Tl - Consorem

Interprétation des amas de sulfures
massifs stériles dans les districts
miniers de VMS
PROJET CONSOREM
2013-08
17 novembre – Atelier CONSOREM
Dominique Genna
1
Problématique
• Comment interpréter la présence d’amas VMS
stériles aux premiers stades de l’exploration d’un
secteur?
2
Contributions
(ou Tl)
Exemple
Flin Flon
Stérile / Sub-économique
3
Plan de la présentation
• Objectifs et méthodologie
• Généralités sur les VMS et solubilité métaux
• Éléments traces
– Matagami, à l’échelle du grain
– Flin Flon, roche totale
• Pourquoi est-ce que Sb/Tl et Se fonctionnent?
• Limitations et recommandations
4
Objectifs
• Facteurs contrôlent la présence de minéralisations
• Relation entre les amas stériles et amas économiques
• Développer des outils pour déterminer la présence de
minéralisations économiques
Défis
• Trouver des données (Stérile = $ inintéressant ≠ travaux)
• Package d’éléments analysés + méthodes d’analyses
5
Méthodologie
• Revue de littérature
• Compilation de données
–
–
–
–
–
–
Flin Flon – CGC
Chimie des sulfures massifs sous-marins modernes
Matagami (Glencore)
Hackett-River (Glencore)
Kuroko
Brunswick…
• Étude: Relation entre chimie des sulfures et la fertilité
6
Généralités sur les VMS
• Gisements polymétalliques (Cu, Zn, Pb, Au, Ag…)
• Contexte sous-marin en extension
• 3 paramètres de contrôle:
– Perméabilité structurale
– Apport illimité en eau
– Source de chaleur
Université du Delaware
www.ocean.udel.edu/kiosk/bsmoker.html
Express. Source CNRS
7
Source de chaleur – Intrusion synvolcanique
• Profondeur
– Gradient
géothermique
T° max
• Taille
– Durée
Du système hydro.
(refroidissement)
temps
• Source métaux
Carr et al. 2008
8
Température °C
Importance de la température:
Solubilité des métaux
100
300
10
1
Métaux de base (ppm)
200
Cu
Zn
ΣCl = 1.0 m
100
Assemblage
Cpy-py-mt-sph-gn
10
1000
Lydon, 1988
dans Franklin et al. 2005
2
1
4
6
pH
8
10
9
Pourquoi des gisements stériles?
Température °C
• Système hydrothermal trop faible
• Système hydrothermal trop fort
Fertile
Stérile
Schardt and Large, 2009
Temps (années)
10
Éléments traces
Généralités
État des connaissances et pistes
Qu’est-ce qu’on recherche?
• Des preuves de l’efficacité du système hydrothermal
pour le transport des métaux économiques (Cu, Zn)
– Recherche d’éléments qui ont des comportements similaires, mais
qui sont peut-être plus « mobiles » (dispersion plus large) et
susceptibles d’être fixés dans les sulfures non économiques.
11
12
Steve Piercey
Exemple de la signature des pyrites
Fe
Bi
Tl
As
Se
Sb
Genna, PhD
Bracemac-McLeod Matagami
13
Bracemac-McLeod
Genna, PhD
Xstrata Zinc-Donner Metals
3.73 Mt @ 9.60% Zn and 1.26% Cu (BRC and MC measured and indicated)
0.24 Mt @ 0.96% Zn and 1.25% Cu (MC copper stringer zone-indicated)
2.63 Mt @ 8.78% Zn and 1.31% Cu (MC Deep inferred)
14
Pyrite 2
Pyrite 1
(oxydée)
Pyrite 4
Pyrite 3
Pyrite 1
15
Fluide riche en Zinc: Sb et Tl
100000
Py 1
10000
1000
Pyrite 1
ppm
100
Pyrite 2
10
1
0,1
Py 2
0,01
0,001
59Co
Genna, PhD
60Ni
75As
