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L'analyse des inclusions fluides et magmatiques des dépôts aurifères dans la région du Lac Shortt, Abitibi, Québec : l'interprétation thermodynamique et métallogénétique du rôle des fluides minéralisants à l'Archéen

See Jeannette. (1994). L'analyse des inclusions fluides et magmatiques des dépôts aurifères dans la région du Lac Shortt, Abitibi, Québec : l'interprétation thermodynamique et métallogénétique du rôle des fluides minéralisants à l'Archéen. Thèse de doctorat, Université du Québec à Chicoutimi.

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Résumé

L'origine ou source des fluides des dépôts aurifères mésothermaux trouvés dans certains terrains d'association roches vertes-granitoïdes de l'Archéen a été déjà imputée à plusieurs processus. Dans la région du Lac Shortt, tant le style de la minéralisation comme les patrons d'altération associés aux mines Lac Shortt, Lac Bachelor et aux indices diffèrent nettement des dépôts classiques de l'Archéen de type filonien.

À la mine du Lac Shortt la présence des intrusifs d'une suite alcaline, qui comporte une carbonatite sövitique, un gabbro alcalin et une syénite, soulève un problème d'interprétation métallogénétique, compliqué par les altérations sodique et hématitique associées à la minéralisation aurifère. La zone minéralisée se présente sous forme disséminée dans une mylonite rouge de forme tabulaire à fragments de syénite. La minéralisation au Lac Bachelor recoupe typiquement les unités volcaniques et une partie de l'intrusif granodioritique de O'Brien. Les assemblages d'altération potassiques et propylitiques accompagnent la silicification et l'hématisation.

Par l'analyse microthermométrique des inclusions fluides, nous avons reconnu quatre types d'inclusions fluides basés sur les proportions relatives des phases à température ambiante ou à des températures sous-zéro: Type 1: Inclusions aqueuses (H2O-NaCl - faible salinité), riches en liquides, monophasées ou biphasées (2-5% vol. de vapeur) d'origine secondaire. Type 2: Inclusions aqueuses biphasées (10-20% vol. de vapeur) qui constituent la très grande majorité des inclusions présentes dans les différentes générations de quartz correspondant à des saumures (H2O-NaCl -MgCl2?, -KCl?, CaCl2?). Type 3: Inclusions carboniques (H2O-CO2-NaCl) avec des rapports des phases variables en groupes planaires ou isolées (caractéristiques primaires). Type 4: Inclusions carboniques incluant des assemblages de CO2-H2O-CH4 (+N2?, +H2S?) avec des rapports variables des phases: riches en vapeur à une phase apparente et riches en liquide et CO2-CH4 liq. + vap.

À la mine du Lac Shortt, secteur est, les inclusions fluides sont pseudo-secondaires/primaires du type 2, dans des veinules précoces de calcite. Dans les veinules de quartz et de carbonates tardives associées à la galène, on distingue des inclusions carboniques secondaires du type 4 qui se trouvent en fractures cicatrisées avec >60% vol. de CO2 liq. Dans le secteur ouest de la mine du Lac Shortt, les veines minéralisées sont associées à des inclusions du type 2 qui se trouvent en relation spatiale avec des inclusions des types 3 et 4 en groupes planaires.

Dans la Zone principale minéralisée au Lac Bachelor, les inclusions secondaires du type 2 sont très abondantes en coexistence spatiale avec les inclusions du type 3. La minéralisation est associée avec la fluorine, qui contient des inclusions du type 2. La minéralisation dans le granite au Lac Bachelor est associée à des inclusions secondaires du type 3 très abondantes, disposées aussi en relation spatiale avec des inclusions aqueuses du type 2.

Les résultats d'une étude des inclusions fondues et fluides fondues indiquent des températures d'homogénéisation de <600°C pour la carbonatite; des points de solidus du granité entre 650 et 700°C, et de la syénite, entre 900 et 950°C. Les inclusions fondues, surtout dans le granite et la syénite sont très riches en phases aqueuses (vapeur et liquides) de composition saline, ce qui indique un milieu riche en phases volatiles pendant les derniers épisodes de cristallisation.

Les inclusions à salinité élevée (20-47% pds. équiv. NaCl) sont prédominantes surtout dans la partie est de la mine, associées à des phases syénitiques. Dans les conditions estimées de P-T (200-220 MPa, 300-310°C), l'équilibre de phases de ce système suggère un piégeage hétérogène sub-solvus des mélanges de deux fluides: un fluide riche en C02 de température plus élevée, suivi par une saumure de plus faible température. Les inclusions aqueuses dans le secteur est ont été formées probablement par le refroidissement des saumures plus concentrées et la dilution avec des fluides moins salins responsables de la formation des veines de quartz.

Dans les veines de quartz minéralisées au Lac Shortt ouest et dans les indices minéralisés, les fluides sont faiblement à modérément salins (4,5 à 9,3% pds. équiv. NaCl -salinité moyenne). Le piégeage à des pressions maximales est du type lithostatique (entre 400-500 MPa). Ces pressions diminuent lors des événements de bréchification, fracturation et microfracturation autour de 180-220 MPa. Les conditions P-T pour la carbonatite indiquent un piégeage des fluides entre 240 à 420 Mpa pour une température maximale de 510°C. On fait appel à deux fluides, l'un piégé à une température plus élevée suivi par le piégeage d'un fluide de plus faible température.

