Québec Mines + Énergie - 19 au 22 novembre 2018 - Centre des congrès de Québec
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Salle 306-B

20 novembre 2019

L’apport métallogénique des grandes provinces ignées : une perspective québécoise

Président

Patrice Roy

MERN

Président

Michel G. Houlé

CGC-Q

La grande majorité des gisements orthomagmatique de Ni-Cu-EGP, de Cr et de Fe-Ti-V sont étroitement liées à des épisodes majeurs de magmatisme mafique et ultramafique. Plusieurs sont directement associés à la mise en place de grandes provinces ignées (LIPs), les plus marquantes étant celles de Sibérie (Ni-Cu-EGP de Noril’sk, Russie), du Circum-Supérieur (Ni-Cu-EGP de Thompson/Raglan, Canada), d’Emeishan (Fe-Ti-V de Panzhihua, Chine) et du Bushveld-Molopo Farms (EGP, Cr, Fe-Ti-V du Bushveld, Afrique du Sud). L’importance métallogénique de ces grands évènements magmatiques est de plus en plus reconnue à travers le monde, non seulement à cause du magmatisme volumineux auquel ils sont associés, mais également en raison de la mise en place de conditions géologiques favorables (p. ex. : rupture continentale, soulèvement domal, source de chaleur) au développement d’autres styles de minéralisations (p. ex. : ETR, VMS, IOCG, Au).

Cette séance vise d’abord à présenter un aperçu global de la métallogénie de ces grandes provinces ignées et des différents types de minéralisations qui peuvent être directement ou indirectement associées à celles-ci. Par la suite, des exemples précis de styles de minéralisations associées à la grande province ignée du Circum-Supérieur, le long de la marge de la Province du Supérieur, seront examinés.

Liste des acronymes 

9 h

Un survol des grandes provinces ignées et de leur métallogénie : ce que nous savons et ce que nous devons savoir à propos des liens entre les événements à l’origine des LIP et la formation des gîtes minéraux

Présentateurs

Simon Jowitt

Simon Jowitt, émérite

Université
du Nevada

Richard Ernst

Université Carleton et Université d’État de Tomsk, Russie

Détails de la conférence

Les événements à l’origine des grandes provinces ignées (Large Igneous Province ou LIP) transportent des quantités considérables d’énergie et de métaux du manteau à la croûte terrestre et sont directement impliqués dans, ou alimentent, ou d’une façon ou d’une autre influencent causativement une variété de différents systèmes métallogéniques. Ces associations peuvent être distillées en cinq types de relations distinctes :

Les magmas des LIP qui génèrent directement de la minéralisation, comme des sulfures de Ni-Cu-EGP orthomagmatiques, ou des gîtes de Nb-Ta-ETR ou des diamants respectivement associés aux carbonatites et aux kimberlites liées à des LIP; Les magmas des LIP qui fournissent de l’énergie, des fluides et/ou des métaux pour les types de minéralisation comme les sulfures massifs volcanogènes (SMV) hydrothermaux et les gîtes d’oxydes de fer-cuivre-or (Iron Oxide-Copper-Gold ou IOCG); Les roches des LIP (particulièrement les filons-couches et les dykes) qui agissent comme barrières à la circulation de fluides et/ou comme zones de réaction, qui ont pour effet de contrôler les événements minéralisateurs comme les pièges structuraux dans les systèmes d’hydrocarbures, ou qui forment des barrières imperméables qui ont pour effet de contrôler la circulation de l’eau et donc la formation d’aquifères; Les effets en surface, incluant la météorisation des roches de LIP pour former des latérites de Ni-Co et des bauxites d’Al dans les régions tropicales, ainsi que des latérites résiduelles riches en Nb, Ta et en ETR à partir de carbonatites associées à des LIP; Les liens indirects entre les LIP et la minéralisation, où les séparations continentales associées à des LIP génèrent de la compression et de la transpression distales au sein du circuit de tectonique des plaques, ce qui peut mener à la formation de gîtes liés à l’orogenèse (par ex. : les gîtes d’or orogéniques).
L’étude des événements à l’origine des LIP permet aussi de reconstruire les supercontinents du Précambrien et de suivre des secteurs d’enrichissement métallogénique et d’hydrocarbures entre des blocs crustaux aujourd’hui séparés mais qui étaient autrefois contigus. Toutefois, bien que la connaissance de ces liens soit utile pour le ciblage en exploration régionale et permette d’informer et de guider l’exploration plus localisée, nous devons aussi combiner nos connaissances de ces relations et de leur chronologie relative avec ce que nous savons sur la localisation de ces gîtes minéraux au sein des systèmes LIP. En faisant le lien entre ces connaissances spatiales et génétiques, les secteurs d’intérêt pour l’exploration minière au sein de systèmes LIP donnés pourront être identifiés. Cette présentation abordera les liens et les relations importantes entre les événements à l’origine des LIP, la formation de ressources minérales reliées à des LIP, et l’identification des principaux sites métallogéniques au sein des systèmes LIP, tous des éléments qui peuvent être utilisés pour améliorer les stratégies d’exploration minière pour une gamme de ressources minérales encaissées ou reliées aux LIP, ainsi que pour mettre en lumière les secteurs importants à cibler pour la recherche future.

