Etude métallogénique du district aurifère de Syama

Géologie du Birimien de la partie sud-occidentale du Mali et de la ceinture de Syama/Bagoé

     Le Birimien de la partie sud-occidentale du Mali (hors les fenêtres de Kayes et de Kéniéba) est formé par une succession d’unités orientées NNE-SSW, définies par Milési et al. (1989 ; 1992; 2004) comme une succession de ceintures de roches vertes et de bassins sédimentaires. On distingue, d’ouest en est: la ceinture de Yanfolila, 60 km de large environ, située le long de la marge orientale du bassin de Siguiri, recoupée par la zone de cisaillement de Siékorolé (Siékorolé Shear Zone, SSZ); la ceinture de Morila, 50 km de large environ, située le long de l’immense domaine granitique de Bougouni qui occupe la partie centrale du Sud-Ouest Mali ; la ceinture de Syama, la plus étroite, 30 km de large environ, située le long de la frontière Mali – Burkina Faso. Ces trois ceintures disparaissent au nord sous les sédiments phanérozoïques du bassin de Taoudéni. Les deux dernières ceintures sont séparées par la zone de cisaillement du Banifing (Banifing Shear Zone, BSZ) qui se raccorde au Sud à la faille de Sassandra séparant le bouclier archéen de Man du domaine birimien Baoulé-Mossi (Fig. 3). La ceinture de Yanfolila renferme des formations volcaniques de type d’arc, connu localement sous le terme de « formation volcanique de Nani », et des séquences remaniées de grauwackes similaires à celles trouvées dans le bassin de Siguiri. La formation de Nani comprend des basaltes tholéiitiques et des andésites basaltiques, intercalées avec une séquence de laves dacitiques, de coulées et de brèches pyroclastiques ; elles ont été datées à 2212 ± 6 Ma (Lahondère et al., 2002).. La ceinture de Morila renferme également des laves basaltiques à andésitiques intercalées avec un ensemble de formations volcano-sédimentaires ; des intrusions felsiques ont été datées à 2132–2097 Ma (McFarlane et al., 2011). Ces unités sont recoupées par des plutons et des « stocks » de granitoïdes (Milési et al., 1992) mis en place à différentes périodes : 2074 ± 9, 2098 ± 5, 2136 ± 6 et 2152 ± 16 Ma (Liégeois et al., 1991; Olson et al., 1992). Les formations de la ceinture de Syama sont dans l’ensemble assez similaires à celles de la ceinture de Yanfolila mais sont structuralement beaucoup plus déformées avec des séries renversées. Ces différentes formations sont intrudées par des plutons (diorite de Finkolo datée à 2049 ± 38 Ma, Liégeois et al., 1991) et des massifs de granitoïdes dont le plus important, le massif de Sadioula, recoupe la limite nord-ouest de la ceinture de Syama. En 1999, Kushnir (1999) propose pour les différentes formations du Birimien malien de nouvelles appellations adoptées par différentes compagnies minières travaillant dans cette partie du pays. Il définit la ceinture volcano-sédimentaire de Bagoé équivalent de la ceinture de Syama. Elle est affectée par la zone de cisaillement de Syama-Bananso (Milési et al., 1989 ; 1992 ; Girard et al., 1998. Standing, 2005), sur laquelle se localisent les gisements aurifères de Syama et Tabakoroni ainsi que l’indice de Tellem. La ceinture de Bagoé est en contact à l’Ouest avec le bassin sédimentaire du domaine Kadiana-Madinani et à l’Est avec les formations sédimentaires du domaine de Kadiolo. Dans la suite du travail nous adopterons la terminologie de Kusnir. La ceinture de Bagoé se présente (Olson et al., 1992 ; Diarra, 1996; Ballo et al., 2016) comme une suite de formations orientées NNE-SSW à pendage ~ 60° W affectées par une série de failles chevauchantes globalement parallèles aux limites lithologiques (Fig.4). La description des différentes formations de la ceinture se fera à partir d’une coupe W-E (Fig. 5) et en utilisant la terminologie de Ballo et al. (2016). A l’Ouest affleure la formation de Sikoro appartenant au domaine Kadiana-Madinani. Elle est constituée principalement par des grauwackes argileuses fines et des shales graphiteux ; au sein de ces séries s’intercalent des passées étroites de basaltes tholéiitiques. Ces formations, à fort pendage Ouest, sont recoupées par des dykes de composition andésitique ou des lamprophyres et par de petits corps felsiques. La formation de Sikoro chevauche localement la formation de Syama dans laquelle se trouve la mine de Syama. La formation de Syama est formée à l’Ouest par des formations métasédimentaires avec quelques intercalations basaltiques et à l’Est par des séries essentiellement basaltiques ; ces dernières sont les plus représentées au sein de la ceinture et sont recoupées par des dykes porphyriques et des petits corps intrusifs de diorites. La formation de Syama chevauche la formation de Ngolopènè par l’intermédiaire de la shear zone de Syama-Bananso, zone de concentration privilégiée de la minéralisation. A l’Est, la formation de Ngolopènè appartenant au domaine Kadiolo constitue le mur de la structure. Elle est formée par une série détritique renfermant en particulier des conglomérats comprenant des éléments de la série de Syama dont de rares fragments de basalte. Cette formation n’est pas minéralisée (Olson et al., 1992). L’ensemble des formations de la ceinture de Bagoé sont affectées par un métamorphisme syntectonique de faciès schiste vert avec développement de chlorite, albite, épidote, quartz et calcite.

