Ce projet de recherche porte sur le secteur de l’indice « rive du lac Malartic » (« Malartic Lake Shore »). Le secteur est situé dans la Zone Volcanique Sud de la Sous-province archéenne de l’Abitibi, à environ 5 km à l’est du village de Rivière-Héva. Il comprend deux vastes décapages, les affleurements Ouest et Est sur lesquels sont observées plusieurs veines de quartz aurifères. L’étude réalisée à l’UQAC en collaboration avec le MERN, vise à établir les relations entre les intrusions, la déformation et la minéralisation aurifère filonienne. Stratigraphiquement, les roches du secteur s’insèrent dans les groupes de Louvicourt (Formation de Héva) au nord et de Malartic (Formation de Dubuisson) au sud. On y reconnaît un assemblage de roches volcaniques intermédiaires à mafiques (basaltes et basaltes andésitiques) et ultramafiques (basaltes komatiitiques) d’affinité tholéiitique (Formation de Dubuisson), en contact avec une unité volcanoclastique felsique (tuf à lapilli) d’affinité calco-alcaline située plus au nord (Formation de Héva). Les volcanites mafiques présentent communément le faciès coussiné. Le métamorphisme régional est au faciès supérieur des schistes verts. Les veines aurifères sont d’épaisseur submétrique et se suivent sur quelques dizaines de mètres. Outre le quartz ces veines contiennent de la calcite et de la barite ainsi que les phases sulfurées pyrite, chalcopyrite et galène. Elles contiennent localement des teneurs allant jusqu’à 188 g/t Au (avec quelques grains d’or visibles) et 1400 g/t Ag. Elles renferment également des teneurs non négligeables en tellure et bismuth. Les veines sont fortement déformées (plissées, boudinées et démembrées) et subparallèles à la schistosité principale. Les épontes des veines aurifères sont affectées par une intense altération hydrothermale en biotite sur quelques cm. Cette biotite est affectée par la schistosité principale et est partiellement déstabilisée par la chlorite, résultat d’un métamorphisme rétrograde interprétée tardi-déformation. Une zone de stockwerk de biotite hydrothermale présentant des caractéristiques similaires est également reconnue au sein de l’unité ultramafique sur l’affleurement Est près du contact avec les unités felsiques. L’affleurement Ouest présente une densité exceptionnelle de dykes centimétriques à pluridécimétriques. L’étude pétrographique et les analyses lithogéochimiques ont permis de distinguer 7 familles de dykes, soient 1) une famille synvolcanique de gabbro, 2) une suite de diorites pouvant être séparées en trois types distincts qui seront détaillées plus loin, 3) des porphyres feldspathiques, 4) une diorite quartzifère, et 5) une monzonite quartzifère tardive. Les gabbros montrent plutôt une affinité transitionnelle alors que les autres dykes sont tous d’affinité calco-alcaline. Les diorites forment un réseau de forte densité (espacement au mètre) et sont de trois principaux types. Le type 1 est gris clair et d’épaisseur de 20 à 30 cm et les types 2 et 3 sont plus foncés, d’épaisseur de 5-10 cm et présentent des faciès lamprophyre. Les veines de quartz aurifères sont systématiquement recoupées par les dykes de diorite-lamprophyre. Les roches de la zone d’étude montrent un degré élevé de déformation ductile. La schistosité principale (Sp) est très fortement développée et orientée en moyenne 132°/79°. L’ensemble de la déformation du secteur fait partie du couloir de déformation de la Faille de Rivière-Héva, qui culmine au contact entre les volcanites mafiques et les volcanoclastites felsiques. Les linéations d’étirement montrent des attitudes variables, passant d’une composante pendage à une composante direction dans les zones plus déformées. Ces variations de linéations et la présence des nombreux clivages de crénulation supportent une déformation polyphasée qui passe d’un raccourcissement vers un décrochement dextre tardif. L’ensemble des observations recueillies suggère une minéralisation aurifère filonienne précoce, pré-déformation régionale. L’hypothèse d’une minéralisation de type épithermale neutre parait la plus plausible.

L'Afrique de l'Ouest est désormais un acteur majeur dans la production d'or mondial avec de nombreux gisements d'or encaissés dans les ceintures de roches vertes du Paléoprotérozoïque. Cependant, ces ceintures ne sont encore que peu explorées et leur formation ainsi que leur évolution durant l'orogénèse Éburnéenne restent incertaines. Le district de Mana est situé dans la partie nord de la ceinture de roches vertes de Houndé d'âge Birimien (2,2-2,0 Ga), dans la partie ouest du Burkina Faso. C'est un district de classe mondiale qui contient 5 gisements aurifères orogéniques pour un total de ~8 Moz. Plusieurs typologies de minéralisation ont été identifiées dans différentes roches hôtes en lien avec des déformations polyphasées. Ce projet de recherche visait à déterminer l'évolution structurale, hydrothermale et l'origine de la source de l'or du district de Mana dans le but de guider les travaux d'exploration à l'échelle locale et régionale et potentiellement dans le reste de l'Afrique de l'Ouest. Pour mener à bien ce projet, les caractéristiques stratigraphiques et structurales ainsi que les minéralisations ont été étudiées aux échelles locale et régionale. L'étude de la colonne lithostratigraphique couplée aux données de géophysiques et de géochronologies ont permis d'identifier trois groupes stratigraphiques distincts (le Birimien inférieur, le Birimien supérieur et le type Tarkwaïen) sous des conditions métamorphiques du faciès des schistes verts. Le Birimien inférieur (< 2172 Ma) est composé de roches basaltiques en alternance avec des roches volcano-sédimentaires qui contiennent des niveaux de shales noirs riches en pyrites diagénétiques et d'une séquence calco-alcaline andésitique dans sa partie sommitale. Les études lithogéochimiques sur les basaltes ont permis de définir une affinité tholéiitique avec une mise en place en contexte de plateau océanique en lien avec une plume mantellique. Ce type de basaltes a le potentiel d'être pré-enrichi en or, tout comme les pyrites diagénétiques dans les niveaux de shales noirs. Ces unités sont interprétées comme la source principale de l'or à l'échelle du district. Les groupes du Birimien supérieur (2172-2113 Ma) et du type Tarkwaïen (~2113 Ma) sont associés à des bassins sédimentaires et leur contribution comme source primaire de l'or est considérée comme très limitée. L'histoire structurale du district de Mana a enregistré des déformations polyphasées. La première déformation D1MD opère durant l'évènement Éoéburnéen (~2172 Ma) et développe des plis isoclinaux F1MD et des failles inverses qui affectent le Birimien inférieur durant la mise en place pré- à syn-tectonique des granodiorites de bordures. La sédimentation du Birimien supérieur (2172-2113 Ma) suit une période d'extension (D2MD) avec la formation du bassin de Mana et à la fin, des bassins clastiques de type Tarkwaïen. La déformation D3MD marque l'évolution vers un régime transpressif de direction E-W à