9 h 45

La genèse du gîte d’ETR Ashram au Québec  : ce que la géochimie des roches entières, les réactions de remplacement monazite-bastnaésite et la composition chimique des minéraux peuvent nous apprendre

Présentateurs

Caitlin MJ Beland

Caitlin M.J. Béland

Université McGill

Anthony E. Williams-Jones

Université McGill

Détails de la conférence

La demande croissante pour les éléments des terres rares (ETR), et en particulier les ETR lourdes dont la valeur est plus élevée, a attisé l’intérêt, tant pour l’exploration minière que pour la recherche scientifique portant sur les gîtes encaissés dans des carbonatites, à plus forte raison ceux particulièrement enrichis en ETR lourdes. Le gîte d’ETR Ashram, encaissé dans le complexe carbonatitique d’Eldor, dans la Fosse du Labrador au Québec (Canada), est un exemple de ce type d’enrichissement inhabituel en ETR lourdes. Les processus magmatiques ont joué un rôle important dans la genèse du gîte d’ETR Ashram, mais la remobilisation hydrothermale a été cruciale pour la concentration des ETR à des niveaux potentiellement économiques et pour le fractionnement des ETR lourdes. Le gîte s’est formé autour d’une brèche de faille centrale sous-jacente à la zone d’enrichissement en ETR lourdes. Les données géochimiques des roches entières et la composition en isotopes stables C-O des minéraux carbonatés indiquent qu’il y a eu deux phases de mise en place de carbonatites cogénétiques. La carbonatite précoce, surnommée ici la carbonatite de bordure, est caractérisée par de hautes teneurs en phosphate et en Sr et de basses teneurs en ETR, tandis que la carbonatite tardive (Ashram) est faible en phosphate mais présente des teneurs relativement élevées en ETR, en Fe et en F. Une autre différence entre les deux porte sur le fait que le magma qui a cristallisé pour former la carbonatite Ashram a subi l’exsolution d’un fluide d’H2O-CO2 qui a agi sur les assemblages minéralogiques ignés primaires pour remobiliser les ETR.

