La Sous-province d’Opinaca, située dans le craton du Supérieur, est un important bassin néoarchéen de sédiments métamorphisés. Les modèles tectoniques disponibles pour la formation puis l’évolution de l’Opinaca sont variés, allant du prisme accrétionnel au bassin d’arrière-arc. L’étude tectonométamorphique proposée permet de définir le parcours prograde de la région et ainsi discriminer les modèles probables, chacun impliquant une progression du métamorphisme distincte. Dans le nord-ouest de la Sous-province d’Opinaca, des isogrades tracés à partir de minéraux indicateurs du métamorphisme soulignent une progression du faciès des schistes verts dans le nord-ouest au faciès supérieur des amphibolites au sud-est. L’étude de la chimie minérale des minéraux métamorphiques révèle une homogénéisation généralisée des zonations chimiques. Les relations texturales observées dans le secteur au nord de l’Opinaca et une modélisation de l’équilibre des phases indiquent un chemin P-T-t en sens horaire avec un segment en décompresson de 6 à 4 kbar, à ~ 600 °C. Dans la partie sud du secteur d’étude, le chemin PTt est caractérisé par une décompression isothermique suparsolidus de 9 à 5 kbar, à ~ 800 °C, L’âge de la sédimentation est définie par les populations de zircons détritiques et le recoupement d’intrusifs felsiques entre 2712 Ma et >2690 Ma selon les secteurs. La géochronologie U-Pb sur des monazites indiquent deux pics de métamorphisme, à ~ 2670 et ~ 2645 Ma. La datation des grenats avec le système Lu-Hf indique que la croissance du grenat correspond à la plus jeune génération de monazite, circa 2645 Ma. La première génération de monazite est interprétée comme liée à un événement métamorphique de basse pression n’impliquant pas la croissance de grenat. Ces résultats permettent de proposer pour l’évolution du bassin d’Opinaca un polymétamorphisme dans un environnement géodynamique d’inversion tectonique d’un basin. Après la sédimentation, un premier épisode métamorphisme de haute température affecte le bassin en extension vers 2670 Ma. Vers 2645 Ma, la fermeture du bassin et l’épaississement crustal provoque un deuxième épisode de métamorphisme, de type barrovien, caractérisé par une décompression isothermale possiblement aidée par un certain degré d’extrusion ductile / The Opinaca Subprovince, in the Superior craton, is an important Neoarchean metamorphosed sediments basin. Various models are proposed to explain the formation and evolution of the Opinaca, ranging from accretional prism to back-arc basin. The proposed tectonometamorphic study allows the determination of the prograde evolution of the basin and hence the selection of the most probable regional model, each being characterized by contrasting styles of metamorphic progression. In the north-western Opinaca Subprovince, isograds traced from index minerals highlight a progression from greenschist facies in the north-west to upper amphibolites facies in the south-east. The chemistry of metamorphic minerals shows a global homogenisation of growth zonation. In the northernmost Opinaca Subprovince, textural relations and phase equilibrium modelling indicate a clockwise PTt path with an isothermal decompression segment from 6 to 4 kbar at ~ 600 °C. In the southern part of the study region, the clockwise PTt path is characterized by stronger, suprasolidus isothermal decompression from 9 to 5 kbar at ~ 800 °C. We constrain deposition of the Opinaca greywacke from 2712 to 2690 Ma with the youngest detrital zircon population and crosscutting felsic intrusions. U-Pb monazite geochronology indicates two pulses of metamorphism, at ~2670 and ~ 2645 Ma. Lu-Hf dating of garnet supported by textural analysis and trace element mineral chemistry indicates that garnet growth is coeval with the younger population of monazite, circa 2645 Ma. The first generation of monazite around 2670 Ma is thus interpreted as a low-pressure metamorphic event that did not involve garnet growth. These results point towards a polymetamorphic evolution for the Opinaca Subprovince consistent with the tectonic inversion of a rift-like basin. Clastic sedimentation between 2712 to 2690 Ma in a magmatically active, rift-like basin was followed by regional low-P metamorphism at 2670 Ma. The onset of crustal shortening and thickening in the basin by 2645 Ma resulted in Barrovian-type metamorphism, and involved isothermal decompression that could have been accommodated by some degree of ductile extrusion.

