Ce mémoire de maîtrise consiste en une étude sur le gîte magmatique de nickel-cuivre-cobalt-platine-palladium Nisk-1, anciennement Lac Levac, qui était la propriété de Golden Goose Resources Inc. lors du début de cette maîtrise et appartient maintenant à Nemaska Exploration. Le gîte se situe dans la Bande du lac des Montagnes à la Baie James, une bande d'origine volcano-sédimentaire qui fait un lien entre la Ceinture de Nemiscau et la Sous-Province de l'Opinaca. Le gîte se compose de sulfures massifs à disséminés qui se situent près de, ou au contact entre, deux roches ultramafiques différentes. Les sulfures sont associés au sommet actuel de la péridotite serpentinisée noire, qui se trouve en profondeur dans les forages. Nous avons pour hypothèse de départ que ces deux unités ultramafiques constituaient deux coulées séparées et que le sommet originel est renversé, ce qui placerait les sulfures à la base originelle de la péridotite serpentinisée noire. Pour la provenance des sulfures, nous avons posé comme hypothèse qu'ils provenaient de la saturation en soufre de la péridotite serpentinisée noire par l'assimilation des roches sédimentaires dans lesquelles elle s'est mise en place. Nous avons effectué des analyses de lames minces polies, au microscope optique et au MEB, des analyses statistiques, des modèles tridimensionnels des lithologies et des métaux et des analyses « roche totale » des roches ultramafiques. Les roches ultramafiques de Nisk-1 montrent une contamination par les roches de la croûte, et la péridotite serpentinisée noire montre une perte de nickel, ce qui constitue un indice d'association avec des sulfures. La polarité est inversée, et les roches ultramafiques représentent probablement des coulées ou intrusions provenant de la fusion fractionnée d'une plume mantellique. Les contrôles structuraux de mise en place des sulfures ne sont pas apparents, mais il y a des indications de mouvement dans ces sulfures. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : gîte de nickel, komatiite, Bande du lac des Montagnes, Nisk-1, Baie James.

Le but de cette étude consiste en une mise au point des techniques et du matériel les plus appropriés à la prospection minière au sol. Dans une présentation générale, les notions essentielles de magnétisme sont rappelées et permettent une étude de la carte magnétique du secteur alpin . Un exposé des différentes techniques de prise de mesures avec un magnétomètre haute sensibilité a permis de faire le point sur l'éventail des possibilités d'emploi au sol . Il a été mis en évidence l'intérêt d ' une méthode nouvelle : l'emploi d'un ballon captif porteur du capteur, particulièrement adaptée à la prospection minière. Différents sites ont été retenus pour leurs minéralisations plus ou moins magnétiques : - le filon fluoré du Sapey (Haurienne), - le gisement de cuivre de Saint-Véran (Queyras)

La région des monts Apuseni, au pied de la chaîne des Carpathes en Roumanie, comporte de nombreux gisements de type porphyre (Cu-Au) et épithermal neutre (Pb-Zn et Au ± Ag) liés à un volcanisme andésitique néogène. Afin de comprendre les relations existant entre les gisements de type porphyre et épithermal neutre, le porphyre de Bolcana a été étudié car il possède la particularité d'être bordé par un ensemble de filons épithermaux low-sulfidation minéralisés à Pb-Zn ± Au exploités au niveau des mines de Troita et de Magura. Une étude structurale et une modélisation en 3D de ces différents gisements montrent que la géométrie et l'orientation des fractures et des veines minéralisées sont compatibles avec les directions d'extension régionale et la progression du NW vers le SE des différentes intrusions andésitiques de la région. Dans le but d'établir de manière précise les relations temporelles entre les différents gisements du secteur, un développement méthodologique a permis de réaliser des datations, par l'utilisation du système isotopique Re-Os, directement sur la minéralisation sulfurée la plus ubiquiste du système : la pyrite. L'application de cette méthodologie sur les pyrites des minéralisations a ainsi permis d'obtenir un âge de 10,9 ± 1,9 Ma pour le porphyre. Les âges obtenus dans les systèmes épithermaux restent approximatifs car des perturbations du système isotopique Re-Os sont observées dans ces environnements plus superficiels. Un fractionnement du rhénium avec un enrichissement important au niveau de la zone apicale du porphyre a été mis en évidence, et qui doit être sûrement relié à une zone d'ébullition maximale. Une répartition similaire des teneurs en arsenic des pyrites a pu y être observée. Une caractérisation des sources des métaux a été réalisée à l'échelle du district en utilisant de manière croisée, sur pyrite et galène, deux systèmes isotopiques (Re-Os et Pb-Pb). L'osmium montre que le gisement de Troita possède une signature similaire au porphyre de Bolcana alors que les résultats obtenus pour le gisement de Magura indiquent que le système a subi des perturbations, interprétées comme liées à un lessivage des ophiolites encaissantes et une incorporation partielle de leur signature. Le plomb commun confirme ces données d'osmium avec une signature isotopique plus mantellique que celui de Troita.

