Département des sciences de la Terre Géologie, 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 : 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 subaquatique, favorable à la mise en place de gisements de type épithermaux. 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 semimassifs, 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. 2 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. 3 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 synvolcanic 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 4
