Cette étude présente de nouveaux résultats de pétrographie et de géochimie sur les lithologies du terrane de Renzy afin d'en retracer le contexte paléogéodynamique de formation. L'accent est mis sur les caractéristiques pétrographiques et géochimiques des unités d'amphibolite et de l'ensemble métasédiments/métavolcanites hôte appuyées par les résultats intégrés de trois campagnes de terrain et de données géophysiques régionales. Les signatures géochimiques sur l'ensemble des lithologies du terrane de Renzy sont diversifiées et compatibles avec un environnement d'arc océanique/bassin d'arrière-arc. Le terrane de Renzy est interprété comme représentant les vestiges d'un système d'arc océanique/bassin arrière-arc formé autour de 1.5 Ga, hypothèse appuyée par l'affinité du terrane de Renzy avec des environnements similaires modernes tel que l'arc de Scotia dans l'Atlantique sud et ceux connus dans la Province de Grenville tels que le Complexe de Bondy (1.4 Ga) ou le Domaine de Shawanaga (1.45 à 1.33 Ga).

La scheelite, la tourmaline et le rutile des gisements d'or orogénique, encaissés dans des roches de composition et de faciès métamorphique variés ont été étudiés pour établir des paramètres discriminants pour contraindre les campagnes utilisant les minéraux indicateurs pour l'exploration aurifère. La texture et les associations minérales ont été investiguées par microscopie optique et microscopie électronique à balayage (MEB). La scheelite, la tourmaline et le rutile présentent une grande variabilité de taille, de texture et d'association minérale, qui ne sont pas informatives pour les campagnes de minéraux indicateurs. La composition minérale a été déterminée par microsonde électronique (EPMA) et ablation laser et spectroscopie de masse avec plasma couplée par induction (LA-ICP-MS). Les résultats ont été investigués par des diagrammes élémentaires et des analyses multivariées incluant des analyses en composantes principales (PCA) et des analyses de réduction des moindres carrées (PLS-DA). La composition et le faciès métamorphique des roches encaissantes régionales exercent un fort contrôle sur la composition en éléments traces de la scheelite, de la tourmaline et du rutile. Dans la scheelite, Sr, Pb, U, Th, Na, Éléments des Terres Rares (ETR) et Y; dans la tourmaline Ga et Sn; et dans le rutile Nb, Ta, V et Cr varient avec la composition de la roche encaissante. Dans la scheelite, ETR, Y, Sr, Mn, Nb, Ta et V; dans la tourmaline, Ga, Sn, Ti, ETR, Zr, Hf, Nb, Ta, Th et U; et dans le rutile Nb, Ta, V et Cr varient avec le faciès métamorphique des roches encaissantes. La composition en éléments traces de la scheelite varie avec l'âge de la roche encaissante alors que la tourmaline et le rutile ne montrent pas de variation compositionnelle avec l'âge de l'encaissant. La variation compositionnelle résulte des échanges fluide-roche lors de la circulation du fluide hydrothermal jusqu'au site de dépôt de l'or. Les résultats pour les minéraux des gisements d'or orogénique sont comparés avec ceux d'autres types de gîtes et de paramètres géologiques variées de la littérature. La scheelite et la tourmaline des gisements d'or orogénique présentent clairement une variation compositionnelle distincte comparée à celle d'autres types de gîtes et paramètres géologiques. La scheelite des gisements d'or orogénique a une signature distincte en Sr, Mo, Eu, As et Sr/Mo mais similaire en ETR par rapport à la scheelite provenant d'autres types de gîtes. Les diagrammes binaires tels que Sr/Li vs V/Sn, Sr/Sn vs V/Nb, Sr/Sn vs Ni/Nb et Sr/Sn vs V/Be discriminent la tourmaline des gisements d'or orogénique de celle provenant d'autres sources. Les diagrammes élémentaires mettent en avant une variation transitionnelle de la composition en éléments traces de la tourmaline provenant d'environnement métamorphique, à hydrothermal-magmatique, à magmatique. Le rutile des gisements d'or orogénique a une composition distincte en Mn, V, Sn, Sb et W comparée aux rutiles provenant d'autres types de gîtes et paramètres géologiques. Les diagrammes binaires incluant V vs Sb et Nb/V vs. Sn/V discriminent le rutile des gisements d'or orogénique et celui provenant des environnements magmatique-hydrothermaux et magmatiques. D'autres diagrammes binaires tel que Nb/V vs W permettent de distinguer partiellement le rutile des gisements d'or orogénique et celui provenant d'environnement hydrothermaux et métamorphique-hydrothermaux. / Scheelite, tourmaline and rutile from orogenic gold deposits and districts, hosted in varied country rocks and metamorphic facies of various ages were investigated to establish discriminant features to constrain indicator mineral surveys for gold exploration. Texture and mineral associations were investigated by optical microscopy and Scanning Electron Microscopy (SEM). Scheelite, tourmaline and rutile present a wide range of size, texture, and mineral association that are not informative for indicator mineral surveys. Mineral composition was determined using Electron Probe Micro-Analyzer (EPMA) and Laser Ablation-Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry (LA-ICP-MS). Results were investigated with elemental plots and multivariate statistics including Principal Component Analysis (PCA) and Partial Least Square-Discriminant