La différenciation crustale, qui donne à la croûte continentale ses caractéristiques spécifiques, est un processus qui dépend notamment du transfert vers la surface de magmas d'anatexie formés à la base de la croûte. Une alternative au modèle de "dyking", dominant dans la littérature, est la migration pervasive des magmas d'anatexie. Ce mécanisme de transfert forme des complexes d'injections qui sont des zones de haut grade métamorphique dans lesquelles de grandes quantités de leucogranites sont injectées de façon pervasive. Les complexes d'injections sont avant tout décrits et définis comme des réseaux d'extraction et de transfert de magmas dans la littérature. Cependant, l'observation de ces terrains et les modélisations numériques laissent supposer qu'une partie non-négligeable de magmas est piégée dans ces réseaux. L'hypothèse testée au cours de ce doctorat est que les complexes d'injections sont des zones d'accumulation de magmas. Il est aussi postulé que cette accumulation de magmas a une influence importante sur certains paramètres de la croûte continentale. Pour tester ces hypothèses, une étude de terrain basée sur une cartographie régionale de la sous-province d'Opinaca a été effectuée. Les terrains de l'Opinaca sont surtout composés de roches métasédimentaires (90 % de métagreywackes et à 10 % de métapélites) qui contiennent une quantité variable de leucogranites présents sous forme de veines et de dykes. L'analyse métamorphique des terrains métasédimentaires indique que le degré maximal de fusion partielle à l'échelle régionale est d'environ 15 %. En comparaison, grâce à la description d'un grand nombre d'affleurements, il est estimé que le contenu typique d'un affleurement en leucogranite est d'environ 65 %. Cette différence entre la quantité de leucogranites produits in situ (15 %) et la quantité de leucogranites observée (65 %), qui est plus grande que les erreurs pour chacune des estimations, indique que le complexe d'injection de l'Opinaca agit comme un réservoir de magmas d'anatexie. L'accumulation de magmas se situe à des niveaux profonds de la croûte, plus profonds que les modèles classiques. Cela a des implications sur certains paramètres de la croûte. Notamment, les leucogranites sont enrichis en éléments producteurs de chaleur comparativement à leur source et aux métasédiments en général. L'accumulation de leucogranites dans le complexe d'injection de l'Opinaca se traduit alors par une augmentation de production de chaleur à des niveaux profonds (relativement à un scénario où les granites sont transportés dans la croûte supérieure). L'analyse lithogéochimique, associée à la pétrographie, montre que les leucogranites accumulés dans le complexe d'injection de l'Opinaca sont presque tous issus d'un fractionnement précoce (interprété comme un fractionnement "en route" des leucogranites). L'analyse des leucogranites montre des évidences (géochimiques et pétrographiques) d'un fractionnement de feldspath potassique qui forme des cumulats et un liquide résiduel enrichi en plagioclase albitique et en quartz. De nombreux leucogranites montrent des évidences géochimiques (appauvrissement extrême en terres rares), pétrographiques (présence de grenat) et texturales (grande proportion de pegmatites) qui indiquent que le complexe d'injection de l'Opinaca est composé majoritairement de granites évolués. L'accumulation de ceux-ci dans la croûte moyenne profonde a des implications pour la différenciation crustale, car cela remet en cause la vision classique du transfert et de l'évolution des leucogranites dans l'ensemble de la croûte. Une conséquence importante est la capacité des complexes d'injections à libérer des fluides à la fin de l'épisode métamorphique. Ceux-ci peuvent réhydrater des assemblages de haut grade et possiblement produire une fusion partielle secondaire par influx d'eau. L'ensemble de l'étude a permis de mieux comprendre les mécanismes et l'impact de la mise en place pervasive de magmas d'anatexie dans la croûte continentale. Les conséquences de la mise en place d'un complexe d'injection, soulevées dans le cadre de cette recherche, sont importantes dans la compréhension globale de la croûte continentale et du processus de différenciation.

