroscopie portable ont été confirmées en fonction de l'appareil lui-même et de l'environnement géologique du gisement d'Elvira. Néanmoins, la spectroscopie portable est efficace pour identifier la présence et les changements de composition de divers minéraux dans des échantillons de roches hétérogènes. Par conséquent, l'analyse spectroscopique sur place peut être l'un des outils de vectorisation pour déterminer l'implication de la minéralisation dans les explorations de minerais cachés
Mineral exploration focused on deeply concealed targets at depth requires effective techniques applicable in the field in order to identify ore-forming systems on a large scale and pathfinders to locate ore on a smaller scale. According to the rapid development of portable equipment in recent years, the importance of near real-time analysis in the field has been increasing by helping fast decision-making support before laboratory requests.Spectroscopic analysis using individual equipment has been widely used in the exploration of mineral resources, but it is rare to apply integrated data from several techniques to characterize “vectors”, which provide variations in lithology, geochemistry, mineralogy, and mineral chemistry. In addition, it is even rarer if the combination of spectral data is obtained from various portable instruments. Therefore, this study aims at reconciling geochemical data acquired from portable spectroscopic devices in order to determine the best geochemical information from each technique applied by combining the mineralogical and elemental information. Elemental and mineralogical data are provided in this study by six portable techniques: (i) elemental analyses such as XRF and LIBS for major, trace, and light elements, and (ii) mineralogical analyses such as Raman, VNIR-SWIR, MIR, and XRD to constrain rock-forming, ore, and alteration minerals.The final objective of this study is to identify vectors to the ore by applying the reconciled multi-spectral data obtained from the “real” sample in the Elvira volcanogenic massive sulfide (VMS) deposit. To achieve this, step-by-step procedures were carried out: (i) methodological understanding of each technique, (ii) establishment of a spectral database consisting of naturally monomineralic minerals, (iii) design of a decision tree to classify by mineral or mineral classes based on diagnostic bands, and mineral identification and quantification of (iv) carbonate and (v) phyllosilicate minerals (i.e., trioctahedral chlorites and dioctahedral micas), which are indicators of the target deposit.Several limitations of portable spectroscopy were confirmed based on the device itself and the geological environment in the Elvira deposit. Nevertheless, portable spectroscopy is effective in identifying the presence and compositional changes of various minerals from heterogeneous rock samples. Therefore, spectroscopic analysis on-site can be one of the vectoring tools to determine the implication for ore mineralization in hidden ore explorations

La Mine Colombia, située dans le District Aurifère d'El Callao, Venezuela, est considérée comme un gisement de type "géant" (i. E. > 500 t Au) car les réserves prouvées sont égales à 23 millions d'onces (= 740 t Au), ce qui fait de ce gisement le plus gros gisement du Craton Guyanais. La minéralisation est encaissée dans des formations basaltiques d'âge paléoprotérozoïque présentant toutes les caractéristiques des basaltes de plateau océanique. La minéralisation se localise au niveau de trois filons sécants sur la foliation, appelés "veine de quartz aurifère Colombia, América et Hansa". Ces "veines" sont en fait constituées par un réseau interconnecté de veines de quartz mais aussi d'ankérite et d'albite, délimitant une caisse filonienne, qui peut être définie par un mur et un toit, dans laquelle le réseau de veines englobe de nombreux fragments de basalte fortement pyritisés. L'or se rencontre quasi-systématiquement dans les fragments de métabasalte, en relation étroite avec la pyrite. Nous considérons ces systèmes de veines comme des "corridors" de déformation minéralisés, qui se seraient formés dans le domaine de transition fragile-ductile, en présence d'un même fluide hydrothermal à H2O-CO2-NaCl et à faible salinité. Ces corridors minéralisés, se formeraient en relation avec une succession de microséismes, à chaque microséisme, une nouvelle génération de pyrite cristalliserait dans les fragments de basalte. Cette pyrite renfermerait systématiquement de l'or soit en substitution dans le réseau cristallin du cristal, soit sous forme de nano-inclusions de sulfosels polymétalliques ; cet or " invisible " représenterait l'or primaire du gisement. De ce fait, nous considérons que l'essentiel de l'or "visible" du gisement serait secondaire et le produit de la remobilisation de l'or primaire "invisible". Nous considérons que cet événement tardif de déformation dans l'orogenèse Transamazonienne est primordial pour avoir des grains d'or visibles et donc un gisement économiquement exploitable
