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

Résumé

Les minéralisations aurifères filonniennes mises en place dans des filons-couches mafiques-ultramafiques différenciés sont répandues dans le monde entier et parmi les exemples les plus importants, notons les gisements aurifères situés dans le Golden Mile Dolerite Sill de Kalgoorlie en Australie (Phillips, 1986). Ces minéralisations aurifères sont fréquemment confinées à l'intérieur du filon-couche et les patrons de fracturation ainsi que le réseau de veines de quartz sont souvent mieux développés et fréquemment beaucoup plus complexes dans cette unité stratigraphique qu'ils ne le sont à l'extérieur de celle-ci. Dans le cadre de notre étude métallogénique du filon-couche de Bourbeau, nous avons donc cherché à comprendre l'influence et les contrôles possibles que celui-ci exerce sur la minéralisation. L'objectif global de ce projet visait donc à déterminer le mode et la chronologie de mise en place de la minéralisation aurifère dans le filon-couche de Bourbeau et à préciser les mécanismes ponctuels nécessaires à la genèse des gisements aurifères qu'il contient. Le filon-couche de Bourbeau est situé dans la région de Chibougamau. Il s'agit d'un filon-couche différencié de composition mafique à intermédiaire qui s'étend sur plus d'une centaine de kilomètres de longueur. Il est l'hôte des mines d'or Cooke et Norbeau et de quelques indices aurifères.

L'analyse structurale réalisée aux mines Cooke et Norbeau et dans les indices aurifères a permis de constater que la minéralisation se situe principalement à l'intérieur de veines présentes dans des zones de cisaillement. Toutefois, alors qu'à la mine Norbeau il s'agit de zones de cisaillement ductiles-cassantes, la minéralisation à la mine Cooke est contenue dans des zones de cisaillement ductiles-cassantes à cassantes plus ou moins intenses, et des fractures minéralisées subparallèles aux zones de cisaillement. De plus, il existe des différences dans la complexité du réseau de "fractures" minéralisées. À la mine Cooke et dans la majorité des indices étudiés, il s'agit de zones de cisaillement subparallèles aux unités stratigraphiques, alors qu'à la mine Norbeau, il existe plusieurs zones de cisaillement d'orientation diverses dont une est sub-parallèle aux unités stratigraphiques. Les structures internes caractérisant ces différentes zones de cisaillement suggèrent que dans l'ensemble, les relations angulaires entre la schistosité et la direction du cisaillement, l'attitude des veines subhorizontales de même que l'attitude des stries et linéations minéralogiques présentes à l'intérieur des zones de cisaillement indiquent un mouvement inverse-oblique où la composante verticale du mouvement est dominante. L'analyse structurale réalisée à la mine Cooke suggère que les zones de cisaillement minéralisées ont été produites par une contrainte principale subhorizontale d'orientation N-S, une contrainte intermédiaire sub-horizontale plongeant faiblement vers l'est et une contrainte minimun subverticale compatible avec la déformation régionale kénorienne d'orientation N-S. À la mine Norbeau, la déformation est beaucoup plus complexe. L'analyse nous amène à conclure que les zones de cisaillement ne sont pas compatibles avec un système conjugué mais témoignent plutôt d'une déformation uniaxiale dont l'axe est orienté à 346° avec une plongée relativement abrupte, et cet axe est pratiquement contenu dans le plan du filon-couche. Les autres axes de déformation se situent sur un grand cercle orienté à 078736°. Comme la déformation est uniaxiale, les contraintes principales et intermédiaires ne sont pas réellement distinguâmes. Toutefois, la méthode d'Angelier suggère que la contrainte principale est orientée à environ 078738° et la contrainte intermédiaire à 144733°. Les axes d'extension et de raccourcissement seraient donc confinés à l'intérieur du plan correspondant à l'attitude du filon-couche de Bourbeau. Les zones de cisaillement minéralisées de la mine Cooke ont ultérieurement été recoupées par des failles obliques d'orientation nord-est (sénestres) et parfois nord-sud (dextres). Ces failles de même que les failles régionales du Lac Gwillim et de Chibougamau-Copper ont été produites par un même système dont la contrainte principale est subhorizontale et d'orientation N-S, alors que les contraintes intermédiaire et minimum plongent respectivement vers l'ouest (263755°) et vers l'est (113746°). La faille du lac Gwillim est donc tardive par rapport à la minéralisation trouvée à la mine Cooke.

L'altération hydrothermale associée aux zones aurifères de la mine Cooke est peu développée mais il est tout de même possible de regrouper les minéraux d'altération en au moins trois faciès : un faciès à séricite ± calcite ± chlorite, suivi d'un faciès à chlorite + calcite ± axinite et, finalement, accolée à la veine minéralisée on note régulièrement une zone à chlorite massive. À l'inverse, l'altération hydrothermale observée à la mine Norbeau et dans la majorité des indices aurifères est bien développée et s'avère typique des gisements aurifères du type "lode gold". On note de façon générale, qu'à proximité de la zone minéralisée, l'altération se caractérise par la présence d'une zone de séricite-ankérite-calcite-pyrite, suivie d'une zone à séricite-ankérite-calcite-chlorite et, finalement, d'une zone à chlorite-calcite.