La présence d’enrichissements en Os, Ir et Ru (collectivement nommés éléments de sous-groupe de l’Ir, ou IEGP) dans les roches plutoniques riches en chromites, ainsi que l’observation de corrélations positives entre les concentrations en IEGP et en Cr de nombreuses séquences mafiques à ultramafiques pauvres en sulfures, suggèrent fortement que la chromite exerce un rôle important sur le fractionnement des IEGP, et par extension du Rh, lors de la cristallisation fractionnée des magmas sous-saturés en sulfures. Cependant, il n’a toujours pas été établi si ce fractionnement est contrôlé par l’incorporation des IEGP et du Rh dans la chromite ou par la co-cristallisation de minéraux du groupe du platine (MGP) avec la chromite. De plus, puisque le contenu en MgO corrèle également avec les concentrations en IEGP, il semble que l’olivine pourrait également jouer un rôle en ce qui a trait au fractionnement de ces éléments. Afin d’étudier l’effet de la cristallisation de la chromite sur le fractionnement des IEGP et du Rh dans les magmas sous-saturés en sulfures, nous avons déterminé à partir d’analyses in situ par ablation laser couplée à un spectromètre de masse (LA-ICP-MS) l’abondance de ces éléments dans les chromites des picrites de la Grande Province Ignée d’Emeishan (ELIP) au sud-ouest de la Chine. Les signaux d’analyse pour les IEGP et le Rh sont généralement constants, indiquant que ces éléments sont distribués de manière homogène dans la structure de la chromite. Les concentrations médianes en Os, Ir, Ru et Rh sont de 30, 23, 248 et 21 ppb, respectivement. L’observation d’une corrélation positive entre les ratios Fe3+/(Cr + Al + Fe3+) et les concentrations en Rh des chromites d’Emeishan suggère que l’incorporation du Rh dans la chromite est contrôlée par le degré d’inversion de la structure du spinelle, et donc, que le Rh est sensible aux variations de la fugacité d’oxygène au sein des magmas picritiques de la ELIP. D’autre part, il semblerait que l’enrichissement en Os, Ir et Ru soit contrôlé par d’autres paramètres tels que la température élevée des magmas picritiques et/ou la présence de concentrations élevées en IEGP dans ces magmas. Basés sur des calculs empiriques, les coefficients de partage obtenus lors de cette étude suggèrent que l’ordre de compatibilité des IEGP et du Rh dans les chromites d’Emeishan est la suivante : Ru ( = 119) > Rh ( = 43) > Ir ( = 21) > Os ( = 17). Malgré la forte compatibilité des IEGP et du Rh dans la chromite, les calculs de bilan de masse démontrent que la chromite ne contrôle pas la totalité du budget roche totale en IEGP et en Rh avec un maximum de ~85% du budget en Ru, ~50% du budget en Rh, et moins de 25% des budgets en Os et en Ir. La présence de grains micrométriques de MGP, tels que de la laurite (RuS2), des alliages d’Os-Ir±Ru et des alliages de Pt-Fe (±IEGP et Rh), lesquels ont été observés à partir d’analyses in situ par LA-ICP-MS et par microscopie électronique à balayage, pourrait être à l’origine du budget roche totale en IEGP et en Rh qui n’est pas contrôlé par la chromite. Cependant, en supposant que les IEGP et le Rh peuvent être modérément compatibles avec l’olivine, celle-ci pourrait également contribuer au contrôle de ces éléments en raison d’une grande quantité de phénocristaux dans les picrites d’Emeishan (jusqu’à ~50% volumique). Basés sur une modélisation numérique, nous concluons que la chromite, l’olivine et les MGP jouent tous un rôle en ce qui a trait au fractionnement des IEGP et du Rh durant les premiers stades de la cristallisation fractionnée des magmas picritiques. De plus, nous avons établi que l’incorporation préférentielle du Ru dans la structure de la chromite est à l’origine des anomalies en Ru observées à partir des profils en Ni-Cu-EGP normalisés au manteau primitif des basaltes de la ELIP. D’autre part, l’importance relative de l’olivine et des MGP pour le contrôle des IEGP et du Rh demeure incertaine et pourrait s’avérer être un sujet clé pour de nouvelles investigations.

La série de roche volcanique Thingmúli en Islande est très bien connue comme un exemple classique de liquides issus de cristallisation fractionnée. Dans ce projet deux objectifs ont été fixés. Le premier consiste à tenter de déterminer quelle est l’origine des macrocristaux de plagioclases tandis que le second consiste à déterminer si la cristallisation fractionnée de ces macrocristaux peut produire une variation chimique observable dans les différents types de laves d’un même volcan. La cristallisation fractionnée sera étudiée ici, autant comme un processus chimique qu’un processus physique. Cette étude prend donc en compte la chimie des roches ainsi que la taille des cristaux afin de vérifier et clarifier l’effet de la cristallisation fractionnée. Une analyse au XRF de l’Université de Liège a été réalisée afin d’obtenir la concentration roche-totale de tous les éléments des échantillons. Puis une analyse à la microsonde électronique de l’Université Laval a été faite afin d’obtenir les éléments majeurs des plagioclases. Pour finir, une analyse au LA-ICP-MS a été réalisée à l’Université du Québec À Chicoutimi afin d’obtenir les concentrations des éléments traces des plagioclases des échantillons. Parallèlement à cela, une étude texturale a été réalisée à l’aide des courbes CSD (Crystal Size distribution). Pour répondre au premier objectif, des calculs avec les équations de Namur et al. (2012) et une comparaison des coefficients de partage avec la compilation de données de Bédard (2006) ont été effectués. Il en est ressorti que la plupart des macrocristaux qui composent les roches sont des antécristaux en déséquilibre avec le liquide initial. La plupart de ces liquides ont déjà eu un fractionnement des plagioclases avant l’incorporation d’antécristaux. Pour atteindre le second objectif, un bilan de masse, une modélisation du fractionnement avec l’équation de Rayleigh et une modélisation avec le logiciel Pele ont été réalisés. Suite au bilan de masse, lors du fractionnement, l’effet de la cristallisation des macrocristaux de plagioclases ne semble pas faire une grande différence entre le liquide restant et les roches totales. En effet, l’écart créé n’est pas suffisant (1 à 3 %) par rapport à la réalité observée. La modélisation du fractionnement avec l’équation de Rayleigh a montré que la tendance générale des courbes de fractionnement ne semblait pas être vraiment en accord avec la tendance générale des données roches totales de nos échantillons. Or, si le fractionnement ne suit pas la tendance générale créée par les roches totales, cela signifie que les macrocristaux de plagioclases ne sont pas les seuls responsables de l’évolution chimique du magma. Pour finir, la modélisation avec le logiciel Pele a démontré que la cristallisation des plagioclases se produit majoritairement entre 1200 et 1000 °C, donc que la plupart des plagioclases se retrouvant dans les roches intermédiaires et felsiques (ayant des températures de formation plus froides) se sont formés lors de la formation des basaltes. Donc les macrocristaux de plagioclases ne peuvent pas à eux seuls expliquer l’évolution et la variation chimique de la suite magmatique. Cela implique que le fractionnement simultané de plusieurs phases minérales (plagioclases, clinopyroxènes, magnétites…) ainsi qu’un apport extérieur de matière semble être à l’origine de la différentiation du magma de la suite volcanique de Thingmúli. D’après l’étude texturale, il semblerait que lors de la création des basaltes, il y a eu un premier mélange de magma créant les ruptures de pente sur les CSD ayant les plagioclases les plus matures. Puis, avant l’éruption des rhyolites, il y aurait eu mélange d’un autre magma leur apportant de nouveaux antécristaux.

