Thèse doctorat : Mathématiques Appliquées : Strasbourg 1 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 6 p.

Th. univ.--Sciences de la Terre--Paris 6, 1994. / 1994 d'après la déclaration de dépôt légal. Bibliogr. p. 193-199. Résumé en français et en anglais.

Texte remanié de: Th. doct.--Droit public--Paris 2, 1997. / En appendice, recueil de traités sur les gisements minéraux. Bibliogr. p. 481-498. Résumé. Index.

Inaug.-Diss.--Mineralogie--Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, 1989. / Résumé en anglais et en allemand. Bibliogr. p. 241-250.

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

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / Les gisements aurifères orogéniques, lesquels représentent la principale source d'or au Canada, sont relativement bien documentés, mais la source des fluides hydrothermaux aurifères dans ces gisements reste équivoque. Le district aurifère de Meliadine (MGD), situé dans la province du Churchill occidental au Nunavut, renferme approximativement 9 Moz (~280 tonnes) d'or (production historique, réserves prouvée et probables, et ressources mesurées, indiquées, et inférées), sous la forme d'une série de gisements situés dans la ceinture de roches vertes de Rankin Inlet (Tiriginaq, Wesmeg, Normeg et Pump). Ces gisements sont spatialement associés à la faille Pyke et ses subsidiaires, formant des corridors de veines de quartz-carbonate subparallèles à travers des unités géologiques d'âge archéen. Ces formations incluent des formations de fer, des roches métasédimentaires clastiques et des roches métavolcaniques. Les zones minéralisées sont de style veines et de style remplacement des roches hôtes en bordure des veines. Les zones de remplacement sont encaissées dans les lithologies riches en fer sous la forme d'or associé à de multiples générations de sulfures. La présente étude documente la signature multi-isotopique du soufre (δ$^{34}$SS, Δ$^{33}$SS et Δ$^{36}$S) des sulfures associés à l'or dans les veines d'or orogéniques et les zones de remplacement associées, afin de caractériser la source et tracer l'évolution des fluides aurifères et de mieux comprendre les contrôles sur la précipitation de l'or. La séquence paragénésique établie décrit la génération 1 de sulfures comme correspondant à la pyrrhotite±(pyrite-chalcopyrite) précoce qui n'est pas associée à l'or, alors que la génération 2 est associée à la sulfuration des unités riches en fer et se compose d'arsénopyrite-pyrrhotite±(pyrite-galène-chalcopyrite) associée à l'or, subdivisée en 2a et 2b. L'aspy2a est riche en inclusions, alors que la génération 2b est pauvre en inclusions et est associée à la déformation et à la recristallisation tardive des sulfures 2a le long de fractures riches en Au libre, Pb, Te et Bi, et aux halos de recristallisation enrichis en As et Se et appauvris en Sb. Des analyses multi-isotopiques de soufre ($^{32}$SS, $^{33}$SS, $^{34}$SS et $^{36}$S) montrent que le Δ$^{33}$SS=0.3 ‰ ± 0.2 et le Δ$^{36}$S=-0.7 ± 0.6 ‰ sont homogènes à travers les générations de sulfures. Le δ$^{34}$SS de la génération 1 varie de 1.4 ‰ à 2.4 ‰, de 1.7 ‰ à 5.5 ‰ pour la génération 2a et de -0.5 ‰ à 5.6 ‰ pour la génération 2b. En se basant sur la concentration de l'or le long de fractures de l'aspy2a, leur abondance d'inclusions, ainsi que sur les enrichissements et appauvrissements systématiques en Sb, Se et As, il apparait que les sulfures de génération 2a ont été partiellement dissous par réactions couplées de dissolution-reprécipitation, libérant et transportant l'Au, le Pb, le Bi et le Te sous forme de produits de fusion (« melts ») d'éléments chalcophiles à bas point de fusion et/ou sous forme de colloïdes, pour reprécipiter les sulfures de génération 2b avec l'or libre et les métaux associés le long de fractures et d'auréoles de recristallisation. Le fractionnement indépendant de la masse du soufre (S-MIF) est présent et constant dans tous les échantillons et indique clairement une source unique et une contribution de soufre métasédimentaire archéen aux fluides aurifères responsables de la formation des gisements du MGD au Paléoprotérozoïque, soit environ 800 millions d'années après la formation des roches hôtes. Ce nouvel ensemble de données montre que les réactions fluides-roches, représentées par les multiples épisodes de remobilisation et de reprécipitation ont été importantes pour la formation des zones minéralisées, et que la dévolatilisation des métasédiments et des métavolcanites en profondeur pendant le métamorphisme prograde peut jouer un rôle important dans l'approvisionnement en soufre, élément clé pour le transport de l'or à l'échelle de la croûte terrestre.

