A New Alpine Metallogenic Model for the Pb-Ag Orogenic Deposits of Macôt-la Plagne and Peisey-Nancroix (Western Alps, France)

Understanding mass transfer associated with fluids circulation and deformation in the Alpine orogeny is often complex due to common multistage crystallization. For example, in two emblematic and historic Pb-Ag deposits of the French Alps, Macôt-la Plagne (MP) and Peisey-Nancroix (PN), a sedimentary or orogenic origin is still debated. To discriminate between the metallogenic models of the two deposits, an integrative methodology combining field, microstructural, mineralogical, thermobarometrical, and geochronological data was here applied for establishing detailed Pressure–Temperature–Time–Deformation (P-T-t-d) mineralization conditions. Both deposits are located in Permo-Triassic quartzite of the External Briançonnais domain along the Internal Briançonnais Front (Internal Western Alps). The ore mainly occurs as veins and disseminated textures containing galena, pyrite, and variable content of tetrahedrite–tennantite and chalcopyrite. Quartz porphyroclasts and sulfide microstructures indicate a dynamic recrystallization of the quartzite during the main fluid mineralization episode. Chlorites and K-white micas (phengite) chemical analysis and thermodynamic modeling from compositional maps indicate an onset of the mineralization at 280 °C, with a main precipitation stage at 315 ± 35 °C and 6.25 ± 0.75 kbar. In situ U-Pb dating on monazite, cogenetic with sulfides, gives ages around 35 Ma for both deposits. The integrative dataset converges for a cogenetic MP-PN Alpine Pb-Ag mineralization during deformation in relation to the thrusting of the “Nappe des Gypses” and the Internal Briançonnais at the metamorphic peak

Chronology and dynamics of fluid circulations associated to polymetallic Pb-Zn-Ag-(F-Ba) mineralizations in the Western Alps (French Northern Alps)

