Méthode de prospection pour le granit vert dans la Suite
publicité
Méthode de prospection pour le granit vert dans la Suite plutonique de Rivière-à-Pierre Yves Bellemare PRO 99-01 1999 1 PRO 99-01 : Méthode de prospection pour le granit vert dans la Suite plutonique de Rivière-à-Pierre Yves Bellemare INTRODUCTION Lexploitation du granit vert comme pierre de taille sest amorcée, au Québec, au début des années 1960 dans la région de Rivière-à-Pierre. Au cours de la dernière décennie, les granitiers ont exploité plusieurs variétés de ce granit près des localités de Rivière-à-Pierre, de La Baie, de Saint-André-du-Lac-Saint-Jean, de Saint-François-de-Sales, de Saint-Zénon et dans la région du Parc-des-Laurentides. Toutes ces exploitations sont localisées dans la Province géologique de Grenville. CONTEXTE GÉOLOGIQUE Les granits verts exploités dans la Province de Grenville appartiennent à la suite charnockitique. Cette suite est représentée, dans la plupart des cas, par de grandes intrusions de mangérites ou de charnockites porphyroïdes, homogènes et relativement peu différenciées ayant généralement des dimensions de batholites. Plusieurs massifs circonscrits, peu déformés (dômes, cylindroïdes), bien différenciés, contiennent, totalement ou en partie, la suite charnockitique (jotunite, enderbite, mangérite, charnockite, leucogranite) (Hocq, 1994). La cristallisation et la différenciation y sont effectuées in situ de façon radiale, à partir de lintérieur vers la périphérie des massifs. Ces massifs passent graduellement du faciès à pyroxènes de couleur verte à celui de couleur rose de plus en plus clair, de plus en plus quartzifère et dépourvu, presque totalement, de pyroxènes. Les roches, dont les minéraux ferromagnésiens sont hydratés (hornblende, biotite), possèdent une gamme de couleurs et de tons très variables séchelonnant du vert, au brun, au rose. Cette transition minérale est imputable à une variation dans les conditions de PH2O et de température au cours de la cristallisation magmatique. En outre, la plupart des intrusions sont affectées par un autométamorphisme. Nous considérons que toutes les roches de couleurs verte, brune ou rose appartiennent à la suite charnockitique et, conséquemment, la terminologie utilisée, dans le cadre de cette étude, respectera lappellation reconnue pour ces roches. La suite charnockitique se distingue de la suite granitique (et des syénites) par les caractéristiques suivantes : 1 - Les feldspaths potassiques sont perthitiques (perthite, mésoperthite), ce qui dénote une cristallisation à haute température. Ils ont une couleur verte à jaune cassonade. Ces couleurs sont attribuées à la présence de fer (FeO et Fe2O3) dans le réseau cristallin du feldspath (Valiquette, 1971). 2 - Les roches contiennent de lhypersthène ou un minéral de la série des orthopyroxènes (enstatite-ferrosilite). Dans les faciès les plus évolués, la ferrosilite est instable et est remplacée par du quartz et de la fayalite. 3 - Les minéraux hydratés, comme la biotite et la hornblende sont absents, du moins dans les phases précoces. GRANITS VERTS EXPLOITÉS AU QUÉBEC Les granits verts exploités ont typiquement une texture phanéritique, à grain moyen à grossier, et ils sont généralement porphyroïdes. Ils possèdent une couleur gris verdâtre à noir verdâtre et leurs tons sont clairs ou sombres. En surface daffleurements, la roche est altérée de couleur brun rouille sur plusieurs centimètres et elle est traversée de microfissures remplies dun matériel aphanitique noir saltérant en brun rouille. Elle contient fréquemment des agrégats de phénocristaux de plagioclase