Minéralogie et propriétés géophysiques des gîtes de zinc disséminé
dans les marbres du Supergroupe de Grenville - Volet géophysique
Projet DIVEX SC11
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Anomalie gravimétrique observée à la surface du sol pour un gîte tel que la zone « Swamp ». L’axe x est de direction est-ouest, l’ouest étant vers les valeurs positives (à droite de la figure). |
Problématique
La Ceinture Métasédimentaire Centrale du Grenville a un potentiel élevé en minéralisation de zinc. Un des types de minéralisation recherché consiste en sphalérite disséminée dans les marbres à trémolite/diopside (sans sulfures de fer) tel que le gîte Cadieux, près de Renfrew (Ontario), étudié par Noranda. Ces types de minéralisation sont explorés par géochimie de till essentiellement car les méthodes géophysiques ne semblent pas répondre. En particulier, les méthodes habituellement utilisées pour les sulfures de métaux de base, résistivité électrique/polarisation provoquée (P.P.) et magnétométrie ne donnent pas d’anomalies associées qui permettraient de définir des cibles.
Objectifs
Le projet SC11 a pour objectif général de caractériser les minéralisations zincifères disséminées dans les marbres et développer des méthodes géophysiques pour les rechercher. Ce projet comporte deux volets :
- Un volet de caractérisation géologique de ces minéralisations
- Un volet de caractérisation géophysique (ce projet)
- Expliquer la raison du manque de réponse
- Établir une base de données des propriétés physiques associées aux formations et à la minéralisation
- Évaluer le potentiel d’autres méthodes en modélisant les réponses de ces méthodes géophysiques à ce type de minéralisation et en déterminant leur potentiel de détection et caractérisation
- Conduire des tests de radar géologique en surface et en forage pour déterminer son potentiel pratique à mettre en évidence ce type de minéralisation
Méthode et résultats
On a d’abord analysé les propriétés physiques des formations et de la minéralisation sur des échantillons de carottes de forage et d’affleurements, et celles estimées à partir de levés géophysiques existants. On a ensuite évalué les réponses du sous-sol pour divers volumes et géométries basés sur les informations géologiques existantes (forages, cartographie). Les anomalies magnétiques sont associées aux occurrences d’amphibolites qui n’ont pas de liens structuraux ou génétiques avec la minéralisation. Les marbres calcaro-dolomitiques sont en général de densité plutôt élevée (2,84) et cette densité augmente avec la teneur de minéralisation en sphalérite disséminée (>3,00). Par conséquent, la gravimétrie pourrait être une méthode de prospection. Cette possibilité a été étudiée par modélisation numérique tridimensionnelle des réponses à la surface et en forage. Les résultats montrent que la méthode pourrait être utilisée avec succès autant dans la phase « détection » que dans la phase « évaluation ».
Les levés existants de polarisation provoquée ne montrent de réponses de faible résistivité et de chargeabilité significative que sur les quelques zones où la minéralisation en zinc se trouve associée la pyrite. Sinon, sur les zones de sphalérite seule, les résistivités sont élevées et les chargeabilités faibles. Des mesures de porosité effectuées sur des échantillons de la roche encaissante à la minéralisation (les marbres) montrent qu’elle est très faible, ce qui ne permet pas la génération de contact interfaciel électrolyte-minéralisation sulfurée nécessaire au mécanisme de chargeabilité.
Tomographie radar entre forages : (à gauche) distribution des mesures, (à droite) image des vitesses obtenue par inversion des données de temps d’arrivée.
Des mesures de constante diélectrique ont été réalisées en laboratoire sur des échantillons stériles et minéralisés préparés à cet effet. De manière générale, les constantes diélectriques ont une valeur de 8-9 pour les roches stériles et sont supérieures (10-32) pour les échantillons minéralisés. Comme la teneur exacte des échantillons minéralisés n’est pas connue, on ne peut établir une relation entre la teneur et l’importance de la constante diélectrique. Avec les contrastes de constante observés, on a évalué, par simulation numérique, la possibilité d’utiliser la méthode de radar géologique en forage pour détecter et délimiter les zones de minéralisations à teneur économique. Les réponses montrent que le mode réflexion serait approprié pour détecter la minéralisation et établir sa géométrie. Le mode transmission montre des variations trop faibles pour être utilisable en pratique.
Conclusions
Les mesures de propriétés physiques sur les échantillons de la propriété Cadieux ont montré que, pour ce type de minéralisation en sphalérite disséminée seule, ni la magnétométrie, ni la méthode de résistivité électrique et de polarisation provoquée (P.P.) ne sont utiles. Pour la première, il n’y a pas d’association étroite entre les anomalies magnétiques et la minéralisation. Pour la seconde, la porosité très faible des roches et l’absence de pyrite (ou autres sulfures de fer) empêchent l’apparition d’anomalies de conductivité et de chargeabilité.
Par contre, par les variations de densité et de permittivité électrique directement liées à la teneur en sphalérite (ou en zinc), la méthode gravimétrique en surface et en forage, ainsi que la méthode radar en forage, pourraient permettre la détection et la caractérisation des dépôts de sphalérite. En ce qui concerne la gravimétrie, l’anomalie est fonction de la densité du minerai, elle-même directement proportionnelle à la teneur en zinc. L’utilisation conjointe des deux méthodes permettrait de mieux définir la géométrie (radar et gravimétrie) et d’estimer le tonnage plus précisément (gravimétrie).
