Isotopic and geochemical constraints on lead and fluid sources of the Pb-Zn-Ag mineralization in the polymetallic Tighza-Jbel Aouam district (central Morocco), and relationships with the geodynamic context

International audienceThe Wsingle bondAu, Pbsingle bondZnsingle bondAg, and Sbsingle bondBa mineralizations of the polymetallic Tighza-Jbel Aouam district (central Meseta, Morocco), are hosted in Paleozoic rocks surrounding late-Carboniferous granitic stocks. The Pbsingle bondZnsingle bondAg Tighza deposit formed at 254 ± 16 Ma, and is clearly disconnected from the late-Variscan Wsingle bondAu deposit (295-280 Ma). The Pbsingle bondZnsingle bondAg mineralization precipitated from a complex hydrothermal fluid. It displays air-normalized 3He/4He ratio (0.018–0.103) typical of the upper crust. This crustal component is confirmed by the oxygen and carbon isotope compositions (δ18O = +19 to +25‰; δ13C = −3.6 to −11.2‰) and the ɛNd values (−4.84 to −9.01) of gangue carbonates, which show mixing of (i) fluids that have interacted with late-Carboniferous magmatic rocks, and (ii) fluids in equilibrium with the Paleozoic metasediments. In addition, the Pbsingle bondZnsingle bondAg mineralization has 40Ar/36Ar values in the range 284–315 typical of a meteoric fluid. The radiogenic Pb isotopic compositions (207Pb/204Pb = 15.70–15.80 and 206Pb/204Pb = 18.30–18.50) suggest leaching of Pb from the surrounding Paleozoic metasediments and late-Variscan granites, whereas the low radiogenic signatures (207Pb/204Pb = 15.40 and 206Pb/204Pb = 18.05) provide evidence of a deeper source attributed to the lower crust.Crustal thinning related to extensional tectonics in late-Permian and Early-Triassic lead to high-K calc-alkaline to alkaline magmatic activity, which is evidenced by a dense SW-NE-trending dike network that pre-dated the Atlantic Ocean opening (early Liassic times). This magmatic event induced a regional heat flux increase that triggered the circulation of a complex hydrothermal fluid, which has a strong crustal component, but also a meteoric and a lower crustal components. The polymetallic district of Tighza-Jbel Aouam thus results from superposition of an intrusion related porphyry-gold mineralization (Wsingle bondAu, 286 Ma) followed by a Pbsingle bondZnsingle bondAg epithermal mineralization (254 Ma), during two distinct magmatic-hydrothermal events.The proposed metallogenic model for the Pbsingle bondZnsingle bondAg Tighza-Jbel Aouam deposit provides new constraints for the Pbsingle bondZnsingle bondAg exploration in the Moroccan Meseta. Exploration targets must take into account the following geological features: (i) Permo-triassic high-K calk-alkaline to alkaline dikes, (ii) extensional tectonics and reactivation of ancient crust-scale faults and shear zones, and (iii) Paleozoic series containing organic matter (e.g., black shales) subjected to low grade metamorphism (e.g., greenschist facies)

New mineralogical, geochemical and geochronological data from the Tighza-Jbel Aouam polymetallic deposit (Central Morocco). : Contribution to the metallogeny of vein-type base metal deposits in post-collision context.