noir. Les variétés exploitées au Québec sont des jotunites quartzifères, des mangérites quartzifères ou des farsundites (tableaux 1 et 2). Région de Rivière-à-Pierre La région de Rivière-à-Pierre est située à 100 km au nord-ouest de la ville de Québec. Cette région est caractérisée par la présence, entre autres, de massifs intrusifs, soit le Pluton de Gagnon et lintrusion dans la région de Rivière-à-Pierre, attribués à la suite plutonique de Rivière-à-Pierre (Hébert et Nadeau, 1995). Les granits verts Variété Vert Prairie 67,50 66,10 64,80 64,10 63,50 62,90 59,70 Farsundite Farsundite Mangérite quartzifère Mangérite quartzifère Mangérite quartzifère Mangérite quartzifère Jotunite quartzifère 57,70 69,70 68,90 67,70 66,20 66,10 Farsundite Farsundite Farsundite Farsundite Farsundite Jotunite quartzifère 69,32 68,80 68,40 68,00 66,11 SiO2 1 Farsundite Farsundite Farsundite Farsundite Farsundite Lithologie 15,90 11,30 16,00 16,30 15,50 16,40 13,80 15,00 14,00 13,40 13,80 14,50 13,90 13,72 13,40 14.00 13,20 13,98 Al2O3 9,36 10,90 6,48 7,79 5,24 5,62 4,86 5,52 4,60 5,23 4,85 5,20 5,39 3,77 4,64 4,58 5,75 5,20 Fe2O3t 1,50 1,46 0,96 1,34 0,87 0,95 0,71 0,78 0,74 0,72 0,71 0,78 0,78 0,69 0,69 0,72 0,81 0,81 MgO 5,97 4,32 4,85 5,82 4,40 4,70 2,69 3,53 2,38 2,71 2,76 2,82 2,69 2,44 2,56 2,55 2,21 2,48 CaO 3,76 2,80 3,95 3,84 3,87 3,86 3,17 3,55 3,01 3,28 3,46 3,27 3,08 3,48 3,30 3,14 3,14 3.05 Na2O 2,46 2,17 2,94 2,52 3,60 2,90 4,25 3,44 4,20 4,12 4,07 4,55 4,51 4,55 4,34 4,45 4,15 4.93 K2O 1,57 1,88 1,02 1,29 0,87 0,93 0,78 0,89 0,73 0,83 0,78 0,82 0,87 0,62 0,77 0,72 0,92 0,87 TiO2 0,16 0,17 0,12 0,13 0,10 0,08 0,09 0,08 0,07 0,09 0,09 0,11 0,10 0,10 0,10 0.09 0,11 0,11 MnO 1,05 0,73 0,64 0,88 0,45 0,57 0,32 0,40 0,28 0,34 0,32 0,33 0,32 0,25 0,32 0,27 0,38 0,32 P2O5 72,45 48,30 43,42 38,15 38,60 76,77 23,67 17,40 25,05 17,05 19,00 19,72 ---- ---18,55 ---17,45 14,72 Susceptibilité magnétique 2 1. Analyses (exprimées en %); méthode de fluorescence X – perles. 2. Les mesures de susceptibilité magnétique apparente ont été récoltées à l’aide d’un appareil de modèle KT-5 de la compagnie Exploranium G.S. et les valeurs sont exprimées en 10-3 SI et établies à partir du calcul moyen de 4 lectures. 3. L’identification réfère, sauf indication contraire, à la numérotation dans le document MB-97-01 (Bellemare, 1997). 4. Source des analyses chimiques : échantillon P-50 (Pyke, 1967); échantillons 9, Sud de 9 et 13 ( SIGÉOM, 1995); les autres analyses sont inédites. 5. Échantillon Lac Sarotte (coordonnées UTM : 18, 723356 E, 5210452 N). 23 Faciès rose P-50 4 ---14 Abbey Rose Sud de 9 4 ---19 Gris Rosé 13 4 ---Faciès brun 17 Deer Brown D.D. 18 Calédonia 17 Deer Brown 94 Nara Brown 18 Calédonia Faciès vert en lentille 17 Vert Atlantique 21 Vert Atlantique Faciès vert ZA Vert Daniel 22 Vert de Rivière-à-Pierre 21 Vert Forêt Y Vallières Lac Sarotte 5 ---- Carrière 3 TABLEAU 1 - Suite plutonique de Rivière-à-Pierre (SNRC 31P/01 et 31I/16). 2 1. Analyses (exprimées en %); méthode de fluorescence X – perles. 2. Les mesures de susceptibilité magnétique apparente ont été récoltées à l’aide d’un appareil de modèle KT-5 de la compagnie Exploranium G.S. et les valeurs sont exprimées en 10-3 SI et établies à partir du calcul moyen de 4 lectures. 