Évolution volcanologique et chimico-stratigraphique du disctrict minier de Matagami, sous-province de l'Abitibi, Québec.

Le camp minier de Matagami, situé dans le nord de la ceinture archéenne de roches vertes \nde l'Abitibi au Québec, abrite 19 gisements de sulfures massifs volcanogènes (SMV) connus \ndont dix ont été exploités depuis 1963. Ces gisements sont de type bimodal-mafique \npuisqu'associés à des niveaux de roches volcaniques felsiques dans une séquence dominée \npar les laves mafiques sous-marines. Malgré la richesse minérale de la région, les roches ont \nété peu étudiées d'un point de vue volcanologique. Pourtant, la taille, la teneur, la forme et la \nposition des gisements de SMV sont contrôlées en partie par l'architecture volcanique. Ailleurs \nen Abitibi et dans le monde, le lien spatial entre la position des centres éruptifs des unités \nvolcaniques, les conduits hydrothermaux, les failles synvolcaniques et les gisements a été \nétabli, mais ce genre de travaux n'a jamais été réalisé dans le cas de Matagami. Plus largement, \nla géologie régionale de Matagami n'a pas été mise à jour depuis les années 1980. \nAu niveau de la géologie régionale, les travaux réalisés avec le MRN définissent deux grands \ndomaines («Nord» et « Sud») séparés par une zone de cisaillement ENE. Le Domaine Nord \nmontre des évidences de compression D2 orientée N-S. Le Domaine Sud est affecté par une \ncompression faible à modérée D2, mais est principalement caractérisé par des plis P1 orientés \nN-E. La superposition des déformations D1 et D2 crée une géométrie de « dôme et bassin» \ndans la Plaine Centrale, ce qui a des implications importantes pour l'exploration. Le Domaine \nSud contient les secteurs suivants: le Flanc Nord, le Flanc Sud, le Camp Ouest et la Plaine \nCentrale. La majorité des gisements découverts à Matagami se situent sur le Flanc Sud et le \nFlanc Nord, alors que les deux autres secteurs représentent des zones intéressantes pour \nl'exploration régionale. \nLa séquence stratigraphique régionale contient trois groupes: le Groupe du lac Watson à la \nbase, suivi du Groupe de Wabassee, puis du Groupe de Daniel. Le Groupe du lac Watson \n(~2726 Ma) contient principalement des laves felsiques tholéiitiques, surmontées par un niveau \nrepère, la Tuffite Clé. Le Groupe de Wabassee (2726-2725 Ma) est principalement composé de \nlaves mafiques à intermédiaires, avec localement des unités felsiques, d'affinité tholéiitique à \ntransitionnelle. Finalement, le Groupe de Daniel (2723 Ma), nouvellement proposé et présent \nseulement dans la Plaine Centrale, est caractérisé par des roches volcaniques mafiques à \nfelsiques d'affinité transitionnelle à calco-alcaline. La mise en carte de ce dernier groupe montre \nune géométrie de dômes et bassins dans la Plaine Centrale, avec des pendages faibles. Ces \nâges correspondent à l'assemblage de Deloro (2730-2724 Ma, Ayer et al., 2002). La datation \npar méthode U-Pb sur zircons d'une rhyolite de type Watson sous le gisement Caber dans le \nCamp Ouest permet de la corréler avec la Rhyolite du lac Watson du Flanc Sud, ce qui indique \n- avec la géochimie - que le même niveau stratigraphique favorable, celui de la Tuffite Clé, est \nprésent également dans le Camp Ouest. \nDes travaux plus détaillés ont eu lieu sur le Flanc Sud afin d'en reconstruire l'architecture \nvolcanique. En termes méthodologiques, la géochimie des éléments majeurs et en traces a \nd'abord servi à la caractérisation des unités présentes, permettant ainsi la création d'une \ncolonne stratigraphique complète. Une fois les unités identifiées, leurs variations de faciès ont \nété observées au sein de 19 forages et de quelques affleurements. Finalement, afin de \ncontraindre temporellement la mise en place des unités, quatre unités felsiques du Flanc Sud \nont été datées par la méthode U-Pb sur zircons. \nSur le Flanc Sud, ces travaux ont montré que deux unités effusives mafiques à intermédiaires \nimportantes étaient présentes dans le Groupe de Wabassee, soit l'Andésite Inférieure et le \nBasalte Supérieur. La connaissance précise de la stratigraphie du Flanc Sud a permis de \ncorréler des niveaux exhalatifs (« tuffites »), augmentant le potentiel économique de certains \nsecteurs. Par ailleurs, la Rhyolite de Dumagami dans le centre du Flanc Sud a été divisée en \ndeux: la Dacite de Dumagami-O surmontée par la Rhyolite de Dumagami-O. \nLes travaux de volcanologie ont montré que les unités volcaniques felsiques du Flanc Sud se \nmettent en place selon le modèle de coulée de lave de type lobes-hyaloclastite. Dans le cas de \nla Rhyolite de Bracemac, il s'agirait d'une seule coulée, mais le cas de la Rhyolite du lac \nWatson, plusieurs coulées sont juxtaposées et superposées, ce qui explique son grand volume \ntotal. Le modèle de coulées de type lobes-hyaloclastite