Le lamprophyre

    Les lamprophyres ont été observés dans la carrière de Syama. Ils constituent au sein des basaltes des corps allongés parallèlement à la structure générale semblables à des filons mais leurs contacts avec les basaltes sont marqués par des accidents. Leur puissance est variable de quelques mètres d’épaisseur à 75 m pour certains corps. Les lamprophyres sont des roches sombres affectées par la foliation métamorphique majeure, fortement à très fortement altérées. Ils montrent une texture microgrenue à porphyrique. Dans les faciès très altérés, les lamprophyres montrent une texture microgrenue avec des phénocristaux de fuchsite (300 à 500 μm) de couleur vert d’eau contenus dans une matrice claire à grains fins constituée majoritairement de quartz et de carbonate (Fig. 24 B). Dans les faciès les moins altérés on reconnaît des phénocristaux d’amphibole de composition correspondant à de la hornblende avec XMg : 0.7 (Tableau 5); des reliques de minéraux ressemblant à de la biotite (phlogopite possible) et possiblement d’olivine ; d’albite (An% inf. à 1) contenus dans une mésostase de petits cristaux d’albite (dominante), de chlorite, de séricite, de calcite, d’ankérite, de leucoxène et de quartz (Fig. 24 C et D). Les minéraux opaques sont localement abondants et représentés par des grains de chromite (jusqu’à 2%) et de rares pyrites. Les fuchsites proviendraient de l’altération du phlogopite ou de l’olivine ; ce sont des micas chromifères qui contiennent très fréquemment des cristaux de chromite. La présence de la fuchsite montre la proximité ou la présence zones minéralisées. En résumé dans les lamprophyres la paragenèse primaire (magmatique) est formée par l’association olivine, amphibole, phlogopite, plagioclase alors que l’association métamorphique et hydrothermale est représentée par la chlorite, la fuchsite, l’albite, l’ankérite, la séricite et le quartz.

