Soutenance mémoire
Modèle de Sulfures Massifs Volcanogènes
Les gisements de type SMV (Franklin et al. 2005) consistent en des lentilles de sulfures polymétalliques semi-massives à massives se formant sur ou au sein d’un plancher océanique. Ils présentent une connexion tant «spatiale, temporelle que génétique avec une activité volcanique» (Franklin et al. 1981; Barrie et Hannington 1999; Franklin et al. 2005; Galley et al. 2007). Ils représentent une des plus importantes sources en Zn, Cu Pb, avec des enrichissements souvent économiques en Au et Ag et parfois en Co, Sn, Se, Mn, Cd, In, Bi, Te, Ga et Ge (Galley et al. 2007). Parmi les critères qui contrôlent la formation et la conservation de ces gisements, les plus importants sont : la présence d’eau de mer, une plomberie permettant à cette eau de s’infiltrer dans le substrat rocheux, une source de chaleur qui est le moteur de la convection des fluides dans la roche, un focus des fluides enrichis en métaux, un piège et ou un contexte géologique propice à l’accumulation et la préservation des sulfures . Différents types de SMV peuvent être considérés, selon la lithologie des roches hôtes et environnantes (Barrie et Hannington 1999; Franklin et al. 2005)
Une histoire géologique favorable au SMV
Les facteurs de contrôle de ce type de gîte semblent présents dans cette région, avec notamment : un environnement volcanique sous-marin parfois bimodal, les intrusions syn-volcaniques du Lac Doré et de Chibougamau, la plomberie NW, et la signature des roches felsiques hôtes de minéralisations. De plus, deux gisements de SMV sont connus dans le district et appartiennent à la même formation.
Des analogies sont possibles entre le secteur d’étude et d’autres camps producteurs de SMV, notamment avec Noranda et Matagami. Les conditions nécessaires à la formation de SMV sont donc réunies à Chibougamau, mais sont-elles favorables à la formation de grappe de gisements ?
Les deux anciens camps miniers de Chapais et Chibougamau ont été respectivement alimentés par les filons Cu±Au d’Opémiska et du Lac Doré. En raison de leur importance économique et historique, il est permis de penser que ces contextes minéralisateurs ont guidé l’exploration. En outre, la prospection pour les SMV a longtemps été limitée aux centres d’émission effusifs felsiques proximaux que sont les alentours du Lac Scott et de la mine Lemoine. L’expression possible de cette lacune dans l’exploration des gisements volcanogènes constitue la justification du projet de maîtrise.
Évidence d’un modèle SMV et interprétation cartographique
Les principaux éléments en faveur d’un modèle métallogénique de type SMV pour le secteur Lac Taché sont la présence : d’une lentille métrique de sulfures massifs concordante ; de zones discordantes d’altération hydrothermale suggérant l’existence des cheminées d’alimentation ; et d’une alternance de roches volcaniques mafiques et felsiques suggérant un environnement volcanique sous-marin bimodal. Plusieurs observations supportent un mécanisme de minéralisation par remplacement. La première observation est la quasi-absence de sulfures dans l’unité de roches volcanoclastiques sus-jacente à la minéralisation. Le contact entre les deux unités est net mais très irrégulier. Le degré de compétence élevé des tufs mafiques, notamment en raison de l’apparente silicification, suggèrent que cette lithologie a joué le rôle de couche imperméable (cap rock) pour les fluides minéralisateurs. Cette hypothèse est appuyée par la présence de quelques fractures au sein des tufs et près du contact avec la lentille . Ces fractures sont minéralisées mais n’imprègnent absolument pas les tufs en sulfures. La deuxième observation est la transition progressive, du Sud vers le Nord, entre des laves coussinées partiellement remplacées et les sulfures massifs.
La perméabilité inhérente de ce faciès volcanique lui permet d’être minéralisé. L’horizon de sulfures massifs correspond donc au sommet des laves mafiques intégralement remplacé par un fluide hydrothermal pressurisé par le couvercle imperméable de tufs mafiques silicifiés. Bien que les litages au sein de lentilles massives puissent être dus à des processus exhalatifs, des ségrégations minérales à l’origine de tels lits alternant Po-Py (±Ccp) sont communément formés lors du processus de «zone refining» ou de recristallisation métamorphique. Le litage apparent n’est donc pas incohérent avec un modèle de minéralisation en remplacement.