Les minéraux d’ETR du gîte Ashram sont secondaires et ont été précipités à partir de fluides hydrothermaux. Ils se composent de monazite-(Ce) et de bastnaésite-(Ce), avec de moindres quantités de monazite-(Nd) et des traces de xénotime-(Y) et d’aeschynite-(Y). La minéralisation en ETR se présente sous forme disséminée dans la matrice des brèches, sous forme de veines et en remplissage de cavités. La monazite-(Ce) a été la première phase à se former, suivie par le xénotime-(Y) et la bastnaésite-(Ce). La composition de la monazite-(Ce) et de la bastnaésite-(Ce) varie en fonction de l’emplacement au sein du gîte. En effet, ces minéraux sont préférentiellement enrichis en ETR légères en s’éloignant des brèches de faille. Cet enrichissement est attribué à une combinaison de facteurs, soit le refroidissement et la diminution de l’effet tampon du pH du fluide dans la brèche, qui est interprétée comme ayant servi de conduit principal pour la circulation des fluides. La composition du xénotime-(Y) ne varie pas en fonction de l’emplacement, ce qui suggère qu’il n’y a pas eu fractionnement des ETR lourdes dans le fluide. Le fluide aurait plutôt lessivé les ETR lourdes des minéraux précoces, notamment la fluorite et les carbonates, pour les déposer in situ sous forme de xénotime-(Y) au contact avec une source de phosphate. La bastnaésite-(Ce) s’est développée en remplacement de la monazite-(Ce) par échange de ligands (F-, CO32- pour PO43-), tout en préservant la composition d’origine en termes d’ETR. L’interaction d’un fluide en évolution compositionnelle avec des roches encaissantes de composition globale et de capacité tampon variables s’est soldée par le fractionnement et la zonalité des ETR à l’échelle du gîte.

10 h 05

Le potentiel minéral de la Fosse du Labrador pour les minéralisations d’oxydes de fer-cuivre-or (IOCG) et les dépôts associés

Présentateurs

James Conliffe

James Conliffe

Geological Survey of Newfoundland and Labrador

Louise Corriveau

CGC-Q

Jean-François Montreuil

MacDonald Mines Exploration

Olivier Blein

BRGM

Détails de la conférence

Les gîtes d’oxydes de fer-cuivre-or (Iron Oxyde-Copper-Gold ou IOCG) et les différents types de gîtes affiliés représentent une source majeure de Cu et d’Au dans le monde et contiennent des quantités appréciables d’autres métaux (par ex. : Ag, Co, Bi, Fe, Mo, Ni, EGP, Pb, ETR, U, V, Zn). Ces types de gîtes sont caractérisés par des empreintes lithogéochimiques et des faciès d’altération distinctifs qui, lorsque ces derniers sont intégrés à des modèles métallogéniques et des classifications typologiques, peuvent fournir des vecteurs efficaces vers la minéralisation.

Dans la région de la Fosse du Labrador, dans le nord-est du Québec et l’ouest du Labrador, plusieurs contextes favorables pour la minéralisation de type IOCG ont été reconnus, notamment dans le horst de Romanet dans la partie centrale de la Fosse, et dans le secteur du lac Montgomery plus au sud. Dans le horst de Romanet, la présence d’altération hydrothermale et de bréchification est associée à des indices minéralisés polymétalliques enrichis en Cu, Au, Mo, ETR, U, Co et Ag. Les plus importantes zones de minéralisation identifiées dans le horst de Romanet se trouvent dans un corridor d’albitites localisé au sein de la faille qui marque la bordure nord du horst; à cet endroit, on retrouve d’importantes minéralisations en Cu-Ag-(Au) et en Au-Co-Cu là où des faciès d’altération de haute température (Ca-Fe-K) et de basse température (K-Fe) ont bréchifié l’albitite. D’autres indices et prospects minéralisés dans le horst de Romanet se composent de minéralisation en Cu, U, Au-U, Au-Co-Cu et Mo encaissée dans des albitites, et de zones rappelant la minéralisation de type IOCG dominée par la magnétite. En plus de l’altération régionale en Na+/-Ca (albitite) et des phases plus tardives, et des veines minéralisées contenant des carbonates, les systèmes minéralisés comprennent aussi des faciès d’altération de haute température en Ca-Fe (où l’amphibole est prédominante) et en K-Fe (où la magnétite et la biotite sont prédominantes), ainsi que des faciès de basse température en K-Fe (où l’hématite et la séricite sont prédominantes); les faciès d’altération en K-Fe sont distinctifs des gîtes de type IOCG et encaissent localement de la minéralisation en sulfures cuprifères. Dans le secteur du lac Montgomery, de vastes zones d’altération en Na±Ca (albitite) et de bréchification ont été identifiées le long d’un corridor d’environ 2 km de long, et une minéralisation significative en Cu-Au est aussi rapportée le long de ce corridor. Des travaux de recherche sont en cours afin d’identifier si d’autres faciès d’altération et d’autres styles de minéralisation typiques des gîtes de type IOCG peuvent être identifiés dans ce secteur.

