La qualité d’un minerai de fer se mesure, entre autres, par sa pureté, donc par la très faible quantité de silice et de contaminants. Les minerais de fer les plus riches se raréfiant, il devient impératif d’exploiter de nouvelles zones minéralisées moins riches et présentant généralement de plus grandes teneurs en contaminants. Il devient donc important de mieux comprendre la nature, l’origine et la distribution des contaminants. Le gisement du Mont-Wright (Fermont, Québec) réputé pour son concentré de grande pureté, présente des zones davantage contaminées. Pouvoir exploiter ces zones ajouterait 249 millions de tonnes de minerais présentement considérés comme stérile. Cela représente environ 4 ans d’exploitation supplémentaire pour la mine (production d’environ 24 Mt de minerai/année). L’objectif du présent projet est d’établir la nature de la contamination, puis de prouver ou d’infirmer un lien entre le principal encaissant du minerai (amphibolite) avec cette contamination en titane, en aluminium et en phosphore. Plusieurs hypothèses ont été amenées, dont la contamination de la formation de fer par l’amphibolite par métamorphisme, métasomatisme, hydrothermalisme, diffusion etc. Les relations entre la minéralisation et les épontes (amphibolites) deviennent critiques. En premier lieu, la nature des contaminants a pu être établie grâce à la microscopie optique et à des cartes chimiques à la micro-XRF. Il en est ressorti une contamination en titane contenu dans des exsolutions ilménites/hématites et par des grains de rutile. Le phosphore est présent dans l’apatite et enfin, l’aluminium est retrouvé dans les argiles. En second lieu, la nature de l’amphibolite a pu être déterminée. Il existe en effet deux types d’amphibolite, soit le type I qui englobe la majorité des échantillons et le type II qui est composé de seulement quelques échantillons. Le type I contient du titane en quantité importante, ainsi que de l’aluminium et du phosphore. Le type II ne contient que très peu de titane et d’aluminium mais contient du graphite. Les deux types d’amphibolites ont une affinité avec les basaltes alcalins et leur différence s’explique par des altérations locales dues à la circulation de fluides hydrothermaux. En troisième lieu, il a été possible de corréler la contamination en titane de la formation de fer avec un type d’amphibolite. Les amphibolites de type II ayant des contacts plus altérés amènent une contamination plus importante que le type I. Cette contamination reste cependant à très petite échelle (quelques centimètres). Il s’agit principalement d’exsolutions ilménite-hématite ainsi que de grains de rutile. Il est possible de remarquer une corrélation positive entre la quantité d’apatite et la quantité d’ilménite. Enfin, la contamination en aluminium se retrouve surtout sous forme d’argile. Un gradient de contamination est mis en évidence grâce à la HHXRF et aux analyses des éléments traces des oxydes par LA-ICP-MS. La contamination s’explique par un lessivage du fer et de la silice créant un enrichissement relatif des contaminants mis en évidence par la perte de consolidation de plusieurs lithologies. Un calcul de bilan de masse démontre qu’avec un lessivage de 68 % d’un mélange 60-40 SiO2/Fe2O3 il est possible de générer les formations de fer contaminées à partir d’une formation de fer moyenne. Ce projet a démontré qu’une contamination des formations de fer est le résultat d’un lessivage du fer et de la silice liée aux amphibolites et est limitée principalement à la zone près des contacts avec les encaissants de la minéralisation.

Le but de ce projet, financé conjointement par NAP (North American Palladium Ltd.) et le LAMEQ (laboratoire de métallogénie expérimentale et quantitative), est de comprendre les processus à l’origine de la minéralisation aurifère du gisement Vezza. Pour ce faire, une combinaison d’études sur les carottes de forages (description et échantillonnage), dans les exploitations minières souterraines (cartographies des galeries et mesures structurales), sur le terrain (mesures structurales) et en laboratoires (microscopie, analyses de roches totales, analyses LA-ICP-MS sur les oxydes et sulfures et analyses des inclusions fluides) a été réalisée. Le gisement Vezza est situé à 27 km au sud-ouest de la ville de Matagami, en territoire Jamésien. Il est encaissé le long d’un contact entre des roches sédimentaires et des roches volcaniques du Groupe du Taïbi, dans la partie centrale de la ceinture d’Harricana-Turgeon et à l’intérieur de la zone de déformation de Douay. Les roches sédimentaires sont composées de grauwackes, d’argilites, de silstones et de formations de fer de type Algoma. Les roches sédimentaires détritiques sont localement granoclassées