Mineral . Depos i ta 17, 295-306 (1982)

MINERALIUM DEPOSITA © Springer-Verlag 1982

La Pyritisation des Fronts D'Oxydo-Reduction des Gites D'Uranium: Signification G6ochimique et Caract risation Texturale

J. C. Samama

E. N. S. G6ologie, Nancy, France

Les syst6mes d'oxydation m6nag6e, aptes ~ concentrer 1'uranium, impliquent une oxydation partielle de la pyrite primaire et conduisent g$n6ralement une pyritisation secondaire. L'enregistrement min6ralogique (textural et g6o- chirnique) du ph6nom@ne esi earact6ristique; son identification peut 6ire utilis6e comme indicateur de processus fossile d'oxydo-r$duction et aider ainsi ~ s6- lectionner les environnements favorables.

The slow-rate-oxidation systems, able to concentrate uranium, involve a par- tial oxidation of primary pyrite and generally lead to a secondary pyritisation. The mineralogic recording (textural and geoehemical) of this phenomenon is characteristic; its identification can be used as indicator of paleo-oxido-reduc- tion processes and, in this way, help to select favourable environments.

Les processus d'oxydo-r6duction jouent un r61e fondamental dans la gen6se de tr6s nombreux gisements d'uranium form6s sous l'action des agents oxy- dants de la surface affectant un milieu s6dimentaire r6duit. D'une mani6re classique, on comsidSre que [es 616- ments mis en solution au niveau d'un front d'oxydation vont Stre r6duits lots de leur entr6e dams le milieu encore r6ducteur (pyrite, mati@res organiques) et pr6cipiter: c'est le ph6nomSne con- centrateur dit d'oxydo-r6duction. C'est la~, le processus majeur de la concen- tration de l' uranium dans le milieu superg6ne et, bien entendu, sa recon- naissance esi d' importance en prospec-

tion, qu'il s'agisse d'une action en cours de d6veloppement ou d'une ac- tion ancienne et "fossiiis6e".

La reconnaissance d'un processus en cours semble d6sormais tr~s accessible par la recherche des divers compos~s du soufre dans les eaux de percolation (]Boul~gue, 1981): la pr6sence d'ions et de complexes du soufre ~ niveau d'oxydation interm6diaire caract6rise ce processus de concentration (Boul~- gue et Michard, 1979).

La reconnaissance d'un processus ancien et fossilis6 est parfois tr@s ais6e par une simple cartographie des

OOBS-4S98/SB/OO~V/OB95/SOB. 40

296 J.C. Samama

facies rSduits et oxyd$s reals, dans nombre de cas, le probl@me est tr@s d$1icat, soit que les informations dis- ponsibles en surface ou en sondage restent trop fragmentaires, soit que le phSnom~ne s'avSre tr~s discret et ~chappe ~ l'observation immSdiate, soit enfin, et c' est la situation la plus complexe, que des phSnomSnes post$- rieurs ne se superposent au phSnom~ne initial et ne viennent l' oblitSrer. C' est, en particulier, le cas du dSveloppement ultSrieur de l' oxydation qui peut envahir tout i' ensemble lithologique et la con- centration uranif@re avec quelques rares reliques rSduites et minSralisSes.

Ii existe ainsi un probl@me impor- tant de diagnose fine de certains fronts anciens, probl@me aussi bien th6orique (gen@se) que pratique (prospection).

L' analyse du ph6nom6ne de pyriti- sation secondaire permet aujourd'hui d" affirmer qu' il s' agit d' une caract$-

ristique de la majorit$ des fronts con- centrateurs d'uranium: la diagnose et

l'interprStation de eerie pyritisation ouvrent de tr@s larges possibilitSs de travail pour tout problSme complexe.

I. LES PHENOM~ZNES D' OXYDATIOIN ET D' OXYDO-R~ZDUCTION

Ii existe deux phSnom~nes types qui apparaissent quand un apport d' agent oxydant (02, Fe+++,... ) agit sur un milieu rSduit actif conduisant ainsi la juxtaposition entre des faci@s oxy- dSs et des faci@s rSduits, facies s$- parks par une surface (ou front) mobi- le en fonction du dSveloppement de i' oxydation.