Au Maroc, de nombreux filons à Pb-Zn-Ag sont encaissés dans des séries paléozoïques recoupées par des granitoïdes tardi-varisques. L'association spatiale de ces filons avec ces intrusions magmatiques a souvent été interprétée comme la preuve d'un lien génétique entre la mise en place des granitoïdes et l'hydrothermalisme minéralisateur. Toutefois, des observations récentes permettraient d'envisager que ces minéralisations puissent être post-hercyniennes, remettant en cause les modèles génétiques, et donc les stratégies d'exploration de ces métaux. Le district polymétallique de Tighza-Jbel Aouam (Maroc central) où des minéralisations à Pb-Zn-Ag sont concentrées autour de petits stocks granitiques est un site privilégié pour étudier les relations spatio-temporelles entre les granitoïdes et les minéralisations associées. Les objectifs de la thèse ont donc été : (i) d'approfondir la minéralogie des minéralisations, (ii) d'utiliser les méthodes géochronologiques les plus pertinentes pour dater les minéralisations, (iii) d'étudier les transferts magmas-fluides-métaux depuis les zones profondes (manteau, croûte inf.) vers les zones les plus superficielles de la lithosphère, à l'aide de traceurs géochimiques. Les stocks et dykes granitiques de Tighza ont été analysés et datés par U/Pb sur zircons. Ces roches appartiennent à une lignée calco-alcaline potassique et les datations mettent en évidence trois évènements magmatiques et hydrothermaux associés: (i) entre 320 et 300 Ma, mise en place de quelques dykes et des stocks granitiques ; (ii) entre 300 et 280 Ma, mise en place d'un pluton, actuellement non affleurant, accompagné par un hydrothermalisme responsable de la formation d'une auréole de métamorphisme hydrothermal, et du développement de minéralisations à W-Au ; (iii) entre 280 et 240 Ma, mise en place d'un réseau important de dykes NE-SW, accompagné par un hydrothermalisme minéralisateur en Pb-Zn-Ag caractérisé par une altération à chlorite-muscovite-calcite des métasédiments encaissants. L'étude détaillée des paragenèses des filons à Pb-Zn-Ag a permis d'établir le caractère pulsatoire de la précipitation des minéralisations. Quatre paragenèses successives ont été identifiées : (P1) stérile à sidérite ± quartz ; (P2) à calcite ± ankérite + sphalérite + galène ± sidérite ± quartz ± calcédoine ; (P3) à sidérite + sphalérite + galène ± quartz ; (P4) stérile à quartz + calcite + pyrite. Ces assemblages minéralogiques synchrones s'accompagnent de minéraux accessoires à éléments des terres rares (monazite, xénotime, synchisite), responsables des hautes teneurs en REE des carbonates de gangue (≃ 700 ppm). Des monazites d'un filon à Pb-Zn-Ag ont pu être datées par Th/Pb à 255 ± 15. L'étude des sources des métaux (isotopes Pb) indique que le plomb des minéralisations Pb-Zn-Ag provient du lessivage de la croûte supérieure. L'étude des sources des fluides minéralisateurs en Pb-Zn-Ag indique une origine crustale (isotopes He, Ar), avec un fort effet tampon par les schistes encaissants les minéralisations (isotopes C, O). Les fluides minéralisateurs en W-Au, sont eux issus d'un mélange entre une source météorique et une source mantellique (isotopes He, Ar), et ont donc une origine distincte du système à Pb-Zn-Ag. Le gisement polymétallique de Tighza-Jbel Aouam est donc caractérisé par le télescopage de plusieurs épisodes magmatiques et hydrothermaux guidés par un accident d'échelle lithosphérique et conduisant à la formation : (i) de minéralisations W-Au mésothermales pouvant être assimilées à un type porphyre, suivies pas (ii) des minéralisations à Pb-Zn-Ag épithermales. Ces épisodes magmatiques et métallogéniques s'étalent sur une durée de près de 80 Ma à la fin de l'orogenèse varisque, et caractérisent parfaitement le contexte post-collisionnel de cet orogène, notamment les effets associés au réequilibrage thermique de la croûte pendant la période permo-triasique et le prérifting Atlantique.In Morocco, many Pb-Zn-Ag vein-type deposits are hosted in paleozoic series crosscut by variscan granitoids. The spatial association of these veins with the magmatic intrusions has often been interpreted as evidence of a genetic link between the granitoids emplacement and the mineralizing hydrothermal event. However, recent data allow to consider a late-variscan emplacement of these mineralizations. Genetical models must thus be reviewed, as well as the exploration of these base metals strategy. The polymetallic district of Tighza-Jbel Aouam (Central Morocco), were Pb-Zn-Ag vein-type deposits are located around small granitic stocks, has been selected to study the spatial and temporal relationships between granitoids and associated mineralizations. The aims of this work have been: (i) to go further into the mineralizations mineralogy, (ii) to use appropriate geochronological methods to date the mineralizations, (iii) to study the magma-fluids-metals transfers from the deeper areas (mantle, deep crust) to the upper lithosphere, using geochemical tracers. Granitic stocks and dykes of Tighza have been analyzed and dated using U/Pb method on zircons. These rocks belong to a high-K calc-alkaline association and datations show three magmatic and associated hydrothermal events: 320 to 300 Ma, stocks with few dykes emplacement; 300 to 280 Ma, pluton emplacement with associated hydrothermal event and responsible for a hydrothermal metamorphic halo, mineralizing the W-Au ore; (iii) 280 to 240 Ma, NE-SW dykes network emplacement, associated with a Pb-Zn-Ag mineralizing hydrothermal event, characterized by a chlorite-muscovite-calcite alteration of the hosting metasediments. The detailed study of Pb-Zn-Ag veins paragenesis showed the pulsated character of the mineralization precipitations. Four successive paragenesis have been identified: (P1) siderite ± quartz; (P2) calcite ± ankerite + sphalerite + galena ± siderite ± quartz ± chalcedony; (P3) siderite + sphalerite + galena ± quartz ; (P4) quartz + calcite + pyrite. These synchrone paragenese are associated with REE-minerals (monazite, xenotime, synchisite) responsible for the high amount of REE in the gangue carbonates (≃ 700 ppm). Some monazites from a Pb-Zn-Ag vein have been dated at 255 ± 15 Ma using the Th/Pb method. The metals source study (lead isotopes) shows that the Pb of Pb-Zn-Ag mineralizations come from the upper crust leaching. The fluid sources study of Pb-Zn-Ag veins indicates a crustal origin (He, Ar isotopes) strongly buffered by the hosting shales (C, O isotopes). W-Au mineralizing fluids are stemming from a mixing of meteoric and mantellic fluids (He, Ar isotopes). W-Au and Pb-Zn-Ag are thus distinguished mineralizations. The polymetallic district of Tighza-Jbel Aouam is thus characterized by the superposition of several magmatic and hydrothermal events controlled by lithospheric scale leap, leading to the formation of: (i) mesothermal W-Au deposit which can be considered as a porphyry-type mineralization; (ii) epithermal Pb-Zn-Ag mineralization. These magmatic and metallogenic events last over 80 Ma after the end of the varican orogenesis, and characterize the post-collisional context of this orogen, in particular the effects of the thermal balance of the crust during the permo-triassic period and the Atlantic pre-rifting