Le gîte d’or orogénique La Pointe est encaissé dans des roches archéennes au contact entre les sous-provinces de La Grande et d’Opinaca, dans le territoire municipale d’Eeyou Istchee Baie-James, Québec. L’assemblage lithologique, intensément déformé et métamorphisé au faciès des amphibolites, comprend une tonalite du Complexe de Langelier (3326 ± 4 Ma), une arénite quartzitique de la Formation d’Apple, des amphibolites et une formation de fer appartenant au Groupe de Yasinski, et des paragneiss du Complexe de Laguiche. Cet assemblage est coupé par des dykes felsiques (2747 ± 2 Ma), des filons-couches ultramafiques et des dykes granitiques à tourmaline. La Zone 25 est encaissée dans des paragneiss et comprend de l’or disséminé associé avec de l’arsénopyrite, de la pyrrhotite et de la chalcopyrite. La zone minéralisée est orientée ONO-ESE (S1) et est déformée et plissé par une schistosité régionale principale (S2). La minéralisation est accompagnée de zones d’altérations recristallisées formées de quartz, de phlogopite, de dravite ± titanite, de microcline et de muscovite, ainsi que des veines calco-silicatée. L’or natif forme des inclusions dans l’assemblage recuit durant le métamorphisme ou forme des grains en bordure des sulfures. La faible teneur en or de l’arsénopyrite suggère qu’une rééquilibration à plus haute température a libéré l’or de l’arsénopyrite. La Zone 26, encaissée dans une formation de fer, est caractérisée par un remplacement par des sulfures comprenant de la pyrrhotite, de l’arsénopyrite, de la löllingite et de la chalcopyrite. Le remplacement est accompagné par des zones à amphibole calcique-biotite-grenat-tourmaline ± chlorite. L’or natif est en inclusions dans les minéraux métamorphiques, ou bien à l’interface entre des cœurs de löllingite dans l’arsénopyrite, suggérant qu’une partie de l’or a été libéré lors d’un métamorphisme rétrograde. Le gîte La Pointe est interprété comme étant une gîte d’or orogénique de type disséminé, d’origine pré-métamorphique, ayant été subséquemment affecté par un métamorphisme régional au faciès des amphibolites et un métamorphisme rétrograde postérieur. / The La Pointe gold deposit is hosted in Archean rocks metamorphosed to amphibolite facies straddling the boundary between the La Grande and Opinaca subprovinces, in Eeyou Istchee Baie-James, Québec. The lithological assemblage comprises a tonalite of the Langelier Complex (3326 ± 4 Ma), quartz arenite from the Apple Formation, amphibolite and iron formation from the Yasinski Group, and paragneiss from the Laguiche Complex. These rocks are cut by felsic dykes (2747 ± 2 Ma), ultramafic sills and pegmatitic granite dykes. The La Pointe deposit is defined in twozones, Zone 25 and Zone 26. Zone 25 is hosted in biotite-rich paragneiss and the mineralization consists of disseminated native gold along with arsenopyrite, pyrrhotite, chalcopyrite and minor pyrite. The depositis oriented WNW-ESE (S1) and has been deformed and folded by the main regional deformation (S2). The mineralization is associated with recrystallized alterations consisting of quartz, phlogopite, dravite ± titanite, microcline, muscovite and calco-silicates veins. Native gold occurs as inclusionsin the annealed metamorphic assemblages and at the margin of arsenopyrite. The low content of gold in arsenopyrite suggests re-equilibration at peak condition during arsenopyrite recrystallization which causedgold exsolution. Zone 26 is hosted in an iron formation characterized by replacement by sulfides, consisting of pyrrhotite-arsenopyrite-löllingite-chalcopyrite. The replacement is accompanied by calcic amphibole-biotite-garnet-tourmaline ± chlorite. Native gold occurs as inclusions in peak metamorphic minerals, or at the interface between löllingite core and arsenopyrite. The La Pointe depositis interpreted as a disseminated, pre-peak metamorphismorogenic gold deposit, subsequently overprinted by later higher, amphibolite-grade, and late retrograde metamorphism. This study provide new hintson understanding hypozonal lode gold deposits with regardtothe timing of mineralizationin relationtotheir complex tectonometamorphic history.

