Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

Les relevées géochimiques régionaux constituent une source privilégiée d'informations applicables à l'évaluation des ressources minérales, la cartographie géologique et les investigations environnementales. Ces relevés englobent de nombreuses sources chimiques, d'où émanent des signaux de nature diverse, dispersés selon des échelles spatiales variées. L'objectif premier de cette étude est d'arriver à reconnaître les phénomènes géologiques à l'origine des signaux géochimiques complexes. Nous utilisons des méthodes statistiques d'analyses multi-variables [analyse en composantes principales (ACP) et régression multiple] et des outils géostatistiques (variogrammes).

Ces travaux contribuent à:

- expliquer les phénomènes constituant les provinces géochimiques ;

- améliorer les connaissances géologiques des régions considérées;

- mettre en relief les composantes anomales, révélatrices des minéralisations et de métallotectes.

Le relevé géochimique régional multi-média de la région de la Gatineau a servi de champ d'expérimentation à l'interprétation des données. L'étude est divisée en quatre parties principales.

La première partie vise à identifier les principaux facteurs géologiques affectant les données géochimiques des fractions fines et lourdes des sédiments de ruisseaux. Les modèles d'ACP montrent que la fraction fine est fortement influencée par des processus de surface qui expliquent plus de 50% de la variabilité des données. Deux facteurs, expliquant seulement 23% de la variabilité des données, sont reliés à la signature d'unités lithologiques. La fraction lourde reflète fortement l'influence des lithologies; où trois facteurs, représentant 51% des variations, expriment des caractéristiques des principales unités lithologiques. De plus, l'ACP met en évidence deux associations d'intérêt pour l'exploration minière qui peuvent être liées à des intrusions spécialisées (Se-U-W), et des éléments chalcophiles (As-Pb-Sb) indicateurs de sulfures.

Ces constatations remettent en question l'utilité de la fraction fine des sédiments de ruisseaux en prospection géochimique régionale.

Nous avons développé une méthodologie d'évaluation de la stabilité des résultats d'ACP. Elle permet de valider les associations multi-élémentaires mises en évidence par l'ACP.

Les variogrammes ont révélé les échelles de variations spatiales des différentes composantes des signaux géochimiques. Ils différencient les processus agissant à une échelle locale, de ceux déployés à une échelle régionale, permettant notamment d'estimer une maille d'échantillonnage adéquate pour caractériser les composantes géochimiques. Ils mettent en évidence des effets de pépite élevés, indiquant l'occurrence erratique des phases hôtes des signaux géochimiques.

La deuxième partie des travaux veut proposer une méthodologie visant à isoler et rehausser le signal géochimique utile, susceptible d'indiquer une composante de minéralisations ou des métallotectes. Les modèles d'ACP ont montré que les métaux de base et les terres rares sont fortement reliés aux facteurs associés aux principaux phénomènes géologiques agissant sur les données. Les matrices d'ACP sont utilisées pour reconstituer des données filtrées des phénomènes géologiques de fond, sans intérêt pour la prospection. L'application de cette méthode montre le rehaussement du contraste des concentrations en Zn des échantillons situés à proximité des gîtes de Zn d'origine "sedex" du bassin de Mont-Laurier.

La troisième partie concerne plus particulièrement la prospection géochimique de l'or, qui rencontre plusieurs problèmes en raison de sa faible abondance crustale. Les travaux de prospection usuels considèrent des éléments traceurs chalcophiles au comportement moins erratique. Nous établissons un modèle de régression qui permet d'estimer l'or à partir d'éléments traceurs chalcophiles. Les éléments chalcophiles ont été filtrés des facteurs de variation de fond, modélisés à l'aide de l'ACP. Le modèle utilisant les données filtrées est plus adéquat que le modèle établi à partir des données brutes, celui-ci expliquant une plus grande part (20%) des variations des concentrations aurifères. Bien que le modèle de régression explique une modeste part des variations, nous croyons qu'il constitue un complément aux données brutes pour la recherche de la signature des systèmes hydrothermaux et de lithologies d'intérêt pour la prospection de l'or.

Enfin un dernier chapitre aborde la problématique générale de l'interprétation des relevés géochimiques régionaux. Il montre que ces relevés peuvent s'avérer efficaces à mettre en évidence les regroupements de gîtes à l'intérieur de districts métallifères, mais l'image géochimique qui en résulte est irrégulière et discontinue, une conséquence des variations de niveaux géochimiques entre les différentes sources présentes à l'intérieur d'un district métallifère.

Une revue des principaux travaux de géochimie régionale montre que l'intérêt de l'identification des provinces géochimiques réside dans:

1) l'interprétation géologique déduite des données géochimiques, qui constituent un complément à la cartographie géologique;

2) l'interprétation des caractéristiques géochimiques qui permettent de révéler directement la marque de métallotectes représentés par des faciès particuliers de complexes ignés ou de bassins sédimentaires;

3) une interprétation en termes de sources de métaux, où l'intérêt semblerait résider dans la recherche de réservoirs de métaux peu abondants dans la croûte.