Le gisement d'or Amaruq (Nunavut, CA) est situé dans la ceinture de roches vertes néoarchéennes du Groupe de Woodburn Lake. La glaciation Wisconsinienne a entraîné l'érosion du socle, le transport et la formation de dépôts de till masquant le substrat rocheux et les minéralisations associées. Le projet de recherche a pour but de caractériser la signature géochimique et minéralogique du gisement Amaruq dans le till jusqu'à 8,6 km en aval de la minéralisation. Des échantillons de la minéralisation ont été prélevés afin de déterminer la composition chimique des minéraux indicateurs tels que l'or, la scheelite et la tourmaline. Dans le gisement, la tourmaline et la scheelite sont en association paragénétique avec l'or. Le till a été échantillonné le long de 2 transects orientés NNO, parallèles à la direction principale de l'écoulement glaciaire et orthogonaux à la direction du gisement. Les analyses en composantes principales (ACP) de la géochimie du till décrivent la covariance des éléments enrichis dans les roches mafiques à ultramafiques (Fe, Mg, Mn, Ni, Co, Cr) et la minéralisation aurifère (Au, As, Cu, Zn) avec une composante principale 1 (CP1) négative à l'opposé de la variance en éléments enrichis dans les roches felsiques (Si, Al, Na, K, Ba, Be, Hf, Zr, Rb, Sr, U, Th et les éléments des terres rares) avec une CP1 positive. Les échantillons en amont glaciaire ont des scores CP1 uniquement positifs par rapport à des scores CP1 plus hétérogènes en aval. L'analyse discriminante des moindres carrés partiels (PLS-DA) montre que 86 % de l'or et 100 % de la scheelite de la minéralisation d'Amaruq se classifient dans le champ de composition chimique typique des gisements d'or orogénique. Dans le till, 63 % de l'or et 74 % de la scheelite se classifient dans le champ des gisements d'or orogénique. La PLS-DA de l'or du till ne permet pas de distinguer sa provenance entre l'amont et l'aval du gisement. En amont glaciaire, 9 % des grains de scheelite ont une signature chimique similaire à celle du gisement contre 81 % de la scheelite en aval glaciaire. Ces résultats indiquent que la scheelite en amont du gisement est dérivée d'autres sources que la minéralisation d'or orogénique tandis que la scheelite en aval glaciaire provient en majeure partie de la minéralisation affleurante. La faible abondance de tourmaline dans le gisement et le faible nombre de grains de tourmaline identifiés dans les échantillons de till montrent que la tourmaline n'est pas un minéral indicateur pertinent pour cette étude. La caractérisation géochimique et minéralogique du till définit l'origine de la minéralisation érodée et permet son utilisation en prospection glacio-sédimentaire en aval du gisement d'or orogénique Amaruq. / The Amaruq gold deposit (Nunavut, CA) is located in the Neoarchean greenstone belt of the Woodburn Lake Group. The Wisconsinan glaciation caused bedrock erosion, transport and deposition of till masking the bedrock and associated mineralization. The aim of the research project is to characterize the geochemical and mineralogical signature of the Amaruq deposit in till up to 8.6 km down-ice of the mineralization. Core samples from the mineralization were collected to determine the chemical composition of indicator minerals such as gold, scheelite and tourmaline. In the deposit, tourmaline and scheelite are in paragenetic association with gold. Till was sampled along 2 NNW-oriented transects, parallel to the main direction of ice flow and orthogonal to the strike of the deposit. Principal component analysis (PCA) of till geochemistry describes the covariance of enriched elements in mafic to ultramafic rocks (Fe, Mg, Mn, Ni, Co, Cr) and gold mineralization (Au, As, Cu, Zn) with a negative principal component 1 (PC1) as opposed to the variance in enriched elements in felsic rocks (Si, Al, Na, K, Ba, Be, Hf, Zr, Rb, Sr, U, Th and rare earth elements) with a positive PC1. Up-ice samples have positive PC1 scores compared to more heterogeneous PC1 scores for down-ice samples. Partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) shows that 86 % of the gold and 100 % of the scheelite from the Amaruq deposit plot in the orogenic gold deposits field whereas in till, 63 % of the gold and 74 % of the scheelite plot in the field for orogenic gold deposits. The PLS-DA of gold in till does not distinguish its provenance between up-ice and down-ice. Up-ice of the mineralization, 9 % of scheelite grains have a chemical signature similar to that of the deposit in contrast to 81 % of down-ice scheelite. The results indicate that scheelite up-ice of the deposit has other sources than orogenic gold mineralization whereas down-ice scheelite was eroded mainly from Amaruq outcropping mineralization. The low abundance of tourmaline in the deposit and the low number of tourmaline grains identified in the till samples shows that tourmaline is not a useful indicator mineral for this study. The geochemical and mineralogical characteristics of till define the origin of the eroded mineralization and can be used for glacio-sedimentary prospecting down-ice from the Amaruq orogenic gold deposit.

