MÉTALLOGÉNIE DU GISEMENT AURIFÈRE DE YAHO, CEINTURE BIRIMIENNE DE HOUNDÉ, BURKINA FASO

 

PROBLÉMATIQUE GÉNÉRALE:

LES PALÉOPLACERS AURIFÈRES DU PRÉCAMBRIEN:

Les gisements d’or primaires et secondaires forment deux types de gisements qui se distinguent par différents paramètres dont essentiellement la source de l’or et les processus géologiques qui contrôlent leur formation; l’un dérive de l’autre par les processus classiques de la sédimentation (dégradation, érosion, transport, dépôt et processus diagénétiques). Gosselin et Dubé (2005) ont répertorié 452 gisements d’or, tous types confondus, à plus d’un million d’onces (34 tonnes Au) dans le monde. Le nombre élevé et la diversité des gisements aurifères à travers le globe ont poussé plusieurs auteurs à les inventorier afin d’aboutir à des classifications. La classification des gisements aurifères est plus qu’un exercice théorique car elle donne une base essentielle pour l’évaluation des ressources, la désignation des stratégies d’exploration (quel type de gisement recherché, où et comment) et l’évaluation des prospects (Robert étal., 1997).

Plusieurs classifications sont proposées dans la littérature (Groves et al., 1998 ; Kerrich et al., 2000; Goldfarb et al., 2005). Robert et al. (1997) distinguent 16 types de gisements aurifères (figure 1) en fonction de la profondeur crustale de mise en place. Les gisements aurifères primaires (types 2 à 16) de cette classification sont simplement regroupés en trois types (Groves et al., 1998): 1) épithermal (types 2 à 5) en incluant les sulfures massifs volcanogènes riches en or ; 2) porphyrique ± skarn (types 6 à 13) ; et 3) orogénique (types 14 à 16).

La plupart des gisements aurifères de l’Afrique de l’Ouest sont classés dans la catégorie des gisements orogéniques (Goldfarb et al., 2001; Béziat et al., 2008). Ce type de gisement est généralement interprété comme le résultat d’une focalisation de fluides tardifs durant la déformation active et le métamorphisme des terrains volcano sédimentaires et plutoniques (Groves et al., 1998; Hageman et Cassidy, 2000; Kerrich et al., 2000). Qu’ils soient silicates ou aqueux, les fluides sont des acteurs majeurs dans la genèse des concentrations minérales (Jébrak et Marcoux, 2008). Le modèle de dévolatilisation métamorphique (Phillips et Powell, 2009) a été proposé en remplacement de celui du continuum (Gebre-Mariam et al., 1995; Groves et al., 1998) qui présentait aucune contrainte quant à la profondeur de formation des gisements orogéniques. Dans ce nouveau modèle génétique, les roches hydratées et carbonatées, particulièrement les roches métabasiques, sont dévolatilisées essentiellement à la transition des faciès schistes verts-amphibolite dans un contexte orogénique. La migration des fluides se fait via les zones de cisaillement et/ou de fracture hydraulique dans les zones de basses pressions.

Selon les mêmes auteurs, de nombreuses caractéristiques géologiques enregistrées dans les gisements orogéniques de nos jours, reflètent des modifications subséquentes superposées sur les produits de ce processus de dévolatilisation métamorphique.

Les placers métallifères anciens (Archéen et Protérozoïque) sont reconnus dans plusieurs régions du monde, dont 1) le Super groupe de Witwatersrand en Afrique du Sud, 2) le Groupe de Tarkwa en Afrique de l’Ouest et 3) les groupes de Roraima en Guyane, Jacobina et Sierra de Carrego au Brésil dans le craton guyanais. Ensemble, ces roches  détritiques représentent la plus importante source d’or (30% des réserves mondiales), d’uranium et autres métaux (Mikhailov, 2006). De ce fait, ils ont été sujets à de nombreuses études qui ont focalisé sur leurs corrélation, structure, composition, genèse, géochronologie, relation avec les séquences sous et sus-jacentes et l’origine de l’or. Ce dernier paramètre ayant été pendant longtemps un point de controverse entre les géologues qui s’intéressent à ce type de gisement.

