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Evolution des concepts d’altération des minéraux du groupe du platine
C’est à Augustithis (1965) que nous devons, la première hypothèse de formation de MGP en milieu latéritique sur le complexe ultrabasique de Joubdo en Ethiopie. Deux ans plus tard, Ottemann et al., (1967) suggèrent la formation des MGP pendant la serpentinisation hydrothermale du massif.
Evolution des MGP pendant la serpentinisation hydrothermale
Les premières évidences de formation de MGP à partir de MGP précurseurs pendant la serpentinisation ont été apportées par Stockman et al., (1984). Ils ont montré que les alliages riches en Ruthénium découverts dans les chromitites ophiolitiques du sud-ouest de l’Oregon sont le résultat d’une désulfuration de laurite pendant la serpentinisation hydrothermale. Depuis, de nombreux autres travaux sont venus confirmer ces conclusions: (Corrivaux et al., 1990 ; Gauthier et al., 1990 ; Nilsson, 1990 ; Kieser, 1994 ; Prichard et al., 1994 ; Garuti et al., 1997 ; Moreno et al., 1999 ; Prichard et al., 2001).
Evolution des MGP en milieu latéritique
La latéritisation est une transformation majeure qui affecte le tiers des terres émergées du globe (Pedro, 1968, Nahon, 1986 ; Tardy, 1993) (Figure I-1). C’est un processus majeurs qui modèle la surface des continents, et assure le cycle géochimique des éléments (Zeissink, 1969 ; Grandin, 1973 ; Trescases, 1975 ; Nesbitt et al., 1979, 1992 ; Elias et al., 1981 ; Boulangé, 1983 ; Cramer et al., 1983 ; Colin, 1984 ; Eggleton et al., 1987 ; Marker et al., 1991 ; Tardy, 1993).
Ce processus d’altération supergène intense, concentre dans les matériaux superficiels d’altérites et parfois jusqu’au seuil d’accumulation économique, divers métaux semi-précieux et précieux (Ni, Co, Mn, Au etc.). Les premières hypothèses de remobilisation chimique d’éléments du groupe du platine en milieu exogène remonte au début du siècle (Wagner, 1929). Au cours des trois dernières décennies, de nombreux travaux thermodynamiques et d’études de terrain ont montré la solubilité à des degrés variables, des éléments du groupe du platine en environnements supergènes (Fuchs et al., 1974 ; Bowles, 1986, Mountain et al., 1988 ; Salpeteur et al., 1995 ; Gray et al., 1996 ; Sassini et al., 1998 ; Middlesworth et al., 1999 ; Varajao et al., 2000 ; Azaroual et al., 2001 ; Oberthür et al., 2003).
Les EGP dissous sont susceptibles d’être complexés par un certain nombre de ligands présents dans les environnements latéritiques, transportés et précipités sous forme de MGP secondaires (Bowles et al., 1986, , 1995 ; Salpeteur, 1995 ; Wood et al., 1990, 1996 ; Jaffe et al., 2002). Mountain et al. (1988) par une approche thermodynamique, ont montré que les principaux ligands susceptibles de complexer lesEGP dans les eaux naturelles sont : Cl- , HS- , OH- , NH3, S2O3 2- et les acides organiques (OA- ). Mais la plupart de ces ligands sont trop dilués dans les sols et profils d’altération latéritique (Fuchs et al., 1974). Wood en 1991, a montré expérimentalement l’importance des ions OH- pour le transport du platine dans les eaux de surface à 25°C et dans une gamme de pH variant en 9 et 15.5. A la suite, Azaroual et al. (2001), à 25°C et dans une gamme de pH comprise entre 4 et 10 (conditions physico-chimiques plus proches de celles des systèmes aqueux de surface), confirment l’importance des complexes hydroxylés dans le transport du platine dans les systèmes aqueux de surface et de subsurface avec, 90% du platine transporté sous forme de PtOH+ , 9.7% sous formede Pt(OH)2(aq), 0.2% sous forme de PtCl4 2-, et 0.1% sous forme de PtCl3- . La proportion de platine transporté sous forme de complexes chlorurés dans les environnements hydrogéochimiques de surface et de subsurface paraît donc insignifiante, sauf dans les cas de sites soumis à l’influence de vents marins comme le site de la Rivière des Pirogues.
