Le Domaine de Portneuf-Mauricie, situé dans la partie centre-sud de la Province de Grenville, est principalement composé des roches métasédimentaires et métavolcaniques du groupe de Montauban (1,45 Ga), recoupées par les plutons du complexe de La Bostonnais (1,40–1,37 Ga). Cet assemblage aurait été formé dans un environnement d’arc magmatique. La sequence a été injectée par des intrusions mafiques et ultramafiques, qui recèlent des indices de Ni-Cu ± éléments du groupe du platine (EGP), ainsi qu’une ancienne mine. Les intrusions minéralisées ont été mises en place dans un contexte d’arc insulaire mature, entre 1,40 et 1,39 Ga, au niveau du front volcanique de l’arc. L’intrusion du Lac à la Vase fait cependant exception, puisqu’elle a été formée dans un bassin d’arrière-arc. Les travaux de géochronologie et l’environnement géodynamique associé à leur formation ont indiqué que ces intrusions appartiennent au complexe de La Bostonnais.
L’évolution lithotectonique du Domaine de Portneuf-Mauricie a débuté à 1,45 Ga avec la formation de l’arc insulaire de Montauban, associé à une zone de subduction intra-océanique plongeant vers le NO, au large du continent Laurentia. À la même époque, la marge continentale était également le site d’une subduction de type Andéenne plongeant vers le NO. Entre 1,45 et 1,40 Ga, la présence de cette zone de subduction a entraîné la formation d’un bassin d’arrière-arc en arrière de l’arc de Montauban. À 1,40 Ga, les plutons du complexe de La Bostonnais, certains contenant des sulfures magmatiques, ont été injectés dans l’arc de Montauban. L’intrusion des plutons minéralisés a cessé à 1,39 Ga, alors que l’arc entrait en collision avec le continent. Finalement, l’injection de tous les plutons du complexe de La Bostonnais s’est achevée à 1,37 Ga.
La mise en place des intrusions hôtes d’indices de Ni-Cu±EGP est reliée à l’existence d’un réseau magmatique bien développé sous l’arc océanique. La formation de ces intrusions minéralisées a débuté avec l’injection de magmas primitifs, tholéiitiques, hydratés et sous-saturés en sulfures dans des chambres magmatiques inférieures. Ces magmas provenaient principalement de la fusion partielle d’une source mantellique métasomatisée, composée de lherzolite à spinelle (comme en témoignent les signatures d’éléments traces des roches intrusives). Durant leur remontée dans les conduits, les magmas ont subi de la cristallisation fractionnée et sont devenus saturés en sulfures à la suite d’interaction avec les roches encaissantes (assimilation de materiel felsique et de soufre crustal par les magmas) contenant, localement, du soufre. Deux principaux épisodes de saturation et de ségrégation des sulfures ont eu lieu. Le premier pourrait s’être produit dans des conduits en profondeur. Cette perte précoce d’une petite quantité de sulfures (moins de 0,1 % poids comme suggérées par les modélisations des contenus en Cu et en Pd) aurait causé l’appauvrissement des magmas en métaux de base, et surtout, en métaux précieux. Le deuxième épisode de séparation des sulfures a probablement eu lieu dans les chambres magmatiques inférieures. La formation de liquide sulfuré dans ces chambres a été suivie par des interactions entre magmas et sulfures (évidences de terrain d’injections magmatiques multiples et facteurs R compris entre 100 et 100 000) qui aurait causé l’enrichissement des sulfures en Ni, Cu et EGP. Plus tard, des injections de magmas primitifs seraient entrées dans les chambres inférieures, et auraient partiellement remobilisé et transporté le liquide sulfuré dans des chambres magmatiques supérieures, afin de former les intrusions minéralisées du Domaine de Portneuf-Mauricie. Les magmas parents de ces intrusions, dérivés des injections tardives, sont séparés en deux familles. D’après les modélisations pétrologiques et les ratios Mg/Fe, la majorité des intrusions pourrait être formée à partir d’un magma dérivé (magma légèrement évolué, avec un nombre de magnésium (Mg#) de 60) résultant du fractionnement d’un magma parent plus primitif (magma primaire, avec Mg# = 68). Tous ces magmas parents ont subi de la cristallisation fractionnée accompagnée, à des degrés variables, de contamination crustale. Ceci explique la grande gamme de composition observée dans les intrusions mafiques et ultramafiques.