Etude pétrographiques des échantillons du gisement de Tellem

     Comme à Syama il n’existe pas d’affleurement à Tellem. Resolute Mining a réalisé sur ce site des travaux à partir des observations et interprétations de différents sondages et traitement des images géophysiques. Ces travaux stipulent que la roche saine se rencontre à une profondeur atteignant localement 100 m. La roche est recouverte par une zone de saprolite dont l’épaisseur varie de 3 à 90 m environ, elle-même recouverte par la cuirasse latéritique. Le gisement de Tellem comme celui de Syama est constitué par des formations volcaniques et métasédimentaires mais les basaltes n’ont pas été reconnus. En revanche on a observé une roche plutonique de type microgranite. Les roches metasédimentaires et volcanosédimentaires sont orientées NNE-SSW avec un fort pendage Ouest et sont affectées par une foliation majeure subverticale NNE définie par une paragenèse de faciès schistes verts et par une série de chevauchements parallèles. Les principaux faciès lithologiques sont semblables à ceux de Syama et de Tabakoroni avec des roches volcanoclastiques, des roches métasédimentaires (black-shales) et des zones silicifiées. On reconnaît en outre un faciès qui semble spécifique du gisement : un microgranite. Les roches volcanoclastiques à pyroclastiques correspondent au faciès le plus abondant formant des assises de plusieurs dizaines de m pour les plus importantes. Elles se présentent comme des roches de teinte sombre à texture variable (d’isogranulaire à hétérogranulaire). Les roches volcanoclastiques hétérogranulaires se caractérisent, par rapport à celles de Syama et Tabakoroni, par la présence de gros cristaux quartzeux dont la taille varie de 4mm à 200µm au sein d’une matrice de très petits cristaux micrométriques de quartz, albite, phyllites et carbonates (Fig. 28 E et F). Ces gros cristaux ovaliformes s’allongent parallèlement à la foliation. Ils sont constitués soit d’un seul cristal souvent à extinction roulante soit d’un agrégat de cristaux de taille moyenne. Ils sont interprétés comme résultant du comblement d’anciennes vacuoles laissées par la libération de gaz piégés dans la roche (Alric, 1990). Les pyroclastites contiennent également des cristaux dispersés d’allanite et de titanite. Les argilites forment des bandes métriques alternant avec les roches volcanoclastiques. Elles présentent les mêmes caractères lithologiques que celles de Syama (Fig. 28 G). Le microgranite porphyrique paraît être un faciès spécifique de Tellem. Il se présente comme un filon dont la l’épaisseur varie de 10 à 30 m, intrusif au sein des pyroclastites (Resolute Mining Limited. 2010). C’est une roche claire avec des mégacristaux (millimétriques) inclus dans une matrice à grain fin (Fig. 28 A). Elle montre des degrés d’altération très variés. Dans les faciès les moins altérés les phénocristaux sont représentés par les plagioclases (~ 20% du mode), la muscovite (~ 20% du mode), le quartz (~ 10% du mode) et la matrice par l’albite, le quartz et les phyllites (séricite et chlorite) et les carbonates (Fig. 28 B et D). Les feldspaths ont une composition d’albite (Fig. 29). L’altération du microgranite est hétérogène et dans les faciès les plus altérés, l’albite et les phyllites peuvent représenter jusqu’à 80% de la roche. Le microgranite est recoupé par de nombreuses veines d’épaisseur centimétrique à millimétrique remplies de petits cristaux de calcite, quartz, albite, chlorite (Fig. 28 C, Fig. 30). Ces veines montrent fréquemment à leurs épontes le développement de cristaux de sulfures.

Les andésites-dacites

     Les deux échantillons d’andésite-dacite provenant du gisement de Tabakoroni sont caractérisés par de fortes teneurs en SiO2, Al2O3, Na2O (respectivement égales à 67, 16 et 6%). Elles sont fortement enrichies en Terres Rares avec une ∑REE comprise entre 95 et 101 ppm et sont fortement fractionnées avec un très fort enrichissement en terres rares légères (La/YbCN = 31–40) (Fig. 33 c). Dans le diagramme multi-élémentaire normalisé au Manteau Primitif (Fig. 33 d), les échantillons d’andésite-dacite montrent une nette anomalie négative en Nb – Ta. Le rapport Zr/Y des andésites se situe entre 10 et 20, valeur compatible avec une affinité calco-alcaline. Ce résultat est confirmé par le diagramme de Ross et Bédard, (2009) qui place nettement les échantillons d’andésite dans le domaine calco-alcalin (Fig. 33 e)