Pour évaluer le potentiel de la magnétite en tant que minéral indicateur des dépôts de Sulfures Massifs Volcanogènes (SMV), la composition des éléments traces et les caractéristiques (morphologie, taille des grains et textures de surface) de la magnétite provenant de différents contextes ont été investiguées. Les caractéristiques physiques et les associations minérales de la magnétite du dépôt d’Izok Lake (Nunavut, Canada), de la roche encaissante et du till recouvrant la zone à proximité ont été étudiés en utilisant la microscopie optique, le Microscope Électronique à Balayage (MEB) et l’Analyseur de Libération Minérale (MLA). Les résultats permettent de distinguer la magnétite magmatique, métamorphique et supergène dans un environnement de SMV, et indiquent que 1) la taille des grains de magnétite et leur relation texturale avec les associations minérales caractérisent la roche encaissante, 2) l’angularité de la magnétite du till est indicatrice de la forme originel du minérale, et 3) les textures de surface de la magnétite détritique sont diagnostiques des processus affectant les grains durant l’érosion, le transport, et après la déposition dans les sédiments glaciaire. La composition de la magnétite provenant d’Izok Lake (Nunavut, Canada) et d’Halfmile Lake (Nouveau-Brunswick, Canada) et de leurs roches encaissantes a été étudiée en utilisant le MEB, la microsonde électronique, et l’ablation laser- spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif (LA-ICP-MS). Les données censurées ont été transformées en utilisant la routine R robCompositions, puis converties en utilisant les log-ratios centrés pour éviter tout effet de fermeture. L’analyse en Composantes Principales (ACP) permet de discriminer différents types de roche encaissantes et des dépôts basés sur la teneur de la magnétite en Si, Ca, Zr, Al, Ga, Mn, Mg, Ti, Zn, Co, Ni et Cr. Les données de composition de la magnétite de seize dépôts SMV (mafique, bimodal mafique, bimodal felsique, felsique-silicoclastique), et de trois Formations de Fer Rubanées (FFR) associés à des SMV ont été investiguées par analyse discriminante par les moindres carrés partiels (PLS-DA) pour distinguer les différentes compositions de magnétite basées sur les teneurs en Si, Ca, Al, Mn, Mg, Ti, Zn, Co et Ni. Le résultat indique quatre types de magnétite en association avec les dépôts de SMV: magmatique, hydrothermale, métamorphique, et la magnétite zonée. L’analyse des données par PLS-DA sépare la magnétite des SMV et BIF des autres types de gites minéraux. Les analyses en PCA et PLS-DA des échantillons de la roche encaissante/dépôt SMV et FFR produisent un modèle de discrimination de la composition de la magnétite dans le till qui peut être utilisé pour identifier, en exploration minérale, la magnétite dérivée de l'érosion d'un SMV par un glacier. / To evaluate the potential of magnetite as an indicator mineral for Volcanogenic Massive Sulfide (VMS) deposits, trace element compositions and physical characteristics (morphology, grain size, and surface textures) of magnetite from various VMS settings were investigated. Physical characteristics and mineral associations of magnetite from the Izok Lake deposit (Nunavut, Canada), its host bedrocks, and till covering the nearby area were studied using optical microscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM), and Mineral Liberation Analysis (MLA). The results distinguish magmatic, metamorphic and supergene magnetite in the VMS setting, and indicate that 1) the grain-size distribution of magnetite and its textural relationships with mineral associations fingerprint the host bedrocks, 2) the angularity of magnetite in till is indicative of the original shape of the mineral, and 3) the surface textures of detrital magnetite are diagnostic of processes affecting grains during erosion, transport, and after deposition in glacial sediments. Variation in magnetite composition from the Izok Lake (Nunavut, Canada) and Halfmile Lake (New Brunswick, Canada) deposits and their host rocks were studied using SEM, Electron Probe Micro-Analyzer (EPMA), and Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (LA-ICP-MS). The data were transformed for censored values using the R-package robCompositions. Transformed data were converted using centered log-ratio to overcome the closure effect, and then were investigated by Principal Component Analysis (PCA) to discriminate different rock/deposit samples based on Si, Ca, Zr, Al, Ga, Mn, Mg, Ti, Zn, Co, Ni and Cr contents of magnetite. The data from sixteen VMS deposits from four subtypes (mafic, bimodal-mafic, bimodal-felsic, and felsic-siliciclastic), and three VMS-associated Banded Iron Formations (BIF) were also investigated by Partial Least Squares Discriminant Analysis (PLS-DA). PLS-DA to distinguish different compositions of magnetite based on Si, Ca, Al, Mn, Mg, Ti, Zn, Co and Ni contents. The results indicate four types of magnetite in association with VMS deposits: 1) magmatic, 2) hydrothermal, 3) metamorphic, and 4) zoned magnetite. PLS-DA separates VMS and VMS-associated BIF magnetite from that of other mineral deposit types including Ni-Cu, porphyry, IOCG and IOA deposits. PCA and PLS-DA of magnetite data from VMS bedrock/deposit and BIF samples yield discrimination models that can be used to classify magnetite compositions in till samples for mineral exploration.

