Rare metal granites : origin, emplacement and mechanisms of the magmatic-hydrothermal transition
Les granites à métaux rares : origine, mise en place et mécanismes de la transition magmatique-hydrothermale
Résumé
Rare metal granites result from the crystallization of highly evolved magmas enriched in volatiles and fluxing elements (F, Li, P, B) and in metals such as Sn, Nb, Ta and W. In the Western Europe Variscan belt, these granites are attributed to a late orogenic episode of rare metal magmatism. Since the 60’s, numerous studies have focused on the specific geochemical signature of rare metal granites and several models have been proposed for their genesis. However, several questions remain and, in particular, the context and mechanisms of magma emplacement have been only rarely addressed. In order to build a comprehensive understanding of magmatic, hydrothermal and tectonic processes and mechanisms responsible for (i) rare metal magma generation, (ii) magma emplacement and geometry, (iii) specific geochemical signature and metal enrichment, a multi-approach and multi-scale study has been performed on the example of the rare metal granite of Argemela (Central Iberian Zone, Portugal). It has been complemented by an experimental study on the genesis of rare metal magmas. Results of the structural analysis highlighted the special structural context of emplacement of the Argemela intrusion. Several criteria suggest a fast vertical and channelled magma ascent up to shallow subvolcanic levels. The petrological and geochemical study of the granite and related mineralization allow the identification of key events and processes involved during the magmatic-hydrothermal transition. Mechanisms of concentration/transportation and deposition of metals have been also specified. The experimental study indicates that a single step low degree partial melting is not efficient enough to produce rare metal magmas, since most are sequestered into the restite. However, remelting of enriched restitic assemblages, a mechanism which remains to be tested, could well produce the required rare metal concentrations. Finally, this study demonstrates the necessity to combine several approaches, since processes and mechanisms are interrelated in these mineralized systems.
Les granites à métaux rares sont issus de la cristallisation de magmas très évolués enrichis en volatiles et fondants (F, Li, P, B) et en métaux tels que Sn, Nb, Ta et W. Dans la chaîne Varisque d’Europe de l’Ouest, ils résultent d’un magmatisme tardi-orogénique spécifique. Depuis les années 60, de nombreuses études se sont intéressées à la signature géochimique de ces granites et différents modèles de genèse ont pu être proposés. Malgré cela, plusieurs questions subsistent; le contexte et les mécanismes de mise en place de ces granites particuliers ne sont que rarement abordés. Afin d’avoir une vision complète des processus et mécanismes responsables de (i) la genèse des magmas à métaux rares, (ii) la géométrie et la mise en place de ces granites, (iii) leur signature géochimique et leur enrichissement en métaux, une étude multi-approches et multi-échelles a été menée sur l’exemple du granite à métaux rares d’Argemela (Zone Centro-Ibérique, Portugal). Elle a été complétée par une étude expérimentale portant sur la genèse des magmas. Les résultats de l’étude structurale montrent que l’intrusion d’Argemela se met en place dans un contexte particulier. Plusieurs critères suggèrent une remontée verticale rapide et chenalisée du magma jusqu’à un niveau très superficiel, subvolcanique. L’étude pétrologique et géochimique du granite et des minéralisations associées a permis de mettre en évidence les évènements clés et les processus mis en jeu durant la transition magmatique-hydrothermale. Ceci a également permis d’appréhender les processus de concentration/transport des métaux et les mécanismes de dépôt des minéralisations. L’étude expérimentale indique qu’un seul stade de fusion partielle à faible taux ne permet pas de générer des magmas suffisamment enrichis en métaux. Cependant, un mécanisme de refusion de restites enrichies, qui reste encore à tester, pourrait produire les concentrations en métaux requises. Enfin, cette étude démontre la nécessité de combiner les approches car l’ensemble des processus sont interdépendants dans ce type de systèmes minéralisés.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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