Laves mafiques aphyriques
Les laves mafiques de cette unité se distinguent du reste des roches rencontrées à Saw Mill par leur texture aphyrique. Elles sont massives, homogènes et ont une couleur verdâtre. Les laves mafiques aphyriques constituent la base de l’empilement sur le décapage principal Saw Mill #03 , considérant une polarité Ouest. Ces roches aphyriques ont une épaisseur maximale d’une cinquantaine de mètres, puisqu’un affleurement 20 m à l’Est de Saw Mill #03 en est dépourvu. La schistosité principale est faiblement pénétrative. Les laves mafiques aphyriques sont bréchifiées dans un couloir discordant orienté E-W d’épaisseur métrique dans la partie Est du décapage principal, mais qui s’évase vers l’Ouest au contact avec les roches volcanosédimentaires susjacentes. Les fragments de la brèche sont imbriqués et silicifiés dans une matrice intensément chloritisée (chlorite noire) qui comprend localement des carbonates de fer. Par ailleurs, la forme en trois dimensions de ces blocs permet une lecture évidente d’une forte linéation d’étirement verticale malgré la faible pénétration de la schistosité. Des filonets d’épaisseur centimétrique de sulfures massifs (Est-Ouest) sont communs au sein de ces brèches .
Le contact supérieur de l’unité de laves mafiques aphyriques est la zone la plus enrichie en sulfures disséminés sur le décapage Saw Mill #03. Les sulfures apparaissent localement sous la forme de lentilles semi-massives (<40 % sulfures) qui coïncident avec la présence de grenats, interprétés selon des critères pétrographiques macroscopiques comme une espèce manganésifère type spessartite. Ces grenats indiquent un métamorphisme de grade plus élevé (amphibolite), car la chloritisation des brèches est définie par des amphiboles). Les grenats soulignent aussi le métamorphisme de zone d’altération volcanogène (excédent d’aluminium). Au sein des brèches à sulfures-chlorite (amphibole), une silicification sous forme de stockwerks et de matrice des blocs altérées est présente . Au-dessus des laves aphyriques repose en discordance l’assemblage volcanosédimentaire porphyrique, qui lui, est dépourvu de sulfures sur le décapage principal.
Importance des centres felsiques
Le district de Chibougamau-Chapais expose des minéralisations sulfurées volcanogènes sur plusieurs secteurs et positions stratigraphiques. Certaines sont intrinsèquement liées à la présence d’émissions effusives felsiques (Lac Scott, Lac Taché, Indian Lake). Historiquement, le potentiel sub-économique reconnu en SMV dans le district était limité aux rhyolites tholéiitiques du Lac Scott et de la Mine Lemoine au sud du Complexe du Lac Doré. Cette étude démontre que d’autres secteurs exposent des rhyolites et rhyodacites minéralisées. Toutefois, l’affinité géochimique de ces roches diffère de celles qui contiennent les gisements Lac Scott et Mine Lemoine. La signature transitionnelle voire calco-alcalines des rhyodacites minéralisés sur Indian Lake et Lac Taché notamment implique des compositions différentes du magma primaire. Bien que le gisement du Lac Scott et deux secteurs cités ci-dessus soient tous contenu dans un intervalle de temps réduit (Formation de Waconichi), il est envisageable que plusieurs intrusions et sources de chaleur soient impliquées dans la mise en place des lentilles. En outre, cela implique que le potentiel en minéralisations volcanogènes ne se limite pas aux seules expressions felsiques tholéiitiques.
