The Koniambo massif, Nouvelle-Calédonie : Formation and obduction of an ophiolite complex of SSZ type : Nickel, cobalt and scandium accumulation in laterite profiles
Le massif du Koniambo - Nouvelle Calédonie : Formation et obduction d'un complexe ophiolitique de type SSZ. Enrichissement en nickel, cobalt et scandium dans les profils résiduels.
Résumé
The geology of the island of New Caledonia consists of a patchwork of thick marine and terrigenous terraces. During late Cretaceous and Paleocene, the continuing break-up of the Gondwana margin resulted in the drifting of oceanic crusts in marginal basins, which finally reached the Eocene subduction zone of the newly formed Loyalty basin. During the Upper Eocene, the New Caledonian ophiolite was emplaced, following compression from the northeast, by thrusting over Late Cretaceous to Paleocene basalts and Mesozoic sediments. Ultramafic members are exposed over a total area of about 7 000 km2 in New Caledonia, with the Massif du Sud alone covering an area of 5 700 km2. A belt of isolated ultramafic massifs that belong to the New Caledonian ophiolite is present along the west coast of the main island of New Caledonia and the Koniambo massif is one of them. The Koniambo is located 270 km north-west of Nouméa. The massif is made up of a number of distinct and intricately overlapping fragments of an ultramafic ophiolitic nappe. There are three main geological assemblages: a) the Vavouto Sequence composed of serpentinised peridotites; b) the Dunitic Sequence; and c) the Harzburgitic Sequence. These ultramafic assemblages lie above slabs of oceanic crust, the Poya Unit, which are themselves laid out in complex overlapping formations. This thesis tries to link petrologic and mineralogical characteristics of these various assemblages to recent developments in geodynamic modeling related to ophiolitic complexes. Our study suggests that not only the volcanic sequence of a given ophiolitic complex can present affinities connected to a supra-subductive environment but also the associated mantle sequences. The intermingling of volcanic and volcano-sedimentary units at the base and the overlying of the Temala gabbro and the mantle units at the top, suggest a structurally inverted structural assemblage of an ophiolite suite. The ophiolitic sequence might have originated from a back-arc basin but evolved and migrated, eventually reaching a subduction zone. Several ultramafic members of the original sequence were strongly affected by their passage through this supra-subductive environment (SSZ) before being obducted onto the New Caledonia basement. The structurally inverted sequence contrasts with the less dismembered ultramafic sequences of the Massif du Sud. The laterite includes typical limonite and garnierite deposits in a highly complex geological succession of altered or weathered facies. Traditional methods were adapted to estimate and classify the Koniambo nickel-cobalt laterite resources in Nouvelle-Calédonie, for use in a feasibility study. As the resultant three-dimensional (3D) model is the basis for establishing the mining reserve and production schedule for a number of processing options. The model integrates the concept of geological horizons and geomorphic domaining to create a parent 3D block model. Estimation was conducted in unwrinkled space using Ordinary Kriging. The non-linear method of Uniform Conditioning was used to adjust the parent 3D model to reflect the proposed mining selectivity. Conditional Simulation was used to assess the risk associated with ore continuity and formed the basis for resource classification. Based on standards described by the Canadian Institute of Mining, Metallurgy and Petroleum (CIM), a combined Measured and Indicated mineral resource was established at 75.6 million tonnes grading 2.47% nickel and 0.059% cobalt at a 2.0% nickel cut-off. An additional Inferred mineral resource of 83 million tonnes grading 2.5% nickel and 0.07% cobalt was also estimated. Scandium enrichments are also described in the text.
