HISTOIRE GEOLOGIQUE DU MORVAN

LA MINE DE CHIZEUIL

HISTORIQUE

La mine de Chizeuil est entrée en activité à la fin du 19ème siècle pour l'exploitation des chapeaux de fer alimentant les aciéries du Creusot. Assez vite avec l'approfondissement des carrières, la qualité des limonites et des hématites se dégrade par une trop grandes richesse en soufre et l'apparition de la pyrite. L'exploitation s'oriente donc sur ce minerai et son contenu en soufre nécessaire à l'industrie chimique. Des puits de mine sont foncés pour l'extraction dans trois amas : Lentille A, Foulquière et Martin, sachant que la définition d'amas pyriteux recouvre ici une notion économique c'est à dire la coupure à 25% de soufre soit environ 50% de pyrite.

La roche encaissant les amas dénommée quartzite, reprend celle de la carte géologique [REF]. L'origine de ce quartzite est sujette à diverses interprétations : roche sédimentaire d'âge tournaisien modifiée par l'action métamorphique du granite [REF] dans laquelle s'est installé la minéralisation d'origine pyrométasomatique [REF]. Dans la description de l'environnement géologique des amas de pyrite alors en exploitation, D. Soulé de Lafont [REF] proposait une origine volcano-sédimentaire pour ces minéralisations encaissées dans des « quartzites » sériciteux dérivant de l'altération hydrothermale de roches acides. Ultérieurement, J. Bébien [REF] précisait les caractères géochimiques des roches volcaniques basiques du massif de Chizeuil.

Précédant l'Action Concertée DGRST, un premier levé géologique détaillé autour de l'ancienne mine, distinguait différentes unités volcaniques: de la Fayette, des Thyrs et en particulier de Creuse constituée de soda-dacites (ou kératophyres) offrant un passage graduel aux "quartzites" sériciteux encaissant les amas sulfurés [REF]. Dans le cadre de l'Action Concertée les travaux devaient définir :

Conjointement, le levé de la carte géologique des feuilles de Dompierre-sur-Besbre [REF] et de Bourbon-Lancy [REF], précisait dans un cadre régional la succession et la position stratigraphique des unités volcaniques et sédimentaires [REF], [REF], [REF]. Ces travaux ont fait l'objet de plusieurs publications : deux thèses de 3ème cycle [REF], [REF], un gros rapport interne condensé en un mémoire [REF] et deux notes scientifiques[REF], [REF].

LES UNITES GEOLOGIQUES DU MASSIF DE CHIZEUIL

L'âge frasnien de 378+/-2 millions d'années [REF] obtenu sur les soda-dacites place ces laves à la base de la pile volcanique. Elles sont surmontés par les coulées andésitiques et basaltiques dont les équivalents latéraux, tufs et brèches, sont interstratifiés dans la série silteuse et calcaire datée du Famennien moyen à supérieur et dont les polarités sédimentaires soulignent un pendage général vers l'ouest.

Unité de Creuse (Frasnien)

Les soda-dacites (kp) s'étendent de façon discontinue sur 13 km en direction N-S et atteignent une largeur d'un kilomètre au niveau de la mine. A l'affleurement ces roches finement porphyriques, de teinte gris-rougeâtre présentent une structure massive parcourue de fines zones broyées et de filonets quartzeux. Les termes non altérés montrent une lave à texture fluidale souvent bien marquée où les phénocristaux d'albite flottent dans une mésostase microlithique orientée pauvre en feldspath potassique contenant un peu de biotite chloritisée (Est de Perrigny-sur-Loire). Plus généralement, dans les secteurs de Creuse et de Chizeuil, ces mêmes laves massives présentent divers degrés d'altérations et localement des structures bréchiques (volcaniques ou tectoniques). De la séricite souligne une schistosité fruste et des veinules de feldspath potassique parcourent la mésostase et les phénocristaux d'albite; globalement la composition chimique reste encore celle de soda-dacite.

