Étude de la distribution spatiale des gisements orogéniques le long de failles archéennes majeures
Projet DIVEX-B SC38
Géologie simplifiée des failles Porcupine-Destor et Cadillac-Larder Lake. Les points jaunes représentent les mines aurifères. |
Introduction
Les failles majeures d’importance crustale, comme les failles de Boulder–LeFroy, Cadillac– Larder Lake ou de Destor–Porcupine, représentent les principales métallotectes des gisements d’or orogénique au sein de ceintures de roches vertes archéennes. Ces structures contrôlent la distribution de gisements orogéniques, en agissant comme conduit aux fluides hydrothermaux de source profonde (Goldfarb et al., 2001; Groves et al., 2003; Kerrich et al., 2000). Malgré l’association bien établie entre ces structures importantes et leur extension verticale avec les gisements aurifères, la distribution des gisements le long de ces couloirs de déformation reste hétérogène et irrégulière.
À l’échelle du camp minier, les géologues d’exploration peuvent avoir recours à certains facteurs récurrents, afin d’explorer pour des gisements aurifères de type orogénique au sein de ceintures de roches vertes archéennes. Plusieurs travaux traitant de leur mise en place (Groves et al, 2000; Cox et al.,2001; Sibson, 2001) traitent de ces pistes d’exploration. L’efficacité de ces approches est par contre très dépendante de la localité de la région prospectée et de sa dimension. Les approches prédictives régionales présentent justement un niveau de difficulté accrue à cause de la variété d’environnements géologiques rencontrés.
Quelques études se sont penchées sur la problématique de la distribution régionale de gisements le long des grandes failles (Weinberg, 2004; Groves et al., 1998; Harcouet-Menou et al., 2009 ). Nous proposons ici une approche particulière qui ne se concentre pas uniquement sur les dépôts d’importance majeure. C’est une approche régionale qui tient compte de la majeure partie des minéralisations.
Objectifs
L’objectif principal de cette étude est de considérer le système minéralisateur en entier afin de caractériser la distribution spatiale des gisements aurifères de type orogénique le long de failles archéennes d’importance. L’étude s’est concentrée à déterminer s’il existe une relation mathématique caractérisant la distribution spatiale des gisements d’or orogénique le long de grands couloirs de déformation archéens ou si la localisation d’un gisement est indépendante de la position spatiale des autres. De plus, l’étude s’intéresse à la possibilité d’évaluation de potentiel offerte par une telle relation mathématique qui pourrait être convertie en probabilité spatiale.
Méthodologie
L’analyse spatiale des gisements d’or de type orogénique le long de la CLLF s’est effectuée en utilisant la banque de données publique du MRNF, le SIGÉOM. L’étude se concentre donc sur la portion québécoise de la CLLF où la faille marque la frontière entre les Sous-provinces de l’Abitibi et du Pontiac. Ce segment de la FCLL représente une longueur d’environ 160 km et presque 80% de la longueur totale de la faille.
En 2D, les failles sont représentées par une ligne. Toutefois, afin de tenir compte de la zone de dommage ainsi que de plusieurs failles associées et du pendage, qui correspondent à une zone bien plus large, une zone tampon d’au moins 1 km sera délimitée dans le but d’effectuer l’analyse spatiale. Les dépôts aurifères le long de la totalité des portions québécoises de la FCLL ont d’abord été classés afin de ne traiter que les gisements de type orogénique, tel que défini par Groves (1998), pour ainsi éviter d’incorporer d’autres types de minéralisations ayant des mécanismes ou des périodes de formation différentes. Cette classification a été faite en se basant sur les teneurs en métaux de base et en argent ainsi que sur la littérature disponible concernant la nature des minéralisations (Couture, 1996, Legault & Rabeau, 2006; Pilote et al., 2000; Lafrance et al., 2003; Poulsen et al., 2000; Robert et al. 2005; Dubé and Gosselin, 2007). Un total de 72 gisements a été retenu pour l’étude de distribution spatiale le long de la FCLL.