Les carbonatites sont d’excellentes cibles d’exploration pour les éléments des terres rares (ETR) puisqu’elles en sont naturellement riche. Or, cet enrichissement n’est pas suffisant pour former une concentration en ETR rentable. Un mécanisme de concentration des ETR s’avère alors nécessaire. Trois mécanismes sont communément considérés : magmatique, hydrothermal et supergène. La quasi-totalité des enrichissements en ETR dans les carbonatites sont actuellement interprétés comme étant le résultat d’une remobilisation hydrothermale des ETR par lessivage de minéraux primaires. En général, les tonnages associés à ce type de mécanisme sont trop faibles pour être économiques. Une récente campagne de forage dans la carbonatite de Saint-Honoré indique qu’elle fait exception. En effet, le tonnage est significatif et peut être classé comme étant un gisement de classe mondiale. Cette campagne de forage a été effectuée à de grandes profondeurs ce qui permet d’étudier la carbonatite en écartant l’interaction avec les eaux de surface qui est significatif dans la plupart des carbonatites. Un nouveau modèle combinant le magmatisme et l’hydrothermalisme est proposé pour expliquer la minéralisation en ETR de la carbonatite de Saint-Honoré. Selon ce modèle, des minéraux de ETR ont cristallisé durant la mise en place de la phase tardive de la carbonatite. En effet, la concentration en ETR s’est enrichie progressivement par processus de cristallisation fractionné pour atteindre un point de saturation et de cristallisation. Par la suite, un fluide hydrothermal a remobilisé la minéralisation en place pour former de fines aiguilles de bastnaesite et de monazite typique des minéralisations hydrothermales dans les carbonatites. Ce modèle est basé sur l’observation pétrographique et géochimique de la Fe-carbonatite de Saint-Honoré. D’une part, les textures caractéristiques d’une minéralisation hydrothermale dans les carbonatites sont présentes : des amas minéralisés polyminéralogiques à croissances radiales à partir des carbonates et de la baryte, la présence d’halite, une silicification et une minéralisation post-bréchique. Il est à noter que les grains de baryte sont interprétées comme étant primaires puisqu’elles sont bréchifiées, altérées et silicifiées par le fluide hydrothermal. D’autre part, dans la partie plus profonde de la carbonatite des inclusions de bastnaesite dans des barytes primaires suggèrent qu’il y a eu précipitation des ETR avant ou pendant la formation des barytes primaires donc avant l’évènement hydrothermal. L’activité hydrothermale est interprétée comme étant plus faible en profondeur, car il y a une diminution de la concentration d’halite, la bréchification est moins intense et il y a moins d’inclusions fluides secondaires captées. Cette cristallisation magmatique en ETR peut être un facteur important pour former des gisements de haut tonnage. Un exemple classique d’un gisement magmatique est celui de Mountain Pass en Californie où les cristaux idiomorphes de bastnaesite peuvent être centimétriques. De plus, la présence de baryte primaire et/ou abondante serait un critère d’exploration pour les carbonatites puisqu’il semble refléter une fusion partielle extrêmement faible du manteau additionné à une cristallisation magmatique des ETR.

La stratigraphie et la sédimentologie des dépôts quaternaires ont une grande influence sur l’écoulement de l’eau souterraine dans les aquifères de ces milieux. La description et la détermination des unités, lithofaciès ou hydrofaciès, deviennent donc importantes dans les travaux de terrain lors de l’étude et de la caractérisation d’un aquifère dans ces milieux. Diverses classifications utilisées dans le domaine de l’eau souterraine ont été étudiées pour suggérer des modifications et même une nouvelle classification dans le cas des hydrofaciès. La construction de modèles conceptuels 3D d’aquifères constitue un défi important surtout dans les dépôts quaternaires qui présentent une structure interne complexe. La complexité des agencements hydrostratigraphiques nécessite souvent un certain niveau de simplification stratigraphique et structurale pour incorporer ceux-ci dans des modèles 3D numériques d’écoulement souterrain. Les effets de simplifications hydrostratigraphiques, utilisant la conductivité hydraulique équivalente, sur la précision des modèles numériques d’écoulement souterrain 3D sont évalués à partir d’un exemple. Pour construire le modèle détaillé de l’aquifère du bassin versant de la rivière Mistouk (Saguenay-Lac-Saint-Jean, Québec), des données existantes ainsi que de nouvelles données ont été utilisées. Les résultats des simulations numériques d’écoulement à partir du logiciel Feflow pour les différents modèles simplifiés montrent qu’il est possible, avec limitations, de simplifier un modèle hydrostratigraphique 3D. Le degré de justesse des modèles dépend du degré de simplification adopté, mais les résultats suggèrent que la variabilité des résultats obtenus reste modérée. La méthodologie de simplification hydrostratigraphique pour la réalisation de modèles numériques d’écoulement pourra être adoptée pour la simulation des écoulements souterrains dans d’autres contextes d’aquifères de dépôts et devrait ainsi être utile pour les modélisateurs.

