Études isotopiques (Nd et Sr) et géochronologiques des
kimberlites et lamprophyres du Québec
Projet DIVEX SC8b
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Carte géologique générale montrant la position des kimberlites et des lamprophyres de même que les zones structurales proposées (modifiée de Moorehead et al. 1999). |
Introduction
La découverte de kimberlites diamantifères à Lac-des-Gras dans les Territoires du Nord-Ouest a démontré le potentiel et la faisabilité économique de l'exploration diamantifère dans le Bouclier Canadien. Cette découverte ainsi que celles en Alberta, en Saskatchewan et en Ontario ont donné un nouvel élan pour l’exploration diamantifère dans le Bouclier Canadien au Québec. Des roches avec des affinités kimberlitiques ont depuis longtemps été reconnues au Québec, plus particulièrement les cheminées jurassique de l’Île Bizard et de Témiscamingue, et plus récemment les régions des monts Torngat et Otish. L’identification de diamants dans ces deux dernières régions ont permis d'accélérer l'exploration du diamant au Québec.
Objectifs
Ce projet vise à caractériser l'âge, la composition isotopique et géochimique des roches kimberlitiques du Québec afin de fournir un cadre pour l'exploration dans ces roches de composition diverse et peut-être fournir des contraintes pour l’exploration. Ce projet se concentre sur les compositions isotopiques (Sm-Nd et Rb-Sr) et les âges des suites d’échantillons.
Méthode
L'année 2002-2003 a vu le lancement d'une ambitieuse campagne d’échantillonnage des kimberlites-lamprophyres à travers le Québec suivie, en 2003-2004, d’un vaste programme d’analyses d’éléments majeurs et trace (McGill) et d'analyses des isotopes radiogéniques (UQAM). Les échantillons proviennent en grande partie du Bouclier Canadien et des champs de kimberlites connus comme ceux de Témiscamingue, des Monts Otish, des Monts Torngat, du Lac Aigneau, du Lac Leclaire. Les lamprophyres montérégiennes ont également été inclus afin de les comparer avec celles du Bouclier.
Les échantillons prélevés dans les différents champs de kimberlites et lamprophyres ont été réduits en gravier fin et inspectés au microscope afin d'enlever les fragments originaire de la croûte qui pouvaient contaminer les analyses chimiques. La fraction géochimiques a été analysée pour les éléments majeurs et trace par le groupe du projet SC-8a tandis que la fraction isotopique a été analysée pour les isotopes Sm-Nd et Rb-Sr par le groupe de ce projet (SC-8b). Les éléments majeurs et quelques éléments traces ont été analysés par fluorescence aux rayons X tandis que la plupart des éléments trace ont été analysés par ICP-MS. Les échantillons pour les analyses isotopiques ont subi une dissolution chimique et une séparation élémentaire et ont été analysés par spectrométrie de masse à ionisation thermique.
Nd en fonction des isotopes de Sr pour les kimberlites et les lamprophyres du Québec superposés sur les champs de kimberlites de Groupe I et Groupe II.
Résultats et conclusions
Les kimberlites et lamprophyres du Québec appartiennent à l'un de quatre groupes post-Archéen: Protérozoïque, Grenville, Cambrien et Jurassique. Ce nouveau jeu de données révèle des effets mineurs de contamination par la croûte parmi les échantillons à faible abondance en éléments lithophiles à ions larges (LILE) et ETR, mais des influences de cheminées (OIB) et mantelliques de type MORB parmi les échantillons non-contaminés. Bien que la composition isotopique des différents groupes soit indépendante du contenu en diamants, la préservation générale des diamants dans un magma kimberlitique dépend d’un état d’oxydation réduit (non contaminé). La contamination par la croûte conduit à l'oxydation du magma et de la résorption des diamants. Ainsi, l’absence de diamants dans la suite Torngat peut refléter, en partie, le degré élevé de contamination par la croûte de ces dykes. Par comparaison, moins de contamination dans la suite Otish signifie moins de résorption et éventuellement plus de diamants. Cela ne signifie cependant pas que l'abondance de diamants est contrôlée par la contamination; simplement que celle-ci joue un rôle dans leur conservation. Par exemple, les données isotopiques indiquent que l’alnoite de l'Île Bizard est contaminée, alors que la le lamprophyre de Ayer’s Cliff conserve une signature mantellique. Toutefois, l’absence de diamants dans ces deux lithologies a plus à voir avec l'épaisseur de la lithosphère qu’avec l’état d’oxydation ou les sources de manteau.
Les quatre groupes d'âge identifiés dans cette étude pourraient être liés à des zones structurales spécifiques identifiées par Moorhead et al. (1999). Les dykes de lamprophyres protérozoïques sont en grande partie confinés au Craton Supérieur dans le nord du Québec. Le groupe du Cambrien semble être lié à des zones structurales orientées NW-SE qui sont perpendiculaires à la suture paléo-Iapetus dans le sud du Québec. Le groupe du Jurassique-Crétacé est lié à la trace du « Great Meteor Hotspot » décrit par Heaman et Kjarsgaard (2000). Le Groupe de Grenville est le plus problématique (voir le rapport). Les régions les plus intéressantes pour le diamant semblent être reliées à des zones qui ont traversé la croûte archéenne qui n'était pas auparavant exploitée. Ceci suggère que le potentiel diamantifère le plus intéressant au Québec sera dans des régions où les kimberlites d’âge cambrien ont pénétrés une croûte archéenne.