L'étude lithogéochimique quantitative fait ressortir des divergences marquées entre l'altération de la mine Cooke et de la mine Norbeau. On constate principalement un gain en Fe en approchant des veines minéralisées à la mine Cooke alors que l'on note des gains en K, Ca et S à Norbeau. De plus, on note des pertes en Ca et Mg à Cooke seulement. Ces divergences suggèrent donc l'apport de fer par le fluide dans les zones d'altération de la mine Cooke alors qu'à la mine Norbeau, les relations texturales, telles la présence de cristaux de sulfures accolés aux grains de leucoxène, suggèrent que le fer provient du protolite original, alors que le soufre a été fourni par le fluide. Les pertes en Ca à Cooke expliquent en partie, la formation d'axinite dans les veines minéralisées par suite de sa combinaison avec le bore présent dans le fluide. À Norbeau, ce lessivage n'est pas observé, au contraire on constate un gain en Ca qui s'est combiné au CO2 provenant du fluide pour former les carbonates. L'absence d'apport notable de K dans les zones à chlorite+calcite+axinite et chlorite massive de la mine Cooke suggère que cet environnement était plutôt oxydant comme en témoigne la présence de chlorite et l'hématisation des feldspaths présents dans les veines. En ce qui a trait aux similitudes, on note des gains communs en C, As et Au et un lessivage du Na en approchant des veines minéralisées. Le lessivage du Na traduit dans les deux cas l'altération subie par les plagioclases. Les deux fluides contenaient donc du H2O, comme en témoigne la formation des chlorites et des séricites, et du CO2 comme le suggèrent les gains en C et la précipitation des carbonates.

Les veines de quartz cartographiées dans les mines Cooke et Norbeau sont généralement déformées. Elles contiennent deux générations de quartz, une première déformée et une deuxième néominéralisée. La présence d'axinite et de feldspath potassique, fréquemment hématisé, est caractéristique de la mine Cooke. Alors qu'à la mine Cooke, la proportion de sulfures est grande (?90 %) (chalcopyrite, pyrrhotite, arsénopyrite et pyrite), elle ne dépasse pas 5 % à la mine Norbeau (arsénopyrite et pyrite). La mise en place des sulfures a eu lieu, dans les deux mines étudiées, dans un milieu dynamique (zones de cisaillement) qui a continué de se déformer même après la formation des veines. Ces mouvements ont engendré la déformation, la redistribution et possiblement, par endroit, la redissolution et la reprécipitation des sulfures. À la mine Cooke, ce processus a généré des textures complexes étant donné l'abondance de sulfures ductiles (chalcopyrite et pyrrhotite). De plus, à cet endroit, des mouvements ultérieurs provoqués par des failles tardives ont possiblement joué un rôle non-négligeable dans la déformation observée à l'intérieur des veines. Aux mines Norbeau et Cooke, l'or a probablement été transporté sous forme de complexe bisulfure du type Au(HS)2 et Au2S(HS)2 2. Ces complexes agissent en tant que source de l'or et également comme source du soufre. Ils sont déstabilisés par suite de la réaction du fer avec le soufre, provoquant ainsi la précipitation de l'or. À la mine Norbeau, le Fe+2 nécessaire à cette réaction proviendrait des titanomagnétites primaires altérées en leucoxène alors qu'à la mine Cooke, le fer était véhiculé par le fluide. La diminution de l'activité du soufre constitue le mécanisme de précipitation, de l'or et des phases métalliques, que nous suggérons. De plus, à la mine Cooke, l'oxydation est également un mécanisme de précipitation probable.

L'influence principale du filon-couche de Bourbeau se situe au niveau mécanique. Le filon-couche a réagi comme un horizon compétent dans une matrice de roches plus ductiles constituées de filons-couches ultramiques-mafiques et de sédiments. De plus, il est probable que la différentiation magmatique subie par le filon-couche a joué un rôle important puisque l'hétérogénéité primaire a probablement favorisé le développement de zones de cisaillement le long ou à angle par rapport à ces discontinuités mécaniques et chimiques. Nos travaux révèlent que l'anisotropie primaire de la résistance d'une telle unité de roche compétente, étant donné le litage primaire qu'elle contient, et l'orientation de cette unité lithologique peut induire une déformation interne différente de la déformation régionale et favoriser ainsi le développement de zones de cisaillement locales incompatibles avec le patron de déformation régional.

L'influence chimique de la roche hôte sur la précipitation de la minéralisation est particulièrement manifeste à la mine Norbeau, étant donné l'intime relation spatiale qui existe entre les titanomagnétites primaires altérées en leucoxène-anatase et les cristaux de pyrite et d'arsénopyrite renfermant des grains d'or. Cette relation suggère donc que les roches encaissantes ont joué un rôle important dans la précipitation de la solution hydrothermale en fournissant le fer nécessaire à la déstabilisation du complexe aurifère bisulfure. À la mine Cooke, l'influence de la composition chimique de la roche hôte sur la précipitation du fluide minéralisé est beaucoup moins évidente.