indiquant une polarité vers le nord. Les formations de fer se retrouvent sous la forme de lits d’oxydes de fer, de jaspes et de cherts. Les roches volcaniques sont de composition basaltique, d’affinité tholéiitique, avec une signature géochimique de type N-MORB. Des intrusions porphyriques à quartz et feldspath, de composition felsique à intermédiaire et d’affinité calco-alcaline, sont aussi retrouvées exclusivement dans la partie volcanique. Les roches encaissant le dépôt sont imprégnées d’une forte schistosité principale (Sp) pénétrante E-W à pendage fort vers le sud et d’une linéation d’étirement (Lé) subverticale compatibles avec l’épisode de raccourcissement D1. Les roches montrent aussi un clivage de crénulation (Sp+1) recoupant la schistosité principale, en relation avec du coulissage dextre le long de la faille Vezza et compatible avec l’événement de coulissage dextre D2. Les relations entre les minéraux d’altération et la schistosité observées en lames minces suggèrent que la minéralisation est synchrone à la déformation. L’anisotropie verticale de la linéation d’étirement est accentuée par son parallélisme avec la linéation d’intersection entre Sp et Sp+1. Les altérations qui caractérisent le dépôt et le système hydrothermal sont la carbonatation, la silicification, la séricitisation, la chloritisation, la fuchsitisation, l’épidotisation et la présence locale de tourmaline. Ces minéraux d’altération se retrouvent dans l’enveloppe minéralisée, où leur proportion atteint son apogée et celle-ci décroit progressivement en périphérie de la zone minéralisée formant ainsi un large halo. Une zonalité de la composition des carbonates, où les carbonates de fer sont proximaux à la minéralisation, est bien développée. La minéralisation aurifère représente une zone de forte carbonatation et silicification d’aspect invasif au sein d’un grauwacke localement interdigité avec des argilites et des reliquats de formations de fer, le long du contact avec les roches volcaniques. Le corps minéralisé s’étend latéralement sur plus de 450 m par 750 m de profondeur avec une épaisseur variant de 1 à 10 m. Des disséminations de pyrite, arsénopyrite et en moindre proportion de pyrrhotite définissent le minerai. Les vecteurs minéralisés (zones de plus forte teneur et de plus large épaisseur) sont formés en lien avec des zones de virgation compatibles avec un mouvement dextre (D2) lors de la minéralisation. L’or et l’argent sont les deux seuls métaux retrouvés en proportion économique et les analyses de la minéralisation révèlent un rapport Au/Ag de 4,4. Les bilans de masses réalisés sur les grauwackes indiquent un apport considérable en carbonates, couplé à un enrichissement en silice, fer, sodium, et une signature métallique en As-Mo-W-Cu. L’étude des oxydes et sulfures au LA-ICP-MS révèle une signature métallique en Ag-As-W-Mo-Cu-Pb-Sb-Bi associée à la minéralisation. La majeure partie de l’or est finement disséminée dans les pyrites-arsénopyrites et les proportions d’or libre sont minimales. Les bordures des grains de pyrites sont dépourvues d’or et du cortège métallique, ce qui souligne une évolution du système hydrothermal. Les analyses effectuées sur les inclusions fluides indiquent un fluide composé majoritairement de CO2, CH4, N2, C2H6 et H2 avec peu d’eau. Les inclusions fluides sont monophasées, ce qui suggère que l’ébullition (séparation de phases) n’est pas le mécanisme prépondérant pour précipiter l’or. Les diverses données acquises au cours de cette étude permettent de proposer un modèle de formation dans lequel le contact entre les roches sédimentaires et les roches volcaniques est une faille inverse dans le nez d’un pli régional synclinal déversé, expliquant ainsi la polarité inversée des sédiments et l’absence de dykes dans ces derniers. La déformation principale (D1) engendre l’étirement vertical à l’origine de la plomberie du système hydrothermal. Le coulissage dextre de la seconde déformation (D2) permet de former des dilatations le long de la structure chevauchante ce qui permet l’écoulement de fluides hydrothermaux pressurisés. Les formations de fer le long de la structure chevauchante déstabilisent les fluides hydrothermaux ce qui a induit la précipitation l’or au fur et à mesure que les oxydes sont transformés en sulfures. La zone aurifère, qui est essentiellement le résultat d’une imprégnation hydrothermale invasive, se forme donc en réponse à un coulissage dextre le long d’une structure inverse préexistante, offrant des possibilités de précipitation de l’or par remplacement des oxydes de fer. Ces particularités expliquent pourquoi la minéralisation à Vezza correspond à une zone de remplacement hydrothermale plutôt qu’à une simple veine de quartz aurifère classique.