82Se
118Sn
121Sb
205Tl
16
Fluide riche en Cuivre: Se
100000
10000
1000
Pyrite 1
ppm
100
Pyrite 2
10
Pyrite 3
1
Py 3
0,1
0,01
0,001
59Co
Genna, PhD
60Ni
75As
82Se
118Sn
121Sb
205Tl
17
Surcroissance métamorphique: Co-As
100000
10000
1000
Pyrite 1
ppm
100
Pyrite 2
10
Pyrite 3
1
0,1
Py 4
Py 1
Pyrite 4
0,01
0,001
59Co
Genna, PhD
60Ni
75As
82Se
118Sn
121Sb
205Tl
18 (1 de 2)
Intéressant, mais non applicable à l’exploration
Surcroissance
métamorphique:
Approche:
roche totale Co-As
100000
10000
1000
Pyrite 1
ppm
100
Pyrite 2
10
Pyrite 3
1
0,1
Py 4
Py 1
Pyrite 4
0,01
0,001
59Co
Genna, PhD
60Ni
75As
82Se
118Sn
121Sb
205Tl
18 (2 de 2)
20
Steve Piercey
Application Flin Flon, Manitoba - Saskatchewan
Jonasson et al. 2009
20 (1 de 2)
Application Flin Flon, Manitoba - Saskatchewan
Jonasson et al. 2009
40 dépôts
Bimodal mafique
Mines
Indices
(manque de volume)
Stériles
(manque de volume et teneurs)
20 (2 de 2)
Application Flin Flon
Jonasson, I.R., Ames, D.E., and Galley, A.G., 2009. Sulphide ore geochemistry database for volcanogenic
massive sulphide deposits of the Paleoproterozoic Flin Flon Belt and Sherridon area, Manitoba and
Saskatchewan; Geological Survey of Canada, Open File 5432, 1 Cd-ROM.
• 400 analyses de roche totale des zones
minéralisées de 40 gisements ou indices
• Sélection de 150 analyses de sulfures massifs
(> 90%). Validé par les photos
• Échantillons ne sont pas représentatifs des dépôts
21
Méthodologie
• 60 éléments analysés
• Méthodes d’analyses:
– ICP-AES (majeurs) – Fusion Li-tétraborate
– ICP-MS (mineurs et traces) – 4 acides
– INAA (As, Au, Hg, Se)
– S et CO2
22
1000000
Gisements zincifères
Gisements cuprifères
100000
Concentration en ppm
10000
Pourquoi ces éléments?
Éléments présents en traces
dans les pyrites des systèmes
VMS (Genna, 2009; Genna, PhD
en cours)
1000
100
10
1
Ordre des éléments?
0,1
Basé sur le numéro atomique
0,01
0,001
S
Cu
Zn
Pb
Ag
As
Au
Bi
Cd
Co
Ni
Sb
Se
Sn
Te
Tl
Gisements économiques
Flin Flon
23
1000000
Gisements stériles
Champ gisements
économiques
100000
Concentration en ppm
10000
1000
100
10
1
0,1
0,01
0,001
S
Cu
Zn
Vamp Lake
Hudvam
Pb
Ag
As
Au
Bi
Cd
Co
Ni
Sb
Se
Sn
Te
Tl
Indices
Stériles
Flin Flon
Teneur en Zn
24
Flin Flon – affinité zincifère
100
Mines
10
Tl (ppm)
Indices
$$$
1
Stériles
0,1
0,01
0,1
1
10
100
1000
10000
Sb (ppm)
25
Flin Flon – affinité zincifère
100
Mines
10
Tl (ppm)
Indices
1
0,1
Stériles
0,01
0,001
0,01
0,1
1
10
100
1000
10000
100000
1000000
As (ppm)
26
1000000
Gisements stériles
Champ gisements
économiques
100000
Concentration en ppm
10000
1000
100
10
1
0,1
0,01
0,001
S
Cu
Zn
Baker Patton
Sylvia
Reed Lake
Pb
Ag
As
Au
Bi
Cd
Co
Ni
Sb
Se
Sn
Te
Tl
Indices
Stériles
Flin Flon
Teneur en Cu
27
Flin Flon – affinité cuprifère
1000
$$$
Te (ppm)
100
Stériles
10
Mines
Indices
Mines
barren
Occurences
1
0,1
0,1
1
10
100
1000
Se (ppm)
28
Birch Lake deposit
1957-1960
< 300 000 t
@ 4.11 ppm Ag, 6.21% Cu, Tr Zn
• Pyrite fortement dominante
29
Flin Flon
Stérile / Sub-économique
30
Pourquoi est-ce que ça fonctionne?