WNW-ESE durant l'évènement Éburnéen (~2113-2090 Ma). Cette déformation replisse les plis F1MD pour former des plis F3MD et développe des zones cisaillement dextre. La déformation majeure D4MD réactive les failles majeures et forme des plis F4MD suivant un régime transpressif de direction NNW-SSE en lien avec la mise en place du pluton dioritique de Kokoï. La déformation tardive D5MD est liée à une compression N-S qui forme des clivages de crénulation, des failles inverses et des fractures. Cette déformation pourrait être aussi jeune que ~2022 Ma. L'étude des minéralisations aurifères révèle que l'activité hydrothermale du district de Mana était polyphasée et caractérisée par 4 pulses en lien avec deux systèmes hydrothermaux ayant des sources distinctes. Le premier pulse hydrothermal est généré pendant la déformation D1MD et est enregistré dans les gisements de Fofina et Siou en lien avec des minéralisations sous forme de veines de quartz et de pyrites disséminés. L'étude au LA-ICP-MS des éléments traces dans les pyrites permet de déduire la présence d'un fluide métamorphique (As, Ni, Cu, Ag, Sb, W, Au et Pb) à Fofina et d'un fluide magmatique (Au, Ag, Bi, Te, W ± Sb) à Siou. Le deuxième pulse hydrothermal est documenté dans le gisement de Nyafé durant la déformation D3MD et se manifeste par des veinules à sulfures formant des stockwerks. Les pyrites de Nyafé se caractérisent par la présence de couronnes riches en Au-As formées durant la précipitation des arsénopyrites. Le troisième pulse hydrothermal s'est produit pendant la déformation D4MD, et correspond à la formation d'une silicification massive et de sulfures (pyrite et arsénopyrite) dans les gisements de Wona-Kona et Yaho. Tout comme à Nyafé, les couronnes en Au-As sont présentes sur les pyrites dans les deux gisements. Ces pyrites zonées (Nyafé, Wona-Kona, Yaho) sont interprétées comme étant les produits d'un même système hydrothermal, dont la source des fluides et de l'or provient du métamorphisme du Birimien inférieur et plus particulièrement des shales noirs (pyrite diagénétique) et possiblement des basaltes tholéiitiques. Le dernier épisode hydrothermal se déroule durant la fin de la déformation D4MD ou durant D5MD en lien avec la formation d'or libre dans des fractures tardives aux gisements de Wona-Kona et Siou. L'étude du district de Mana démontre une histoire métallogénique et tectonique polyphasée qui a permis de produire des gisements aurifères économiques. De nouveaux outils d'exploration pour les gisements aurifères orogéniques, incluant en outre des diagrammes binaires (chimie des basaltes et des pyrites), ont été développés afin d'estimer rapidement la fertilité aurifère d'une ceinture de roches vertes.

Les gisements de sulfures de Ni-Cu-(PGE) associés à des komatiites ne laissent généralement qu’une faible empreinte géophysique et deviennent de plus en plus difficiles à trouver, spécialement dans les ceintures de roches vertes archéennes et protérozoïques qui sont recouvertes et peu exposées. C’est pourquoi le développement d’outils lithogéochimiques est important pour découvrir de nouveaux gisements. La chromite est un minéral accessoire commun dans les roches ultramafiques et peut-être utilisée pour discriminer les roches associées à un environnement minéralisé de roches associées à un environnement stérile. Plusieurs études ont montré qu’en l’absence de liquide sulfuré, les éléments du groupe du platine (EGP), et plus particulièrement le Ru, entrent préférentiellement dans la chromite, et en présence de liquide sulfuré, ils entrent préférentiellement dans les sulfures. C’est pourquoi il a été suggéré qu’une meilleure compréhension du comportement du Ru dans les systèmes komatiitiques peut mener au développement de nouvelles stratégies d’exploration pour les gisements magmatiques de sulfures de Ni-Cu-PGE. Des chromites issues de différents faciès lithologiques (cumulat d’olivine, spinifex d’olivine, sulfures disséminés et massifs) provenant de deux komatiites associées à des gisements de Ni-Cu-PGE dans la ceinture de roches vertes de l’Abitibi (zone de la mine Alexo et zone de la mine Hart) ont été analysées par microsonde électronique (EMP, éléments majeurs) et par ablation laser (LA-ICP-MS, éléments traces et EGP). La zone Alexo a été sélectionnée car elle abrite des komatiites bien préservées (faciès prehnite-pumpellyite), mais en partie serpentinisées. Quelques échantillons ont été sélectionnés de la zone Hart (komatiites au faciès schiste vert à amphibolite) afin d’observer l’effet de l’altération sur la composition des chromites et sur la distribution du Ru dans les chromites. Nos résultats montrent que pour les chromites de la zone Alexo les valeurs en Cr# = 100*[Cr/(Cr+Al)] et Fe2+# = 100*[Fe2+/(Fe2+/+Mg)] sont typiques de komatiites fraîches. Les chromites dans les échantillons de sulfures massifs montrent des valeurs très élevées en Cr# et Fe2+#, elles sont appauvries en Al, Ni et Mg et enrichies en Ti, Zn, Mn, Fe et V par rapport aux chromites des échantillons sans sulfures. Les chromites des échantillons avec sulfures disséminés sont légèrement enrichies en Mn et Zn, légèrement appauvries en Co et appauvries en Ni et Cu par rapport aux chromites des échantillons sans sulfures. Les chromites des échantillons altérés montrent un appauvrissement en Mg et un enrichissement en Zn, Co, Mn et Fe. Les échantillons sans sulfures, avec sulfures et altérés peuvent être distingués les uns des autres en projetant la composition des chromites dans des graphiques binaires présentant Ni/Mn versus Ni/Cr ou bien Ni/Zn versus Ni/Cr. Les chromites de la zone Alexo et de la zone Hart présentent des contenus en Ru, Os, Ir et Rh élevés alors que ce sont des systèmes komatiitiques considérés comme minéralisés. De plus, une grande partie des chromites des échantillons contenant des sulfures disséminés présentent des concentrations élevées en Ru, Os, Ir et Rh. Seules les chromites des échantillons à sulfures massifs sont systématiquement appauvries en Ru, Os, Ir et Rh. Ces résultats impliquent qu’une partie des chromites ont cristallisé avant la ségrégation en sulfure du magma (chromites riches en Ru, Os, Ir et Rh) puis ont continué à cristalliser pendant la ségrégation en sulfures (chromites pauvres en Ru, Os, Ir et Rh). Le calcul de bilans de masses montre que les chromites des échantillons sans sulfures de la zone Alexo contrôlent en moyenne environ 34% du budget roche totale en Ru ; Os ≈ 9% ; Ir ≈ 6% ; Rh ≈ 7%, pour un minimum de Ru ≈ 12% ; Os ≈ 3% ; Ir ≈ 2% ; Rh ≈ 2%, jusqu’à un maximum de Ru ≈ 69% ; Os ≈ 19% ; Ir ≈ 14% ; Rh ≈ 19%. Ces résultats montrent que les chromites contrôlent en partie les budgets en Ru mais elles ne contrôlent pas les budgets de Os, Ir et Rh, d’autres phases sont donc nécessaires pour expliquer les contenus en Os, Ir et Rh de la roche. Enfin, le Ru, et dans une moindre mesure, le Cu dans les chromites de certains échantillons sans sulfures semblent montrer des variations de concentrations par rapport à la distance à la minéralisation.