Les quartzites (qs et qa)

L'étude minéralogique et géochimique des quartzites s'est appuyée sur un échantillonnage de sub-surface (moto-tarière) et de carottes de sondages miniers (Compagnie Industrielle et Minière). Deux zones d'altération alumineuse ont pu ainsi être mis en évidence, formées aux dépens des soda-dacites.

La zone la plus externe contient les des quartzites sériciteux (qs) faits d'un assemblage granoblastique de cristaux de quartz et de séricite-muscovite. Ces quartzites présentent tous les termes de transition avec les soda-dacites non altérées par disparition des minéraux d'altération. Ils possèdent une structure rubanée ou grossièrement schistosée héritée de la texture fluidale de la lave. Le rutile est assez abondant et la pyrite reste subordonnée voire absente.

La zone interne est constituée de quartzites alumineux (qa) présents autour et dans la minéralisation pyriteuse, se fondant dans le minerai massif pyriteux. Ils montrent une structure bréchique faite de fragments de taille pluri- centimétrique à décimétrique de quartzites relativement pauvres en pyrite, emballés dans un réseau, un stockwerk de veines de pyrite granuleuse coexiste avec des cristaux subautomorphes d'andalousite plus ou moins altérés en kaolinite et ultérieurement en muscovite, diaspore et corindon . Les cristaux de pyrite sont souvent entourés de fins liserés de séricite et de pyrophyllite. Des cristaux trapus subautomorphes de rutile sont inclus dans la pyrite.

Ces deux types de quartzites sont pris dans l'auréole de métamorphisme thermique (ou de contact) du granite de Grury. En l'état actuel des connaissances il n'est pas possible des faire la part entre les minéraux primaires de ces altérites et ceux dus au métamorphisme. D'après les exemples connus par ailleurs pour ce type de gisement sulfuré lié au volcanisme (VMS) les minéraux tels que l'andalousite, la pyrophyllite, le diaspore ou le corindon présents à Chizeuil peuvent être primaires et donc avoir été formés lors des processus hydrothermaux contemporains du volcanisme.


A B C D E F
SiO2 73,31 80,39 73,50 74,32 72,67 74,46
TiO2 0,33 0,30 0,29 0,47 0,24 0,26
Al2O3 15,34 10,60 13,90 13,53 13,94 13,70
Fe2O3 1,62* 2,17* 2,23* 3,44* 1,67 0,29
FeO - - - - 0,21 0,14
MnO 0,04 0,03 0,05 0,02 0,01 0,01
MgO 0,40 0,24 0,79 0,31 TR 0,51
CaO 0,47 0,00 0,46 0,00 0,42 0,11
Na2O 7,46 0,08 6,14 0,19 7,86 0,24
K2O 0,07 3,59 0,38 3,24 0,04 6,79
P2O5 0,08 0,00 0,00 0,00 - 0,11
H2O+ 0,68 - - - - 0,78
H20- 0,00 - - - 0,53 0,64
PF - 2,10 0,81 4,02 1,63 -
Total 99,81 99,50 98,55 99,54 99,16 99,63
Exemple de bilan géochimique soda-dacite – quartzite

Composition chimique en %. A: soda-dacite et B: quartzite de Chizeuil. C: soda-dacite et D: quartzite de Chessy (Vuagnat, 1984). E: dacite, mine de Kosaka et F: «white rhyolite», mine de Shakanai [REF] . * Fer total.

Le premier diagramme montre dans les soda-dacites des massifs de Chizeuil et de Cressy-sur-Somme la répartition des éléments majeurs (en %) et celle de quelques éléments en traces (en ppm) dont certains sont réputés stables dans les phénomènes de métamorphisme ou d'altération.

Le second diagramme montre cette même répartition dans les "quartzites" recoupés par les sondages miniers sous le niveau -150.

