Université Du Québec Thèse Présentée À L
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UNIVERSITÉ DU QUÉBEC THÈSE PRÉSENTÉE À L'UNIVERSITÉ DU QUÉBEC À CHICOUTIMI COMME EXIGENCE PARTIELLE DU DOCTORAT EN RESSOURCES MINÉRALES par HAROLD BRISSON CARACTÉRISTIQUES, CHRONOLOGIE ET TYPOLOGIE DES MINÉRALISATIONS AURIFÈRES DE LA RÉGION DU LAC SHORTT (QUÉBEC), SOUS-PROVINCE ARCHÉENNE DE L'ABITIBI NOVEMBRE 1998 Droits réservés UIUQAC bibliothèque Paul-Emile-Bouletj Mise en garde/Advice Afin de rendre accessible au plus Motivated by a desire to make the grand nombre le résultat des results of its graduate students' travaux de recherche menés par ses research accessible to all, and in étudiants gradués et dans l'esprit des accordance with the rules règles qui régissent le dépôt et la governing the acceptation and diffusion des mémoires et thèses diffusion of dissertations and produits dans cette Institution, theses in this Institution, the l'Université du Québec à Université du Québec à Chicoutimi (UQAC) est fière de Chicoutimi (UQAC) is proud to rendre accessible une version make a complete version of this complète et gratuite de cette œuvre. work available at no cost to the reader. L'auteur conserve néanmoins la The author retains ownership of the propriété du droit d'auteur qui copyright of this dissertation or protège ce mémoire ou cette thèse. thesis. Neither the dissertation or Ni le mémoire ou la thèse ni des thesis, nor substantial extracts from extraits substantiels de ceux-ci ne it, may be printed or otherwise peuvent être imprimés ou autrement reproduced without the author's reproduits sans son autorisation. permission. RESUME La région du lac Shortt est située dans la partie nord-est de la Sous-province archéenne de l'Abitibi (SPA). Site de deux anciennes mines d'or —les mines du lac Bachelor et du lac Shortt — et d'un bon nombre d'indices aurifères, la région soulève des interrogations relatives à la classification typologique des gisements aurifères à l'Archéen. La plupart des indices aurifères de la région peuvent se regrouper sous le type «veine de quartz», commun dans la SPA. Les deux mines d'or de la région constituent quant à elles des gisements particuliers de la SPA. Ces gisements se distinguent des gisements d'or de type «veine de quartz» de la SPA par du minerai associé à des corps de remplacement hydrothermal où les minéralisations sont disséminées et les veines de quartz absentes ou accessoires, par l'hématitisation des roches et la présence de feldspath potassique en association avec les zones minéralisées, ainsi que par leur association à de petites intrusions felsiques et alcalines. Ces distinctions sont-elles le reflet de types de gisements fondamentalement différents, pouvant avoir une position chronologique différente par rapport à l'évolution régionale, ou s'expliquent-elles par des variantes d'un type unique de gisement? Les mêmes interrogations apparaissent aussi spécifiquement pour les gisements de type «veine de quartz» de la région en raison de l'association spatiale de ces derniers avec deux catégories de failles distinctes (failles «E-O» et «NE»). La présente étude a donc cherché à répondre à cette problématique sur la typologie en tentant d'établir avec plus de précision les caractéristiques et la position chronologique, par rapport à l'évolution géologique régionale, du gisement d'or particulier du lac Shortt et de plusieurs gisements (indices) aurifères de type «veine de quartz». Les gisements aurifères de type «veine de quartz» étudiés sont encaissés dans toute une gamme de lithologies et leur mise en place est contrôlée par des failles au comportement fragile. Deux familles de failles occupées par des veines aurifères de quartz sont distinguées : 1) des failles à rejet pendage prédominant, inverses et inverses-dextres et 2) des failles à rejet directionnel et oblique. Les premières ont des directions variant entre NE et ESE et des pendages abrupts, N et S. La seconde famille regroupe des failles de directions NNE à ESE à rejet senestre et senestre-oblique, et des failles de directions NO à NNO à rejet dextre-oblique, ayant toutes des pendages abrupts. La composante oblique est en sens normal sur les failles inclinées de cette seconde famille. L'ampleur du phénomène hydrothermal et minéralisateur associé à chacune des deux familles de failles est comparable. Des études pétrographiques et géochimiques ne laissent voir aucune différence significative dans les minéralisations et les altérations entre les gisements associés aux failles à rejet pendage prédominant et ceux associés aux failles à rejet directionnel et oblique. Les minéralisations sont dominées par la pyrite. L'or est à l'état natif. Il soit en étroite association avec la pyrite ou bien libre. Les minéralisations aurifères ont précipité plus tard que la plupart des minéraux de la gangue et après la majeure partie de la déformation. Elles sont associées à de l'altération hydrothermale qui se manifeste par la formation de carbonates, de