La portion de la ceinture parautochtone située au Sud de la Sous-province de l'Abitibi à l'est de Senneterre est marquée par une déformation grenvillienne survenue lors d'une collision de type continent-continent. Ainsi une large bande de roches, au sud du Front de Grenville, présente une histoire tectonométamorphique polyphasée présumé archéenne et grenvillienne. Quatre signatures structurales ont été reconnues, les plus anciennes d'âge kénoréen sont des plis isoclinaux auxquels sont associés une fabrique principale de plan axial. Trois autres signatures structurales sont reconnues comme étant cette fois-ci d'âge grenvillien. Une première phase de déformation produit le plissement des anciennes signatures kénoréennes. Une deuxième phase de déformation continue ou synchrone à la précédente transforme les fabriques en une zone de mylonite de haute température affectée par un cisaillement simple et marquée par un transport tectonique inverse vers le Nord-Ouest. Enfin une dernière phase de déformation grenvillienne implique un mouvement inverse tardif vers le Nord-Ouest de niveau moyen localisé au contact entre les roches de la Sous-Province de l'Abitibi et des roches de la Ceinture parautochtone. Dans la Ceinture parautochtone, deux assemblages métamorphiques de haut grade sont reconnus dont l'un est interprété archéen et l'autre grenvillien. Le métamorphisme au faciès des amphibolites supérieures suggère une exhumation des niveaux profonds des roches supracrustales de la ceinture parautochtone lors du chevauchement vers le Nord-Ouest des terrains de la ceinture allochtone polycyclique.

La Suite mafique-ultramafique de Nuvulialuk est localisée près du contact entre la Zone Noyau et l’Orogène des Torngat, dans la partie sud-est de la Province de Churchill. Cette suite est formée de plusieurs corps plurikilométriques, orientés grossièrement N-S et distribués le long du Couloir de Déformation de Blumath. Une cartographie et un échantillonnage systématique de la Suite mafique-ultramafique de Nuvulialuk ont été effectués pendant l’été 2014. Ces travaux montrent qu’elle est composée de deux types de faciès : des roches ultramafiques et des roches mafiques, et qu’elles sont métamorphisées aux faciès des granulites et rétrogradées aux faciès des schistes verts supérieurs et des amphibolites. L’intensité du métamorphisme, de la déformation et de l’altération subis par les roches de la Suite mafique-ultramafique de Nuvulialuk ont rendu leur identification et leur classification particulièrement difficile. La nomenclature et la classification des roches ont d’abord été établi par des observations visuelles des modes minéralogiques et précisées à l’aide des données lithogéochimiques. Les observations montrent que la Suite mafique-ultramafique de Nuvulialuk est dominée par quatre principaux faciès de roche : 1) des péridotites, 2) des pyroxénites, 3) des amphibolites et 4) des roches mafiques (gabbros et basaltes). Pedreira Pérez (2015) proposait que les roches de la Suite mafique-ultramafique de Nuvulialuk pourraient appartenir à une séquence ophiolitique dans laquelle nous retrouvons une section mantellique (harzburgites) et une section crustale composée de roches d’origine cumulative (lherzolites, webstérites à olivine, webstérites, clinopyroxénites, amphibolites et roches mafiques gabbroïques). Les données géochimiques sur roche totale montrent des évidences que les magmas à l’origine de ces roches ont évolué par un processus de cristallisation fractionnée à partir d’une seule série magmatique. La chimie minérale des spinelles des roches de la Suite mafique-ultramafique de Nuvulialuk montre des caractéristiques comparables à des péridotites d’avant-arc ou à des péridotites abyssales. Les profils des REE des amphibolites basaltiques du Groupe de Lake Harbour, montrent des profils des REE similaires aux webstérites à olivine tardives, aux amphibolites et aux gabbros de la Suite mafique-ultramafique de Nuvulialuk, ce qui suggère une origine commune pour ces roches. Les profils des REE de ces roches et les éléments traces montrent des caractéristiques similaires aux basaltes tholéiitiques d’île en arc océaniques. L’interprétation que le Couloir de Déformation de Blumath constitue une ancienne zone de suture semble avérée. Puisque la Suite mafique-ultramafique de Nuvulialuk correspond à une séquence ophiolitique, son potentiel économique est davantage limité en comparaison aux intrusions litées. Pour une séquence ophiolitique, la prospection devrait s’attarder à la présence de dépôt de chromite (dans la portion mantellique, à la zone de transition croûte-manteau ou encore dans les faciès dunititiques/pyroxénitiques à la base de la croûte) et à la présence de Sulfures Massifs Volcanogènes (SMV ou Volcanogenic Massive Sulfides, VMS, en anglais) de type Chypre dans les séquences volcaniques qui recouvrent la portion plutonique de la croûte.

