Chimie minérale

Spectrométrie de masse plasmatique à couplage inductif par ablation au laser (LA-ICP-MS)

Lors des analyses LA-ICP-MS, un laser est utilisé pour ablater une petite fosse à la surface du minéral ou du matériau mesuré. Le matériau ablaté forme un aérosol de particules condensées qui est transporté par un flux de gaz, généralement He, vers l’instrument d’ICP. L’ICP décompose les particules en ions. Ces ions sont ensuite introduits dans le spectromètre de masse où ils sont séparés en isotopes, et comptés séquentiellement par un détecteur. La concentration est déterminée par l’étalonnage des comptages du détecteur avec des éléments de concentration connue dans l’échantillon et dans le matériau de référence de entre crochets. Les matériaux de référence sont également utilisés périodiquement pendant les séquences d’analyse pour corriger toute dérive de l’instrument au fil du temps.

Quels éléments sont mesurés ?

Entre 20 à 40 éléments sont systématiquement identifiés lors de chaque analyse ponctuelle, en fonction de l’application. Des listes d’éléments spécifiques peuvent être fournies sur demande. La préparation des échantillons pour les analyses peut être soit des séparations minérales montées sur un bouton en résine époxy, soit des montages ronds de 25 mm fabriqués à partir d’échantillons de roche pour des analyses minérales in situ. Les coupes fines ne sont pas recommandées pour les analyses par cette méthode en raison du perçage laser à travers l’échantillon dans la lame de verre.

L’application de la chimie minérale à l’exploration

Dans un seul type minerai, une variation mesurable des oligo-éléments a été observée entre les parties distale et proximale du halo d’altération dans les systèmes de minéralisation fertile. Ces études sont principalement disponibles pour les systèmes de porphyrie (Cooke et al., 2014 ; Wilkinson et al., 2017 ; Uribe-Mogollon et Haher., 2020), mais des changements similaires dans la chimie minérale seraient attendus dans d’autres systèmes de minerai hydrothermal où les cellules d’altération dépassent la distribution d’altération visible (par ex., utilisation de la chimie de la pyrite pour l’exploration des gisements de SEDEX ; Mukherjee et Large, 2019) ou lorsque des systèmes d’altération similaires sont associés à la fois aux systèmes fertiles.

Un exemple de Cooke et al. (2014) décrit les changements de la chimie épidotique à distance d’un gisement de porphyrie et comment ces changements peuvent être utilisés comme outil de vectorisation en dehors du halo de pyrite. L’importance de ce nouvel outil réside dans le fait que le halo de pyrite autour d’un système de porphyrie soit facilement identifié à l’aide d’outils d’exploration géophysique et géochimique traditionnels, mais la zone d’« altération verte » plus distale a été beaucoup moins utile en tant qu’outil d’exploration régional (Cooke et al., 2014). La capacité à déterminer si l’épidote fait partie d’un assemblage d’altération distale autour d’un système de porphyrie fertile et dans quelle direction la porphyrie est attendue, permet un échantillonnage plus large à des stades précoces de l’exploration. Cela est particulièrement important lorsque de grandes parties d’un système de porphyrie peuvent être cachées sous une couverture post-minéralisation et que des parties exposées du système peuvent être utilisées pour se déplacer vers des cibles d’exploration.

Uribe-Mogollon et Maher (2020) ont identifié de manière similaire des variations du mica blanc associées à une altération phyllique précoce des systèmes minéralisés et non minéralisés aux systèmes de porphyrie faiblement minéralisés. L’un des outils utilisés pour quantifier les changements dans la composition des éléments traces du mica blanc était LA-ICP-MS. Les auteurs ont pu caractériser les modifications des éléments-traces dans les micas blancs avec fertilité, qui pouvaient être utilisées pendant l’exploration dans le but de distinguer les systèmes de porphyrie. D’autres modifications de la chimie minérale qui ont été identifiées dans les systèmes de porphyrie comprennent le zircon (Ballard et al., 2002), l’apatite (Bouzari et al., 2016), la plagioclase (Williamson et al., 2016) et la magnétite (Dupuis et Beaudoin, 2011).

