Macro et micro caractéristiques des zones de failles, systèmes de fracture et porosité des gisements d'uranium de socle de l'Athabasca (Saskatchewan, Canada)

La région d’Athabasca au Canada concentre les gisements d’uranium de haute teneur les plus riches connus. Les minéralisations uranifères sont associées à la discordance entre le socle archéen à paléoprotérozoïque et les grès non-déformés de l’Athabasca. Une partie des gisements économiques connus sont situés au niveau de failles de socle qui se développent le long d’anciennes zones de cisaillement. Le développement de ces failles se traduit par la présence de brèches, zones de fracturation, et parfois d’un rejet vertical de la discordance. La réactivation des structures de socle héritées a permis la formation de pièges structuraux dans lesquels précipite la minéralisation. Le modèle de formation de ces gisements de socle, ou modèle « Ingress », propose la circulation de saumures de bassin chargées en uranium dissous le long des failles de socle. L’interaction entre ces fluides et les roches du socle entraine la précipitation de l’uranium dans les structures. Dans un système minéralisateur où le contrôle structural est fort, les zones de déformation peuvent agir comme chemin préférentiel ou écran vis-à-vis de la circulation fluide. De nombreux travaux décrivent ces structures et leurs rôles dans la mise en place des minéralisations d’uranium de socle dans l’Athabasca, le Thelon et le bassin de McArthur en Australie, mais les conditions et mécanismes de développement de ces structures sont peu contraints. La distinction n’est pas faite entre les différents types de structures dans la mise en place des minéralisations (drain ou piège), ce qui limite la compréhension de l’impact des différents épisodes de déformation et d’altération dans la mise en place d’un réseau de porosité fertile. Ces travaux de thèse, basés sur l’étude des structures de socle et des altérations associées à différentes échelles, ont mis en avant l’importance de l’héritage ductile dans le développement d’un système propice à la circulation de fluides et à la mise en place de minéralisations d’uranium. Les zones de cisaillement ductile témoignant d’une longue histoire fluide (altération hydrothermale, silicification, dissolution), et qui réactivées ultérieurement dans le domaine cassant sont des environnements favorables à la circulation de fluides sous le bassin. Des réactivations cassantes vont entrainer le développement d’une zone de fracturation et permettre, selon l’orientation des structures par rapport au champ de déformation, l’ouverture des plans de foliation. Le développement de ces fentes de tension ou « tensile jogs » créée l’espace adéquat à un remplissage minéral. La minéralisation se mets en place tardivement dans ces structures qui forment un réseau de porosité adéquat au sein de ces intervalles très déformés et altérés. Les travaux présentés ont permis de définir une signature structurale commune à deux gisements situés de part et d’autre du bassin d’Athabasca. Cette signature que l’on peut qualifier « d’empreinte structurale » repose sur la superposition de déformations cisaillantes ductiles et d’une zone de micro-fracturation, dans des roches de socle fortement déformé altéré. Les résultats obtenus ont aussi montré l’importance de l’approche structurale à différentes échelles (depuis l’échelle du projet, de l’observation des carottes jusqu’à celle des microstructures) dans la compréhension des mécanismes critiques pour la mise en place d’un réseau de porosité en relation avec des minéralisations d’uranium.

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