La contamination en soufre (S) du magma est une étape clef pour la formation de gisements de Ni-Cu-EGP (Éléments du Groupe du Platine). L‘apport de S au magma depuis les roches sédimentaires encaissantes provoque la saturation en S du magma et l‘individualisation d‘un liquide sulfuré capable de collecter les éléments chalcophiles contenus dans le magma silicaté. Cependant, les modalités de cette contamination n‘ont pas été préalablement élucidées et seront abordées dans cette thèse de doctorat. L‘unité basale de l‘Intrusion de Partridge River (PRI) du Complexe de Duluth contient des gisements de Ni-Cu-EGP. Le soufre contenu dans ces derniers provient d‘une unité de shales noirs riches en sulfures nommée la Bedded Pyrrhotite Unit, unité stratigraphique des roches encaissantes de la Formation de Virginia. De nombreux xénolithes de la Bedded Pyrrhotite Unit sont présents dans la zone basale du Complexe de Duluth. Les xénolithes de la Bedded Pyrrhotite Unit montrent différents degrés de fusion partielle dans le magma mafique. Une étude pétrographique et texturale des xénolithes de la Bedded Pyrrhotite Unit a permis de mettre en évidence la présence de gouttelettes de sulfures dans le produit de fusion partielle des xénolithes. Le calcul de modèles d‘assemblages de minéraux à l‘équilibre montre que les xénolithes de la Bedded Pyrrhotite Unit enregistrent des températures dans le magma comprises entre ~800 et 1000°C; températures suffisantes pour la fusion des sulfures dans les xénolithes. Les gouttelettes de sulfures dans le produit de fusion partielle des xénolithes de la Bedded Pyrrhotite Unit sont composées de pyrrhotite, chalcopyrite, cubanite et pentlandite. Les roches mafiques entourant les xénolithes, nommées norites, sont constituées d‘un mélange de produit de fusion partielle des xénolithes de la Bedded Pyrrhotite Unit et de composants d‘origine magmatique. Dans ces norites des gouttelettes de sulfures composées de pyrrhotite, chalcopyrite, cubanite et pentlandite sont également observées dans des poches de produit de fusion partielle. Ces observations démontrent que les gouttelettes de sulfures sont libérées depuis les xénolithes de la Bedded Pyrrhotite Unit dans le magma mafique via le produit de fusion partielle des xénolithes. Les xénolithes de la Bedded Pyrrhotite Unit sont riches en S et en semi-métaux (Te, As, Bi, Sb et Sn). Une étude géochimique roche totale montre que les rapports δ34S ainsi que le contenu en semi-métaux des sulfures dans les roches mafiques diminuent progressivement avec la distance aux xénolithes de la Bedded Pyrrhotite Unit. Nous proposons, basé sur ces observations, un modèle de contamination en S et en semi-métaux du magma mafique par les xénolithes de la Bedded Pyrrhotite Unit. Les gouttelettes de liquide sulfuré dans le produit de fusion partielle des xénolithes de la Bedded Pyrrhotite Unit sont transférées depuis les xénolithes vers le magma mafique lors de la libération du produit de fusion partielle dans le magma. Les gouttelettes de liquide sulfuré ainsi transférées vont ensuite s‘équilibrer avec le magma et entrainer sa contamination en S et en semi-métaux. Enfin, une étude détaillée des phases sulfurées au LA-ICP-MS montre que les minéraux sulfurés ne contrôlent pas entièrement le budget en éléments chalcophiles. Les semi-métaux sont distribués dans les minéraux du groupe du platine (MGP) et certaines phases silicatées. Des composés riches en matière organique pourraient aussi jouer un rôle dans la concentration de ces éléments dans les shales noirs. Sulfur (S) contamination of magma is a key process for the formation of Ni-Cu-PGE (Platinum-Group Element) deposits. Sulfur addition into the magma from sedimentary country rocks may allow S saturation of the magma and the individualization of sulfide liquid capable of collecting Ni, Cu and the PGE from the magma. However, mechanisms for S transfer have not been previously established and will be addressed in this doctoral thesis. The basal unit of the Partridge River Intrusion (PRI) in the Duluth Complex contains Ni-Cu-PGE deposits. The source of S for these is thought to be a S-rich black shales unit, named Bedded Pyrrhotite Unit, stratigraphic unit within the Virginia Formation country rocks. Many xenoliths of the Bedded Pyrrhotite Unit are found in the basal unit of the Duluth Complex. Xenoliths show different degrees of partial melting in the mafic magma. Petrographic and textural study of xenoliths of the Bedded Pyrrhotite Unit has shown the presence of sulfide droplets in the anatectic melt of the xenoliths. Mineral equilibria calculations of xenoliths of the Bedded Pyrrhotite Unit shows that xenoliths record temperatures between ~ 800 and 1000°C in the magma; temperatures sufficiently high to allow melting of the sulfides within. The sulfide droplets within the xenolith anatectic melt consist of pyrrhotite, chalcopyrite, pentlandite and cubanite. The hybrid mafic rocks surrounding the xenoliths, named norites, are composed of anatectic melt mixed with components from the magma. Sulfide droplets that consist of pyrrhotite, chalcopyrite, pentlandite and cubanite occur in the anatectic melt in the norites. These observations show that sulfide droplets were entrained in the xenolith anatectic melt and transferred to the mafic magma. Xenoliths of Bedded Pyrrhotite Unit are rich in S and semimetals (Te, As, Bi, Sb and Sn). Semimetals are chalcophile elements and therefore contamination of mafic magma with black shale xenoliths may produce sulfide melts enriched in these elements compared to sulfide melts formed from mafic magmas. A whole rock geochemical study shows that δ34S and semimetals contents of sulfides in the mafic rocks decrease with distance from the xenoliths. Based on these observations, we proposed a model of S and semimetals contamination of the mafic magma by xenoliths of the Bedded Pyrrhotite Unit. Sulfide droplets were entrained in the xenolith anatectic melt and transferred to mafic magma. Then sulfide droplets will equilibrate with the magma and cause its S and semimetals contamination. A detailed study of sulfide phases by LA-ICP-MS shows that the entire chalcophile elements budget is not hosted by base metal sulfides. Semimetals must be hosted by platinum group minerals (PGM) and silicate phases, i.e. plagioclases and pyroxenes. Some other phases such as organic compounds may also host semimetals in the black shales.

