• Langue : Français, Anglais
• Discipline : Sciences de la terre et de l'univers
• Identifiant : 2022ULILR083
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 15/12/2022

Résumé en langue originale

La région de Bougouni a pour spécificité la présence de pegmatites et d'aplites porteuses de lithium. Le lithium est actuellement un élément stratégique au regard des besoins croissants en cette matière première. Les pegmatites lithinifères font ainsi partie des gisements les plus recherchés pour le lithium.La zone d'étude, située au SE de Bamako (Mali), appartient à la partie sud du craton ouest africain. Les différentes roches de cette zone se sont formées au cours des événements de croissance crustale du Birimien, lors de l'orogenèse éburnéenne, entre ca. 2200 et 1800 Ma. Les formations rencontrées sont des roches métavolcanosédimentaires et plutoniques majoritairement de nature granitoïdique (tonalite à monzogranite à deux micas), structurées dans une direction NNE-SSW par l'existence de grandes zones de cisaillement. Les dykes sont intrusifs dans ces roches encaissantes sous forme de filons d'épaisseur décimétrique à décamétrique depuis des faciès aplitiques à des faciès pegmatitiques. La mise ne place dans un domaine cassant couplé au bas grade métamorphique des métasédiments encaissants indiquent une mise en place des dykes au niveau de la croûte continentale supérieure.La province de Bougouni compte une centaine de dykes riches en lithium (Li2O > 1.00 wt% de la roche totale). Le spodumène, principal phase minérale porteuse de lithium (Li2O = 8 wt%), représente entre 5 et 30 vol.% de la roche, accompagné de feldspath alcalin, plagioclase, quartz et d'une faible quantité de muscovite et de biotite. Sont également présents une centaine de dykes pauvres en lithium (Li2O < 0.05 wt%) caractérisés par le même assemblage minéralogique que les dykes riches en lithium à l'exception du spodumène remplacé par le grenat.Concernant la géochronologie, les âges U-Pb sur zircons pour l'ensemble des granitoïdes (faciès granodioritiques à granitiques à deux micas) s'étendent entre 2100 ± 14 et 2136 ± 19 Ma. Ces âges sont en accord avec les âges d'autres formations plutoniques s'étalant entre 2080 et 2120 Ma à l'échelle du Birimien. Les âges U-Pb sur apatites magmatiques des dykes sont compris entre 2070 - 2000 Ma. La comparaison des données géochronologique à d'autres pegmatites du Birimien permettent de définir la période ca. 2070 - 2000 Ma comme la période de mise en place des dykes pegmatitiques (notamment les pegmatites de la famille LCT) du Birimien. Cette période tardi- à post orogénique représenterait l'étape finale du magmatisme paléoprotérozoïque dans le domaine du Baoulé-Mossi.Concernant la géochimie en éléments majeurs et traces, l'absence d'une évolution géochimique continue depuis les granitoïdes aux dykes ne permettent pas d'expliquer les liquides pegmatitiques comme étant les termes les plus évolués des granitoïdes. Cette conclusion est en accord avec les données géochronologiques qui témoignent d'une différence d'âge beaucoup trop importantes entre ces formations pour qu'elles puissent avoir un lien génétique. Concernant les dykes, bien qu'ils soient contemporains, les différences en termes de signature géochimique ne permettent pas d'expliquer qu'ils puissent avoir évolués depuis un seul et même liquide parent. Cependant, il est fort probable que les liquides à l'origine des deux types de dykes puissent provenir de la fusion du même type de protolithe de nature métapélitique.En somme, les données de terrain, pétrographiques, géochronologiques et géochimiques ne donnent pas de lien génétique entre les dykes et les granitoïdes de Bougouni. Les deux faciès de dykes sont formés à partir de deux liquides distincts issus d'un seul et même protolithe. La différence de composition minéralogique et géochimique, notamment en Li, entre les dykes riches en lithium et ceux pauvres en lithium pourrait être expliquée par le rôle de fluides d'origine sédimentaire ayant pu percoler et interagir avec les roches mères et/ou les liquides pegmatitiques permettant d'enrichir certains liquides en éléments mobiles, tel que le lithium.

Résumé traduit

The Bougouni region in southern Mali is well known for the ore body lithium-bearing pegmatites and aplites. Lithium is currently a strategic element in view of the growing need for this raw material. The lithiniferous pegmatites are thus among the most sought-after deposits for lithium.The study area, located SE of Bamako (Mali), belongs to the southern part of the West African Craton. The various rocks in this area were formed during the Birimian crustal growth events, during the Eburnean oOrogeny, between ca. 2200 and 1800 Ma. The formations encountered are metavolcano sedimentary and plutonic rocks, mostly granitoid (tonalite to two-mica monzogranite), structured in a NNE-SSW direction by the existence of large shear zones. The dykes are intrusive in these host rocks, which occur in the form of decimeter to decameter thick dykes ranging from aplitic to pegmatitic facies. The emplacement in a brittle domain coupled with the low metamorphic grade of the enclosing metasediments indicate a dyke emplacement in the upper continental crust.The Bougouni province has about 100 Li-rich dykes (Li2O > 1.00 wt% of total rock). Spodumene, the main lithium-bearing mineral phase (Li2O = 8 wt%), represents between 5 and 30 vol.% of the rock, accompanied by alkali feldspar, plagioclase, quartz and a small quantity of muscovite and biotite. In addition to, 100 Li-poor dykes (Li2O < 0.05 wt%) that are characterized by the same mineralogical assemblage as the lithium-rich dykes except for spodumene, which is replaced by garnet.Concerning geochronology, U-Pb ages on zircons for all granitoids (granodioritic to granitic facies with two micas) range between 2100 ± 14 and 2136 ± 19 Ma. These ages are in agreement with the ages of other plutonic formations ranging between 2080 and 2120 Ma on the Birimian scale. The U-Pb ages on magmatic apatites of the dykes are between 2070 - 2000 Ma. Comparison of the geochronological data with other pegmatites of the Birimian allow us to define the period ca. 2070 - 2000 Ma as the period of establishment of the pegmatitic dykes (notably the LCT family pegmatites) of the Birimian. This late- to post-Orogenic period would represent the final stage of paleoproterozoic magmatism in the Boulé-Mossi domain.Concerning major and trace elements geochemistry, the absence of a continuous geochemical evolution from granitoids to dykes does not allow to explain the pegmatitic fluids as the most evolved terms of the granitoids. This conclusion is in agreement with the geochronological data that show a much too large age difference between these formations to be genetically related. Concerning the dykes, although they are contemporaneous, the differences in geochemical signature do not allow to explain that they could have evolved from a single parent melt. However, it is very likely that the melts that gave rise to both types of dykes may have been derived from the melting of the same type of metapelitic protolith.In sum, the field, petrographic, geochronological and geochemical data do not provide a genetic link between the Bougouni dykes and granitoids. The two dyke facies are formed from two distinct melts derived from a single protolith. The difference in mineralogical and geochemical composition, particularly in Li, between the Li-rich and Li-poor dykes could be explained by the role of fluids of sedimentary origin that may have percolated and interacted with the source? host rocks and/or the pegmatitic melts, allowing the enrichment of certain fluids in mobile elements such as lithium.