A) Distribution des gisements aurifères de l’étude (points jaunes) et trace de la faille CLLF (ligne rouge) avec la zone tampon de 1000m (ligne jaune). B) gisements aurifère projetés sur la trace de la FCLL.
La distribution des fréquences cumulatives Fd a par la suite été calculée et mise en relation avec le log de la l’inter-distance curvilinéaire d entre gisements successifs calculé. Plusieurs modèles de distribution théorique ont été testés en utilisant la méthode des moindres carrés pour expliquer la distribution cumulée de des distances curvilinéaires d. Le modèle le plus approprié pour des distances curvilinéaires d variant entre 315 m à 5615 m, défini en utilisant la méthode des moindres carrés, est un modèle de distribution théorique FD [d] basé sur une distribution de type log-uniforme (R2 = 0.993, N = 65).
Fréquence cumulative des inter-distances curvilinéaires entre gisements aurifères successifs le long du segment est de la FCLL.
Le modèle de distribution spatiale selon une loi log-uniforme FD [d] trouvé pour les gisements aurifères de type orogénique le long de la FCLL a été testé le long de d’autre faille archéenne similaire. Cet exercice avait comme objectif de déterminer si la loi observable est le fruit du hasard ou si elle peut être considérée comme étant le résultat d’un phénomène naturel récurrent pour ce type de minéralisations. La méthodologie présentée plus haut a donc été appliquée à la deuxième plus importante structure de la ceinture de l’Abitibi, la faille Porcupine-Destor (FPD).
Discussion
Les résultats de cette étude montrent que l’inter-distance curvilinéaire le long d’une faille de premier ordre entre deux gisements d’or de type orogénique successifs est uniformément distribuée selon une loi log uniforme log(d) pour des distances variant entre 315 à 5600 m. La distribution de la fréquence cumulative calculée avec une inter-distance euclidienne présente une loi plus complexe de type log-normale. Considérant que les mesures de distance ont été effectuées le long d’une faille d’importance crustale, le modèle théorique renforce l’idée que les failles majeures ont un rôle prédominant dans la formation des gisements aurifères et sur le contrôle de la circulation hydrothermale du secteur. On est aussi en droit de prétendre que cette relation mathématique peut apporter des éléments de réponse par rapport è la circulation de fluides au sein de structures similaires. La relation d’inter-distance suggère aussi que le contrôle principal sur les minéralisations aurifères s’effectue à très grande échelle et que la portée de l’influence des sites de mise en place des gisements, zones en dilatation ou piège structuraux, soit très locale.
La distribution des fréquences cumulatives FD [d] des distances curvilinéaires D entre deux gisements aurifères voisins représente la proportion d’occurrences de gisement trouvé à l’intérieur d’une distance d d’un gisement connu. En considérant le nombre de gisements utilisés dans l’étude, cette relation peut être interprétée comme représentant la probabilité conditionnelle de trouver un gisement à une distance inférieure à d à partir d’un gisement connu le long de la faille. La distribution théorique FD [d] donc été utilisée afin d’évaluer la probabilité de présence des gisements non découverts le long de la FCLL. Les gisements montrant une inter-distance plus importante que celle prédite par le modèle théorique ont donc été interprétés comme étant indicatrice de zones à haut potentiel.
a) Inter-distance curvilinéaire interpolée sur une grille régulière de 2km centre sur la trace de la FCLL b) Carte de probabilité pour la découverte de gisements d’or orogénique non découverts avec différents niveaux de confiance variant de 0 à 1.
Références
Couture, J.-F. 1996. Gisements metalliques du district de Rouyn-Noranda. In: Métalogénie et évolution de la région de Rouyn-Noranda (edited by Couture, J.-F. & Goutier, J.) MB 96-06. Ministère des Ressources naturelles du Québec, 11-18.
Cox, S. F., Knackstedt, M. A. & Braun, J. (2001). Principles of structural control on permeability and fluid flow in hydrothermal systems. In: Structural controls on ore genesis (eds. Richards, J. P. & Tosdal, R. M.). Reviews in Economic geology, 14. Society of Economic Geologists.