Les chromitites sont présentes dans deux contextes géologiques: soit en contexte océanique (chromitites d’ophiolites) soit dans un contexte continental (chromitites d’intrusions litées). L’objectif de cette étude est d’étudier les chromitites d’intrusions litées. Dans ces intrusions litées, de fortes teneurs en ÉGP (Éléments du Groupe du Platine : Os, Ir, Ru, Rh, Pt et Pd) sont associées aux horizons de chromitites ce qui porte à croire que la chromite joue un rôle très important dans la concentration des ÉGP en général, et de l’Os, de l’Ir et du Ru en particulier (I-ÉGP = ÉGP du groupe de l’Ir). Ces I-ÉGP sont présents sous la forme de MGP (Minéraux du Groupe du Platine: principalement la laurite [Ru, Os] S2) généralement inclus dans les chromites. Différents modèles ont été proposés pour expliquer l’enrichissement en I-ÉGP des chromitites: 1) les laurites co-cristallisent avec les chromites; 2) les laurites sont formées par la désulfurisation des sulfures et la remobilisation du Pd et du Pt par les liquides tardi à post-magmatiques et; 3) les laurites sont formées par diffusion des I-ÉGP des chromites vers les sulfures de métaux communs transformant ces derniers en laurites. Afin d’étudier l’enrichissement en I-ÉGP des chromitites du Complexe de Stillwater, les sulfures interstitiels de 5 échantillons ont été caractérisés au MEB dans le but de vérifier la présence d’ÉGP dans la composition des sulfures de métaux communs ou bien sous forme de MGP associés à ces sulfures. Ces observations ont permis de mettre en évidence la présence de MGP composés principalement de Pd, Pt et Rh, en inclusion dans les sulfures. Les phases enrichies en I-ÉGP sont, quant à elles, principalement présentes en inclusion dans les chromites et, dans de rares cas, en inclusions dans les sulfures interstitiels aux chromites. Les assemblages de sulfures interstitiels observés sont principalement composés de pentlandites (Pn) suivis en abondance par les heazlewoodites (Hz), puis par les millérites (Mill) et plus rarement par les chalcopyrites (Ccp). La présence d’exsolutions de Hz et de Mill ou de Ccp dans les Pn met en évidence l’altération subie par ces sulfures. De plus, l’étude des compositions chimiques des sulfures montre la perte de Fe et de S. Nous proposons que les ÉGP se sont enrichis dans les sulfures de métaux communs pendant la phase magmatique de la formation du Complexe de Stillwater tandis que les processus post-magmatiques, tels que le métamorphisme au faciès des schistes verts subi par le complexe, ont provoqué la désulfurisation des sulfures et la concentration des ÉGP sous la forme de MGP. La présence d’I-ÉGP contenus dans les MGP en inclusions dans les chromites des chromitites des larges intrusions litées nous permettra d’utiliser le système isotopique Re-Os. En effet, la particularité de ce couple réside dans le comportement compatible de l’Os et incompatible du Re. Le rapport élémentaire Re/Os subira donc un fort fractionnement lors de la formation des magmas, d’où la production de rapports isotopiques radiogéniques par rapport au manteau selon la loi de désintégration radioactive. Ainsi le système isotopique Re-Os est un outil puissant pour le traçage de matériaux crustaux. Un total de 150 laurites provenant de 30 échantillons ont été analysées pour les compositions isotopiques d’Os. Les ɣOs obtenus sont variables allant de sub-chondritique à supra-chondritique, et sont étonnamment variables à l’échelle de la lame mince (ɣOs = -2 à 7). Cette observation implique que malgré leur forme automorphe, les laurites ne sont plus à l’équilibre entre elles, ce qui soulève la question de la représentativité des ɣOs obtenus à partir des concentrés de chromites ou à partir des analyses sur roches totales. Les variations enregistrées lors des analyses in situ suggèrent le mélange de deux composants. Le premier est chondritique à sub-chondritique et implique une source dérivée du manteau. Le second est supra-chondritique et implique une composante crustale. Afin d’expliquer les variations observées, nous proposons que les laurites sont les produits de la transformation des sulfures de métaux communs suite à la diffusion des IÉGP, initialement dans les chromites, vers les sulfures. Ainsi, les ɣOs sub-chondritiques reflètent une signature dérivée des chromites tandis que les ɣOs supra-chondritiques représentent la signature des sulfures.