L'altération des soda-dacites qui aboutit aux "quartzites" se traduit par un lessivage des métaux alcalins et alcalino-terreux et par la stabilité de SiO2, Al2O3 et TiO2. Les variations du FeO total traduit le contenu pyriteux. CaO et P2O5 presentent un fort abaissement alors que celui de MgO est plus nuancé.

Les éléments en traces ont un comportement plus stable excepté pour Y avec une variation de 1 à 10.

L'étude géochimique comparée [REF], [REF] des diverses roches locales susceptibles de se transformer en "quartzite" a montré que seules les soda-dacites peuvent être la roche mère, confirmant en cela les observations de terrain. Le processus d'altération met en jeu des fluides hydrothermaux acides (pH<3) circulant à travers une brèche volcanique de soda-dacite. Ces fluides hydrolysent les feldspaths et les minéraux ferromagnésiens de la roche encaissante. Ca, Na, K, Mg et Fe sont mis en solution ne laissant qu'une association de quartz et de muscovite (quartzite sériciteux) dans la zone externe moins chaude. Dans la zone interne le potassium de la muscovite est à son tour lessivé fournissant selon les températures des quartzites alumineux à kaolinite (<300°C), à pyrophyllite (250°C-370°C) ou à andalousite (>330°C). Selon le même processus, le sphène s'altère en rutile et quartz. Les éléments considérés comme peu mobiles dans les processus hydrothermaux tels que Zr, Ti, Nb conservent les même valeurs.

 

Unité de La Fayette (a-b) (Famennien)

En grande partie masquée par l'intrusion de la trondhjémite de Sauvigny dans la partie nord du massif, les andésites et les basaltes de cette unité s'étendent jusqu'à la vallée de la Loire. Les andésites porphyriques à phénocristaux d'anorthite, sommets de coulées amygdalaires ou cœurs à mésostase plus grenue, voisinent avec des basaltes à phénocristaux d'amphibole (dérivant d'ancienne augite), des auto-brèches et parfois des brèches remaniant roches acides et basiques. Comme l'unité de Creuse, cette unité reste dans l'emprise du métamorphisme thermique du granite de Grury, la séricite envahit les plagioclases, l'actinote remplace la hornblende et la biotite brun-rouge de néoformation est présente.

Unité des Thyrs (da)

Des dacites souvent auto-bréchiques forment des petits corps dans les laves de l'unité de la Fayette. Ils sont interprétés comme des protrusions.

Epanchement de tuffo-lave (tl)

Issu du massif volcanique de Chizeuil, cet épanchement s'est répandu assez loin au sein de l'unité volcano-sédimentaire de Chalmoux.

Ce volcanisme comprenant soda-dacite, andésite et basalte a un caractère calco-alcalin; la nature des clinopyroxènes basaltiques le rattachant à une lignée orogénique mise en place sur une croûte continentale amincie.

Unité de Chalmoux (st)

Les siltites et les tufs remaniés andésito-basaltiques, en proportions à peu près égales, alternent en lits et bancs de quelques millimètres à plusieurs décimètres de puissance. L'intercalation à divers niveaux de la série de coulées de laves, de tuffo-laves andésitiques et de sills de dolérite, témoigne de la permanence de l'activité volcanique centrée sur le massif de Chizeuil jusqu'à la fin du Dévonien.

Trondhjémite de Sauvigny (tj)

L'âge de ce sill épais installé entre les soda-dacites et les andésites reste incertain. La roche présente une texture granophyrique de quartz et plagioclase (albite) pauvre en minéraux ferromagnésiens dans lesquels le développement de néobiotite rouge-brun de métamorphisme thermique indique une mise en place antérieure au granite de Grury.

