Composition Chimique Des Roches Et Minéraux

Mthodes dAnalyses des Gisements et Outils Analytiques Associs (MAGO2A)

Par:

Pr. EL Mostafa Mouguina

[email protected]

Master Gosciences Appliques aux Ressources Minrale et Energtiques 2009/2010

Facult des Sciences Semlalia

Dpartement de Gologie

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IntroductionChapitre 1- Apport de la cartographie Chapitre 2. Apport de lanalyse structuraleChapitre 3- Apport de ltude texturale Chapitre 4. Altrations hydrothermales et supergnes dans les environnements minraliss.Chapitre 5. Mthode dtude des inclusions fluidesChapitre 6- Mthodes danalyses sur roches totalesChapitre 7- Mthodes danalyses ponctuelles Chapitre 8- Technique disotopes stablesChapitre 9- Technique disotopes radiogniquesChapitre 10- Gochronologie
Plan

Composition chimique des roches et minraux

Lithogochime: dsigne une mthode de prospection fonde sur des traces d'un lment cherch dans les minraux analyss appartenant une aurole de dispersion de cet lment

Lithogochimie

La lithogochimie permet de reconnatre les environnement godynamiques des roches encaissantes ou d'identifier des caractristiques gochimiques propres aux units associes la minralisation. Par exemple, une roche volcanique expulse d'une chambre magmatique ou des EGP ont cristalliss sera appauvrie en mtaux prcieux.

La raction entre les fluides hydrothermaux et la roche encaissante s'accompagne d'changes chimiques qui modifient la composition des roches encaissantes.

La variation relative de concentration des lments majeurs dans les roches altres permet de calculer des indices daltrations tels que:

Les changes peuvent s'accompagner de gains ou de pertes de masse durant l'altration hydrothermale (fig ). On peut identifier les lments qui sont enrichis ou appauvris dans une roche par comparaison avec des lments qui sont demeurs immobiles durant le processus d'altration

Expression des rsultats
La spectromtrie de fluorescence X est une mthode d'analyse lmentaire, donc permet de dterminer les concentrations en lments purs. Cependant, les lments sont souvent prsents sous la forme de composs (molcules, cristaux polyatomiques) dans le matriau initial. Il peut donc tre souhaitable de prsenter des pourcentage de composs plutt que d'lments. On exprime par exemple souvent des concentrations en oxyde.La concentration en composs est calcule, en gnral par le logiciel d'analyse, partir des concentrations en lments et des formules chimiques. Si l'lment n'est pas prsent sous la forme indique, alors l'expression en compos est fausse, bien que l'analyse soit juste.

Par exemple, le fer peut tre prsente sous la forme de fer pur Fe, ou d'oxyde de fer: wustite FeO, hmatite Fe2O3, magntite Fe3O4, mais aussi sulfure: pyrrhotite FeS, marcassite FeS2, ou encore sulfate: sulfate ferreux FeSO4, sulfate ferrique Fe2(SO4)3, La spectromtrie de fluorescence X ne permet pas de dterminer la forme sous laquelle le fer est li, et les lments lis sont en gnral lgers donc non mesurables, l'expression sous la forme d'un compos unique peut donc tre fausse.Ceci peut donner une somme des concentrations infrieure ou suprieure 100%.

Spectre typique de fluorescence X par dispersion d'nergie

les units appartiennent la srie igne calcoalcaline; (i) sur le diagramme classique AFM, de Irvine et Baragar (1971) (Fig.4a), les

points reprsentatifs du pluton d'Aouli se projettent, tous, dans le domaine de la srie calco-

alcaline; (ii) sur le diagramme de Peacock (1931) (Fig.4b),

Exemples dutilisation des analyses sur roche total: cas du pluton dAouli (Midelt, Maroc)

La pente La/Lu, La et Lu tant normaliss aux chondrites, est gale 12. Pour le granite gris (Fig.7b), les spectres prsentent une lgre anomalie ngative en Eu. Sa composition en terres rares lgres est de 60 110 fois suprieure aux chondrites, et celle en terres rares lourdes est seulement de 10 30 fois plus.


L'allure des spectres des terres rares (Figs.7a 7d) est en accord avec les nuances ptrographiques de sorte que les chantillons, de chacune de ces units, dessinent des spectres qui la caractrisent.