Au Lac Bachelor (comme au Lac Shortt), des phases multiples de bréchification implique une évolution progressive des fluides issus possiblement des phases intrusives mises en place séparément dans le temps: la granodiorite suivie par le granite porphyrique-pegmatitique, puis la syénite suivie tout près par la carbonatite. Des fluides aqueux et carboniques dans le granite minéralisé ont été piégés dans des conditions d'équilibre à 400 MPa et 675°C. Les textures primaires, les températures et salinités modérément élevées indiquent que ces fluides représentent des phases séparées d'un magma en voie de cristallisation. La veine dans la zone minéralisée enregistre un patron de dilution à plus faibles températures. La distribution des fluides carbonique et aqueux indique un piégeage hétérogène par mélange successif des fluides avec refroidissement.

Au Lac Shortt, la carbonatite moins altérée et la syénite à la mine et dans les indices minéralisés sont caractérisées par des conditions de fugacité de l'oxygène plus élevées, tandis que dans des veines et des brèches minéralisées, la fugacité baisse jusqu'en dessous de la courbe QFM. Au Lac Bachelor, les fugacités calculées entre les courbes QFM et HM indiquent des conditions qui deviennent progressivement plus réductrices dans les zones et veines minéralisées. Les conditions d'oxydation changent au fur et à mesure que les phases fluides rentrent en équilibre avec la roche encaissante où du matériel graphitique a déjà été observé. D'après les données résultantes de la spectrométrie de masse, des phases vapeur de CH4, N2 et H2S détectées se sont possiblement partagées dans les fluides riches en CO2, d'où une chimie plus réductrice.

L'uniformité des compositions en S13C indique des sources de CO2 similaires dans la région en général et que le carbone pourrait être d'origine magmatique (les valeurs typiques sont normalement entre -4 à -5%o). S180 H2O s'étalent entre +4,67%o et +8,42%o, semblables à ceux des dépôts aurifères archéens ailleurs.

Dans la région du Lac Shortt, For introduit est précoce ou synchrone à la paragénèse des sulfures suite à la dérivation d'un magma felsique. L'or dans les sulfures fracturés et déformés des schistes associés à des zones des failles indique une mise en place synchrone à la déformation, pendant le développement des zones de cisaillement durant une période fragile-ductile. Des fluides secondaires de H2O, CO2 et CH4 se sont formés lors de la cristallisation du quartz et d'autres minéraux hôtes dû à un abaissement dans la pression associée à la bréchification présente aux deux gisements. Cette chute de pression a causé l'expansion adiabatique et irréversible du fluide et donc, une chute de la température.

Comme l'or n'est pas particulièrement concentré dans les intrusifs eux-mêmes, les fluides plus tardifs sont ramenés par des épisodes d'ébullition rétrogrades subséquents pendant la montée des intrusifs (le granite au Lac Bachelor, la syénite suivie par la carbonatite au Lac Shortt), pour produire des phases aqueuses dans lesquelles l'Au, l?Ag et d'autres métaux de base, tels que le Cu et le Pb, se partagent préférentiellement.

Les fluides des indices minéralisés montrent des comportements et des propriétés analogues à ceux du gîte du Lac Shortt, ce qui indique que les indices appartiennent au même processus minéralisateur. Les conditions de température et pression s'étalent typiquement ente 190° à 350°C et 130 à 320 MPa pour le Lac Shortt et de 275° à 410°C et 110 à 310 MPa pour le Lac Bachelor.

Cette étude d'inclusions fluides indique que le mécanisme prédominant pour la précipitation de l'or est l'exsolution des phases vapeurs carboniques et aqueuses-salines pour provoquer la minéralisation disséminée lors de la mise en place des intrusifs. Des chutes dans la pression et des variations dans la densité et la fugacité des fluides déclenchent la démixion intermittente des phases des fluides riches en CO2-H2O ?NaCl qui sont associés à la minéralisation en veines de quarte. Nos travaux démontrent que des plutons de compositions alcalines et non alcalines mis en place en même temps que la minéralisation joue un rôle important en déterminant la localisation de la minéralisation et les différents styles de minéralisation aurifère à l'Archéen.

Type de document:Thèse ou mémoire de l'UQAC (Thèse de doctorat)
Date:1994
Lieu de publication:Chicoutimi
Programme d'étude:Doctorat en ressources minérales
Nombre de pages:240
ISBN:141231190X
Identifiant unique:10.1522/18307222
Département, module, service et unité de recherche:Départements et modules > Département des sciences appliquées > Unité d'enseignement en sciences de la Terre
Directeur(s), Co-directeur(s) et responsable(s):Guha, Jayanta
Mots-clés:Thermodynamique, Métallogénie, Stratigraphie--Archéen, Or--Gisements--Québec (Province)--Abitibi-Témiscamingue, Inclusions fluides, Thermodynamics, Metallogeny, Geology, Stratigraphic--Archaean, Gold ores--Quebec (Province)--Abitibi-Témiscamingue, Fluid inclusions, DEPOT, OR, AURIFERE, ARCHEEN, REGION, LAC, SHORTT, ABITIBI, THERMODYNAMIQUE, METALLOGENIE, MINERALISATION, INCLUSION, FLUIDE, MODELISATION, GEOLOGIE, SNRC-32G12
Déposé le:01 janv. 1994 12:34
Dernière modification:20 sept. 2011 15:37
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