Ce projet de maîtrise porte sur la géochimie, la pétrographie et le potentiel économique de séquences enrichies en Fe-Ti±P (fer, titane, phosphore) du secteur du lac à Paul localisé dans la partie nord et en bordure de la Suite anorthositique de Lac-Saint-Jean (SALSJ). La SALSJ est située dans la Province de Grenville, qui est caractérisée par de nombreuses suites anorthositiques de type AMCG d'âge protérozoïque. Les gîtes de Fe- Ti±P représentent une association caractéristique au sein de ces suites. L'enrichissement en Fe-Ti±P des roches du secteur du lac à Paul reflète l'enrichissement variable en ilménite, magnétite et apatite de celles-ci. Les roches échantillonnées démontrant un tel enrichissement en Fe-ïtfcP ont été subdivisées en six lithologies: 1) anorthosites, leucogabbros, leuconorites et leucogabbronorites ± oxydes de Fe-Ti et apatite; 2) troctolites et leucotroctolites ± oxydes de Fe-Ti et apatite; 3) péridotites nelsonitiques; 4) roches à oxydes de Fe-Ti; 5) pyroxénites à oxydes de Fe-Ti, et; 6) dunites à oxydes de Fe-Ti. Des diorites ferrifères, que l'on retrouve sous forme de dykes recoupant les autres lithologies, ont également été échantillonnées. Les minéraux analysés à la microsonde (olivine, plagioclase, orthopyroxène, clinopyroxène, ilménite, magnétite, spinelle et apatite) possèdent tous des compositions évoluées. Le plagioclase est principalement de Fandésine (An27 à Ans©) et le pourcentage forstérite des olivines varie de F046 à F063. Contrairement aux autres lithologies qui sont caractérisées par de l'ilménite, les diorites ferrifères renferment de l'hémo-ilménite. Le caractère évolué des roches du secteur du lac à Paul, illustré par les études pétrographique et géochimique, indique que le magma parental des roches du secteur est également évolué. De plus, la distribution ubiquiste de l'apatite dans les roches échantillonnées indique que le magma parental devait posséder une composition caractérisée par la présence de l'apatite sur le liquidus. La composition en éléments des terres rares (ÉTR) du magma parental a été calculée grâce à la composition en ETR d'apatites séparées de leur échantillon et analysées par INAA. Cette composition (calculée) est similaire à la composition de roches ferrodioritiques que l'on retrouve fréquemment associées aux massifs anorthositiques. Du point de vue thermodynamique, la formation des roches anorthositiques et troctolitiques est possible par cristallisation fractionnée et à partir d'un magma de composition dioritique. Toutefois, la formation des péridotites nelsonitiques demeure problématique et le processus d'immiscibilité ne peut être mis de côté. Les roches à oxydes de Fe-Ti résultent probablement de la migration de l'ilménite et de la magnétite dans des zones de basse pression lors de la mise en place des roches du secteur ou lors de déformation ultérieure. Les diorites ferrifères sont plus enrichies en ETR légers que les compositions magmatiques parentales calculées pour le secteur du lac à Paul. Cependant, il est possible qu'elles soient génétiquement associées aux roches enrichies en Fe-Ti±P du secteur du lac à Paul. Les péridotites nelsonitiques, avec 10 à 25 % d'apatite, représentent le meilleur potentiel en terme de phosphore (4 à 10 % P2O5). Elles possèdent une bonne distribution à travers le secteur d'étude et elles pourraient également représenter un potentiel économique' secondaire en ilménite et magnétite. Les roches à oxydes de Fe-Ti sont les plus enrichies fer et titane. Toutefois, dans le contexte de cette étude, leur potentiel économique semble limité car elles possèdent une distribution plutôt erratique à travers le secteur d'étude.

Le but principal de ce travail est de déterminer le rôle des failles (WNW-ESE et WSW- ENE), sécantes aux veines aurifères, dans la formation et le contrôle des aires minéralisées; du gisement aurifère filonien de la mine Poderosa, encaissé dans le Batholite de Pataz, au Pérou. Le Batholite de Pataz a une forme allongée suivant la direction NNW-SSE parallèle aux linéaments andéens. Il s'agit d'un granitoïde classé comme étant de type-l, d'affinité calco-alcaline, peralumineux et constitué d'une séquence intrusive subdivisée en deux séries : l'une de diorite à tonalité et l'autre de granodiorite à granite puis à monzogranite. Il est injecté par un cortège de dykes commençant par des dykes acides (aplitiques-pegmatites) et se terminant par des dykes basiques (homblendites-diabase). Des fragments sub-arrondis de microdiorite carbonifère et des fragments sub-anguleux ou sub-arrondis de roches anté-carbonifères forment des xénolites à l'intérieur de l'intrusion, recouvert sur le flanc est par une suite de roches volcaniques tertiaires, qui constituent également des dykes à l'intérieur de l'intrusion. Deux phases d'altération sont identifiées dans la zone d'étude : une première produite par la mise en place et le refroidissement de l'intrusion, et une seconde liée aux processus hydrothermaux. Cette dernière, qui est la plus importante dans les épontes des veines de quartz aurifères et dans des failles, est dominée par la séricitisation et la chloritisation. Ces deux types d'altération définissent une zonalité centimétrique au contact des veines et localement en bordure des failles. Il s'agit d'une séricitisation (proximale), suivie d'une chloritisation plus distale. D'autres types d'altération dont la carbonatation, l'argilisation et la silicification sont également reconnus mais peu prononcés, sauf la carbonatation qui se développe mieux dans des roches intermédiaires à basiques. Les calculs de balance de masse indiquent une perte en SiO2 au contact des veines et de quelques failles, un gain en K2O et une perte en Na2O dans les zones de séricitisation; et un gain en MgO accompagné d'une perte en K2O dans les zones de chloritisation. Sur le plan structural, la zone d'étude présente, à toutes les échelles, le même réseau de fracturations. Les familles de fracturations les plus développées sont orientées WNWESE, WSW-ENE et NNW-SSE. Les pendages sont respectivement, pour les deux premières familles, sub-verticales et à mouvements tardifs senestres et pour la troisième en moyenne à 45° vers l'est. La formation dans le temps, de ce réseau de fracturation est interprétée anté-minéralisation suivie de réactivations syn- et post-minéralisations. Les aires minéralisées (Ore Shoots) sont constitués de veines de quartz aurifères (avec une haute concentration de sulfures) de puissance de quelques centimètres à 1,5 mètre; ils peuvent occasionnellement être plus épais à la suite de réactivation tectonique. Les axes principaux, les plus favorables, des aires minéralisées sont orientés entre N0450 et N117°. Les teneurs en or peuvent atteindre 90 gr/t; mais il n'est pas rare de trouver des valeurs de plus de 600 gr/t. Cette étude a permis de suggérer que certaines failles ont servi de conduits pour les fluides minéralisateurs tandis que d'autres ont assuré leur distribution. Ainsi, les failles d'orientation WNW-ESE (N295-N3250, la famille 1) seraient responsables du transport alors que celles d'orientation WSW-ENE (N265-N225", la famille 2) auraient permis la distribution du fluide aurifère. Les structures à faible pendage et de direction nord, quant à elles (famille 3), constituent les pièges qui ont favorisé la mise en place des veines aurifères.