The Colombia Mine is localized in the El Callao Mining District Venezuela. It has Au reserves of 23 million ounces (= 740 t Au), which make it the largest gold mine in Guayana Craton, and grant it the label of giant gold deposit (i. E. > 500 t Au). The mineralization is hosted by the Paleoproterozoic El Callao formation, which is constituted by Fe-rich tholeiitic basalts that were formed in a plateau oceanic setting. Exploitation in the mine is focused on three "vein systems", known as América, Colombia and Hansa quartz veins. These veins systems are actually constituted by a network of interconnected quartz, albite and ankerite veins, which form a large stock enclosed between a hanging wall and a footwall. These interconnected veins include a large number of centimeter- to meter-size altered metabasaltic fragments, rich in pyrite and containing most of the gold mineralization. In the fragments, gold is always closely related to pyrite, either as inclusions, or filling fractures within it. We interpret these vein systems as a shear-fracture hosted mesh, formed in a fragileductile transitional deformation regime by a succession of micro-seisms. Each of these micro-seisms was accompanied by crystallization of a new core/rim pyrite sequence. Furthermore, local change in confining pressure from supra-lithostatic to near-hydrostatic accompanied each pressure drop causing boiling of the hydrothermal fluid, which, in turn, promoted precipitation of "invisible" gold. Later, during pyrite deformation, fluids reacted with pyrite crystals causing coupled dissolution-reprecipitation reactions. In this case, Au and others metals (i. E. , Cu, Te, Bi, Pb, Sb) were lixiviated from pyrite and reprecipitated as visible gold grains, found either in inclusions or in fractures within pyrite, and are almost always accompanied by inclusions of chalcopyrite, tellurobismuthite, sphalerite and ankerite. We conclude that all visible gold in the Colombia Mine is secondary, and that it originated from remobilization of primary, invisible gold. For this reason, we consider that economic gold mineralization in the Colombia mine was favored by the brittle deformation that that took place relatively late in the genesis of the vein network, after hydrothermal pyrite precipitation

Le massif des Beni Bou Ifrour, fenêtre de socle émergeant des bassins néogènes dans le Rif oriental, comprend les gisements de fer les plus importants du Maroc (> 60 Mt exploités de 1915 à 1976). Identifiés comme des skarns à magnétite, leur étude intégrée à plusieurs échelles permet d’en faire des traceurs de l’évolution crustale au sein de ce segment orogénique. A l’échelle du massif, les observations de terrain et microscopiques montrent que les disparités de géologie et de morphologie entre les gisements se révèlent être liées à leurs conditions de mise en place au sein du massif plutôt qu’à des conditions de genèse différentes des minéralisations. Ainsi un modèle en réseau de dykes et sills interconnectés (en « arbre de noël ») peut expliquer ces divergences, déterminées par la position structurale de chaque gisement. La mise à l’affleurement des minéralisations est liée au soulèvement du massif des Beni Bou Ifrour. Les observations de terrain étendues et les nouvelles contraintes chronologiques apportées (datations Ar-Ar, U-Pb, biostratigraphie…) permettent de construire un modèle de type pli sur chevauchement d’avant-pays, dont les translations et déformations majeures résultantes se produisent sur un intervalle de temps très court entre 8 et 6 Ma environ. A l’échelle du Rif oriental, le modèle déduit pour le massif des Beni Bou Ifrour est cohérent avec l’histoire régionale. Il confirme la prééminence de la compression dès 8 Ma, malgré la présence de failles normales qui accommodent en fait le soulèvement généralisé du massif. A l’échelle géodynamique, des analyses de la composition isotopique du Pb ont été réalisées sur les minéralisations épithermales à Pb-Zn associées aux skarns ferrifères. L’étude conjointe du magmatisme néogène trans-Alboran et de la Marge Maghrébine et la comparaison des compositions isotopiques du Pb avec des gisements associés permettent de mieux caractériser un épisode de rupture de panneau plongeant en Méditerranée occidentale, dont nous avons pu estimer la vitesse moyenne : environ 7-8 cm/an entre 20 et 8 Ma
The Beni Bou Ifrour massif is a basement window surfacing among Neogene basins in the oriental Rif. It includes the biggest iron deposits of Morocco (> 60 Mt mined from 1915 to 1976). Identified as magnetite skarn deposits, a multi-scale integrated study allows to use them as tracers of the crustal evolution of this orogenic segment. At massif scale, field and microscopic observations display a diversity of geologic and morphologic features among the deposits. They appear to be linked to different emplacement conditions rather than genetic considerations. A dyke and sill inter-connected network (“christmas tree”) can thus explain those differences, determined by the structural position of each deposit. Outcropping of the mineralizations is related to the uplift of the Beni Bou Ifrour massif. Extended field observations and new chronological constraints (Ar-Ar and U-Pb datings, biostratigraphy…) allow to define an avant-pays thrust and fold model. Resulting translations and major deformations are restricted to a short time span between 8 and 6 Ma. At the Rif scale, this model of the Beni Bou Ifrour fits the regional history and attests the compression preeminence since 8 Ma, despite normal faults which accommodate the general uplift of the massif. At a geodynamic scale, Pb isotopic compositions have been performed on the epithermal Pb-Zn mineralizations associated to the iron skarn deposits. The combined study of Neogene Trans-Alboran and Mediterranean Maghreb margin and comparison of Pb isotopic compositions with associated deposits allow to constrain a slab breakoff event in western Mediterranean. We estimate its average velocity at about 7-8 cm/yr between 20 and 8 Ma