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

Résumé

Les dépôts de fer (Fe), titane (Ti), et vanadium (V) sont des ressources en métaux de transition très négociées sur les marchés mondiaux et ces métaux ont une vaste gamme d’applications. La minéralisation Fe-Ti-V est généralement située dans la partie supérieure des intrusions litées. Les processus magmatiques qui entrainent la formation des minéralisations Fe-Ti-V restent très débattus. Cette étude porte sur l’intrusion litée Néoarchéenne (datée à ~2728 Ma) tholéiitique de la Suite intrusive du Lac Doré (SiLD), aussi appelée Complexe du Lac Doré dans la littérature, et qui est explorée pour le V, un élément stratégique et d’avenir pour les nouvelles technologies. Cette intrusion est située dans le coin nord-est de la sous-province de l’Abitibi, Chibougamau, Québec, Canada. La partie supérieure de la SiLD comprend une unité riche en Fe, dite zone litée, qui contient plusieurs minéralisations de Fe-Ti-V. La SiLD est en contact avec plusieurs types de roches encaissantes, qui sont les suivantes : 1) roches volcaniques felsiques de la Formation Waconichi pour les flancs S et NO ; 2) roches volcaniques mafiques du membre de David, Formation d’Obatogamau, pour le flanc NE ; et 3) quelques formations de fer du faciès des carbonates aussi observées au contact avec le flanc NE. La SiLD offre une opportunité unique pour tester l’importance du processus de contamination dans la formation d’unités magmatiques à Fe-Ti-V et pour évaluer les autres processus magmatiques qui pourraient être essentiels pour accumuler Fe-Ti-V au sommet d’une intrusion litée. Cette étude vise à formuler un modèle métallogénique et pétrogénétique pour expliquer l’accumulation de minéralisation Fe-Ti-V au sommet de la SiLD, et notamment dans les flancs S et NE de la suite intrusive. Ce modèle devra aussi permettre d’expliquer l’absence de minéralisation dans le flanc NO. A partir d’études pétrographiques et minéralogiques détaillées, d’analyses de type roche totale et chimie minérale, incluant la chimie de la titanomagnétite, cette étude montre que la zone litée enregistre une évolution complexe. La zone litée est le résultat d’injections multiples et successives, à partir d’un réservoir différencié, d’un magma riche en Fe au sommet de la SiLD. Ce magma riche en Fe représente possiblement un liquide résiduel produit par la cristallisation massive de plagioclases pour former la zone lower (anorthosite) sur laquelle la zone litée repose. Une fois mis en place, le magma riche en Fe a évolué différemment d’un endroit à l’autre de la zone litée. Des hétérogénéités chimiques de premier, deuxième, et troisième ordre ont été observées et correspondent à des processus magmatiques distincts, notamment : 1) la contamination d'une partie du magma riche en Fe par une formation de fer du faciès carbonate (roches pauvres en Si-Ca) et la cristallisation de forstérite et de titanomagnétite en présence de fluides riches en CO2 (Mont Sorcier sur le flanc NE) ; 2) des injections multiples des magmas résiduels chimiquement hétérogènes, suivi par un processus d'homogénéisation inefficace, ont produit des hétérogénéités chimiques latérales ; et 3) des processus de cristallisation fractionnée induisant des hétérogénéités chimiques, pétrologiques, et texturales (exsolutions d'ilménite) le long de la stratigraphie. Un triage efficace des minéraux dans des courants d'écoulement gravitaires s'est également produit dans la partie la plus épaisse de la zone litée (flanc S), qui est constituée de plusieurs injections magmatiques et qui a été isolée des roches encaissantes volcaniques par une unité tonalitique (zone sodagranophyre). Ces processus ont entrainé des variations des conditions redox, ce qui a eu aussi un impact sur la distribution du V dans la titanomagnétite. L’ensemble de ces processus ont conduit à la cristallisation de titanomagnétite riche en V sur le flanc NE, et à la concentration efficace de ce minéral, notamment sur le flanc S, expliquant la présence de minéralisation Fe-Ti-V sur les flancs S et NE, et son absence sur le flanc NO.