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Geology and chemo-stratigraphy of the Colomb-Chaboullié greenstone belt, James Bay, Quebec.

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Galloway, Sarah (2019). Geology and chemo-stratigraphy of the Colomb-Chaboullié greenstone belt, James Bay, Quebec. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 123 p.

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Résumé

Les ceintures de roches vertes archéennes sont essentielles à la compréhension des processus géologiques actifs au cours de l’histoire précoce de la terre. Ces terranes présentent également un intérêt économique en raison de leur association avec les gisements de sulfures massifs volcanogènes (SMV) et plusieurs autres types de gîtes minéraux. Une étude géologique, stratigraphique, pétrographique, et géochimique a été réalisée sur les unités volcaniques de la ceinture de roches vertes archéennes de Colomb-Chaboullié, située entre les sous-provinces de Nemiscau et d'Opatica (Province du Supérieur), au Québec, Canada. La ceinture de Colomb-Chaboullié est considérée comme ayant un potentiel d'exploration pour les gites de SMV, d'or orogénique et de Ni-EGP, entre autres. La ceinture de roches vertes de Colomb-Chaboullié présente une opportunité d'étudier les caractéristiques d'une ceinture de roches vertes plus petite et moins complexe pétrologiquement, située au nord de la ceinture de l'Abitibi. Ces petites ceintures de roches vertes sont sous-étudiées et sous-explorées comparativement à l'Abitibi. La ceinture de Colomb-Chaboullié, qui a subi un métamorphisme du facies amphibolite, est constituée de trois unités volcaniques sous-marines : les laves basaltiques massives à cousinées, qui sont dominantes (Acch1), les laves intermédiaires, massives à cousinées ( intrusions), qui sont variablement porphyriques (Acch2 et Acch2a), et les roches volcaniclastiques intermédiaires à felsiques (Acch3). Les basaltes sont subdivisés en cinq unités géochimiques qui ont des affinités magmatique allant de tholéiitique à transitionnelle. Les trois principaux groupes de basalte (Acch1a, Acch1b et Acch1c) montrent une influence progressive de la contamination crustale, ce qui suggère qu’Acch1a a eu le passage le plus direct vers la surface alors qu’Acch1b et Acch1c ont passé plus de temps dans la croûte. Cependant, la plupart des tendances d’éléments majeurs dans les basaltes s’expliquent par la cristallisation fractionnée, indépendamment du degré de contamination. Les autres roches volcaniques sont d’affinité calco-alcaline. Les laves intermédiaires (Acch2 et Acch2a) sont géochimiquement similaires aux roches volcanoclastiques intermédiaires (Acch3a), ce qui suggère que pétrologiquement, ces roches partagent la même origine. Les éléments en traces dans les roches intermédiaires, présentent une signature d’« arc » distincte, qui peut être interprétée soit comme l’influence d’une zone de subduction, soit comme une contamination crustale. Des contaminants de composition appropriée sont connus dans la Sous-province d'Opatica, adjacente. Dans l'hypothèse d’une contamination crustale, les roches intermédiaires pourraient simplement être les équivalents plus contaminés des basaltes. Cependant, les diagrammes de Harker et les affinités magmatiques contrastantes suggèrent que les roches intermédiaires à felsiques ne sont pas reliées aux basaltes par une simple tendance d’assimilation-cristallisation fractionnée (AFC). Au lieu de cela, les andésites et les roches felsiques ont dû évoluer séparément des basaltes, peut-être dans une chambre magmatique crustale. Les roches volcanoclastiques felsiques (Acch3b), qui sont définies par des teneurs élevées en silice mais des concentrations en Zr relativement faibles, présentent les signatures d'arc volcanique les plus fortes et/ou ont subi la contamination crustale la plus intense de la suite volcanique Colomb-Chaboullié. La silicification et la séricitisation peuvent également avoir joué un rôle dans l'évolution de ces roches felsiques. Des indices de Au-Ag-Cu sont présents dans les unités volcaniques de la ceinture de Colomb-Chaboullié, en particulier dans les coulées de basalte. Cette minéralisation, qui se présente sous la forme de sulfures massifs, semi-massifs ou disséminés, possède des caractéristiques suggérant une origine syn-volcanique. La cartographie détaillée de l'indice de SMV aurifère du Lac Marcaut suggère la présence possible d'un contact basalte-basalte favorable à la mise en place des minéralisations volcanogènes. Les caractéristiques géochimiques des roches volcaniques de Colomb-Chaboullié sont comparées à celles des ceintures de roches vertes de Frotet-Evans et du lac des Montagnes des sous-provinces d'Opatica et de Nemiscau, respectivement. Bien qu'il n'y ait pas de correspondance géochimique parfaite pour les échantillons mafiques de la ceinture de Frotet-Evans, les laves intermédiaires et les roches volcanoclastiques de Frotet-Evans sont géochimiquement très similaires aux roches intermédiaires de la ceinture de Colomb-Chaboullié. Les roches volcaniques de ceinture du lac des Montagnes ressemblent fortement à la ceinture Colomb-Chaboullié géochimiquement. Cependant, les données géochronologiques U-Pb actuellement disponibles suggèrent que la ceinture du lac des Montagnes est plusieurs dizaines de millions d’années plus jeune que la ceinture de Colomb-Chaboullié, alors que la ceinture de Frotet-Evans pouvait avoir un âge similaire à celui de la ceinture de Colomb-Chaboullié.

