Cette présentation propose une première compilation des données chimiques déjà obtenues par analyse à la microsonde sur les compositions des oxydes porteurs de tantale et de niobium dans la traversée verticale du granite soda-lithique de Beauvoir réalisée par le sondage GPF Échassières 1.
Pour cette première étude qui se veut globale, 266 analyses de columbo-tantalites et 165 analyses de minéraux du groupe du pyrochlore ont été étudiées. Elle fait suite aux travaux faits par Kosakevitch (1976).
Les minéraux du groupe des columbo-tantalites sont les principaux porteurs de Ta et Nb dans le système granitique de Beauvoir. Leur habitus et leur gisement sont variables en fonction des faciès granitiques.
Dans les faciès profonds B2-B3 elles sont de taille plurimicrométrique (10 à 20 μm), lamellaires, englobées dans les lépidolites, les apatites 1 et le coeur des topazes 1. Translucides à brunes, elles sont fréquemment zonées et montrent à leur périphérie ou dans leurs fractures des figures de résorption et remplacement par des termes plus tantalifères du groupe.
A l'interface, entre les faciès B2-B1, ces figures de résorption et remplacement envahissent complètement les cristaux leur donnant un aspect tacheté (patchy zoning).
Dans les faciès B1 les mêmes habitus sont conservés, mais apparaissent en plus grand nombre des cristaux intergranulaires de plus grande taille, jusqu'à 0,8 mm, souvent opaques, caractère dû à la présence marquée du Fe dans ces minéraux. Ces cristaux montrent les mêmes zonations oscillatoires et les mêmes figures de résorbtion et de remplacement que dans les faciès profonds auxquelles viennent se surimposer, par un brutal enrichissement en fer, de nouvelles zonations.
Leurs relations avec les minéraux du groupe du pyrochlore sont complexes. Deux types d'observations ont pu être faits ; des columbo-tantalites remplacées par la microlite conformément au schéma proposé par Burt et London (1982), Cerny et al. (1985), mais aussi des microlites remplacés par des columbo-tantalites, ces cas de figures étant fréquents vers le sommet du sondage faciès B1.
Les variations chimiques (Ta, Nb, Fe, Mn) ponctuelles enregistrées pour ces minéraux les distribuent selon trois grandes tendances majeures donnant trois groupes (fig. 1) : le mieux représenté, le groupe des mangano-columbites, puis le groupe des mangano-tantalites et enfin le groupe des ferro-columbites. Lors des phénomènes de zonation un même grain pouvant évoluer d'un pôle à l'autre.
Hormis les deux substitutions majeures déjà connues entre Ta-Nb d'une part, site B, et Fe-Mn d'autre part, site A, la droite de pente 1 (fig. 2) obtenue entre l'écart à la stoechiométrie dans le site B et la somme W+Ti montre clairement la participation de ces deux éléments au site B et le fait qu'il soit complet. L'écart à la stoechiométrie qui affecte principalement le site A est provoqué probablement par une substitution couplée □ + 2W6+ (Mn, Fe) 2+ + 2(Nb, Ta) 5+ (Beddoe-Stephens et Fortey, 1981).
L'étude des variations chimiques des columbo-tantalites le long du sondage montre un net enrichissement en fer pour les minéraux du faciès B1, les points se déplaçant vers les faibles valeurs du paramètre M (Mn/Mn+ Fe) (fig. 1), dû à la zonation tardive riche en Fe. En outre, les nucléus des columbo-tantalites du faciès B1 sont plus manganésifères que ceux des faciès B2-B3.
Les minéraux du groupe du pyrochlore :
Leur présence est très variable en fonction des faciès mis à jour dans le système intrusif de Beauvoir : pratiquement absents dans les faciès profonds, ils sont bien représentés dans le faciès B1. Ils se présentent sous forme de grains automorphes de taille plurimicrométrique à submillimétrique, intergranulaires, souvent entourés par un liseré de quartz, phosphates et phyllosilicates. Leur couleur est variable en fonction des échantillons, brune à jaune miel vers la base de B1, elle devient verdâtre à blanche vers le sommet, leur périphérie étant souvent poreuse, leur aspect est laiteux en bordure.
Les minéraux du groupe des pyrochlores sont les minéraux de Ta-Nb qui, dans le système intrusif de Beauvoir, montrent les plus fortes variations géochimiques. La stoechiométrie des éléments présents dans le site B montre qu'ils se situent en majorité dans le groupe des microlites avec quelques analyses avec un rapport Nb/Ta compris entre 0,5 et 0,65 dans le domaine du pyrochlore.
Les variations géochimiques mises à jour sont contrôlées d'une part par une substitution de Ca2+ par U4+ (fig. 3) qui entraîne des rééquilibrages dans la maille du microlite que l'on peut schématiser par ANaACaB (Ta, Nb) YF3 ↔ A□ AUB SnYO et d'autre part par des perturbations du site A (fig. 4) dues à la déstabilisation de la structure du microlite (métamictisation p.p.) accompagnée par une forte perte en alcalins, F- et par l'introduction d'ions de gros diamètres tel que K+. Au cours de ces processus, la stoechiométrie du site B ne varie pas si ce n'est l'apparition d'un excès de cations entraîné par le départ de ceux du site A.
