VARPEG

Plateformes d’innovation de valorisation et d’optimisation technologique environnementale

Date de début : 01/10/2015

Date de fin : 30/09/2019

№ de contrat

ANR 15 CE01-0001-01

Durée du projet

48 mois

Financement

ANR

Montant

160,9 k€

Coordinateur : Michel PICHAVANT

Partenaires : BRGM, CNRS/GET, CNRS/GEO, UPMC

Résumé

L’approvisionnement en matières premières minérales des pays européens devient de plus en plus difficile. La France ne fait pas exception à cette situation qui stimule des initiatives nationales dans le domaine de l’exploration. Le potentiel des roches granitiques est en cours de ré-évaluation, et de nouveaux types de roches granitiques, comme les pegmatites, sont maintenant considérées comme des cibles pour l’exploration. Les pegmatites constituent une proportion importante des roches granitiques varisques. Ce sont des petits (< 0.1-1 km3) corps zonés de façon complexe, qui montrent des variations texturales importantes et sont caractérisés par des cristaux de très grande taille. Les pegmatites granitiques sont parmi les roches les plus fractionnées sur Terre. Elles concentrent une large gamme d’éléments critiques (Be, Cs, Li, Nb, Sb, Sn, Ta, W). En plus d’être des sources potentielles pour ces éléments, les pegmatites granitiques produisent également du quartz, des feldspaths et des micas de grand intérêt pour l’industrie minérale et de la céramique.

Le renouveau des programmes d’exploration devant nécessairement s’accompagner d’une mise à jour scientifique, un programme de recherche intégré et coordonné à l’échelle nationale est proposé sur les pegmatites varisques. Il se propose de revisiter le modèle classique de dérivation des pegmatites à partir de granites parents et de tester un nouveau paradigme pour ces nouvelles ressources minérales. Il comprend trois parties avec des aspects pour certains fondamentaux et d’autres plus appliqués pouvant servir de guide à l’exploration et permettre d’optimiser la localisation des corps minéralisés.

(A) Le modèle classique envisage les pegmatites comme formées par dérivation à partir de magmas granitiques. Toutefois, de nombreux exemples de pegmatites ne montrent pas de relations spatiales ni génétiques avec des granites. Ceci conduit au modèle concurrent de magmas pegmatitiques engendrés par fusion crustale. Dans ce modèle, la mise en place des pegmatites serait déterminée par l’ascension des liquides pegmatitiques depuis leur source. On se propose de tester ce modèle sur la base d’études de terrain sur les champs de pegmatites du Limousin, de la Galicie, Catalogne et de la Montagne Noire. En parallèle, des méthodologies d’analyse spatiale seront appliquées sur ces mêmes objets pour quantifier la distribution des pegmatites. Finalement, une approche numérique sera mise en œuvre pour modéliser l’ascension des liquides pegmatitiques.

(B) L’origine des pegmatites par de petits taux de fusion partielle sera testée expérimentalement. Des liquides granitiques à pegmatitiques seront produits dans différentes conditions P-T, pour différents protolithes (dont des lithologies enrichies) et différents régimes de fluides. Les verres et les phases résiduelles seront analysées pour le Li et les autres éléments critiques. D’autre part, une approche isotopique sera utilisée pour préciser l’origine des pegmatites des districts ci-dessus. Celle-ci sera basée sur l’utilisation couplée des traceurs 18O/16O et 7Li/6Li qui permet notamment de séparer les influences de la source et de la différenciation magmatique. Enfin, des études de cinétique de cristallisation seront conduites pour préciser les échelles de temps de la consolidation des corps pegmatitiques.

(C) La différenciation et l’évolution interne des pegmatites à éléments rares implique des processus encore peu connus, comme l’immiscibilité de liquides et des phénomènes de couche limite. Ces aspects seront abordés expérimentalement en présence d’éléments rares (Nb-Ta-Ti) pour déterminer leur partage entre les liquides immiscibles ainsi que leurs concentrations dans les couches limites. Des expériences de cristallisation de liquides pegmatitiques dopés en métaux rares seront effectuées pour mesurer les coefficients de partage et tester l’influence de la température et la calibration de géothermomètres.