Cette contribution présente une approche combinant les résultats de traitements et d’interprétations de données aéromagnétiques, d’une étude structurale de terrain, d’une analyse des axes-c du quartz et de la géochronologie U-Pb. Les résultats révèlent les caractéristiques principales de trois zones de cisaillement du sud-est de la Province de Churchill (SEPC) : i) une foliation subverticale et une linéation d’étirement subhorizontale, ii) une cinématique dextre le long des zones de cisaillement N-S, iii) une cinématique senestre le long des zones de cisaillement WNW-ESE et iv) des tectonites en L à LS. L’angle obtus de 116° entre les zones de cisaillement de la rivière George (ZCRG) et de Moonbase indique qu’elles forment une paire de cisaillements ductiles conjuguées. Les angles d’ouverture des fabriques d’axes-c indiquent des températures de déformation représentatives entre ~ 575 °C et 685 °C dans la ZCRG et entre ~ 670 °C et 805 °C dans la Zone de cisaillement du lac Tudor. Les microstructures appuient ces températures de déformation et indiquent un degré variable de recristallisation statique dans la ZCRG. La majorité de la déformation dans la ZCRG a eu lieu avant 1812 ± 5 Ma. Les températures de déformation élevées et généralisées ont favorisé la déformation pénétrative qui se manifeste par un réseau de zones de cisaillement. La géométrie et la cinématique de ce réseau suggèrent que la portion est du SEPC a subi une déformation approximativement coaxiale durant un raccourcissement ~ NE-SW, qui a été accommodé par l’écoulement ductile latéral de la croûte-moyenne vers une limite non confinée au SSE. Ce modèle tectonique fournit une explication pour l’absence d’une empreinte métamorphique dans les domaines de Mistinibi-Raude et d’Orma. La ZCRG, est reliées à l’écoulement latéral en croûte moyenne durant une collision approximativement orthogonale plutôt qu’à une collision oblique causée par le déplacement vers le nord du craton Supérieur. / This contribution presents results from treatments and interpretations of aeromagnetic data, structural field studies, quartz c-axis analysis, and zircon U-Pb geochronology. These results reveal the main characteristics of the shear zones: i) subvertical foliation and subhorizontal stretching lineation, ii) dextral kinematics along N-S shear zones, iii) sinistral kinematics along WNW-ESE shear zones, and iv) L to LS tectonites. The obtuse angle of 116° between the George River (GRSZ) and Moonbase shear zones indicates that they form a set of conjugate ductile shear zones. Quartz c-axis opening angle thermometry outlines representative deformation temperatures that range from ~ 575 °C to 685 °C in the GRSZ and from ~ 670 °C to 805 (±50) °C in the Lac Tudor shear zone. Microstructures support those deformation temperatures and indicate a variable degree of static recrystallization in the GRSZ. Most of the deformation in the GRSZ occurred prior to 1812 ± 5 Ma. Generalized high deformation temperatures in the Southeastern Churchill Province (SECP) has favored penetrative deformation resulting in the development of a shear zone network. The geometry and kinematics of the shear zone network indicates that the eastern portion of the SECP accommodated near coaxial bulk strain during ~NE-SW shortening, which was accommodated by ductile lateral flow of the mid-crust towards the unconfined SSE. This tectonic model provides an explanation for the lack of a trans-hudsonian metamorphic footprint in the Mistinibi-Raude Block and the Orma Domain. The GRSZ is therefore interpreted to be related to lateral flow in the mid-crust during close to orthogonal collision rather than to oblique collision caused by northward displacement of the Superior craton.

Les indices aurifères Orfée, Orfée Est et Le Moyne-extension sont encaissés par des formations de fer archéennes, à 300 m du contact entre la subprovince de La Grande et d’Opinaca, dans la région d’Eeyou Istchee Baie James, Québec, Canada. La zone Orfée (~0,2 Mt à 14,5 g/t Au) a une épaisseur apparente de 40 m et une extension latérale sur 100 m; des valeurs en or atteignent 93,7 g/t Au sur 1 m. Vers le nord, les formations de fer sont en contact faillé avec des amphibolites localement minéralisées (max. 4 g/t Au). Des wackes juste faiblement minéralisées bordent les formations de fer au sud. L’ensemble lithologique est fortement déformé et métamorphisé au faciès des amphibolites syn D₂/M₂. L’or natif est associé avec la pyrrhotite semi-massive à massive, concentrée dans des pièges structuraux syn D₂ et D₃. Des inclusions d’or natif dans la pyrrhotite et dans des silicates métamorphiques, des reliques de pyrite dans la pyrrhotite et la löllingite aurifère suggèrent l’introduction de l’or pre à syn métamorphisme. La mise en place de la minéralisation a été restreinte entre 2703 ±7 Ma, âge d’un dyke dioritique pre à syn minéralisation, et 2613 ±0,4 Ma, âge d’une intrusion de granite pegmatitique post minéralisation. Deux âges modèles moyens pondérés, obtenues par datation Re-Os sur l’arsénopyrite/löllingite aurifère, sont beaucoup plus jeunes que la mise en place de la minéralisation. Ces âges, 2582 ±13 Ma et 2557 ±12 Ma, représentent la rétroversion de la löllingite en arsenopyrite lors du métamorphisme rétrograde M₃. L’or natif associée avec des altérations rétrogrades (e.g. chlorite, épidote, séricite et prehnite) au long des fractures suggèrent la remobilisation de la minéralisation. L’or à Orfée est interprété comme étant orogénique (2703 Ma à 2613 Ma), pre à syn métamorphique (M₂), remobilisé lors d’un événement rétrograde (M₃; 2582 Ma à 2557 Ma). / The Orfée, Orfée Est and Le Moyne-extension showings, hosted by Archean iron formations, are located 300 m north of the contact between the La Grande and the Opinaca subprovinces, in the Eeyou Istchee Baie James area, Quebec, Canada. The Orfée showing (~0.2 Mt at 14.5 g/t Au) has an apparent thickness of 40 m and a continuous lateral extension of 100 m; gold values reach up to 93.7 g/t Au. Towards the north, locally mineralized amphibolites (4 g/t Au) are in faulted contact with the iron formations. A wacke unit, bordering the BIFs to the south, is only very weakly mineralized. Syn D₂/M₂, the lithological assemblage is highly deformed and metamorphosed up to amphibolite facies. The native gold is associated with semi-massive to massive pyrrhotite, concentrated in D₂ and D₃ structural traps. Native gold inclusions in pyrrhotite and in metamorphic silicates, relicts of pyrite in pyrrhotite and gold bearing löllingite suggest gold mineralization was introduced pre to syn metamorphism. The gold mineralization emplacement was constraint between 2703 ±7 Ma, age of a dioritic dyke intruded pre to syn mineralization, and 2613 ±0.4 Ma, age of a pegmatitic granite injected post mineralization. Two weighted average model ages of 2582 ±13 and 2557 ±12 Ma for gold-bearing arsenopyrite were obtained by Re-Os dating. These ages most likely represent the retroversion of löllingite to arsenopyrite during a M₃ retrograde metamorphic event. Native gold associated with retrograde alterations (e.g. chlorite, epidote, sericite and prehnite) along fractures suggest gold remobilization. In summary, the gold from Orfée is interpreted to be orogenic (2703 Ma to 2613 Ma), pre to syn M₂ metamorphism, remobilized during a retrograde metamorphic event (M₃; 2582 Ma to 2557 Ma).