Ces travaux de doctorat fournissent de nouvelles contraintes aux modèles d’évolution régionale proposés pour la marge orientale du continent Laurentia, durant le Mésoprotérozoïque. En outre, les modèles pétrologique et métallogénique présentés dans cette étude contribuent à une meilleure compréhension des processus magmatiques et métallogéniques associés à la formation de plutons contenant des indices de Ni-Cu-EGP dans les environnements d’arc magmatique, environnements inhabituels pour ce type d’indice. / The Portneuf-Mauricie Domain, located in the south-central part of the Grenville Province, is composed mainly of metasedimentary and metavolcanic rocks of the Montauban group (1.45 Ga), which are crosscut by La Bostonnais complex plutons (1.40–1.37 Ga). This assemblage was formed in a magmatic arc setting. The sequence was intruded by mafic and ultramafic intrusions hosting Ni-Cu±platinum-group element (PGE) prospects and one former mine. The mineralized intrusions were emplaced into a mature island arc between 1.40 and 1.39 Ga, at the volcanic front of the arc. An exception is the Lac à la Vase intrusion, which was formed in a back arc setting. Geochronological results and the geodynamic setting related to their formation indicate that these intrusions belong to the La Bostonnais complex.
The lithotectonic evolution of the Portneuf-Mauricie Domain began at 1.45 Ga with the formation of the Montauban island arc, which was associated with a northwest-dipping intraoceanic subduction zone offshore from the Laurentian continent. At the same time, the continental margin was also the site of northwesterly directed Andean-type subduction. Between 1.45 and 1.40 Ga, this Andean-type subduction led to the formation of a back arc basin behind the Montauban arc. At 1.40 Ga, the La Bostonnais complex plutons, some hosting magmatic sulfides, were injected into the Montauban arc. The intrusion of the Ni-Cu±PGE-bearing plutons ceased at 1.39 Ga, when the arc collided with the continent. Finally, intrusion of La Bostonnais complex plutons ceased entirely at 1.37 Ga.
The emplacement of the Ni-Cu±PGE-bearing intrusions was facilitated by the presence of a well-developed magmatic network beneath the oceanic arc. The formation of the mineralized intrusions began with the injection of primitive, tholeiitic, hydrous, sulfide-undersaturated magmas into lower magma chambers. These magmas resulted mainly from the partial melting of a metasomatized mantle source composed of spinel-bearing lherzolite (as indicated by the trace element signatures of the intrusive rocks). During their ascent in conduits, the magmas underwent crystal fractionation and became sulfide-saturated as a result of assimilating felsic material and sulfides from the country rocks. Two main sulfide-saturation/segregation events occurred. The first may have occurred in the lower conduits. This early loss of a small amount of sulfides (less than 0.1 wt%, as suggested by Cu and Pd modeling) caused depletion of base and, above all, precious metals in the magmas. The second sulfide-separation event probably occurred in the lower magma chambers. Liquid-sulfide formation in the chambers was followed by magma–sulfide interactions (field evidence for multiple magmatic injections and R factors between 100 and 100,000) that caused enrichment of the sulfides in Ni, Cu, and PGE. Later, injections of primitive magma entered the lower chambers, and partly remobilized and transported sulfide liquid into the upper magma chambers to form the Portneuf-Mauricie Domain sulfide-bearing intrusions. The parent magmas of these intrusions, derived from the later pulses, are separated into two families. As suggested by petrologic modeling and Mg/Fe ratios, most of the intrusions may have formed from a fractionated magma (a slightly evolved magma with a Mg number (Mg#) of 60) resulting from the fractionation of a more primitive parent melt (primary magma, with Mg# = 68). All these parent magmas underwent fractional crystallization accompanied by various degrees of crustal contamination. This explains the large range of compositions observed in the mafic and ultramafic intrusions.
This Ph.D. work provides new constraints for the regional evolution models proposed for the eastern Laurentian margin during the Mesoproterozoic. In addition, the petrologic and metallogenic models presented in this study contribute to a better understanding of the magmatic and metallogenic processes associated with the formation of Ni-Cu-PGE-bearing plutons in subduction-related magmatic arcs, a geodynamic setting unusual for magmatic sulfide deposits.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QQLA.2012/28571 |
| Date | 05 1900 |
| Creators | Sappin, Anne-Aurélie |
| Contributors | Constantin, Marc, Clark, Thomas |
| Publisher | Université Laval |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Rights | © Anne-Aurélie Sappin, 2012 |
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