De plus, il est évident que les différents complexes rhyolitiques de la Formation de Waconichi sont issus de plusieurs centres d’émissions. Il devient alors impératif de cibler ces centres d’émissions, quelques soient leurs affinités géochimiques, ainsi que de définir les sources potentielles de chaleur pour le développement de cellules hydrothermales efficientes. En outre, le Complexe du Lac Doré est considéré comme une importante source de chaleur pour les minéralisations volcanogènes (Daigneault et Allard 1990; Guha 1990) et il se caractérise aussi des affinités géochimiques variables (Daigneault et Allard 1990).
Les lentilles rencontrées sont principalement constituées de pyrites. Pourtant, tous les arguments (cartographiques, lithogéochimiques, LA-ICP-MS) semblent indiquer un potentiel en minéralisations de SMV. Par exemple, la signature in-situ des pyrites sur Saw Mill est très proche de celles échantillonnées sur le gisement du Lac Scott. Cela souligne l’impact de l’état de connaissance sur le caractère économique d’un district. En effet, les secteurs cartographiés sont tous à des niveaux d’exploration très jeune. Il s’agit alors d’appuyer l’effort d’exploration et notamment en appliquant en trois dimensions les critères développés dans cette maitrise.
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Table des matières
1. CHAPITRE PREMIER : INTRODUCTION
1.1 PROBLEMATIQUE GENERALE
1.2 MODELE DE SULFURES MASSIFS VOLCANOGENES
1.3 LES EXPRESSIONS DE SMV EN ABITIBI
1.4 LE CAS DE CHIBOUGAMAU
1.5 UNE HISTOIRE GEOLOGIQUE FAVORABLE AU SMV
1.6 PROBLEMATIQUE SPECIFIQUE
1.7 OBJECTIFS ET METHODOLOGIE
1.7.1 OBJECTIF 1 : DETERMINER LES CARACTERISTIQUES DISCRIMINANTES
1.7.2 OBJECTIF 2 : CARACTERISATION LITHOGEOCHIMIQUE DES ROCHES HOTES ET COMPARAISON AVEC LES MEMBRES ET FORMATIONS DU GROUPE DE ROY
1.7.3 OBJECTIF 3 : FERTILITE DES SYSTEMES HYDROTHERMAUX
1.8 PARTICULARITE DU PROJET DE MAITRISE
2. SECOND CHAPITRE : ÉVIDENCES D’EXPRESSIONS VOLCANOGENES
2.1 SECTEUR DU LAC TACHE
2.1.1 ROCHES VOLCANIQUES MAFIQUES
2.1.2 ROCHES VOLCANIQUES ET INTRUSIONS FELSIQUES
2.1.3 ROCHES VOLCANOCLASTIQUES MAFIQUES
2.1.4 SULFURES MASSIFS
2.1.5 BRECHES HYDROTHERMALES
2.1.6 DYKES
2.1.7 ÉVIDENCE D’UN MODELE SMV ET INTERPRETATION CARTOGRAPHIQUE
2.1.8 DECAPAGES DU KM25
2.2 SECTEUR INDIAN LAKE
2.2.1 RHYODACITES
2.2.2 SULFURES MASSIFS
2.2.3 TURBIDITES
2.2.4 ÉLEMENTS STRUCTURAUX
2.2.5 DYKES
2.2.6 INTERPRETATION CARTOGRAPHIQUE
2.3 SECTEUR SAW MILL
2.3.1 LAVES MAFIQUES APHYRIQUES