Nouvelles données minéralogiques, géochimiques et géochronologiques sur le gisement polymétallique de Tighza (Maroc-Central). : Contribution à la métallogénie des gisements de métaux de base filoniens en contexte post-collisionnel

In Morocco, many Pb-Zn-Ag vein-type deposits are hosted in paleozoic series crosscut by variscan granitoids. The spatial association of these veins with the magmatic intrusions has often been interpreted as evidence of a genetic link between the granitoids emplacement and the mineralizing hydrothermal event. However, recent data allow to consider a late-variscan emplacement of these mineralizations. Genetical models must thus be reviewed, as well as the exploration of these base metals strategy. The polymetallic district of Tighza-Jbel Aouam (Central Morocco), were Pb-Zn-Ag vein-type deposits are located around small granitic stocks, has been selected to study the spatial and temporal relationships between granitoids and associated mineralizations. The aims of this work have been: (i) to go further into the mineralizations mineralogy, (ii) to use appropriate geochronological methods to date the mineralizations, (iii) to study the magma-fluids-metals transfers from the deeper areas (mantle, deep crust) to the upper lithosphere, using geochemical tracers. Granitic stocks and dykes of Tighza have been analyzed and dated using U/Pb method on zircons. These rocks belong to a high-K calc-alkaline association and datations show three magmatic and associated hydrothermal events: 320 to 300 Ma, stocks with few dykes emplacement; 300 to 280 Ma, pluton emplacement with associated hydrothermal event and responsible for a hydrothermal metamorphic halo, mineralizing the W-Au ore; (iii) 280 to 240 Ma, NE-SW dykes network emplacement, associated with a Pb-Zn-Ag mineralizing hydrothermal event, characterized by a chlorite-muscovite-calcite alteration of the hosting metasediments. The detailed study of Pb-Zn-Ag veins paragenesis showed the pulsated character of the mineralization precipitations. Four successive paragenesis have been identified: (P1) siderite ± quartz; (P2) calcite ± ankerite + sphalerite + galena ± siderite ± quartz ± chalcedony; (P3) siderite + sphalerite + galena ± quartz ; (P4) quartz + calcite + pyrite. These synchrone paragenese are associated with REE-minerals (monazite, xenotime, synchisite) responsible for the high amount of REE in the gangue carbonates (≃ 700 ppm). Some monazites from a Pb-Zn-Ag vein have been dated at 255 ± 15 Ma using the Th/Pb method. The metals source study (lead isotopes) shows that the Pb of Pb-Zn-Ag mineralizations come from the upper crust leaching. The fluid sources study of Pb-Zn-Ag veins indicates a crustal origin (He, Ar isotopes) strongly buffered by the hosting shales (C, O isotopes). W-Au mineralizing fluids are stemming from a mixing of meteoric and mantellic fluids (He, Ar isotopes). W-Au and Pb-Zn-Ag are thus distinguished mineralizations. The polymetallic district of Tighza-Jbel Aouam is thus characterized by the superposition of several magmatic and hydrothermal events controlled by lithospheric scale leap, leading to the formation of: (i) mesothermal W-Au deposit which can be considered as a porphyry-type mineralization; (ii) epithermal Pb-Zn-Ag mineralization. These magmatic and metallogenic events last over 80 Ma after the end of the varican orogenesis, and characterize the post-collisional context of this orogen, in particular the effects of the thermal balance of the crust during the permo-triassic period and the Atlantic pre-rifting.Au Maroc, de nombreux filons à Pb-Zn-Ag sont encaissés dans des séries paléozoïques recoupées par des granitoïdes tardi-varisques. L'association spatiale de ces filons avec ces intrusions