Les minéralisations en Éléments de Terres Rares de la région de Gakara (Burundi) : contrôle structural, caractérisation pétrologique et géochimique, modèle métallogénique



thesard.jpg

16/12 : SOUTENANCE DE THESE DE Seconde Ntiharirizwa (Géosciences Rennes)

Le lundi 16 décembre 2019 à 14:00, salle Barrois (Bât.5, Campus de Beaulieu, Université de Rennes 1), Seconde Ntiharirizwa soutient sa thèse intitulée "Les minéralisations en Éléments de Terres Rares de la région de Gakara (Burundi) : contrôle structural, caractérisation pétrologique et géochimique, modèle métallogénique"

Devant le jury composé de :

₋ Anne-Sylvie ANDRE-MAYER, Professeure, Université de Lorraine / Rapportrice
₋ Alain CHAUVET, Directeur de recherche, Université de Montpellier /
Rapporteur
₋ Stijn DEWAELE, Professeur, Université de Gand, Belgique / Examinateur
₋ Kathryn M. GOODENOUGH, Principal Geologist, British Geological Survey /
Examinatrice
₋ Erwan Hallot, Maître de Conférences, Université de Rennes 1/ Examinateur
₋ Philippe Boulvais, Maître de Conférences, Université de Rennes 1/ Directeur
de thèse
- Gilbert MIDENDE, Professeur, Université du Burundi / Co-directeur de thèse
- Yannick BRANQUET, Maître de Conférences, Université d’Orléans/ Invité

Résumé
Le gisement de Gakara au Burundi est l’un des plus riches gisements en
Eléments de Terres Rares (ETR) au monde. La zone du rift est-africain est
l’hôte bien connu de nombreuses carbonatites et complexes alcalins associés,
mis en place de façon récurrente depuis plusieurs centaines de millions
d’années. Les grands gisements d’ETR exploités aujourd’hui dans le monde sont
associés à des complexes carbonatitiques. Dans ces complexes, les
minéralisations font rarement partie de l’assemblage minéralogique primaire ;
elles précipitent à partir des fluides évolués à partir des intrusions
magmatiques. Afin de mieux comprendre les mécanismes de mise en place des
minéralisations en ETR de la région de Gakara, nous avons employé une approche
multidisciplinaire :
i) Une étude géologique basée sur les observations de terrain et une
étude de la composition minéralogique et des textures de différents faciès du
minerai, à partir des outils d’observations microscopiques classiques.
ii) Des techniques de datation U-Th-Pb in-situ par La-ICP-MS pour
déterminer les âges de la minéralisation primaire (veines de bastnaésite, un
fluoro-carbonate d’ETR) et de l’altération hydrothermale (altération en
monazite, un phosphate d’ETR) y relative.
iii) Une étude détaillée des inclusions fluides piégées dans les cristaux
de bastnaésite et de quartz syngénétique de l’altération monazitique pour
caractériser les fluides minéralisateurs et ainsi déterminer leur nature et
leurs conditions physico-chimiques de mise en place.
iv) Une étude des isotopes stables de carbone et d’oxygène sur bastnaésite
et quartz pour donner une indication complémentaire sur l’origine des fluides
minéralisateurs et les mécanismes mis en jeu.
v) L’intégration des données géophysiques et géochimiques acquises par la
société Rainbow lors de ses campagnes de prospection pour les confronter aux
données de la géologie de terrain afin de mieux comprendre les mécanismes de
formation du gisement de Gakara ainsi que discuter l’identification de zones
minéralisées nouvelles.
Toutes les données acquises dans ces différentes études et les principales
observations permettent d’établir un modèle métallogénique global de Gakara
comme résultant du dépôt des ETR en conditions hydrothermales dans la croûte
supérieure, à partir de fluides exsolvés d’un magma vraisemblablement
carbonatitique, fluides ayant ensuite subi une démixtion vapeur à CO2 –
saumures aqueuses. Cette démixtion est vraisemblablement le principal
mécanisme de précipitation des minéraux de terres rares. L’implication de
fluides environnants, peu salés, possiblement issus de la surface, est
suggérée. La minéralisation s’est mise en place en marge de l’événement
tectonique panafricain, il y a 600 Ma environ et a été affectée par les
déformations récentes, possiblement associées au développement du rift est-
africain.

Abstract
The Gakara deposit in Burundi is one of the richest deposits of Rare Earth
Elements (REE) in the world. The East African rift zone is the well-known host
of many carbonatites and associated alkaline complexes, which have been in
place for many hundred million years. The main deposits of REE mined today in
the world are associated with carbonatite complexes. In these complexes,
mineralization is rarely part of the primary mineral assemblage; they
precipitate from fluids evolved from magmatic intrusions. To better understand
the mechanisms of emplacement of REE mineralization in the Gakara area, we
used a multidisciplinary approach:
i) A geological study based on field observations and a study of the
mineralogical composition and textures of different facies of the ore, using
conventional microscopic observation tools.
ii) In-situ U-Th-Pb dating by La-ICP-MS to determine the ages of primary
mineralization (veins of bastnaesite, REE-fluorocarbonate) and hydrothermal
alteration (monazitic alteration, REE-phosphate).
iii) A detailed study of the fluid inclusions trapped in bastnaesite and
quartz crystals associated with the monazitic alteration to characterize the
mineralizing fluids and thus specify their nature and physicochemical
conditions of emplacement.
iv) A study of stable isotopes of carbon and oxygen on bastnaesite and
quartz to give a complementary indication of the origin of the mineralizing
fluids and the mechanisms involved.
v) The integration of geophysical and geochemical data acquired by
Rainbow Company during its prospecting campaigns to compare them with field
geology data in order to better understand the formation mechanisms of the
Gakara deposit as well as to discuss the identification of new mineralized
zones.
All the data acquired in these different studies and the main observations
allow to establish a global metallogenic model of Gakara area as resulting
from the deposition of REE in hydrothermal conditions in the upper crust, from
exsolved fluids of a probably carbonatitic magma, fluids having subsequently
undergone CO2 vapour – aqueous brine separation. This phase separation was
probably the main precipitation mechanism of REE minerals. The implication of
surrounding fluids, with very low salinity, possibly coming from the surface,
is suggested. Mineralization took place during the Pan-African tectonic event,
at about 600 Ma, and was affected by recent deformations, possibly associated
with the development of the East African Rift.



Contact OSUR
Seconde Ntiharirizwa (Géosciences Rennes) / @