L'objectif de la thèse concerne l'analyse du système matières organiques (carbone)-uranium-sulfure qui contrôle la formation du gisement d'uranium de type de roll-front au Zoovch Ovoo (Mongolie). La formation Cénomanienne du Sainshand est constituée de sédiments continentaux silicoclastiques déposés dans des milieux fluvio-lacustres. Le système global est en début de diagénèse et n'a pas été affecté par un enfouissement significatif, estimé à moins de 600 m pour une température maximale de 40°C. Le réservoir se caractérise par des sables non consolidés et des argiles silteuses. Parfois, certains lits de grès d’épaisseur décimétriques sont cimentés par des carbonates et disposés au sein de faciès silicoclastiques non consolidés. L’étude systématique des grès à ciment carbonaté a révélé la présence exclusive de dolomite. Quatre types de dolomite différents ont été reconnus. Tous ont été formés par des eaux d'origine météorique et présentent des caractéristiques isotopiques (C, O) semblables. Ils sont génétiquement liés les uns aux autres, avec de possibles épisodes de recristallisation impliquant une réincorporation progressivement moindre des éléments en traces comme les terres rares et le manganèse. Le premier type de dolomite est contrôlé par les conditions de sédimentation, tandis que les trois suivants sont contrôlés par diagenèse. Le troisième type de dolomite n'a été trouvé que dans des échantillons ayant été affectés par le roll-front alors que le quatrième est postérieur aux porteurs d'uranium. La matière organique détritique est très abondante et joue un rôle majeur dans le piégeage de l’uranium aux côtés de la pyrite. L'étude en pétrographie organique a montré que toute est d'origine végétale supérieure et immature, comme l'ont montré les mesures de réflectance de la vitrinite (<0,4%). Elle est exclusivement présente sous forme de particules détritiques et sa distribution est donc régie par l’évolution des conditions de dépôt sédimentaires. Huit générations de pyrite ont été identifiées sur la base textures et des associations minérales, avec trois types majeurs : les pyrites framboidales en sphérolites isolés, les surcroissances automorphes, et les pyrites de remplacement (épigénie). L'étude isotopique du δ34S de la pyrite a montré qu’une grande parties des pyrites s‘est formée par bio-réduction des sulfates. Les porteurs de l’uranium sont la pechblende et dans une moindre mesure la phospho-coffinite. La pechblende cimente et remplace la matière organique mais aussi les pyrites automorphes corrodées ce qui indique que l’enrichissement ou l’introduction massive de l’uranium s’est produit assez tardivement. La matière organique a piégé l’uranium de manière diffuse à des fortes concentrations, sous une forme minéralogique non accessible au MEB. Il peut s’agir de nanophases de pechblende de taille inférieure à la centaine de nanomètres. Pour expliquer ces concentrations, une préconcentration ne peut pas être totalement exclue ou un processus de diffusion piégeage lors du stade de minéralisation. La considération de l’ensemble des données indique que l’aquifère principal a été le siège probable d’activité microbienne subcontinue, qui est attestée par la formation à différentes stades de l’histoire du bassin de pyrites dont les caractéristiques isotopiques indiquent des processus complexes de fractionnement. La présence de matière organique en quantité significative et des pyrites peut expliquer l’efficacité du piège redox pour la réduction de l’uranium. Le modèle métallogénique présenté est celui d’un système mixte où un processus de type roll-front lié aux caractéristiques sédimentologiques de cette zone se superpose à un piège redox particulier dont la chimie C-S-U est assistée par les bactéries. / The objective of the PhD thesis concerns the analysis of the processes governing the carbon-uranium-sulfide system in the aquifers of the roll-front type Zoovch Ovoo uranium-deposit (Mongolia). The Cenomanian Sainshand Formation hosting the ore deposit contains reservoirs made of silicoclastic sediments deposited in fluvio-lacustrine settings mostly characterized by unconsolidated silty clays and sands ranging from arenite to sub-arkose. Occasionally some decimetres thick sandstone beds are dolomite cemented. Four different dolomite fabrics are recognized and classified according to their crystal boundaries and geochemistry. Isotopic analysis indicates that they were formed from meteoric waters with the carbon source being probably the detrital material itself issued from basement rock erosion. Dolomites are genetically related to each other with possible recrystallization episodes that are indicated by gradual depletion in REE and Mn. The first dolomite type was depositionally controlled, while the next three parageneses are diagenetic. The third dolomite type is found only in samples that have