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Les zones d'altération comme vecteur d'exploration des ceintures volcano-plutoniques felsiques metamorphisées a haut-grade : concepts et exemple du système hydrothermal de la Romaine dans la province de Grenville.

Bonnet, Anne-Laure (2009). Les zones d'altération comme vecteur d'exploration des ceintures volcano-plutoniques felsiques metamorphisées a haut-grade : concepts et exemple du système hydrothermal de la Romaine dans la province de Grenville. Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de la terre, 459 p.

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Résumé

Les zones d'altération hydrothermale métamorphisées à haut-grade forment des unités diagnostiques qui représentent des vecteurs d'exploration efficaces pour la recherche de gîtes hydrothermaux fossiles. Toutefois, leur identification lors de travaux d'exploration et de cartographie régionale en terrains gneissiques vierges peut être sévèrement entravée par leur ressemblance avec des roches métasédimentaires ou des paléosols métamorphisés. Afin de contrer ces difficultés et d'évaluer ou de réévaluer le potentiel minier des terrains gneissiques, souvent méconnus et sous-explorés, une stratégie d'exploration a été établie dans le cadre de ce doctorat. Cette stratégie se base sur l'utilisation méthodique de clés d'observation de terrain axées principalement sur les empreintes minéralogiques et texturales des gneiss. Ces clés d'observation offrent des pistes de réflexion permettant, dans un premier temps, de diagnostiquer les protolites des gneiss et de retracer les systèmes hydrothermaux métamorphisés. Lorsqu'un système hydrothermal a été reconnu, l'application de ces clés d'observation permet, dans un deuxième temps, de tracer en détailles différents types d'altération et de cibler les unités importantes pour des études lithogéochimiques; lesquelles permettront de confirmer les hypothèses de terrain et d'établir des modèles métallogéniques appropriés. Cette stratégie d'exploration a été appliquée systématiquement lors de levés géologiques réalisés dans les terrains gneissiques du secteur sud-est du domaine de Natashquan, dans la Province de Grenville orientale. Elle a contribué à la découverte de plusieurs foyers d'hydrothermalisme et de minéralisation cuprifère, associés à un contexte volcano-plutonique felsique métamorphisé aux faciès des amphibolites à celui des granulites. Ce contexte volcano-plutonique comprend quatre centres volcaniques de 1,50 Ga, affleurant parmi des intrusions synvolcaniques gneissiques, typiques de l'arc magmatique continental pinwarien de 1,52-1,46 Ga. Ces centres volcaniques sont sus-jacents à une séquence sédimentaire arénacée, typique du Groupe de Wakeham. Ils sont composés principalement par des roches volcanoclastiques rhyolitiques à dacitiques présentant une texture fragmentaire très bien préservée. Dans certains centres volcaniques, les unités volcanoclastiques sont associées à des laves rhyolitiques rubanées et du porphyre. Localement, ces centres volcaniques sont sous-jacents à une unité composite d'amphibolite renfermant des laves mafiques et des filons-couches de métagabbros. L'interprétation des textures volcaniques permet d'associer le dépôt des faciès volcanoclastiques à l'effondrement d'un dôme rhyolitique, dans un environnement volcanique sous-marin peu profond et proximal. La signature calcoalcaline dominante des roches éruptives et intrusives felsiques à mafiques et leur distribution sont compatibles avec le développement de séquences volcano-sédimentaires d'intra-arc issus du bassin du Groupe de Wakeham. Les foyers d'hydrothermalisme identifiés dans ces bassins volcano-sédimentaires sont caractérisés par la présence de méta-exhalites et de zones d'altération hydrothermale métamorphisées. Ces dernières comprennent des métatufs rhyolitiques à nodules et veines de composition alumineuse, des gneiss alumineux migmatisés renfermant des fragments volcaniques felsiques (lapillis, blocs), des métatufs à lapillis présentant des trains discontinus à quartz-cordiérite ainsi qu'une unité hétérogène renfermant des roches carbonatées et calcosilicatées, du gneiss ferrugineux, de la hornblendite, plagioclasite, grenatite, diopsidite, épidosite, et de l'amphibolite minéralisée. Cette unité hétérogène recoupe la structure interne de l'unité composite d'amphibolite. Les résultats de l'analyse pétrologique et géochimique indiquent que les roches altérées représentent l'équivalent métamorphisé de zones d'altération séricitique, argilique, siliceuse et d'une zone de décharge des fluides, caractérisée par des altérations calciques et la précipitation de métaux (Cu) et d'oxydes de fer. Les changements chimiques enregistrés par les différentes altérations semblent similaires à ceux observés dans les halos d'altération entourant certains gisements de sulfures massifs volcanogènes riches en Cu. Une enclave de coticule, interprétée comme une roche métasomatique d'origine hydrothermale, affleurant au sein des granitoïdes gneissiques synvolcaniques de l,50 Ga, et la présence d'un porphyre de 1,46 Ga recoupant des veines avec altérations alumineuses au sein de métatufs de 1,50 Ga, suggèrent que l'hydrothermalisme soit contemporain au magmatisme d'arc de 1,5 Ga. La datation U-Pb par SHRIMP de zircons hydrothermaux prélevés dans une amphibolite et une amphibolite carbonatée, échantillonnées dans la zone de décharge des fluides, ne permet pas d'obtenir un âge précis de l'hydrothermalisme. En effet, ces zircons ont été sévèrement réinitialisés pendant les événements thermaux postérieurs à l'hydrotherma1isme, engendrant des âges sub-concordants compris entre 1325 et 1030 Ma. Toutefois, l'âge le plus ancien de 1325±50 Ma fournit un âge minimal pour l'hydrothermalisme. Les âges les plus jeunes sont contemporains aux âges de 1029±16 Ma, obtenus sur les zircons métamorphiques et interprétés comme l'âge du pic thermique du métamorphisme de haut grade. Le métamorphisme de haut grade aurait donc eu lieu 300 Ma après l'hydrothermalisme, durant l'orogénie grenvillienne.