Depuis plusieurs années, les techniques d'analyse en spectrométrie ont été de plus en plus perfectionnées permettant le développement de géo-chronomètre de courte durée de vie (τ1/2) telle que le système de l'26Al-26 Mg (τ1/2 = 0,73 Ma). Cette thèse avait comme objectif de développer le système de l'26Al-26 Mg au laboratoire G-Time (ULB) afin de l’utiliser pour dater de manière précise des événements de différentiation planétaire. La première partie de cette thèse est donc dédiée au développement de la méthode de purification chimique et des techniques d'analyse de spectromètre de masse (MC-ICP-MS Nu-plasma et Neptune) nécessaires à l'analyse des rapports isotopiques du Mg. La seconde partie est dédiée à l'application de ce système isotopique sur des échantillons de météorites, démontrant la performance de ce géo-chronomètre comme outil pour la datation du système solaire précoce.Les howardites-eucrites-diogénites (HED) sont une série de météorites ignées connues pour être issues de l'astéroïde Vesta. Les datations réalisées avec le système isotopique de l'26Al-26Mg ont permis d'apporter des informations concernant la formation et l'évolution de cet astéroïde durant les tous premiers millions d'année du système solaire. Des isochrones sur roches totales ainsi que sur minéraux séparés ont été réalisées sur les eucrites (basaltiques et cumulatives) et sur les diogénites, indiquant une séquence temporelle claire. Les eucrites basaltiques sont plus anciennes que les eucrites cumulatives, et les diogénites représentent le groupe le plus jeune provenant de Vesta. Un âge modèle a également été déterminé, estimant la différenciation de Vesta à 2,8 ± 0,4 Ma après la formation du système solaire. Les uréilites sont des achondrites ultramafiques considérées comme issue d'un corps parent qui a été détruit très tôt dans l'histoire du système solaire. Les datations obtenues sur ces météorites auraient dû permettre d'apporter des informations sur l'évolution précoce de cet objet qui aujourd'hui n'existe plus. Inversement aux HED, aucune isochrone (roches totales ou minéraux séparés) n'a pu être obtenue. Seul un âge modèle permet d'évaluer la différenciation du corps parent des uréilites à 0,8 ± 0,5 Ma après la formation du système solaire. D’autres systèmes isotopiques (Δ17O, δ25Mg, δ56Fe, δ66Zn) ont également été utilisés pour essayer de mieux comprendre la complexité de ce groupe de météorites. / Option Sciences de la terre et de l’environnement du Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le but principal de ce projet de doctorat était d’établir les processus métallogéniques à l’origine du gisement aurifère de Poderosa. Les minéralisations de type filonien à quartz et sulfures sont encaissées dans le batholite de Pataz (329 Ma). Elles sont distribuées sur une distance de 20 km latéralement et exposées verticalement sur 2,5 km. Le batholite de Pataz est un corps intrusif de forme allongée (>20 km) et composé de granodiorite, diorite et monzogranite au sein de la Cordillera Nord Orientale des Andes péruviennes. Selon la littérature, plusieurs événements magmatiques ont affecté la région depuis le Paléozoïque jusqu’au Cénozoïque. Cependant, l’âge de la minéralisation est contraint par le recoupement de nombreux dykes post-carbonifères. L’origine des minéralisations demeure débattue entre un modèle orogénique ou de filiation intrusive. La plupart des veines montrent une orientation NO-SE avec un pendage vers le NE, mais d’autres veines en proportion moindre ont une orientation approximative E-O et un pendage vers le nord. À l’échelle du district, l’épaisseur des veines varie entre quelques centimètres à plus de 6 m. Les portions les plus volumineuses et riches en Au définissent des vecteurs minéralisées. Les veines ont enregistré jusqu'à quatre générations de quartz avec des sulfures, et la proportion des sulfures varie de traces à 80%. La pyrite est le sulfure dominant avec en moindre proportion de la sphalérite, de la galène et de l’arsénopyrite. Deux types de pyrite ont été individualisés : la pyrite fine, qui est restreinte aux vecteurs minéralisés, et la pyrite grossière qui est de première phase de sulfures. Les autres minéraux tels que la chalcopyrite et les sulfosels sont présents en traces. L’or libre est commun et présent également sous forme d’électrum. Les textures primaires des veines sont le produit de plusieurs événements d’ouverture - remplissage impliquant le mécanisme de fissure-colmatage (crack-seal), le remplissage d’espaces ouverts avec des textures drussiques (en dents de peigne), de brèches hydrothermales dans un régime fragile dominé par la pression de fluide. Les veines et leurs textures primaires sont affectées par une déformation tardive qui produit une texture laminée et une empreinte de déformation ductile particulièrement dans l’éponte supérieure des veines. Dans les vecteurs minéralisés, l’abondance de sulfures est supérieure à 15%. Dans ces zones, il y a une relation directe entre l’abondance de sulfures et la teneur aurifère. Les observations microscopiques (n=839) ont permis de mettre en évidence que l’or libre se trouve à 86% dans les fractures et les porosités des pyrites. Les cartographies élémentaires de pyrites au Micro-XRF et à la microsonde électronique montrent que les particules d’or libre se retrouvent sous la forme d’électrum (Au-Ag) et qu’il y a un enrichissement en arsenic à la bordure des cristaux de pyrite et le long des fractures dans la pyrite en association avec l’or. Les analyses au LA-ICP MS indiquent que cet enrichissement en arsenic atteint jusqu’à 2000 fois la valeur du bruit de fond des pyrites. Ces analyses ont aussi révélé la présence de micro-inclusions d’or « invisible » soit en substitution du réseau cristallin, soit sous la forme de nano-inclusions dans les zones riches et pauvres en arsenic. Basé sur le lien entre l’enrichissement en As et Au, un modèle de précipitation électrochimique est proposé pour expliquer la précipitation de l’or, aussi bien sous la forme libre qu’en nanoparticules. Ce modèle implique la modification des propriétés semi-conductrices de la pyrite (type p ou n) dû à l’enrichissement en arsenic. L’étude isotopique de l’oxygène des cristaux de quartz (n=29) de différentes veines à l’échelle du district a révélé des variations importantes de +10,31 à 16,53‰ δ18OQz. Ces variations sont en lien avec l’altitude des veines : les veines des niveaux inférieurs ont les valeurs les plus faibles et inversement. Cet enrichissement des valeurs δ18OQz est aussi cohérent avec une diminution des températures des fluides hydrothermaux vers la surface. L’étude isotopique du soufre sur les pyrites des veines (n=31) a révélé une plage de valeurs positives de +0,77 à +4,40‰. Les pyrites fines, associées à la phase de minéralisation, ont des valeurs faibles (+0,77 à +1,9‰), très près des valeurs magmatiques (0‰), alors que les pyrites grossières ont des valeurs plus élevées (+1,88 à +4,4‰). Une pyrite dans une aplite a livré une valeur (+3,8‰) très similaire aux valeurs des pyrites grossières. Ces relations suggèrent que le soufre est