experienced roll-front waters, whereas the fourth post-dates uranium formation. As a result the dolomite cements paragenetic evolution is used as reference to document the whole burial history of the deposit. Organic matter particles, pyrite and uranium are very intimately related. Organic matter present in clay, silt and sand is always represented by poorly preserved detrital elements of higher plant origin and is very immature (peat stage; vitrinite reflectance <0.4%). At the scale of the sedimentary particles, organic matter complexes U(VI). However, despite a systematic association to UO2, it cannot be considered as directly involved in the reduction mechanism of uranium because of the low burial temperatures (max 50°C) and hence very limited diagenesis. Nevertheless, the investigation reveals that organic matter is the most important element in the U trapping process. Indeed, it acts as a substrate sustaining and focusing bacterial activity into specific sedimentary layers. In turn the microbial communities catalyze the reduction of sulfur, iron and especially uranium leading to two major consequences: 1) the precipitation of UO2 onto organic matter particles and 2) the formation of pyrite which acts as an additional reducer for U(VI). It appears that the uranium ore deposit at Zoovch Ovoo is primarily controlled by the distribution of the detrital organic matter in the sedimentary system as well as by the permeability network allowing the input of S, U and micro-organisms. The rather shallow aquifers probably underwent a nearly continuous bacterial activity which is responsible of many chemical features and processes controlling the U and sulfide precipitation. However, main uranium deposition events occur since the beginning of exhumation when enhanced fluid movement sustains roll-front activity. The latter displaces and combines the ingredients of the biochemical trap, allowing progressive enrichment in uranium through time.

Le gisement de gaz de Lacq est exploité depuis 1957 et la sismicité induite a débuté en 1969. De magnitude modérée (M <= 4.4), cette sismicité est induite par l'extraction des fluides. Après nettoyage de la base de données disponible (1989-1997), un Pointé Automatique dont les paramètres sont optimisés par Recuit Simulé a permis la mise à jour de la base de données. Ajoutés aux données pointées entre 1974 et 1988 et grâce à un modèle de vitesse 3D, plus 1600 évènements ont été localisés, la plupart dans et au dessus du réservoir. La confrontation des localisations des hypocentres et des mécanismes aux foyers avec des informations apportées par les forages et la sismique 3D a permis de localiser les différents essaims de séismes au niveau de failles relativement importantes et orientées préférentiellement pour accommoder la perturbation de contrainte. Alors que le gisement présente une orientation WNW-ESE, la sismicité est localisée selon<br />un axe préférentiel SSW-NNE sur les failles principales d'orientation WNW-ESE. Les zones WNW et ESE du gisement sont quant à elles déformées de manière asismique, comme le montre les profils de nivellement. La confrontation de la sismicité avec l'historique et le modèle de réservoir a permis de mettre en avant (i) un essaim déclenché par une injection d'eau involontaire, (ii) une connexion importante entre le centre du réservoir et les réserves de gaz au nord-est et la déplétion associée, (ii) ainsi qu'une réinterprétation du modèle de réservoir dans certaines zones mal connues. La seconde voie d'étude a été portée sur l'analyse des formes d'ondes par décomposition atomique en chirplets, généralisation de la transformée en ondelettes et de la transformée de Gabor. Après une généralisation à 7D des paramètres de construction des chirplets pour une adaptation aux ondes sismologiques et l'utilisation d'algorithme de séparation d'ondes, il a été possible de décomposer les sismogrammes en un nombre limité d'atomes. Chacun des atomes est qualifié de 9-tuplet, caractérisé par des attributs morphologiques : (i) un temps d'arrivée, (ii) un fréquence centrale, (iii) une énergie, (iv) une phase, (v) une durée, (vi) un taux de modulation de fréquence, (vii) un type de modulation de fréquence, (viii) une asymétrie d'enveloppe et (ix) une plateau constant de l'enveloppe. Grâce à cette caractérisation poussée des ondes, il a été possible de pratiquer des classifications des sismogrammes. La classification et la représentation en dendrogramme ont montré une différenciation nette entre les séismes déclenchés par surpression de fluide des autres, révélant que la source des évènements déclenchés est plus courte et impulsive. En se basant uniquement sur les attributs morphologiques et en filtrant la composante de temps et fréquence des arrivées des ondes, nous avons montré qu'il était possible de comparer des séismes de localisations différentes.