La carbonatation minérale dans les résidus miniers est un moyen sûr et permanent de séquestrer le CO2 atmosphérique. C’est un processus naturel et passif qui ne nécessite aucun traitement particulier et donc avantageux d’un point de vue économique. Bien que la quantité de CO2 qu’il soit possible de séquestrer selon ce processus est faible à l’échelle globale, dans le cadre d’un marché du carbone, les entreprises minières pourraient obtenir des crédits et ainsi revaloriser leurs résidus. À l’heure actuelle, il y a peu d’informations pour quantifier le potentiel de séquestration du CO2 de façon naturelle et passive dans les piles de résidus miniers. Il est donc nécessaire d’étudier le phénomène pour comprendre comment évolue la réaction à travers le temps et estimer la quantité de CO2 qui peut être séquestrée naturellement dans les piles de résidus. Plusieurs travaux de recherche se sont intéressés aux résidus miniers de Thetford Mines (Québec, Canada), avec une approche principalement expérimentale en laboratoire. Ces travaux ont permis d’améliorer la compréhension du processus de carbonatation, mais ils nécessitent une validation à plus grande échelle sous des conditions atmosphériques réelles. L’objectif général de cette étude est de quantifier le processus de carbonatation minérale des résidus miniers sous des conditions naturelles, afin d’estimer la quantité de CO2 pouvant être piégée par ce processus. La méthodologie utilisée repose sur la construction de deux parcelles expérimentales de résidus miniers situées dans l’enceinte de la mine Black Lake (Thetford Mines). Les résidus miniers sont principalement constitués de grains et de fibres de chrysotile et lizardite mal triés, avec de petites quantités d’antigorite, de brucite et de magnétite. Des observations spatiales et temporelles ont été effectuées dans les parcelles concernant la composition et la pression des gaz, la température des résidus, la teneur en eau volumique, la composition minérale des résidus ainsi que la chimie de l’eau des précipitations et des lixiviats provenant des parcelles. Ces travaux ont permis d’observer un appauvrissement notable du CO2 dans les gaz des parcelles (< 50 ppm) ainsi que la précipitation d’hydromagnésite dans les résidus, ce qui suggère que la carbonatation minérale naturelle et passive est un processus potentiellement important dans les résidus miniers. Après 4 ans d’observations, le taux de séquestration du CO2 dans les parcelles expérimentales a été estimé entre 3,5 et 4 kg/m3/an. Ces observations ont permis de développer un modèle conceptuel de la carbonatation minérale naturelle et passive dans les parcelles expérimentales. Dans ce modèle conceptuel, le CO2 atmosphérique (~ 400 ppm) se dissout dans l'eau hygroscopique contenue dans les parcelles, où l'altération des silicates de magnésium forme des carbonates de magnésium. La saturation en eau dans les cellules est relativement stable dans le temps et varie entre 0,4 et 0,65, ce qui est plus élevé que les valeurs de saturation optimales proposées dans la littérature, réduisant ainsi le transport de CO2 dans la zone non saturée. Les concentrations de CO2 en phase gazeuse, ainsi que des mesures de la vitesse d'écoulement du gaz dans les cellules suggèrent que la réaction est plus active près de la surface et que la diffusion du CO2 est le mécanisme de transport dominant dans les résidus. Un modèle numérique a été utilisé pour simuler ces processus couplés et valider le modèle conceptuel avec les observations de terrain. Le modèle de transport réactif multiphase et multicomposant MIN3P a été utilisé pour réaliser des simulations en 1D qui comprennent l'infiltration d'eau à travers le milieu partiellement saturé, la diffusion du gaz, et le transport de masse réactif par advection et dispersion. Même si les écoulements et le contenu du lixivat simulés sont assez proches des observations de terrain, le taux de séquestration simulé est 22 fois plus faible que celui mesuré. Dans les simulations, les carbonates précipitent principalement dans la partie supérieure de la parcelle, près de la surface, alors qu’ils ont été observés dans toute la parcelle. Cette différence importante pourrait être expliquée par un apport insuffisant de CO2 dans la parcelle, qui serait le facteur limitant la carbonatation. En effet, l’advection des gaz n’a pas été considérée dans les simulations et seule la diffusion moléculaire a été simulée. En effet, la mobilité des gaz engendrée par les fluctuations de pression