Cette thèse entend revisiter les modèles métallogéniques des gîtes à Pb-Zn-Ag-(F-Ba) des Alpes occidentales et leurs relations avec les cycles orogéniques Varisque et Alpin. Pour cela, nous avons combiné des investigations de terrain, pétrologiques, microstructurales, minéralogiques (composition des sulfures), géochronologiques, thermobarométriques (phyllosilicates, sphalérite), microthermométriques et géochimiques sur inclusions fluides (IF). Au total, onze gîtes ont été échantillonnés le long d'un transect E-O depuis les Alpes internes (Briançonnais) aux Massifs Cristallins Externes (MCE ; Rocheray et Belledonne). Cette thèse s’est focalisée sur six gîtes : (i) Macôt-La Plagne (MP) et Peisey-Nancroix (PN) dans la couverture sédimentaire permo-triasique du Briançonnais, (ii) Bois Feuillet (BF) et Sapey (SAP) recoupant le socle et la couverture du Rocheray, et (iii) Le Gros Villan (LGV) et Penay (PEN) dans la bordure orientale de Belledonne.Une priorité de ce travail a consisté à contraindre les âges des minéralisations. Des techniques innovantes ont été appliquées en combinant des datations in situ non seulement en U-Th-Pb (monazite/allanite) mais aussi en Rb-Sr (mica blanc, feldspath-K et gangue). Les résultats sont cohérents entre les méthodes et confirment le potentiel de ces nouveaux géochronomètres pour dater les minéralisations Pb-Zn-Ag. Nul héritage de minéralisation varisque n’a été identifié mais trois évènements hydrothermaux du cycle alpin ont été identifiés : l’un associé à l'ouverture jurassique de l'océan Téthys (BF, SAP) et deux durant la collision oligo-miocène (PN-MP et LGV-PEN). Les microstructures et âges indiquent plusieurs pulses de mobilisation/recristallisation associés à chaque évènement hydrothermal.Les minéralisations oligo-miocènes de Belledonne et du Briançonnais sont localisées dans la foliation de l'encaissant mylonitisé à proximité de contacts tectoniques majeurs. A MP-PN, les déformations des porphyroclastes de quartz et les conditions P-T-t (6.25 ± 0.75 kbar ; 315 ± 35 °C ; 35.1 ± 0.6 Ma) démontrent que la minéralisation Pb-Ag est syn-déformation et associée au chevauchement du Briançonnais interne sur le Briançonnais externe. En Belledonne, un premier stade de minéralisation à Pb-Zn-Ag se met en place à l'Oligocène (37.1 ± 0.7 Ma), lors du chevauchement des Alpes internes sur les Alpes externes, à partir de circulations de fluides chauds (>360 °C), d'origine crustale, dans les zones de cisaillement des MCE. Un second stade se produit aux conditions P-T-t (4.5-6.9 kbar ; 320-360 °C ; 18.5 ± 3.6 Ma) du métamorphisme des MCE.Les veines à F-Ba-Pb-Zn-Ag du Rocheray se forment dans des failles normales associées à la transition rifting-océan (134 ± 34 Ma). Les études microthermométriques sur IF de quartz, fluorite et sphalérite indiquent que la minéralisation cristallise par le mélange d'une saumure (~14 wt% eq. NaCl) et d'un fluide de recharge (~2 wt% eq. NaCl), pour des conditions P-T de 0.4-1.3 kbar et 150-190 °C. Au pic de métamorphisme alpin des MCE, des fluides chauds (314 ± 45 °C) localisés à l'éponte de la veine et du granite entrainent des remobilisations en bordure des minéraux primaires et redistribuent les métaux critiques (enrichissement en Bi, Ag et Te dans les galènes et appauvrissement en Ga et Ge dans les sphalérites secondaires).Les gîtes à Pb-Zn-Ag-(F-Ba) des Alpes occidentales se sont donc formés au cours des principales étapes de structuration des Alpes. Les gisements de MP et PN, exploités entre le XVIIIe et le XXe siècle, montrent que des minéralisations de Pb-Ag orogéniques ont pu avoir une importance économique. Cette thèse propose un nouveau modèle métallogénique des minéralisations Pb-Zn-Ag orogéniques en contexte de collision. Ce travail ouvre donc des perspectives pour réenvisager le potentiel du contexte orogénique à précipiter ou remobiliser les métaux de base et métaux critiques.This PhD thesis aims at revisiting the metallogenic models of the Pb-Zn-Ag-(F-Ba) deposits of the Western Alps and their relationships with the Variscan and Alpine orogenic cycles. For this purpose, we have combined field, petrological, microstructural, mineralogical (sulfide composition), geochronological, thermobarometric (phyllosilicates, sphalerite) investigations with microthermometric and geochemical analyzes on fluid inclusions (FI). Eleven deposits were sampled along an E-W transect from the Internal Alps (Briançonnais) to the External Crystalline Massifs (ECM ; Rocheray and Belledonne). This work focused on six deposits: (i) Macôt-La Plagne (MP) and Peisey-Nancroix (PN) in the permo-triassic sedimentary cover of the Briançonnais, (ii) Bois Feuillet (BF) and Sapey (SAP), which cross-cut the Rocheray basement and its sedimentary cover, and (iii) Le Gros Villan (LGV) and Penay (PEN) along the eastern side of Belledonne.Constraining the ages of the mineralizations was a priority. Innovative techniques were applied by combining in situ U-Th-Pb (monazite/allanite) and Rb-Sr (white mica, K-feldspar and gangue) dating. The results are consistent between the two methods and confirm the potential of these new geochronometers to date Pb-Zn-Ag ores. No variscan inheritance has been recognized but three hydrothermal events of the Alpine cycle were identified : one associated with the jurassic opening of the Tethys Ocean (BF, SAP) and two during the oligo-miocene collision (PN-MP and LGV-PEN). The microstructures and ages indicate several mobilization/recrystallization pulses associated with each hydrothermal event.The Belledonne and Briançonnais oligo-miocene mineralizations are hosted within the foliation of the mylonitized host rock, near major tectonic contacts. At MP-PN, the deformation of the quartz porphyroclasts and the P-T-t conditions (6.25 ± 0.75 kbar ; 315 ± 35 °C ; 35.1 ± 0.6 Ma) demonstrate that the Pb-Ag mineralization is syn-deformation and associated with the overthrusting of the internal Briançonnais onto the external Briançonnais. In the Belledonne massif, a first stage of Pb-Zn-Ag mineralization occurred during the Oligocene (37.1 ± 0.7 Ma), in relation with the thrusting of the internal Alps onto the external Alps, from hot crustal fluids (>360 °C) flowing along the the ECM shear zones. A second stage occurred at the P-T-t conditions (4.5-6.9 kbar; 320-360 °C; 18.5 ± 3.6 Ma) of the ECM metamorphism.The F-Ba-Pb-Zn-Ag veins of the Rocheray massif formed in normal faults associated with the rifting-ocean transition (134 ± 34 Ma). Microthermometric studies on quartz, fluorite and sphalerite FI indicate that the mineralization crystallized from mixing a brine (~14 wt% eq. NaCl) and a recharge fluid (~2 wt% eq. NaCl), for P-T conditions of 0.4-1.3 kbar and 150-190 °C. At the peak of the ECM alpine metamorphism, hot fluids (314 ± 45 °C) localized along the vein and granite contact caused remobilization at the edge of the primary minerals and redistributed the critical metals (enrichment in Bi, Ag and Te in galena and depletion in Ga and Ge in the secondary sphalerites).The Pb-Zn-Ag-(F-Ba) deposits of the Western Alps were thus formed during the main stages of the Alps structuration. The MP and PN deposits, mined between the 18th and 20th centuries, show that orogenic Pb-Ag mineralization have been of economic importance in the past. This work proposes a new metallogenic model for orogenic Pb-Zn-Ag mineralizations in a collisional context. It opens new perspectives to revisit the potential of the orogenic context to precipitate or remobilize base and critical metals