2.3.2 ROCHES VOLCANOCLASTIQUES A MATRICE PORPHYRIQUE
2.3.3 ÉLEMENTS STRUCTURAUX
2.3.4 DYKES
2.3.5 INTERPRETATION CARTOGRAPHIQUE
2.4 INDICE DAVID
2.4.1 LAVES MAFIQUES ET FILONS-COUCHES ASSOCIES
2.4.2 ROCHES VOLCANOCLASTIQUES MAFIQUES
2.4.3 MINERALISATION
2.4.4 ÉLEMENTS STRUCTURAUX
2.4.5 DYKES
2.4.6 INTERPRETATION CARTOGRAPHIQUE
2.5 AUTRES SECTEURS
2.5.1 INDICE DU CHEMIN DE FER
2.5.2 INDICE ICON
2.6 SYNTHESE
3. TROISIEME CHAPITRE : CARACTERISATION LITHOGEOCHIMIQUE ET COMPARAISON AVEC LES MEMBRES ET FORMATIONS DU GROUPE DE ROY
3.1 SECTEUR LAC TACHE – KM25
3.1.1 LAVES ET TUFS MAFIQUES
3.1.2 ROCHES FELSIQUES
3.1.3 DECAPAGES DU KM25
3.1.4 INTERFACE ENTRE LES MEMBRES DE DAVID ET D’ALLARD
3.2 SECTEUR INDIAN LAKE
3.2.1 LITHOGEOCHIMIE
3.2.2 CONSIDERATIONS STRATIGRAPHIQUES
3.3 SECTEUR SAW MILL
3.4 INDICES DAVID ET DU CHEMIN DE FER
3.4.1 LAVES ET FILONS-COUCHES MAFIQUES
3.4.2 ROCHES FELSIQUES
3.4.3 INTERFACE ENTRE LES MEMBRES DE DAVID ET D’ALLARD
3.5 INDICE ICON
3.6 CONCLUSION DES POSITIONNEMENTS STRATIGRAPHIQUES PROPOSES
4. QUATRIEME CHAPITRE : FERTILITE DES SYSTEMES HYDROTHERMAUX
4.1 INTRODUCTION
4.2 METHODOLOGIE ANALYTIQUE ET ECHANTILLONNAGE
4.2.1 TYPES D’ECHANTILLONS
4.2.2 METHODOLOGIE ASSOCIEE A L’ETUDE PETROGRAPHIQUE
4.2.3 METHODOLOGIE D’ANALYSE AU LA-ICP-MS
4.2.4 METHODOLOGIE DE TRAITEMENT DES DONNEES LA-ICP-MS
4.3 PETROGRAPHIE DES ECHANTILLONS
4.3.1 GISEMENT LAC SCOTT
4.3.2 SECTEUR LAC TACHE – KM25
4.3.3 SECTEUR INDIAN LAKE
4.3.4 SECTEUR SAW MILL
4.3.5 INDICE DAVID ET DU CHEMIN DE FER
4.3.6 INDICE ICON
4.3.7 PARC ALLARD
4.3.8 MINE LEMOINE
4.4 RESULTATS DES ANALYSES LA-ICP-MS
4.4.1 GISEMENT LAC SCOTT
4.4.2 SECTEUR LAC TACHE – KM25
4.4.3 SECTEUR INDIAN LAKE
4.4.4 SECTEUR SAW MILL
4.4.5 INDICES DAVID ET DU CHEMIN DE FER
4.4.6 AUTRES SECTEURS
4.5 INTERPRETATION DES RESULTATS LA-ICP-MS
5. CINQUIEME CHAPITRE : DISCUSSION
5.1 DEUX MODES DE MINERALISATION DANS LE MEMBRE DE DAVID
5.1.1 REMPLACEMENT
5.1.2 ARRET DU VOLCANISME ET EXHALAISONS
5.1.3 NOUVEAU POTENTIEL EN MINERALISATIONS VOLCANOGENES
5.2 DES EXPRESSIONS PROXIMALES ET DISTALES A L’INTERFACE DU MEMBRE DE DAVID ET DE LA FORMATION DE WACONICHI
5.2.1 SYSTEME PROXIMAL
5.2.2 ÉVIDENCES DISTALES
5.2.3 LE NIVEAU LE PLUS PROSPECTIF POUR LES SMV A CHIBOUGAMAU ?
5.3 SECTEUR SAW MILL : DES ARRETS DANS LE VOLCANISME AU SEIN DU MEMBRE D’ANDY
5.4 MEMBRE D’ALLARD : ACTIVITE HYDROTHERMALE POLYPHASEE ET TELESCOPAGE
5.4.1 FACIES DU PARC ALLARD : UN MARQUEUR REGIONAL ?
5.4.2 SOMMET DU MEMBRE D’ALLARD
5.5 IMPORTANCE DES CENTRES FELSIQUES
CONCLUSIONS