L’histoire des platinoïdes en Nouvelle-Calédonie remonte au début des années 1980. La première minéralisation décrite est une minéralisation en osmium iridiumruthénium, associée aux chromitites podiformes du massif ultrabasique de Tiébaghi. Cetype de minéralisation, localisé au sommet des séries mantelliques des complexes ophiolitiques, est assez classique et plusieurs indices et gisements sont connus (Harris et al., 1973 ; Stockman et al., 1984 ; Augé, 1985 ; Ohnenstetter et al., 1991 ; Garuti et al., 1999). Les éléments du groupe du platine associés à ce type minéralisation ne présententqu’un faible intérêt économique. Au début des années 1990, une campagne deprospection d’éléments du groupe du platine est lancée parle BRGM dans le cadre de l’inventaire des ressources minières de la métropole et des départements et territoires d’outre-mer. Le volet consacré au Massif ultrabasique du Sud, met en évidence plusieursindices dans les secteurs dunito-gabbroïques de Prony, de la Rivière des Pirogues, de la plaine des lacs et de l’île Ouen (Maurizot, 1992 ; 1993). Ces anomalies, associées à des chromitites stratiformes et localisées dans les séries cumulatives du complexe ophiolitique, révèlent un intérêt économique à cause du rôle majeur joué par le platine (élément à forte potentialité économique) vis-à-vis des autres éléments du groupe du platine. De ce fait, les minéralisations du massif du sud, singulièrement l’anomalie de la Rivière des Pirogues a fait l’objet de nombreux rapports miniers et de publications scientifiques (Maurizot, 1992, 1993 ; Augé et al., 1994, 1995, 1998). La minéralisation en roche de la Rivière des Pirogues présente une paragenèse dominée par des alliages de type isoferroplatine et des minéraux du système Pt-Fe-Cu. On y trouve aussi des sulfures, en majorité de la coopérite (PtS) et dans une moindre mesure des thiospinelles : malanite-cuprorhodsite-cupriridsite de formule générale (Cu, Fe)(Pt-, Ir, Rh)2S4. Une phase inhabituelle et non nommée d’oxydes d’éléments du groupe du platine est mise à jour (Augé et al., 1994, 1995). La minéralisation en roche, considérée comme primaire dans cette étude est contrôlée par des chromitites et des dykes de pyroxénites chromifères (Maurizot, 1992 et 1993 ; Augé et al., 1995, 1998). Leséléments du groupe du platine forment des minéraux du groupe du platine en inclusion dans les cristaux de chromite (Augé et al., 1995). L’ensemble des métallotectes se situent dans la zone de transition entre les niveaux de dunite et de pyroxénite (Maurizot, 1992 ; Augé et al., 1995). Le manteau d’altération, développé au dépend de la minéralisation en roche, montre un enrichissement systématique en platine et en palladium en comparaison à la roche parentale. Le découplage entre les enrichissements en platine et en chrome dans le manteau d’altération a suggéré l’hypothèse d’une dissolution, transport et précipitation des éléments du groupe du platine sous forme de nouveaux minéraux du groupe du platine (Augé et al., 1995). Mais cette hypothèse de formation de minéraux du groupe duplatine en milieu latéritique, défendue par Bowles et al. (1986, 1994 et 1995), est loin de faire l’unanimité, et l’opinion contraire veut que les minéraux du groupe du platine demeurent inertes en milieu supergène. Cependant, si la formation de minéraux du groupe du platine en milieu latéritique est loin d’être formellement établie, les évidences d’une mobilité des éléments du groupe du platine ont largement été apportées (Fuchs et al., 1974 ; Bowles, 1986, Mountain et al., 1988 ; Salpeteur et al., 1995 ; Gray et al., 1996 ; Bandyayera, 1997 ; Sassini et al., 1998 ; Middlesworth et al., 1999 ; Varajao etal., 2000 ; Azaroual et al., 2001 ; Oberthür et al., 2003).
Au laboratoire
Mesure des densités et de la porosité
Qu’elle soit primaire ou secondaire, la porosité est un paramètre important dans le processus d’altération. Elle influence la circulation des solutions d’altération, letransfert et l’accumulation de matières qui vont modifier quantitativement et qualitativement les profils. Le calcul de la porosité est déduite de deux paramètres : lesdensités apparente et réelle des matériaux. La mesure de la densité apparente a été faite par la méthode de la double pesée après enrobage des échantillons dans de la paraffine. Pour la densité réelle, elle a été mesurée à l’aide d’un pycnomètre à eau (une description détaillée des deux méthodes, est proposée en Annexe I).