Le premier ph$nom~ne type corre- spond ~ une simple oxydation par le milieu aqueux tr~s oxydant; il affecte les eompos$s ferreux, d6grade les ma- ti@res organiques ligneuses et les kSrog~nes et solubilise les traces des mStaux plus solubles dans leur forme de valence supSrieure (Cu, U ...).

D'une mani~re g~nSrale, il n'y a alors pas de pr$cipitation min$rale secondaire de mStaux en traces ~ proximit$ du front. Ii y a mSme, le plus souvent, pour l'uranium, destruction des con- centrations ant@rieures: le phSnom~ne est essentiellement dispersif rnSme si, dans certains cas particuliers comme le dSveloppement d'une latSrite, ii peut y avoir concentration absolue de i' ura- nium dans le milieu oxyd~.

Le deuxi6me ph6nomSne type corre- spond £ un syst6me g$ochimique oxy- dant dans lequel le flux d" oxydant est inf$rieur ~ la capacit$ de rSduetion du volume de roche accessible ~ ce flux (Boul@gue, 1981). Dans ce cas, les ph6nom$nes sont beaucoup moins simples car les oxydations sont incom- pl6tes et conduisent ~ des ions et des complexes de niveau d' oxydation inter- m6diaire (cf. If). C'est ee ph6nom6ne qui est essentiellement concentrateur de l'uranium et des 616ments connexes (Se, Mo ...).

Si les deux grands ph$nom6nes cer- n6s ici montrent des comportements g6ochimiques globaux diff$rents, il ne faut, toutefois, pas les opposer brutale- ment car, comme ces syst@mes sont

r$gis par le rapport du flux d'oxydant/

capacit$ de rSduction du syst@me af-

fect&, il peut y avoir tous les syst@mes interm~diaires d'oxydation. ]Bien en- tendu, dans ces cas intermSdiaires, les phSnom@nes concentrateurs de l'uranium et des $l$ments connexes ont un pouvoir nul ou interm&diaire.

La connaissance du comportement des bisulfures de fer dans ces deux grands types de processus est fonda- mentale: elle va r$v$1er la possibilit$ du phSnom~ne de pyritisation seeondaire.

If. LE FER ET LA PYRITISATION SECONDAIRE: MOD~ZLE CHIMIQUE

Le fer, $1$ment abondant intervenant dans tousles syst@mes d'oxydation, se

Pyritisation des fronts d'oxydo-r6duction 297

r$v@le tout £ fair propice £ ia solution du prob1@me pos$. En effet, cet 616- ment enregistre bien une des earaet$- ristiques g$ochimiques des oxydations m6nag$es, leur caract6re sulfurant, qui se traduit par une pyritisation se- eondaire.

Granger et Warren (1969) ont, sem- ble-t-il, 6t6 les premiers ~ saisir les implications g$ochimiques des milieux

flux oxydant faible sur les m6canis- rues de l'oxydo-r6duction. Tr~s sch$- matiquement pour ces auteurs, alors qu' en milieu ~ flux d' oxydant 61ev6, les r6actions types d'oxydation de la pyrite sont: 1

(i) 2FeS 2 + 15/2 02 + 5H?O

> 2FeO(OH) + 8H* + 4SO 4 ,

en milieu ~ flux d' oxydant faible, les r~actions types sont:

(2) 2FeS 2 + 11/2 02 +5H20

) 2FeO(OH) + 4H + + 4HSO 3

(3) 2FeS 2 + 7/2 02 + 3H20

) 2FeO(OH) + 4H + + 2S20 3-

(4) 2FeS 2 + 3/2 02 + H20

> 2FeO(OH) + 4S

En milieu acide, ce qui est le cas g6n6ral de i' $volution de ces syst@mes, le bisulfite (HSO~), le thiosulfate

($20~ -) et le soufre sont peu stables

et sont susceptibles de r6agir:

(5) 3HSo 3

) H20 +H + + S + 2SO 4

1 Les r$actions sont $crites ici comme

conduisant ~ FeO(OH) reals, bien en- tendu, une pattie du fer lib6r$ est soluble sous forme de Fe ++ mais avec les mSmes formes du S. En fair, le comportement naturel de ces milieux est rendu encore plus eomplexe du fait des ph$nom@nes de passivation

(6) 2S20 ; - + 2H +

> 4S + 2SO 4 +H20

(7) 4S + 4H20

> SO;- + 3H2S + 2H +

En d'autres termes, les produits du S form6s par les r6actions (2), (3) et (4) sont instables et eonduisent ~ des ions ~ hombre d'oxydation 6lev6 (SO~-) d'une part, ~ des compos6s r6duits nombre d'oxydation bas (H2S) , d'autre part (Fig. l).

Ce prob16me de l'oxydation a 6t6 repris avec plus de rigueur par Boul@gue (1981). Pour cet auteur, quand i' oxydation est brutale (flux d'oxydant sup6rieur ~ la quantit6 de sulfure accessible ~ l'oxydant), la r6- action est complete et condu2t ~ un milieu tr6s acide avec des ions sulfa- tes et de l'hydroxyde ferrique:

FeS 2 + 7/2 02 + H20

> Fe ++ + 2SO;- + 2H +

Fe+++ 1/4 02 +H +

> Fe +++ + 1/2 H20

Fe +++ + 3H20

> Fe(OH) 3 + 3H +

avee une r~action secondaire du Fe +++ sur la pyrite

FeS 2 + 141~e +++ + 8H20

> 15 F e ++ + 2SO4- - + 1,SIK +.

Mais, 1orsque 1'oxydation est limit6e (flux d' oxydant inf6rieur ~ la quantit$ de sulfure accessible ~ i' oxydant), la r6action devient :

FeS 2

> F e ++ + S 2-

FeS 2 + 3/4 H20

> FeS + 1/2 HS- + 1/4 $ 2 0 3 - + H +

298 J . C . S a m a m a

I Sulfuration secondaire

du fer

Oxydation l imit6e

FeS 2 ~ S S203- HSO 3 SOZ- r

t I t H2S .9, I I t

FeS

D6composit ion ions instables

Fig. l. Sch&ma des r6actions chimiques de i' oxydation mSna- gSe des milieux py- riteux d'apr&s Gran- ger et Warren (1969, 1974)

FeS 2 + H20

> FeS + 3/4 HS- + 1/4 SO 4-

+ 5 /4 H+

F eS + H +

I" Fe ++ + HS-

En fait, la s$quenee est encore plus complexe puisqu'il peut y avoir de tr@s nombreux ions du S ~ c$t$ des thio- sulfates ($20~-) , des sulfates et des compos6s H2S, HS-.

Ces deux mod@les de l'oxydation m&nag6e de la pyrite divergent quel-

A

que peu mais conduisent aux memes consequences globales en ce qui con- cerne le comporiement du fer. En ef- fet, il y a, dans les deux cas, appa- rition de compos6s tr@s r&ducteurs du soufre susceptibles de "resulfurer" le fer a~ partir d'ions ou de compos$s ferreux ou ferriques. Ainsi, on peut 6crire la r$duction du fer ferrique:

2 Fe +++ + HS-

> i/8 S 8 +H + + 2 Fe ++,

et la sulfuration des ions ferreux:

Fe ++ + HS-

> FeS + H +

FeS + i/8 S 8

> FeS2 2

La destruction par oxydation m&nag&e de la pyrite semble ainsi pouvoir en- gendrer une pyrite secondaire reals, ]:ien entendu, en quantit6 momdreque la pyrite d~truite. Mais, cette possi- bilit~ "chimique" se traduit-elle bien par un ph~nomSne naturel de pyriti- sation secondaire?

La premiere confirmation naturelle est i rechercher dans les bilans chi- miques (ou min~ralogiques): y a-t-il accumulation ou non de pyrite dans les sites OLi le processus d'oxydation m~- nag@e (oxydo-r&duction eoncentratriee d'U) s'est dSvelopp~?