Ce projet de maîtrise, développé en partenariat avec le CERM de l'UQAC et les compagnies SOQUEM INC. et Ressources Sirios, avait comme objectif principal d'établir la chronologie des événements géologiques de la propriété Aquilon, afin de situer la mise en place d'un système aurifère filonien. Il devait également permettre de caractériser la minéralisation aurifère de la propriété, d'en faire la représentation géométrique tridimensionnelle et de proposer un modèle de formation. Le système aurifère filonien d'Aquilon présente un cas particulier d'une minéralisation en terrain déformé. Celui-ci est centré sur un complexe felsique situé au sein d'une mince bande volcanosédimentaire archéenne, la bande d'Aquilon, qui se trouve dans l'extrémité nord-est de la sous-province volcano-plutonique de La Grande. La minéralisation s'y présente sous deux formes, soit des horizons sulfurés à faibles teneurs aurifères associés à des tufs felsiques à intermédiaires et des veines de quartz très riches en or. Le centre felsique hôte des minéralisations aurifères d'Aquilon est dominé par des laves et des tufs de composition rhyodacitique et d'affinité calco-alcaline qui sont intercalés à de nombreux horizons mafiques d'affinité tholéiitique. Un volcanisme bimodal provenant de deux sources magmatiques contemporaines, ou encore la mise en place de nombreux dykes gabbroïques lors d'un épisode de rift, permettrait d'expliquer la succession felsites/mafites au sein de l'empilement volcanique. Le style structural de la propriété Aquilon implique un régime de déformation intense en milieu ductile. Les roches du secteur ont subi une importante déformation qui s'est produite à travers trois principaux épisodes (Dp.-i, Dp et Dp+1). L'événement Dp est responsable du développement de la schistosité de flux (Sp) à faible pendage, de la très forte linéation d'étirement minérale (Lé), de l'intense transposition et du démembrement du litage primaire, des dykes syn-volcaniques et des veines de quartz et du développement de plis Pp couchés, réclinés et isoclinaux. Le métamorphisme régional, synchrone à l'événement de déformation Dp, a atteint le faciès inférieur des amphibolites. Le niveau de déformation caractérisant les veines aurifères d'Aquilon est très élevé et a malheureusement joué un rôle destructeur sur la minéralisation. Les veines ont été fortement plissées, transposées, démembrées et boudinées lors de l'épisode Dp. Les différentes relations observées entre les veines, l'altération, la schistosité, les dykes gabbroïques et les dykes lamprophyriques suggèrent une mise en place du système filonien antérieure au métamorphisme et au développement de la schistosité principale. Celles-ci pourraient même impliquer une origine syn-volcanique plus ou moins synchrone à la mise en place des horizons sulfurés. Mentionnons que ces derniers présentent de nombreuses ressemblances aux minéralisations de type sulfures massifs aurifères volcanogènes. En plus de présenter de façon détaillée les différents aspects lithologiques, structuraux et métallogéniques des roches et des minéralisations aurifères d'Aquilon, cette étude propose différents modes de formation du système filonien. Bien qu'il soit toujours difficile d'établir avec exactitude la nature des minéralisations d'Aquilon, quelques implications pour l'exploration en terrains volcaniques déformés peuvent être émises.