dérivé des aplites (magma résiduel) pour les pyrites grossières (première phase) et que la phase de minéralisation, avec des valeurs isotopiques encore plus basses, dérivent également d’une source magmatique. D’autre part, les rapports isotopiques δ34S pour les paires sphalérite-galène donnent des températures isotopiques de 265 à 365°C. Les études micro-thermométriques sur les inclusions fluides (n=130) ont révélées des températures d’homogénéisation variant de 140 à 340°C. Les analyses par spectrométrie Raman et par spectrométrie de masse par sonde-solide indiquent que les fluides hydrothermaux associés à la phase principale de minéralisation sont essentiellement réducteurs, aqueux avec des traces de CH4 et N2 et avec peu de CO2, caractéristiques plutôt compatibles avec des fluides magmatiques. Cette étude a permis de préciser les caractéristiques de la minéralisation de Poderosa. Celle-ci est à fort contenu de sulfures, riche en Ag, de source magmatique, formée à des températures inférieures à 365°C, dans un contexte dominé par la pression des fluides alors que l’or est précipité par un processus électrochimique. Au final, la nouvelle interprétation est que Poderosa correspond à une minéralisation de filiation intrusive dans une zone transitionnelle. El objetivo principal de esta tesis doctoral fue establecer los procesos metalogéneticos que dieron origen al yacimiento aurífero de Poderosa. La mineralizacion de tipo filoniana de cuarzo-sulfuros esta alojada en el Batolito de Pataz (329 Ma). Las vetas se distribuyen sobre una distancia lateral de 20 km y expuestos verticalmente sobre 2,5 km. El Batolito de Pataz es un cuerpo intrusivo de forma alargada (>20 km) y está compuesto de granodiorita, diorita y monzogranito emplazado en la Cordillera Nororiental de los Andes peruanos. De acuerdo con la literatura, varios eventos magmáticos han afectado a la región desde el Paleozoico hasta el Cenozoico. Sin embargo, la edad de la mineralización es restringida al seccionamiento que sufren las vetas por los numerosos diques post - carboníferos. El origen de la mineralización permanece en debate entre un modelo orogénico y uno de afiliación intrusiva. La mayoría de las vetas muestran una dirección NW-SE con un buzamiento al NE. Sin embargo, otras vetas en menor proporción tienen una orientación cercana al O-E con inclinación hacia el norte. A nivel de distrito, el espesor de las vetas varía desde unos pocos centímetros hasta más de 6 m. Las porciones más voluminosas y ricos en Au definen los clavos mineralizados. Las vetas han registrado hasta cuatro generaciones de cuarzo con sulfuros, y la proporción de sulfuros varía de trazas a 80%. La pirita es el sulfuro dominante con menor proporción de esfalerita, galena y arsenopirita. Fueron individualizados dos tipos de pirita: pirita fina que su presencia se limita a los vectores mineralizados y pirita gruesa que corresponde a la primera fase. Otros minerales como la calcopirita y sulfosales están presentes en trazas. El oro libre es común y también se presenta como eléctrum. Las texturas primarias de las vetas son el producto de múltiples eventos de abertura y relleno implicando el mecanismo de agrietamiento-sellado (crack-seal), el relleno de espacios abiertos con texturas drúsicas (de peine), de brechas hidrotermales en un régimen frágil dominado por la presión de fluido. Las vetas y sus texturas primarias son afectadas por una deformación tardía que produce la textura laminada y el rastro de deformación dúctil particularmente hacia la caja techo de las vetas. En los vectores mineralizados, el porcentaje de sulfuro es más del 15%. En estas áreas, hay una relación directa entre el porcentaje de los sulfuros y el grado de contenido del oro. En las observaciones microscópicas (n=839), ha permitido de poner en evidencia que el oro libre se encuentran en un 86% en las fracturas y las porosidades de las piritas. En las piritas, los mapas elementales producidos por el micro-XRF y la microsonda electrónica se observan que partículas de oro libre se encuentran en forma de eléctrum (Au-Ag) y hay un enriquecimiento de arsénico en los bordes de los cristales de las piritas y a lo largo de fracturas de las piritas donde están asociadas al oro libre. Los análisis con LA-ICP MS indican que este enriquecimiento de arsénico alcanza hasta 2000 veces el ruido de fondo de la pirita. Estos análisis también mostraron la presencia de micro-inclusiones de oro «invisible» o sea como una sustitución de la red cristalina, o en forma de nano-inclusiones en las zonas ricas y pobres de arsénico. Sobre la base de la relación entre el enriquecimiento de As y de Au, se propone un modelo de precipitación electroquímica para explicar la precipitación de oro, así como del oro libre y como de las nanopartículas. Este modelo consiste en la modificación de las propiedades semiconductores de las piritas (p o de tipo n) debido a enriquecimiento de arsénico. El estudio isotópico del oxígeno en los cristales de cuarzo (n=29) de las diferentes vetas a la escala del distrito revela variaciones significativas de δ18OQz +10,31 a +16,53‰. Estas variaciones están en relación con la ubicación en altitud de las vetas: las vetas en los niveles inferiores tienen valores bajos y viceversa. Este enriquecimiento de los valores δ18OQz también es consistente con una disminución en la temperatura del fluido hidrotermal hacia la superficie. En las vetas, el estudio isotópico del azufre de las piritas (n=31) reveló una serie positiva de +0,77 a +4,40‰. Las piritas finas, asociadas con la fase de mineralización tienen valores bajos (+0,77 a +1,9‰), muy cerca de los valores magmáticas (0‰), mientras que las piritas gruesas tienen valores más altos (+1.88 a +4,4‰). Una pirita en una aplita ha reportado un valor (+3,8‰) muy similar a los valores de la pirita gruesa. Estas relaciones indican que el azufre se deriva aplitas (magma residual) para la formación de la pirita gruesa (primera fase) y que la fase de mineralización, con valores isotópicos más bajos, también deriva de una fuente magmática. Por otra parte, las relaciones de isótopos δ34S de pares isotópicos Sph-Gn dan temperaturas isotópicas de 265 a 365°C. Los estudios de micro-termómetria de las inclusiones fluidas (n=130) han revelado que ellas tienen temperaturas de homogeneización entre 140 y 340°C. Los análisis por espectroscopia de Ramán y por espectrometría de masas de sonda sólida indican que los fluidos hidrotermales asociados con la fase principal de la mineralización son esencialmente reductores, acuosa con restos de CH4 y N2 y con poco CO2, una característica más compatible con los fluidos magmáticos. Este estudio permite precisar las características de la mineralización del yacimiento Poderosa. Este tiene un alto contenido de sulfuros, rico en Ag, de origen magmático, formadas a temperaturas inferiores a 365°C, en un contexto dominado por la presión del fluido y donde el oro se precipita por un proceso electroquímico. Al final, la nueva interpretación es que Poderosa corresponde a una mineralización de filiación intrusiva en una zona transicional.

