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Métallogénie et pétrologie des gîtes de Ni-Cu-Co-EGP associés aux intrusions
mafiques-ultramafiques de la Province de Grenville

Projet DIVEX SC14

Responsable du projet Marc Constantin, UQAM, courriel

Diagramme multiéléments normalisés au manteau primitif pour les roches gabbroïques des indices de la Ceinture de Portneuf-Mauricie. © M. Constantin 2005.

Introduction

Durant les années 1990 la croissance de la demande mondiale pour les EGP (éléments du groupe du platine) a été de 5% par année (Hulbert, 2003). Les besoins en Pt et Pd sont donc grandissants et en particulier dans l’industrie automobile pour la fabrication des convertisseurs catalytiques et dans l’électronique pour la confection des semi-conducteurs.

La plupart des hypothèses de genèse des principaux gîtes de Ni-Cu-ÉGP ont généralement pour prémisse que la minéralisation est associée à des magmas issus de panaches mantelliques situé dans un domaine intraplaque continental et parfois localisé dans un rift continental. Il semble que ce contexte tectono-magmatique réunit les conditions propices à la formation des sulfures d’origine magmatique. Cependant il n’est pas exclu que d’autres contextes et d’autres processus génétiques peuvent générer des gîtes de Ni-Cu-ÉGP.

Problématique

Serait-il possible de trouver ce même type de gîte de Ni-Cu au Québec? Nous croyons qu’un endroit très favorable se situe dans la ceinture de Mauricie-Portneuf et dans la région du Lac Renzy en Outaouais. Le contexte paléogéodynamique de la ceinture de Mauricie-Portneuf a été interprété comme celui d’un arc continental. Dans cette région plusieurs indices de Ni-Cu-ÉGP ont été inventoriés par Poirier (1988) mais leur origine, mode de formation et relations temporelles avec l’activité magmatique régionale restent méconnues. Dans les régions mentionnées ci-haut, deux mines ont été exploitées par le passé : celle du Lac Renzy et celle du Lac Édouard. Cependant dans ces régions, nous notons l’absence d’études géoscientifiques intégrant à la fois les aspects de la géochimie des ÉGP et métaux communs, de la pétrologie ainsi que de la géochimie des éléments majeurs et traces. Ce manque d’information est un handicap sérieux à la création et à l’applicabilité de modèles métallogéniques pertinents pour l’exploration minérale.

Les facteurs favorables à la minéralisation de Ni-Cu-EGP dans ces localités sont:

1. La ceinture de Mauricie-Portneuf représente une zone de suture tectonique régionale;
2. Sulfures enrichis en métaux (Lac Nadeau à rapport Cu/Pd mantellique);
3. Présence de gabbro hétérogranulaire à texture variable, et de brèches;
4. Roches primitives (mafiques à olivine et ultramafique);
5. Disponibilité de contaminants crustaux (paragneiss) favorisant l’immiscibilité des sulfures et leur précipitation.

Objectifs

Les objectifs de ce projet sont de :

• Développer des modèles métallogéniques et pétrogénétiques pertinents pour l’exploration minérale et qui expliquent la formation des intrusions et de la minéralisation de Ni-Cu-Co-ÉGP dans l’environnement non traditionnel du magmatisme d’arc continental.
• Déterminer les relations temporelles et spatiales des intrusions minéralisées avec l’activité magmatique régionale. Préciser l’environnement paléotectonique, l’âge, les dimensions et la géométrie des intrusions. Établir la chronologie de mise en place et les liens co-génétiques des intrusions.
• Définir des critères géochimiques d’évaluation de la fertilité des intrusions. Développer des guides pétro-géochimiques qui permettront de distinguer les intrusions fertiles en EGP de celles qui sont pauvres.

Afin d’atteindre ces objectifs, notre choix s’est porté vers les régions de la Province de Grenville où des gîtes de Ni-Cu ont été exploités, soit :

1. La mine du lac Édouard dans la ceinture de Mauricie-Portneuf où 69 000 tonnes à 1.5% Ni et 0.5% Cu ont été extraites.
2. La mine du lac Renzy dans le nord de l’Outaouais où 716 000 tonnes à 0.72% Ni et 0.70% Cu ont été extraites.

