Formation des eaux thermales sulfurées des pyrénées orientales. Origine du soufre. Géochimie du fer et du cuivre

Laboratoire de Géochimie des Eaux, Université de Paris 7, 2, place Jussieu, 75221 Paris Cedex 05

Résumé

Les eaux géothermales sulfurées des Pyrénées Orientales sont des eaux d'origine météoriques qui acquièrent de l'enthalpie en profondeur. Les températures profondes sont de l'ordre de 90 à 120 °C. La composition des eaux est sans doute fixée par une série d'équilibres avec le quartz (ou la calcédoine), la kaolinite, l'adulaire, le chrysotile et la calcite. Les espèces du soufre sont issues pour une partie des sulfates des eaux météoriques et pour l'autre du lessivage de la pyrite qui fournit de l'hydrogène sulfuré (HS^-), du sulfate (SO₄^2-) et des traces de thiosulfate (SO₂O₃^2-). L'application du géothermomètre basé sur le fractionnement isotopique du soufre entre sulfure et sulfate donne des résultats en accord avec les déterminations des températures profondes. La concentration en fer dépend de l'équilibre avec FeS qui est réalisé en profondeur. La concentration en cuivre dépend sans doute de la formation de CuFeS₂ en profondeur.

Abstract

The geothermal springs from the Pyrenees Orientales are enriched in dissolved hydrogen sulfide. Their origin can be found in local meteoric waters which acquired enthalpy and dissolved elements at depth. Temperatures at depth are in the range 90-120 °C. The concentration of major, dissolved elements is controled by equilibrium with silica (quartz or calcedoine), kaolinite, adularia, chrysotile and calcite. The sulfur species have two origins: (1) sulfate from meteoric waters, (2) the leaching of pyrite which yields hydrogen sulfide (HS^-), sulfate (SO₄^2-) and traces of thiosulfate (S₂O₃^-). The geothermometre based on the fractionnation of sulfur isotopes between hydrogen sulfide and pyrite gives results which are in good agreement with otherwise determined temperatures at depth. The concentration of iron is controled by equilibrium with FeS, and copper probably depends on CuFeS₂ formation at depth.