2 En fair, les rSactions sont certaine-

ment plus compliquSes et doivent pas- ser par des compos&s interm&diaires de type mackinavite (FeSo, 9). Cepen- dant, pour Roberts et al. (1969), ily aurait d' une mani~re g&n@rale passage par le stade disulfure ($2-); la forma- tion essentielle de pyrite d&riverait de Faction directe du disulfure sur Fe ++. Pour Galloway et Kaiser (1980), il y aurait nn cycle plus complexe, o@ il convient de distinguer les fili~res bio- g&niques des fili&res abiog&niques

Pyritisation des fronts d'oxydo-r6duction 299

III. LES BILANS CHIMICO-MIN]~RA- LOGIQUES DE LA PYRITE it PROXI- MITE DES FRONTS D' OXYDO-REDUC- TION

De tr@s nombreux auteurs se sont pench&s sur les probl@mes des bilans

chimico-min~ralogiques i proximit~ des fronts min&ralisSs et ont quelque- fois tent~ de g~n~raliser certains r&- sultats (Harshman, 1972, 1974; Rubln, 1970, Rackley, 1978; Reynolds et Gold- haber, 1978; Chantret et Boul~gue, 1980; Galloway et Kaiser, 1980, pour les milieux sSdimentaires; Eulry et Vargas, 1979-1980, pour les milieux m ~tamorphiqu e s).

Que ce soit par 6valuation micros- copique des pourcentages de min6raux ou par analyse chimique, il appara~ tr@s souvent une teneur en bisulfure de fer anormale plus ou moins associ6e

l'accumulation uranif~re du front (Fig. 2). Ces anomalies sont souvent d6licates £ mettre en ~vidence car el- [es restent g$n6ralement faibles sur une distribution erratique des teneurs. Mats, mSme si on suppose bien 6ta- blie la pr6sence, ~[ hauteur du front, d'une teneur en pyrite sup6rieure i la teneur moyenne de la zone rSduite, ceci ne dSmontre pas ipsofacto, l'exis- tence d'une pyritisation secondaire. En effet, ce ph6nomSne d'accumulation peut trouver a priori deux explications:

- II existe une anomalie locale pri- matte en pyrite (d'origine diag6n6tique) du niveau porteur et, comme la vitesse de progression du front est fonction, flux d' oxydant constant, de la capacit6 de r6duction du milieu, la progression des fronts est ralentie au niveau des accumulations de pyrite primaire; en cons6quence, la probabilit6 d'observer un front an niveau d' une anomalie initia-

s6quence d'une distribution anormale de pyrite primaire li6e, par exemple,

une accumulation initiale de matiSre organique dans un site pal6og6ographique par ticulier.

Ii existe bien une pyritisation se- condaire qui, superpos6e i une distri- bution primaire plus ou moths homog@ne, forme i' accumulation.

Remarquons, toutefois, que ces deux hypoth@ses ne sont pas contradictoires car il pourrait exister, et il existe, des

gisements li6s ~ une pyritisation secon- daire induite par une suraccumulation

de pyrite primaire. Une telle dualit6 d'interpr6tation existe aussi pour la distribution du carbone organique proximit6 des fronts d'oxydo-r6duction: s'agit-il de mati@res organiques mi- gr6es (de types acides humiques par exemple) et pr6cipit6es par des varia- tions de pH ou bien s'agit-il d'accumu- lation primaire (sSdimentaire) de ma- ti~res organiques v6g6tales?

Bref, il existe bien des anomalies de distribution de la pyrite mats cette approche du probl~me de la pyritisa- tion secondaire n'est pas aussi pro- bante qu'il peut parai'Ire: il est vrai- semblable que le ph6nom@ne existe mats des explications contradictoires des faits sont toujours possibles. Pour lever ce doute, il suffit d'examiner les caractSristiques min6ralogiques et g6o- chimiques des cristaux de pyrite des zones concentr6es aux fronts d'oxydo- r6duction.