Dubé, B., and Gosselin, P., 2007, Greenstone-hosted quartz-carbonate vein deposits, in : Mineral Deposits of Canada: A Synthesis of Major Deposit-Types, District Metallogeny, the Evolution of Geological Provinces, and Exploration Methods, Godfellow, W.D, ed., Geological Association of Canadca, Mineral Deposit Division, Special Publication No. 5, 46-73.
Goldfarb, R. J., Groves, D. I., Gardoll, S. (2001). Orogenic gold and geological time: a global synthesis. Ore Geology Reviews, 18, 1-75.
Groves, D. I., Goldfarb, R. J., Robert, F., Hart, C. R. J. (2003). Gold deposits in metamorphic belts: overview of current understanding, outstanding problems, future reaserch, and exploration significance. Economic Geology, 98, 1-29.
Rabeau, O. Legault, M., Cheilletz, A., Jébrak, M., Royer, J.-J., Cheng, L.-Z. (sous presse). Gold potential of a hidden Archean fault zone, the case of the Cadillac-Larder Lake Fault. Exploration and Mining geology.
Groves, D. I., Goldfarb, R. J., Knox-Robinson, C. M., Ojala, J., Gardoll, S., Yun, G. Y., Holyland, P. (2000). Late-kinematic timing of orogenic gold deposits and significance for computer-based exploration techniques with emphasis on the Yilgarn Block, Western Australia. Ore Geology Reviews, 17, 1-38.
Groves, D. I., Goldfarb, R. J., Gebre-Mariam, M., Hageman, S. G., Robert, F. (1998). Orogenic gold deposits: A proposed classification in the context of the crustal distribution and relationship to other deposit types. Ore Geology Reviews, 13 1-5), 7-27.
Groves, D. I., Goldfarb, R. J., Robert, F., and Hart, C. R. J. 2003. Gold deposits in metamorphic belts: overview of current understanding, outstanding problems, future reaserch, and exploration significance. Economic Geology, 98, 1-29.
Harcouet-Menou,V, Guillou-Frottier, L Bonneville, A., Adler, P. M. Mourzenko, V., 2009, Geofluids, Hydrothermal convection in and around mineralized fault zones: insights from two- and three-dimensional numerical modeling applied to the Ashanti belt, GhanaVolume 9 Issue 2, 116 – 137.
Kerrich, R., Goldfarb, R. J., Groves, D. I., Garwin, S. (2000). The Geodynamics of World-Class Gold Deposits: Characteristics, Space-Time Distribution, and Origins. In: Gold in 2000 (eds. Hageman, S. G. & Brown, P. E.). Reviews in Economic geology, 13, 500-551.
Lafrance, B., Moorhead, J. and Davis, D. W. 2003. Cadre géologique du camp minier de Doyon-Bousquet-LaRonde. Ministère des Ressources naturelles, Québec, 43 p.
Poulsen, K. H., Robert, F. and Dubé, B. 2000. Geological classification of Canadian gold deposits. Geological Survey of Canada, 106 p.
Rabeau, O, Legault, M., Cheilletz, A, Jébrak, , L. Z., and Royer, J.J., 2010, Gold potential of a hidden Archean fault zone: the case of the Cadillac-Larder Lake Fault, accepted, Journal of Mining and Exploration geology.
Robert, F Poulsen, H, and Cassidy, KF, 2005 , Gold metallogeny of the Yilgarn and Superior cratons, conomic Geology 100th Anniversary volume , 2005
Sibson, R.H., 2001. Sismogenic Framework for hydrothermal transport and ore deposition. In: Structural Controls on Ore Genesis (eds. Ricahrds J. P., Tosdal, R. M.). Review in economic Geology, 14, 1-24.
Sibson R.H.1; Scott J., 1998, Stress/fault controls on the containment and release of overpressured fluids: Examples from gold-quartz vein systems in Juneau, Alaska; Victoria, Australia and Otago, New Zealand, Ore Geology Reviews , Volume 13, Number 1, 293-306.
Weinberg, R. F., Hodkiewicz, P. F., Groves, D. I., 2004. What controls gold distribution in Archean terranes? Geology, 32, 545-548.