Le massif du Koniambo fait partie d'un chapelet de massifs montagneux échelonnés le long de la côte ouest de l'île principale de Nouvelle-Calédonie. Il est un témoin de la grande nappe ophiolitique de Nouvelle-Calédonie mise en place à l'Éocène supérieur, dont l'élément principal est le Massif du Sud. Le massif du Koniambo comprend trois grands assemblages lithologiques et structuraux : a) l'assemblage basal à harzburgites et dunites serpentinisées de Vavouto; b) une séquence de dunites à chromite ; et c) une suite de nappes principalement à harzburgites +/- dunites dans la partie supérieure du massif. Ces assemblages surmontent l'Unité de Poya qui comprend, les volcanites à affinité BAB et MORB dans la plaine de Vavouto, la séquence de gabbros et dolérites de la région de Témala, les basaltes et pyroclastites de type OIB de la péninsule de Pinjen, et enfin les boninites de la plaine des Gaiacs au sud de la zone d'étude. L'enchevêtrement des unités volcaniques et volcano-sédimentaires de l'Unité de Poya à la base, surmontées par les gabbros de Témala et les unités mantelliques au sommet, suggère un assemblage imbriqué formant une suite structuralement inversée en provenance du bassin marginal Sud-Loyauté dont certains membres ultramafiques ont été fortement affectés par leur passage en milieu supra-subductif (SSZ). La spécificité des péridotites du Koniambo et des séquences volcaniques sous-jacentes apparaît en premier lieu le résultat d'une double fusion partielle des péridotites ; • La première phase de fusion, réalisée du Crétacé supérieur au Paléocène lors de l'ouverture du bassin marginal Sud-Loyauté, serait à l'origine des basaltes océaniques de type MORB de l'Unité de Poya. Des processus annexes ont alors conduit à la formation d'OIB et de BAB dans le contexte océanique du bassin Sud-Loyauté. • La seconde phase de fusion à l'Éocène, serait liée à la subduction de la lithosphère des Loyauté sous le proto-arc du même nom. Elle pourrait expliquer l'origine des boninites alors formées en position d'avant-arc et le caractère extrêmement appauvri en REE des harzburgites. De manière complémentaire, les assemblages antigorite/lizardite et chrysotile/magnétite de la séquence basale de Vavouto suggèrent un processus multiphasé d'altération hydrothermale dont une partie pourrait avoir été réalisé à relativement faible profondeur dans le coin mantellique supra-subductif au-dessus de la lithosphère plongeante des Loyauté puis lors de la remontée des matériaux concernés et de l'obduction des péridotites. Des précipitations de giobertite et une imprégnation siliceuse des matériaux d'origine incertaine affectent également les matériaux. L'assemblage structural du massif du Koniambo sur le socle de la Nouvelle-Calédonie apparait quant à lui le résultat de trois évènements tectoniques. - L'obduction à l'Éocène supérieur de la séquence croûte océanique/nappe ophiolitique sur le bâti Calédonien qui a provoqué l'accrétion d'écailles mantelliques selon une disposition apparente inversée dans le massif du Koniambo. L'étude des indicateurs cinématiques confirme que la séquence ophiolitique fut obductée en provenance du N/NE. - la subduction avortée vers l'ouest de la lithosphère du bassin de Nouvelle-Calédonie sous le bâtit calédonien, entrainant la formation de failles NE et le découpage de la séquence ophiolitique en sept domaines structuraux distincts. - La formation au nord et nord-est de la zone, d'une faille de coulissage, désignée « l'Accident Tectonique Majeur, ATM ». Cette dernière présente un corridor de déformation en transpression présentant des rampes de chevauchement frontales ainsi que de coulissage oblique-dextre, l'ensemble est fortement incliné vers le nord-est. Des failles normales, présentes principalement sur les versants ouest des massifs du Koniambo et du Katépahie, traduiraient les effets de l'ajustement isostatique de la ride de Norfolk suite au détachement en profondeur de la nappe subductée combiné à la surélévation du socle de la Nouvelle-Calédonie. En ce qui concerne les mécanismes d'altération supergène en milieu tropical, la présence de garniérite dans des saprolites comportant une forte proportion de serpentines primaires résiduelles est synonyme d'un enrichissement en nickel via les processus de latéritisation. Les travaux effectués sur le massif du Koniambo ont permis d'identifier certains niveaux d'enrichissements en scandium dans les phases minéralogiques des altérites. Il est ainsi observé que le scandium est relativement immobile dans un environnement d'altération latéritique et, par conséquent, se concentre dans les faciès résiduels augmentant ainsi sa teneur dans une proportion identique, mais inverse à la perte de volume et de densité du matériel latéritique résiduel. Une méthodologie de modélisation tridimensionnelle de la répartition des teneurs en nickel, cobalt et autres oxydes dans les gisements latéritiques est présentée. Celle-ci met en œuvre les principes de géostatistique tels que le kriging pour l'interpolation des blocs en milieu déridé (unwrinkling), ainsi que le concept de changement de support afin d'adapter le modèle à la sélectivité minière envisagée. Une méthode de classification des ressources minières en fonction des risques associés à la variabilité dans la distribution de la teneur en nickel ainsi que de l'épaisseur des séquences minéralisées est présentée.
Fichier principal
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