Le secteur de la mine Marbridge se situe dans la moitié sud de la Sous-province de l’Abitibi, soit plus précisément à la base du Groupe de Malartic, dans un assemblage de roches volcaniques mafiques et ultramafiques. La mine Marbridge, associée à des komatiites, a été en exploitation de 1962 à 1968 et a été opérée, à cette époque par deux compagnies, soient Falconbridge Nickel Mines Ltd et Marchant Mining Company Ltd. Ils ont extrait au total, de 4 lentilles minéralisées, plus de 700 000 tonnes de minerai à 2,28 % Ni et 0,17 % Cu. L’environnement géologique du secteur de la mine Marbridge peut être divisé en 3 blocs distincts. Les blocs SO et NE sont caractérisés par des assemblages de roches ultramafiques-mafiques d’affinité tholéiitique. Le bloc central comprend des volcanites felsiques d’affinité calco-alcaline et un assemblage de roches volcaniques mafiquesultramafiques d’affinité transitionnelle à calco-alcaline. On y retrouve également une unité volcanosédimentaire d’affinité transitionnelle à calco-alcaline. À l’intérieur de cette unité, une sous-unité fragmentaire, interprétée comme un tuf à lapillis et à blocs, a été identifiée. Ces assemblages sont parsemés et recoupés d’intrusions gabbroïques à tonalitiques sous forme de dykes. Les blocs SO et NE présentent un degré de déformation moindre tandis que le bloc central correspond à une zone de déformation majeure qui se caractérise par des linéations d’étirement très fortement développées et qui plongent modérément vers l’est. Ce bloc présente les évidences de deux phases de déformation ductile (D1 et D2). La schistosité principale, Sp, est de direction générale NO-SE, mais est reprise par des plis P2. Un clivage de crénulation, S2, de plan axial est localement reconnu et sa direction est E-O. Le métamorphisme atteint le faciès des amphibolites. La lentille minéralisée no 1, d’épaisseur métrique et de direction NO-SE est composée de pyrrhotite, de pentlandite, de pyrite et d’un peu de chalcopyrite. Elle est encaissée dans une unité basaltique et elle montre des relations angulaires avec la direction des fabriques Sp et des couches d’orientation N-S. Ces éléments soutiennent l’hypothèse d’une remobilisation tardi- à post-D2 de la lentille no 1. Les polarités observées et interprétées sur le terrain pour la séquence de la mine Marbridge permettent de proposer plusieurs scénarios dont deux qui ont des incidences sur la source du soufre pour la formation des lentilles minéralisées et donc du vecteur d’exploration. Dans l’hypothèse d’une séquence à polarité sud-ouest, l’unité volcanoclastique sédimentaire située au nord des lentilles minéralisées pourrait représenter la source du soufre. Mais dans l’hypothèse d’une séquence à polarité NE, l’unité de volcanites felsiques riches en pyrrhotite/pyrite pourrait alors agir comme source du soufre. Cette dernière interprétation est compatible avec les polarités observées et permettrait de soutenir l’hypothèse d’un enrichissement en sulfures associé à un système volcanogène de type SMV qui aurait par la suite été recouvert par une séquence volcanique komatiitique.

Studying subaqueous volcanic centres is still a costly and logistically complicated endeavor. The study of exposed ancient sequences on land eliminates these obstacles and edifices are often eroded in such a manner that a cross-section through the edifice is visible. Vertically-dipping Archean strata allow for the study of synvolcanic structures and the internal architecture of subaqueous volcanic complexes. The Abitibi greenstone belt in Canada, and specifically the Blake River Group, hosts numerous subaqueous volcanic centres including the Blake River Megacaldera complex (BRMCC). Three caldera structures are found within the BRMCC: the host Misema Caldera and the nested and overlapping New Senator and Noranda Calderas. Of particular interest is the southeastern sector of the New Senator Caldera (SNSC) and its proximal association to the 54 Mt Horne Au-rich volcanogenic massive sulfide (VMS) deposit. Detailed mapping of intrusive and volcanic facies, along with site-specific geochemical and geochronological analysis at selected outcrop localities throughout the SNSC allow for the identification of individual eruptive and intrusive events. These events dominantly produced effusive mafic lavas and intrusions with intermittent felsic deposits. With the use of structural data and the geometry of synvolcanic dykes, volcanic and intrusive facies are grouped into “internal” and “external” blocks. These blocks compose a volcanic complex known as the Rouyn-Pelletier Caldera Complex (RPCC). This study predominantly constrains the Pelletier, Senator and Glenwood blocks but also defines boundaries and facies of the Chadbourne, Horne and Stadacona blocks and places the Horne deposit within the architecture of the RPCC. Voluminous mafic lavas and intrusions of the Pelletier block represent the terminal stages of seamount construction and compose the first caldera floor. Following emplacement of these facies, a trapdoor collapse event allows for the emplacement of mafic ponded lavas that compose the majority of the Senator block. Piecemeal-type