barométrique et l’infiltration de l’eau, ainsi que l’effet du vent doivent jouer un rôle conséquent pour alimenter les parcelles en CO2. / Mineral carbonation in ultramafic mining wastes is a safe and permanent way to sequester atmospheric CO2. This process can occur naturally and passively, and does not require special treatment, which is interesting from an economical point of view. In the context of a carbon market, mining companies could obtain carbon credits and profit financially and environmentally from their residues. However, there is currently insufficient information to accurately assess the potential for natural and passive CO2 sequestration in mining waste piles. It is therefore necessary to study the phenomenon to understand how the reaction evolves over time and estimate the amount of CO2 that can be naturally sequestered in these structures. Several research studies have focused on the ultramafic milling wastes at Thetford Mines (Quebec, Canada), and have particularly focused on laboratory experiments. The results have improved our understanding of the mineral carbonation process in milling waste, but they need to be tested at larger scales and under real atmospheric conditions. The general objective of this study is to quantify the mineral carbonation process in mining waste under natural conditions, and to estimate the amount of CO2 that can be trapped by this process. The methodology is based on the construction of two experimental cells of milling waste located at the Black Lake mine (Thetford Mines). The magnesium-rich milling wastes mainly consist of poorly sorted grains and fibers of lizardite and chrysotile, with smaller amounts of antigorite, brucite and magnetite. Spatial and temporal observations were made in the cells, including measurements of the composition and pressure of gas, soil temperature, volumetric water content, waste mineralogy as well as water chemistry of rain and of the cell leachate. The observations showed evidence of a significant depletion of CO2 gas concentrations (< 50 ppm) and precipitation of hydromagnesite in the milling waste, suggesting that natural and passive mineral carbonation is a potentially important process in milling wastes. After four years of observations, the CO2 sequestration rates in the experimental cells were estimated at between 3.5 and 4 kg/m3/year. These observations have led to the development of a conceptual model of natural and passive mineral carbonation at the cell scale. In this conceptual model, atmospheric CO2 (~ 400 ppm) dissolves in the hygroscopic water contained in the cells where the weathering of magnesium silicates forms magnesium carbonates. Water saturation in the cells was relatively stable over time and varied between 0.4 and 0.65, which is higher than optimal saturation values proposed in the literature, reducing CO2 transport in the unsaturated zone. Gas-phase CO2 concentrations along with gas flow rate measurements in the cells suggest that the reaction is most active close to the surface and that diffusion of CO2 is the dominant transport mechanism in the wastes. Although the carbonation reaction is exothermic, no evidence of thermal convection has been observed in the experimental cells. A numerical model was used to simulate the identified coupled processes and to validate the conceptual model with field observations. The numerical model MIN3P, for multiphase and multi-component reactive transport problems, was used to complete 1D simulations which included water infiltration through the partially-saturated column, gas diffusion, and advective-dispersive reactive mass transport. Although the calibrated moisture content and leachate composition were quite close to field observations, the simulated sequestration rate is 22 times lower than the measured rate. The simulation results also suggested that carbonates would precipitate mainly near the surface whereas field observations suggest that mineral carbonation had occurred throughout the vertical profile. This significant difference could be explained by an insufficient supply of CO2 in the simulated cells, which is the limiting factor for mineral carbonation, suggesting that gas advection, which was not considered in the simulations, could have been important. It is concluded that gas mobility generated by barometric pressure fluctuations and water infiltration, as well as wind effects, likely played a significant role for CO2 supply within the cells and should be considered in future simulations.