Ce mémoire présente les résultats d’estimation de ressources minérales en éléments des terres rares (ETR) réalisés à l’aide de simulations géostatistiques gaussiennes séquentielles (SGS) en facteurs spatialement décorrélés par la méthode MAF (Minimum/Maximum Autocorrelation Factors). Cette étude s’inscrit dans le cadre du projet de recherche « Caractérisation des gîtes de terres rares d’intrusions alcalines : géologie, métallogénie et géométallurgie du complexe syénitique de Kipawa » (FRQNT, 2017, p. 59). Les SGS se proposent comme une méthode alternative à la technique reconnue du krigeage ordinaire ayant été utilisée pour l’estimation des ressources minérales d’ETR du gisement de Kipawa, site à l’étude. Ce mémoire compare les résultats d’estimation des ressources minérales d’ETR des SGS à ceux du krigeage ordinaire. À cette fin, le site à l’étude est d’abord présenté en compagnie de la base de données conjointement utilisées par les deux méthodes. Ensuite, une revue de littérature aborde les notions et concepts nécessaires à la réalisation des SGS de cette étude. Une fois ces connaissances acquises, la méthode de recherche est développée. Son aboutissement permet de présenter les résultats et d’en discuter. Globalement, les résultats démontrent que les SGS en facteurs offrent l’avantage de procéder à l’estimation de ressources minérales d’ETR de façon multivariée, de limiter le lissage des résultats tout en fournissant une évaluation de leur incertitude. Les SGS proposent une distribution normale des ressources minérales en ETR totaux allant d’un minimum de 91 035 t à un maximum de 103 118 t. D’autre part, le krigeage ordinaire en estime, sans teneur de coupure, une valeur unique de 113 717 t. En conclusion, le tonnage évalué des ressources minérales en ETR du gisement Kipawa est moindre par la méthode des SGS que par le krigeage ordinaire. MOTS CLÉS : Simulations, géostatistique, simulations gaussiennes séquentielles (SGS), facteurs d’autocorrélation minimum/maximum (MAF), éléments des terres rares (ETR), ressources minérales. / This thesis presents the results of rare earth elements (REE) mineral resources estimate using Sequential Gaussian Simulations (SGS) of spatially decorrelated factors calculated from the Minimum/Maximum Autocorrelation Factors (MAF) method. This study is part of the research project "Characterization of REE deposits of alkaline intrusions: geology, metallogeny and geometallurgy of the Kipawa syenite complex" (FRQNT, 2017, p. 59). SGS are proposed as an alternative method to the acknowledge ordinary kriging technic which was used for the REE mineral resources estimation of the Kipawa deposit, site under study. This report compares the results of the SGS mineral resources estimate to those of ordinary kriging. To this end, the study site is first presented along with the database jointly used by the two methods. Then, a literature review discusses the notions and concepts required to carry out the SGS of this study. Once this knowledge acquired, the research method is developed. Afterward, the results are presented and discussed. Overall, results demonstrate that SGS of MAF factors offer the advantage of estimating REE mineral resources in a multivariate manner, limiting the smoothing of the results while providing an assessment of their uncertainty. The SGS propose a normal distribution of the total REE ranging from a minimum of 91 035 t to a maximum of 103 118 t. On the other hand, the ordinary kriging estimates a single value of 113 717 t in total REE with no cut-off grade. In conclusion, the SGS method evaluates a lesser tonnage of REE mineral ressources at the Kipawa deposit than the ordinary kriging technic. KEYWORDS: Simulations, Geostatistic, Sequential Gaussian Simulations (SGS), Min/Max Autocorrelation Factors (MAF), Rare Earth Elements (REE), Mineral resources.