faulting follows this event and permits the extrusion and intrusion of facies of the Glenwood block, dominated by the Glenwood Felsic Flow Complex. These deposits form yet another caldera floor as the complex continues to build and shallow. Shallowing of the edifice permits a shift to more explosive activity that is one of the waning phases of caldera development and represented by volcanic facies of the Horne deposit. L’étude des centres volcaniques sous-marins est un processus couteux qui présente de nombreux défis au niveau technologique et qui ne permet que d’observer la portion superficielle des édifices volcaniques. Toutefois, l’étude des séquences volcaniques anciennes et cratonisées permet une analyse de la structure interne des édifices, ceci étant du au basculement et à l’érosion des strates volcaniques. Les séquences archéennes de pendage abrupt sont des exemples permettant l’analyse de l’organisation et de l’architecture interne d’anciens édifices volcaniques sous-marins. La ceinture de roches vertes archéennes de l’Abitibi au Canada et plus spécifiquement, le Groupe de Blake River, contient plusieurs centres volcaniques sous-marins interprétés comme faisant partie de complexes de calderas. Le complexe de mégacaldera du Blake River (BRMCC) comprend trois calderas distinctes, la grande caldera de Misema sur laquelle se superpose les calderas imbriquées de New Senator et de Noranda. L’interêt de cette étude porte plus particulièrement sur la portion sud-est de la caldera de New Senator (SNSC) à cause de son association avec le gisement de sulfures massifs volcanogènes aurifère de Horne (54 Mt). Une cartographie détaillée des faciès volcaniques et des intrusions a été réalisée sur des affleurements clés de la SNSC. Des analyses lithogochimiques et des déterminations géochronologiques ont également été réalisées afin de caractériser les événements effusifs et intrusifs. L’empilement volcanique résulte de l’effusion massive de lave mafique avec des intercalations de dépôts felsiques. À l’aide des données structurales et de l’organisation des dykes synvolcaniques, les faciès volcaniques et intrusifs ont été regroupés selon différents blocs dits « interne » et « externe ». Ces blocs font partie d’un complexe volcanique défini comme étant le « Complexe volcanique de Rouyn-Pelletier (CVRP)». Cette étude met l’emphase plus particulièrement sur les blocs de Pelletier et de Glenwood mais permet aussi de définir les limites et les faciès des blocs de Chadbourne, Horne et de Stadacona et situe le gisement de Horne au sein de l’architecture du CVRP. Les coulées volumineuses de lave mafique et les intrusions au sein du bloc Pelletier représente le stage terminal de la construction d’un mont sous-marin composant le plancher de la caldera. Un effondrement de type « trapdoor » a permis la mise en place de lacs de lave sous-marin qui caractérisent le bloc Senator. Par la suite, les mouvements de failles ont fragmenté le milieu (peacemeal faults) ce qui a permis la mise en place des facies constituant le bloc Glenwood dominé par le Complexe felsique de Glenwood. Ces dépôts ont alors formé le plancher d’une autre caldera au fur et à mesure que le complexe s’est édifié. L’émergence de l’édifice a engendré une transition vers un volcanisme plus explosif représentant la phase terminale de l’évolution de la caldera et qui s’exprime par les facies associés au gisement de la mine Horne.

Ce projet, financé à 100% par SOQUEM Inc., avait pour but de déterminer les facteurs de contrôles sur la formation d’une minéralisation aurifère au sein d’un pluton (Stock de Boyvinet) et de développer un modèle métallogénique pour le secteur du Lac Shortt, à Desmaraisville en Abitibi. Dans un premier temps, une lecture exhaustive de la littérature a permis de préciser les caractéristiques propres à certains modèles métallogéniques basées sur des relations de terrain et d’analyses fines en laboratoire. Ces caractéristiques ont été testées et ont permis de développer un modèle métallogénique pour générer des cibles d’exploration tant à l’échelle locale que régionale. Le Stock de Boyvinet, dans la région du Lac Shortt (SOQUEM Inc.- MDN), renferme une minéralisation aurifère à faible teneur associée à des veinules de quartz et des zones d’altération hydrothermale. Ce stock a longtemps été considéré comme une syénite. Toutefois, une étude minéralogique de l’intrusion a donné lieu à une réinterprétation de la nature de l’intrusion, car composée de feldspaths (albite; ±40%), d’amphiboles (hornblende; ±10%) sous forme de phénocristaux avec en phases interstitielles des feldspaths potassiques à texture perthitique, du quartz, des carbonates (±10%) des minéraux opaques ainsi que de la titanite (±5%). Certaines phases mineures comme l’épidote, le quartz, la chlorite, les carbonates, la pyrite, ilménite, hématite et magnétite (±1-5%) sont également observées. Cette minéralogie est définie comme un résultat de l’altération hydrothermale d’un pluton à priori de composition monzodioritique/monzonitique. Les caractéristiques géochimiques indiquent une affinité calco-alcaline avec une anomalie négative en Nb et Ta, et