Cristallochimie du fer dans les chlorites de basse température (implications pour la géothermométrie et la détermination des paléoconditions redox dans les gisements d'uranium)

Abstract

Dans les contextes de gisements d'uranium, les conditions redox constituent le principal facteur contrôlant le dépôt de la minéralisation. Très fréquemment observées dans ces gisements, les chlorites constituent le seul minéral argileux susceptible d'enregistrer des paléo-fronts redox, du fait de la présence dans sa structure de fer à la fois sous sa forme Fe2+ et Fe3+. Toutefois, le message délivré par ces minéraux est souvent difficile à préciser du fait de la présence très fréquente dans ces environnements de plusieurs populations d'origines variées (diagénétiques, hydrothermales, métamorphiques, épisodes hydrothermaux superposés ). Grâce à la spectroscopie -XANES et à un important travail méthodologique de calibration, nous sommes maintenant capables de mesurer sur lames minces et à +- 5 % le rapport Fe3+/SFe dans les chlorites. Les mesures réalisées démontrent que le rapport Fe3+/SFe peut atteindre des valeurs voisines de 60% pour les chlorites di-trioctaédriques et 5 % à plus de 40 % pour les chlorites trioctaédriques. En contexte hydrothermal, où les chlorites se forment via un processus de dissolution/recristallisation, le rapport Fe3+/SFe diminue avec l'augmentation de la teneur en Fer globale. Les chlorites observées en contexte diagénétique qui sont issues de la transformation polymorphique de la berthiérine ont un comportement différent puisqu'il n'apparaît pas de lien entre leur teneur en Fer total et le rapport Fe3+/SFe : leur chimie est directement héritée de celle du minéral précurseur, cette transformation ne permettant pas un échange ni une réorganisation des cations au sein de la structure. Ce mode de formation explique l'inadéquation de la modélisation thermodynamique pour ces phases minérales. En vue de leur utilisation comme marqueurs de paléoconditions dans les contextes de gisements d'uranium où chlorites hydrothermales et diagénétiques peuvent être présentes, il est donc déterminant d'identifier l'origine des chlorites avant de pouvoir préciser le message délivré. Cela peut être réalisé au travers de l'analyse de leur polytype: Ib (b=90) pour les chlorites issues d'une transformation à l'état solide et IIb pour les chlorites formées via un processus de dissolution-recristallisation.In contexts of uranium deposits, redox conditions constitute the main factor controlling the uranium deposition. Often observed in these deposits, chlorites are the unique clay mineral which can be able to record in their structure the redox conditions through their Fe3+/SFe ratio. However, the common presence of several populations of chlorites makes difficult to understand the message carried out by these minerals. Thanks to -XANES spectroscopy, we are now able to measure on thin sections the Fe3+/SFe ratio in chlorites with an accuracy of 5 %. Measurements show that it can reach 60 % in di-trioctahedral chlorites and 5 % to more than 40 % for trioctahedral chlorites. In hydrothermal contexts where chlorites crystallize through a dissolution-recrystallization process, their Fe3+/SFe ratio decreases with the increase of the global Fe content. Diagenetic chlorites observed resulting from the polymorphic transformation of berthierine have a different behavior because there is no link between their total iron content and their Fe3+/SFe ratio: their chemistry is directly inherited from the one of the precursor mineral because this transformation does not allow a reorganization of cations in the structure. This transformation explains that thermodynamic models cannot work for these phases. For the use of chlorites as makers of redox paleoconditions in contexts of uranium deposits where diagenetic and hydrothermal chlorites can be present, it is decisive to determine their origin, for example analyzing their polytype: Ib (b=90) for chlorites crystallized from solid-state transformation and IIb for chlorites crystallized through dissolution-recrystallization process.POITIERS-BU Sciences (861942102) / SudocSudocFranceF