Les gisements de Pd du Lac des Iles (Ouest de l’Ontario, Canada) sont connus pour être riches en Pd et pauvres en sulfures. Il y a un débat de longue date concernant l’origine de ces gisements, avec une école de pensée proposant qu’ils sont essentiellement d’origine magmatique, et une autre suggérant qu’ils sont hydrothermaux. En plus de la minéralisation pauvre en sulfures, des lentilles riches en sulfures sont présentes au travers de l’intrusion du Lac des Iles et celles-ci n’ont pas été étudiées précédemment. Le but de cette thèse de doctorat est d’aborder le problème de l’origine de ces lentilles riches en sulfures. Les lentilles riches en sulfures (0,1 à 3 m de long) recoupent la stratigrphie et suivent des zones de cisaillement syn-magmatiques. La minéralogie des sulfures varie d’un assemblage composé de pyrrhotite (Po) pentlandite (Pn) ± pyrite (Py) ± chalcopyrite ± oxydes de Fe-Ti (magnétite and ilménite), à un assemblage dominé par la pyrite (Py). Les ratios Pd/Ir et Pd/Pt roche totale sont élevés et extrêmement variables (respectivement 5 à 258000 et 2 à 226), indépendamment de l’assemblage minéralogique. Les échantillons les plus riches en Py sont enrichis en As et Bi par rapport aux autres échantillons. Les analyses géochimiques roche totale montrent un découplage du Cu à partir du Ni. La plupart des échantillons ont des ratios S/Se d’approximativement 3000 et des valeurs δ34S proches de celle du manteau. Les analyses LA-ICP-MS montrent que les compositions de Po, Pn et d’oxydes de Fe-Ti sont similaires à celles provenant de minéralisations magmatiques dérivées de magmas évolués. Les Py sont riches en EGPI + Rh et montrent une zonation compositionnelle. Leur composition et leur distribution en éléments sont similaires à celles de Py trouvées dans des gisements de sulfures magmatiques. Il est proposé que des liquides sulfurés magmatiques se soient accumulés au travers de l’intrusion en réponse à l’ouverture de zones de dilatation à un stade magmatique. Ces liquides sulfurés ont subit la cristallisation fractionnée et ont formé des cumulats de solution solide monosulfurée (MSS). Les liquides résiduels enrichis en Pd, Pt et Au complémentaires des cumulats de MSS ne sont plus associés avec les lentilles. La variation des ratios d’EGP est interprétée comme étant le résultat de différents degrés de fractionnement de liquides sulfurés évolués. Lors de la cristallisation de la MSS, l’oxigène a diffusé hors des liquides sulfurés et a réagit avec les magmas silicatés pour former les oxydes de Fe-Ti. Au cours du refroidissement, la MSS a exsolvé pour former Po et Pn. Lors de l’altération, le Fe ± Ni ont été redistribué depuis la MSS ou Po ± Pn vers les silicates intersticiels, entraînant le développement de Py. Il est suggéré que lorsque la Py s’est formée, elle a hérité des éléments trace de la MSS ou de la Po, mais en plus les éléments ont diffusés dans la Py à partir des sulfures alentours. Certains éléments mobiles (e.g., As et Bi) ont été introduits dans la Py par des fluides. The Lac des Iles Pd-deposits (Western Ontario, Canada) are known to be Pd-rich and sulfide-poor. There is a long-standing debate as to the origin of these deposits, with one school of thought proposing that they are essentially of magmatic origin and one suggesting that they are hydrothermal. In addition to the sulfide-poor mineralization, sulfide-rich pods are present throughout the Lac des Iles intrusion and these have not previously been investigated. The purpose of this Ph.D. thesis is to address the origin of these sulfide-rich pods. The sulfide-rich pods (0.1 to 3 m long) cross-cut the stratigraphy and follow syn-magmatic shear zones. The sulfide mineralogy varies from an assemblage that consists of pyrrhotite (Po) pentlandite (Pn) ± pyrite (Py) ± chalcopyrite ± Fe-Ti oxides (magnetite and ilmenite) to an assemblage dominated by pyrite. The whole-rock Pd/Ir and Pd/Pt ratios are high and extremely variable (5 to 258000 and 2 to 226, respectively), regardless of the mineralogical assemblages. The most Py-rich samples are enriched in As and Bi relative to the other samples. The whole-rock geochemical analyses show a decoupling of Cu from Ni. Most of the samples have S/Se ratios of approximately 3000 and 34S of near-mantle value. Laser ablation-ICP-MS analyses show that the compositions of Po, Pn and Fe-Ti oxides are similar to that from igneous mineralization derived from evolved magmas. The Py are rich in IPGE + Rh and exhibit compositional zoning. Their composition and element distribution are similar to those of Py found in magmatic sulfide deposits. It is proposed that magmatic sulfide liquids accumulated throughout the intrusion in response to the opening of dilation zones at magmatic stage. These sulfide liquids experienced crystal fractionation and formed cumulus monosulfide solid solution (MSS). The residual liquids enriched in Pd, Pt and Au and complimentary to the cumulus MSS are no longer associated with the pods. The variation in PGE ratios is interpreted as being the result of different degrees of fractionation of evolving sulfide liquids. During MSS crystallization, oxygen diffused out of the sulfide liquids and reacted with silicate magmas to form the Fe-Ti oxides. Upon cooling, MSS exsolved to form Po and Pn. During alteration, Fe ± Ni were redistributed from MSS or Po ± Pn to interstitial silicates, resulting in the development of Py. It is suggested that as the Py formed it inherited the trace elements from the MSS or Po, but in addition elements diffused from the surrounding sulfides into the Py. Some mobile elements (e.g., As and Bi) were introduced into the Py by fluids.