un fractionnement LaN/YbN = 22. Les roches environnantes sont chimiquement comparables, permettant d’interpréter une source d’origine similaire. Les altérations hydrothermales s’expriment par des assemblages aux proportions variables d’albite, hématite, carbonates, silice, chlorite, pyrite et magnétite. Les zones altérées (n=25) sont caractérisées par des gains forts en Si, Na, K et Ca ainsi que des pertes en FeO. Les enrichissements en or sont en lien avec les zones d’altération, mais les assemblages minéralogiques sont variables, incluant: albite-hématite-pyrite et carbonates-silice-chlorite-pyrite. Les pyrites (n=53) ont été analysées par LA-ICP-MS au LabMater (UQAC). Des zonalités sont identifiées entre les coeurs poreux et les bordures recristallisées. Les assemblages métalliques Bi-Te-Cu-Ag-Sb sont typiquement d’origine magmatique et associés aux coeurs alors que les bordures à As-Ni-Co-Se sont caractéristiques des fluides métamorphiques. Des valeurs aurifères moyennes de 3,81 ppm, jusqu’à un maximum de 95,5 ppm dans les coeurs, par rapport à 0,32 ppm (maximum analysé de 1,32 ppm) dans les bordures permettent de proposer une relation directe entre les pyrites formées à partir des fluides magmatiques et la minéralisation aurifère. Des grains d’or libre se retrouvent également dans des fractures tardives de la pyrite. Les inclusions fluides ont été analysées (n=24) par spectrométrie de masse à sonde-solide au LAMEQ (UQAC). Les fluides hydrothermaux ont été étudiés en fonction de deux groupes: minéralisés (n=14) et stériles (n=10). Cette subdivision été définie selon les altérations hydrothermales et la présence de pyrite en proportion importante (≥2%). Malgré cette distinction, les fluides sont de compositions similaires, composés majoritairement de H2O (50 - 100%; moy. 84,5%) et CO2 (<50%; moy. 12,6%) avec, pour certains, des proportions plus élevées de H2 (<2,1%; moy. 0,44%), de N2 (<5,7%; moy. 2,1%) et de C2H6 (<3,1%; moy. 0,43%). Cette signature est typique des fluides d’origine métamorphique et constituent les derniers fluides enregistrés par les veines. Deux processus minéralisateurs superposés sont proposés : magmatique et métamorphique. Une fénitisation primaire de l’encaissant, induite par des fluides magmatiques alcalins régionaux, est responsable d’un enrichissement aurifère et de l’altération en albite-hématite-pyrite précoce. La présence de plusieurs intrusions alcalines tardives dans la région et de la carbonatite du Lac Shortt, supporte cette interprétation. Une minéralisation orogénique est superposée sur la fénitisation, avec localement le développement de veinules de quartz-carbonates-pyrite et la surimposition des bordures de pyrites primaires.

Le corridor de déformation du Lac Dufresne (CDLD) est localisé à la frontière de la Province de Supérieur et de la Province de Grenville, dans la partie orientale de la zone volcanique nord de la Sous-province d’Abitibi. Il est spatialement associé à une bande de volcanites mafiques bordée de part et d’autre d’intrusions felsiques calco-alcalines. Une multitude de dykes felsiques sont associés à une structure bréchique présentant des valeurs anomales en or dont l’indice Lac Dufresne. Le ministère de l’Énergie et des Ressources naturelles et l’Université du Québec à Chicoutimi ont initié ce projet de recherche dans le but d’établir l’histoire géologique, structurale et métallogénique du CDLD. La méthode classique jumelant la cartographie détaillée, l’observation macroscopique et microscopique d’échantillons et l’interprétation d’analyses géochimiques a été employée pour : 1) déterminer la signature structurale du CDLD et son influence sur la minéralisation; 2) établir les relations entre les dykes felsiques du CDLD et les plutons avoisinants et 3) déterminer les événements de minéralisation dans un cadre chronologique, en référence avec les événements plutoniques et tectoniques. Trois événements de déformation ont été documentés lors de cette étude. Le premier événement est associé à la formation de la schistosité principale EO qui est de plan axial aux plis régionaux. Le deuxième événement est responsable du clivage secondaire NE qui est de plan axial à des plis asymétrique en Z. Dans la région, le dernier événement est en général associé à la déformation grenvillienne. Par contre, l’étude structurale du CDLD a démontré une différence de relation entre le Cs et la Sp. Cette nouvelle observation permet de supposer que la réorientation de la Sp est associée à un épisode de déformation archéen et non pas grenvillien. Un lien syngénétique a été fait entre de nombreux dykes felsiques observés dans le secteur du lac Dufresne et le pluton de La Dauversière. L’hypothèse d’un lien entre le magmatisme du pluton de La Dauversière et la minéralisation aurifère du Lac Dufresne n’est pas démontrée dans cette étude mais demeure possible. L’étude détaillée de la brèche minéralisée a permis de diviser en cinq étapes sa genèse. Sa compréhension a permis d’établir le cadre chronologique de la minéralisation de l’indice Lac Dufresne et permet d’établir des guides pour l’exploration au sein de la zone tectonique du Front de Grenville.