Le Bassin de Witwatersrand
Le bassin de Witwatersrand, situé au sein du craton Kaapvaal (Afrique du Sud), est la plus grande source aurifère connue: en 1999, les champs aurifères du bassin de Witwatersrand représentaient 35% de l’or mondial (Conradie, 2000). Le bassin est de forme ovale et s’étend sur 320 km de long en direction NE par 160 km de large en direction NW. L’origine de l’or a toujours été discutée depuis la découverte des gisements aurifères du Witwatersrand: un modèle paléoplacer sédimentaire a toujours été défié par les défenseurs d’un modèle hydrothermal en dépit du grand succès de l’application de la sédimentologie dans l’exploration de jour en jour (Frimmel et Minter, 2002). L’or est essentiellement contenu dans les conglomérats monogéniques à galets de veines de quartz ou « reefs ».

LeTarkwaien
Le Groupe de Tarkwa ou Tarkwaien est défini dans le craton ouest-africain (Junner et al., 1942, Sestini 1973 et 1976, Sylvain, 1978, Hirdes et al., 1987, Bossière et al., 1996, Kulish et Mikhailov, 2000, Pigois et al., 2003). Il est particulièrement bien connu et étudié au Ghana où il encaisse d’importantes minéralisations aurifères (Tarkwa, Ntronang, Bippo Bin, Damang). Le Tarkwaien est habituellement considéré comme les détritus des roches birimiennes qui ont été exhumées et érodées durant l’événement tectono-thermal éburnéen (Bonhomme, 1962, Eisenlohr et Hirdes, 1992). La composition des faciès conglomératiques diffère d’une région à une autre et ceci s’explique par la variabilité de la nature du substratum. En effet, le substratum volcano-sédimentaire du craton ouest africain présente des caractéristiques pétrographiques et géochimiques qui peuvent différer d’une zone à une autre ; notamment, les différentes aires volcaniques forment des entités indépendantes présentant des caractères volcanologiques et chimiques variés traduisant la diversité de l’évolution magmatique dans le temps et dans l’espace (Milési et al., 1989). Le Tarkwaien recouvrerait le Birimien avec une discordance angulaire et structurale (Milési et al., 1989, Bonkoungou, 1994) mais d’autres auteurs (Mikhailov, 2006) attestent l’absence d’un hiatus et d’une discordance substantiels entre ces deux groupes. En outre, les données structurales indiqueraient que les roches birimiennes et tarkwaiennes ont été déformées conjointement durant un seul événement de déformation progressive (Eisenlohr et Hirdes, 1992). Il faut souligner que cette controverse demeure jusqu’à présent. La succession lithostratigraphique du Tarkwaien au Ghana (figure 1.3) a été subdivisée en quatre termes (Milési et al., 1989) qui sont, de bas en haut: 1) la Formation gréso-conglomératique de Kawere (250-700 m); 2) la Formation grésoconglomératique de Banket (250-500 m) renfermant les conglomérats à galets de veines de quartz ou « reefs » hôtes des minéralisations aurifères ; 3) la Formation de Tarkwa, essentiellement phylliteuse (120-400 m) ; et 4) la Formation de Huni, composée de grès fins (1200 m). Les quatre formations sont recoupées par des dykes de composition diverse (acide à basique) fréquemment hydrothermalisés. Cette stratigraphie générale du Tarkwaien semble être bien établie et reconnue partout au Ghana et les quatre formations se distinguent les unes des autres de par leurs assemblages lithologiques spécifiques. Cependant, les faciès tarkwaiens, mis en évidence ailleurs dans le craton ouest-africain, sont difficilement ou partiellement corrélables avec l’une ou l’autre de ces quatre formations décrites au Ghana du fait qu’ils couvrent des surfaces d’extension réduite, isolées les unes des autres et n’ont pas fait l’objet d’études aussi détaillées, notamment du point de vue sédimentologique (Milési et al., 1989). Les roches tarkwaiennes présentent une caractéristique commune qui est leur environnement de dépôt fluvio-deltaïque (Sestini, 1973, Vinchon, 1989).

