Immiscible fluids (CO2-brines) in optical fluorite, Nordvik-Taimyr, Russia

Fluid inclusion investigations in optical fluorite from the Nordvik salt dome caprock (Khatanga Gulf, Taimyr Peninsula, Russia) show that the fluorite has been formed at a temperature of about 300 °C, from CO2-brine immiscible hydrothermal fluids. Unmixing occurred at a depth of several kilometres, resulting in the liberation of dense CO2-rich fluids, which played a significant role in helping the diapir to reach its intrusive character. Compared to other optical fluorite deposits in Russia, the exceptional quality of the Nordvik occurrence is due to a relatively high formation temperature, as well as a high salinity (30–35 wt% NaCl eq.) of hydrothermal aqueous fluids. To cite this article: V.Y. Prokof'ev et al., C. R. Geoscience 338 (2006).

RésuméLa zone apicale du dôme salifère de Nordvik (golfe de Khatanga, péninsule de Taymir, Russie) renferme des cristaux centimétriques de fluorite parfaitement transparente, qui ont fourni les meilleurs échantillons de fluorite optique utilisée dans l'ex-Union soviétique. D'autres gisements de fluorite optique sont connus en Oural polaire (Amderminskoe) ou au Tadzhikistan (Kulinskolonskoe). Pour Nordvik, deux modes de formation ont été envisagés, dés la découverte du gisement dans les années 50 : origine hydrothermale, ou infiltration per descensum à partir d'eaux froides de surface, ou même de la zone de permafrost. L'étude d'inclusions fluides montre sans ambigüité une origine hydrothermale, confirmant les hypothèses anciennes de Smirnov et Sidorchuk. Deux types principaux de fluides sont observés, l'un à dominante gazeuse et riche en CO2 (type G), l'autre constitué d'une solution aqueuse riche en sels (30 à 35% équivalent-poids NaCl) (type A). La densité des deux fluides est comparable, voisine de 1 g cm−3. Des inclusions mixtes (type M) correspondent à un mélange mécanique entre ces deux pôles. Les données microthermométriques, ainsi que la contemporanéité des divers types d'inclusions, montrent que ces fluides correspondent à un système hétérogène immiscible, provenant d'une source relativement profonde. La démixtion s'est produite à une profondeur de plusieurs kilomètres, libérant notamment un fluide à forte capacité d'expansion (type G), qui a certainement aidé le diapir à acquérir son caractère franchement intrusif. La température de cristallisation de la fluorite est de l'ordre de 300 °C. Les autres gisements de fluorite optique d'Oural polaire ou du Tadjikistan sont formés à partir de solutions aqueuses beaucoup moins chaudes (100 à 200 °C) et moins salines (3–7 wt% NaCl). Température élevée de formation et fluides très salins expliquent donc les qualités exceptionnelles de la fluorite optique de Nordvik. Pour citer cet article : V.Y. Prokof'ev et al., C. R. Geoscience 338 (2006).