Le complexe rhyolitique du Cap d'Ours est situé en plein coeur de la ville de Rouyn-Noranda, dans le Groupe du Blake River (GBR) en Abitibi. Le GBR est récemment interprété comme étant un complexe de caldeiras imbriquées et séquentielles. Dans ce modèle, le Cap d'Ours est un secteur clé puisqu'il constitue la marge de l'une de ces caldeiras : la caldeira de New Senator. La faille synvolcanique de Glenwood, constitue la limite Est de ce complexe volcanique et aurait servi de conduit magmatique et hydrothermal. Les affleurements étudiés sont constitués en grande majorité de rhyolites fragmentaires, et la genèse de ces brèches reste problématique. La proximité de la mine Horne, située à seulement 2 km au Nord, renforce l'intérêt de la zone d'étude car le gisement pourrait être associée à la caldeira de New Senator. Le but de cette étude est donc de comprendre l'environnement volcanique et de caractériser les altérations et les minéralisations en bordure d'une faille synvolcanique majeure. La cartographie de détail réalisée permet d'interpréter les brèches du Cap d'Ours comme étant d'origine autoclastique, et associées à la mise en place d'un complexe felsique sous-marins de dômes et de coulées. La géométrie des faciès lobés indique que le Cap d'Ours ne correspond qu'à la partie orientale de l'édifice, le centre d'émission étant localisé à l'Ouest du secteur d'étude. Ce centre d'émission est constitué d'une multitude de dykes, de composition variable, orientés en direction de la mine Horne. Les structures synvolcaniques, matérialisées par des dykes, sont omniprésentes dans le secteur. Le centre d'émission du complexe pourrait représenter une faille synvolcanique majeure, utilisée pour la mise place du complexe felsique, mais qui aurait aussi pu servir de conduit d'alimentation pour les minéralisations de la mine Horne. Des dykes felsiques à phénocristaux de quartz et feldspath (PQF) recoupent le complexe felsique du Cap d'Ours et semblent, eux aussi, emprunter des zones de faiblesses synvolcaniques. L'étude des altérations, basée sur une nouvelle méthodologie développée au cours de ce projet, met en évidence deux épisodes d'altérations superposés et distincts. Le premier se caractérise par une zonalité latérale, avec une silicification à proximité du centre d'émission et une altération en chlorite-séricite plus distale. Le deuxième épisode se traduit, sur le terrain, par une zonalité verticale cette fois ci, et est représentée par la séricitisation des PQF. La zonalité latérale est typique de l'altération d'un dôme felsique par l'eau de mer. Par contre, la zonalité verticale est clairement associée à un épisode hydrothermal d'intensité relativement faible. La minéralisation, uniquement constituée de fine pyrite, est localisée de part et d'autre des PQF. Ce iien spatial de proximité suggère donc que ces dykes et les structures synvolcaniques qu'ils incarnent ont contrôlé l'épisode minéralisateur. L'étude pétrographique et la signature en éléments traces des pyrites mesurée au La-ICP-MS soutiennent cette hypothèse. Trois groupes de pyrites sont discriminés: 1) des pyrites volcanogènes, riche en métaux, spatialement associées au PQF, 2) des pyrites métamorphiques sans métaux, réparties sur tout le secteur, et 3) des pyrites volcanogènes recristallisées et localisées à proximité du centre d'émission du complexe felsique. Ces dernières pourraient être associées à un autre système hydrothermal qui aurait pu alimenter la mine Home. La similarité du contenu métallique entre les pyrites volcanogènes du secteur d'étude et celle de la mine Home suggère un lien entre les deux systèmes minéralisateurs. Le modèle évolutif proposé pour expliquer la mise en place du Cap d'Ours et les altérations hydrothermales met l'emphase sur l'importance des structures synvolcaniques qui sont omniprésentes dans le secteur. Le facteur temps a lui aussi un rôle primordial. Le complexe felsique ayant été rapidement recouvert par des laves mafiques, seule une cellule hydrothermale de faible durée et donc de faible intensité a pu se développer, ne permettant pas la mise en place de minéralisations économiques malgré la combinaison de tous les facteurs nécessaires, à savoir, la perméabilité structurale fournie par les structures synvolcaniques, l'apport illimité d'eau de mer et une chambre magmatique proche comme source de chaleur.

