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Mobilité des éléments et formation de gîtes polymétalliques au sein des systèmes à oxydes de fer et altération en éléments alcalins, zone magmatique du Grand lac de l’Ours, Territoires du Nord-Ouest, Canada.

Montreuil, Jean-François (2016). Mobilité des éléments et formation de gîtes polymétalliques au sein des systèmes à oxydes de fer et altération en éléments alcalins, zone magmatique du Grand lac de l’Ours, Territoires du Nord-Ouest, Canada. Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de la terre, 398 p.

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Résumé

Les gisements polymétalliques à Oxyde de Fer–Cuivre–Or (IOCG) ainsi que les gisements affiliés au sein de systèmes hydrothermaux régionaux à oxydes de fer et altération en éléments alcalins représentent des cibles d’exploration prometteuses dans plusieurs provinces géologiques canadiennes ainsi qu’à travers le monde. Toutefois, les territoires ciblés ont été jusqu’à présent faiblement explorés et dans plusieurs cas, les connaissances géologiques y sont fragmentaires et/ou acquises avant l’identification des gisements IOCG. Les districts IOCG se caractérisent aussi par de nombreux indices minéralisés d’associations métallifères diverses qui généralement ne sont pas intégrés au sein d’un modèle métallogénique unifié. Cette situation réduit les probabilités de reconnaître le potentiel IOCG de certaines provinces géologiques. Cette thèse de doctorat propose de nouvelles approches d’exploration pour les gîtes IOCG qui découlent de recherches dans une région d’étude canadienne. Les méthodes proposées aident à cibler, à l’échelle d’une région ou d’un gisement, les zones d’un système hydrothermal à oxydes de fer et altération en éléments alcalins (IOAA) ayant le plus haut potentiel de découverte de gîtes IOCG ou affiliés. Cette approche aide aussi à prédire les types de minéralisations qui peuvent s’y retrouver en fonction des altérations observées. Sont ainsi étudiés les gîtes à oxyde de fer apatite, les gîtes d’uranium encaissé dans des albitites, certains skarns et les gîtes IOCG à magnétite et à hématite. Les contributions de cette thèse sont basées sur les systèmes IOAA de la zone magmatique du Grand lac de l’Ours (GBMZ), située aux Territoires du Nord-Ouest (Canada), et des études comparatives avec des systèmes IOAA retrouvés à travers le monde. La GBMZ comporte des édifices volcano-plutoniques et des batholites d’affinité calco-alcaline à shoshonitique et est interprétée comme un arc continental paléoprotérozoïque. Elle s’est formée entre 1,87 et 1,84 Ga sur les roches volcano-plutoniques et méta-sédimentaires du terrane d’Hottah accrétées au Craton de l’Esclave lors de l’orogenèse caldérienne à 1882 Ma. De nombreux systèmes IOAA, dont plusieurs contiennent des indices ou des gisements IOCG et affiliés, se sont formés le long de la GBMZ, principalement entre 1873 et 1866 Ma. L’altération hydrothermale dans les systèmes IOAA évolue systématiquement d’altération sodique d’extension plurikilométrique vers des altérations de haute température (HT) calcique– fer, HT potassique–fer, de faible température (LT) potassique–fer et LT calcique–fer. Ces stades d’altérations sont typiquement suivis d’altérations épithermales et de veines de quartz communément minéralisées. Chaque altération IOAA documentée dans la GBMZ est caractérisée par une signature chimique et des enrichissements en métaux distincts. Les zones d’altérations sodiques sont principalement distribuées en marge des zones minéralisées, car elles sont formées plus près des centres thermiques du système et le long de plusieurs failles majeures de la région. L'altération sodique forme généralement des zones de lessivage pour plusieurs éléments. L’altération HT calcique–fer est caractérisée par d’importants enrichissements en Fe et dans certains secteurs en éléments du groupe des terres rares (ÉTR) et en vanadium, pouvant mener à la formation de gîtes de fer riches en ÉTR et/ou vanadium. Les métaux tel que le cobalt, le cuivre et le nickel peuvent aussi être faiblement à modérément enrichis à ce stade, mais en quantité insuffisante pour former des zones minéralisées d'importance. Les altérations calcique–fer–potassique, HT potassique–fer et LT potassique–fer, lorsqu’intenses et avec une étendue spatiale hectométrique à kilométrique, sont principalement associées à la formation de minéralisations IOCG et de gîtes d’uranium encaissés dans des albitites. L’intensité de l’altération hydrothermale dans les systèmes IOAA de la GBMZ combinée à la formation de gîtes IOCG, d’uranium encaissé dans des albitites, d’oxyde de fer–apatite potentiellement riches en ÉTR et vanadium et de minéralisations polymétalliques épithermales tardives calquent le portrait métallogénique des systèmes IOAA contenant des gîtes IOCG de classe mondiale. La GBMZ, avec ses nombreux systèmes IOAA potentiellement fertiles en divers styles de minéralisations polymétalliques, devient une cible attrayante pour l’exploration pour les gîtes IOCG, d’uranium encaissés dans des albitites et de fer±ÉTR–vanadium.