chlorite, de séricite, de biotite, de muscovite vert clair, d'albite et de quartz. L'altération hydrothermale a détruit et remplacé les minéraux produits par le Il métamorphisme régional au faciès des schistes verts. Deux assemblages minéralogiques d'altération qui définissent une zonalité ont été distingués : l'assemblage albite - carbonates - pyrite - quartz - micas (séricite et biotite) - chlorite, qui se trouve au contact des veines aurifères et avec lequel la majeure partie des minéralisations aurifères est en général observée, et l'assemblage carbonates - chlorite - micas (séricite et biotite) - albite - quartz - pyrite qui enveloppe l'assemblage précédent. La zonalité dans l'altération s'interprète mieux comme résultant de la migration d'un seul fluide que de la circulation de deux fluides différents. L'altération est marquée par l'addition générale de C, S, H et K. Le Na semble redistribué à l'intérieur des zones d'altération et il y a parfois une faible soustraction du Si, du Mn et du Mg. Les éléments traces les plus communément ajoutés avec l'or sont le As, le Cs, le Li, le Rb et le W. Le gisement du lac Shortt est encaissé dans la faille de Shortt : une discontinuité de direction ENE et à pendage abrupt vers le N, matérialisée par un couloir de déformation ductile de puissance décamétrique. Les observations aux échelles mésoscopiques et microscopiques ainsi qu'une étude d'anisotropie de susceptibilité magnétique démontrent que le couloir de déformation se caractérise par des linéations vers la verticale, favorisant ainsi l'idée d'une faille à rejet pendage prédominant. Il s'agirait d'une faille inverse d'après les signes de sens de cisaillement perçus. Les observations directes et les mesures d'anisotropie de susceptibilité magnétique révèlent aussi que la faille a rejoué en coulissage. Les intrusions alcalines se sont mises en place durant ou avant la déformation ductile principale vers la verticale associée à la faille. Le gisement du lac Shortt ne semble pas résulter de plusieurs phénomènes minéralisateurs superposés ou de la remobilisation d'une préconcentration aurifère. Les minéralisations, dominées par la pyrite et qui marquent la déformation ductile de la faille, ont précipité durant la déformation principale vers la verticale associée à la faille. Six étapes de l'évolution structurale régionale ont été définies en considérant l'ensemble des observations structurales. L'étape Dl est à l'origine de plis mal connus sans fabrique associée. L'étape D2 est responsable de la formation de plis subverticaux, serrés à isoclinaux, orientés ENE et à plongée abrupte, et d'une fabrique de plan axial, qui sont prédominants à l'échelle régionale. Probablement en continuum avec l'étape D2, l'étape D3 est marquée par le développement des failles majeures ductiles de direction ENE et à rejet pendage prédominant, telles les failles d'Opawica et de Shortt. L'étape D4 correspond à la formation des failles fragiles à rejet pendage prédominant, de sens inverse. Ces failles représenteraient un motif anastomosé de plans de faiblesse inhérents à la structuration régionale préexistante illustrée par les plis et couloirs de déformation régionaux subverticaux et orientés ENE des étapes D2 et D3. L'analyse par la méthode graphique indique que les jeux sur ces plans préexistants de faiblesse expriment une extension subverticale et un raccourcissement NO-SE. Cette étape D4 a pu se faire dans un continuum avec les étapes D3 et D2 dans le cadre d'une déformation progressive non coaxiale dextre pouvant correspondre à un régime en transpression dextre. L'étape D5 se rapporte aux failles fragiles à rejet directionnel et oblique. D'après l'analyse par la méthode graphique, ces failles traduisent une extension E-0 et un raccourcissement N-S. Aussi, cette étape D5 semble disjointe du continuum de déformation envisageable pour les étapes D2, D3 et D4. L'étape D6 est celle de la formation des failles discrètes de direction NNE à NE et à jeu dextre-oblique. Dans le schéma d'évolution structurale proposé, les gisements étudiés se mettent en place durant les étapes structurales D3, D4 et D5. Le gisement du lac Shortt se met en place durant l'étape D3 alors que les étapes D4 et D5 voient la mise en place de gisements de type «veine de quartz». Des comparaisons structurales et les données géochronologiques disponibles laissent envisager que les trois étapes se sont produites entre 2 691 et 2 680 Ma environ. Il s'agit de trois catégories de gisements qui semblent représenter un seul type fondamental de gisement. Le schéma de mise en place proposé permet d'envisager une explication pour le style disséminé et le style veine des gisements aurifères étudiés en relation avec l'évolution de la nature des contrôles structuraux qui autorisent la circulation des fluides aurifères. Le style disséminé particulier au gisement du lac Shortt est lié à une déformation continuelle de nature ductile alors que le style veine est lié à une déformation épisodique de nature fragile.