magmatiques a souvent été interprétée comme la preuve d'un lien génétique entre la mise en place des granitoïdes et l'hydrothermalisme minéralisateur. Toutefois, des observations récentes permettraient d'envisager que ces minéralisations puissent être post-hercyniennes, remettant en cause les modèles génétiques, et donc les stratégies d'exploration de ces métaux. Le district polymétallique de Tighza-Jbel Aouam (Maroc central) où des minéralisations à Pb-Zn-Ag sont concentrées autour de petits stocks granitiques est un site privilégié pour étudier les relations spatio-temporelles entre les granitoïdes et les minéralisations associées. Les objectifs de la thèse ont donc été : (i) d'approfondir la minéralogie des minéralisations, (ii) d'utiliser les méthodes géochronologiques les plus pertinentes pour dater les minéralisations, (iii) d'étudier les transferts magmas-fluides-métaux depuis les zones profondes (manteau, croûte inf.) vers les zones les plus superficielles de la lithosphère, à l'aide de traceurs géochimiques. Les stocks et dykes granitiques de Tighza ont été analysés et datés par U/Pb sur zircons. Ces roches appartiennent à une lignée calco-alcaline potassique et les datations mettent en évidence trois évènements magmatiques et hydrothermaux associés: (i) entre 320 et 300 Ma, mise en place de quelques dykes et des stocks granitiques ; (ii) entre 300 et 280 Ma, mise en place d'un pluton, actuellement non affleurant, accompagné par un hydrothermalisme responsable de la formation d'une auréole de métamorphisme hydrothermal, et du développement de minéralisations à W-Au ; (iii) entre 280 et 240 Ma, mise en place d'un réseau important de dykes NE-SW, accompagné par un hydrothermalisme minéralisateur en Pb-Zn-Ag caractérisé par une altération à chlorite-muscovite-calcite des métasédiments encaissants. L'étude détaillée des paragenèses des filons à Pb-Zn-Ag a permis d'établir le caractère pulsatoire de la précipitation des minéralisations. Quatre paragenèses successives ont été identifiées : (P1) stérile à sidérite ± quartz ; (P2) à calcite ± ankérite + sphalérite + galène ± sidérite ± quartz ± calcédoine ; (P3) à sidérite + sphalérite + galène ± quartz ; (P4) stérile à quartz + calcite + pyrite. Ces assemblages minéralogiques synchrones s'accompagnent de minéraux accessoires à éléments des terres rares (monazite, xénotime, synchisite), responsables des hautes teneurs en REE des carbonates de gangue (≃ 700 ppm). Des monazites d'un filon à Pb-Zn-Ag ont pu être datées par Th/Pb à 255 ± 15. L'étude des sources des métaux (isotopes Pb) indique que le plomb des minéralisations Pb-Zn-Ag provient du lessivage de la croûte supérieure. L'étude des sources des fluides minéralisateurs en Pb-Zn-Ag indique une origine crustale (isotopes He, Ar), avec un fort effet tampon par les schistes encaissants les minéralisations (isotopes C, O). Les fluides minéralisateurs en W-Au, sont eux issus d'un mélange entre une source météorique et une source mantellique (isotopes He, Ar), et ont donc une origine distincte du système à Pb-Zn-Ag. Le gisement polymétallique de Tighza-Jbel Aouam est donc caractérisé par le télescopage de plusieurs épisodes magmatiques et hydrothermaux guidés par un accident d'échelle lithosphérique et conduisant à la formation : (i) de minéralisations W-Au mésothermales pouvant être assimilées à un type porphyre, suivies pas (ii) des minéralisations à Pb-Zn-Ag épithermales. Ces épisodes magmatiques et métallogéniques s'étalent sur une durée de près de 80 Ma à la fin de l'orogenèse varisque, et caractérisent parfaitement le contexte post-collisionnel de cet orogène, notamment les effets associés au réequilibrage thermique de la croûte pendant la période permo-triasique et le prérifting Atlantique

