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

Résumé

Les deux premiers chapitres de cette thèse sont complémentaires et rassemblent l'étude de la partie est de la Province du Supérieur. Plusieurs projets de cartographie ont été effectués dans les sous-provinces d'Opinaca et d'Ashuanipi. Un modèle tectonique, basé sur l'étude d'une région limitée de l'Ashuanipi, a été proposé antérieurement pour expliquer l'évolution tectono-thermale de cette sous-province. Ce modèle n'incluait pas la Sous-province d'Opinaca. Cependant, les nouveaux travaux de cartographie effectués par le Ministère des Ressources Naturelles du Québec(MRNQ) ont montré que l'évolution tectono-thermale de la Sous-province d'Ashuanipi semblait intimement liée à celle d'Opinaca. Or, aucune étude tectono-métamorphique n'avait été effectuée à l'échelle de cette sous-province. De plus, l'Ashuanipi a toujours été définie en tant que sous-province. Cependant, ce projet de recherche montre que l'Ashuanipi ne peut être considérée comme une sous-province à part entière. Cet ensemble géologique provient de la fusion d'un protholite plus ancien représenté par la Sous-province d'Opinaca (voir explications dans le chapitre II de cette thèse). Dès lors, on parlera plutôt de « Complexe » d'Ashuanipi plutôt que de Sous-province d'Ashuanipi tout au long de cette thèse. Le degré de métamorphisme élevé, ainsi que la complexité structurale de ces terrains, refoulaient l'exploration minière dans cette région. Cette étude présente une étude de l'évolution métamorphique de cette région, et propose un modèle hypothétique novateur pour l'interprétation tectonique de toute la partie est de la Province du Supérieur. La Sous-province d'Opinaca, métamorphisée au faciès des granulites, est essentiellement composée d'une épaisse unité de métasédiments et de ceintures volcaniques témoignant d'un volcanisme bimodal. La complexité géologique du Complexe d'Ashuanipi repose sur la nature de ses lithologies composées essentiellement de granitoïdes diatexitiques issus de l'anatexie de protholites plus anciens soumis à des conditions granulitiques extrêmes. On y retrouve également des lambeaux et des xénolithes de ceintures volcano-sédimentaires. Des intrusions syn- à tardi-tectoniques essentiellement composées de tonalité, de monzogranite et de granite à fluorine recoupent toutes les lithologies des deux sous-provinces. La région étudiée a été affectée par une tectonique archéenne polyphasée reliée à l'orogène kénoréenne et présente des patrons d'interférences complexes. Quatre périodes de déformations ductiles (Di à D4) sont observables. D2 se retrouve uniquement dans Complexe d'Ashuanipi qui a servi de référence pour recaler les différentes déformations dans le temps. Une déformation cassante tardive (D5) semble être reliée à l'orogène grenvillienne et entraîne de grands accidents cassants. Cette étude a permis de caractériser trois épisodes métamorphiques (Mi, M2, et M3) au faciès des granulites, reliées respectivement aux déformations Di, D2 et D3, dans la Sous-province d'Opinaca et dans le Complexe d'Ashuanipi. Les calculs géothermobarométriques ont été effectués en utilisant le logiciel TWEEQU (Thermobarometry With Estimation of EQUilibration state). Dans les métasédiments de la Sous-province d'Opinaca, on observe un premier assemblage métamorphique syn Di, qui montre des conditions P-T maximales de 8.2 ± 1 kbar - 900 ±50°C (orthopyroxène - grenat - biotite - plagioclase - quartz) et de 7.4 ±1 kbar - 960 ±50°C (orthopyroxène - grenat - cordiérite - biotite - plagioclase - quartz). Un épisode métamorphique M3, reliée à D3 et caractérisé par un assemblage à orthopyroxène - grenat - biotite - plagioclase ? quartz orienté selon la foliation S3, donne des conditions P-T maximales de 8.3 ±1 kbar ? 890 ±50°C. L'étude des xénolithes métasédimentaires présents dans les diatexites du Complexe d'Ashuanipi a également permis la reconnaissance de deux épisodes au faciès des granulites. Le premier événement granulitique Mi est relié à Di et est caractérisé par un assemblage à orthopyroxène - grenat - biotite - plagioclase - quartz orienté dans la foliation pénétrative Si des enclaves. Mi montre des conditions P-T maximales de 8.8 ±1 kbar ? 955 ±50°C. Le second épisode métamorphique M2, relié à la déformation D2 qui caractérise FAshuanipi, montre le même assemblage minéralogique que Mi et donne des conditions PT extrêmes de 9.8 ±1 kbar - 940 ±50°C. Tous ces épisodes métamorphiques au faciès des granulites évoluent à travers des chemins P-T-t de sens horaires avec Mi, M2, et M3, datés respectivement à 2700 Ma, 2680-2670 Ma et à 2645 Ma. Une datation de 2635 Ma représente une période de métamorphisme rétrograde. Cette étude démontre que ces différents événements métamorphiques représentent une même période granulitique polyphasée qui perdure dans l'est de la Province du Supérieur sur plus de 65 Ma. De plus, ces nouvelles données témoignent que l'évolution tectono-thermale du Complexe d'Ashuanipi fait partie intégrante de celle de la Sous-province d'Opinaca. Cette recherche propose alors que l'Opinaca représente un bassin marginal archéen caractérisé par une évolution tectonothermale polycyclique évoluant à travers une activité orogénique pulsative. Le troisième chapitre de cette thèse étudie un assemblage à saphirine - quartz retrouvé dans le nord-est de la Province du Supérieur. La Sous-province de Minto, située au NE du craton archéen, est divisée en plusieurs domaines litho-tectoniques. Le Domaine du Douglas-Harbour est constitué des complexes de Troie, de Qimussinguat, et de Faribault-Thury. Les deux premiers dessinent des intrusions enderbitiques contenant des lambeaux de ceintures volcano-sédimentaires et sont caractérisés par un faciès granulitique, tandis que le dernier, au faciès amphibolite, se compose d'intrusions tonalitiques contenant des ceintures métavolcaniques. Un assemblage à saphirine - quartz a été retrouvé dans une brèche ignée composée de fragments de nature polygénique et localisée dans le coeur du Complexe de Troie. Un fragment métasédimentaire contient un assemblage granulitique à saphirine - sillimanite - spinel - cordiérite - plagioclase - quartz - corindon. La saphirine se présente sous forme de textures variées. Les réactifs et les produits caractérisant les réactions métamorphiques observables sont composés des mêmes phases et témoignent donc d'un métamorphisme isochimique. La composition alumineuse de la roche semble avoir déterminé l'absence de grenat et d'orthopyroxène dans l'assemblage minéralogique. Des thermomètres basés sur l'échange Fe-Mg entre spinel - cordiérite et saphirine - spinel montrent des températures respectives de 890 - 1160°C et de 755 - 920 ±100°C. Des calculs géothermobarométriques, effectués par TWEEQU en utilisant l'assemblage à biotite - cordiérite - spinel - corindon - quartz, donnent des conditions P-T de 810 - 1260°C et de 7.5 -14 ±1 kbar. Les textures sont difficiles à interpréter en terme de métamorphisme prograde ou rétrograde. Deux hypothèses peuvent être proposées pour expliquer la cristallisation et la préservation de ces textures: 1) une période de haute température sur un cours laps de temps, ou 2) des conditions P-T minimales au faciès des granulites.