Le bouclier guyanais
Dans le bouclier guyanais (Amérique du Sud), de nombreuses séquences sédimentaires remplissant des bassins avant-pays, déformées et métamorphisées aux faciès des schistes verts inférieurs, ont été décrites notamment au Suriname et en Guyane française (Milési et al., 1995, Voicu et al., 2001). Des épaisses séquences de roches élastiques terrigènes (formations d’Armina, de Rosebel ou Détritiques Supérieurs) incluent des conglomérats et grès et sont considérées comme les équivalents immatures des roches tarkwaiennes de l’Afrique de l’Ouest (Voicu et al., 2001, Bossière et al., 1996, Ledru et Milési, 1991). Plusieurs gisements et indices d’or ont été décrits dans ces séquences conglomératiques, révélant ainsi le potentiel aurifère du Suriname et de la Guyane française (Voicu et al., 2001). La région de Serra de Jacobina (craton Sâo Francisco, Brésil) contient les restants d’un bassin précambrien (Groupe Jacobina) reposant près de la marge est du bloc Gaviâo qui est un socle gneissique à Tonalite-Trondhjémite Granodiorite (Teixeira et al., 2001). Le bassin (200 km de long sur 15-25 km de large) a été développé au Paléoprotérozoïque à la limite entre deux blocs archéens contrastés (le bloc Jequié et la ceinture Salvador-Curaçâ à l’est et le bloc Gaviâo à l’ouest) durant une tectonique de mouvements senestres et chevauchants combinés (Ledru al., 1997). Les unités lithologiques du bassin sont divisées en 5 formations qui sont, de la base au sommet: 1) la Formation Serra do Côrrego consistant en des conglomérat, quartzite et schiste; 2) la Formation Rio do Ouro (plus de 100 km d’extension) composée de métagrès à stratification entrecroisée avec des intercalations de métapélites noires; 3) la Formation Cruz das Aimas comprenant des métapélites et quartzites à aluminosilicates; 4) la Formation Serra do Meio faite de quartzite et conglomérat avec intercalations de schistes aluminosilicates; et 5) les phyllites évoluant graduellement en quartzite et conglomérat de la Formation Serra da Paciênca.

SYNTHÈSE
Les séquences gréso-conglomératiques des bassins précambriens de Witwatersrand, de  Tarkwa, de Rosebel et de Jacobina constituent des grandes réserves d’or mondiales. De prime abord, un contrôle lithologique est la caractéristique principale de ces types de gisements aurifères. Cependant, les études détaillées démontrent la présence d’une activité métamorphique et/ou hydrothermale affectant les différentes unités d’où le terme « paléoplacers modifiés » qui leur est attribué. Des similarités (âge, lithologie) existent entre ces différents bassins aurifères mais des différences sont également notées notamment le style de minéralisation (tableau 1.1). Selon Milési et al. (2002), la prépondérance des oxydes ou des sulfures dans les conglomérats aurifères dépendra de l’étendue des processus de remobilisation versus les processus hydrothermaux-magmatiques, sans tenir compte si l’atmosphère était oxydant ou réducteur; d’où 1) le modèle des paléoplacers modifiés à oxydes dominants de Tarkwa; 2) le modèle hybride de la Guyane française; et 3) le modèle à sulfures dominants de Jacobina.