1,41 1,34 0,33 0,41 0,41 0,56 0,24 0,23 0,10 0,08 0,08 0,11 1,85 1,86 0,88 1,00 0,96 0,95 3,26 2,73 4,85 5,44 4,91 4,26 3,35 3,49 4,54 3,27 3,38 3,39 5,60 5,85 3,27 2,74 3,23 3,83 1,71 1,79 0,69 0,92 0,77 0,68 11,70 11,70 5,62 5,12 5,50 7,58 14,10 14,40 17,00 15,20 14,90 15,20 55,80 55,60 62,00 66,20 64,90 62,80 Vert Laurentide Vert Laurentide Vert Saint-André Érable Vert Verde La Baie Vert Printemps 022D/04 022D/04 022D/05 022D/07 022D/07 032A/08 Jotunite quartzifère Jotunite quartzifère Mangérite quartzifère Mangérite quartzifère Mangérite quartzifère Mangérite quartzifère P2O5 MnO TiO2 K2O Na2O CaO MgO Fe2O3t Al2O3 1 SiO2 Lithologie Variété Les travaux de cartographie géologique de Pyke (1967) dans la région correspondant au feuillet SNRC 31I/16 et les différentes données récoltées suite aux travaux dexploitation de la pierre de taille dans la région du feuillet SNRC 31P/01 permettent de distinguer, au moins, trois faciès basés sur la couleur dominante des feldspaths. Ce sont les faciès rose, brun et vert (tableau 1). Les roches de ces faciès, et plus particulièrement celles du faciès vert, possèdent des signatures géochimiques distinctes. La No SNRC Suite plutonique de Rivière-à-Pierre dans la région de Rivière-à-Pierre TABLEAU 2 - Variétés de ganit vert exploitées dans la Province de Grenville excluant la région de Rivière-à-Pierre. exploités dans cette région appartiennent à cette suite, constituée principalement de monzogranite à hypersthène (farsundite) ou de monzonite à hypersthène (mangérite) quartzifère. On trouve aussi, selon le secteur, notamment dans la région correspondant au SNRC 31I/16, des granodiorites à hypersthène (opdalites), des monzodiorites à hypersthène (jotunites), des syénogranites à hypersthène (charnockites) ou des syénites à hypersthène. En surface fraîche, les roches de la suite plutonique de Rivière-à-Pierre sont de couleur rose, grise, brun chamois ou verte. La couleur des feldspaths des variétés brune ou verte est attribuable à la présence de fractures ou de pellicules de chlorite à lintérieur des cristaux ou à la bordure des grains (Pyke,1967). La grosseur des grains varie de moyenne à grossière et les phénocristaux de feldspath potassique, de 0,5 à 10 cm de longueur, sont responsables de la texture porphyroïde. Localement, la roche possède une texture équigranulaire ou foliée et parfois, elle est coupée par détroites zones de cisaillement. En surface, la couleur daltération est gris pâle ou rose ou encore elle prend diverses teintes de brun ou de chamois. Les affleurements, où la roche est de couleur chamois, peuvent être altérés sur plusieurs centimètres dépaisseur. Pyke (1967) a mentionné que certains cristaux de plagioclase sont zonés et ont une texture antirapakivi; en ce sens, les phénocristaux sont constitués dune couronne de microperthite qui entoure des cristaux reliques de plagioclase. Cest le cas surtout dans les farsundites et les mangérites quartzifères. Le microcline se retrouve presque exclusivement dans les roches de couleur rose. La hornblende est toujours présente et est plus abondante que la biotite. La magnétite est plus commune dans la partie centrale de lintrusion du Pluton de Gagnon, à louest du village de Rivière-à-Pierre, et dans les roches de la suite plutonique de Rivière-à-Pierre, à lest. La présence de cristaux reliques de clinopyroxène au cur de certaines hornblendes indique que des faciès lithologiques, dépourvus apparemment de pyroxènes, ont pu en être porteurs au début de la cristallisation magmatique et que ces pyroxènes ont été totalement transformés (ouralitisés) au cours ou à la toute fin de la cristallisation. Susceptibilité magnétique 2 66,90 104,37 11,90 26,35 17,05 14,07 3 4 somme des pourcentages des éléments majeurs tels que SiO2, K2O et Na2O comparée à la somme de CaO, MgO, TiO2 et P2O5 permet de voir que le changement de couleur des différents faciès peut être, en partie du moins, expliqué par la composition chimique de