Le style de la minéralisation

    A Syama, la zone minéralisée apparaît essentiellement dans certains faciès comme les basaltes bréchifiés, les black shales, les conglomérats bréchifiés et de façon moins importante dans les pyroclastites, les lamprophyres et même dans les filons d’andésite. Elle est associée à un stockwork de veines à carbonates (ankérite et dolomite) et quartz (Fig. 36 A & B) qui évolue localement en une zone de brèche polygénique composée de débris anguleux de black-shale et de pyroclastite dans un ciment quartzo-carbonaté (Fig. 36. C) ; ces zones de brèches peuvent également affecter les autres types de roches encaissantes : basalte, pyroclastite, black-shale et parfois lamprophyre. Dans ces brèches les éléments seront euxaussi englobés dans une matrice à quartz, ankérite et albite. Quelle que soit la nature de la roche hôte, la minéralisation aurifère est fréquemment associée à la pyrite qui se développe majoritairement aux épontes de ces veines comme le montrent les échantillons de basalte, de lamprophyre et d’argilite carbonée (Fig. 36 B, D & E). C’est la formation basaltique qui constitue la principale roche hôte de la minéralisation (Fig. 36 A & D) mais celle-ci se rencontre aussi dans les formations métasédimentaires intercalées dans les basaltes comme les argilites riches en matière carbonée (black-shales, Fig. 36 E & F), et les pyroclastites avec la même organisation que dans les basaltes, à savoir plusieurs générations de veines recoupant la roche hôte ; enfin, la minéralisation se rencontre également dans les filons de lamprophyre (Fig. 36 B) et les dykes quartzo-feldspathiques tardifs, sécants sur les structures liées à la shear-zone.

Table des matières

Introduction
Chapitre I. Contexte géologique général et gisements aurifères du Craton Ouest-Africain
I.1 Caractères géologiques généraux du Craton Ouest-Africain
I.2 Géologie du Birimien de la partie sud-occidentale du Mali et de la ceinture de Syama/Bagoé
I.3 Caractères généraux des gisements aurifères orogéniques du Craton Ouest-Africain
I.4 Caractères généraux des gisements aurifères orogéniques du Mali
Chapitre 2. Méthodes et Techniques analytiques
I- Echantillonnage
1) Introduction
2) Préparation des échantillons
II Méthodes d’observation
1) Le microscope optique
2) Le microscope électronique à balayage (MEB)
III) Méthodes analytiques
1) La microsonde électronique CAMECA SXFIVE
2) La méthode de la Spectrométrie de Fluorescence aux rayons X (XRF)
3) La méthode ICP-MS
4) La méthode LA-ICP-MS pour l’analyse « in situ » des sulfures
I-Etude pétrographique
I-1.Etude pétrographique des échantillons du gisement Syama
I.1.1 Les basaltes
I.1.2. Le lamprophyre
I.1.3 Les roches métasédimentaires et volcanosédimentaires
I.1.4 Les andésites
I.1.5 Les faciès silicifiées
I.2. Etude pétrographique des échantillons du gisement de Tabakoroni
I.3 Etude pétrographiques des échantillons du gisement de Tellem
I.4 Etude comparative de la pétrographie des formations des trois gisements
II. Etudes géochimiques des roches magmatiques
II.1 Introduction
II.2 Classification
II.2. 1 Mobilité des éléments
II.2.2 Les basaltes
Chapitre 4 : Etude structurale
I.Introduction
II.Caractéristiques des méga et mésostructures
II.1. La schistosité
II.2. Les chevauchements
II.3. Les plis d’entrainement
II.4. Les zones de cisaillement
II.5. Les failles
III.Caractéristiques des microstructures
III.1. Les veines
III.2. Les stylolithes
IV.Séquence de déformations
V.Comparaison de la séquence avec les autres séquences proposées dans la littérature Miller et Diarra (Tableau 9)
Chapitre 5 : Etude de la minéralisation
I.Introduction
II. Le style de la minéralisation
III. Caractéristiques de la minéralisation
III.1 Pyrite et arsénopyrite
III.2 Or
III.3 Les sulfosels
IV. Concentration en éléments traces des pyrites et arsénopyrites
V. Etude des inclusions fluides
V.1 Inclusions fluides de Syama
V.2 Inclusions fluides de Tabakoroni
V.3 Inclusions fluides de Tellem
V.4 Conclusions
V.5 Comparaison avec les données IF d’autres gisements du craton Ouest africain
VI. Estimation des conditions métamorphiques des roches encaissantes de la minéralisation
VI.1 Approche méthodologique
VI.2 Méthode du « multi-équilibre » pour l’estimation thermobarométrique
VI.3 Résultats pour les échantillons de la ceinture de Bagoé
VII. Discussion
VII.1 Modèle génétique de formation des sulfures et de la minéralisation aurifère
VII.2 Différences structurales et minéralogiques entre les trois gisements
VIII. Comparaison entre les minéralisations de la ceinture de Bagoé et celles des autres gisements situés dans la partie sud-occidentale du Mali
Conclusions & Perspectives
Conclusions générales
Perspectives
Références bibliographique

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