Analyse structurale, pétrologique et métallogénique de la minéralisation aurifère néoprotérozoïque du Granite de Passa Três, Campo Largo – PR, Sud du Brésil : implications sur les relations granite/minéralisation

Le Granite Passa Três est situé à l'Est de l'Etat du Paraná, au Sud du Brésil, et est allongé selon une direction NNE-SSW. Sa mise en place se fait au cœur des metapélites mesoprotérozoïques du Groupe Açungui (Province Mantiqueira). La minéralisation d’or du Granite Passa Três est composée par des veines de quartz contenant des quantités variables de fluorite, sulfures et carbonates. Les objectifs principaux de ce travail de thèse sont : de comprendre le modèle de formation du système de veines minéralisées en prenant en compte les relations entre magmatisme, hydrothermalisme, déformation et minéralogie à la fois dans l’espace et dans le temps ; la caractérisation de la nature, de la source et des conditions de dépôt des fluides ; et la caractérisation du modèle métallogénique de ce gisement singulier. Pour arriver à ces objectifs, les méthodes utilisées seront, en sus de la géologie structurale et de terrain : la pétrographie, la géochronologie U-Pb (LA-ICP-MS) sur zircon et 40Ar-39Ar sur muscovite, la microscopie électronique à balayage (MEB), la microsonde électronique, la fluorescence X (XFR), l’analyse isotopique du soufre (δ34S) et l’analyse microthermométrique et RAMAN des inclusions fluides. Les données structurales ont montré la coexistence de deux systèmes principaux de filons minéralisés, l’un N-S et l’autre E-W, avec des pendages de 60-75°W et 45-70°S, respectivement. Les deux systèmes sont interprétés comme contemporains et conjugués. Les corps minéralisés forment des géométries sigmoïdales qui résultent de l’ouverture en pull-aparts résultant de mouvements en faille normale le long de plans de glissement à faible pendage. Le fort pendage des structures minéralisées s’explique par l’enveloppe globale formée par la succession des pull-aparts. Quatre étapes minéralogiques sont à l’origine de la formation du système minéralisé : phase 1 [qtz 1 + fl], phase 2a [qtz 2 + py 2a ± or ± cpy ± aik ± fl ± sph ± musc], phase 2b [qtz 2 + py 2b + or + cpy + aik + ank ± sph ± fl ± musc] et phase 3 [qtz 3 + ank + calc + molyb ± aik ± musc ± fl]. L’or se trouve dans la forme d’or invisible et d’or natif dans des fractures qui affectent les pyrites des phases 2a et b, systématiquement associé avec la chalcopyrite et l’aikinite. L’altération associée à la minéralisation inclue des assemblages composés par muscovite/quartz/pyrite (altération du type greisen) et séricite/carbonate/clinochlore (altération phyllique). Les valeurs δ34S des pyrites (de -0.1‰ à 1.1‰) indiquant que le soufre du dépôt peut être d’origine magmatique. Cette hypothèse est en accord avec l’observation systématique, dans les parties supérieures du granite (sondage et niveaux supérieurs de la mine), de structures caractéristiques de transition magmatique-hydrothermale comme des systèmes aplo-pegmatitiques, des veines de quartz à bordure de K-feldspath, des concentrations de quartz de type stockscheider et des textures de solidification unilatérales (UST). Les résultats de géochronologie confirment cette hypothèse avec des âges U-Pb sur zircon (611.9±4.7 et 611.9±5.6 Ma pour le granite à grain moyen (GEM) et le microgranite (GEF) et 40Ar-39Ar sur muscovite (veines à bordure de K-feldspath : 612.9±2 à 608.8±2 Ma ; veines minéralisées : 611.7±2 à 608.8±2 Ma ; veines de quartz précoces : 608.4±2 Ma) très proches. Ces âges obtenus indiquent que la mise-en-place du granite, l’exsolution du fluide magmatique-hydrothermal et la formation des veines de quartz aurifères ont été réalisées pendant un écart de temps de 5 Ma, entre 613 et 608 Ma. La minéralisation (611 à 608 Ma) contemporaine de la cristallisation du granite (612 à 610 Ma), l’association de l’or avec des minéraux de bismuth (aikinite), la démonstration du contrôle structural sur la formation des veines et les évidences de transition magmatique-hydrothermale en domaine de coupole granitique montrent que le dépôt d’or du Granite Passa Três partage plusieurs similitudes avec les dépôts du type intrusion-related.