IV. CARACT]~RISATION TEXTURALE ET GEOCHIMIQUE DE LA PYRITISA- TION SECONDAIRE

le en pyrite est plus grande qu'ailleurs, s. Les observations texturales et parfois Dans ces conditions, les nombreux cas g$ochimiques rSalisSes sur des $chan- observes de corr$1ations front-accumu- tillons provenant de zones ~ suraccu- lation de pyrite ne devront pas Stre mulation de pyrite comparables ~ cel- interprStSs comrne une accumulation de !es d$crites au paragraphe pr$cSdent pyrite secondaire mais comme la con- conduisent ~ une conclusion nette: il

300 J.C. S a m a m a

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- -Fe203 - -P.F.

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Fig. 2. Exemples d'accumulations secondaires de pyrite raises en &vidence par bilan analytique. I. Fronts d'oxydo-r$duction (F) ~ progression horizontale sur sSrie sSdimentaire d'aprSs Harshman (1974); distribution de la pyrite. II. Front d' oxydo-r$duction (F) ~ progression verticale sur milieu m$tamor- phique d'apr@s Eulry et Vargas (1979-1980). Les exemples classiques de Harshman montrent un ~nrichissement en pyrite tr~s variable en avant de divers fronts d'oxydo-rSduction [I, 2: Karnes County (Texas); 3: Shirley basin (Wyoming); 4: Gas Hills (Wyoming); 5: Live Oak County (Texas)]; ces enrich- issements ne sont pas toujours d~montr~s par ces bilans du fair des irr~gula- ritSs de la distribution primaire, saul ~ Gas Hills (4). L'exemple de Eulry et Vargas correspond ~ un profil synthStique $tabli ~ partir de 156 analyses. Ce profil regroupe les facies en quatre types: A: zone de schistes pyriteux sans alt$ration mSt$orique; B: zone ~ hydrolyse m6nagSe, ~ pH basique et milieu rSducteur, bien caract$ris$e ici par la d6gradation des chlorites [chlo- rite (CI) -~ interstratifi6s (I) -~ kaolinite (K)]; C: zone ~[ hydrolyse intense, pH ac ide et milieu oxydant (~ h6matite) [Le passage B - C est caract6ris6 par la transformation pyrite (P) en h$matite (H)]; D: zone d' agradation secondaire li6e ~ la couverture s6dimentaire post6rieure ~ l'alt6ration. Les Svolutions verticales (fer total et perte au fen) montrent et 6valuent l'accumulation se- condaire de pyrite dans la zone B par rapport ~ la zone A: la teneur en Fe203 augmente de 1,7% Fe203 (soit de 30%), ce qui semble representer la suraccumulation de 2, 6% de pyrite alors que la perte au feu augmente de 2, 5% (soit de 49%), en cumulant l'effet de la pyritisation (1,4% de P.F. pour 2, 6% de pyrite) et de l'hydrolyse naissante (1,1% P.F.)

Pyritisation des fronts d'oxydo-r6duction 301

est toujours possible de distinguer au moins deux phases de cristallisation des bisuifures avec des nourrissages successifs d'une pyrite primaire ou sulfuration (marcasite ou pyrite) de minSraux oxydSs (Reynolds et Goldha- ber, 1978); en d'autres refines, l'ano- malie en pyrite est bien li$e ~ un phSnom@ne de pyritisation superpos$ une distribution primaire.

Ii existe quelques descriptions anciennes de ce type de ph6nom@ne textural (Cole- man et Delevaux, 1957) mais c'est au cours des derni6res ann$es que les descriptions fines ont 6t6 pr$sent$es (Reynolds et Goldhaber, 1978; Gold- haber et al., 1978; Eulry et Vargas, 1979-1980). Mais pour caract6riser le ph6nom@ne, les r~sultats obtenus sur le gisement de Lombres-Cerilly paraissent

particuli@rement adapt6s ~ ce propos.

