RED-BEDS (sandstone type des auteurs américains)

Le terme red-bed en métallogénie sédimentaire s’applique à des concentrations en Cu, Pb, Zn, U, F… en milieu détritique. La minéralisation forme le ciment de sédiments détritiques à grains plus ou moins grossiers ; grès, conglomérats, arkoses, grauwacks etc (Fig. 2). Elle se présente sous forme de lentilles ou d'amas stratiformes pénéconcordants dans des niveaux décolorés (gris, vert etc) au sein des séries rouge (Fig.1). Certains auteurs préfèrent utiliser les dénominations de grès, conglomérats, arkoses… plombifères, cuprifères, zincifères, plombo-zincifères etc. D’autres parlent de gisements pénéconcordants dans des sédiments détritiques grossiers continentaux. 

Fig. (1) : Niveaux verts réducteurs au sein d’une formation détritique rouge.

Fig. (2) : Aspect microscopique de la minéralisation type red-bed : grains de quartz (gris) cimentés par galène

 (blanc) (Gisement de Largentière).

Le contexte de mise en place et celui des séries de couverture déposées dans des bassins continentaux ou épicontinentaux peu profonds. 

Ce type de gisements constitue des ressources très importantes en Pb, Zn et Cu. Comme exemples, nous citons, le gisement suédois de Laisvall qui a été le plus important d'Europe (80 Mt de minerai à 4% Pb-Zn), les gisements des Cévennes françaises (Largentière, St Sébastien d'Aigrefeuille), le gisement de Zeïda (Maroc) (300 000 t à 3% Pb-Zn) et le gisement Mechernich (Allemagne) (5 Mt à des teneurs de 1.5 % Pb). Ces gisements sont encaissés dans des grès transgressifs sur un socle (Cévennes, Haute-Moulouya …). Les grès peuvent témoigner d'un environnement détritique fluviatile. Les minéralisations sont globalement stratiformes, formant souvent des chenaux. Elles se localisent dans la zone de contact entre des eaux continentales douces et oxydantes et les eaux marines réductrices.

Gisement de Largentière (France) (d’après Foglièrini et al., 1980) (Fig. 3)

Le gisement de Largentière est situé au SE du massif central français (Fig. 3). La minéralisation est encaissée dans les premiers termes détritiques de la transgression mésozoïque (Trias) sur le socle permien . Les réserves sont estimée à 10 Mt de minerai à 3.8 % Pb, 0.75 % Zn et 80 g/t Ag. L’association paragenétique est constituée de galène, sphalérite, chalcopyrite, pyrite et sulfosels d’argent. Pour expliquer la genèse de ce gisement, Samama (1968, 1969) a proposé  le modèle syndiagénétique : le dépôt de minerai est à la fois contemporain et postérieur au dépôt de la rochesupport.

Fig. (3) : (a) : Les grandes unités géologiques de France. Localisation du gisement de Largentière. (D’après Foglièrini et al., 1980). (b) : Relation entre les ensembles hercyniens, carbonifères, permiens et triasiques du bassin de Largentière. (D’après

Foglièrini et al., 1980)

La minéralisation se présente en lentilles d’imprégnations diffuses de sulfures dans des arkoses. Ces lentilles sont pénéconcordantes au sein de l’ensemble gréseux-argileux supérieur du terme détritique de base du Trias. 

L’ensemble gréseux-argileux supérieur (10 à 27m), porteur de la minéralisation, est constitué soit de grès grossiers arkosiques, soit de grès fins, silts et argilites, soit de carbonates (sidérite-ankérite) (Fig.4). On y observe de nombreux indicateurs paléogéographiques tels que les empreintes de reptiles, les fentes de dessiccation, les rides de courant. 

Le minerai montre un lien étroit avec la paléogéographie locale marquée par des interlits argileux noirs, réducteurs, qui généralement forment le toit des horizons minéralisés. Ces interlits présentent des marques sédimentologiques telles que chenaux, tassements intraformationnels, réseaux polygonaux de fentes de dessiccation, cannelures, empreintes de reptiles, etc. L’interprétation de ces signaux conduit à la caractérisation d’une mise en place précoce des sulfures. Si la précipitation des métaux n’est pas contemporaine du dépôt de la roche détritique qui lui sert de support, elle lui succède de très peu (présence de galets minéralisés remaniés juste au dessus des imprégnations sulfurées).

Fig. (4) : Environnement lithostratigraphie des minéralisations du Trias de Largentière. (D’après Foglièrini et al., 1980)

L’étude sédimentologique, des variations latérales de l’ensemble gréseux-argileux supérieur du terme détritique de la base du Trias (Fig.5), révèle que les concentrations se situent en position particulière entre deux domaines de sédimentation bien distincte : 

-      vers l’aval, un domaine lagunaire caractérisé par la présence de carbonates et de sulfates associés aux détritiques fins ;

-      vers l’amont un domaine de bordure constitué par un faciès grossier à ciment argileux. 

Le domaine minéralisé est en position intermédiaire. Il est constitué par un faciès de bordure siliceux,  caractérisé par le développement de la silice en ciment intragranulaire de la roche détritique et par une évolution très brusque de tous les paramètres sédimentologiques et géochimiques : indices d’émoussé, hétérométrie, rapport Fe2O3/MnO ….

Fig.(5) : Variations latérales des paramètres sédimentologiques du terme détritique de base du Trias dans le secteur de

Largentière. (D’après Foglièrini et al., 1980)

La localisation des zones minéralisées et la nature des ciments des roches supports permettent de construire un modèle paléogéographique qui met en jeu une nappe phréatique d’origine continentale oxydante et une nappe marine réductrice (Fig.6). Cette dernière est en liaison avec un bassin à forte concentration en SO₄^-- , Ca⁺⁺ et Mg⁺⁺ avec Cl^- et Na⁺ . Le contact de ces deux nappes induit des échanges et entraîne la précipitation des éléments lourds véhiculés par la nappe continentale sous forme ionisée, éventuellement colloïde ou absorbée. Les eaux acides continentales lessivent donc le continent et véhiculent le Pb, Zn … en solution. L’interface ou plus exactement la zone de contact entre les eaux issues du domaine émergé et celle du bassin lagunaire est le siège de la précipitation des sulfures dans les interstices des sédiments détritiques poreux et riches en matière organique (Fig.6). 

L’origine des métaux lourds peut être donc trouvée dans le socle hercynien (continent émergé) très anomaliques en Pb, Zn, et Ba, qui lors de l’altération et de la désagrégation assurent le renouvellement du stock métal nécessaire à l’élaboration des concentrations connues. Quand au soufre, elle provienne de la réduction anaérobie des sulfates :

(SO₄)^2-                    ======è         S^2-

S^2-    +    Métaux     ======è        Sulfures

Fig.(6) : (a) Bloque diagramme schématique de la répartition des domaines naturels du terme détritique de base du Trias. (D’après Foglièrini et al., 1980). (b) : Schéma de la disposition des nappes à proximité de la bordure du bassin lagunaire. La disposition a été représentée à l’équilibre, en supposant qu’il n’y a pas d’écoulement. (D’après Foglièrini et al., 1980)