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Géochimie des roches volcaniques archéennes du Groupe de Blake River, ceinture de roches vertes de l’Abitibi, Québec.

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Sterckx, Sarane (2018). Géochimie des roches volcaniques archéennes du Groupe de Blake River, ceinture de roches vertes de l’Abitibi, Québec. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 227 p.

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Résumé

La ceinture de roches vertes de l’Abitibi est un des meilleurs endroits au monde pour l’exploration des sulfures massifs volcanogènes (SMV). Le Groupe de Blake River (GBR) dans le secteur de Rouyn-Noranda abrite deux importants camps miniers : le camp de Noranda et le camp de Doyon-Bousquet-LaRonde, représentant pratiquement la moitié du tonnage total pour les SMV de l’Abitibi (374 Mt sur 810 Mt). La mise en place des SMV est partiellement contrôlée par la stratigraphie et, pour le GBR, seuls quelques niveaux marqueurs sont connus. Dès lors, une connaissance approfondie de la stratigraphie volcanique faciliterait l’exploration. Récemment, des milliers de nouvelles analyses géochimiques du GBR sont devenues disponibles, dont des analyses d’éléments en trace permettant de renseigner sur la persistance régionale et temporelle de certaines signatures géochimiques et de leurs caractéristiques. De plus, de récentes campagnes de datation U-Pb ont été menées, fournissant un cadre temporel pour les évènements volcaniques liés à la mise en place de la minéralisation. Cependant, l’ensemble de ces analyses géochimiques n’a pas encore été utilisé à son plein potentiel. Ce projet de recherche est basé sur la compilation et la classification de plus de 2500 analyses géochimiques complètes (éléments majeurs et en traces) dans le but de mieux contraindre la stratigraphie et comprendre les liens entre la géochimie, la stratigraphie, les datations et les minéralisations dans le GBR. Une telle base de données nécessite l’utilisation d’analyses statistiques multivariées pour classer les échantillons en groupes cohérents et selon des critères spécifiques. L’examen des diagrammes multi-élémentaires étendus et différents tests ont mené à sélectionner les rapports Zr/Ti, Th/Nb et La/Yb comme variables pour les classifications ascendantes hiérarchiques et pour les analyses en composantes principales. Ces éléments chimiques sont, pour la plupart, reconnus immobiles durant l’altération hydrothermale et le métamorphisme et enregistrent la variance compositionnelle maximale de l’ensemble de la base de données. La formation de Noranda, où la stratigraphie est fortement contrainte grâce aux nombreux travaux antérieurs, a d’abord fait l’objet d’une étude détaillée. Cinq groupes mafiques à intermédiaires et trois groupes felsiques y ont été identifiés. La même méthodologie a été appliquée à l’ensemble du GBR, où quatre groupes mafiques à intermédiaires et quatre groupes felsiques ont été définis. La distribution spatio-temporelle des groupes géochimiques à travers la formation de Noranda et le GBR ainsi que l’existence ou non de liens avec la minéralisation est discutée dans ce travail. Il apparait que la composition géochimique des membres de la formation de Noranda est complexe et souvent représentée par plus d’un groupe géochimique. Certaines tendances générales peuvent malgré tout être mises en évidence : (i) la formation de Noranda se compose en majorité de roches felsiques (dacites, rhyodacites et rhyolites), essentiellement dans le Bloc de Powell alors que le Bloc de Flavrian est principalement de composition mafique (andésites basaltiques); (ii) l’affinité magmatique transitionnelle est dominante; (iii) cinq périodes d’alternance de l’affinité magmatique avec l’évolution stratigraphique sont mises en évidence. Dans son ensemble le BGR est de composition bimodale mafique et d’affinité transitionnelle. Les formations du GBR, telles que définies aujourd’hui, ne correspondent ni forcément à une période donnée ni à une ou des composition(s) géochimique(s) spécifique(s), à l’exception de la Formation de Bousquet. À l’échelle du GBR, des roches de signature géochimique comparable ont pu se mettre en place environ au même moment dans des secteurs différents. Certaines signatures géochimiques sont récurrentes dans des périodes de temps rapprochées. Malgré ce diachronisme spatio-temporel, une tendance générale à des affinités magmatiques plus calco-alcalines avec le temps est observée et est interprétée comme un approfondissement progressif de la source des magmas. Les nombreux gisements de SMV ne démontrent pas une association spécifique avec une composition géochimique distincte, bien que les gisements de SMV riches en or du GBR (Horne, Quémont et LaRonde-Penna) se mettent en place à des périodes charnières qui enregistrent un changement abrupt de l’affinité magmatique des roches encaissantes.