The Voisey’s Bay Ni-sulfide deposit is the 6th largest magmatic Ni-sulfide camp in the world. The intrusion hosting the mineralization was emplaced in the suture zone between the Archean Nain and Paleoproterozoic Churchill province in Labrador, Canada at 1.3 Ga. This study documents the host minerals of chalcophile and platinum-group elements (PGE) in the massive sulfide of the Ovoid ore body. The aims of the project were: a) to examine the behavior of the elements during crystallization and slow cooling of a sulfide liquid. Voisey’s Bay was emplaced at a greater depth than most deposits and is coarser grained, thus exsolution may have occurred to a greater extent than in other deposits; b) to add to the data base on chalcophile and platinum-group element contents of base-metal sulfides (BMS) from magmatic sulfide deposits in order to use these as an exploration tool. Twenty-one samples of different mineralization styles were selected from the Ovoid ore body covering the range in mineralogy and textures (disseminated sulfide, breccia sulfide, matrix sulfide and massive sulfides). Two different mineral assemblages present in massive sulfides; one consists of dominantly pyrrhotite, troilite and pentlandite with minor magnetite, chalcopyrite, galena and sphalerite. The other assemblage consists of cubanite, magnetite with minor chalcopyrite, pyrrhotite, pentlandite and galena. Both assemblages contain sobolevskite (PdBi), nickeline (NiAs) and altaite (PbTe). In addition the the cubanite rich ore also contains froodite (PdBi2), electrum (Ag,Au), hessite (Ag2Te) and native Bi. Recalculated to 100 % sulfides, the Ovoid ore body is depleted in PGE and richer in elements such as Bi, Pb, Cd, Te and Zn than most Ni-Cu-PGE sulfide deposits. The whole rock geochemistry indicates that breccia, matrix and Fe-rich assemblages have similar geochemical signatures, and their compositions are distinct from the Cu-rich assemblage. Iron-rich, breccia and matrix assemblages are richer in Re, Rh Os, Ir and Ru. The Cu-rich assemblage is enriched in Ag, As, Bi, Cd, Pb, Pd, Sb, Te, and Zn. The disseminated assemblage is the richest in almost all metals. The mass balance calculation shows that pyrrhotite and pentlandite host >70 % of the Ir, Rh and Re. Pentlandite also hosts significant amount of Ni, Co and >20 % of the Pd. Systematic differences in Pd concentrations are observed in textural distinct pentlandite varieties. Most Pd in the pentlandite is hosted in the coarse-granular pentlandite. Cubanite and ± chalcopyrite host significant amounts of Ag, Zn, Sn and Cd; however, they are depleted in PGE, Sb, As and Au. Sphalerite exsolutions host the remainder of the Zn, and a small amount of Cd. Galena hosts most of the Pb. Gold, Pd, Bi, Te, Pb, As and Ag also exsolve as electrum, platinum-group minerals (PGM), precious-metal minerals (PMM), arsenides, tellurides and native bismuth minerals. Crystal fractionation modelling of sulfides shows that the Fe-rich ore represents a monosulfide solid-solution (MSS) cumulate that started to crystallize together with magnetite at ~1050 °C. Based on plot of Cu versus Pd, the Cu-rich ore cannot represent the fractionated liquid as it does not contain sufficient Pd. Based on the Cu vs Pd plot, the Cu-rich ore could be the cumulate of the intermediate solid-solution (ISS). However plots of Cu vs Bi and Te vs Bi show that the ore is too rich in these elements for it to represent an ISS cumulate from the same liquid that formed the MSS cumulate. A second liquid or some other process is required to form the Cu-rich ore. The MSS exsolved to pyrrhotite, pentlandite and minor chalcopyrite, and ISS exsolved to cubanite, minor chalcopyrite, pentlandite and pyrrhotite at < 650 °C. When the temperature fell below 145 °C troilite exsolved from the pyrrhotite, and in the final stages, skeletal star shaped sphalerite, electrum and native bismuth laths exsolved. Petrology and geochemical data show that the sulfide liquid that formed the Ovoid ore body has undergone extensive fractionation, and cooled slowly forming coarse-grained minerals and exsolutions. However the mass balance calculations indicate that the BMS host similar amounts of PGE to other deposits thus exsolution processes do not appear to have sequestered more PGE in exsolutions than at other deposits. This work contributes to a new tool for the exploration of PGE-dominated deposits and Ni-Cu sulfide deposits, with a binary diagram (Rh vs Pd (in pentlandite)) by adding to an existing data base the values from the Voisey’s Bay deposit. Based on Rh and Pd compositions in pentlandite, this diagram is able to distinguish between PGE-dominated and Ni-Cu sulfide deposits. Voisey’s Bay is located within the Ni-Cu sulfide deposits field. Les gisements de sulfure de Ni de Voisey’s Bay représentent le 6ième camp de sulfure de Ni magmatique le plus important au monde. L’intrusion qui contient la minéralisation a été mise en place dans une zone de suture entre la province archéenne du Nain et la province paléoprotérozoique du Churchill, au Labrador, Canada, à 1.3 Ga. Cette étude documente l’hôte des éléments chalcophiles et des éléments du groupe du platine (EGP) dans les sulfures massifs de l’Ovoid. Les objectifs de ce projet sont: a) d’ajouter à la base de données sur les contenus en éléments chalcophiles et EGP des sulfures de métaux communs (SMC) des gisements de