Le but est donc de comprendre l’origine des minéralisations en Ni-Cu-ÉGP et des intrusifs mafiques-ultramafiques et de développer des modèles génétiques adaptés au contexte paléotectonique. Un survol succinct des caractéristiques de tous ces indices permet de souligner plusieurs similarités dont l’omni-présence de gabbro et de pyroxénite à olivine comme lithologies hôtes de la minéralisation. Des différences aussi existent telles que l’abondance variable de l’olivine d’un indice à l’autre. Pourquoi les intrusions sont tantôt faiblement minéralisées, tantôt fortement minéralisées, et quels sont les facteurs qui contrôlent la teneur en métaux des sulfures ? Ces intrusions sont-elles contemporaines ou co-magmatiques ? Quels sont pour chaque indice les effets du métamorphisme et de la déformation ? Est-ce que des masses de sulfures semblent manquantes ?

Méthode

Afin d’atteindre les objectifs du projet, les travaux de terrain et de laboratoire inclus :

• La visite, l’échantillonnage, la description et au besoin la cartographie détaillée des 10 intrusions mafiques-ultramafiques minéralisées suivantes: Lac Nadeau, Lac-à-la-Vase, Lac Édouard, Boivin, Lac Matte, Rochette, Lac Kennedy et Lac Mékinac, Réservoir Blanc, Lac Renzy. Tous ces indices contiennent, à tout le moins, une minéralisation disséminée (<30% de sulfures) alors que l’indice Rochette et les gîtes du Lac Renzy et du Lac Édouard montrent aussi des sulfures de type matriciel (30-80% sulfures) ou massif (>80%).
• L’analyse lithogéochimique des métaux communs (Ni, Cu, Co, Cr, Sc incluant As, Se) et précieux (Au, Pt, Pd, ainsi qu’une sélection d’échantillons pour l’analyse complète des EGP), le S et le rapport isotopique δ³⁴S afin de contraindre l’origine du soufre, les éléments majeurs et traces (lanthanides, Hf, Th, Ta).
• La pétrographie de minéraux silicatés et sulfurés et leurs textures.
• La composition minéralogique des silicates (Ni dans l’olivine; Cl, F dans l’apatite) et des sulfures à l’aide de la microsonde électronique.
• La datation U-Pb sur zircon d’affleurements-clés de deux intrusions minéralisées.

Brèches typique de gabbros à olivine avec des enclave leucocrates de l'indice du Lac Nadeau © M. Constantin.

Conclusions

Les indices de la Ceinture de Portneuf-Mauricie présentent de nombreuses caractéristiques communes. Les corps intrusifs contenant les indices sont constitués de roches gabbroïques (± olivine, ± quartz), de pyroxénites (± olivine, ± plagioclase), et de péridotites. La minéralisation est composée de sulfures essentiellement disséminés, excepté dans le cas de l’indice du lac Édouard où des sulfures massifs sont également présents. Les sulfures de l’indice du lac Édouard présentent d’ailleurs la particularité d’avoir cristallisé avant ou durant la cristallisation des olivines. Globalement, les sulfures des indices étudiés présentent un degré d’enrichissement élevé en Ni et un enrichissement plus ou moins important en Cu. L’indice du lac Nadeau est le seul de ces indices à présenter des sulfures également enrichis en métaux usuels et précieux. Du point de vue géochimique, les roches gabbroïques contenant les minéralisations présentent des signatures typiques des environnements de type arc magmatique. L’indice du Lac-à-la-vase presente cependant une composition distincte, qui ressemble à la signature des magmas de type E-MORB. Quelque soit l’indice considéré, le soufre impliqué dans la formation des sulfures présente une origine magmatique ou crustale.

Références

HULBERT, L. (2003) Magmatic platinum group element environments in Canada : present and future exploration target areas. GAC Howard Street Robinson lecture 2002, Misc. Publ. 2, CD-ROM.

POIRIER, G. (1988) Étude métallogénique de gîtes de nickel, cuivre et platinoïdes de l’ouest de la province de Grenville, Québec. Mémoire de maîtrise, Université du Québec à Montréal, 299 p.