implique une présence plus importante \nde roches fragmentaires qu'au préalablement supposé, principalement au sommet et en bordure \ndes coulées, ce qui a des implications pour la mise en place des gisements de SMV par \nremplacement sous le fond marin, notamment à Bracemac-McLeod. Finalement, la \ngéochronologie montre que la durée du volcanisme sur le Flanc Sud est de l'ordre 5 Ma au \nmaximum, et que les gisements se sont mis en place à l'intérieur de 2,5 Ma (probablement \nmoins). \nCes différentes approches ont permis la création d'un modèle présentant la reconstruction \nvolcanologique, métallogénique et géochronologique du Flanc Sud, où les principales étapes \nsont (1) la mise en place de la Rhyolite du lac Watson à partir de plusieurs centres effusifs; (2) la \ndéposition de la Tuffite Clé et la mise en place de plusieurs lentilles de sulfures massifs; (3) la \nmise en place de la Rhyolite de Bracemac et de la Rhyolite de Dumagami-P; (4) la mise en \nplace de l'Andésite Inférieure et de la Rhyolite/Dacite de Dumagami-O; et (5) la mise en place \ndu Basalte Supérieur et des dernières minéralisations. \nLes travaux ont également permis d'établir le lien entre la volcanologie et la minéralisation \nsur le Flanc Sud. Trois modèles sont proposés pour les SMV: (1) un modèle classique de mise \nen place de monticules de sulfures sur le fond marin, applicable aux gisements de Mattagami \nLake, Orchan Ouest, Orchan, Bell Allard et Isle Dieu; (2) un modèle de lentilles tabulaires, \ntémoins de la circulation de fluides au sein des roches fragmentaires (remplacement sous le \nfond marin), applicable aux gisements de Bracemac et de McLeod; (3) un modèle de \nremplacement le long de failles synvolcaniques, créant des lentilles discordantes, applicable aux \ngisements de Persévérance. Ainsi, au sein d'un même camp minier, plusieurs modèles de \nformation de lentilles de sulfures peuvent être considérés, selon les faciès volcaniques retrouvés \ndans la séquence. \nFinalement, à un niveau plus régional, les travaux de géochimie ont permis de proposer un \nmodèle pétrogénétique et tectonique suivant la théorie actualiste. Les roches de la région de \nMatagami se seraient tout d'abord formées en contexte d'arrière-arc océanique (groupes du lac \nWatson et de Wabassee). Au cours du temps, un changement de pendage dans la plaque \nsubductée aurait fait s'approcher l'arc (Groupe de Daniel). The Matagami mining camp, located in the northern Abitibi Greenstone belt in Québec \n(Archean), contains 19 known volcanogenic massive sulphide (VMS) deposits, of which ten have \nbeen exploited since 1963. These deposits are of the bimodal-mafic type, as they are associated \nwith felsic volcanic rocks within a sequence dominated by mafic submarine volcanic rocks. \nDespite the mineral wealth of this region, the host rocks have been little studied from a \nvolcanological point of view. However the size, grade, shape and location of VMS deposits are \ncontrolled in part by the volcanic architecture. Elsewhere in the Abitibi, a spatial link between the \npositions of effusive centers, hydrothermal conduits, synvolcanic faults and ore deposits has \nbeen established, however this type of work has not been undertaken at Matagami. Moreover, \nthe regional geology has not been updated since the 1980s. \nThe recent MRN regional mapping campaign suggests a new geological subdivision of the \nMatagami region into the North and South Domains, delimited by a ENE-trending shear-zone. \nThe North Domain shows evidence of intense D2 north-south flattening. The South Domain is \naffected by moderate to weak D2 flattening, but is mainly characterized by NE-trending D1 folds. \nSuperposition of D2 over D1 has created a "dome and basin" geometry in some areas, which \nhas important impacts for exploration. The South Domain includes the historical South Flank and \nNorth Flank, plus the West Camp and the Central Plain. Most of the deposits known at \nMatagami are found on the South and North flanks, whereas the two other areas are prospective for regional exploration. \nThe regional stratigraphy is composed of three groups: the Watson Lake Group, the \nWabassee Group and the Daniel Group. The Watson Lake Group (~2726 Ma) includes tholeiitic \nfelsic rocks, overlain by the Key Tuffite, a marker horizon. The Wabassee Group (2726-2725 \nMa) is mostly composed of tholeiitic to transitional mafic to intermediate rocks, and some local \nfelsic units. Finally, the newly proposed Daniel Group (2723 Ma), found only in the Central Plain, \nis characterized by transitional to calc-alkaline, mafic to felsic volcanic rocks. U-Pb \ngeochronology on zircons from a Watson-like rhyolite under the Caber VMS deposit (West \nCamp) allows a correlation with the Watson Lake Rhyolite fou

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