Granite de Grury (gr)

Il est intrusif dans les formations dévono-dinantiennes du faisceau du Morvan dans lesquelles il développe une auréole de contact qui dû au faible ennoyage du granite, atteint plus d'un kilomètre de large. C'est un granite beige, porphyroïde où les feldspaths potassiques et les plagioclases sont en proportions égales et où la biotite abondante voisine avec la hornblende verte. Déjà noté au plan régional, le phénomène de potassification des roches encaissantes a été bien circonscrit par par l'analyse géochimique des échantillons récoltés par la campagne de moto-tarière faite sur le site de l'ancienne mine de Chizeuil, révélant son indépendance par rapport à l'altération alumineuse entourant les concentrations pyriteuses.

Granophyre (gh)

Cette intrusion forme un sill discontinu entre le granite et la série volcanique. Il se distingue par une teinte rose à beige et une texture graphique associant quartz, feldspath potassique et plagioclase; la biotite est peu abondante aux cotés de la muscovite.

 MINERALISATIONS

Le gisement de pyrite présente la particularité d'être constitué d'une succession de lentilles et d'amas de tailles variées (certains, petits, sont qualifiés de filons par l'exploitant) qui sont du Nord au Sud: Lentille A, Foulquière, Martin et Roches Gagneaux alignés selon une direction sub-méridienne.

Géologiquement le terme "amas" est impropre dans la mesure où le passage est graduel entre la roche encaissante stérile et la pyrite massive. Le contour des masses minéralisées est défini par la coupure économique d'exploitation correspondant à 25% de soufre, soit environ 50% de pyrite [REF]. Les conditions de valorisation du minerai fournissent des indications sur la richesse de la pyrite exploitée. D'un tout venant à 25% de soufre, il est tiré directement un minerai marchand à 46% de S mais qui ne représente en réalité à peine 10% de l'extraction; le reste est concentré et flotté pour obtenir un produit titrant 49% de S. En définitive sur les 600 tonnes extraites journellement seule la moitié est de la pyrite à 47% de S (90% de pyrite), le reste étant le stérile quartzitique. Ce qui signifie que les «amas» ne sont constitués que pour moitié de minerai sulfuré.

Ainsi définis ces "amas" se présentent en corps étirés en direction NS, subverticaux et plongeant d'environ 40° vers le Nord. Les travaux miniers et les sondages réalisés dans le prolongement en profondeur des "amas" Foulquière, Martin et des Roches Gagneaux montrent une diminution des teneurs en soufre et donc une tendance à la fermeture de ceux-ci en dessous du niveau atteint par l'exploitation minière (niveau -150 mètres). Les observations faites sur ces sondages forés en dessous de ce niveau confirment cette même distribution de la pyrite dans les trois amas. La minéralisation s'y présente en sections de plusieurs décimètres à quelques mètres de quartzites pyriteux à andalousite, dits riches (26-30% S), contenant quelques passages de pyrite massive (40-44% S), alternant avec des sections de quartzite sériciteux peu (17-26% S) à non pyriteux.

Dans l'enveloppe des corps minéralisés, les quartzites pyriteux et stériles présentent généralement une structure bréchique faite de fragments sub-arrondis de quartzites peu à pas pyriteux, de dimensions pluri-centimétriques à décimétriques, emballés dans une matrice de cristaux de pyrite associée à des cristaux sub-automorphes d'andalousite souvent altérée en kaolinite. Les quartzites pyriteux à andalousite et plus rarement les quartzites sériciteux sont recoupés de veines pluri-centimétriques particulièrement riches en pyrite (et andalousite) voire de pyrite massive. L'orientation de ces veines et des minéraux constitutifs est variable dans les sections traversées.

Dans ce type de minerai les autres sulfures de cuivre, zinc et plomb sont assez rares. La chalcopyrite est la plus présente en fines veinules dans la pyrite. La blende est plus abondante dans la partie nord du gisement. La galène à inclusions de tellurures s'observe en inclusions dans les cristaux trapus de rutile qui semble être le premier minérale formé, même avant la pyrite. Faut-il y rattacher les traces d'énargite associée à chalcopyrite, chalcocite, blende et galène observées en début de sondage au niveau -150 dans les amas Foulquière, Martin et Roches Gagneaux? Ces traces se distinguent de celles situées dans la partie est de l'amas Foulquières au contact du granophyre où dans une pegmatite sont également présents cassitérite et minéraux de bismuth.