The Passa Três Granite is situated in southern Brazil (Paraná State) and presents a NNE-SSW elongated shape. This intrusion is emplaced within metapelites of the Mesoproterozoic Açungui Group (Ribeira Belt, Mantiqueira Province), between the N40E trending Morro Agudo and Lancinha faults. Gold mineralisation is composed of centimetric to metric quartz veins with fluorite, sulphides and carbonates. The main objectives of this work are i) to understand the model of formation of the mineralised veins systems taking into account the relationships between magmatism, hydrothermalism, deformation and mineralogy in space and time; ii) the characterization of the nature, source and emplacement conditions of the ore fluids; and iii) the characterization of a metallogenic model for this singular deposit. In order to reach these purposes, the methods to be applied include, beyond the structural geology and field works: petrography, U-Pb zircon (LA-ICP-MS) and 40Ar-39Ar muscovite geochronology, scanning electron microscopy (SEM), electron-microprobe analyses (EPMA), X-ray fluorescence (XRF), isotopic analysis of sulphur (δ34S), and microthermometric and Raman analysis of fluid inclusions. Structural data showed the coexistence of two major normal mineralised vein systems, one N-S and the other one E-W, with dips of 60-75ºW and 45-70ºS, respectively. Both systems are interpreted to be contemporaneous and conjugated. Orebodies form sigmoidal geometries that resulted of the opening of pull-aparts as a consequence of the normal movements along low-angle fault planes. High-angle dip of the global mineralised structures is explained by the succession of the pull-aparts. Four mineralogical stages resulted in the formation of the mineralised system: phase 1 [quartz 1 + fluorite], phase 2a [quartz 2 + pyrite 2a ± gold ± chalcopyrite ± aikinite ± fluorite ± sphalerite ± muscovite], phase 2b [quartz 2 + pyrite 2b + gold + chalcopyrite + aikinite + ankerite ± sphalerite ± fluorite ± muscovite] and phase 3 [quartz 3 + ankerite + calcite + molybdenite ± aikinite ± muscovite ± fluorite]. Gold occurs as invisible gold and as native grains within fractures that affect pyrite 2a and 2b, commonly associated with chalcopyrite and aikinite. Alteration related to the mineralisation includes muscovite/quartz/pyrite (greisen type alteration) and sericite/carbonato/clinochlore (phyllic alteration) assemblages. The δ34S values of pyrite crystals (from -0.1‰ to 1.1‰) indicate that the sulphur in this deposit may have a magmatic origin. This hypothesis agrees with the systematic observation, within the upper part of the granite (drill holes and superior levels of the mine), of structures typical of magmatic-hydrothermal transition such as aplite-pegmatite systems, quartz veins with K-feldspar border, quartz concentration of stockscheider type and unilateral solidification textures (UST). Geochronological data confirm this hypothesis with U-Pb zircon ages (611.9±4.7 and 611.9±5.6 Ma for medium grained granite facies (GEM) and microgranite (GEF), respectively) and 40Ar-39Ar muscovite dating (veins with K-feldspar border: 612.9±2 to 608.8±2 Ma; mineralised veins: 611.7±2 to 608.8±2 Ma; barren vein: 608.4±2 Ma), that are very close. These ages indicate that the granite emplacement, the magmatic-hydrothermal fluid release and the formation of gold-bearing quartz veins occur during a time lapse of approximately 5 Ma, between 613 and 608 Ma. The mineralisation (611 to 608 Ma) coeval to granite crystallization (612 to 610 Ma), the association of gold with Bi minerals (aikinite), the strong structural control for veins and magmatic-hydrothermal transition features at the roof of a small granitic intrusion suggest that the Passa Três gold deposit shares several similarities with intrusion-related gold deposits.