Abstract

High-grade metamorphosed hydrothermal alteration zones form diagnostic lithologies that represent key elements in vectoring to ore. However, the recognition of such diagnostic lithologies in gneiss terranes where mineralization has not been found or explored for is severely hampered by their resemblance to metasediments and metamorphosed paleosols. In this Ph.D Thesis, field strategies and tools have been proposed to evaluate or reevaluate the mineral potential of largely uncharted gneiss terrains. These strategies and tools are based on mineralogical and textural characteristics of gneisses and field indicators diagnostic of hydrothermal activity. They are not exact tools but provide a method to evaluate gneissic protoliths and to recognize high-grade metamorphosed hydrothermal alteration zones. Once a hydrothermal system is identified, it is possible by using these geological criteria to target key lithologies for more detailed mapping and lithogeochemical exploration that is useful to test metallogenic models. The use of these field strategies and tools led to the discovery of an upper amphibolite-granulite facies metamorphosed cupriferous hydrothermal system in a felsic vo1cano-plutonic belt occurring in the gneiss terrains of the southeastern Natashquan domain, in the Grenville Province. The vo1cano-plutonic belt comprises four 1.50 Ga vo1canic centres that crops among gneissic synvo1canic intrusions typical of the 1.52-1.46 Ga Pinwarian continental magmatic arc. The vo1canic centres overlie arenaceous metasediments typical of the Wakeham Group. They comprise rhyolitic to dacitic pyroc1astic deposits with well-preserved fragmental textures. In some vo1canic centres, pyroc1asits units are associated with flow-banded felsic lavas and porphyries. Locally, a composite amphibolite unit comprising mafic lavas and gabbroic sills overlies the vo1canic centres. Vo1canic textures suggest that pyroc1astic deposits are related to the emergence of rhyolitic domes in a proximal, shallow marine environrnent. The calc-alkaline signature of the eruptive and intrusive felsic to mafic rocks and their distribution are compatible with the development of intra-arc vo1cano-sedimentary belts stemming from the Wakeham Group basin. The metamorphosed hydrothermal system occurring among these vo1cano-sedimentary belts comprises meta-exhalites and several hydrothermal alteration zones. These latter comprise mainly aluminous nodules and veins in rhyolitic tuff, migmatized aluminous gneiss with well preserved felsic volcanic fragments (lapilli-and block sized), grey lapilli tuffs with discontinous trains of quartz-cordierite material, and series of calc-silicate and carbonate rocks, ironstone, hornblendite, plagioc1asite, garnetite, diopsidite, epidosite, and mineralized amphibolite crosscutting the composite amphibolite unit. Results from petrological and geochemical analysis indicate that the altered rocks are the metamorphosed equivalents of sericitic, argillic, and silicic alteration zones, and of a discharge zone of fluids characterized by calcic alterations associated with iron-oxide and copper mineralization. Chemical changes associated with these various hydrothermal alterations share similarities with those observed in alteration halos associated with volcanic-hosted massive sulphide deposits. The presence of pods of coticule occurring within a 1.50 Ga synvolcanic granitoid, and the intrusion of a 1.46 Ga Qtz-Kfs porphyry across hydrothermally altered tuffs suggest that hydrothermal activity was coeval with 1.50 Ga arc magmatism. SHRIMP U-Pb analyses on hydrothermal zircon of an amphibolite and a carbonated amphibolite occurring in the discharge zone of fluids does not provide a direct age of the hydrothermal activity as they were strongly reset during thermal events post-dating the hydrothermal activity, yielding dates in the 1325 Ma to 1030 Ma range. However, the 1325±50 Ma older age provides a minimum age of hydrothermal activity. The younger ages are coeval with the 1029±16 Ma age obtain from metamorphic zircons and interpreted as the time of regional granulite-facies metamorphism. Then, granulite-facies metamorphism occurs 300 Ma after the hydrothermal activity during the collisional Grenvillian orogeny.

Type de document: Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Corriveau, Louise
Co-directeurs de mémoire/thèse: Richer-Laflèche, Marc; Tremblay, Alain
Mots-clés libres: exploration; volcano-plutoniques; hydrothermal; SMV; gneissiques; Natashquan; Grenville
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 27 nov. 2012 21:11
Dernière modification: 11 nov. 2015 17:04
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/472

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