Dans le cadre de prospection miniére sont étudiés : - les techniques de prospection - la géologie, géochimie et la genèse de ces formations

La propriété de graphite des lacs Guéret et Guinécourt est localisée à environ 300 km au nord-nord-ouest de la ville de Baie-Comeau. Cette propriété se situe dans le Terrane de Gagnon, dans la région Parautochtone de la Province de Grenville. Ce secteur n'est pas étranger à l'exploration minière. En effet, dans les années 1950, plusieurs travaux furent menés, le but de ceux-ci étant de définir le potentiel en formations de fer apparentées à celles du Groupe de Knob Lake comme celles trouvées à Fermont, Labrador City, Schefferville et Gagnon. Puis au début des années 2000, après un hiatus de quarante années, de grandes quantités de graphite furent mises au jour par les compagnies Exploration Esbec, Quinto Technology Inc. et SOQUEM Inc.. On dénombre trois types de graphite dans la région, soit du graphite macrocristallin, du graphite microcristallin et du graphite en veine. La minéralisation graphiteuse est contrôlée par la Formation de Menihek du Groupe de Knob Lake et confinée dans celle-ci. Les trois types de graphite ont une distribution particulière à l'intérieur de la Formation de Menihek. Le graphite macrocristallin est associé à un schiste quartzo-feldspathique tandis que le graphite microcristallin et celui en veine sont associés à un méta-mudstone graphiteux. Le contrôle stratigraphique du graphite s'observe tant au niveau local qu'au niveau régional, soit entre les lacs Guinécourt au Québec et Wabush Lake au Labrador. L'étude de la répatition des gisements de graphite en comparaison avec les types de formations de fer de la Formation de Sokoman a permis l'élaboration d'un outil d'exploration. Cet outil est minéralurgique et met en compte la dichotomie existante entre le graphite et l'hématite. Cette dichotomie montre que la minéralisation graphiteuse est absente lorsqu'il y a présence d'hématite primaire. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Graphite, Hématite, Dichotomie, Formations de fer, Province de Grenville, Terrane de Gagnon, Groupe de Knob Lake.

Les veines sont parmi les structures les plus communes et les mieux développées le long des zones de cisaillement. Dans la ceinture de roches vertes de l'Abitibi (Canada), des systèmes de veines bien exposés le long de la zone de cisaillement Porcupine-Destor permettent d'étudier les conditions de contraintes dans lesquelles les veines se sont mises en place. Les systèmes de veines ont pu être caractérisés en examinant la texture, la géométrie, la distribution, l'espacement, l'épaisseur, et la longueur des veines, ce qui a permis de déterminer la surpression de fluide. La surpression de fluide moyenne pour l'un des systèmes de veines est estimée à 42 MPa, ce qui correspond à une profondeur de mise en place de 2.7 km. Ces estimations ont permis de modéliser l'état des contraintes lors de la phase de compression régionale. Les contrastes de compétence génèrent de fortes perturbations des contraintes le long de la zone de cisaillement. Dans la séquence de roches, la zone de cisaillement Porcupine-Destor agit comme une unité lithologique de faible compétence et génère une zone de faibles contraintes très favorable à la formation de veines. Vingt-cinq kilomètres plus à l'est, les veines se sont mises en place dans un contexte de faille-valve à fonctionnement cyclique; ceci indique que les veines résultent de la perturbation temporaire de l'état de contraintes lors de ruptures sismiques. Ces deux mécanismes de perturbation de la contrainte sont favorables à la formation de veines le long des zones de cisaillement. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Veines, Zones de cisaillement, Contraintes, Contraste de compétence, Abitibi.