Supplemental Material: Cenozoic Pb–Zn–Ag mineralization in the Western Alps

 Analytical methods and monazite U–Th–Pb, allanite Th–Pb and phengite Rb–Sr data analysis for the Pb–Zn–Ag deposits in the French Northern Alps; chemical map with summary table of the phengite and albite compositions; Tables S1–S8; and Figures S1 and S2.  </p

Etude comparative de gîtes Pb-Zn-Ag le long d'un transect est-ouest des Alpes du Nord françaises

International audienceLes Alpes du Nord françaises recèlent environ 250 gîtes métalliques, essentiellement àmétaux de bases : Pb-Zn-Ag (44%) et Fe-Cu (29%). Ces différents gîtes sont encaissés dansdes domaines lithostructuraux variés, hérités de la complexité de l'histoire polyphasée alpine.Afin de mieux contraindre la dynamique des circulations de fluides à l’origine desminéralisations polymétalliques, un échantillonnage systématique des minéralisations a étéréalisé le long d’un transect E-O qui traverse les grands domaines structuraux alpins depuisles massifs externes jusqu’au front houiller. Huit premiers sites ont été étudiés s’échelonnantsur 40 kilomètres de distance. Les 3 premiers sites sont localisés dans les Alpes internes :Macôt-La Plagne, Peisey-Nancroix (Briançonnais externe) et Pont-Saint-Antoine (Valaisan).Les 5 autres appartiennent aux massifs cristallins externes et sont localisés à proximité deleurs contacts avec leurs couvertures sédimentaires. Une étude de la géométrie des gisementset de leurs relations structurales avec les encaissants lithologiques a été menéesystématiquement lorsque celle-ci était possible. Les minéralisations sont présentes aucontact d’accidents majeurs. La morphologie des minéralisations est principalement en filonavec parfois la formation de lentilles et amas de sulfures massifs (Macôt-La Plagne et Peisey-Nancroix), ou sous la forme d’une matrice de brèche en zone mylonitique. La paragenèse desporteurs de la minéralisation reste cependant très similaire : galène, sphalérite, tétraédrite etchalcopyrite avec une gangue principalement à quartz et phengite, plus ou moins barytine etcarbonates.Les premières datations isotopiques U-Pb réalisées in situ sur la monazite syngénétique à lagalène des gisements Pb-Ag de Macôt-La Plagne et de Peisey-Nancroix, donnent des âgessimilaires autour de 34 Ma. Au vu de ces âges, ces deux minéralisations Pb-Ag apparaissentcontemporaines de l’activité du front pennique. Pour la suite de cette thèse, nous proposonsd’étendre les études géochronologiques ainsi que la caractérisation des inclusions fluides desminéraux de gangue et les éléments en traces dans les sulfures aux autres gisements, afin decomparer les modèles de circulations de fluides le long du transect investigué

