Rôle clef des fluides dans la formation des gisements de sulfures magmatiques

Les dépôts de sulfures magmatiques fournissent une proportion significative de la production mondiale de platinoïdes (plus de 95%) et de nickel (plus de 40%), et constituent des sources importantes de cuivre et cobalt. Un dépôt économiquement viable de ces métaux doit être découvert chaque année, pour satisfaire la demande croissante de l’industrie des batteries pour véhicules électriques. La communauté scientifique œuvre à établir des modèles conceptuels pour mieux comprendre les phénomènes à l’origine de tels gisements, et pouvoir donc prédire leur distribution et localisation.

Dans les magmas mafiques et ultramafiques1 , des liquides sulfurés riches en métaux peuvent se former lors du transit du magma vers la surface, et s’accumuler localement formant des dépôts. Ces dépôts sont exploitables à la condition de représenter une concentration élevée en métaux critiques, tels que les platinoïdes, le nickel, le cuivre, ou encore le cobalt. Les chercheurs se sont conventionnellement consacrés à l’étude des équilibres entre le liquide sulfuré et le liquide silicaté pour comprendre les facteurs d’enrichissement en ces métaux critiques dans les sulfures magmatiques. Ces recherches ont donné relativement peu de pistes pour comprendre et prédire pourquoi certains dépôts sont largement supérieurs aux autres en termes de quantité de minerai et/ou de son enrichissement en métaux.

Les chercheurs de l’ISTO, Orléans, en collaboration avec un groupe du CSIRO Australien, montrent que le dégazage magmatique, faisant intervenir une troisième phase, la phase fluide, est un phénomène capable de décupler (i) l’efficacité de l’accumulation des liquides sulfurés, et (ii) l’enrichissement en métaux critiques des ces sulfures. De plus si le dégazage magmatique est poussé, il même capable de former des pépites de platinoïdes directement dans le magma.

C’est par l’expérimentation en conditions magmatiques (haute température - haute pression) que cette mécanique à trois corps a pu être mise en évidence. Les magmas synthétiques fabriqués à Orléans, illustrent l’association entre bulles de gaz (phase fluide) et liquide sulfuré (cf. figure). Cette association est préservée dans le gisement de classe mondiale de Noril’sk en Sibérie, et suggère que la présence d’une phase fluide dans un magma représente le paramètre critique pour la formation des gisements de sulfures magmatiques les plus riches.

• 1Les magmas qui sont parmi les plus chauds de la terre.