CADRE GÉOLOGIQUE RÉGIONALE ET PROBLÉMATIQUES LOCALES:

GÉOLOGIE RÉGIONALE
La dorsale de Man ou Léo (Bessoles, 1977) constitue une entité géologique localisée dans la partie sud du craton ouest-africain. Elle comprend un ensemble archéen à l’ouest (domaine Kenema-Man) et un autre d’âge paléoprotérozoïque à l’est (domaine Baoulé Mossi). La limite entre les deux domaines est classiquement identifiée par la faille Sassandra en Côte d’Ivoire (figure 1.4). Le domaine Baoulé-Mossi intéresse la Guinée, le sud du Mali, la Côte d’Ivoire, le Ghana, le Burkina Faso, le Niger et le Nord du Togo (Milési et al., 1989). Kitson (1928) a introduit le terme « Birimien » pour désigner un ensemble de terrains volcano-sédimentaires de la rivière Birim au Ghana. Dès lors, cette notion a été reprise (Junner, 1940) puis généralisée (Bessoles, 1977) pour attribuer l’ensemble des terrains paléoprotérozoïques de l’Afrique de l’Ouest au cycle « birimien ». Bonhomme (1962) désigne par « Éburnéen », l’ensemble des événements tectoniques, métamorphiques et plutoniques qui affectent les terrains birimiens entre 2200 et 2000 Ma. Les terrains paléoprotérozoïques forment des bassins sédimentaires étroits et des ceintures volcaniques linéaires ou curvilignes correspondant à une période d’accrétion autour de 2,1 Ga (Abouchami et al., 1990, Boher et al., 1992, Taylor et al., 1992) durant l’orogenèse éburnéenne qui prenait place entre 2,1 et 2,0 Ga (Bonhomme, 1962, Liégeois et al., 1991) et était contemporaine avec la mise en place des grands plutons de granitoïdes (Leube et al., 1990, Pons et al., 1995, Naba et al., 2004). Pendant longtemps, la relation stratigraphique entre les unités du Birimien à dominance détritique et volcanoclastique (volcanoclastites dacitiques, turbidites, shales, cherts, carbonates, sédiments riches en manganèse et graphite ; Leube et al., 1990, Roddaz et al., 2007) et celles à dominance volcanique (laves tholéitiques de type MORB et à affinité calcoalcaline) a divisé les auteurs. Les premières représenteraient le Birimien inférieur et les secondes correspondraient au Birimien supérieur pour les uns (Junner, 1940, Ledru et al., 1989, Milési et al., 1992) alors que d’autres proposaient l’inverse (Bassot, 1969, Vidal et al., 1996). Quant à Leube et al. (1990), les roches volcaniques et sédimentaires birimiennes ont été déposées de manière contemporaine comme des équivalents latéraux. De nos jours, la plupart des géologues admettent que les volcanites mafiques de type MORB constituent la base lithostratigraphique dans le système Birimien (Le Metour et al., 2003, Baratoux et al., 2011 ).

TYPOLOGIE DES MINÉRALISATIONS:

Le gisement aurifère de Yaho est connu sur une extension de 1,7 km de long (figure 2.1) dans la partie sud des propriétés minières de Mana Minéral S.A. Son potentiel est estimé à 724 000 onces – Au en ressources minérales mesurées et indiquées (Communiqué de presse SEMAFO du 11 Juillet 2012). Les teneurs économiques d’or sont associées à un grand couloir de déformation à altération hydrothermale manifeste avec la présence de sulfures disséminés (pyrite et arsénopyrite essentiellement). Sa proximité avec les gisements aurifères en production de Wona (Augustin, 2011) et de Nyafé (Béland, 2009) et les gisements en développement de Fofina et de Fobiri (Gaboury, 2011, Paulin Bissonnette, 2012) démontre l’importance du potentiel minier dans cette partie de la ceinture birimienne de Houndé (figure 1.6). Une caractérisation des différents styles de minéralisations permettra donc une meilleure compréhension de la distribution et du contrôle de l’or.

