Pétrologie et métallogénie d'indices de Ni-Cu-éléments du groupe du platine du domaine de Portneuf-Mauricie, Québec (Canada)

Le Domaine de Portneuf-Mauricie, situé dans la partie centre-sud de la Province de Grenville, est principalement composé des roches métasédimentaires et métavolcaniques du groupe de Montauban (1,45 Ga), recoupées par les plutons du complexe de La Bostonnais (1,40–1,37 Ga). Cet assemblage aurait été formé dans un environnement d’arc magmatique. La sequence a été injectée par des intrusions mafiques et ultramafiques, qui recèlent des indices de Ni-Cu ± éléments du groupe du platine (EGP), ainsi qu’une ancienne mine. Les intrusions minéralisées ont été mises en place dans un contexte d’arc insulaire mature, entre 1,40 et 1,39 Ga, au niveau du front volcanique de l’arc. L’intrusion du Lac à la Vase fait cependant exception, puisqu’elle a été formée dans un bassin d’arrière-arc. Les travaux de géochronologie et l’environnement géodynamique associé à leur formation ont indiqué que ces intrusions appartiennent au complexe de La Bostonnais. L’évolution lithotectonique du Domaine de Portneuf-Mauricie a débuté à 1,45 Ga avec la formation de l’arc insulaire de Montauban, associé à une zone de subduction intra-océanique plongeant vers le NO, au large du continent Laurentia. À la même époque, la marge continentale était également le site d’une subduction de type Andéenne plongeant vers le NO. Entre 1,45 et 1,40 Ga, la présence de cette zone de subduction a entraîné la formation d’un bassin d’arrière-arc en arrière de l’arc de Montauban. À 1,40 Ga, les plutons du complexe de La Bostonnais, certains contenant des sulfures magmatiques, ont été injectés dans l’arc de Montauban. L’intrusion des plutons minéralisés a cessé à 1,39 Ga, alors que l’arc entrait en collision avec le continent. Finalement, l’injection de tous les plutons du complexe de La Bostonnais s’est achevée à 1,37 Ga. La mise en place des intrusions hôtes d’indices de Ni-Cu±EGP est reliée à l’existence d’un réseau magmatique bien développé sous l’arc océanique. La formation de ces intrusions minéralisées a débuté avec l’injection de magmas primitifs, tholéiitiques, hydratés et sous-saturés en sulfures dans des chambres magmatiques inférieures. Ces magmas provenaient principalement de la fusion partielle d’une source mantellique métasomatisée, composée de lherzolite à spinelle (comme en témoignent les signatures d’éléments traces des roches intrusives). Durant leur remontée dans les conduits, les magmas ont subi de la cristallisation fractionnée et sont devenus saturés en sulfures à la suite d’interaction avec les roches encaissantes (assimilation de materiel felsique et de soufre crustal par les magmas) contenant, localement, du soufre. Deux principaux épisodes de saturation et de ségrégation des sulfures ont eu lieu. Le premier pourrait s’être produit dans des conduits en profondeur. Cette perte précoce d’une petite quantité de sulfures (moins de 0,1 % poids comme suggérées par les modélisations des contenus en Cu et en Pd) aurait causé l’appauvrissement des magmas en métaux de base, et surtout, en métaux précieux. Le deuxième épisode de séparation des sulfures a probablement eu lieu dans les chambres magmatiques inférieures. La formation de liquide sulfuré dans ces chambres a été suivie par des interactions entre magmas et sulfures (évidences de terrain d’injections magmatiques multiples et facteurs R compris entre 100 et 100 000) qui aurait causé l’enrichissement des sulfures en Ni, Cu et EGP. Plus tard, des injections de magmas primitifs seraient entrées dans les chambres inférieures, et auraient partiellement remobilisé et transporté le liquide sulfuré dans des chambres magmatiques supérieures, afin de former les intrusions minéralisées du Domaine de Portneuf-Mauricie. Les magmas parents de ces intrusions, dérivés des injections tardives, sont séparés en deux familles. D’après les modélisations pétrologiques et les ratios Mg/Fe, la majorité des intrusions pourrait être formée à partir d’un magma dérivé (magma légèrement évolué, avec un nombre de magnésium (Mg#) de 60) résultant du fractionnement d’un magma parent plus primitif (magma primaire, avec Mg# = 68). Tous ces magmas parents ont subi de la cristallisation fractionnée accompagnée, à des degrés variables, de contamination crustale. Ceci explique la grande gamme de composition observée dans les intrusions mafiques et ultramafiques. Ces travaux de doctorat fournissent de nouvelles contraintes aux modèles d’évolution régionale proposés pour la marge orientale du continent Laurentia, durant le Mésoprotérozoïque. En outre, les modèles pétrologique et métallogénique présentés dans cette étude contribuent à une meilleure compréhension des processus magmatiques et métallogéniques associés à la formation de plutons contenant des indices de Ni-Cu-EGP dans les environnements d’arc magmatique, environnements inhabituels pour ce type d’indice.

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