• Sb – Tl
– Sidérophile/Chalcophile ET Lithophile
Ex:
Noll et al. 1996
• Tl  lithophile  séricite
• Tl  chalcophile  sulfures
– Volatils
• Grande dispersion
• Problèmes analytiques
33
Affinité Tl-Sb et gisements
zincifères
Large et al., 2001
32
Des traceurs de l’altération par l’eau de mer
Eau de mer
Sb = 0.2 ppb
Tl = 0.015 ppb
Verre volcanique Sb = 0.01 – 0.05 ppm
Jochum et Verma, 1996
Équivalent altéré Sb = 40 ppm
33
Tl+
Réducteur
100°C
Solubilité du Tl
• Lessivage roche >250°C
• Précipitation par
neutralisation des fluides
(mélange avec eau de mer)
300°C
Tl+
Conditions identiques au
transport et à la précipitation
du zinc!
Xiong, 2007
TlCl
34
Température °C
Importance de la température:
Solubilité des métaux
100
300
10
1
Métaux de base (ppm)
200
Cu
Zn
ΣCl = 1.0 m
100
Assemblage
Cpy-py-mt-sph-gn
10
1000
Lydon, 1988
dans Franklin et al. 2005
2
1
4
6
pH
8
10
35
Tl: un champion sous-estimé!
•
•
•
•
VMS (Murao et Itoh, 1992; Large et al. 2001)
SEDEX (Slack et al. 2004; Graham et al. 2009)
Épithermal (Celenk et al. 1987)
Carlin (Ikramuddin et al. 1983, 1986)
Graham et al. 2009
• Bonne dispersion dans
l’environnement
secondaire!
38
Pourquoi est-ce que ça fonctionne?
• Se
– Non métal, chalcophile, remplace le S
– Se/S
• Fractionnement lié à la température
• Fractionnement contrôlé par le pH et le niveau
d’oxydation du fluide
• Fractionnement durant mélange avec l’eau de mer
– Moins volatil que Sb-Tl
• Utilisation sur les sulfures massifs seulement
Eau de mer
Se = 0.17 ppb
37
Auclair et al. 1987
Ag-Hg
Bi-Co
Marcoux et al. 1996
38
Limitations d’utilisation
• Spectres développés à Flin Flon semblent bien
fonctionner dans d’autres environnements VMS
(Kuroko, Brunswick, Hackett-River, moderne…)
• Cependant, ils doivent être adaptés
– Environnement géodynamique (contexte arc vs dorsale)
– Bruit de fond régional (influence sédiment…)
– Limites de détections et méthodes analytiques
– Niveau de métamorphisme (>schiste vert non testé) 39
Importance de la méthode de dissolution
1000000
Brunswick
100000
4 acides
10000
1000
Massive Sulfides
100
Basal Sulfides
Barren sulfides
10
Massive sulfides 850m
Massive sulfides 950m
1
0,1
Champ gisements
Économiques Flin Flon
0,01
Fusion
0,001
S
Cu
Zn
Pb
Ag
As
Au
ICP-ES-MS avec digestion 4 acides
INAA (Au, As, Co, Sb, Se)
Bi
Cd
Co
Ni
Sb
Se
Sn
Te
Tl
ICP-ES-MS avec Fusion Li-metaborate
INAA (Au, As, Co, Sb, Se)
40
Recommandations
• Ajouter les éléments volatils à vos analyses
lithogéochimiques!
• Tl: un élément souvent sous-estimé!
– Élément indicateur (« Pathfinder ») pour de nombreux
types de minéralisations
– Difficile à analyser
41
Recommandation: Méthodologie
• Exemple Flin Flon
• Méthodes d’analyses:
– ICP-AES (majeurs) – Fusion Li-tétraborate
– ICP-MS (mineurs et traces) – 4 acides
– INAA (As, Au, Hg, Se)
– S et CO2
42
Bilan
empreintes hydrothermales
Gisement Stérile
Zn, Tl, Sb…
Cu, Se…
Gisement riche en Zinc
Gisement riche en Cuivre
43
Argilite
Pyrrhotite semi-massive
Pyrite massive
Pyrite massive
44
Sb-Tl
Argilite
Sulfure massif stérile
Sulfure massif zincifère
45
MERCI!
48