Etude comparative de gîtes Pb-Zn-Ag le long d'un transect est-ouest des Alpes du Nord françaises

International audienceLes Alpes du Nord françaises recèlent environ 250 gîtes métalliques, essentiellement àmétaux de bases : Pb-Zn-Ag (44%) et Fe-Cu (29%). Ces différents gîtes sont encaissés dansdes domaines lithostructuraux variés, hérités de la complexité de l'histoire polyphasée alpine.Afin de mieux contraindre la dynamique des circulations de fluides à l’origine desminéralisations polymétalliques, un échantillonnage systématique des minéralisations a étéréalisé le long d’un transect E-O qui traverse les grands domaines structuraux alpins depuisles massifs externes jusqu’au front houiller. Huit premiers sites ont été étudiés s’échelonnantsur 40 kilomètres de distance. Les 3 premiers sites sont localisés dans les Alpes internes :Macôt-La Plagne, Peisey-Nancroix (Briançonnais externe) et Pont-Saint-Antoine (Valaisan).Les 5 autres appartiennent aux massifs cristallins externes et sont localisés à proximité deleurs contacts avec leurs couvertures sédimentaires. Une étude de la géométrie des gisementset de leurs relations structurales avec les encaissants lithologiques a été menéesystématiquement lorsque celle-ci était possible. Les minéralisations sont présentes aucontact d’accidents majeurs. La morphologie des minéralisations est principalement en filonavec parfois la formation de lentilles et amas de sulfures massifs (Macôt-La Plagne et Peisey-Nancroix), ou sous la forme d’une matrice de brèche en zone mylonitique. La paragenèse desporteurs de la minéralisation reste cependant très similaire : galène, sphalérite, tétraédrite etchalcopyrite avec une gangue principalement à quartz et phengite, plus ou moins barytine etcarbonates.Les premières datations isotopiques U-Pb réalisées in situ sur la monazite syngénétique à lagalène des gisements Pb-Ag de Macôt-La Plagne et de Peisey-Nancroix, donnent des âgessimilaires autour de 34 Ma. Au vu de ces âges, ces deux minéralisations Pb-Ag apparaissentcontemporaines de l’activité du front pennique. Pour la suite de cette thèse, nous proposonsd’étendre les études géochronologiques ainsi que la caractérisation des inclusions fluides desminéraux de gangue et les éléments en traces dans les sulfures aux autres gisements, afin decomparer les modèles de circulations de fluides le long du transect investigué

Etude comparative de gîtes Pb-Zn-Ag le long d'un transect est-ouest des Alpes du Nord françaises

International audienceLes Alpes du Nord françaises recèlent environ 250 gîtes métalliques, essentiellement àmétaux de bases : Pb-Zn-Ag (44%) et Fe-Cu (29%). Ces différents gîtes sont encaissés dansdes domaines lithostructuraux variés, hérités de la complexité de l'histoire polyphasée alpine.Afin de mieux contraindre la dynamique des circulations de fluides à l’origine desminéralisations polymétalliques, un échantillonnage systématique des minéralisations a étéréalisé le long d’un transect E-O qui traverse les grands domaines structuraux alpins depuisles massifs externes jusqu’au front houiller. Huit premiers sites ont été étudiés s’échelonnantsur 40 kilomètres de distance. Les 3 premiers sites sont localisés dans les Alpes internes :Macôt-La Plagne, Peisey-Nancroix (Briançonnais externe) et Pont-Saint-Antoine (Valaisan).Les 5 autres appartiennent aux massifs cristallins externes et sont localisés à proximité deleurs contacts avec leurs couvertures sédimentaires. Une étude de la géométrie des gisementset de leurs relations structurales avec les encaissants lithologiques a été menéesystématiquement lorsque celle-ci était possible. Les minéralisations sont présentes aucontact d’accidents majeurs. La morphologie des minéralisations est principalement en filonavec parfois la formation de lentilles et amas de sulfures massifs (Macôt-La Plagne et Peisey-Nancroix), ou sous la forme d’une matrice de brèche en zone mylonitique. La paragenèse desporteurs de la minéralisation reste cependant très similaire : galène, sphalérite, tétraédrite etchalcopyrite avec une gangue principalement à quartz et phengite, plus ou moins barytine etcarbonates.Les premières datations isotopiques U-Pb réalisées in situ sur la monazite syngénétique à lagalène des gisements Pb-Ag de Macôt-La Plagne et de Peisey-Nancroix, donnent des âgessimilaires autour de 34 Ma. Au vu de ces âges, ces deux minéralisations Pb-Ag apparaissentcontemporaines de l’activité du front pennique. Pour la suite de cette thèse, nous proposonsd’étendre les études géochronologiques ainsi que la caractérisation des inclusions fluides desminéraux de gangue et les éléments en traces dans les sulfures aux autres gisements, afin decomparer les modèles de circulations de fluides le long du transect investigué

