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

Résumé

La composition isotopique du Pb de divers minéraux présents dans des gîtes métallifères (Mo, Au, Ni, Cu, Pb) du Bouclier canadien ainsi que dans les roches encaissant la minéralisation a été déterminée dans le but de dater directement les minéraux porteurs du minerai et caractériser la nature des régions-sources des métaux.

Des feldspaths potassiques provenant de trente massifs granitoïdes d'âge archéen, représentatifs des différentes suites intrusives des sous-provinces de l'Abitibi et du Pontiac ont été analysés afin d'estimer la composition isotopique initiale du Pb de ces roches. Les gneiss montrent une grande variation de composition initiale témoignant de la présence de réservoirs isotopiques très radiogéniques à l'Archéen dans la sous-province de Pontiac ainsi que le long de sa frontière sud avec la zone tectonique du Front de Grenville. Les intrusions granitoïdes possèdent également une grande variation du rapport 207pb/204pb, celui-ci variant depuis des compositions typiques des roches mafiques provenant de la fusion du manteau vers celles des formations de fer sédimentaires. Les roches intrusives mises en place entre 2.72 et 2.68 Ga proviennent principalement de sources mantelliques juvéniles alors que les intrusions âgées de 2.68 à 2.64 Ga résultent plutôt de la fusion de segments de croûte évoluée. De façon générale, les roches granitoïdes de la sous-province de l'Abitibi ont des compositions isotopiques initiales de Pb moins radiogéniques que celles des roches granitoïdes du Pontiac, ce qui suggère que ces deux sous-provinces représentent des segments de croûte distincts juxtaposés tectoniquement.

La molybdénite et ses minéraux associés provenant de dix localités dans diverses provinces archéennes du Supérieur et dans la province de Grenville ont été analysés pour la composition isotopique du Pb. La molybdénite a fait l'objet d'essais analytiques ayant pour but de créer artificiellement un étalement des points dans le diagramme isochrone du Pb à partir d'un seul cristal. Des lessivages successifs à l'acide sur un même échantillon ont démontré qu'il est possible d'extraire, préférentiellement au plomb commun initial, le Pb radiogénique provenant de la désintégration in situ de l'uranium et du thorium. La composition des lessivats et des résidus d'échantillons de molybdénite ainsi que celle des minéraux associés (principalement le feldspath potassique) s'alignent généralement bien dans le diagramme isochrone de Pb, livrant des âges compatibles avec la géochronologie connue des régions d'étude. Les échantillons archéens (ca. 2.6 Ga) livrent des erreurs variant de 5 à 30 Ma alors que l'erreur sur l'âge des échantillons protérozoïques (1.3 à 0.9 Ga) n'est jamais inférieure à 50 Ma. Un milliard d'années représente donc la limite minimale de l'application de la méthode. Certaines des molybdénites échantillonnées dans les sous-provinces de Wabigoon et de l'Abitibi ont livré des âges nettement plus jeunes que ceux des roches encaissantes. Dans ce cas, la composition du feldspath potassique provenant des roches minéralisées se place systématiquement sous la droite définie par la molybdénite dans le diagramme isochrone. Ceci suggère une remobilisation hydrothermale du minerai, entraînant une remise à zéro du système U-Pb dans la molybdénite. Les bilans géochimiques indiquent une perte de 30 à 40% d'uranium relativement au Pb lors de ces perturbations. Les rapports isotopiques de Pb des lessivats et des résidus de molybdénite sont en corrélation positive dans le diagramme 2ospb/2O4Pb vs 206Pb/204Pb et s'alignent selon des droites correspondant à des rapports Th/U variant de 0.6 à 2. Ces faibles valeurs, comparativement à celles estimées pour la croûte continentale moyenne (Th/U ~ 4.6), reflètent soit un fort fractionnement de U et Th entre les fluides minéralisateurs et la molybdénite, soit une caractéristique des fluides magmatiques évolués. Sept échantillons de molybdénite provenant du bloc tectonique de Lacome dans le sud de l'Abitibi ont été analysés pour leur concentration en uranium. Tous les échantillons se place au-dessus de la courbe Concordia, témoignant d'une perte en uranium relative au Pb de 50 à 95%. Les âges Pb-Pb obtenus sur les molybdénites doivent donc être considérés comme des âges maxima. Cette perte systématique de l'élément père du système U-Pb n'est pas sans rappeler le comportement du système Re-Os dans la molybdénite. Ces pertes pourraient être occasionnées par des changements des conditions de Eh et pH du milieu.