References & further reading

Ballard, J.R., Palin, J.M. & Campbell, I.H. 2002. États d’oxydation relatifs des magmas déduits de Ce(IV)/Ce(III) dans le zircon : Application aux gisements de cuivre porphyre du nord du Chili. Contributions à la minéralogie et à la pétrologie, 144, 347–364, https ://doi.org/10.1007/s00410-002-0402-5

Bouzari, F., Hart, C.J.R., Bissig, T., Barker, S., 2016. Altération hydrothermale révélée par la luminescence de l’apatite et la chimie : Un indicateur minéral potentiel pour l’exploration des gisements de cuivre porphyre couverts. Economic Geology. Vol. 111. Pp. 1397-1410.

Cooke, D.R., Agnew, P., Hollings, P., Baker, M., Chang, Z., Wilkinson, J.J., Ahmed, A., White, N.C., Zhang, L., Thompson, J., Gemmel, J.B., Danyushevsky, L., and Chen, H., 2020. Progrès récents dans l’application de la chimie minérale à l’exploration des gisements de cuivre-or-molybdène porphyry : détection des empreintes géochimiques et des empreintes de minéralisation et d’altération des hypogènes. Géochimie: Exploration, Environment, Analysis. https://doi.org/10.1144/geochem2019-039

Cooke, D.R., Baker, M., Hollings, P., Sweet, G., Chang, Z., Danyushevsky, L., Gilbert, S., Zhou, T., White, N.C., Gemmell, B.J., and Inglis, S. 2014. Chapter 7: Nouvelles avancées dans la détection des empreintes géochimiques distales des systèmes de porphyrie : la chimie minérale des épidotes comme outil pour les évaluations de la vectorisation et de la fertilité. Society of Economic Geologists, Inc. Special Publication 18, pp. 127-152.

Dupuis, C. & Beaudoin, G. 2011. Diagrammes discriminants pour l’empreinte digitale des oligoéléments d’oxyde de fer des types de gisements minéraux. Mineralium Deposita, 46, 319–335, https://doi.org/10.1007/s00126-011-0334-y

Hannington, M.D., Kjarsgaard, I.M., Galley, A.G., and Taylor, B., 2003. Mineral-chemical studies of metamorphosed hydrothermal alteration in the Kristineberg volcanogenic massive sulfide district, Sweden. Mineralium Deposita, issue 38, pp423-442.

Mukherjee I, Large R., 2019. Application of pyrite trace element chemistry to exploration for SEDEX style Zn-Pb deposits: McArthur Basin, Northern Territory, Australia. Ore Geology Reviews, Volume 81, Pages 1249-1270

Uribe-Mogollon, C. and Maher, K., 2020. Géochimie du mica blanc : Distinction entre les systèmes de barillet et de porphyrie minéralisée. Economic Geology. Society of Economic Geologists, Inc. vol. 115, no. 2, pp. 325-354.

Wilkinson, J.J., Baker, M., Cooke, D.R., Wilkinson, C.C. & Inglis, S. 2017. Ciblage d’exploration dans des systèmes de Cu porphyry utilisant la chimie minérale propylitique : étude de cas du gisement d’El Teniente, Chili. Dans Ressources minérales à découvrir : Société de géologie appliquée aux dépôts de minerai, 14e Conférence biennale, Québec, 3, 1112–1114.

Williamson, B.J., Herrington, R.J., et Morris, A. 2016. Enrichissement en cuivre porphyre lié à l’excès d’aluminium dans la plagioclase. Nature Géoscience ; Publication en ligne avancée. Macmillan Publishers Limited. DOI : 10.1038/NGEO2651 Répéter si nécessaire