A l'Est de l'amas des Roches Gagneaux, s'étendent des petites lentilles minéralisées en cuivre (Filon II ou cuivreux), principalement de l'énargite dans une gangue quartzo-barytique ou même de barytine litée interprétée comme une relique volcano-sédimentaire.

L'étude détaillée de l'ensemble de la minéralisation sulfurée a révélé 4 paragenèses successives [REF], [REF], [REF]. Celles-ci sont d'importances très inégales.

La première est considérée représenter la minéralisation sulfurée volcanogénique faite pour l'essentiel de pyrite et de façon subordonnée de blende, galène, chalcopyrite, molybdénite et rutile. La pyrite se présente sous 2 faciès :

La structure bréchique constante du minerai et son appauvrissement en profondeur suggère une mise en place dans un stockwerk plutôt que le dépôt d'un amas stratiforme.

La deuxième paragenèse a été observée très localement dans des pegmatites situés dans la partie de l'amas Foulquière proche du granite. C'est une association pyrométasomatique comprenant les mêmes sulfures que dans la paragenèse volcanogénique auxquels s'ajoutent cassitérite SnO2), kostérite (Cu2ZnSnS4), stannoïdite (Cu8Fe3SnS12), bismuthinite (Bi2S2), aïkinite (PbCuBiS3), wittichenite (Cu3BiS3), cosalite (Pb2Bi2S5), bournonite (PbCuSbS3), tétraédrite ((Cu,Fe)12Sb4S13) et des tellurures.

La troisième paragenèse est également très localisée et rencontrée au niveau -150, au passage d'une des zones broyées située dans le prolongement nord de celle passant par le Filon II. Son caractère hydrothermale est souligné par l'association des mêmes sulfures de métaux de base mais ayant un cachet haute température ainsi que la présence de stannoïdite, aïkinite, colusite (Cu3(As,Sn,V)S4), stannite (Cu2FeSnS4), tennantite ((Cu,Fe)12As4S13), mawsonite (Cu7Fe2SnS10) et or natif. La gangue de barytine indique une température de 200-400°.

La quatrième paragenèse est localisée dans le Filon II ou cuivreux et caractérisée par la présence d'énargite (Cu3AsS4) associée à stannite, tennantite, mawsonite, bornite ((Cu5FeS4), betechinite (Cu10(Fe,Pb)S6), chalcocite (Cu2S), colusite, stannite et tétradymite (Bi2Te2S). On y observe les tellurures d'origine volcanogénique : altaïte (PbTe) et hessite (Ag2Te) et une nouvelle espèce minérale : la vinciennite (Cu10Fe4Sn(As0,8,Sb0,2)S16). Cette minéralisation se serait substituée préférentiellement dans cette barytine litée qui rappelle la couche barytique coiffant les amas kurokos.

 