DISTRIBUTION SPATIALE ET STYLES DES MINÉRALISATIONS:

DISTRIBUTION SPATIALE
Sur les figures 2.1 et 5.1, une corrélation est observée entre les teneurs économiques en Au et les wackes lithiques. La minéralisation aurifère de Yaho présente donc une relation spatiale intrinsèque avec cette unité lithologique et dans une moindre mesure avec les conglomérats polygeniques qui forment des bandes intercalées dans cette dernière. Les pélites réparties de part et d’autre de l’ensemble lithologique wackes lithiques – conglomérats polygeniques ne renferment pas de valeurs aurifères à potentiel économique. Le contrôle lithologique est confirmé par la vue en coupe des sections 15675N et 1310200N (figure 5.2.A et B) qui montrent, aussi, que les minéralisations définissent un système anastomosé. La réalisation et l’interprétation de ces deux sections étant basées sur la description des sondages de type RC, il était donc difficile de distinguer les wackes lithiques des conglomérats polygeniques d’où leur regroupement en une seule unité (wackes lithiques – conglomérats polygeniques).

DISCUSSION GÉNÉRALE:

BIRIMIEN OU TARKWAIEN ?:

Les unités lithologiques identifiées à Yaho sont des volcanites mafiques, des roches sédimentaires terrigènes clastiques et des intrusions acides. L’environnement géologique du secteur étudié est donc défini comme volcanosédimentaire et plutonique.

STYLE GÎTOLOGIQUE DE YAHO
Sur la base de la texture, trois types de pyrite et deux d’arsénopyrite ont été identifiés à Yaho mais les signatures chimiques en éléments traces restent globalement similaires pour chacun des deux minéraux (figure 5.17 et 5.22). L’or est contenu dans ces différents sulfures. En effet, au cours des investigations pétrographiques au microscope optique, l’or libre n’a pas été observé. De plus, les analyses au LA-ICP- MS montrent que l’or est incorporé soit dans la structure cristalline des sulfures (figure 5.23.A et B), soit en inclusions sub-microscopiques (figure 5.18.B). Les arsénopyrites présentent les teneurs aurifères les plus élevées comparativement aux pyrites. Au vu de leur contenu en sulfures, les veines et veinules à gangue silicatée discordantes sont donc les plus porteuses de minéralisation en or.

CONCLUSION GÉNÉRALE:

Les descriptions qu’elles soient macroscopiques ou microscopiques ont permis d’atteindre l’objectif 1 à savoir la description des roches sédimentaires identifiées dans l’environnement immédiat du gisement aurifère de Yaho et la détermination des différentes altérations associées. Le secteur de Yaho est caractérisé par une association spatiale de volcanites mafiques, de roches sédimentaires terrigènes élastiques et d’intrusions felsiques. Ceci traduit clairement un environnement volcano-sédimentaire et plutonique. Les roches sédimentaires se composent d’un ensemble de wackes lithiques, conglomérats polygéniques et pélites. Un métamorphisme de faible grade les affecte.

 

 

