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

Résumé

L'intrusion de Partridge River est située le long de la marge nord-ouest du complexe de Duluth, Minnesota, et repose sur des roches sédimentaires de la Formation de Virginia. Un total de quatre gisements non exploités de Cu-Ni-éléments du groupe du platine (ÉGP) se retrouvent près de la base de l'intrusion, soit ceux de Dunka Road, Babbitt, Wetlegs et Wyman Creek. L'origine de la minéralisation est principalement liée à la contamination du magma hôte suite à l'assimilation de roches argileuses sulfurées de la Formation de Virginia.

La minéralisation en sulfures est en grande partie de type disséminé (1-5% de sulfures), avec localement quelques zones de sulfures massifs à semi-massifs. Les zones minéralisées sont caractérisées par la présence de nombreuses enclaves partiellement assimilées de roches encaissantes appartenant à la Formation de Virginia. Une étude détaillée du gisement de Dunka Road a mené à l'identification et la caractérisation de cinq différents types de minéralisation en sulfures, soit: 1) sulfures disséminés dans la norite hôte; 2) sulfures disséminés dans la troctolite hôte; 3) horizons de sulfures disséminés enrichis en ÉGP; 4) lentilles de sulfures massifs à pyrrhotite; et 5) sulfures disséminés enrichis en cuivre.

Les sulfures disséminés dans la norite se retrouvent soit à proximité d'enclaves de roches sédimentaires encaissantes ou près de la base de l'intrusion. Us se sont formés à des taux élevés d'assimilation (ex. 20-75%) sous des conditions de faibles facteurs R (ex. 50-400), comme en témoigne les valeurs moyennes élevées de Ô34S (1 l,2%o) et de S/Se (9700) déterminées pour le gisement de Dunka Road, les teneurs appauvries en ÉGP et autres métaux, les valeurs élevées de Cu/Pd, Ni/Pd et Cu/Pt, et les proportions élevées de pyrrhotite et de minéraux arsénifères. Les sulfures disséminés dans la troctolite forment la plus grande partie de la minéralisation, et se retrouvent à une certaine distance (ex. 50-300 m) du contact basai. Us sont associés à des taux d'assimilation faibles à modérés (ex. 5-20%) et à des valeurs modérées du facteur R (ex. 700-3000), tel qu'indiqué par les valeurs moyennes intermédiaires de ô34S (7,8%o) et de S/Se (4600), et les teneurs modérées en ÉGP et autres métaux. Les horizons de sulfures disséminés enrichis en ÉGP (jusqu'à 2,9 ppm Pd+Pt) se retrouvent généralement à 150-250 m de la base de l'intrusion directement sous des niveaux de roches ultramafiques. Us se sont formés à des valeurs élevées du facteur R (ex. 3000-15 000) à partir d'un magma parent non contaminé, tel que le laisse suggérer les faibles valeurs moyennes de Ô34S (2,l%o) et de S/Se (2600) qui rappellent celles du manteau, les teneurs élevées en ÉGP, les faibles valeurs de Cu/Pd, Ni/Pd et Cu/Pt, et la faible proportion de pyrrhotite par rapport aux sulfures à métaux de base. Les sulfures massifs enrichis en pyrrhotite, et les sulfures disséminés enrichis en cuivre (chalcopyrite et cubanite) avec lesquels ils sont associés, se retrouvent sous forme de lentilles horizontales le long de la base de l'intrusion, ou plus rarement sous forme de veines subverticales recoupant les roches mafiques minéralisées. Us ont des valeurs moyennes relativement élevées de 534S (10,2%o) et de S/Se (8000) qui témoignent d'une importante contamination du magma parent.

Il est interprété que les cinq différents types de minéralisation en sulfures décrits ci-dessus résultent de l'action combinée de trois principaux processus, qui ont opéré de façon progressive à partir de la mise en place du magma jusqu'à la cristallisation complète des sulfures. Ces processus sont: 1) l'assimilation de roches sédimentaires encaissantes; 2) l'interaction entre le liquide sulfuré et le magma silicate (facteur R); et 3) la cristallisation fractionnée du liquide sulfuré. Une augmentation générale du taux d'assimilation est observée vers la base de l'intrusion, associée à une diminution du facteur R et de la teneur en métaux des sulfures. Ceci résulte de l'introduction d'un produit de fusion partielle granitique enrichi en soufre dérivé des roches sédimentaires encaissantes, qui étant moins chaud que le magma mafique environnant, a mené à la précipitation hâtive du liquide sulfuré à l'intérieur des roches hôtes noritiques. Le liquide sulfuré a cristallisé près de sa source (Le. roches encaissantes et enclaves) de telle sorte qu'il a eu moins de temps pour interagir avec le magma, ce qui explique les faibles valeurs du facteur R associées à ce type de minéralisation. Les sulfures disséminés dans la troctolite se sont formés à partir d'un magma moins contaminé et donc plus chaud que le magma noritique, favorisant une interaction prolongée entre le liquide sulfuré et le magma hôte troctolitique et expliquant par le fait même les plus grandes valeurs du facteur R obtenues par rapport aux sulfures dans la norite. Les sulfures disséminés enrichis en ÉGP se sont quant à eux formés suite à une nouvelle injection de magma non contaminé directement au-dessus de la séquence de roches basales minéralisées. Le liquide sulfuré présent dans ce magma a atteint des facteurs R très élevés suite à son interaction prolongée avec le magma en turbulence. Le liquide sulfuré a éventuellement percolé dans les roches sous-jacentes et a cristallisé pour former les horizons de sulfures disséminés enrichis en EGP. Finalement, aux endroits où une importante quantité de liquide sulfuré s'est accumulé (Le. zones minéralisées de Local Boy et de Tiger Boy du gisement de Babbitt; gisement de Dunka Road), sa cristallisation fractionnée a mené à la formation d'une solution solide de monosulfure enrichie en fer et d'un liquide sulfuré résiduel enrichi en cuivre. Avec une baisse de température, le liquide sulfuré fractionné a migré vers la bordure du sulfure massif pour éventuellement cristalliser en chalcopyrite et en cubanite, alors que la solution solide de monosulfure s'est exsolvée en pyrrhotite et en pentlandite.