Les chantillons de granodiorite (Fig.7a) montrent une composition, 100 160 fois plus leve que dans la chondrite, en terres rares lgres, et seulement de 8 12 fois en terres rares lourdes.

La pente La/Lu = 7. Dans le cas du granite rose (Fig.7c), l'anomalie ngative en Eu est relativement forte. Les terres rares lgres sont de 40 180 fois chondrite et les terres rares lourdes sont de 20 80 fois. La pente La/Lu = 2. Pour le granite muscovite (Fig.7d), les spectres ne montrent aucune anomalie en Eu. Les valeurs, des terres rares lgres, varient de50 l50 fois chondrites, et celles des terres rares lourdes varient de 5 10 fois. La pente La/Lu est gale 10.

Le diagramme, R1-R2, de Batchelor et Bowden (1985) (Fig. 14), a t appliqu au pluton d'Aouli. Ces deux co-auteurs ont repris le diagramme multicationique, R1-R2 (de La Roche et al., 1980), et y ont dfini six domaines tectoniques de mise en place des granitodes. Les points reprsentatifs des granites gris et rose suivent une tendance qui passe en plein domaine correspondant au contexte de la mise en place tardi-orognique. La granodiorite et le granite muscovite ne dfinissent pas de tendance claire sur ce diagramme.

A cause de la nature subalcaline de quelques chantillons, le diagramme de Eby (1992), qui permet la discrimination entre les granites alcalins, a t appliqu au pluton d'Aouli (Fig. 15). Les points reprsentatifs du granite gris et du granite rose se projettent dans le domaine Al, dfini par Eby comme tant le domaine des magmas qui se forment soit par fusion d'une crote sous-plaque ayant dj connu une priode de collision continent-continent, soit provenant d'un magmatisme d'le en arc.

L'tude gochimique du pluton d'Aouli suggre donc une mise en place tardi- post-orognique, en particulier pour le granite gris et le granite rose et pour le granite muscovite.Ceci est en accord avec les observations de terrain. Ces granites intrudent des schistes encaissants pralablement dforms, auxquels ils surimposent une aurole de contact, et de surcrot, ils renferment des enclaves de gneiss foli. Ces granitodes se sont forms lors de la dernire phase d'un orogne, gnralement aprs la dformation. Us reprsentent un stade de transition correspondant la stabilisation de la crote qui suit un orogne.

Composition des minraux
La composition chimique des minraux peut tre dtermine avec des appareils comme la microsonde lectronique. La distribution relative des lments chimiques dans des minraux l'quilibre est une fonction de la T, P, l'tat d'oxydation, fugacit du soufre, etc. Les minraux forms l'quilibre peuvent fournir la temprature de formation de la minralisation par l'entremise de gothermomtres bass sur la concentration d'lments majeurs ou mineurs. Par exemple, la concentration en arsenic dans l'arsnopyrite en quilibre avec la pyrite ou la pyrrhotite permet de dterminer la temprature de cristallisation (Figure). De mme, la concentration du fer dans la sphalrite en quilibre avec la pyrrhotite est un gobaromtre qui permet de dterminer la pression de la minralisation de sulfures (Scott, 1973).

Lors du refroidissement, la composition des phases exsolves du cristal-hte est souvent une fonction de la temprature ce qui permet de dterminer la temprature laquelle la diffusion intracristalline a cesse durant le refroidissement. L'exemple de la Figure suivante montre la composition des exsolutions de magntite-ilmnite-hmatite selon les conditions de temprature et de fugacit de l'oxygne dans une minralisation de Fe-Ti.

La fugacit est une notion qui remplace la pression dans le calcul de l'nergie libre d'un gaz quand les conditions exprimentales changent. Aux alentours de la pression atmosphrique, pression et fugacit sont gales. Mais plusieurs centaines de bars, la fugacit s'carte sensiblement de la valeur mesure de la pression.
A haute pression, on ne peut plus crire, pour une substance gazeuse :
G = G + RT ln P
mais il faut crire :
G = G + RT ln f

la fugacit sert tenir compte des interactions entre les molcules gazeuses, ces interactions sont faibles (nulles) basse pression par contre haute pression ce n'est plus ngligeable

Composition Chimique Des Roches Et Minéraux

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