La Sous-province de Pontiac est localisée au sud de la Sous-province de l’Abitibi dans la Province du Supérieur. Les roches sédimentaires sont caractérisées par un gradient métamorphique barrovien croissant du nord au sud de la zone à biotite, à grenat et à staurotide. L’accrétion de la Sous-province de Pontiac à la Sous-province de l’Abitibi est attribuée à une zone de subduction archéenne mais peu de travail a été fait pour caractériser son évolution en pression-température-temps (P-T-t) afin de tester cette hypothèse et déterminer la relation temporelle avec la minéralisation aurifère. La fabrique régionale est caractérisée par une foliation de biotite lépidoblastique. La croissance des porphyroblastes de grenat et de staurotide est tardi- à post-cinématique par rapport cette fabrique. Le coefficient de partage du Fe-Mg entre la bordure du grenat et la biotite n’est pas significativement différent entre la zone à grenat et à staurotide tout comme les estimés de température faits par le géothermomètre du Ti dans la biotite. La modélisation par pseudosection avec eau saturée des conditions de P-T d’équilibre chimique des coeurs de grenat a permis de contraindre leur croissance à 550-600 ⁰C et 5-6 kbar lors d’un parcours métamorphique prograde dans un chemin P-T horaire. La datation Lu-Hf de trois échantillons de grenat provenant de la zone à staurotide a permis de définir un âge de 2657 +/- 7 Ma correspondant à ces conditions métamorphiques. Ces résultats démontrent que l’évènement de minéralisation en Au du gisement Canadian Malartic, avec un âge précédemment publié de 2664 Ma par Re-Os sur molybdénite, est au moins plus jeune ou synchrone aux conditions de croissance du grenat dans la zone à staurotide. Cet âge de croissance de grenat permet aussi de mettre en doute le contexte tectonique de prisme d’accrétion employé pour expliquer la relation entre les Sous-provinces de Pontiac et d’Abitibi. / The Pontiac Subprovince is located in the Superior Province, south of the Abitibi Subprovince. The metasedimentary rocks are characterized by a Barrovian metamorphic gradient increasing from north to south from biotite zone, to garnet zone and to staurolite zone. The Pontiac Subprovince interpreted as an accretionary wedge that was tectonically docked to the Abitibi Subprovince during Archean subduction, however, few studies have attempted to characterize its pressure-temperature-time path to test this hypothesis and little is known about the timing relationship between regional metamorphism and the Au mineralization. The regional fabric is defined by an E-W, NW-SE lepidoblastic ductile foliation in which garnet and staurolite porphyroblasts are interpreted to be late- to post-kinematic with the rare occurrence of syn-kinematic staurolite growth. The garnet-biotite Fe-Mg partitioning coefficient geothermometer is not significantly different between the garnet and the staurolite zone. Similarly, Ti in biotite geothermometry does not suggest different temperature of equilibration between the biotite, garnet and staurolite zone. Pressure and temperature (PT) forward thermodynamic modelling with a water saturated pseudosection yielded conditions of 550-600 ⁰C and 5-6 kbar during a prograde, clock-wise P-T path. Lu-Hf dating of garnet from three outcrops within the staurolite zone yielded an age of 2657 +/- 7 Ma that is inferred to be representative of these conditions. The results of this study imply that the Canadian Malartic mineralization event, previously dated at 2664 Ma with Re-Os on molybdenite, is younger or synchronous with the garnet growth condition in the staurolite zone next to the ore body. The age of garnet growth calls into question the accretionary prism tectonic model currently explaining the contact between the Abitibi and Pontiac Subprovinces.

Le district aurifère de Meliadine se situe à 25 kilomètres au nord de Rankin Inlet, Nunavut (Canada), dans la ceinture archéenne de roches vertes de Rankin Inlet. L’assise rocheuse est composée de roches sédimentaires métamorphosées au grade des schistes verts incluant des Formations de Fer Rubanées (FFR) intercalées avec des roches mafiques. La minéralisation aurifère est distribuée le long de la faille Pyke. Des FFR abritent la minéralisation aurifère composée de veines de quartz riches en sulfures. Sept échantillons de till ont été prélevés parallèlement au sens de l’écoulement glaciaire à l’indice Mustang, le long d’un transect de 2 km. Deux échantillons ont été collectés en amont de l’indice et cinq dans le train de dispersion. La composition de la magnétite, de la tourmaline, de la scheelite, de l’arsénopyrite et de la galène a été investiguée par microsonde électronique et par ablation laser et spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif. La composition chimique de ces minéraux indicateurs provenant des dépôts est comparée avec celle des grains des échantillons de tills. La signature chimique de la magnétite des FFR est plus riche en Al que la signature de la magnétite magmatique et métamorphique, qui elle est plus riche en V. Cependant elle se confond en partie avec celle de la magnétite hydrothermale. Des grains de tourmaline avec un profil de terres rares plat avec anomalie positive en europium sont présents dans des veines de quartz-carbonate des dépôts et dans certains échantillons de till en aval de l’indice Mustang. Des grains de scheelite avec un profil de terres rares en cloche et une anomalie négative en europium sont retrouvés à l’indice Mustang ainsi que dans certains échantillons en aval de l’indice. L’abondance des grains d’or ainsi que la scheelite et la tourmaline portant la signature géochimique des dépôts de Meliadine permettent de détecter l’indice d’or Mustang partiellement érodé par les glaciers. / The Meliadine Gold District is located about 25 kilometres north of Rankin Inlet, Nunavut (Canada), in the Archean Rankin Inlet greenstone belt. The bedrock is composed of greenschist facies metamorphic sedimentary rocks including Banded Iron Formations (BIF), interbedded with mafic volcanic rocks. Auriferous mineralization is distributed along the Pyke fault. Iron formations host the gold mineralization composed of sulfide-rich mesothermal quartz veins. Gold is mainly disseminated in BIF and quartz-carbonate veins. Seven till samples were collected parallel to the direction of ice flow at the Mustang showing, along a 2 km transect. Two are located up-ice and five down-ice in the dispersal train. The composition of magnetite, tourmaline, scheelite, arsenopyrite and galena has been investigated by Electron Probe Micro-Analyser and Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry. The chemical composition of these indicator minerals in the deposits is compared with the composition of grains extracted from the till samples. Magnetite from BIF is enriched in Al and bears chemical similarities with hydrothermal magnetite, whereas magnetite from magmatic and metamorphic sources has a higher content in V. Tourmaline from quartz-carbonate veins hosted by mafic rocks is characterised by a flat Rare Earth Elements (REE) pattern with a positive europium anomaly also found in tourmaline from till samples down-ice of the Mustang showing. Scheelite with a bell-shape REE pattern and a negative europium anomaly from the Mustang showing is also found in till samples within the dispersal train. Gold grain abundance, as well as the signature of scheelite and tourmaline reflecting the gold deposits allow detecting the partially eroded gold mineralization.