Le gisement de Lombres-Cerilly apparait dans le faSi@s de l'Autunien du bassin permo-carbonif@re de Ceril- ly - Bourbon l'Archambault, bassin intracratonique tardi-orog6nique peu stable de la bordure nord du Massif Central (Capus, 1979). Pour cet auteur, l'uranium appara~ dans les faci@s de gr@s et p6lites, riches en mati~res organiques, d6pos$s dans un milieu oscillant entre plaine d'inondation et milieu lacustre a~ proximit$ immediate de reliefs exondSs. La position des concentrations initiales et la tendance

l'$mersion de cette zone jusqu'au Trias favorisent le jeu des proeessus d' oxydo-rSduction qui reconcentrent localement l'uranium. Pour Landats et Connan (1980), ~ partir de teneurs en uranium syngSnStiques faibles fixSes par les complexes argilo-organiques, la tectonique syns$dimentaire induit des reconcentrations par de multiples fronts locaux d'oxydo-rSduction dans les zones $mergSes. Ainsi, ~ partir d'une com- binaison d' approehes pal$og$ographiques et g$ochimiques, ces auteurs s'accor- dent pour faire intervenir des fronts pr$coces concentrateurs dont l'enre- gistrement g$ologique res~e cependant tr~s discret.

Une premi@re confirmation de ces fronts vient de la reconnaissance d'un cycle du s616nium (Coelho, travaux en cours) avec individualisation locale de trSs fortes teneurs en cet $16ment qui, classiquement, se s6pare de l'uranium dans i' oxydo-r$duction. IV[ais, l' obser- vation directe des textures de pyrite vient tr@s simplement confirmer ces indications (Fig. 3). En sections polies, il appara{'t nettement des accroisse- ments secondaires multiples de pyrite (Fig. 3A, C et D). Ces textures sont visibles ~{ la mierosonde mais tout aussi bien au microscope m6tallogra- phique, gSn6ralemenL m~me sans le recours ~ une attaque chimique clas- sique ou ~ I' oxydation epitaxique (Ar- nold, 1978). La microsonde permet toutefois ici de caractSriser parall@le- ment le chimisme de ce phSnom@ne secondaire (zoning du Se - Cu ou du Ni) (Fig. 3I~ et F).

La caractSrisation g$ochimique es- quiss$e par eet exemple pr$sente un double intSrSt, descriptif et gSn~tique.

Descriptif, bien entendu, puisque c'est

la confirmation d'un phSnom@ne de pyri- tisation de chimisme diffSrent du ph6- nom~ne originel, gSnStique car il per- met, aussi bien une corr$1ation g$ochi- mique entre les phases de croissance des diffSrents grains de pyrite d'un gisement, qu'une approche pal$o-chi- mique du phSnom@ne de pyritisation.

En effet, le piSgeage du s$1$nium sur des grains de pyrite en cours de croissance dans des phSnom@nes d'oxy- do-rSduction est classique (Chitayeva, 1965); il peut conduire ~ des concentra- tions relatives du Se trSs fortes (14 fois et a~ plus de 35 lois pour des films de pyrite secondaire); ee ph6nomSne est, en g$n$ral, interprSt6 comme la cons6- quence de l'isomorphie de la ferro- sellite (FeSe2) avecla pyrite et son pi$geage cristallochimique dans le do- maine de stabilit$ conjointe de ces deux esp@ces mSme si dans certains dia- grammes thermodynamiques il n'y a gu@re de recouvrement de ces domaines (Howard III, 1977). Ii y a i~, uneap-

302 J.C. Samama

20# I A 120#1 B

i20~1 C 1 1 0 # I D

I lO'u I E I 10# I F

Pyritisation des fronts d'oxydo - r6duction 303

proche des conditions chimiques du pro- cessus (Eh, pH, rapport H2Se/H2S...).

Pour les autres 616ments incorpor6s dans les aur$oles de croissance de la pyrite, ici, ikTi et Cu, c' est plutSt un module ~lectrochimique qui est plausi- ble, comme ph6nom~ne sym6trique de la dissolution s$1eetive (Ammou Chok- roum, 1975); le ph6nom@ne semble bien d6montr6 pour 1'or (Sakharova et Lobacheva, 1978). Ii semble que les potentiels de surface des grains en cours de croissance r$gissent le pi6- geage des diff6rents m6taux pr6sents en solution, m6taux caract6ris6s par leur potentiel 61ectrochimique de dis- solution.