Cette présentation sera l’occasion de décrire le contexte géologique de ces secteurs favorables, en mettant l’accent sur l’évolution des faciès d’altération et des systèmes minéralisateurs associés aux indices minéralisés. Elle mettra en lumière l’importance de procéder à la cartographie des faciès d’altération, au traitement des grandes bases de données en termes de faciès d’altération et d’associations métalliques, et à l’intégration des modèles géologiques et géophysiques dans les secteurs peu affleurants comme la Fosse du Labrador. Par ailleurs, les liens potentiels entre la minéralisation de type IOCG et la mise en place de grandes provinces ignées (Large Igneous Province ou LIP) dans la Fosse du Labrador seront abordés.

10 h 25

Corrugated Hills : les restes d’une grande province ignée d’environ 2,17 Ga dans la Fosse du Labrador

Présentateurs

David Corrigan

David Corrigan

CGC-O

Anne-Aurélie Sappin

CGC-Q

Michel G. Houlé

CGC-Q

Nicole Rayner

CGC-O

Diane Van Rooyen

Université du Cap-Breton

Détails de la conférence

Le secteur connu sous le nom des Corrugated Hills, un faciès topographique qui coïncide avec une partie de la zone Howse dans le Supergroupe de Kaniapiscau, se compose de basaltes bien préservés qui se sont mis en place sous la forme de coulées de laves et possiblement de filons-couches subvolcaniques de haut niveau le long de la marge en extension du craton du Supérieur durant le Paléoprotérozoïque. La datation à l’U-Pb de zircons par la méthode SHRIMP a livré un âge de 2166 +/-4 Ma pour le gabbro Cramolet à la base de la section (auparavant daté indirectement à 2169 +/-2 Ma) tandis qu’un âge de 2171 +/-2 Ma a été obtenu pour un gabbro plus haut dans la section, suggérant une mise en place relativement rapide et une corrélation potentielle avec les essaims de dykes de Biscotasing (ca. 2169 Ma) et de la rivière Payne (ca. 2160-2170 Ma) dans le craton du Supérieur, tel que suggéré antérieurement. La plupart des coulées présentent des joints columnaires et sont caractérisées par des textures poecilitiques dans des gabbros moyennement à grossièrement grenus, suggérant la séquence de cristallisation suivante : olivine → plagioclase → (opx/cpx). De rares coulées de hyaloclastite avec des fragments de verre non dévitrifié sont aussi présentes. En termes de composition, les basaltes présentent une affinité tholéitique et des valeurs en MgO entre 6 et 11 % poids. Ils présentent des ratios Zr/Y, Ti/Zr et Ti/V similaires à ceux du manteau primitif, ainsi que des profils d’éléments incompatibles plats à légèrement appauvris en ETR légères et des profils d’ETR lourdes pratiquement plats, similaires à ceux des basaltes de dorsales médio-océaniques (MORB) modernes. Sur les diagrammes discriminants, ils sont positionnés sur la palette mantellique, entre les N-MORB et les E-MORB, à proximité du champ des basaltes de plateaux continentaux du Phanérozoïque comme ceux de la marge nord-atlantique. Sur des diagrammes multiélémentaires normalisés au manteau primitif, ils présentent des similitudes avec les dykes de la rivière Payne et de Biscotasing, bien que ces derniers semblent avoir assimilé des quantités progressivement croissantes de croûte continentale. Les sédiments interlités sont principalement silicoclastiques et leur provenance est surtout du craton du Supérieur, mais ceux à la base contiennent des grains de zircons aussi jeunes que ca. 2,2 Ga. Ils contiennent localement des fragments de basalte angulaires de taille millimétrique, indiquant une source proximale contemporaine au magmatisme. Tous ces traits combinés indiquent que les basaltes de plateaux des Corrugated Hills, auparavant inclus avec les filons-couches du Montagnais (ca. 1,88 Ga), représentent les restes d’une plume mantellique d’environ 2,17 Ga empiétant sur la marge est du craton du Supérieur, ce qui soulève des questions quant à leur potentiel pour des gîtes de Ni-Cu-EPG de type Noril’sk, et la possibilité qu’ils aient servi de source de chaleur localisée pour la génération de gîtes d’ETR, d’or et autres.

