Les minéraux accessoires à U, Th et ETR dans les grès et les conglomérats archéens du bassin de Pongola (Afrique du Sud).

Thèse soutenue le mardi 22 septembre 2015 à 10 h à l’amphithéâtre Blandin sur le Campus d’Orsay (bâtiment 510) devant le jury composé de :

 Maurice Pagel (Professeur émérite, Université Paris-Sud), Directeur de thèse
 Michel Cuney (Directeur de recherche CNRS, Géoressources Nancy), Rapporteur
 Abder EL Albani (Professeur, Université de Poitiers), Rapporteur
 Jocelyn Barbarand (Professeur, Université Paris-Sud), Examinateur
 Axel Hofmann (Professeur, Université de Johannesburg), Examinateur
 Marc Brouand (Docteur, AREVA), Examinateur

Résumé :

En Afrique du Sud, le supergroupe Pongola s’est déposé sur le craton du Kaapvaal à environ 3 milliards d’années. Le groupe Mozaan repose sur le groupe basal Nsuze et contient des pélites, des arénites quartziques, des grès et des conglomérats. Dans ce type de conglomérat, des gisements d’uranium et des minéralisations d’or ont été reconnus dans le monde, au Canada, au Brésil, en Australie et en Afrique du Sud. Des petites minéralisations ont été avérées dans le groupe Mozaan, très différentes de celles qui ont été exploitées dans le bassin voisin du Witwatersrand.

Ce travail pétrographique, minéralogique et géochimique concerne les formations conglomératiques et gréseuses basales du Mozaan Group dans le Denny Dalton. Il est fondé sur l’étude de deux carottes dans lesquelles des minéralisations en uranium ont été reconnues.

Une attention particulière a été porté sur le matériel détritique car, dans ces conglomérats, les gisements sont de type placer avec des remobilisations plus ou moins marquées. Les grains détritiques identifiés associés à la pyrite détritique, sont la monazite fréquente, les oxydes de titane, les minéraux d’uranium thorium (coffinite, thorite, thorianite), le zircon, l’apatite, la chromite ainsi que d’autres sulfures (chalcopyrite, arsénopyrite). La roche source est vraisemblablement de matériel acide avec un faible apport basique ainsi que métamorphique. La morphologie des minéraux suggère un transport court de la source vers le bassin de Pongola.

Les analyses pétrographiques et chimiques mettent en évidence les différentes minéralisations qui caractérisent les processus diagénétiques et hydrothermaux qui ont affecté le groupe Mozaan. Des observations nouvelles ont été réalisées sur les minéraux d’uranium avec la mise en évidence de phospho-coffinite, de phosphates alumineux hydratés de terres rares et des altérations très développées qui affectent les grains de monazite.

Ces assemblages minéralogiques révèlent une diagenèse avec la circulation de fluides acides comme l’atteste la présence de pyrite et des APS dans la porosité secondaire des roches.

Aucun grain d’uraninite détritique ni d’uraninite authigène n’a été observé dans cette étude. L’hypothèse la plus vraisemblable est que l’uranium des zones minéralisées provient de l’altération des grains de monazite à 2.54 Ga par des fluides acides. La remobilisation se fait en milieu ouvert et l’uranium cristallise essentiellement en bordures des grains de pyrite sous forme de phospho-coffinite.