Département des sciences de la Terre Géologie, géochimie

UNIVERSITÉ DU QUÉBEC À MONTRÉAL
Département des sciences de la Terre
Bourassa, Yan
Maîtrise en sciences de la Terre
Année : 2002
Directeur : Marc Bardoux
Codirecteur : Ross Stevenson
Langue : Français
Géologie, géochimie, géochronologie et métallogénie des indices
volcanogène à Cu-Zn-Au-Ag de la ceinture archéenne de Duquet,
Bouclier supérieur, nord du Québec
RÉSUMÉ :
La ceinture de Duquet se situe dans le Grand Nord du Québec, plus particulièrement
dans le domaine de Qualluviartuuq, qui fait partie de la sous province du Minto dans
la Province du Supérieur. Les travaux de recherche se sont concentrés à l’intérieur
des grilles Francis Bourque et Petite, lesquelles regroupent les principaux indices
minéralisés connus de la ceinture. Les principaux objectifs du projet d’études étaient
les suivants : 1) Définir la géologie et la géochimie des roches encaissant les indices
syn-volcaniques; 2) Caractériser la métallogénie ainsi que l’altération associée avec
les indices syn-volcaniques; 3) Établir l’âge et les sources potentielles du volcanisme
ainsi que du magmatisme.
La géochimie desroches encaissantes est caractérisée par les éléments majeurs,
mineurs, traces ainsi que des terres rares, et démontre que les roches volcaniques
mafiques sont d’affinité tholéiitique, à l’exception de quelques échantillons, tandis
que les roches volcaniques felsiques sont d’affinité transitionnelle à calc-alkaline. La
séquence volcanique retrouvée sur la grille Francis Bourque est principalement
constituée de volcanites mafiques toléiitiques, avec localement des coulées
felsiques et volcanoclastiques. Cette séquence suggère un environnement
volcanogène transitionnel entre une ride océanique et un arc volcanique immature,
ou possiblement un environnement de rift océanique, favorable à la mise en place
de gisement de type VMS. D’autre part, la séquence volcanique présente sur la grille
Petite est principalement composée de coulées felsiques et volcaniques d’affinité
transitionnelle à calc-alkaline, suggérant ainsi un environnement mature.
L’abondance des roches volcanoclastiques représente une évidence
d’environnement plus évolué, possiblement un arc volcanique sub-aérien à sub-
aquatique, favorable à la mise en place de gisements de type épithermaux.

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Les indices de métaux de base (Cu-Zn) retrouvés sur la grille Francis Bourque sont
généralement stratiformes, caractérisés par la présence de sulfures massifs à semi-
massifs, recoupant localement la séquence volcanique et associés à des roches
encaissantes fortement lessivées en éléments alkalins et enrichies en magnésium,
typiques des gisements de type VMS. Par ailleurs, les indices de métaux précieux
(Au-Ag) retrouvés sur la grille Petite sont encaissés par un dôme rhyolitique
faiblement altéré. La minéralisation est généralement disséminée à semi-massive et
se retrouve le long de fractures associées à des lobes rhyolitiques, typique des
gisements de type épithermal. Les isotopes de soufre δ34S) obtenus sont typiques
des gisements archéens. Les similitudes des valeurs isotopiques entre les indices
syn-volcaniques de la ceinture Duquet et ceux d’autres gisements archéens de
même type, indiquent des conditions et processus physicochimiques comparables.
La datation U/Pb sur zircon de la tonalité syn-volcanique retrouvée sur la grille
Francis Bourque est de 2825 Ma, tandis que la datation U/Pb obtenue pour le dôme
rhyolitique de la grille Petite est de 2822±2 Ma. Des évidences géologiques et
géochimiques démontrent que la rhyolite est située au sommet de la séquence
volcanique et que l’intrusion tonalitique est d’origine syn-volcanique, suggérant ainsi
un âge minimum de 2825 Ma pour les volcanites mafiques de la grille Petite et de
2827 Ma pour la séquence volcanique de la grille Francis Bourque. Les valeurs εNd
obtenues pour les roches encaissantes de la grille Francis Bourque sont supérieures
à celles du manteau appauvri dePaolo (1981), suggérant que les roches se sont
formées à partir d’une source homogène, provenant d’un manteau appauvri, à
l’exception d’un échantillon dont la valeur εNd est inférieure à celle du manteau
appauvri de DePaolo (1981), suggérant ainsi une source enrichie, possiblement le
résultat de la contamination crustale.
Mots Clés : Archéen, Minéralisation syn-volcanique, Ceinture de roches vertes,
Isotopes Géochimie.

