Distribution, petrography, geochemistry, mineralogy of granites related to Fumade tungsten bearing skarns (Tarn, France)
Mise en place, pétrographie, géochimie et minéralogie des granites associés aux skarns minéralisés en tungstène de Fumade (Tarn, France)
Résumé
The scheelite skarn deposit of Fumade is hosted in carbonate bearing black schists units belonging to the lower Cambrian, on the northern flank of the Montagne Noire (Tarn, France), near the Sidobre granitic batholith. This deposit has been extensively drilled by the SNEA(P) and shows a narrow association between the tungsten mineralization and a differentiated granitic complex. These granites appear as centimeter to decameter wide veins whose location is largely controled by the polyphase structure of the sedimentary host rock. The intruding magma was guided by two previous structures: (1) a schistosity corresponding to the main tectonic phase (PHI-2); (2) a later fracture system (phase PHI-7 N100-110) is responsible for the cupola shape of the top of the granitic massif which trapped the most differentiated melts and probably also the fluids responsible for the skarn formation. A petrological and geochemical study (major and trace elements) has been performed on the drill cores of the various granites. The granitic complex of Fumade is a composite intrusion including (1) a biotite granite similar to the outcroping border facies of the Sidobre batholith, (2) a group of two-mica granites with a variable biotite content, (3) several fine-grained granites including garnet rich (spess-alm) varieties, (4) pegmatitic rocks (miarolitic granite, veins and pegmatitic veinlets, stockscheiders). The different facies are roughly organized in "strata", more or less paralell to the subhorizontal roof of the intrusion. From the bottom to the top, successively, the biotite granite, the two-mica granite, the fine-grained granites, are found. The majority of pegmatitic rocks are located at the top of the intrusion. These granites belong to the calc-alkaline suite of the Sidobre batholith. The geochemical data of the magmatic suite and the modellization are consistent with the differentiation process by fractionnal cristallization (Rayleigh law). However, this cannot entirely explain the enrichments in such elements as [Fe, Al, Na, Mn, Sc, Zn, Ga, Nb, Ta, Sn, Hf, F, Heavy REE], observed in the most differentiated granites. Others events such as fluids separation, the rapid cooling of the magma at the contact of the host rocks, the chemical influence of the surrounding rocks, the temperature gradient between the magma and the surrounding rocks, as well as a better incorporation of certain elements by garnet, are likely to disturb the chemical composition of the magmas during emplacement and cooling. A systematic study of micas (biotite and muscovite), garnet, apatite and felspar compositions, shows these magmatic, late- and post- magmatic influence on the chemical composition of the granite minerals.
Le gisement de skarn à scheelite de Fumade se situe dans la Série Noire, série sédimentaire du Cambrien inférieur, sur le versant septentrional de la Montagne Noire, à proximité du massif granitique du Sidobre. Ce gisement a été reconnu en sondage par la SNEA(P), il montre une association étroite entre la minéralisation en tungstène et un complexe granitique évolué. La mise en place de ces granites sous forme de lames d'épaisseur centimétrique a décamétrique est fortement influencée par la structuration polyphasée du bâti sédimentaire. Deux orientations jouent le rôle du guide au magma : La phase principale PHI-2 dont la schistosité sert de plan de décollement dans lesquels s'injecte le magma et une phase plus tardive PHI-7 d'orientation N100-110 responsable en interférant avec les autres phases, de la formation de dômes qui constituent les points hauts du massif granitique et où viennent se piéger les magmas granitiques les plus évolués et probablement les fluides responsables de la formation des skarns. La suite de l'étude, qui a été effectuée à partir d'un échantillonnage pratiquement exclusivement en sondage, a abouti à la connaissance pétrographique et géochimique (majeurs et traces) des granites ainsi qu'à leur organisation dans le gisement. Le complexe granitique de Fumade est un ensemble composite où ont été reconnus plusieurs types de granites : 1-Un granite à biotite qui correspond au faciès de bordure du massif de Sinobre. 2-Une série de granites à deux micas plus ou moins riches en biotite. 3-une série de granites à grain fin et de granites à grain fin riches en grenat (alm.-spess.). 4-des faciès pegmatitiques (granite miarolitique, miaroles, veines et veinules pegmatitiques, stockscheiders). La position de ces granites n'est pas quelconque. On peut rendre compte de l'organisation des différents faciès par une disposition grossière en "strates" plus ou moins parallèles au toit subhorizontal de l'intrusion. Le granite à biotite est le faciès le plus profond rencontré, puis vers le haut on passe aux granites à deux micas et aux granites à grain fin. Les faciès pegmatitiques se trouvent plutôt dans la partie haute de l'intrusion associés aux granites à grain fin et aux granites à deux micas. Une étude systématique de la composition des micas (biotite, muscovite), des grenats, des apatites et des feldspaths, tente de faire la part des choses entre les phénomènes magmatiques (évolution de la composition des biotites au cours de l'évolution ; transformations de certaines biotites au moment de la mise en place des magmas dans la série sédimentaire ; zonation des grenats), tardi et post magmatiques (générations successives de muscovite). Une comparaison pétrographique et géochimique de ces granites avec ceux du massif de Sinobre, permet de les associer dans une même lignée évolutive calco-alcaline. L'étude de la variation des éléments chimiques de cette lignée magmatique et une tentative de modélisation à partir des coefficients de partage globaux pour les éléments traces, permettent de penser que le processus de différentiation par cristallisation fractionnée, en profondeur est le facteur principal à l'origine des différents granites constitutifs de cette lignée magmatique. La paragénèse responsable de ce fractionnement qui a pu être mise en évidence, comprend vraisemblablement : biotite, hornblende, plagioclase, feldspath potassique, zircon, monazite. Ce processus ne peut, cependant, expliquer totalement les enrichissements en certains éléments, [Fe, Al, Na, Mn, Zn, Nb, Ta, Sn, Hf, F, terres rares lourdes], observés dans les faciès de fin d'évolution. L'interprétation est plus délicate et il est probable que d'autres phénomènes, tels que la démixion de fluides, l'influence de l'encaissant (contamination), le piègeage préférentiel de certains éléments par le grenat (Mn, Fe, Y, terres rares lourdes, Zr, Sc, Zn notamment) viennent perturber la composition chimique des magmas lors de leur mise en place.