L'évolution structurale complexe de la Zone Volcanique Sud (Abitibi) s'étend sur au moins 60 Ma et est interprétée, selon les auteurs, soit comme une accrétion de blocs allochtones ou bien comme étant issue d'une évolution stratigraphique autochtone. Cette évolution est marquée par une activité prolongée le long des zones tectoniques d'échelle crustale qui bordent la Zone Volcanique Sud, qui sont la faille de Cadillac-Larder Lake au sud et la faille de Destor-Porcupine-Manneville au nord. La Zone Volcanique Sud est marquée par un métamorphisme essentiellement au faciès du schiste vert, un grain structural est-ouest et une schistosité régionale subverticale dans le segment de Malartic. La région de Val-d'Or est riche en minéralisations filoniennes aurifères essentiellement post-métamorphiques, mais l'âge de ces minéralisations et leur contexte de mise en place par rapport à la déformation régionale et au métamorphisme reste controversé. Plusieurs auteurs proposent une mise en place liée à l'épisode de structuration régionale principal D2 et globalement synchrone du métamorphisme estimé vers 2670-2680 Ma, d'autres suggèrent des âges 70 à 100 Ma plus jeunes que ce métamorphisme. Le pluton de Bourlamaque encaisse une dizaine de gisements filoniens aurifères post-métamorphiques matérialisés par des veines de quartz-tourmaline-carbonates-sulfures associées à des zones de cisaillement mylonitique inverses. L'ouverture de la mine Lac Herbin en 2008 par la Corporation Minière Alexis a permis de compléter les données structurales portant sur les gisements filoniens aurifères de la région de Val-d'Or en s'affranchissant du biais lié à la déformation fractionnée des roches volcano-sédimentaires encaissantes, et d'apporter de nouvelles datations 40Ar/39Ar sur le pluton lui-même ainsi que sur les structures minéralisées (veines aurifères et cisaillements mylonitiques associés). La minéralisation encaissée dans le pluton de Bourlamaque s'organise selon des réseaux de cisaillements synthétiques à vergence nord, plus rarement à vergence sud, centrés sur des structures à fort pendage et compatibles avec une déformation régionale essentiellement coaxiale. Les structures à fort pendage pourraient se développer de manière naturelle en contexte ductile, tel que suggéré par la présence de mylonites, et être par la suite réactivées sous l'effet de surpressions de fluides cycliques de type faille-valve. Le développement des structures synthétiques secondaires semble lié à la présence de dykes mafiques et à l'intensité du système hydrothermal réactivant les structures à fort pendage. Plusieurs structures stériles à pendage nord ont également été reconnues et interprétées comme liées à un épisode structural post-minéralisation. Il s'agit des failles Lac Herbin Sud, Beacon et Beaufor, respectivement décrites dans les gisements Lac Herbin, Beacon 2 et Beaufor. L'interprétation des données 40Ar/39Ar suggère que les premières traces de fluides liés à la minéralisation sont enregistrées par les amphiboles du pluton de Bourlamaque vers 2650 Ma. La géométrie des spectres d'âges des zones mylonitiques traduit une recristallisation dynamique compatible avec les indications de circulations hydrothermales associées à la minéralisation se poursuivant possiblement jusque vers 2505 Ma. La cyclicité des pics de densité de probabilité des âges plateaux de l'ensemble des micas blancs et le décalage entre les spectres des veines de quartz et des mylonites sont compatibles avec une activité hydrothermale cyclique de type faille-valve. Les caractéristiques structurales et rhéologiques des orogènes « chauds » précambriens seraient compatibles avec une activité hydrothermale s'étalant sur une durée ≥ 100 Ma. Au final, la datation 40Ar/39Ar conjointe de l'intrusion de Bourlamaque ainsi que des veines minéralisées et de la déformation mylonitique associée offre de nouvelles perspectives d'interprétation et apporte de nouveaux éléments de compréhension concernant le contexte de mise en place des minéralisations filoniennes aurifères de la région de Val-d'Or. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Orogenèse kénoréenne, Abitibi, Zone Volcanique Sud, Faille de Cadillac, Bourlamaque, Gisements filoniens aurifères archéens, Cisaillements mylonitiques, Géochronologie 40Ar/39Ar