11 h

Localisation des minéralisations en Cr et en Ni-Cu-EGP dans les systèmes de plomberie des grands complexes ignés

Présentateur

Michael Lesher

Michael Lesher, émérite

Université Laurentienne

Détails de la conférence

La localisation privilégiée de la chromite et des sulfures de Fe-Ni-Cu-(EGP) au sein des segments horizontaux et dynamiques (réalimentés, dominés par les cumulats) des complexes de dykes – filons-couches – coulées de laves dans les grandes provinces ignées (Large Igneous Provinces ou LIP) indique qu’il s’agit de pièges fluidodynamiques pour ces phases. Plusieurs auteurs les ont interprétés comme ayant accumulé la chromite ou les gouttelettes de sulfures transportées vers le haut, souvent en provenance de chambres transitoires plus profondes. Bien que des suspensions très fines (grains de chromites de 0,1-0,5 mm, gouttelettes de sulfures de <1-2 cm) et diluées (<8 % chromite, <15 % sulfures) de chromite ou de sulfures en fusion denses aient pu être transportées par des magmas ascendants, plusieurs problèmes restent associés aux modèles de transport ascendant pour la plupart des gîtes associés aux LIP : 1) les données isotopiques du S sont compatibles avec des sources crustales proximales, 2) les xénolites semblent être issus de l’encaissant proximal plutôt que de sources crustales plus profondes, 3) les faciès latéraux des coulées en feuillets ou des filons-couches des grands gisements ne contiennent que peu ou pas de chromite ou de sulfures, 4) mis à part les endroits où il y a des évidences d’une source locale d’oxydes ou de S, la chromite et les sulfures (ou les enrichissements en éléments chalcophiles indiquant leur présence antérieure) sont rarement, voire pas du tout, présents dans la partie volcanique du système, même s’il y a présence de minéralisation dans la partie subvolcanique du système, et 6) certaines laves sont légèrement à fortement appauvries en EGP >>> Cu > Ni > Co, indiquant que des sulfures n’ayant pas fait éruption ont séquestré les EGP en profondeur. Deux solutions potentielles à ce paradoxe sont que : 1) les systèmes naturels contenaient des tensioactifs qui ont abaissé les tensions interfaciales entre sulfures et silicates, permettant aux sulfures en fusion de se rassembler et de se déposer plus facilement que ce que les études théoriques/expérimentales de systèmes artificiels/analogues le prédisent, et/ou 2) la chromite et les sulfures n’existaient pas sous forme de grains et de gouttelettes dispersés uniformément, comme on l’a toujours supposé, mais plutôt sous forme de masses liquides ou de pseudocouches fluidodynamiquement cohérentes, qui étaient suffisamment larges pour qu’elles ne puissent pas être transportées vers le haut. Peu importe l’explication finale, il semble probable que la plupart des gîtes de Cr et de sulfures de Ni-Cu-(EPG) à haute teneur dans les LIP se soient formés au niveau stratigraphique où on les retrouve ou au-dessus, suggérant que l’exploration devrait se concentrer sur les segments horizontaux, dominés par les cumulats, des complexes de dykes – filons-couches – coulées de laves se trouvant au niveau ou en dessous de sources crustales d’oxydes ou de S.