Analysis (PLS-DA). The composition of the metamorphic facies of the local country rocks as well as the regional country rocks exert a strong control on scheelite, tourmaline and rutile trace element composition. In scheelite Sr, Pb, U, Th, Na, REE and Y; in tourmaline Ga and Sn; and in rutile Nb, Ta, V and Cr vary with the country rock composition. In scheelite, REE, Y, Sr, Mn, Nb, Ta and V; in tourmaline, Ga, Sn, Ti, REE, Zr, Hf, Nb, Ta, Th and U; and in rutile Nb, Ta, V and Cr vary with the metamorphic facies of the country rocks. Scheelite trace element composition vary with the country rock age whereas tourmaline and rutile do not show any compositional variation with the country rock age. Compositional variation results of fluid-rock exchange during fluid flow to gold deposition site. Results for minerals from orogenic gold deposits are compared with those from various deposit types and geological settings from literature. Scheelite and tourmaline from orogenic gold deposits present clearly a distinct compositional variation, compared to scheelite and tourmaline from other deposit types and geological settings. Scheelite from orogenic gold deposits have distinct Sr, Mo, Eu, As and Sr/Mo, but indistinguishable REE signatures, compared to scheelite from other deposit types. Binary plots such as Sr/Li vs V/Sn, Sr/Sn vs V/Nb, Sr/Sn vs Ni/Nb and Sr/Sn vs V/Be discriminate orogenic gold deposit tourmaline from that from other sources. Elemental plots highlight a transitional variation in the trace element composition of tourmaline from metamorphic, to hydrothermal-magmatic to, magmatic environments. Rutile from orogenic gold deposits has a distinctive Mn, V, Sn, Sb and W composition compared to those from various deposits types and geological settings. Binary diagrams, including V vs Sb and Nb/V vs Sn/V, discriminate rutile from orogenic gold deposits from those from hydrothermal-magmatic and magmatic deposit types. Other binary diagrams, such as Nb/V vs W, discriminate partially orogenic gold deposit rutile from hydrothermal and metamorphic-hydrothermal environments.

Titre de l'écran-titre (visionné le 4 décembre 2023) / À l'échelle mondiale, les zones de cisaillement sont les plus importants hôtes de minéralisation aurifère de type « or orogénique ». Ces failles fragiles-ductiles sont la conséquence de processus physiques liés aux cycles orogéniques et se forment dans des conditions métamorphiques postérieurs au pic. Les périodes de raccourcissement crustale génèrent des zones de cisaillement inverses à l'échelle régionale qui servent de conduits principaux pour les fluides hydrothermaux ascendants, formant ainsi des veines mésothermales de quartz-carbonate. L'origine des fluides hydrothermaux, les processus physico-chimiques et la chronologie qui mènent à la précipitation de l'or dans ces veines sont l'objet de recherches de longue date, en particulier à l'échelle des gisements et des corps minéralisés. Néanmoins, à l'échelle des districts aurifères orogéniques, comprenant généralement des champs filoniens régionaux de plusieurs kilomètres de large, la nature de ces paramètres demeure énigmatique. Dans cette thèse, on explore, grâce à une combinaison de techniques micro-analytiques chimiques et isotopiques, les contrôles spatiaux et temporels de plusieurs gisements aurifères appartenant au district de classe mondiale de Malartic-Val-d'Or, au sud de la sous-province néoarchéenne de l'Abitibi (Canada). Dans ce district, les gîtes d'or sont concentrés à proximité de la zone de faille Larder Lake-Cadillac orientée est-ouest et sont encaissés dans des structures d'ordres inférieurs recoupant les roches volcaniques et les intrusions de la ceinture de roches vertes. Dans ces structures, l'or est généralement associé à deux ensembles de veines qui se forment avant ou après la fabrique pénétrative d'étendue régionale (S2) développée au cours d'un raccourcissement N-S majeur au pic du métamorphisme. Il s'agit notamment (1) de veines de quartz-carbonate fortement déformées intégrées dans la fabrique S2 et (2) de veines fragiles-ductiles laminées de quartz-tourmaline-carbonate à cisaillement inverse ou à extension sub-horizontale qui sont subparallèles ou obliques à la fabrique S2. Ces dernières font partie du Champ filonien de Val-d'Or (CVO), qui contient la majeure partie de l'or orogénique du district de Malartic-Val-d'Or. Dans cette thèse, j'ai étudié neuf corps minéralisés aurifères (Kiena-S50, Canadian Malartic East, Kiena-Deep, Goldex, Triangle, Plug #4, Beaufor, Pascalis Gold Trend et Akasaba West) afin d'aborder trois sujets clés. 1) La chronologie à l'échelle régionale des événements hydrothermaux aurifères dans la région a été résolue par géochronologie U-Pb in situ. 2) L'identification des processus physico-chimiques contrôlant la saturation en or dans les fluides hydrothermaux aurifères a été effectuée à l'aide d'analyses in situ des éléments traces et de la compositions isotopique du soufre dans les sulfures. 