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

Résumé

Les dépôts de fer (Fe), titane (Ti), phosphore (P) et vanadium (V) sont généralement encaissés dans des complexes ignés lités et dans les massifs anorthositiques. Ces minéralisations sont soit stratifiées, soit discordantes. En effet, la partie supérieure de l'intrusion mafique litée de Sept-îles renferme un gisement de Ti et de P, alors qu'au Complexe de Duluth, les intrusions riches en oxydes «OUI» forment des corps discordants ayant fait intrusion dans l'encaissant troctolitique à la base de l'intrusion. Ce projet de doctorat consiste à caractériser ces deux types de minéralisations afin de déterminer leur origine généralement controversée.

Dans les deux localités, les roches riches en oxydes ont été divisées en trois groupes selon les proportions modales des phases oxydes dans la roche : les oxydes disséminés (10-30 %); les oxydes matriciels (30-60 %) et les oxydes massifs (> 60 %). L'ilménite et la magnétite sont présentes dans les deux dépôts. Les phases silicatées qui contrôlent la chimie de ces roches sont le plagioclase, l'olivine et le clinopyroxène. Dans les roches plus évoluées l'apatite est présente. En particulier, dans la partie supérieure de l'intrusion mafique de Sept-îles où les roches riches en oxydes litées se composent de 60 % des oxydes de Fe-Ti et de 30 % d'apatite (nelsonite).

Les dépôts d'oxydes de l'intrusion de Sept-îles formés essentiellement de magnétitite et de nelsonite (magnétite, ilménite, apatite et 0 à 5% de phases silicatées) contiennent entre 33.53 et 69.01 % de Fe2O3, entre 7.94 et 26.95 % de TiO2, et entre 0.04 et 12.12% de P2O5, ainsi que des teneurs en V inférieures à 2300 ppm.

À Duluth, les OUI se concentrent le long de la marge ouest du complexe. Les dépôts de Boulder Lake North, de Water Hen, de Wyman Creek et de Longear ont été choisis pour cette étude. Les minéralisations renferment entre 22.17 et 64.33 % de Fe2O3, entre 4.28 et 32.69 % de TiO2, entre 0.04 et 4.23 % de P2O5 et entre 153 à 6805 ppm de V.

Les compositions des phases minérales des deux dépôts s'étendent entre FÛ72 à F041 pour les olivines et d'Anss à A1144 pour les plagioclases. les magnétites renferment des teneurs qui varient de 8 àl8 % en TiO2 et de 0.1 à 0.2 % en V. L'ilménite contient des teneurs en A12O et en MgO < 3 %. Les simulations en utilisant le programme «Pelé» et la comparaison avec les résultats expérimentaux de Toplis et de Carrol (1995) indiquent que ces compositions sont en équilibre avec le magma tholeitique fractionné et saturé en oxydes de Fe-Ti. Les simulations de la composition géochimique des roches totales en utilisant «Pelé» et l'application des travaux expérimentaux de Toplis et Carrol (1995) démontrent que les roches riches en oxydes peuvent être formées après 50 à 70 % de cristallisation fractionnée d'un magma tholeitique suivi d'une accumulation des phases oxydes et silicatées en équilibre avec le magma fractionné.

Une fois le magma saturé en ces éléments, la cristallisation de la magnétite est favorisée suite à une augmentation de JO2 dans le système. Ces conditions d'oxydation sont favorisées à la fois par le processus de cristallisation fractionnée et par la présence de fluides. Ces derniers sont de nature météorique (518O varie entre -2 et 1.8 %o) dans le cas de l'intrusion de Sept-îles et métamorphiques dans le cas de Duluth (Ô18O varie entre 3.908 et 6.044 %o pour les OUI et entre 7.534 et 12.935 %o dans le cas des sédiments). L'oxydation provoque la conversion de Fe2+ en Fe3+ et par conséquent la formation de la magnétite. L'accumulation de cette dernière provoque un appauvrissement du liquide en Fe favorisant par la suite une saturation du magma en P. Une telle saturation déclenche la cristallisation de l'apatite et donne ainsi naissance à des nelsonites et à des gabbro-nelsonites dans le cas de Sept-îles et à des roches riches en apatite à Duluth.

Les valeurs de température et de JO2 ont été calculées pour les paires de titanomagnétite et d'ilménite qui coexistent en utilisant le programme QUILF. Les données définissent une trajectoire qui s'étend du tampon FMQ à haute température au tampon IM à basse température. L'intervalle de température s'étale entre 500 et 862°C et celui de la fugacité d'oxygène (log_/D2) entre -17 et -25. Une telle tendance est typique aux intrusions mafiques ignées.

Dans le cas de Sept-îles, les oxydes sont accumulés en formant des lits riches en oxydes. Dans le cas de Duluth, les lits riche en oxydes sont formés aussi dans la partie supérieure de l'intrusion, toutefois, dans certains cas les oxydes s'infiltrent dans l'encaissant troctolitque par le biais des failles et forme ainsi les OUIs, ou bien certains lits de magnétitite de la partie supérieure de l'intrusion sont injectés dans les troctolites sousjacents suite à une instabilité gravitationnelle.

La composition des phases oxyde (ilménite, magnétite) a été modifiée considérablement au cours du refroidissement de l'intrusion en raison de réactions d'échanges intracristallins et intercristallins. Au cours du refroidissement des deux intrusions, l'oxydation a entraîné la formation des exsolutions d'ilménite de la solution solide de titanomagnétite pour former soit des lamelles distinctes d'ilménite dans la magnétite, soit des exsolutions granulaires d'ilménite autour de grains de magnétite.

Les sulfures disséminés sont associés aux oxydes dans les deux intrusions. Les phases sulfurées sont essentiellement la pyrite et la bornite dans le cas de Sept-îles et la chalcopyrite, la cubanite et la pyrrhotite dans le cas des de Duluth. Ces sulfures occupent les interstices des phases oxydes ainsi que les zones d'altérations. L'investigation géochimique suggère que les phases oxydes ne concentrent pas les IEGP. Des diagrammes de corrélation montrent que les PGE sont contrôlés par les phases sulfurées. L'appauvrissement des roches en EGP par rapport au Ni et au Cu peut être expliqué par une ségrégation précoce des sulfures. Par conséquent, les dépôts de Fe-Ti détaillés dans cette étude sont loin d'être une cible d'exploration pour les EGP.