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

Résumé

Les réseaux de fractures jouent un rôle primordial dans plusieurs phénomènes géologiques : l'écoulement de fluides, la migration et la concentration d'éléments minéralisateurs, la stabilité des excavations souterraines. Les modèles métallogéniques et géomécaniques du développement de zones de cisaillement dans les ceintures de roches vertes doivent incorporer l'effet des réseaux de fractures. La validation et l'affinement de ces modèles requièrent notamment une caractérisation quantitative de la distribution spatiale de la fracturation. Les mines Henderson et Copper Rand, localisées dans le district minier du Lac Doré dans la région de Chibougamau (Québec) ont été sélectionnées pour servir de support à cette étude.

La distribution spatiale des fractures dans les zones de cisaillement n'est ni totalement aléatoire, ni un phénomène pouvant être décrit à l'aide d'une loi mathématique simple. Elle résulte plutôt de l'interaction et de la superposition complexe des propriétés mécaniques du massif rocheux et des différentes phases de contraintes tectoniques.

Le paramètre choisi pour quantifier la distribution spatiale des fractures doit tenir compte de leurs particularités génétiques et géométriques. L'approche adoptée dans le cas des zones de cisaillement, est basée sur la notion de densité. Cette densité est exprimée, pour chaque famille structurale identifiée, en pourcentage de surface unitaire, ou cellule, fracturée. Cette surface unitaire correspond à une portion du mur des galeries de mine échantillonnées.

Les distributions de fréquences des densités de fracturation de chacune des familles identifiées dans les deux mines sont caractérisées par une forte asymétrie avec un pic à l'origine et une queue vers les fortes valeurs. Ces densités peuvent être divisées en trois classes reflétant chacune un contexte structural particulier. Les valeurs nulles représentent l'absence de la famille considérée. Les densités inférieures à 0.15% sont caractéristiques de la présence de "paquets" de joints, sans épaisseur significative. Enfin, les valeurs de densité supérieures à 0.15% reflètent la présence de fractures majeures comme des veines ou des cisaillements par exemples.

Le krigeage de l'indicateur a permis de tenir compte de la présence de ces différents types de fracturation tout en éliminant les problèmes rencontrés durant l'étude géostatistique des valeurs brutes de densité. La variographie des indicateurs a permis de mettre en évidence une relation entre l'intensité de la déformation et la portée des variogrammes. Le krigeage de l'indicateur permet non seulement de quantifier la distribution spatiale d'une famille de fractures, mais surtout de préciser sous quelle forme elle se trouvera.

Afin de préciser les modèles métallogéniques, les cartes de fracturation obtenues par krigeage de l'indicateur ont été comparées à la distribution spatiale de divers métaux et des faciès d'altération. Les concentrations en cuivre, en or et en argent résultent dans ces mines de deux remobilisations successives de sulfures conduisant à la formation de deux types de minéralisation : des schistes à sulfures et des veines de quartz-carbonates-sulfures. Le krigeage de l'indicateur a été utilisé pour préciser les particularités de la distribution spatiale de ces deux types de minéralisation.

Enfin, l'ensemble des indicateurs de minéralisation et de fracturation a été étudié par analyses multivariées. En fonction du contexte métallogénique, les métaux sont accompagnés d'une signature structurale particulière.