Distribution et contrôle cristallographique des éléments Ge, Ga et Cd dans les sphalérites des gisements de type Mississippi Valley dans les districts de Central et East Tennessee, USA - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2014

Distribution and cristallographic control of trace elements Ge, Ga and Cd in sphalerite from Mississippi Valley Type deposit from Central and East Tennessee districts, USA

Distribution et contrôle cristallographique des éléments Ge, Ga et Cd dans les sphalérites des gisements de type Mississippi Valley dans les districts de Central et East Tennessee, USA

Julien Bonnet

Résumé

Mississippi Valley-type Type deposits (MVT) in central and eastern Tennessee, respectively MTM (Middle Tennessee Mine) and ETM (East Tennessee Mine), contain large reserves of zinc in the form of sphalerite, but also germanium in substitution of zinc in sphalerite. However, only the deposits District MTM contain economic concentrations of germanium. These two mining districts hosted in the same geological formations and with a comparable mineralogy, are compared in order to understand the distribution of germanium and other trace elements in MVT. Analyses at atomic scale by atomic absorption spectroscopy X, XANES and EXAFS, revealed several of germanium configurations in sphalerites: germanium can substituted to zinc in ZnS under 2 + and 4+ form, but it can be under the form of nanoscale inclusions of germanium oxide associated with sphalerite. Analyses at mineral scale by electron microprobe, LA-ICP-MS and Raman spectroscopy showed two groups of trace elements: i) the first group composed by Fe and Cd is preferentially incorporated following (110) faces of sphalerite, ii) the second group composed by Cu, Ga and Ge, is preferably incorporated following (010) faces of sphalerite. The coupling of Raman spectroscopy with laser ablation ICP-MS revealed a partitioning of trace elements between the cubic and hexagonal forms of ZnS: the elements Cd and Fe are more concentrated in the cubic form, while Cu, Ga and Ge are more concentrated in the hexagonal ZnS
Les gisements de type Mississippi Valley Type (MVT) du centre et de l’est du Tennessee, respectivement MTM (Middle Tennessee Mine) et ETM (East Tennessee Mine), renferment des réserves importantes de zinc sous forme de sphalerite, mais aussi de germanium en substitution du zinc dans la sphalerite. Cependant seuls les gisements du district de MTM contiennent des teneurs économiquement exploitables de germanium. Ces deux districts miniers, observés dans les mêmes formations géologiques et de minéralogies comparables, sont comparés afin de comprendre la distribution du germanium et des autres éléments traces dans les MVT. Les analyses à l’échelle de l’atome par spectroscopie d’absorption X, XANES et EXAFS, ont mis en évidence plusieurs configurations de germanium dans la sphalerite : le germanium peut être en substitution du zinc dans ZnS sous forme 2+ ou 4+, mais il peut aussi être sous forme d’oxyde de germanium en inclusions nanométriques dans la sphalerite. Les analyses à l’échelle du minéral, par microsonde électronique, LA-ICP-MS et spectroscopie Raman, ont mis en évidence deux groupes d’éléments traces : i) le premier composé des éléments Fe et Cd, est préférentiellement incorporé suivant les faces (110) de la sphalerite, ii) le second composé des éléments Cu, Ga et Ge, est préférentiellement incorporé suivant les faces (010) de la sphalerite. Le couplage de la spectroscopie Raman avec l’ablation laser ICP-MS a permis de mettre en évidence un partitionnement des éléments traces entre la forme cubique et hexagonale de ZnS : les éléments Fe et Cd sont plus concentrés dans la forme cubique, alors que les éléments Cu, Ga et Ge sont plus concentrés dans la forme hexagonale de ZnS
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Citer

Julien Bonnet. Distribution et contrôle cristallographique des éléments Ge, Ga et Cd dans les sphalérites des gisements de type Mississippi Valley dans les districts de Central et East Tennessee, USA. Sciences de la Terre. Université de Lorraine, 2014. Français. ⟨NNT : 2014LORR0298⟩. ⟨tel-01751395⟩
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