PARAGENESE VMS

METAMORPHIQUE

PYROMETASOMATIQUE

HYDROTHERMALE 1

HYDROTHERMALE 2

LOCALISATION

  • Lentille A
  • Foulquière
  • Martin
  • Roches Gagneaux
Contact Granophyre-Foulquière Zone broyée N165°E entre amas Martin et Roches Gagneaux, niveau 150 Filon II cuivreux ou lentille à barytine
MINERAL        
Pyrite FeS2   FeS2  
Sphalérite (Zn,Fe)S   (Zn,Fe)S  
Chalcopyrite CuFeS2   CuFeS2  
Galene PbS      
Molybdénite MoS2   MoS2  
Altaïte PbTe      
Hessite Ag2Te      
Stutzite Ag7Te4      
Or natif Au   Au  
Electrum Au+Ag      
Cassitérite   SnO2    
Stannoïdite   Cu8Fe3Sn2S12 Cu8Fe3Sn2S12  
Kestérite   Cu2(Zn,Fe)SnS4    
Bismuth natif   Bi    
Bismuthinite   Bi2S3    
Aïkinite   PbCuBiS3 PbCuBiS3  
Wittichenite   Cu3BiS3    
Cosalite   Pb2Bi2S5    
Freibergite   (Ag,Cu,Fe)12(Sb,As)4S13    
Bournonite   PbCuSbS3    
Cuivre gris        
Colusite     Cu12-13V(As,Sb,Sn,Ge)3S16 Cu12-13V(As,Sb,Sn,Ge)3S16
Vinciennite     Cu10Fe4Sn(As,Sb)S16 Cu10Fe4Sn(As,Sb)S16
Mawsonite     Cu+6Fe+++2Sn++++S8 Cu+6Fe+++2Sn++++S8
Enargite       Cu3AsS4
Bornite       Cu5FeS4
Betechtinite       Cu10(Fe,Pb)S6
Chalcocite       Cu2S

Conclusion

Le gîte de Chizeuil est donc rattaché au type bien connu des amas sulfurés liés à une activité hydrothermale volcanique (VMS) présents depuis l'Archéen et plus particulièrement aux gîtes kurokos du Japon où pour certains on retrouve des paragenèses minérales analogues tant dans le minerai que dans l'auréole d'altération. La nature de cette altération est fonction de la température et de l'acidité des fluides circulant à travers la brèche d'explosion installée dans la dacite. Ainsi se forme la kaolinite pour T°< 300), la pyrophyllite entre 250° et 370° et l'andalousite pour T°>330°. Dans le cas de Chizeuil le pH est estimé inférieur à 3. La présence d'énargite est connue dans certains VMS [REF], [REF] pour lesquels les conditions de température et de pH sont semblables à celles de Chizeuil; apport d'eaux magmatiques et activité élevée en soufre expliqueraient de telles paragenèses.

REFLEXIONS SUR LA STRUCTURE ACTUELLE DU GISEMENT

Dans sa description géologique de la mine, D. Soulé de Lafont [REF], outre la faille limitant au Nord l'effondrement des Roches Gagneaux, souligne la présence et le rôle de plusieurs zones broyées et de failles:

Les levés détaillés du secteur de Chizeuil [REF] et régional des feuilles de Dompierre-sur-Besbre [REF] et de Bourbon-Lancy [REF], ont mis en évidence une vaste zone de fracturation et de broyage s'étendant depuis le Sud de Chizeuil jusqu'aux deux petits golfes tectoniques de Ternant où elle affecte les sédiments du Jurassique. De nombreuses failles senestres, orientées N170°-150°E et appartenant à cette zone, traversent le massif de Chizeuil. Certaines coïncident avec les accidents cités par Soulé de Lafont.

Ces fractures semblent jouer un rôle important dans la disposition actuelle des amas, celle-ci résultant de la segmentation du gisement, au moins en deux groupes: les Roches Gagneaux et ses petits satellites (Filons I, II, III, Est) d'une part et Lentille A, Foulquière et Martin d'autre part, séparés par un faisceau de failles-zones broyées orientées N170°-150°E.

L'essai de reconstitution de la structure initiale par regroupement des "amas" et une translation grossière selon un axe de segmentation N150°E, fait apparaître:

- la réunion en un seul ensemble des deux segments dessinés par l'enveloppe des "quartzites" alumineux (qa), entraînant la réunion des deux plages d'anomalies géochimiques en Ba et Cu [REF],

- la position centrale de la minéralisation cuivreuse avec la barytine litée,

- le rapprochement de la minéralisation cuivreuse, prise dans la zone de faille entre les Roches Gagneaux et l'amas Martin, avec celle à barytine litée,

- le rapprochement de l'extrémité nord des Roches Gagneaux avec celle de Foulquière, toutes deux plus riches en blende et galène et cuivre.