La suite intrusive de Sept-îles (SISI) est une grande intrusion mafique litée (80km par 5,6 km) associée à l'ouverture de l'océan lapétus (564 Ma) et encaissée dans les gneiss fortement déformés du Grenville. La SISI se compose de 4 intrusions : l'intrusion mafique de Sept-îles (composante majeure), l'intrusion de bordure de Sept-îles, l'intrusion de Pointe du Criard (PdC) et les dykes et filon-couches de gabbro tardifs. Le but de ce projet est de déterminer l'origine des roches felsiques qui sont associées à la SISI. La série supérieure de l'intrusion mafique de Sept-îles ainsi que les composantes felsiques du filon-couche de Pointe du Criard ont donc été analysées. La série supérieure se divise en trois composantes : les quartzo-syénites et syenites à feldspaths alcalins sans enclave, avec enclaves et les zones à coussins. Ces zones à coussins sont caractérisées par la présence de coussins syénitiques sans enclave (50 cm à 5 mètres) entre lesquels il y a un matériel interstitiel syénitique très riche en enclaves. Le filon-couche PdC, qui recoupe la série supérieure, est formé de trois composantes : une bordure figée de diabase et un leucogabbro qui forment environ 2 % du filon-couche alors que les 98% restant sont formés par la syenite porphyrique. Au point de vue minéralogique, la composition des échantillons de la série supérieure et du filon-couche varie très peu et est généralement caractérisée par l'assemblage suivant : feldspath potassique microperthitique + quartz + hornblende (avec parfois des c?urs reliques de clinopyroxène) + oxydes Fe-Ti (magnétite/ilménite) + minéraux accessoires (zircons, titanite,± apatite, biotite). La géochimie des roches de la série supérieure et du filon-couche PdC est relativement semblable et elle indique que tous les échantillons sont des granitoïdes de type-A. Les modélisations de la cristallisation fractionnée effectuées à partir des éléments majeurs et des éléments traces ont permis de déterminer que les 3 composantes de la série supérieure ne résultaient pas d'une différenciation continue mais plutôt de deux épisodes de différenciation (un épisode pour les roches felsiques avec enclaves, les zones à coussins et le filon-couche PdC et un second pour les roches sans enclave). Finalement, les analyses isotopiques en strontium ont déterminé que tous les échantillons analysés provenaient d'une même source, le manteau supérieur, et que leurs rapports isotopiques concordaient avec celui de l'anorthosite de la série de bordure supérieure et des gabbros de la série litée. Le modèle de formation de la série supérieure et du filon-couche PdC proposé est divisé en trois grandes étapes. La première étape consiste à la formation de lentilles de matériel felsique qui résulte de la cristallisation fractionnée du magma basaltique à l'origine de la série litée. Ces lentilles situées au contact de fa série litée avec la série de bordure supérieure sont propulsées au contact supérieur de la série de bordure supérieure par une série de conduits. La première impulsion de matériel felsique à travers la série de bordure supérieure partiellement cristallisée est à l'origine de la formation des roches felsiques avec enclaves de la série supérieure. Une seconde impulsion de matériel felsique légèrement plus évolué entraîne la formation des roches felsiques sans enclave de la série supérieure qui se situent au-dessus de celles avec enclaves dû au contraste de densité. Lors de cette seconde impulsion, il y a la formation des zones de coussins qui résultent de l'apport d'une quantité moins importante de matériel felsique évolué. Les coussins sans enclave se mettent en place dans le matériel felsique avec enclaves qui a déjà débuté sa cristallisation. Finalement, la formation du filon-couche de Pointe du Criard est dû à la remontée d'un dyke de gabbro tardif qui est dévié de sa trajectoire et qui devient un filon-couche au contact supérieur de la série de bordure supérieure. Une troisième impulsion de matériel felsique dans le même conduit que le dyke entraîne le remplissage de la portion centrale du filon-couche par une syénite. Le refroidissement rapide de l'ensemble du filon-couche entraîne la formation de la texture porphyrique caractéristique de la syénite du filon-couche PdC.

Les porphyres cuprifères constituent un type de gisement de cuivre majeur. La minéralisation contient principalement du cuivre et du Mo. Le gisement de Yandong qui est un gisement de ce type est situé en Chine, à 150 km au sud de la ville de Hami. Cette étude vise principalement à étudier et établir les relations entre les types de minéralisation et les types d'altération dans le gisement de Yandong. Nous mettons ici en évidence deux types de minéralisation dans le gisement de Yandong : le type de foliation dans lequel les sulfures sont disséminés, et le types stockwerk dans lequel les sulfures apparaissent dans les veinules. Les principaux sulfures associés à cette minéralisation sont la chalcopyrite, la pyrite et la molybdenite et la minéralisation est contenue à la fois dans les porphyres plagiogranitique et les volcanites encaissantes. L'altération se présent sous plusieurs formes qui se distribuent de façon zonale autour du minerai et qui sont typiques des porphyres cuprifères en général. Du coeur vers l'extérieur du corps minéralisé, se succèdent l'altération potassique(biotisation), l'altération phyllique, la silicification, l'altération argilique, et l'altération propylitique. L'altération phyllique est la plus répandue dans ce gisement. Toutefois, on note quelques particularités par rapport à certains gisements de ces types considérés comme des modèles. En effet, même si la minéralisation est étroitement liée à l'altération, on observe que le degré d'enrichissement est plus élevé lorsque se superposent l'altération potassique, la silicification et l'altération phyllique, ce qui n'est pas toujours le cas dans la plupart des gisements connus. Le modèle métallogénique du gisement de porphyre cuprifère de Yandong peut être décrit comme suit : le gisement s'est mis en place dans la zone orogénique Jueluotage au Paléozoique supérieur; la minéralisation est liée à la mise en place des roches calco-alcalines volcano-hypogènes durant la période de raccourcissement au début du Carbonifère supérieur. Les roches porteuses de la minéralisation sont les porphyres plagiogranitiques et leurs encaissants (les roches volcanique basaltique et volcanoclastique). La mise en place de l'intrusion et de la minéralisation fut contrôlée par des structures linéaires ayant favorisé la disposition du corps minéralisé sous forme d'une plaque épaisse.