sulfure magmatique afin de pouvoir les utiliser comme outils d’exploration; b) d’examiner le comportement des éléments pendant la cristallisation et le refroidissement lent d’un liquide sulfuré. Voisey’s Bay a été mis en place à une profondeur plus important que la plupart des autres gisements et les grains de sulfures sont plus grossiers – ainsi, l’exsolution a pu avoir lieu sur une plus longue période que dans les autres gisements. Vingt-et-un échantillons de différents styles de minéralization ont été sélectionnés à partir du corps de l’Ovoid couvrant la gamme complète de minéralogie et de textures (sulfures disséminés, brèche de sulfures, sulfures matriciels et sulfures massifs). Les sulfures massifs ont deux assemblages différents: un qui est dominé par la pyrrhotite, la troilite, et la pentlandite, avec des proportions mineures de magnétite, chalcopyrite, et de galène; et un qui est dominé par la cubanite et la magnetite, avec des proportions mineures de chalcopyrite, pyrrhotite, pentlandite, et galène. Les deux assemblages contiennent aussi de la sobolevskite (PdBi), de la nickeline (NiAs), et de l’altaite (PbTe) et l’assemblage riche en cubanite contient aussi de la froodite (PdBi2), de l’electrum (Ag-Au), de l’hessite (Ag2Te) et du Bi natif. Recalculé à 100% sulfures, le corps de l’Ovoid est appauvri en EGP et est plus riche en elements tels que Bi, Pb, Cd, Te et Zn relativement à la plupart des gisements magmatiques à Ni-Cu-EGP. La géochimie roche totale indique que les brèches, les sulfures matriciels et l’assemblage de sulfures massifs riche en Fe ont des signatures géochimiques similaires, et leurs compositions sont distinctes des compositions de l’assemblage de sulfures massifs riche en Cu. L’assemblage riche en Fe, les brèches et les sulfures matriciels sont plus riches en Re, Rh, Os, Ir et Ru. L’assemblage riche en Cu est enrichi en Ag, As, Bi,Cd, Pb, Pd, Sb, Te, et Zn. Les sulfures disséminés sont plus riches en presque tous les métaux. Le calcul de bilan de masse montre que la pyrrhotite et la pentlandite contiennent >70 % de l’Ir, du Rh et du Re. La pentlandite contient aussi des concentrations significatives en Ni, en Co et >20% du Pd. Des differences systématiques en concentrations de Pd sont observées pour des variétés de pentlandite texturellement distinctes. La plupart du Pd dans la pentlandite est contenu dans la pentlandite à grain grossier. La cubanite ± chalcopyrite contient des concentrations significatives en Cu, Ag, Zn, Sn et Cd; cependant, la cubanite ± chalcopyrite est appauvri en EGP, Sb, As et Au. Les exsolutions de sphalérite contiennent le reste du Zn, et de faibles concentrations en Cd. La galena contient la plupart du Pb. L’or, le Pd, le Bi, le Te, une partie du Pb, l’As et l’Ag exsolvent aussi entant qu’électrum, minéraux du groupe du platine (MGP), minéraux de métaux précieux (MMP), arséniures, tellurures et Bi natif. La modélisation de la cristallisation fractionnée des sulfures montre que la minéralisation riche en Fe représente un cumulat de la solution solide monosulfurée (SSM) qui a commencé à cristalliser avec la magnetite à ~1050 °C. Basé sur le diagramme de Cu versus Pd, la minéralisation riche en Cu ne peut pas représenter le liquide fractionné car elle ne contient pas suffisemment de Pd. Basé sur le diagramme de Cu versus Pd, la minéralisation riche en Cu pourrait être un cumulat de la solution solide intermédiaire (SSI) qui a commencé à cristalliser à ~900 °C. Cependant, les diagrammes de Cu versus Bi et Te versus Bi montrent que cette minéralisation est trop riche en ces éléments pour représenter un cumulat de SSI qui aurait cristallisé à partir du même liquide initial qui a cristallisé le cumulat de SSM. Un deuxième liquide ou d’autres processus sont requis pour former la minéralisation riche en Cu. La SSM a exsolvé en pyrrhotite, pentlandite et des proportions mineures de chalcopyrite, et la SSI a exsolvé en cubanite et des proportions mineures de chalcopyrite, pentlandite et pyrrhotite à <650 °C. Les MGP, les MMP, et les arséniures, les tellurures et le Bi natif sont considérés d’avoir cristallisé à partir du liquide fractionné tardif à ~450 °C. Lorsque la temperature est tombée en dessous de 145 °C, la troilite a exsolvé à partir de la pyrrhotite, et lors des étapes finales, des étoiles de sphalérite, et des lamelles d’électrum et de Bi natif ont exsolvé. La pétrologie et les données géochimiques montrent que le liquide sulfuré qui a formé le corps de l’Ovoid a subit un fractionnement extensif, et a refroidit lentement, formant ainsi des minéraux à grains grossiers et des exsolutions. Cependant, les calculs de bilan de masse indiquent que lês SMC contiennent des concentrations en EGP similaires aux SMC des autres gisements. Ainsi, les processus d’exsolution ne semblent pas avoir séquestré plus d’EGP dans les exsolutions relativement aux autres gisements. Ce travail contribue à un nouvel outil pour l’exploration des gisements dominés par les EGP et des gisements de sulfures à Ni-Cu, avec un diagramme binaire (Rh versus Pd dans la pentlandite) en ajoutant à une base de données existante les valeurs de Voisey’s Bay. Basé sur les compositions de la pentlandite en Rh et Pd, ce diagramme est capable de faire la distinction entre les gisements dominés par les EGP et les gisements de sulfures à Ni-Cu. Voisey’s Bay se situe dans le domaine des gisements de sulfures à Ni-Cu.