Si une telle reconstitution de la structure du gisement tend vers celle du modèle stockwerk, encaissé dans sa zone d'altération, elle souligne l'absence de l'amas sulfuré polymétallique qui d'ordinaire le coiffe [REF].

Si tant est que cet amas se soit déposé, son absence peut-être due à plusieurs causes:

Une hypothèse optimiste verrait cet amas sulfuré polymétallique conservé en profondeur?

LE MINERAI PYRITEUX

"QUARTZITE" ALUMINEUX"

Brèche à fragments de "quartzite" peu pyriteux (q) emballés dans le minerai  pyriteux (Py) à andalousite (A).

MINERAI PYRITEUX

Brèche à fragments de "quartzite" sériciteux (Q) emballés dans le minerai  pyriteux à andalousite (P).

stockwerk

STOCKWERK

Brèche à fragments de "quartzite" alumineux (q) cimentée par des trainées de pyrite, quartz, séricite et andalousite et par de la pyrite massive (Py).

STOCKWERK

Plan de faille de direction N40°E et pendage 75°N recoupant le stockwerk à fragments de "quartzite" alumineux cimenté par des trainées de pyrite. Une série de diaclases sub-verticales et orientées N115°E est recoupée par ce plan de faille.

STOCKWERK

Même plan de faille de direction N40°E et pendage 75°N recoupant le stockwerk et montrant les stries plongeant de 60° vers l'ouest matérialisant le sens de déplacement de la faille normale : le compartiment nord (non visible) étant abaissé par rapport à ce compartiment sud en place.

MINERAI PYRITEUX MASSIF

Pyrite massive( Py) et lits lenticulaires de quartz-"quartzite" (Q) .

LE MINERAI CUIVREUX

MINERAI A BARYTINE ET ENARGITE

Minerai lité à barytine (clair, Ba) et énargite (sombre, En). Noter la petite fracture de type kink (K).

MINERAI A BARYTINE ET ENARGITE

Minerai lité à barytine (blanchâtre, Ba), énargite (noire, En) et pyrite (Py).

MINERAI A BARYTINE ET ENARGITE (Détail)

Minerai lité à barytine (blanchâtre, Ba), énargite (noire, En) et pyrite (Py).

MINERAI A BARYTINE, ENARGITE, STANNITE ET PYRITE (Surface polie)

Minerai à gangue de barytine (grisâtre). Alternances de lits à énargite (gris métallique) et stannite (orangé sombre) dominantes et de lits à pyrite (jaune) dominante. Voir détails encadrés sur la photo suivante après rotation anti-horaire de 90 degrés .

MINERAI A BARYTINE, ENARGITE, STANNITE ET PYRITE (Détail surface polie)

Minerai à gangue de barytine (grisâtre, B), énargite (gris clair, E), stannite (S, rose-orangé) et pyrite (P, jaune). Accessoirement sont présents: colusite, vinciennite, cuivre gris, mawsonite, bornite, betechtinite et chalcocite.

SURFACE

AFFLEUREMENT DE « QUARTZITE » PYRITEUX ALTERE

Fosse située à l'aplomb de l'amas Martin.

Affleurement de « quartzite » altéré, chargé d'oxydes de fer (hématite et limonite) (QS).

Les déblais de l'exploitation minière sont constitués de « quartzites » sériciteux ou alumineux un peu pyriteux .

AFFLEUREMENT DE « QUARTZITE » PYRITEUX ALTERE

La roche est constituée de quartz et d'oxydes de fer (hématite et limonite). Le litage est concordant avec la direction subméridienne des amas.

Localisation : bordure est de la fosse creusée à l'aplomb de l'amas Martin.

