| Les minéralisations en Eléments de Terres Rares de la région de Gakara (Burundi) : contrôle structural, caractérisation pétrologique et géochimique, modèle métallogénique (The Rare Earth Elements mineralization of the Gakara area (Burundi) : structural control, geochemical and petrological characterization, metallogenic model) Ntiharirizwa, Seconde - (2019-12-16) / Universite de Rennes 1, Université du Burundi - Les minéralisations en Eléments de Terres Rares de la région de Gakara (Burundi) : contrôle structural, caractérisation pétrologique et géochimique, modèle métallogénique
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Langue : Français, Anglais Directeur(s) de thèse: Boulvais, Philippe; Midende, Gilbert Discipline : Sciences de la terre et de l'environnement Laboratoire : Géosciences Rennes Ecole Doctorale : EGAAL Classification : Sciences de la terre Mots-clés : Eléments de Terres Rares, bastnaésite, monazite, Gakara, Burundi
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Résumé : Le gisement de Gakara au Burundi est l’un des plus riches gisements en Eléments de Terres Rares (ETR) au monde. La zone du rift est-africain est l’hôte bien connu de nombreuses carbonatites et complexes alcalins associés, mis en place de façon récurrente depuis plusieurs centaines de millions d’années. Les grands gisements d’ETR exploités aujourd’hui dans le monde sont associés à des complexes carbonatitiques. Dans ces complexes, les minéralisations font rarement partie de l’assemblage minéralogique primaire ; elles précipitent à partir des fluides évolués à partir des intrusions magmatiques. Afin de mieux comprendre les mécanismes de mise en place des minéralisations en ETR de la région de Gakara, nous avons employé une approche multidisciplinaire : i) Une étude géologique basée sur les observations de terrain et une étude de la composition minéralogique et des textures de différents faciès du minerai, à partir des outils d’observations microscopiques classiques. ii) Des techniques de datation U-Th-Pb in-situ par La-ICP-MS pour déterminer les âges de la minéralisation primaire (veines de bastnaésite, un fluoro-carbonate d’ETR) et de l’altération hydrothermale (altération en monazite, un phosphate d’ETR) y relative. iii) Une étude détaillée des inclusions fluides piégées dans les cristaux de bastnaésite et de quartz syngénétique de l’altération monazitique pour caractériser les fluides minéralisateurs et ainsi déterminer leur nature et leurs conditions physico-chimiques de mise en place. iv) Une étude des isotopes stables de carbone et d’oxygène sur bastnaésite et quartz pour donner une indication complémentaire sur l’origine des fluides minéralisateurs et les mécanismes mis en jeu. v) L’intégration des données géophysiques et géochimiques acquises par la société Rainbow lors de ses campagnes de prospection pour les confronter aux données de la géologie de terrain afin de mieux comprendre les mécanismes de formation du gisement de Gakara ainsi que discuter l’identification de zones minéralisées nouvelles. Toutes les données acquises dans ces différentes études et les principales observations permettent d’établir un modèle métallogénique global de Gakara comme résultant du dépôt des ETR en conditions hydrothermales dans la croûte supérieure, à partir de fluides exsolvés d’un magma vraisemblablement carbonatitique, fluides ayant ensuite subi une démixtion vapeur à CO2 – saumures aqueuses. Cette démixtion est vraisemblablement le principal mécanisme de précipitation des minéraux de terres rares. L’implication de fluides environnants, peu salés, possiblement issus de la surface, est suggérée. La minéralisation s’est mise en place en marge de l’événement tectonique panafricain, il y a 600 Ma environ et a été affectée par les déformations récentes, possiblement associées au développement du rift est-africain. Abstract : The Gakara deposit in Burundi is one of the richest deposits of Rare Earth Elements (REE) in the world. The East African rift zone is the well-known host of many carbonatites and associated alkaline complexes, which have been in place for many hundred million years. The main deposits of REE mined today in the world are associated with carbonatite complexes. In these complexes, mineralization is rarely part of the primary mineral assemblage; they precipitate from fluids evolved from magmatic intrusions. To better understand the mechanisms of emplacement of REE mineralization in the Gakara area, we used a multidisciplinary approach: i) A geological study based on field observations and a study of the mineralogical composition and textures of different facies of the ore, using conventional microscopic observation tools. ii) In-situ U-Th-Pb dating by La-ICP-MS to determine the ages of primary mineralization (veins of bastnaesite, REE-fluorocarbonate) and hydrothermal alteration (monazitic alteration, REE-phosphate). iii) A detailed study of the fluid inclusions trapped in bastnaesite and quartz crystals associated with the monazitic alteration to characterize the mineralizing fluids and thus specify their nature and physicochemical conditions of emplacement. iv) A study of stable isotopes of carbon and oxygen on bastnaesite and quartz to give a complementary indication of the origin of the mineralizing fluids and the mechanisms involved. v) The integration of geophysical and geochemical data acquired by Rainbow Company during its prospecting campaigns to compare them with field geology data in order to better understand the formation mechanisms of the Gakara deposit as well as to discuss the identification of new mineralized zones. All the data acquired in these different studies and the main observations allow to establish a global metallogenic model of Gakara area. Mineralization is results from the deposition of REE in hydrothermal conditions in the upper crust, from exsolved fluids of a probably carbonatitic magma, fluids having subsequently undergone CO2 vapor – aqueous brine separation. This phase separation was probably the main precipitation mechanism of REE minerals. The implication of surrounding fluids, with very low salinity, possibly coming from the surface, is suggested. Mineralization took place during the pan-African tectonic event, at about 600 Ma, and was affected by recent deformations, possibly associated with the development of the East-African rift. | |||