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

Résumé

The Étoile Suite comprises predominantly mafic, as well as minor felsic, intrusives emplaced over an area of ~100 square kilometres, some 130 km to the north west of Quebec City, Canada. The mafic part of the intrusion hosts V-rich mineralization (the Lac Fabien prospect) associated with a 1000 m-thick oxide-rich horizon. In this study, the petrology and geochemistry of the mafic part of the suite is evaluated with the aim of better understanding its petrogenesis and its V mineralization. The mafic part of the suite has a surface exposure of roughly 33 square kilometres and a stratigraphic thickness of ~4.5 kilometres. It consists predominantly of variably layered medium-grained oxide-bearing (olivine) gabbro cumulates, and minor troctolites. The rock-forming minerals (plagioclase, olivine, clinopyroxene, magnetite and ilmenite) display cumulus or intercumulus habit in the stratigraphic succession. The cumulus mineralogy of the Fe-Ti oxides (magnetite and ilmenite) allows the intrusion to be subdivided into three stratigraphic zones: two zones with intercumulus Fe-Ti oxides (Zone A and Zone C) and one zone with cumulus Fe-Ti oxides (Zone B). The compositions of the main rock-forming minerals are FoOlivine = 31-68, AnPlagioclase = 35-57 and Mg#clinoproxene = 62-77. The layering dips at ~55 degrees towards the north west and the minerals show progressively more evolved compositions in the same direction, suggesting that the intrusion is not overturned. The rock-forming minerals also show considerable variation in abundance with stratigraphic height, with magnetite and ilmenite being especially abundant in the lower portion of Zone B (12-49 %), which represents the Fe-Ti-(V)-mineralized part of the intrusion. The Fe-Ti-(V) mineralization is characterised by disseminated and semi-massive titanomagnetite (with up to 1.85 wt. % V2O5 in magnetite) that most likely formed as a result of late cotectic crystallisation of oxides (i.e., from a relatively evolved basaltic magma in equilibrium with andesine-type plagioclase). The magnetite to ilmenite ratio in the mineralized horizon is ~2:1. Elsewhere it is on the order of 1:1. Oxygen fugacity (fO2) and temperature conditions marking the end of oxy-exsolution in magnetite (calculated using QUILF) suggest that the magma crystallised under fO2 conditions corresponding roughly to FMQ +1 (1.0 log units above the FMQ buffer). This value is close to the fO2 range in which the most V-rich magnetites typically crystallise (i.e., FMQ +0.25 to FMQ -0.25). Compositional variation trends of anorthite in plagioclase, forsterite in olivine, and Mg# in clinopyroxene with stratigraphic height suggest that the magma underwent progressive fractional crystallisation, interrupted by three compositional reversals that are interpreted to reflect late-stage magma replenishments. The bulk of the intrusion shows little evidence for crustal contamination, as suggested by the absence of orthopyroxene. However, at the top of the body there is an orthopyroxene-bearing noritic layer interpreted to represent either (1) a late-stage magma replenishment that underwent more contamination; or (2) an early intrusive phase that underwent more contamination. The age of the Étoile Suite has been determined at 1148.3 ± 9.6 Ma, broadly coeval with the Lac Saint-Jean Anorthosite Suite and other troctolitic-gabbroic layered intrusions in the Grenville Province. This indicates that anorthosite massifs and layered intrusions can be consanguineous. Layered intrusions in anorthosite-bearing terranes can either be troctolitic or noritic. Whether intrusions are noritic or troctolitic is dependent on contamination, as noritic intrusions record higher degrees of contamination than troctolitic intrusions. Crust that has experienced prior melt extraction – and can therefore no longer readily contaminate throughgoing magmas – is therefore considered to be a key contributor to the formation of troctolitic intrusions. Lack of contamination in troctolitic intrusions means they are not as susceptible to contamination-induced increases in oxygen fugacity, and, as a result, will crystallise at close to FMQ. In contrast, noritic intrusions, having undergone more contamination, will crystallise at higher fO2 (assuming the contaminant is oxidising). Experimental studies have shown that, above FMQ, the appearance temperature of magnetite increases, and the partition coefficient of V into magnetite decreases. This may account for differences in (a) the timing of magnetite crystallisation; and (b) the V content of magnetite in troctolitic and noritic intrusions.