La compréhension des chaînes orogéniques passe inévitablement par la connaissance de la morphologie des éléments qui entrent en collision. La présence de promontoires et réentrants le long de la marge laurentienne a largement influencé la distribution des séquences de flyschs taconiens. Ce phénomène est reconnu sur de grandes distances, mais demeure toutefois limité à l'échelle locale où des éléments de second ordre peuvent également influencer la dispersion des sédiments. À l'intérieur du Réentrant de Québec, un de ces éléments de deuxième ordre est le Promontoire de Montmorency. Reconnu sur la base des variations de faciès de plate-forme et de flysch ordoviciens moyens, il n'existait, jusqu'à présent, aucun lien entre cette avancée de terre et le rift iapétien. L'utilisation de modèles désuets pour l'interprétation des séquences sédimentaires de la région de Québec est probablement la cause de cette « non-reconnaissance ». Le Groupe d'île d'Orléans est le plus propice à contenir des éléments révélateurs quant à l'existence du Promontoire de Montmorency au cours de la période cambro-ordovicienne. De plus, cette séquence sédimentaire se situe dans une région charnière où les corrélations entre les unités situées à l'est et à l'ouest sont difficiles à faire. Outre son contexte géographique, le Groupe d'île d'Orléans possède des caractéristiques qui lui sont particulières, telles la présence de glauconite et la forte bioturbation. L'étude de la glauconite de la Formation d'Anse Maranda a révélé que la glauconite qui y est présente s'est formée sur place et indique un faible taux de sédimentation. Toutefois, la géochimie du minéral est inhabituelle, sa teneur en aluminium étant plus élevée que celle en fer. Cette substitution a une influence sur la rétention du potassium dans la structure cristalline. La perte de charge induite par le remplacement de fer (et magnésium) divalent par de l'aluminium trivalent fait en sorte que le potassium est expulsé hors du minéral. Ce phénomène est d'une importance majeure car la teneur en potassium est utilisée pour déterminer la maturité de la glauconite; celle-ci est à son tour utilisée comme élément d'interprétation en sédimentologie et stratigraphie séquentielle. Les relations entre les divers éléments chimiques et les caractéristiques diagénétiques de la Formation d'Anse Maranda indiquent que la glauconite alumineuse résulte de la diagenèse précoce d'une glauconite plus conventionnelle, c'est-à-dire riche en fer. La présence de glauconite autochtone dans la Formation d'Anse Maranda contraste avec l'interprétation selon laquelle l'alternance de grès massifs et de mudstones résulte du dépôt de turbidités sur la partie proximale d'un cône sous-marin. Les travaux de la thèse démontrent que l'aspect massif des grès est le résultat d'une bioturbation intense. Les différentes traces fossiles et ichnofaciès observés démontrent que la formation s'est déposée sur une plate-forme où le faible apport de sédiments a permis la glauconitisation et la destruction quasi complète des structures sédimentaires par les organismes fouisseurs. Cette plate-forme était toutefois irrégulière, ce qui a permis le dépôt de turbidités près des dépôts résultants de l'activité des courants de tempête. Le passage graduel des formes de basse énergie telle Helminthopsis vers des formes plus robustes comme Chondrites suggèrent une baisse du niveau marin. La bioturbation a également influencé la diagenèse, les grès bioturbés contenant beaucoup moins de ciment précoce de carbonates en comparaison avec les grès non-bioturbés. Les formations de Lauzon et de Pointe-de-la-Martinière se retrouvent respectivement au centre et au sommet du Groupe d'île d'Orléans. La base de la Formation de Lauzon est définie par le conglomérat de Ville Guay. Ce conglomérat résulte de l'érosion d'un récif à thrombolites, conséquence probable d'un affaissement de la marge continentale. Par la suite, un cône boueux/sableux s'est déposé sur les gradins de la marge formant deux séquences granodécroissantes. La Formation de Pointe-de-la-Martinière se compose de turbidités boueuses et de sédiments pélagiques vers l'est et de sédiments du bout de la plate-forme à l'ouest. Ces sédiments de plate-forme sont composés de cycles de Logan et d'alternance shales noirs - calcaires. Ces deux lithofaciès résultent du dépôt dans une zone à haute productivité organique et d'une diagenèse précoce reliée à la forte concentration en CO2. Les deux formations reflètent une transgression majeure recoupée de quelques régressions. L'analyse de faciès et Fichnologie des dépôts du Groupe d'île d'Orléans ont permis de confirmer la présence du Promontoire de Montmorency lors de la période allant du passage du rift à la marge passive (rift-to-drift) de la marge laurentienne. La morphologie de ce promontoire explique la prédominance des turbidités dans un sous-bassin d'eau peu profonde à l'est et des dépôts de plate-forme à l'ouest. La morphologie en touche de piano explique également la distribution des flyschs taconiens et peut être incorporée dans un modèle d'orogenèse de la chaîne appalachienne. Le modèle présenté ici peut également servir de comparaison pour d'autres secteurs des Appalaches.