On the importance of mechanical action and thermal gradient in the formation of metal-bearing deposits

Abstract

The authors demonstrate that precise facts arising from experimental mineralogy enable an important role to be ascribed to the mechanical actions and thermal gradients in the study of the migrations and concentrations of the chemical elements to be found within the lithosphere. The mechanical actions associated with tectonic are, in the production of a micro-porosity, capable of transforming mechanically non-uniform rocks into immense reservoirs for fluids. The tectonic deformations can bring about reduction of the porosity if moderate or, on the contrary, can lead to a considerable opening-up by intragranular microfissuration commencing at different stress levels depending on the nature and tectonic history of the rocks. In this way, under the influence of comparable mechanical action, certain rocks may consolidate, whilst adjacent rocks may open up. Finally, micro-fissuration is capable of facilitating the release of essential fluids and gasses (H₂O, CO₂) and of increasing the solubility of many minerals. The fluid-impregnated porous rocks are subjected to the geothermal gradient. The effect of thermal diffusion and gravity provides concentrations, even in the case of diluted solutions, sufficient to induce crystallisation without displacement of the liquid. Calculations based on an elementary theory show that, with entirely plausible geothermal gradients, the times and the thicknesses of porous rock necessary to produce crystallisation are low when compared to the overall geological scale. This process is as permanent as is the geothermal gradient. The mode of concentration takes full account of the layered aspect of the venous deposits without the necessity to envisage large displacements of liquid. It also takes account of the preferential concentration of the metalbearing deposits on the domes of the batholiths.

Résumé

Les auteurs montrent que des faits précis issus de la minéralogie expérimentale permettent d'attribuer un rôle important aux actions mécaniques et aux gradients thermiques dans l'étude des migrations et des concentrations d'éléments chimiques au sein de la lithosphère. Les actions mécaniques liées à la tectonique sont à l'origine d'une microporosité susceptible de transformer les roches mécaniquement non uniformes en immenses réservoirs de fluides. Les déformation tectoniques peuvent entraîner des tassements de cette porosité, si elles sont modérées, ou, au contraire, une large ouverture par microfissuration intragranulaire à partir de seuils de contraintes qui diffèrent selon la nature et l'histoire tectonique des roches. C'est ainsi que, sous des actions mécaniques comparables, certaines roches peuvent se tasser, tandis que les roches adjacentes peuvent s'ouvrir. Enfin, la microfissuration est susceptible de faciliter la libération des fluides essentiels (H₂O, CO₂) et d'accroître la solubilité de nombreux minéraux. Les roches poreuses et imprégnées de fluides sont soumises à un gradient thermique: le gradient géothermique. L'effet thermogravitationnel résultant de la thermodiffusion et de la gravité, peut permettre, à partir de solutions même diluées, d'obtenir des concentrations suffisantes pour donner lieu à des cristallisations sans déplacement de liquide. Les calculs réalisés à partir d'une théorie élémentaire montrent qu'avec des gradients géothermiques plausibles, les temps et les épaisseurs de roches poreuses, nécessaires pour réaliser des cristallisations, sont faibles à l'échelle géologique. Ce processus est aussi permanent que le gradient géothermique. Ce mode de concentration rend parfaitement compte de l'aspect rubanné des dépôts filoniens sans qu'il soit nécessaire d'imaginer d'importants déplacements de liquide. Il rend compte aussi de la concentration préférentielle de gîtes métallifères sur les coupoles des batholites éruptifs.