Dans une perspective d'avenir pour le développement durable, les gisements de zinc non-sulfurés seront favorisés relativement aux gisements sulfurés conventionnels. Les marbres mésoprotérozoïques du Supergroupe de Grenville ainsi que leurs équivalents dans les terrains grenvilliens exposés au New Jersey contiennent deux types de minéralisations zincifères SEDEX : (1) Les gisements plus communs et compris de zinc sulfuré SEDEX (i.e. district de classe-mondial de Balmat-Edwards, New York), et (2) les gisements hypogènes et stratiformes rares, et moins compris, de zinc non-sulfuré (i.e. gisements de classe-mondial de Franklin et Sterling Hill, New Jersey). La rareté et la localisation isolée des gisements de Franklin et Sterling Hill ne permettent pas d'imaginer une relation entre les gisements SEDEX sulfurés et non-sulfurés de zinc. Cependant, un horizon de marbre contenant un oxyde de zinc est présent près du village de Bryson (Québec), à environ 30 kilomètres au nord du gisement SEDEX de zinc sulfuré de Cadieux (Renfrew, Ontario). La région de Bryson-Renfrew nous offre conséquemment l'opportunité d'étudier la relation pouvant exister entre les deux pôles de minéralisation zincifère SEDEX. La région de Bryson-Renfrew est caractérisée par (1) une abondance de marbres dolomitiques pures, (2) par la présence d'horizons stratiformes d'anhydrite ainsi que (3) par des niveaux riches en magnésium (i.e. brucite). De telles caractéristiques indiquent une précipitation de carbonates dans un environnement évaporitique peu profond. Ce type d'environnement est typique des gisements SEDEX de zinc sulfuré du type McArthur (i.e. district de Balmat-Edwards). La région de Bryson-Renfrew contient plusieurs indices de zinc sulfuré, associés aux unités de marbres dolomitiques riches en minéraux silicatés. Elle contient aussi plusieurs indices de zinc non-sulfuré également encaissées dans des marbres dolomitiques riches en silicates. Ainsi, les minéralisations SEDEX zincifères non-sulfurés et sulfurés de zinc se forment dans un environnement géologique similaire. Les études pétrographiques sur l'assemblage zincifère non-sulfuré révèlent des exsolutions dendritiques de wurtzite/sphalerite dans des grains de magnétite. De plus, des analyses de diffraction au rayons-X et à la microsonde révèlent que le silicate zincifère est une serpentine contenant jusqu'à 4.31% de ZnO. D'autres serpentines sont plutôt caractérisées par la présence d'inclusions fines de pyrophanite zincifère ((Fe,Mg,Zn,Mn)TiO3) , une ilmenite zincifère rare mais connue aux gisements de Franklin et Sterling Hill. Les exsolutions dendritiques de wurtzite/sphalerite sont interprétés comme résultant de la déstabilisation rétrograde de la franklinite. De plus, le produit d'altération de la willémite (Zn2SiO4), le principal minerai de zinc aux gisements de Franklin et Sterling Hill, résulte en une serpentine lors d'une déstabilisation métamorphique rétrograde. Des minéralisations zincifères non-sulfurées de type-Franklin sont ainsi confirmées. Un lien entre les gisements SEDEX zincifères sulfurés et non-sulfurés existe donc puisqu'ils se présentent dans le même environnement géologique. La présence de minéralisations SEDEX zincifères non-sulfurées pourrait de ce fait être expliquée et indiquer la présence d'un système exhalatif à haute température plutôt qu'un système à température moyenne déposant des sulfures de zinc. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Supergroupe de Grenville, sulfures de zinc, silicates de zinc, oxydes de zinc