La Suite d’Étoile comprend principalement des intrusions mafiques, ainsi que des intrusions felsiques mineures, mises en place sur une superficie d'environ 100 kilomètres carrés, et est situé à environ 130 km au nord-ouest de la ville de Québec, Canada. La partie mafique de l'intrusion est l'hôte d'une minéralisation riche en V (l’indice Lac Fabien) associée à un horizon riche en oxydes de 1000 m d'épaisseur. Dans cette étude, la pétrologie et la géochimie de la partie mafique de la suite sont évaluées afin de mieux comprendre sa pétrogénèse et sa minéralisation en V. La partie mafique de la suite est exposé en surface sur environ 33 kilomètres carrés et a une épaisseur stratigraphique d'environ 4,5 kilomètres. L'intrusion est variablement litée est se compose principalement de cumulats de gabbro à oxydes+olivine à grain moyen et de quelques troctolites. Le plagioclase, olivine, clinopyroxène, magnétite et ilménite présentent un habitus cumulus ou intercumulus dans la succession stratigraphique. Les proportions variables des oxydes de Fe-Ti (magnétite et ilménite) permettent de subdiviser l'intrusion en trois zones stratigraphiques : deux zones à oxydes Fe-Ti intercumulus (Zone A et Zone C) et une zone à oxydes Fe-Ti cumulus (Zone B). Les compositions des principaux minéraux sont FoOlivine = 31-68, AnPlagioclase = 35-57 et Mg#clinoproxene = 62-77. La stratification plonge à ~55 degrés vers le nord-ouest et les minéraux montrent des compositions progressivement plus évoluées dans la même direction, suggérant que l'intrusion n'est pas renversée. Les minéraux principaux présentent également une variation considérable de l'abondance avec la hauteur stratigraphique, la magnétite et l'ilménite étant particulièrement abondantes dans la partie inférieure de la Zone B (12-49 %), qui représente la partie minéralisée en Fe-Ti-(V) de l'intrusion. La minéralisation Fe-Ti-(V) est caractérisée par une titanomagnétite disséminée et semi-massive (jusqu'à 1,85 % en poids de V2O5 dans la magnétite) qui s'est très probablement formée par cristallisation cotectique tardive des oxydes ; c'est-à-dire à partir d'un magma basaltique en équilibre avec le plagioclase de type andésine. Le rapport magnétite/ilménite dans l'horizon minéralisé est d'environ 2:1. Ailleurs, il est de l'ordre de 1:1. La fugacité de l'oxygène (fO2) et les conditions de température marquant la fin de l'oxy-exsolution dans la magnétite (calculées à l'aide de QUILF) suggèrent que le magma a cristallisé dans des conditions de fO2 correspondant approximativement à FMQ +1 (1,0 unités log au-dessus du tampon FMQ). Cette valeur est proche de la plage de fO2 dans laquelle cristallisent généralement les magnétites les plus riches en V (c'est-à-dire FMQ +0,25 à FMQ -0,25). Les tendances de variation avec le niveau stratigraphique de la composition de l'anorthite dans le plagioclase, de la forstérite dans l'olivine et du Mg# dans le clinopyroxène suggèrent que le magma a subi une cristallisation fractionnée progressive, interrompue par trois inversions de composition qui sont interprétées comme reflétant des ajouts de magma primitif. La majeure partie de l'intrusion montre peu d’évidence de contamination crustale, comme le suggère l'absence d'orthopyroxène. Cependant, au sommet du corps, il y a une couche noritique porteuse d'orthopyroxène interprétée comme représentant soit (1) un ajout de magma primitif qui aurait subi plus de contamination ; ou (2) une phase intrusive précoce ayant subi plus de contamination. L'âge de la Suite Étoile a été déterminé à 1148,3 ± 9,6 Ma, largement contemporain de la Suite d'Anorthosite du Lac Saint-Jean et d'autres intrusions troctolitiques-gabbroïques stratifiées dans la Province de Grenville. Cela indique que les massifs d'anorthosite et les intrusions stratifiées peuvent être consanguins. Les intrusions stratifiées dans les terranes porteurs d'anorthosite peuvent être soit troctolitiques ou noritiques ; dépendant du niveau de contamination, puisque les intrusions noritiques enregistrent des degrés de contamination plus élevés que les intrusions troctolitiques. Une croûte ayant subi une extraction de liquide généré par la fusion partielle au préalable ne pourrait pas contaminer les magmas intrusifs et ces magmas peu contaminés formeraient les intrusions troctolitiques. L'absence de contamination dans les intrusions troctolitiques signifie qu'elles ne sont pas aussi sensibles aux augmentations de la fugacité de l'oxygène induites par la contamination et, par conséquent, cristalliseront à proximité de FMQ. En revanche, les intrusions noritiques, ayant subi plus de contamination, cristalliseront à une fO2 plus élevée (en présumant que le contaminant est oxydé). Des études expérimentales ont montré qu'au dessus de FMQ, la température d'apparition de la magnétite augmente, et le coefficient de partage de V dans la magnétite diminue. Cela peut expliquer les différences dans (a) le point d’apparition de la magnétite lors du fractionnement ; et (b) la teneur en V de la magnétite dans les intrusions troctolitiques et noritiques.