Abstract

The Archean Abitibi greenstone belt is one of the best places in the world to explore for volcanogenic massive sulphide deposits (VMS). The Blake River Group (BRG) includes two important mining camps: the Noranda camp and the Doyon-Bousquet-LaRonde camp, representing almost half of the total VMS tonnage in the Abitibi (374 Mt out of 810 Mt). VMS deposits are partly controlled by stratigraphy and, for the BRG, few marker horizons are known. Therefore, an improved knowledge of the volcanic stratigraphy would help exploration. Recently, thousands of new geochemical analyses were made available, including trace element analyses. This allows the study of the regional and temporal persistence of some geochemical signatures and their characteristics. Also, a large U-Pb dating effort was made, which provides a time frame for the volcanic events related with mineralization. However, volcanic geochemistry has not been utilized to its full potential. This MSc project is based on the compilation and classification of more than 2500 complete geochemical analyses (major and trace elements) in order to better constrain the BRG stratigraphy and understand the links between geochemistry, stratigraphy, age dates and mineralization. With such a large database, multivariate statistical analysis is necessary to classify samples into coherent groups using specific criteria. Examination of spidergrams and extensive tests lead to the selection of the ratios Th/Nb, La/Yb and Zr/Ti for hierarchical clustering analysis and principal component analysis. Most of these chemical elements are known to be largely immobile during hydrothermal alteration and metamorphism, and record the maximum compositional variance for the entire database. The Noranda formation, where the stratigraphy is well constrained due to extensive historical work, was first processed separately. Five mafic to intermediate and three felsic geochemical groups were identified. The same method was then applied to the entire BRG where four mafic to intermediate and four felsic geochemical groups were defined. The space-time distribution of these geochemical groups through the Noranda formation and the BRG are discussed here, together with the links between the geochemical groups and VMS mineralization. It appears that the geochemical composition of the members of the Noranda formation is complex and often represented by more than one geochemical group. However, some trends are observed: (i) the Noranda formation is mainly composed of felsic rocks (dacites, rhyodacites ans rhyolites) in the Powell bloc while the Flaviran bloc is mainly mafic in composition (basaltic andesites); (ii) the transitional magmatic affinity is dominant; (iii) five alternating magmatic affinity periods are highlighted during stratigraphic evolution. The BRG formations, as defined today, do not necessarily correspond to a given period of time nor to one or more specific geochemical composition(s), with a few exceptions. At the BRG scale, rocks with similar geochemical compositions seem to have been erupted at the same time in various areas. Also, different periods of time seem to have recorded similar geochemical signatures. Despite this space-time diachronism, a general trend towards more calc-alkaline affinities over time is observed and interpreted as a progressive deepening of the source of magmas. The many VMS deposits do not demonstrate a specific association with a distinct geochemical composition, although the Au-rich VMS deposits of the BRG (Horne, Quémont and LaRonde-Penna) occur at pivotal periods that record an abrupt change in magmatic affinity of the host rocks.

Type de document: Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Ross, Pierre-Simon
Co-directeurs de mémoire/thèse: Mercier-Langevin, Patrick
Mots-clés libres: Abitibi; Groupe de Blake River; formation de Noranda; Archéen; sulfures massifs volcanogènes; géochimie; stratigraphie; analyse statistique; analyse de données compositionnelles; Blake River Group; Noranda formation; Archean; volcanogenic massive sulfide; geochemistry; stratigraphy; statistical analysis; compositional data analysis
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 19 oct. 2018 15:17
Dernière modification: 19 oct. 2018 15:17
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/7587

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