Les chapeaux de fer

L'extension des limonites (hématites) indigènes dans les chapeaux de fer [REF] serait en fait limitée au sommet de l'amas Foulquière et à des amas sulfurés aujourd'hui disparus où la pyrite oxydée a été entièrement exploitée du Moyen-Age à la fin du 19e siècle et dont il ne reste que les excavations de la Montagne de Chizeuil.

La présence de cristaux de barytine dans les hématites des anciennes excavations [REF], [REF] p.35) ainsi qu'une teneur de 0,4% de Ba dans le seul sondage moto-tarière ayant traversé le 'chapeau de fer' situé à l'ouest des Roches Gagneaux [REF] incite à proposer un âge triasique pour la formation de ces croûtes ferrugineuses.

Ce dernier 'chapeau de fer' ainsi que celui situé à 300m au nord, transverses à l'ensemble des amas, seraient les restes de cette croûte bréchique ferrugineuse, initialement plus étendue (érosion + exploitation de la pierre de Chizeuil).

" QUARTZITE " PYRITEUX ALTERE

constitué de grains de quartz, paillettes de séricite et d'oxydes de fer : hématite et limonite.

Cavités de dissolution de la pyrite Py.

CHAPEAU DE FER DE LA MONTAGNE DE CHIZEUIL

Hématite et limonite massives.

ALTERATION DE LA PYRITE

Formation de petits agrégats de cristaux jaunes de copiapite (Fe2+(Fe3+)4(SO4)6(OH)2.20H2O) par oxydation humide de la pyrite.

LE MODELE TYPOLOGIQUE

MODELE DE GISEMENT KUROKO

d'après E. HORIKOSHI, 1969

Les gisements Kuroko sont associés au volcanisme sous-marin d'âge Miocène moyen formé par le plongement de la plaque Pacifique sous l'arc insulaire du Japon. Les éléments S, Fe, Cu, Zn, Pb, Ba, Te, Au, Ag, etc, sont drainés des profondeurs par les systèmes hydrothermaux entretenus par le fort gradient géothermique.

D'âge récent, les gisements Kuroko ont conservé une grande part de leurs traits structuraux, pétrographiques et minéralogiques. Ils ont permis de dresser un portait type que l'on retrouve, avec des variantes, depuis les gisements archéens (ex.: amas sulfurés volcanogènes du Canada) jusqu'à l'époque actuelle (fumeurs noirs dans caldeira sous-marine du Japon).

Les systèmes hydrothermaux déposant en masse leurs sulfures métalliques aux évents des sources chaudes sous-marines sont associés principalement à 2 types de volcanisme:

  • basaltes tholéiitiques dans les zones de distension des fosses médio-océaniques,

  • laves calco-alcalines (rhyolite, andésite, basalte) dans les zones de convergence de plaque caractérisant les domaines orogéniques.

LEGENDE

Argile, montmorillonite avec un peu de kaolinite et d'halloysite.

Gypse massif.

L'amas est recouvert par une couche de barytine minéralisée, elle-même coiffée plus largement par un lit siliceux rouge (quartz+hématite).

Amas massif de sulfures polymétalliques à sphalérite (blende), chalcopyrite, galène et barytine.

Amas massif de pyrite dominante et chalcopyrite.

Stockwerk à veines de pyrite et chalcopyrite; la partie centrale est le siège d'une intense altération à séricite, silice et chlorite auréolée extérieurement par une altération à séricite et quartz.

Conduit d'explosion phréato-magmatique emprunté par les fluides hydrothermaux chauds T=250°-300°C comprenant une part importante d'eau de mer et de l'eau d'origine magmatique.

Extrusion de rhyodacite (équivalent: soda rhyolite, dacite, quartz-kératophyre, kératophyre) formant un dôme volcanique.

Brèche d'explosion de rhyodacite.

Roches volcaniques, principalement tufs et brèches.

 

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