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

Résumé

Les gisements de Pd du Lac des Iles (Ouest de l’Ontario, Canada) sont connus pour être riches en Pd et pauvres en sulfures. Il y a un débat de longue date concernant l’origine de ces gisements, avec une école de pensée proposant qu’ils sont essentiellement d’origine magmatique, et une autre suggérant qu’ils sont hydrothermaux. En plus de la minéralisation pauvre en sulfures, des lentilles riches en sulfures sont présentes au travers de l’intrusion du Lac des Iles et celles-ci n’ont pas été étudiées précédemment. Le but de cette thèse de doctorat est d’aborder le problème de l’origine de ces lentilles riches en sulfures. Les lentilles riches en sulfures (0,1 à 3 m de long) recoupent la stratigrphie et suivent des zones de cisaillement syn-magmatiques. La minéralogie des sulfures varie d’un assemblage composé de pyrrhotite (Po) pentlandite (Pn) ± pyrite (Py) ± chalcopyrite ± oxydes de Fe-Ti (magnétite and ilménite), à un assemblage dominé par la pyrite (Py). Les ratios Pd/Ir et Pd/Pt roche totale sont élevés et extrêmement variables (respectivement 5 à 258000 et 2 à 226), indépendamment de l’assemblage minéralogique. Les échantillons les plus riches en Py sont enrichis en As et Bi par rapport aux autres échantillons. Les analyses géochimiques roche totale montrent un découplage du Cu à partir du Ni. La plupart des échantillons ont des ratios S/Se d’approximativement 3000 et des valeurs δ34S proches de celle du manteau. Les analyses LA-ICP-MS montrent que les compositions de Po, Pn et d’oxydes de Fe-Ti sont similaires à celles provenant de minéralisations magmatiques dérivées de magmas évolués. Les Py sont riches en EGPI + Rh et montrent une zonation compositionnelle. Leur composition et leur distribution en éléments sont similaires à celles de Py trouvées dans des gisements de sulfures magmatiques. Il est proposé que des liquides sulfurés magmatiques se soient accumulés au travers de l’intrusion en réponse à l’ouverture de zones de dilatation à un stade magmatique. Ces liquides sulfurés ont subit la cristallisation fractionnée et ont formé des cumulats de solution solide monosulfurée (MSS). Les liquides résiduels enrichis en Pd, Pt et Au complémentaires des cumulats de MSS ne sont plus associés avec les lentilles. La variation des ratios d’EGP est interprétée comme étant le résultat de différents degrés de fractionnement de liquides sulfurés évolués. Lors de la cristallisation de la MSS, l’oxigène a diffusé hors des liquides sulfurés et a réagit avec les magmas silicatés pour former les oxydes de Fe-Ti. Au cours du refroidissement, la MSS a exsolvé pour former Po et Pn. Lors de l’altération, le Fe ± Ni ont été redistribué depuis la MSS ou Po ± Pn vers les silicates intersticiels, entraînant le développement de Py. Il est suggéré que lorsque la Py s’est formée, elle a hérité des éléments trace de la MSS ou de la Po, mais en plus les éléments ont diffusés dans la Py à partir des sulfures alentours. Certains éléments mobiles (e.g., As et Bi) ont été introduits dans la Py par des fluides.

The Lac des Iles Pd-deposits (Western Ontario, Canada) are known to be Pd-rich and sulfide-poor. There is a long-standing debate as to the origin of these deposits, with one school of thought proposing that they are essentially of magmatic origin and one suggesting that they are hydrothermal. In addition to the sulfide-poor mineralization, sulfide-rich pods are present throughout the Lac des Iles intrusion and these have not previously been investigated. The purpose of this Ph.D. thesis is to address the origin of these sulfide-rich pods. The sulfide-rich pods (0.1 to 3 m long) cross-cut the stratigraphy and follow syn-magmatic shear zones. The sulfide mineralogy varies from an assemblage that consists of pyrrhotite (Po) pentlandite (Pn) ± pyrite (Py) ± chalcopyrite ± Fe-Ti oxides (magnetite and ilmenite) to an assemblage dominated by pyrite. The whole-rock Pd/Ir and Pd/Pt ratios are high and extremely variable (5 to 258000 and 2 to 226, respectively), regardless of the mineralogical assemblages. The most Py-rich samples are enriched in As and Bi relative to the other samples. The whole-rock geochemical analyses show a decoupling of Cu from Ni. Most of the samples have S/Se ratios of approximately 3000 and 34S of near-mantle value. Laser ablation-ICP-MS analyses show that the compositions of Po, Pn and Fe-Ti oxides are similar to that from igneous mineralization derived from evolved magmas. The Py are rich in IPGE + Rh and exhibit compositional zoning. Their composition and element distribution are similar to those of Py found in magmatic sulfide deposits. It is proposed that magmatic sulfide liquids accumulated throughout the intrusion in response to the opening of dilation zones at magmatic stage. These sulfide liquids experienced crystal fractionation and formed cumulus monosulfide solid solution (MSS). The residual liquids enriched in Pd, Pt and Au and complimentary to the cumulus MSS are no longer associated with the pods. The variation in PGE ratios is interpreted as being the result of different degrees of fractionation of evolving sulfide liquids. During MSS crystallization, oxygen diffused out of the sulfide liquids and reacted with silicate magmas to form the Fe-Ti oxides. Upon cooling, MSS exsolved to form Po and Pn. During alteration, Fe ± Ni were redistributed from MSS or Po ± Pn to interstitial silicates, resulting in the development of Py. It is suggested that as the Py formed it inherited the trace elements from the MSS or Po, but in addition elements diffused from the surrounding sulfides into the Py. Some mobile elements (e.g., As and Bi) were introduced into the Py by fluids.