Le drainage minier acide constitue un problème d'une importance majeure pour l'industrie minière. Au Canada, les exploitations minières sont maintenant tenues depuis quelques temps de restaurer et de réhabiliter les aires d'accumulation de résidus miniers et de stériles après cessation des activités. Actuellement, il existe très peu de solutions éprouvées en vue de prévenir et / ou de contrôler le drainage minier acide dans une halde à stériles. Cependant, il existe quelques méthodes prometteuses d’empilement des stériles avec des matériaux fins telles que la co-disposition, l’entremêlement par couches et l’encapsulation (couvertures supérieure et inférieure). Ces méthodes sont basées sur l’utilisation de matériaux fins disposés en couche jouant le rôle de barrières capillaires qui doivent demeurer saturées même en période de sécheresse, de manière à diminuer la diffusion de l'oxygène et ralentir le mouvement de convection thermique de l'air. Ces couches peuvent être constituées de résidus miniers, disponibles en grande quantité sur place. Ces résidus eux-mêmes générateurs d'acidité, pourraient être neutralisés par des résidus industriels fins et basiques tels que les poussières de four de cimenterie et des boues rouges d'aluminerie. Cette problématique générale a fait l’objet de nos travaux. Afin de vérifier l'efficacité de la technique de mélange proposée, des essais en conditions statiques (batch) et en conditions dynamiques (colonnes) ont été poursuivis en laboratoire. Les résultats obtenus en batch avec des résidus se voulant représentatifs ont mis en évidence le pourcentage minimum (10% en poids) requis en ajout alcalin pour obtenir une neutralisation efficace. Ils ont aussi permis de documenter les interactions chimiques entre les différents matériaux. Les essais en colonnes ont permis d’observer le comportement hydrogéochimique engendré par les différentes dispositions de matériaux fins et de stériles. Ainsi, une couche de matériaux fins disposée sous des stériles offrira une meilleure neutralisation à court terme, tandis qu’une couche disposée au-dessus offrira une meilleure neutralisation à long terme. La co-disposition des matériaux ne permet quant à elle qu’une neutralisation limitée dans le temps. Enfin, une extraction séquentielle a permis de s’assurer de la bonne fixation des métaux. / Acid mine drainage (AMD) is the most serious environmental problem facing the mining industry. AMD is formed when sulfide minerals in waste rock or tailings are oxidized in the presence of water and oxygen to form highly acidic, sulfate and metals-rich drainage. Some methods exist to reduce the formation of AMD in a waste rock pile: layered co-mingling, cover, liner and co-disposal of waste rock with fine materials to limit oxygen fluxes. These methods are based on the use of mine tailings. The aims are to limit the transfer of oxygen and water in a waste rock pile during its construction and reduce thermal gas convection. However, mine tailings can themselves generate AMD and need to be neutralized by the addition of alkaline material. The purpose of this study is to evaluate the capacity of alkaline industrial wastes to neutralize tailings. Alkaline industrial wastes which were selected are cement kiln dust (CKD) and red mud bauxite (RMB). These alkaline materials are used to keep neutral conditions even if water saturation is disrupted. A series of batch leaching tests and column leaching tests were conducted in order to investigate the long-term neutralization potential of alkaline materials and the quality of the drainage water. The batch leaching tests have indicated the minimum percentage (10%) of alkaline material required to keep neutral pH conditions, and to discern whether mineral solubility controls exist for particular elements. Column leaching tests have shown the hydrogeochemical behaviour of different dispositions of materials. When the fine-grained layer overlays reactive waste rock, a delay was observed before obtaining near neutral pH. In the cases where the fine-grained layer is below or mixed with the waste rock, the near neutral pH values are directly reached. The co-disposition offers short-term neutralisation only. Finally, a sequential extraction method was used to determine the degree of fixation of metals.