Différents minéraux provenant des gisements d'or de Silidor et de Launay du sud de l'Abitibi ont été analysés pour la composition isotopique du Pb. La pyrite (porteuse d'or), la chlorite et le quartz, provenant d'une veine de quartz aurifère de la mine Silidor, définissent une droite dans le diagramme isochrone de Pb, correspondant à un âge de 2563±12 Ma, qui est interprété comme étant l'âge de cristallisation du corps minéralisé. La molybdénite, la pyrite, l'hématite et les feldspaths de trois échantillons provenant de la zone minéralisée du gîte de Launay sont en corrélation positive dans le diagramme isochrone de Pb, selon une droite correspondant à un âge de 2.6 Ga. Cependant, la dispersion des points de part et d'autre de la droite obtenue excède celle due à la précision analytique. Les données présentent une meilleure corrélation lorsque la molybdénite est omise et les points s'alignent selon une droite correspondant à un âge de 2612±36 Ma. La composition isotopique des feldspaths potassiques provenant de la zone minéralisée de Launay ainsi que celle du quartz de Silidor sont nettement plus radiogéniques que celle des feldspaths provenant des roches encaissant la minéralisation, suggérant des sources de Pb distinctes. Les âges Pb-Pb obtenus pour ces deux gisements d'or sont en accord avec ceux livrés par d'autres géochronomètres, tels que U-Pb, Ar-Ar et Sm-Nd pour différents gîtes d'or de l'Abitibi se situant le long de la faille Cadillac-Larder-Lake. L'évidence d'activité hydrothermale entre 2.61 et 2.55 Ga à plus de 50 km au nord de cette faille supporte l'idée d'un métamorphisme régional à cette époque.

Les données isotopiques de Pb pour les gîtes d'or de la province du Supérieur, provenant de notre étude et de la littérature, sont comparées aux compositions isotopiques initiales du Pb des granitoïdes des sous-provinces de l'Abitibi et du Pontiac. Les veines de quartz aurifères encaissées dans les assemblages volcano-sédimentaires possèdent des compositions variées couvrant toute la gamme des compositions, depuis celles du domaine mantellique à celles du domaine crustal. Les minéralisations aurifères contenues à l'intérieur des roches granitoïdes possèdent généralement des compositions plus radiogéniques, témoignant d'une source à caractère plutôt crustale.

Quatre gîtes de Ni, Cu et Pb d'affiliation volcanique localisés dans la ceinture de roches vertes archéennes de Baby-Belleterre dans le sud de la sous-province de Pontiac ont été échantillonnés dans le but de déterminer la composition isotopique du Pb des minéraux constituants. Les sulfures et les silicates du gîte de Ni-Cu de Kerr Adisson définissent une droite dans le diagramme isochrone du Pb, qui correspond à un âge de 2694±30 Ma, et à un rapport 238U/204pb (JJ.,) de la région-source égale à 7.8, suggérant une origine mantellique por les fluides minéralisateurs. L'âge et la valeur de [i} du gîte de Kerr Adisson sont identiques à ceux trouvés pour les coulées de laves komatiitiques et les minéralisations associées aux roches mafiques et ultramafiques de la ceinture de l'Abitibi, indiquant une origine commune possible por les séquences supracrustales des deux sous-provinces. Les trois autres minéralisations ont livré des compositions isotopiques de Pb compatibles avec des âges protérozoïques plutôt qu'archéens. Des âges Pb-Pb de 2172±17 Ma et de 2210±40 Ma sont définis respectivement par les sulfures du prospect de Patry (Cu) et des mines Lorraine (Cu-Ni) et Wright (Pb). Ces âges sont interprétés comme des âges de remobilisation des sulfures par des fluides hydrothermaux, engendrés par la mise en place contemporaine de dykes de diabase pendant le Protérozoïque.