ces roches (figure 1). Si le diagramme de la figure 1 permet de mettre facilement en évidence le faciès vert qui contient surtout les silicates les plus calciques et magnésiens (pyroxènes et plagioclases), il est moins explicite pour distinguer les faciès brun et rose qui tendent à se chevaucher. Les roches du faciès rose, localisées principalement en bordure ouest du pluton, sont caractérisées par la présence de microcline, dun pourcentage élevé en quartz et dun plus faible contenu en anorthite des plagioclases (Pyke, 1967). Les analyses géochimiques de quelques variétés de pierre de taille, identifiées par leurs noms commerciaux, ainsi que de certains échantillons représentatifs de la suite plutonique de Rivière-à-Pierre indiquent un contenu en SiO 2, K2O et Na2O supérieur pour les roches du faciès rose par rapport à celles du faciès vert (figure 1). Les roches du faciès rose sont altérées de couleur blanc grisâtre, gris blanchâtre ou gris rosé sur une épaisseur de quelques millimètres en surface daffleurement. Sous cette surface, elles peuvent être altérées de couleur brun chamois sur quelques centimètres. Les roches du faciès brun varient en composition dune mangérite quartzifère à une farsundite. Ces roches contiennent un pourcentage de quartz similaire à celles du faciès rose. La couleur des roches altérées varie de brun chamois à brun rouille sur une profondeur de quelques centimètres à plusieurs décimètres. Ce caractère variable de la profondeur daltération pourrait signifier que les roches du faciès brun sont des lithologies de transition 80 Faciès brun Faciès vert en lentille 70 Vert Atlantique Carrière Deer Brown 2 2 2 SiO +K O+Na O (%) Faciès rose entre celles des faciès vert et rose. Leur profondeur daltération serait dépendante de leur localisation par rapport aux roches des faciès vert ou rose. Ainsi les roches du faciès brun se rapprochant des roches du faciès vert devraient posséder une couche daltération plus importante que celles se rapprochant du faciès rose. Les roches du faciès vert exploitées pour la pierre de taille varient dune farsundite, à une mangérite quartzifère, à une jotunite quartzifère. Ces roches se caractérisent par un contenu en TiO2, en P2O5, en CaO et en MgO supérieur à celui des roches des faciès rose et brun (figure 1). La couleur de leur altération est brun rouille et cette altération se remarque sur plusieurs centimètres. La couche daltération peut être suffisamment profonde pour que lon ne puisse atteindre la roche fraîche au marteau. Les roches du faciès vert nont pas toutes les mêmes caractéristiques. En effet, il existe au moins un cas dexception à la carrière Deer Brown où on exploite une farsundite connue sous le nom de Vert Atlantique (figure 1). Celle-ci se trouve dans un contexte géologique particulier car il sagit dune lentille denviron 70 mètres de largeur en contact avec une farsundite gris brunâtre (variété Deer Brown). Le passage entre les deux variétés se fait sur une zone de transition de deux mètres de largeur. En affleurement, les deux variétés sont similaires de sorte quelles sont très difficiles à reconnaître. Elles sont altérées de couleur blanc grisâtre sur quelques millimètres à la surface et, sous celle-ci, elles sont gris brunâtre à brun rouille sur quelques centimètres seulement. La variété Vert Atlantique qui possède une composition chimique similaire à la variété Deer Brown (tableau 1) se situe à proximité dune importante zone denclaves (gneiss à biotite, amphibolite, métavolcanite ?). Ce faciès vert que lon observe sous forme de lentille dans des roches du faciès brun, que lon trouve