Le gîte Turgeon est un sulfure massif volcanogène (SMV) riche en Cu-Zn, encaissé dans les roches volcano-sédimentaires ordoviciennes du Groupe de Fournier dans la Boutonnière Elmtree-Belledune, au Nouveau-Brunswick (Canada). Le Groupe de Fournier comprend les formations Devereaux et Pointe Verte, qui sont tous les deux composées de gabbros et de basaltes cousinés. Le gîte Turgeon est composé de deux lentilles de sulfures massifs Cu-Zn avec des stockwerks chalcopyrite-pyrite sous-jacents aux deux lentilles. La géochimie indique que les roches encaissantes sont des basaltes et des andésites d’affinité tholéiitique de type MORB. Les roches encaissantes proximales aux lentilles de sulfures massifs sont composées de chlorite + quartz dans les zones stockwerks, tandis que les zones adjacentes aux lentilles de sulfures massifs sont altérées en calcite + sidérite + pyrite + talc. Les sulfures à Turgeon ont une valeur δ34S moyenne de 6.9 ‰ (5.8 – 10‰), indiquant que le soufre est principalement dérivé de la réduction thermochimique de sulfate d’eau de mer ordovicienne. / The Turgeon deposit is a mafic-type Cu-Zn volcanogenic massive sulfide (VMS) deposit hosted in the Middle Ordovician gabbros, sheeted dykes, and pillow basalts of the Devereaux Formation of the Fournier Group in the Elmtree-Belledune Inlier, northern New Brunswick (Canada). The Turgeon deposit consists of two lensed-shaped Cu-Zn massive sulfide zones (“100m Zinc”, “48-49”) composed of pyrite, chalcopyrite, pyrrhotite, and sphalerite, underlain by chalcopyrite-pyrite stockworks. Trace element geochemistry indicates that the host rocks are composed primarily of tholeiitic basalts and andesites with mid-ocean ridge basalt (MORB) signatures. Alteration mineral assemblages of the footwall basalts proximal to mineralization are dominantly chlorite ± quartz in the stockwork zone, and calcite ± siderite ± pyrite ± talc near the massive sulfide lenses. Sulfides at Turgeon have an average δ34S of 6.9 ‰ (5.8 – 10‰), indicating that sulfur was derived from thermochemical reduction of Ordovician seawater sulfate.