Etablissement d'un modèle métallogénique pour le gisement hydrothermal Pb-Zn-Ag de Tighza, Maroc Central. Second Rapport

Rapport, n°CCJ1172DCMT Maro

Etablissement d'un modèle métallogénique pour le gisement hydrothermal Pb-Zn-Ag de Tighza, Maroc Central. Second Rapport

Rapport, n°CCJ1172DCMT Maro

Etablissement d'un modèle métallogénique pour le gisement hydrothermal Pb-Zn-Ag de Tighza, Maroc Central. Rapport intermédiaire.

Rapport, n°CCJ1172DCMT Maro

The Polymetallic (W–Au and Pb–Zn–Ag) Tighza District (Central Morocco): Ages of Magmatic and Hydrothermal Events

International audienceThe W–Au, Pb–Zn–Ag, and Sb–Ba deposits of the polymetallic Tighza-Jbel Aouam district (central Meseta, Morocco), hosted in Paleozoic rocks surrounding late Variscan granite stocks, have been considered of magmatic-hydrothermal origin. The spatial distribution of the mineralization was attributed in early studies to zoning around a supposed hidden batholith. New geophysical data (El Dursi 2009) and U/Pb geochronology on zircon and monazite grains (this study) allow revision of this model, giving insights of a more complex setting and history for the Tighza-Jbel Aouam district. The W–Au mineralization formed at 295–280 Ma and is related to a magmatic event visible only in a large hydrothermal biotitic alteration halo, thus suggesting the presence of a hidden batholith. This mineralization cuts the granitic stocks that are dated at 320–300 Ma. From the occurrence of large veins, stockworks, sheeted veins, and disseminations in skarns, the W–Au deposit is considered similar to a porphyry-type deposit. The currently mined Pb–Zn–Ag deposit, which is spatially separated from the W–Au deposit, developed during an epithermal magmatic-hydrothermal episode dated at 254 ± 16 Ma. The polymetallic district of Tighza-Jbel Aouam thus appears to contain Cordilleran-style, porphyry-type mineralization (W–Au) followed by epithermal mineralization (Pb–Zn–Ag), both being related to pulses of calc-alkaline magmatism. Late Variscan and Permo-Triassic transpressive tectonics in the region localized magma emplacement and the generation of genetically associated hydrothermal fluids, with the magmas originating in the mantle and the continental crust