Etude comparative de gîtes Pb-Zn-Ag le long d'un transect est-ouest des Alpes du Nord françaises

International audienceLes Alpes du Nord françaises recèlent environ 250 gîtes métalliques, essentiellement àmétaux de bases : Pb-Zn-Ag (44%) et Fe-Cu (29%). Ces différents gîtes sont encaissés dansdes domaines lithostructuraux variés, hérités de la complexité de l'histoire polyphasée alpine.Afin de mieux contraindre la dynamique des circulations de fluides à l’origine desminéralisations polymétalliques, un échantillonnage systématique des minéralisations a étéréalisé le long d’un transect E-O qui traverse les grands domaines structuraux alpins depuisles massifs externes jusqu’au front houiller. Huit premiers sites ont été étudiés s’échelonnantsur 40 kilomètres de distance. Les 3 premiers sites sont localisés dans les Alpes internes :Macôt-La Plagne, Peisey-Nancroix (Briançonnais externe) et Pont-Saint-Antoine (Valaisan).Les 5 autres appartiennent aux massifs cristallins externes et sont localisés à proximité deleurs contacts avec leurs couvertures sédimentaires. Une étude de la géométrie des gisementset de leurs relations structurales avec les encaissants lithologiques a été menéesystématiquement lorsque celle-ci était possible. Les minéralisations sont présentes aucontact d’accidents majeurs. La morphologie des minéralisations est principalement en filonavec parfois la formation de lentilles et amas de sulfures massifs (Macôt-La Plagne et Peisey-Nancroix), ou sous la forme d’une matrice de brèche en zone mylonitique. La paragenèse desporteurs de la minéralisation reste cependant très similaire : galène, sphalérite, tétraédrite etchalcopyrite avec une gangue principalement à quartz et phengite, plus ou moins barytine etcarbonates.Les premières datations isotopiques U-Pb réalisées in situ sur la monazite syngénétique à lagalène des gisements Pb-Ag de Macôt-La Plagne et de Peisey-Nancroix, donnent des âgessimilaires autour de 34 Ma. Au vu de ces âges, ces deux minéralisations Pb-Ag apparaissentcontemporaines de l’activité du front pennique. Pour la suite de cette thèse, nous proposonsd’étendre les études géochronologiques ainsi que la caractérisation des inclusions fluides desminéraux de gangue et les éléments en traces dans les sulfures aux autres gisements, afin decomparer les modèles de circulations de fluides le long du transect investigué

Ages U-Pb sur monazite des minéralisations Pb-Ag de Macôt-La Plagne et Peisey-Nancroix (Domaine Briançonnais, Alpes du Nord Françaises)