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Table des matières

CHAPITRE 1 -INTRODUCTION 
1. PROBLÉMATIQUE GÉNÉRALE
1.1. LES PALÉOPLACERS AURIFÈRES DU PRÉCAMBRIEN
1.1.1 Le Bassin du Witwatersrand
1.1.2. Le Tarkwaien
1.1.3. Le bouclier guyanais
1.2. SYNTHÈSE
2. CADRE GÉOLOGIQUE RÉGIONAL ET PROBLÉMATIQUES LOCALES
2.1. GÉOLOGIE RÉGIONALE
2.2. PROBLÉMATIQUES LOCALES DU GISEMENT DE YAHO
3. CADRE DE L’ÉTUDE
3.1. CONTEXTE DU PROJET D’ÉTUDE
3.2. OBJECTIFS
3.3. MÉTHODOLOGIE
CHAPITRE 2- DESCRIPTION DES UNITÉS GÉOLOGIQUES
LOCALES 
1. INTRODUCTION
2. CADRE GÉOLOGIQUE
2.1. CONSTITUTION DE LA CARTE GÉOLOGIQUE LOCALE
2.2. UNITÉS STRATIGRAPHIQUES
2.2.1. Unités lithostratigraphiques
2.2.2. Unités lithodémiques
2.3. CADRE STRUCTURAL
3. PÉTROGRAPHIE
3.1. LESWACKESLITHIQUES
3.2. LES CONGLOMÉRATS POLYGÉNIQUES
3.2.1. Les différents types de clastes
3.2.1.1. Les clastes de schiste
3.2.1.2. Les clastes de wacke
3.2.1.3. Les clastes de rhyolite
3.2.1.4. Les clastes de quartzite
3.2.1.5. Les clastes à phénocristaux de quartz et feldspath
3.2.1.6. Les clastes de pélite noire
3.2.2. La matrice
3.3. LES PÉLITES
3.3.1. Les pélites sensu stricto
3.3.2. Les pélites noires
3.3.3. Leswackes
3.4. L’INTRUSION FELSIQUE
4. CONCLUSION
CHAPITRE 3 – GÉOCHIMIE 
1. INTRODUCTION
2. GÉOCHIMIE DES CLASTES LITHIQUES
2.1. MÉTHODOLOGIE DU LA-ICP-MS
2.2. VALIDATION DES DONNÉES ANALYTIQUES
2.3. RÉSULTATS
3. GÉOCHIMIE SUR ROCHE TOTALE
3.1. MÉTHODOLOGIE D’ANALYSE
3.2. RÉSULTATS
4. DISCUSSION
5. CONCLUSION
CHAPITRE 4 – ANALYSE STRUCTURALE 
1. INTRODUCTION
2. DESCRIPTION DES DIFFÉRENTS ÉLÉMENTS STRUCTURAUX
2.1.LELITAGES0
2.2. LA SCHISTOSITÉ PRINCIPALE Sp
2.3. LE CLIVAGE DE CRÉNULATION Sp+1
2.4. AUTRES STRUCTURES
3. SYNTHÈSE
4. DISCUSSION
5. CONCLUSION
CHAPITRE 5 – TYPOLOGIE DES MINÉRALISATIONS 
1. INTRODUCTION
2. DISTRIBUTION SPATIALE ET STYLES DES MINÉRALISATIONS
2.1. DISTRIBUTION SPATIALE
2.2. STYLE DES MINÉRALISATIONS ET ALTÉRATIONS
2.2.1. Les veines et veinules à gangue silicatée
2.2.2. Les zones silicifiées
2.2.3. Les zones micacées
3. GÉOCHIMIE DES SULFURES ET MAGNETITES
3.1. GÉNÉRALITÉS
3.2. LES PYRITES
3.2.1. Description
3.2.2. Signature géochimique
3.3. LES ARSÉNOPYRITES
3.3.1. Description
3.3.2. Signature géochimique
3.4. LES MAGNETITES
3.4.1. Description
3.4.2. Signature géochimique
4. ÉVOLUTION CHRONOLOGIQUE DU GISEMENT AURIFÈRE DE YAHO 150
5. DISCUSSION
6. CONCLUSION
CHAPITRE 6 – DISCUSSION GÉNÉRALE
2. YAHO : BIRIMIEN OU TARKWAIEN ? 
3. IDENTITÉ METALLOGENIQUE DU GISEMENT DE YAHO 
3.1. RELATIONS MINÉRALISATIONS – DÉFORMATION -ALTÉRATION
3.2. STYLE GÎTOLOGIQUE DE YAHO 
4. IMPLICATIONS POUR L’EXPLORATION 
CHAPITRE 7 – CONCLUSION GÉNÉRALE

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