3) La remobilisation hydrothermale de l'or contenu dans la pyrite a été étudiée à l'échelle nanométrique par microscopie électronique à transmission. [...] Les données montrent que la minéralisation aurifère orogénique à l'échelle d'un district est le résultat de processus multiples qui opèrent à différentes échelles, dans l'espace et dans le temps, tout au long d'un cycle orogénique. Des événements hydrothermaux de courtes durées, discrets au niveau régional, au cours du trajet métamorphique rétrograde d'un cycle orogénique, constituent une condition préalable essentielle à la formation d'un district aurifère. Au cours d'un tel épisode de minéralisation aurifère, la majeure partie de la CVO est formée par un mécanisme principal, à savoir la sulfuration de la roche encaissante dans les roches méta-volcaniques et intrusives, conduisant à la précipitation d'inclusions d'Au-Ag-Te-Bi dans la pyrite. Les événements hydrothermaux ultérieurs peuvent façonner et modifier la minéralisation aurifère orogénique à l'échelle du district, comme le montrent les assemblages Au-Ag-Te-Bi remobilisés dans les fractures de pyrites. Malgré un cadre structural bien compris et des processus physiques communs conduisant à la formation de minéralisations aurifères orogéniques, les techniques de micro-analyse in situ offrent l'opportunité unique de relier les observations structurales aux données géochimiques détaillées à l'échelle du grain minéral. Cette approche améliorera considérablement la chronologie de la minéralisation aurifère et la reconnaissance des processus physico-chimiques clés agissant à l'échelle du disctrict, et présentera différentes perspectives sur les processus physico-chimiques associés à la précipitation de l'or à faible et moyenne teneur. / Brittle-ductile reverse shear zones are the most important host for orogenic gold mineralization globally. These reverse shear zones are known to form by common physical processes associated with orogenic cycles, at post-peak metamorphic conditions. Crustal shortening periods induce regional-scale reverse shear zones that act as main conduits for ascending hydrothermal fluids, forming mesothermal quartz-carbonate veins. Fluid source reservoir(s), physico-chemical processe(s) and the timing that lead to gold precipitation within these veins have been the subject of long-standing research activities, particularly focusing at the deposit and ore body-scale. Nevertheless, the nature of these parameters remains elusive at the orogenic gold district-scale, commonly encompassing regional, km wide vein fields. In this thesis, I explore through a combination of micro-analytical chemical and isotopic techniques, spatial and temporal controls on several gold ore bodies contained in the world-class Malartic-Val-d'Or district of the southern Neoarchean Abitibi subprovince (Canada). Structurally-controlled gold deposit clusters in this district are distributed along the E-W striking Larder Lake-Cadillac-fault zone and hosted in lower-order structures that cut volcanic rocks and intrusions of the greenstone belt. In these structures, gold is commonly associated with two vein sets that form pre- or syn- the regional-penetrative fabric (S2) developed during major N-S shortening and peak-metamorphism. This include: (1) highly-deformed quartz-carbonate veins entrained in the S2-fabric and (2) laminated brittle-ductile quartz-tourmaline-carbonate reverse shear and sub-horizontal extension-veins that are sub-parallel to oblique to the S2-fabric, the latter form part of the Val-d'Or Vein Field (VVF), which contains the bulk of orogenic gold in the Malartic-Val-d'Or district. In this thesis, I studied nine gold ore bodies (Kiena-S50, Canadian Malartic East, Kiena-Deep, Goldex, Triangle, Plug #4, Beaufor, Pascalis Gold Trend and Akasaba West) to tackle three key topics. 1) The regional scale timing of auriferous hydrothermal events in the area was resolved by in-situ U-Pb geochronology. 2) Physico-chemical processes controlling gold saturation in auriferous hydrothermal fluids by in-situ sulfide multiple sulfur isotope and trace element compositions. 3) Hydrothermal remobilization of gold hosted in pyrite were studied at the nano-scale by transmission electron microscopy. [...] Acquired data show that district-scale orogenic gold mineralization is the result of multiple processes that operate at various scales in space and time throughout an orogenic cycle. Regionally discrete, short-lived hydrothermal fluid events during the retrograde path of an orogenic cycle are a main pre-condition to form district scale gold mineralization. During such an auriferous fluid event, bulk of the VVF is formed through a main fluid mechanism, wallrock sulfidation in meta-volcanic and intrusive rocks, which controls precipitation of Au-Ag-Te-Bi inclusions in pyrite. Subsequent hydrothermal events have the potential to shape and modify district-scaleorogenic gold mineralization, as recognized in remobilized Au-Ag-Te-Bi assemblages within pyrite fractures. Despite a well understood structural framework and common physical processes that lead to the formation of orogenic gold mineralization, in-situ micro-analytical techniques offer the unique opportunity to link structural observations with detailed geochemical data at the mineral grain scale. This approach will significantly improve the timing of gold mineralization and recognition of key physico-chemical processes acting at the disctrict-scale, as well as present different perspectives on physico-chemical processes associated with low- and medium-grade gold precipitation.