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UNIVERSITÉ DU QUÉBEC À MONTRÉAL
Département des sciences de la Terre
Bourassa, Yan
Maîtrise en sciences de la Terre
Année : 2002
Directeur : Marc Bardoux
Codirecteur : Ross Stevenson
Langue : Anglais
Geology, geochemistry, geochronology and metallogeny
of the Cu-Zn-Au-Ag volcanogenic showings of the Archean Duquet Belt,
Superior Province, Northern Quebec
ABSTRACT :
The Duquet belt is part of the NW-SE trending Qalluviartuuq domain, within the
Minto sub-province of the Archean Superior province in Northern Quebec. The study
is focused entirely along two grids, Francis Bourque and Petite, which were
implemented in order to cover major showings previously identified. The main
objectives of the research were to : 1) Define the geology and geochemistry of the
rocks hosting the syn-volcanic showings; 2) Characterize the metallogeny and the
alteration associated with the syn-volcanic showings; 3) Determine the age and
sources of the volcanism and magmatism occuring within the duquet belt.
Major, minor and trace elements, along with rare earth elements, were used to
define the gochemistry of the host rocks. They indicate that most of the mafic
volcanic rocks found on both grids represent a tholeiitic magmatic suite, except for a
few samples which are characterized by transitional to calc-alkaline affinity. As
expected, all felsic volcanic rocks are defined by transitional to calc-alkaline affinity.
The Francis Bourque volcanic sequence consists predominantly of tholeiitic mafic
volcanic rocks with minor felsic volcanic and volcanisclastic rocks, suggesting that
the rocks were formed in an immature environment and possibly represents an
imbrication between ocean floor and immature volcanic are or rift-related oceanic
sequence, favorable to VMS settings. The Petite grid volcanic sequence is mainly
composed of volcaniclastic and felsic volcanic flows, characterized by transitional to
calc-alkaline magmatic affinity, suggesting that the rocks were formed in a more
evolved environment, possibly a mature, sub-aerial volcanic arc, favorable to
epithermal-type mineralization. The abundance of volcaniclastic rocks suggests
relatively shallow-marine conditions.

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Base metal showings (Cu-Zn) from the Francis Bourque grid are characterized by
concordant, stratiform, semi-massive sulphides. They are locally discordant, cross
cutting the stratigraphy and are hosted in altered wall rocks. They are also
characterized by strongly leached alkalies and enriched in MgO, typical of VMS-type
mineralization. On the other hand, precious metal showings (Au-Ag) from the Petite
grid are hosted by a weakly altered to unaltered rhyolite dome, where the
mineralization is disseminated to semi-massive and occurs in fractures, mostly along
rhyolite lobes, typical of epithermal type mineralization. Sulfur isotopes were used to
characterize and classify showings localized on both grids. All δ34S values obtained
vary in a narrow range, characteristic of Archean VMS deposits. The similarities in
the sulphur isotopes values between the syn-volcanic showings of the Duquet belt
and other archean VMS deposits suggest that the deposits formed from similar
physicochemical and depositional processes.
Two samples were selected for U/Pb dating. The syn-volcanic tonalite from the
Francis Bourque grid yielded an age of 2825 Ma, and the rhyolitic dome from the
Petite grid yielded an age of 2822±2 Ma. Geological evidence along with
geochemistry results suggests a stratigraphic position at the top of the volcanic
sequence for the rhyolitic dome, indicating a minimum age of 2825 Ma for the mafic
volcanic found on the Petite grid. Geological evidence as well as the geochemistry of
the tonalitic intrusion of the Francis Bourque and Petite grids suggests a syn-
volcanic origin, possibly representing the magma chamber for the volcanic
sequence. This implies a minimum age of 2827 Ma for the volcanic sequence found
on the Francis Bourque grid. All εNd values from the Francis Bourque host rocks plot
above the theoritical evolution of the DePaolo (1981) depleted mantle, indicating a
relatively homogeneous, depleted mantle source. One sample of calc-alkaline
rhyolite plots below the depleted mantle of DePaolo, suggesting a more enriched
source, possibly the result of crustal contamination.
Keywords : Archean, Volcanogenic Mineralization, Greenstone Belt, Isotopic,
Geochemistry