Détection directe d'un gisement de sulvures massifs volcanogènes par sismique réflexion

RÉSUMÉ L'objectif de cette étude est d'évaluer l'applicabilité de la sismique réflexion 3D: couramment utilisée en exploration pétrolière, à la prospection pour les gisements profonds de type sulfures massifs volcanogènes (SMV). Le camp minier de Matagami, situé dans la ceinture de roches vertes de l'Abitibi, se prête bien pour cette étude puisque le pendage des unités lithologiques est modéré (~45° ) et que la plupart des contacts peuvent être suivis sur plusieurs dizaines de kilomètre. Les études pétrophysiques en forage et sur des échantillons ont démontré que les contacts rhyolite-gabbro étaient susceptibles de générer de fortes réflexions sismiques. La réflectivité des contacts lithologiques du camp minier de Matagami permet donc aux méthodes de sismique réflexion de les cartographier à des profondeurs excédant 3 km. L'analyse d'échantillons du gisement d'Isle-Dieu et les diagraphies dans des forages ayant recoupé le gisement de Bell Allard ont aussi montré que les sulfures massifs et semimassifs pouvaient être réflectifs. En particulier, les sulfures riches en minéraux de forte impédance acoustique (i.e. pyrite et magnétite) peuvent générer, si leur taille est suffisamment grande, des réflexions d'amplitude élevée. Un levé sismique 2D au-dessus du gisement Bell Allard a permis d'identifier une anomalie géophysique associée au dépôt. Cependant, à cause de la possibilité de réflexion provenant du côté de la ligne sismique (« side-swipe »), un profil sismique vertical (PSV) a été nécessaire pour démontrer que le gisement de Bell Allard était réflectif. Le levé PSV a enregistré une forte réflexion de l'onde de compression et une conversion en onde de cisaillement attribuable à la présence des sulfures massifs. Une étude de modélisation a été réalisée en utilisant la géométrie de trou d'exploration existant afin d'évaluer les PSV comme outil d'exploration. Les amplitudes des sismogrammes synthétiques générés pour ce modèle étant généralement faibles et ce, indépendamment de la position du point de tir, cette méthode n'est pas recommandée pour assister l'exploration profonde dans le camp de Matagami. Un levé 3D a été réalisé en 1996 pour couvrir une région de 20 km2 incluant le gisement de Bell Allard situé à 1 km de profondeur. Les objectifs du levé étaient d'identifier la réponse sismique du gisement de Bell Allard et de cartographier les principaux contacts lithologiques en profondeur. La signature sismique du gisement de Bell Allard se présente comme une zone de fortes amplitudes sismiques d'une largeur de 100 m. Le gisement est situé au-dessus d'une anomalie d'amplitude plus grande qui est interprétée comme un sill de gabbro ou la cheminée d'altération du dépôt. L'étude montre aussi que la profondeur de la principale cible d'exploration (la Tuffite Clé) peut être déterminée sur une grande partie du levé sismique et que la limite sud-ouest de l'interprétation définit la position d'une faille importante (faille Daniel). D'autre part, l'orientation et le pendage d'une failIe synvolcanique ont été déterminés à partir de l'analyse d'une intrusion gabbroique. Le levé sismique 3D de Matagami démontre que cette technique permet d'identifier les dépôts SMV profonds et les contacts lithologiques à l'échelle régionale. Le coût d'un levé 3D est comparable à celui de deux trous de forage d'une profondeur de 800 m par km2. En général, les roches du camp minier de Matagami sont réflectives et les dépôts ne sont pas particulièrement riches en minéraux d'impédance acoustique élevée (i.e. pyrite et magnétite). L'intégration de la sismique réflexion 3D en exploration minérale sera facilitée par un environnement où la roche hôte sera peu réflective et de faible impédance acoustique et où les gisements sont associés à de grande quantité de pyrite et de magnétite. Lorsqu'appliquée dans un environnement géologique favorable, la sismique 3D a le potentiel d'assister l'exploration minérale profonde et d'accroître les chances de faire des nouvelles découvertes tout en réduisant les coûts d'exploration.\nCONTENU Seismic reflection and borehole geophysical investigations in the Matagami mining camp -- A review of high-resolution seismic profiling across the Sudbury, Selbaie, Noranda, and Matagami mining camps -- Vertical seismic profiling at the Bell allard orebody, Matagami, Québec -- 3D seismic imaging for VMS deposit exploration, Matagami, Québec.

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