Les columbo-tantalites au même titre que les micas lithinifères enregistrent les variations en Fe et Mn observées le long du sondage. Le découplement du comportement de Ta Nb, Ta croissant plus vite que Nb, noté en géochimie globale dans le faciès B1 peut être expliqué par le développement marqué du microlite dans ce faciès.
Mots clés : Oxyde, Columbite, Tantalite, Pyrochlore, Granite, Granite Beauvoir, Donnée microsonde électronique, Substitution, Allier (Échassières).
A preliminary compilation of chemical data obtained by microprobe analysis is presented in this paper. They bear on the compositions of tantalite and niobium-bearing oxides intersected vertically in the Na-lithic granite of Beauvoir by the GPF Échassières 1 drill hole.
This study, which is meant to be exhaustive, comprises 266 analyses of columbotantalite and 165 analyses of minerals from the pyrochlore group. lt follows the works performed by Kosakevitch (1976).
The minerals from the columbotantalite group are the main hosts of Ta and Nb in the Beauvoir granite system.
Their habit and deposit are different in the various granite facies.
In the deep B2-B3 facies they are from 10 to 20 microns in size, lamellar and enclosed in lepidolite, apatite 1 and the core of topaz 1. They are translucent to brown and commonly dis- play zoning as well as resorption figures on their rim or in their fractures and replacement by the most tantaliferous members of the group.
The crystals are entirely invaded by resorption and replacement figures which give them a patchy zoning at the interface of facies B2-B1.
The same habits are preserved in facies B1; but larger intergranular crystals of up to 0.8 mm in size are more numerous.
They are commonly opaque due to the presence of iron. The crystals show the same oscillatory zoning and the same resorption and replacement figures as those from the deepest facies on which are superimposed new zonings resulting from an abrupt enrichment in iron.
Their relationships with the minerals of the pyrochlore group are complex: columbotantalites are replaced by microlites as described by Burt and London (1982) and Cerny et al. (1985), and microlites are replaced by columbotantalites. Both phenomena are common towards the top of facies B1.
The chemical variations (Ta, Nb, F, Mn) observed in these minerals are indicative of three major trends that divide them into three groups : the most signifiant group consisting of manganocolumbite, the manganotantalite group and the ferrocolumbite group. During zoning processes a same mineral may evolve from one pole to the other.
□Except from the two major substitutions already known between Ta-Nb on site B and Fe-Mn on site A, slope 1 (fig. 2) obtained from the deviation from the stoichiometry phase on site B and the sum of W +Ti clearly shows that these two elements are present on site B and that the latter is complete. The deviation from the stoichiometry phase that mainly affects site A is probably caused by a combined substitution □ + 2W6+ ↔) Mn, Fe)2 + 2 (Nb, Ta) 5+ (Beddoe, Stephens and Fortey, 1981) .
The chemical variations of columbotantalite throughout the drill hole indicate that the minerais from facies B1 are markedly enriched in iron. lndeed the B1 points shift towards the low values of the M (Mn/Mn+ Fe) (fig. 1) due to the late Fe-rich zoning. Moreover, the cores of columbotantalites of facies B1 contain more manganese than those of facies B2-B3.
The presence of the minerals of the pyrochlore group is very variable in the facies identified in the Beauvoir intrusive system. They are practically absent in the deep facies but well represented in facies B1. They occur as euhedral intergranular grains, 10 microns to a few millimeters in size and are rimmed with quartz, phosphate and phyllosilicate. They are brown to light yellow towards the base of facies B1, greenish to white towards the top and their rim is commonly porous and milky-like.
The minerals of the pyrochlore group, Ta-Nb, exhibit the strongest geochemical variations in the Beauvoir intrusive system.
The stoichiometry ot the elements of site B shows that they mostly occur in the microlite group whereas a few analyses with a Nb/Ta ratio.between 0.5 and 0.65 assign them to the pyrochlore group.
The geochemical variations are controlled by two factors : the substitution of Ca2+ by U4+ (fig. 3) that generates reequilibrium in the microlite cell ANa ACa B (Ta, Nb) YF2 ↔ A □ A U BSn YO, and disturbances in site A (fig. 4) as a result of changes in the structure of microlite (metamictization p.p.) with a considerable loss of alkalis and F- and introduction of large-diameter ions such as K+. During these processes, the stoichiometry of site B remains unchanged except for an increase in cations caused by the departure of the cations from site A.
As in lithic micas, Fe and Mn variations are observed in the columbotantalites all along the drill hole. The significant development of microlite in facies B1 may account for the differences in the behaviour of Ta and Nb (Ta increases more rapidly than Nb) in the rock geochemistry of facies B1.
Dernière mise à jour le 25.01.2019