également à la carrière de la Marmite (carrière # 21, tableau 1), na pas été exploité uniquement dans la région de Rivière-àPierre. Dans la région de La Baie, les variétés connues sous les noms Érable Vert et Verde La Baie sont similaires à la variété Vert Atlantique même si ces variétés sont de composition lithologique différente, soit des mangérites quartzifères (tableau 2). La distribution de telles lentilles semble toutefois aléatoire dans les roches du faciès brun. CONTENU EN FER ET DONNÉES MAGNÉTIQUES Faciès vert 60 0 10 20 MgO+CaO+TiO +P O 2 2 5 (%) FIGURE 1 - Variations de la composition chimique en fonction des faciès dans la suite plutonique de Rivière-à-Pierre dans la région de Rivière-à-Pierre. Le pourcentage en fer calculé ici sous forme de Fe 2O3 total, constitue aussi un critère de discrimination important. Les roches appartenant au faciès vert ont le pourcentage moyen le plus élevé (figure 2). La farsundite connue sous le nom commercial de Vert Atlantique (carrière # 17, 5 Faciès vert en lentille 5,19 Faciès vert 7,57 Faciès brun 5,05 Faciès rose 4,79 3 4 5 7 8 Fer sous forme de Fe O 2 3 9 10 total (%) FIGURE 2 - Écart et moyenne du contenu en fer en fonction des faciès dans la suite plutonique de Rivière-à-Pierre dans la région de Rivière-àPierre. tableau 1) constitue toujours une exception avec une teneur de 4,86 % de Fe2O3 total. Les roches des faciès rose et brun contiennent, pour leur part, des pourcentages moyens similaires de Fe2O3 total. Lécart dans le contenu en fer des roches est important et reflète le changement progressif de la nature lithologique des roches entre lintérieur et la périphérie de la partie étudiée de la suite plutonique de Rivière-à-Pierre. Ce pourcentage plus élevé en fer reflète le contenu supérieur en magnétite (ilménite) des roches du faciès vert. Cette magnétite se remarque facilement sur le terrain et sa présence peut être décelée au moyen dun aimant. Ce contenu en magnétite peut aussi se quantifier en utilisant un appareil mesurant la susceptibilité magnétique apparente. Les données provenant des échantillons représentatifs de pierre de taille prélevés dans la région de Rivière-àPierre (tableau 1) confirment cette observation. Les roches appartenant au faciès vert ont permis dobtenir des lectures moyennes 3 fois supérieures à celles des roches du faciès rose et 2,5 fois supérieures à celles des roches du faciès brun. Les roches appartenant au faciès vert en lentille ont permis, quant à elles, dobtenir des lectures similaires à celles du faciès brun qui les contient. Ces résultats nous permettent dutiliser les données du levé aéromagnétique qui couvre cette région (Dion et Dumont, 1994). Elles servent alors doutil de prospection pour interpréter, grossièrement, avec laide des données géologiques, la localisation des faciès rose, brun et vert (figure 3). Le granit vert ayant des caractéristiques similaires à la variété Vert Prairie (carrière # 23, figure 3) est localisé dans un secteur dont les valeurs magnétiques sont plus élevées que celles des autres roches environnantes de la suite plutonique. En effet, le contenu en magnétite de ces roches est toujours supérieur à celui des roches des faciès rose et brun. Dans la région étudiée, le secteur de la carrière Vert Prairie et celui du lac Sarotte présentent des réponses aéromagnétiques similaires (figure 3). La variété Vert Atlantique (carrière # 17, figure 3), qui est en lentille dans des roches du faciès brun, se situe au sud-ouest dune zone danomalies magnétiques ponctuelles. Ces anomalies ponctuelles pourraient être causées par des enclaves importantes de