11 h 40

Pétrologie et architecture du système de plomberie magmatique des gîtes de Ni-Cu-EGP Expo-Delta-Raglan dans la grande province ignée du Circum-Supérieur, Nunavik, Québec

Présentateurs

Dylan McKevitt

Dylan McKevitt

Université Laurentienne

Michael Lesher

Michael Lesher, émérite

Université Laurentienne

Michel G. Houlé

CGC-Q

Détails de la conférence

La moitié est du Domaine Sud de la ceinture de Cape Smith au Nunavik (Québec) présente l’une des sections les mieux exposées et les moins métamorphisées de la grande province ignée du Circum-Supérieur. La séquence volcanosédimentaire est constituée du Groupe de Povungnituk, plus ancien (volcanisme 2,04-1,96 Ga), surmonté du Groupe de Chukotat (volcanisme ca. 1,88 Ga) qui comprennent (de la base au sommet et du sud au nord) des unités silicoclastiques avec quelques unités de carbonates et des formations de fer (Formation de Nituk – Groupe de Povungnituk) où des filons-couches différenciés de pyroxénite à olivine/méso-leucogabbro se sont mis en place; des basaltes tholéitiques, des filons-couches synvolcaniques et de petites quantités de sédiments (Formation de Beauparlant – Groupe de Povungnituk) où des dykes peu différenciés en forme de lame, de composition variant d’une pyroxénite à olivine à une péridotite à pyroxène, avec des bordures mélagabbroïques, se sont mis en place (unités « Expo »); des unités silicoclastiques avec de moindres quantités de volcanoclastites (Formation de Nuvilic – Groupe de Povungnituk) où des filons-couches différenciés de pyroxénite à olivine/méso-leucogabbro se sont mis en place (unités « Delta »); et des laves chenalisées et des chenaux invasifs de péridotite peu différenciée de la formation Raglan, qui représentent les unités basales de l’assemblage de basaltes komatiitiques-tholéitiques du Groupe de Chukotat. La pétrologie et la minéralisation dans chaque partie du système reflète le degré de chenalisation dans cette partie du système, et la quantité et le type de minéralisation en sulfures varie en fonction du flux de magma et de la proximité d’horizons sédimentaires riches en S. Les filons-couches épais et bien différenciés ont un pourcentage poids global en MgO similaire au magma parental et représentent des poussées de magma individuelles; ils encaissent souvent de la minéralisation stratiforme interne en EGP-(Cu)-(Ni) de teneur subéconomique. Les portions inférieures contenant des ortho-mésocumulats d’olivine présentent des tendances prévisibles où la taille et l’abondance des oikocristaux sont inversement proportionnelles. Les sections gabbroïques supérieures présentent souvent un litage modal et sont localement surmontées d’un leucogabbro pegmatitique. Les filons-couches ultramafiques plus minces et peu différenciés se sont mis en place au-dessus des filons-couches différenciés dans les mêmes formations sédimentaires et peuvent contenir de minces couches au sommet ou dans les bordures latérales de gabbro-pyroxénite à texture variable, un litage dans la pyroxénite à olivine défini en fonction de la taille des oikocristaux, et des lambeaux de roches encaissantes. Ces conduits plus dynamiques, correspondant probablement à plusieurs poussées de magma, encaissent un peu de sulfures disséminés. La minéralisation en sulfures plus significative localisée dans les bordures inférieures et les quilles des dykes en forme de lame de type Expo et dans les dépressions à la base des coulées de laves de la formation Raglan reflètent des flux de magma encore plus importants et l’assimilation d’horizons sédimentaires riches en S. Les données préliminaires du projet de recherche en cours indiquent que différentes composantes du système de plomberie magmatique sont temporellement et pétrogénétiquement reliées, mais que les dykes en forme de lame dans la partie Expo du système sont issus de magmas moins magnésiens et ne représentent pas des dykes nourriciers des chenaux de laves et des coulées en feuillets chenalisées de la partie Raglan de ce district nickélifère de calibre mondial directement relié à la grande province ignée du Circum-Supérieur de 1,88 Ga.