Séparation minéralogique
La caractérisation morphologique, minéralogique et géochimique de certaines phases a nécessité leur isolement. Plusieurs techniques ont été utilisées : tri manuel sous loupe binoculaire, séparation magnétique à l’aimant ou au Frantz, ou encore déferruginisation et concentration de la fraction inférieure à 2 µm par le procédéMéhra Jackson .
Microscopie optique
Tous les échantillons d’altérite et de sol ont dû être préalablement indurés à la résine au Centre IRD de Nouméa, avant la réalisation de lames minces au Centre IRD de Bondy et au laboratoire de Minéralogie du BRGM à Orléans. Une trentaine de lames minces polies de roche, d’altérite et de sol a fait l’objet d’analyses qualitatives au microscope polarisant ou au microscope métallographique.Ces observations classiques permettent de mettre en évidence les relations d’ordre structural et génétique entre les différentes paragenèses présentes. La microscopie optique a été faite au centre IRD de Bondy, au Service Commun deMicroscopie de l’Université deNancy I et au laboratoire de Minéralogie du BRGM à Orléans.
Microscopie Electronique à Balayage (MEB)
La micromorphologie, les zonations primaires et secondaires des minéraux lourds (chromite et MGP) ont été caractérisées au MEB. La caractérisation des chromites a été faite au Service Commun d’Analyses del’Université Nancy I. L’appareil utilisé est de type Philips XL30, muni d’unspectromètre de collection des photons X par dispersion d’énergie (EDS). Ce dispositif permet une quantification de la composition chimique de la zone analysée, et une cartographie élémentaire par imagerie de photons X. Les minéraux du groupe du platine ont été étudiés au laboratoire de Minéralogie du BRGM à Orléans, avec un appareil de type Jeol JSM 6100.
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Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE I : Introduction et Méthodologie
I INTRODUCTION
I.1 Evolution des concepts d’altération des minéraux du groupe du platine
I.1.1 Evolution des MGP pendant la serpentinisation hydrothermale
I.1.2 Evolution des MGP en milieu latéritique
I.2 Objectifs de l’étude
II Méthodes d’étude
II.1 Sur le terrain
II.1.1 Cartographie des formations de surface
II.1.2 Choix des profils d’altération et échantillonnage
II.1.3 La batée
II.2 Au laboratoire
II.2.1 Mesure des densités et de la porosité
II.2.2 Séparation minéralogique
II.2.3 Microscopie optique
II.2.4 Microscopie Electronique à Balayage (MEB)
II.2.5 Microsonde électronique
II.2.6 Microscopie Electronique à Transmission (MET)
II.2.7 Diffraction de Rayons X
II.2.8 Spectrométrie RAMAN
CHAPITRE II : Milieu Naturel
I Esquisse géographique
I.1 Climat
I.1.1 La pluviométrie
I.1.2 La température
I.2 Végétation
I.3 Le modelé
II Aperçu géologique
II.1 Le noyau ancien
II.2 La couverture sédimentaire
II.3 L’orogenèse néo-calédonienne
II.3.1 L’unité de Poya
II.3.2 La nappe des péridotites
II.3.3 L’unité métamorphique haute pression du nord
II.3.4 Transformations hydrothermales tardives des péridotites
II.3.4.1 La serpentinisation hydrothermale
II.3.4.2 L’altération latéritique
II.3.5 Les platinoïdes dans les roches ultrabasiques
CHAPITRE III : Minéralisation Platinifère de la Rivière des Pirogues
I INTRODUCTION
II Contexte géologique
II.1 Description sommaire des niveaux lithologiques
II.1.1 La dunite
II.1.2 La werhlite
II.1.3 La pyroxénite
II.1.4 Le gabbro
II.2 Contrôle lithologique de la minéralisation
II.2.1 Les dykes recoupant
II.2.2 Les chromitites platinifères
III La minéralisation en roche de la Rivière des Pirogues
III.1 Les alliages Pt-Fe
III.2 La coopérite (PtS)
III.3 La laurite (RuS2)
III.4 La bowieite
III.5 Les thiospinelles
III.6 Les oxydes d’EGP
IV Les formations latéritiques
V La minéralisation secondaire de la Rivière des Pirogues
VI Hypothèse de mise en place de la minéralisation primaire & conclusion
CONCLUSION