Une investigation cryohydrogéophysique de proche surface a été menée dans un petit bassin versant à proximité de la communauté Inuite d’Umiujaq, au Québec nordique. Cette investigation s’inscrit dans la cadre du déploiement du réseau Immatsiak, un réseau de puits d’observation des eaux souterraines en zone de pergélisol discontinu dans un contexte de changements climatiques. Le but de cette investigation est de recueillir de l’information sur la structure des dépôts quaternaires qui abritent l’aquifère, la distribution du pergélisol et la topographie du socle rocheux afin de créer un modèle cryohydrogéologique tridimensionnel (3D) du bassin versant. Ultimement, ce modèle sera utilisé pour des travaux de simulation numérique de l’écoulement de l’eau souterraine dans le bassin versant afin d’évaluer les impacts du réchauffement climatique sur cette ressource naturelle exploitable pour alimenter en eau potable les communautés Inuites. L’approche géophysique employée se base principalement sur la tomographie de polarisation provoquée, une méthode électrique bien adaptée à l’investigation de dépôts meubles en présence de sols gelés. Cependant, l’extraction d’information quantitative de cette investigation pour contraindre la construction du modèle cryohydrogéologique 3D représente un défi. Pour y parvenir, une méthodologie d’interprétation quantitative basée sur les concepts de modélisation directe et d’inversion en géophysique a été développée. Cette méthodologie fait appel aux gradients de résistivité et de chargeabilité électrique pour localiser les contacts entre les différentes unités géologiques du bassin versant étudié afin de lever certaines ambiguïtés et d’accroître l’objectivité de l’interprétation. Le recours à deux autres méthodes géophysiques complémentaires, soit le géoradar et la sismique réfraction, a permis d’accroître d’avantage l’objectivité des interprétations et d’ajouter des contraintes pour la construction du modèle cryohydrogéologique 3D. Le développement du modèle s’appuie sur une approche dite génétique qui définit un nombre restreint de géofaciès sur la base des mécanismes en jeu au moment de leur mise en place. Cette approche fournit une vision cohérente des relations stratigraphiques et des changements de propriétés physiques à l’échelle du bassin versant. Le modèle cryohydrogéologique 3D présenté dans ce mémoire est le fruit d’une synthèse de l’information tirée des investigations géophysiques, de forages, d’essais de pénétration au cône, de cartographie des dépôts de surface par photo-interprétation et d’un modèle numérique de terrain.

Le bassin du Belt-Purcell est connu pour le gîte de type SEDEX de Sullivan et ses veines à Ag-Pb-Zn. Les veines du bassin de Purcell sont classées en trois types : 1) riches en Pb-Zn composées de sphalérite, galène, pyrrhotite, freibergite et pyrite; 2) riches en Pb-Ag-Cu-Au et composées de galène, pyrite, freibergite et d’or et; 3) veines et remplacements riches en Ag-Pb-Zn et composées de sphalérite, galène, pyrite et freibergite. La datation Ar/Ar de séricite hydrothermale du gîte de Type 3 Ptarmigan donne un âge de 133,1 ±0,7 Ma. Le soufre des veines de Type 1 et 2 encaissées par les roches du Purcell inférieur provient du lessivage de la pyrite bactériogénique disséminée. Le soufre des veines et remplacements de Types 2 et 3 encaissées par les roches du Purcell supérieur est issu de la dissolution de nodules de sulphates contenus dans les carbonates suivi par une réduction thermochimique. Les veines ont été formées par des fluides hydrothermaux métamorphiques générés durant deux périodes : 1) veines de Type 1 au cours du Protérozoïque contenant du plomb non-radiogénique et; 2) veines et replacements de Types 2 et 3 au cours du Mésozoïque (Crétacé ou Tertiaire) contenant du plomb radiogénique. / The Belt-Purcell Basin hosts the world class Sullivan SEDEX deposit in British Columbia. The veins in the Purcell basin are classified in 3 different types: 1) Pb-Zn veins are composed of sphalerite, pyrrhotite, galena, freibergite and pyrite; 2) Pb-Ag-Au-Cu veins characterized by galena, pyrite, freibergite and gold whereas 3) Ag-Pb-Zn vein and replacement deposits are composed of sphalerite, galena, pyrite and freibergite. Hydrothermal sericite from the Type 3 Ptarmigan deposit yields an age of 133.1±0.7 Ma. Sulphur in Types 1 and 2 veins hosted in Lower Purcell sedimentary rocks results from leaching of bacteriogenic pyrite from clastic sedimentary rocks of the Aldridge Formation. Types 2 and 3 vein and replacement deposits hosted in the Upper Purcell rocks have sulphur that results from dissolution contained in the carbonate rocks of the Purcell Basin followed by thermochemical reduction. Types 1, 2 and 3 vein and replacement deposits are formed by metamorphic fluids generated at different times. Type 1 veins were formed by Proterozoic fluids whereas Types 2 and 3 vein and replacement deposits were formed during the Mesozoic. Type 1 Pb-Zn veins have a non-radiogenic Proterozoic lead. Type 2 and 3 vein and replacement deposits have a radiogenic Mesozoic lead signature.