différentes lithologies ou par des îlots, de dimensions diverses, de roches du faciès vert. Les roches appartenant aux faciès brun et rose, dont les valeurs de susceptibilité magnétique apparente sont semblables, ne peuvent pas être discriminées à laide des données aéromagnétiques. Seul un examen des affleurements peut permettre de distinguer les différents faciès. DONNÉES UTILES POUR LA PROSPECTION Lexploration du granit vert dans la région de Rivièreà-Pierre devrait se faire en tenant compte des caractéristiques chimiques et minéralogiques de la variété recherchée. Ainsi, les roches du faciès vert (type Vert Prairie) devraient être recherchées dans des secteurs possédant des valeurs magnétiques élevées. Lexploration pour des roches du faciès vert en lentille similaires à la variété Vert Atlantique devrait se faire sur le pourtour de zones magnétiques anomales ponctuelles. Lors de la prospection, la première récolte des données sur le terrain devrait permettre didentifier à quel faciès de la suite plutonique appartiennent les roches rencontrées. Lors des travaux dexploration, les données utiles devraient comprendre, pour chaque affleurement, les points suivants : Couleur de la roche en surface altérée (blanc grisâtre, gris blanchâtre, gris rosé, brun chamois, brun rouille); Profondeur daltération de la roche (si la roche fraîche nest pas visible, mesurer la profondeur maximale atteinte); Couleur de la roche et des feldspaths en surface fraîche (grise, gris rosé, gris orange, gris brunâtre, gris verdâtre, gris noirâtre, noire); Texture de la roche (porphyroïde, équigranulaire, foliée); Pourcentage de quartz (0-5 %, 6-19 %, 20 % et plus); Susceptibilité magnétique apparente. FIGURE 3 - Localisation des faciès dans le secteur ENE de Rivière-à-Pierre. Les limites géologiques tirées de Hébert et Nadeau (1995) sont superposées aux contours du champ magnétique total résiduel (Dion et Dumont, 1994). 6 7 REMERCIEMENTS Nous remercions Michel Hocq pour son apport dans la planification de cette étude et pour ses critiques constructives lors de la rédaction du rapport. Nous remercions également C. Hébert, H.L. Jacob et D.J. Dion pour leur contribution à titre de lecteurs critiques. DION, D.J. DUMONT, D., 1994 Données numériques mailles du champ magnétique total résiduel territoire du Québec. Ministère des Ressources naturelles, Québec; MB 94-08X. HÉBERT, C. NADEAU, C., 1995 Géologie de la région de Talbot (Portneuf). Ministère des Ressources naturelles, Québec; ET 95-01. HOCQ, M., 1994 La Province de Grenville dans : Géologie du Québec. Ministère des Ressources naturelles, Québec; MM 94-01, pages 75-94. PYKE, D.R., 1967 The geology of the Montauban Area, Quebec. Université McGill; thèse de doctorat, 197 pages. RÉFÉRENCES SIGÉOM, 1995 Carte de géochimie des roches (données descriptives). Ministère des Ressources naturelles, Québec; carte SI-31P01-GR-95F. BELLEMARE, Y., 1997 Inventaire des carrières de pierre au nord du fleuve Saint-Laurent, régions de Portneuf et de Haute-Mauricie (SNRC 31P). Ministère des Ressources naturelles, Québec; MB 97-01. VALIQUETTE, G., 1971 Pétrographie des roches éruptives et métamorphiques. Notes de cours, École Polytechnique; 233 pages. 8 PUBLIÉ PAR GÉOLOGIE QUÉBEC Direction Jean-Louis Caty Supervision Robert Marquis Accepté pour publication le 99/02/19 Lecture critique Michel Hocq, Claude Hébert, Henri-Louis Jacob, Denis-Jacques Dion Édition et mise en page Jean-Pierre Lalonde Dessin assisté par ordinateur Charlotte Grenier Supervision technique André Beaulé AVRIL 1999 *RXYHUQHPHQWGX4XpEHF 0LQLVWqUHGHV5HVVRXUFHVQDWXUHOOHV Secteur des mines