Four le moment, ii est difficile d'ex- ploiter totalement ces modules mais une approche fine des conditions 61ec- triques et chimiques des cellules d'oxy- do-r6duction (Rackley, 1978) semble

ainsi possible.

Cet exemple r6v@le bien un ph6no- m~ne de pyritisation secondaire avec ses earact6ristiques texturales et g~o- chimiques. Ce sont I~, des figures que 1'on retrouve, au moins en partie, dans les fronts d'oxydo-r6duction du type de ceux d6crits par Harshman aussi bien que dans eelui d6crit par Eulry et Vargas. IV[ais, alors que la raise en 6vidence d' une pyritisation par un bilan chimico-min6ralogique n6cessite tou- jours des donn6es g6oehimiques nom~ breuses et est d'autant plus difficile

que le ph6nom@ne est faible en regard des h6t6rog6n&it6s primaires de dis- tribution, la raise en 6vidence texturale s'av@re ais6e. Ainsi, une augmenta- tion de 0,1% de la teneur totale en bi- sulfure sur une distribution irr6gu!i$re primaire de 2-3% sera presqu'ind6ce- fable par bilan mais apparai'tra tr~s clairement sous forme de lis6r~ de croissance secondaire.

V. CONCLUSIONS ET APPLICATIONS

Les possibilit6s d'une pyritisation se- condaire, telles qu'elles ont 6t6 pr6- rues par Granger et Warren ou par Boul~gue, sont ainsi bien confirm6es par l'analyse des bilans mais surtout par l'analyse des textures et des ca- ract6ristiques g6ochimiques des ac- eroissernents seeondaires. Ce ph&no- m~ne, en g6n6ral real explicit6, peut prendre une ampleur consid6rable com- me il en est de celui de la c6menta- tion des sulfures des gites de cuivre mais l'analogie ne peut ~tre d6velop- p6e plus avant car la c&mentation cor- respond ~ un blocage d'un m&tal par un sulfure d'un m6tal plus chalcophile alors que dans le cas de la pyritisa- tion, c'est une sulfuration de fer ~{ partir de la d6composition partielle d'un sulfure de fer. Cette diffSrence fondamentale va apparai'tre dans des cas particuliers ot] la pyritisation va affecter d'autres min6raux que la py-

Fig. 3. Exemple de pyritisations secondaires de deux 6chantillons de la carri- @re de Lombres (bassin de Cerilly) (photos et travaux de Coelho). A. Image r6trodiffus6e d'une plage de pyrite g cortex de nature diff6rente. Les min6- raux phylliteux pr6sents correspondent ~ un phosphate d'uranium. B. Image X s616nium de la mSme plage qui montre que le cortex se earactSrise par une tr@s forte anomalie en s616nium ~ laquelle se superposerait exactement une anomalie en cuivre. C. Image adsorb6e d'une autre plage de pyrite montrant au moins deux &tapes d'accroissement secondaire. D. D6tail de l'image pr6- c~dente. E. Image X Fe de la plage de la Fig. O. F. Image X Ni de la pla- ge de la Fig. D. La pyritisation secondaire, r6v616e initialement par les h6t6rog6n&it6s des contacts de zones, est bien caract6ris6e par un zoning chimique, ici le nickel

304 J.C. Samama

rite: ainsi Cart6 (1979) d6crit une py- ritisation secondaire se dSveloppant entre les feuillets d'un cristal de bio- tite dans un granite prSalablement altSr6 sous un front d'oxydo-r6duction d6velopp6 dans une s6rie d6tritique surincombante.