Abstract

Archean greenstone terranes are key to understanding the geological processes active during early Earth history. These areas are also of economic interest due to their association with volcanogenic massive sulphide (VMS) deposits, and several other types of mineral deposits. Geological, stratigraphic, petrographic and geochemical studies were carried out on the volcanic units of the Archean Colomb-Chaboullié greenstone belt, located between the Nemiscau and Opatica subprovinces of the Superior Province, Quebec, Canada. The Colomb-Chaboullié belt is considered to have potential for exploration of VMS deposits, orogenic gold, and Ni-PGE deposits, among others. The Colomb-Chaboullié greenstone belt presents a good opportunity to study the characteristics of a smaller and petrologically less complex greenstone belt, located to the north of the Abitibi greenstone belt. Such smaller greenstone terranes are understudied and underexplored compared to the Abitibi. The Colomb-Chaboullié belt, which has undergone amphibolite facies metamorphism, is made up of three submarine volcanic units: the dominant pillowed to massive basaltic lavas (Acch1), massive to pillowed intermediate lavas ( intrusions) that are variably porphyritic (Acch2 and Acch2a), and intermediate to felsic volcaniclastic rocks (Acch3). The basalts are divided here into five geochemical units that are tholeiitic to transitional in magmatic affinity. The three main basalt groups (Acch1a, Acch1b, and Acch1c) show a progressive influence of crustal contamination, suggesting that Acch1a had the most direct passage to the surface whereas Acch1b and Acch1c spent longer in the crust. However, most of the major element trends in the basalts are explained by crystal fractionation, independently of the degree of contamination. The remaining volcanic facies are calc-alkaline in magmatic affinity. The intermediate lavas (Acch2 and Acch2a) are geochemically similar to the intermediate volcaniclastic rocks (Acch3a), suggesting that petrologically, these rocks share the same origin. Trace elements in the intermediate rocks show a distinct ‘arc’ signature, which can be interpreted either as the influence of a subduction zone, or as crustal contamination. Suitable contaminants are known from the adjacent Opatica Subprovince. If the crustal contamination hypothesis is correct, the intermediate rocks may simply be the more contaminated equivalents to the basalts. Yet Harker diagrams and the contrasting magmatic affinities indicate that the intermediate to felsic rocks are not related to the basalts by a simple assimilation-fractional crystallisation (AFC) trend. Instead, the andesites and felsic rocks must have evolved separately from the basalts, perhaps in a crustal magma chamber. The felsic volcaniclastic rocks (Acch3b), which are defined by high silica contents but relatively low Zr values, show the strongest volcanic arc signatures and/or have undergone the most intense crustal contamination of the Colomb-Chaboullié volcanic suite. Silicification and sericitisation may also have played a part in the evolution of these felsic rocks. Au-Ag-Cu showings are present in the volcanic units of the Colomb-Chaboullié belt, especially in the basalt flows. This mineralisation, which occurs as massive, semi-massive and disseminated sulphide occurrences, shows evidence of a syn-volcanic origin. Detailed mapping of the gold-bearing Lac Marcaut VMS showing suggests that a favourable basalt-basalt contact may be present. The Colomb-Chaboullié belt is compared to the Frotet-Evans and Lac des Montagnes greenstone belts of the Opatica and Nemiscau subprovinces, respectively. Although there is no perfect fit for the mafic samples of the Frotet-Evans belt, the intermediate lavas and volcaniclastic rocks are geochemically very similar to the intermediate rocks of the Colomb-Chaboullié belt. The Lac des Montagnes belt strongly resembles the Colomb-Chaboullié belt geochemically. However, currently available U-Pb geochronology suggests that the Lac des Montagnes belt is several tens of m.y. younger than the Colomb-Chaboullié belt, whereas the Frotet-Evans belt may have a similar age to the Colomb-Chaboullié.

Type de document: Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Ross, Pierre-Simon
Mots-clés libres: Géologie; chimico-stratigraphie; roches vertes archéennes; faciès volcanique; Colomb-Chaboullié; Baie-James, Québec;
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 17 sept. 2020 13:42
Dernière modification: 17 sept. 2020 13:42
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/8792

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