International audienceMacôt-La Plagne et Peisey-Nancroix furent les deux plus importantes mines des Alpes françaises. Ce sont des gisements polymétalliques de Pb-Ag à métaux de bases sulfurés, portés majoritairement par la galène et la tétraédrite-(Ag). Ces gîtes sont localisés dans une zone tectonique complexe de la zone briançonnaise externe (Alpes Internes), à proximité de grands chevauchements (nappe des Schistes Lustrés et Front Briançonnais Interne) et de nombreuses failles. La morphologie des gisements est principalement en amas et lentilles stratiformes encaissés dans des quartzites, schistes et cargneules du Permo-Trias. Les modèles minéralisateurs de ces deux mines emblématiques demeurent mal établis, en raison principalement du manque de données géochronologiques fiables. L’objectif de cette étude est d’évaluer le potentiel de la datation in situ U-Pb de monazite pour enregistrer les épisodes de minéralisations de ces deux gisements Pb-Ag.Des études paragénétiques détaillées au microscope électronique à balayage ont permis de démontrer que la monazite est syngénétique des sulfures, par la présence de monazite en intercroissance avec les sulfures et la similitude des inclusions de phengite, quartz et florencite (un aluminophosphate de terres rares) dans la monazite et les sulfures. Les analyses à la microsonde électronique ont permis d’observer : (i) la contamination en Pb commun dans la monazite (plus importante vers la bordure) ; (ii) des zonations dans les grains de monazite de Peisey-Nancroix, avec un cœur de monazite-(Nd) enrichi en terres rares moyennes (environ 5wt% d’Eu), Ca, Th, Si et Y et une bordure de monazite-(Ce)enrichie en terres rares légères ; et (iii) une concentration en U élevée jusqu’à 1,2 wt%.La datation U-Pb in-situ au LA-ICP-MS de monazite démontre sa fiabilité comme géochronomètre de gisements de Pb en contexte orogénique. L’âge obtenu pour le gisement de Peisey-Nancroix est de 34.9 ± 0.5 Ma (n= 38, MSWD= 2.1) et de 33.1 ± 3.25 Ma (n= 17, MSWD= 1.3) pour celui de Macôt-La Plagne. Ces âges autour de 34 Ma suggèrent que les deux gisements Pb-Ag étudiés se sont formés lors de l’orogenèse alpine conjointement à la mise en place du Front Pennique lors du chevauchement des zones internes sur les zones externe

Ages U-Pb sur monazite des minéralisations Pb-Ag de Macôt-La Plagne et Peisey-Nancroix (Domaine Briançonnais, Alpes du Nord Françaises)

International audienceMacôt-La Plagne et Peisey-Nancroix furent les deux plus importantes mines des Alpes françaises. Ce sont des gisements polymétalliques de Pb-Ag à métaux de bases sulfurés, portés majoritairement par la galène et la tétraédrite-(Ag). Ces gîtes sont localisés dans une zone tectonique complexe de la zone briançonnaise externe (Alpes Internes), à proximité de grands chevauchements (nappe des Schistes Lustrés et Front Briançonnais Interne) et de nombreuses failles. La morphologie des gisements est principalement en amas et lentilles stratiformes encaissés dans des quartzites, schistes et cargneules du Permo-Trias. Les modèles minéralisateurs de ces deux mines emblématiques demeurent mal établis, en raison principalement du manque de données géochronologiques fiables. L’objectif de cette étude est d’évaluer le potentiel de la datation in situ U-Pb de monazite pour enregistrer les épisodes de minéralisations de ces deux gisements Pb-Ag.Des études paragénétiques détaillées au microscope électronique à balayage ont permis de démontrer que la monazite est syngénétique des sulfures, par la présence de monazite en intercroissance avec les sulfures et la similitude des inclusions de phengite, quartz et florencite (un aluminophosphate de terres rares) dans la monazite et les sulfures. Les analyses à la microsonde électronique ont permis d’observer : (i) la contamination en Pb commun dans la monazite (plus importante vers la bordure) ; (ii) des zonations dans les grains de monazite de Peisey-Nancroix, avec un cœur de monazite-(Nd) enrichi en terres rares moyennes (environ 5wt% d’Eu), Ca, Th, Si et Y et une bordure de monazite-(Ce)enrichie en terres rares légères ; et (iii) une concentration en U élevée jusqu’à 1,2 wt%.La datation U-Pb in-situ au LA-ICP-MS de monazite démontre sa fiabilité comme géochronomètre de gisements de Pb en contexte orogénique. L’âge obtenu pour le gisement de Peisey-Nancroix est de 34.9 ± 0.5 Ma (n= 38, MSWD= 2.1) et de 33.1 ± 3.25 Ma (n= 17, MSWD= 1.3) pour celui de Macôt-La Plagne. Ces âges autour de 34 Ma suggèrent que les deux gisements Pb-Ag étudiés se sont formés lors de l’orogenèse alpine conjointement à la mise en place du Front Pennique lors du chevauchement des zones internes sur les zones externe