Le massif du Koniambo fait partie d'un chapelet de massifs montagneux échelonnés le long de la côte ouest de l'île principale de Nouvelle-Calédonie. Il est un témoin de la grande nappe ophiolitique de Nouvelle-Calédonie mise en place à l'Éocène supérieur, dont l'élément principal est le Massif du Sud. Le massif du Koniambo comprend trois grands assemblages lithologiques et structuraux : a) l'assemblage à harzburgites et dunites serpentinisées de Vavouto; b) une séquence de dunites à chromite; et c) une suite de nappes principalement à harzburgites +/- dunites dans la partie supérieure du massif. Ces assemblages surmontent l'Unité de Poya qui comprend, les volcanites à affinité BAB et MORB dans la plaine de Vavouto, la séquence de gabbros et dolérites de la région de Témala, les basaltes et pyroclastites de type OIB de la péninsule de Pinjen, et enfin les boninites de la plaine des Gaiacs au sud de la zone d'étude. Ces différents assemblages possèdent une position stratigraphique imposée par les événements tectoniques responsables de l'obduction des séquences de croûte océanique/manteau lithosphérique sur le socle de la Nouvelle-Calédonie. Selon notre étude, l'enchevêtrement des unités volcaniques et volcano-sédimentaires de l'Unité de Poya à la base, surmontées par les gabbros de Témala et les unités mantelliques au sommet, suggère un assemblage imbriqué formant une suite stracturalement inversée en provenance du bassin marginal Sud-Loyauté dont certains membres ultramafiques ont été fortement affectés par leur passage en milieu suprasubductif (SSZ). Cette disposition structurale inverse des faciès ultramafiques est décrite pour la première fois en Nouvelle-Calédonie et contraste avec les séquences ultramafiques moins démembrées du sud de l'île. La spécificité des péridotites du Koniambo et des séquences volcaniques sousjacentes est la résultante de plusieurs processus particuliers. En premier lieu, une double fusion partielle des péridotites ; La première serait à l'origine des basaltes océaniques de type MORB de l'Unité de Poya réalisée du Crétacé supérieur au Paléocène lors de l'ouverture du bassin marginal Sud-Loyauté en réponse à la subduction de la plaque Pacifique sous la marge du Gondwana. Des processus annexes ont alors conduit à la formation d'OIB et de BAB dans le contexte océanique du bassin Sud-Loyauté. Le second processus, à l'Éocène, serait la subduction intra-océanique de la lithosphère des Loyauté sous le proto-arc du même nom avec à ce stade une seconde phase de fusion partielle du manteau déjà fortement appauvri en terres rares et HFS lors des phases précédentes de la fusion et ceci en contexte suprasubductif. Cet épisode pourrait expliquer l'origine possible des boninites alors formées en position d'avant-arc et le caractère extrêmement appauvri des harzburgites. Parallèlement, des processus multiphasés d'altération hydrothermale apparaissent à l'origine des serpentinites silicifiées et des précipitations de giobertite dans la séquence péridotitique basale de Vavouto, constituée très vraisemblablement à relativement faible profondeur dans le coin mantellique supra-subductif au dessus de la lithosphère plongeante des Loyauté sous l'action de fluides hydriques, puis lors de la remontée des matériaux concernés et de Fobduction des péridotites; Enfin Fobduction proprement dite avec son cortège de déformations est à l'origine de la structuration actuelle du massif du Koniambo. L'assemblage des divers membres constitutifs du massif du Koniambo sur le socle de la Nouvelle-Calédonie est le résultat de trois événements tectoniques majeurs. Dans un premier temps, l'obduction à l'Éocène supérieur de la séquence croûte océanique/nappe ophiolitique sur le bâti Calédonien a provoqué l'accrétion d'écaillés mantelliques selon une disposition apparente inversée dans le massif du Koniambo. Sous l'influence d'une deuxième période tectonique importante ayant son origine à l'ouest de la Nouvelle-Calédonie, l'assemblage des membres de la séquence ophiolitique fot découpé en sept domaines structuraux distincts. Au nord et nord-est de la zone d'étude, une faille de coulissage, désignée « l'Accident Tectonique Majeur, ATM», est un des événements tectoniques le plus récent affectant les lithologies du secteur à l'étude. L'ATM présente un corridor de déformation en transpression présentant des rampes de chevauchement frontales ainsi que de coulissage oblique-dextre, l'ensemble est fortement incliné vers le nord-est Ce dernier est une conséquence d'un raccourcissement tectonique ayant engendré un transport structural provenant globalement du nord contribuant à la remontée des unités géologiques appartenant au socle de la Nouvelle-Calédonie par rapport à la séquence obductée de la partie ouest de l'île. Des failles normales, présentes principalement sur les versants ouest des massifs du Koniambo et du Katépahie traduiraient les effets de l'ajustement isostatique de la ride de Norfolk suite au détachement en profondeur de la nappe subductée combiné à la surélévation du socle de la Nouvelle-Calédonie accentué par le développement de la nouvelle zone de subduction à l'ouest. Ces failles normales seraient synchrones au mouvement d'obduction de la séquence ultramafique et ont vraisemblablement continué à se développer après l'obduction. L'étude des indicateurs de mouvement responsables de l'assemblage inverse des membres de la séquence ophiolitique confirme que la séquence ophiolitique fut obductée en provenance du N/NE. Cette étude porte une attention particulière aux variétés de serpentines présentes au sein des séquences ultramafîques du Koniambo. Les assemblages antigorite/îizardite et chrysotile/magnétite de la séquence de Vavouto seraient préférentielîement associés à un processus muitiphasé d'altération hydrothermale ayant agi très vraisemblablement à relativement faible profondeur dans le coin mantellique suprasubductif au-dessus de la lithosphère plongeante des Loyauté puis lors de la remontée des matériaux concernés et de l'obduction des péridotites. Le rôle des serpentines primaires dans la fixation du nickel est bien connu. La présence de gamiérite dans des saprolites comportant une forte proportion de serpentines primaires résiduelles est synonyme d'un enrichissement en nickel via les processus de latéritisation. Les analyses chimiques des divers faciès du profil latéritique du Koniambo effectuées dans ie cadre des diverses opération d'explorations reliées à la définition de la ressource économique des profils laténttques du massif du Koniambo ont démoatré que ceux-ci sont non seulement riches en nickel et cobalt mais aussi en scandium. Bien que la paragenèse du scandium dans les gisements latéritiques soit peu documentée, les travaux effectués en parallèle à cette étude ont permis d'identifier certains mveaux d'enrichissements dans les phases minéralogiques des altérites. Il est observé que le scandium est relativement immobile dans un environnement d'altération latéritique et, par conséquent, se concentre dans les faciès résiduels augmentant ainsi sa teneur dans une proportion identique, mais inverse à la perte de volume et de densité du matériel latéritique résiduel. La problématique de la représentation tridimensionnelle de la distribution des faciès constitutifs des profils latéritiques et par conséquent du nickel, cobalt et autres oxydes majeurs est étudiée. L'assemblage complexe des divers faciès résiduels d'un profil latéritique donné rend difficile sa modélisation tridimensionnelle par les méthodes traditionnelles. Nous proposons une méthodologie de modélisation tridimensionnelle qui met en oeuvre les principes de géostatistique tels que le kriging pour l'interpolation des blocs en milieu déridé (unwrinkling) ainsi que le concept de changement de support afin d'adapter le modèle à la sélectivité minière envisagée. Enfin, une méthode de classification des ressources minières en fonction des risques associés à la variabilité dans la distribution de la teneur en nickel ainsi que de l'épaisseur des séquences minéralisées est présentée.