Abstract

Iron oxide copper–gold (IOCG) and affiliated deposits are promising targets for geological exploration in many Canadian geological provinces, but also across the world. However, because metallogenic models for IOCG exploration were only recently developed, exploration and discoveries of IOCG and affiliated deposits have been hampered in under-explored territories and terrains where the geological knowledge is incomplete and/or where the main exploration and mapping campaigns took place before the recognition of the IOCG deposit clan. The formation of polymetallic showings with diversified metal associations characterizes many IOCG districts. However the relations between the showings are generally not integrated in a unified metallogenic model, minimizing the chances to recognize the IOCG potential of certain geological provinces. This thesis proposes new geological and geochemical methods for IOCG exploration in iron oxide alkali altered (IOAA) hydrothermal systems based on recent research in the Canadian IOAA province of the Great Bear magmatic zone (GBMZ; Northwest Territories). The methods developed in this thesis facilitates the recognition of the prospective sectors of an IOAA system at regional to deposit scales and the prediction of the metal assemblages likely to be found in potential ore zones. This thesis particularly focuses on iron oxide–apatite, albititehosted uranium deposit, some Zn–Pb–(Cu) skarns and magnetite to hematite group IOCG deposits. The results and interpretations presented in this thesis are drawn from the IOAA systems of the GBMZ and comparative studies with other IOCG deposits around the world. The GBMZ is a volcano-plutonic belt of calc-alkaline to shoshonitic affinity interpreted as a paleoproterozoic continental volcanic arc. It was formed between 1.87 and 1.84 Ga on the volcano-plutonic and metasedimentary rocks of the Hottah terrane, accreted to the Slave Craton at 1882 Ma during the Calderian orogeny. Many IOAA systems comprising IOCG and affiliated mineralization and deposits were formed in the GBMZ mostly between 1873 and 1866 Ma. Hydrothermal alteration in the GBMZ IOAA systems follows a systematic evolution sequence from regional-scale sodic alteration in the early stages to high temperature (HT) calcic–iron, HT potassic–iron and then to low temperature (LT) potassic–iron and LT calcic–iron alteration. Epithermal alteration and quartz veins typically followed the main IOAA alteration stages to form additional zones of mineralization in which the metal associations typically reflect the metal associations documented in their host IOAA alteration. Each hydrothermal alteration formed in an IOAA system has a specific chemical signature and distinct metal assemblages. Sodic alteration is formed close to the thermal centers and along regional structures of an IOAA district and is generally a leaching stage. It is characteristically external to the IOCG mineralization zones, either because of differential exhumation or its far larger spatial distribution. HT calcic– iron alteration is characterized by important iron enrichment and can be associated with substantial rare earth elements (REE) and vanadium enrichments that may lead to the formation of iron oxide–apatite (IOA) deposits enriched in vanadium and/or REE. Cobalt, copper and nickel can also be incipiently to moderately enriched at the HT calcic–iron alteration stage, but not to the extent of forming significant mineralized zones. Calcic–iron–potassic, HT potassic–iron and LT potassic–iron alteration stages are, where intense and hectometer to kilometer in scale, associated with IOCG and albitite-hosted uranium mineralization. The intensity of hydrothermal alteration in the GBMZ IOAA systems combined with the formation of IOCG, albitite-hosted uranium, IOA potentially endowed in vanadium and REE, and polymetallic epithermal mineral deposits mimic the metallogenic portray of the IOAA districts elsewhere in the world that comprise world class IOCG or affiliated deposits. This makes the GBMZ an attractive target for mineral exploration.

Type de document: Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Corriveau, Louise
Co-directeurs de mémoire/thèse: Ross, Pierre-Simon
Mots-clés libres: Zone magmatique; Grand lac de l'Ours; Territoirs du Nord-Ouest; altérations hydrothermales; oxydes de fer–cuivre–or; IOCG; oxydes de fer; altération en éléments alcalins; IOAA; oxydes de fer–apatite; IOA; uranium encaissé dans des albitites; géochimie; NICO; Sue-Dianne; Kiruna
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 21 mars 2016 21:22
Dernière modification: 29 mars 2016 21:19
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/3347

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