La pyritisation secondaire semble ainsi bien caractSriser les fronts d'oxydo-r6duction propices ~ la con- centration de 1'uranium dans toute roche r6ductrice od il existe des tra- ces de bisulfure de fer. Toutefois, des pyritisations secondaires peuvent exis- ter dans des conditions a priori diff6- rentes. Ainsi Ramdohr (1955) d6crit dans les conglomSrats pr$cambriens du Rand des pyritisations sur les grains d6tritiques de pyrite dans un environnement a priori sans traces d'oxydo-rSduction. Par ailleurs, Rey- nolds et Goldhaber (1978), Goldhaber et al. (1978), Galloway et Kaiser (1980) ~vent pour les gisements d' uranium de la plaine cSti~re du Texas deux ty- pes de sulfuration du fer, l'une, dominate de marcasite, sensiblement contemporaine de la min6ralisation uranif~re et interprSt6e selon le mo- d@le pr6sent6 ici, 1'autre, ant6rieure,

dominante de pyrite, considSr6e comme rSsultant d'une action de H2S Ii6 aux gisements d' hydrocarbures situ6s en aval. Des resulfurations post- min~ralisations sont interprSt6es dans le mSme sens.

Les arguments de rSpartition zonaire et de composition isotopique du soufre prSsent6s par ces auteurs viennent 6tayer ce sch6ma mais la sulfuration par oxydation m6nagSe semble aussi pouvoir expliquer simplement les faits: la progression irr6guli~re de l'oxyda- tion m6nag6e peut engendrer des sul- furations en divers 6pisodes soit pro- ches soit lointains du front suivant la vitesse du flux et la nature des ions instables form6s; elle peut mSme re- sulfurer 1ocalement des zones dSj~ oxyd6s par diffusion ou reflux; les dif- f6rences isotopiques, quant ~ e11es, pourraient s' expliquer par coefficient

de partition des isotopes dans des con- ditions thermodynamiques (Eh, pH, concentration) tr6s diff6rentes, diff6- fences partiellement enregistr6es dans les produits de sulfuration (pyrite ou marcasite).

Bref, malgr$ l'interprStation des gisements du Texas (sulfuration du fer par gaz pStroliers), le phSnom~ne de pyritisation secondaire va appara~re d' une mani~re caractSristique chaque fois qu'il y a dissolution et repr6ci- pitation de la pyrite, mais, dans le milieu sSdimentaire n' ayant pas subi de m6tamorphisme (y compris de type anchizonal), les processus d'oxydo- rSduction semblent Stre les plus fr6- quents voire les seuls ~ engendrer ce ph6nom@ne.

Ainsi, en milieu sSdimentaire, la

prSsence d'un accroissement pyriteux

est un bon t6moin de reconstitution d' un pal$o-milieu hydrochimique favo- rable ~ la concentration de i' uranium.

Les applications de l'observation et de i' interpretation du ph~nom@ne sont Svidentes en recherche des concentra- tions d'uranium li6es ~ l'oxydo-r~duc- tion. En effet, classiquement, il existe bien plusieurs approches pratiques, telle la cartographie des facies en fonc- tion de leur degr@ d' oxydation, telle la zonation min~ralogique des faci@s d'alt~ration, telle la zonation g~o- chimique des $1~ments accompagnateurs de l'uranium (Se, Mo ...) ou encore telle la zonation des d~s~quilibres ra- dioactifs. Mais, syst~matiquement, ces approches impliquent un d6veloppement des travaux de reconnaissance suffi- sant pour mettre en ~vidence un zoning chimique, minSralogique ou radioactif et une conservation claire des con- figurations anciennes. De plus, carto- graphie des facies d'alt~ration et zona- tion min~ralogique ne discriminent pas une oxydation brutale destructrice d'un front concentrateur.

Pyritisation des fronts d'oxydo - r$duction 305

C'est ce qui conf@re tout son in- t6rSt ~ la reconnaissance d'une pyriti- sation secondaire qui peut Stre Stablie plus facilement £ partir d'$chantiHons ponctuels et rnSrne de cuttings. Une telle pyritisation irnplique la proxirnit6 d" un front d' oxydo-r6duction, qu" il soit bien conserv6 ou simplernent en reli- ques et sa reconnaissance conduit ainsi

guider une recherche raini~re sys-

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Prof. J.C. Samama E.N.S, G$ologie 94, Av. de Lattre-de-Tassigny F-54000 Nancy France