The origin and magmatic evolution of the REE-rich strange lake A-type peralkaline granite, northern Québec-Labrador, Canada

Les granites de type-A sont enrichis en éléments à champ électrostatique élevé (HFSE), tels que le Zr, le Nb et les terres rares (REE). Toutefois, les processus magmatiques qui contrôlent l’enrichissement inhabituel restent largement débattus. Le pluton de Strange Lake (1.24 Ga) dans la ‘Core Zone’ Paléoprotérozoïque de Québec-Labrador, fournit un exemple d'enrichissement extrême en HFSE dans un granite peralcalin de type-A. Dans cette étude, des échantillons non altérés provenant du centre du pluton ont été analysés pour leur composition en roche totale et minéralogique. Le granite hypersolvus contient un feldspath alcalin perthitique comme phase majeure précoce et une amphibole sodique interstitielle. Un granite transsolvus se caractérise par des cristaux de microcline et d'albite en plus, et l'amphibole sodique phénocristal. L’évolution magmatique a progressé depuis le granite hypersolvus vers le granite transsolvus, et se caractérise par une diminution en Al, et une augmentation en Si, Fe, Rb, REE, Zr, Nb et de l’indice d'alcalinité. Le granite transsolvus s’est formé par l’évacuation des granites hypersolvus riches en feldspath, et par la saturation en amphibole sodique, qui a déclenché une transition des conditions d’hypersolvus vers subsolvus. Les magmas granitiques ont évolué et concentré les HFSE par le fractionnement du feldspath alcalin, et par la ségrégation par densité des minéraux porteurs de HFSE et d'un liquide fluoré enrichi en REE. L'étude des minéraux du groupe des amphiboles de Strange Lake démontrée compositions de sodique-calcique (ferro-ferri-katophorite) à sodique (arfvedsonite, ferro-ferri-leakeite) dans les unités plus évoluées. Les concentrations élevées en Na, Si, Li et les faibles teneurs en Al et Ca des phénocristaux d’amphibole indiquent que celui-ci a cristallisé à partir d'un magma plus évolué. La hausse des ratios de Fe3+/Fe2+ dans les amphiboles pendant l’évolution granitique reflètent l'augmentation de ƒO2, F- et OH- dans le magma. Les amphiboles tardifs des granites hypersolvus contiennent, en moyenne, >0.07 %poids ΣREE + Y, et les phenocristaux du granite transsolvus 0.01 %poids seulement. Les LREE sont incompatibles dans la structure de l’amphibole (Dapparent < 0.01) et sont accommodés préférentiellement par le site octaédrique C. Les profils de terres rares lourdes (HREE) présentent un comportement compatible du Yb et du Lu (Dapparent > 1), ce qui suggère qu’ils sont contrôlées par le partitionnement dans le site B. Une grande proportion de la teneur totale de la roche en HREE (jusqu'à 70%) réside dans l'amphibole et leur libération tardive par remplacement hydrothermal aide à expliquer les enrichissements inhabituels en HREE du pluton. Les valeurs corrigées de l’âge de εNd de la roche totale et des amphiboles sodiques du pluton se situent entre -0.6 et -5.7, et -0.3 et -5.3, respectivement. Les valeurs du ratio 147Sm/144Nd de la suite, entre 0.0967 et 0.1659, montrent de larges variations qui peuvent être expliquées par le fractionnement in-situ précoce de minéraux porteurs de LREE, et par la remobilisation hydrothermale tardive des HREE. Les valeurs de δ18O du quartz sont comprises entre 8.2 et 9.1, considérablement plus élevées que la valeur du manteau (5.7 ± 0.2 ‰). Les valeurs négatives de εNd et positives de δ18O indiquent que le magma a subi une contamination crustale. Le complexe Archéen sous-jacent de (para-)gneiss de Mistinibi est considéré comme le principal contaminant. Le mélange de 5-15% d'un tel gneiss avec une source mantellique modérément enrichie produirait des valeurs semblables à ceux des granites de Strange Lake. Par analogie avec la province ignée alcaline de Gardar (sud-ouest Groenland), le pluton du Strange Lake et les intrusions anorogéniques associées minéralisées en REE, sont interprétés comme le résultat de la fertilisation du manteau sous-lithosphérique, induite par subduction, combinée à l’extension de la croûte et à l’évolution in-situ du magma.

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