Architecture et origine du système de minéralisation polymétallique du secteur lac Line, région de Chibougamau, Québec

Le projet de doctorat présenté ici s'intéresse à un système hydrothermal atypique retrouvé en contexte d'arc volcano-plutonique ancien. L'objectif principal visé est d'apporter de nouveaux éléments de compréhension sur la nature et la géométrie des conduits empruntés par les fluides hydrothermaux, la zonalité des empreintes hydrothermales de même que l'étendue et l'évolution spatio-temporelle d'un tel système. La méthodologie préconisée combine une approche classique de terrain (levé géologique, étude pétrographique, analyses géochimiques, etc.) et des méthodes d'investigation à la fine pointe de la technologique (datation isotopique U-Pb, analyses LA-ICP-MS sur pyrites, analyses de magnetite à la microsonde, etc.). \n \nL'objet d'étude est le secteur lac Line, localisé à 3 km au nord de la ville de Chibougamau. Ce secteur exhibe un système minéralisé atypique à Au-Ag-Cu encaissé dans une séquence de roches volcano-sédimentaires et plutoniques faiblement métamorphisées et appartenant au second cycle volcanique du Groupe de Roy, édifié entre -2720 et ~2712 Ma. Les roches volcano-sédimentaires font partie de la Formation de Blondeau et sont dominées par des coulées de laves intermédiaires à mafiques d'affinité calco-alcaline accompagnées de filons-couches comagmatiques d'affinité calco-alcaline à tholéiitique. Des roches volcanoclastiques intermédiaires à felsiques calco-alcalines, formées dans un environnement sous-marin de bassin volcano-sédimentaire peu profond en émergence, s'y intercalent communément. Le secteur a été le théâtre d'une activité plutonique synvolcanique vigoureuse et soutenue matérialisée par l'abondance de filonscouches comagmatiques, par la présence des filons-couches tholéiitiques du Complexe de Cummings ainsi que par la présence du Stock du lac Line. Ce dernier est dominé par une phase tonalitique localement porphyrique, d'affinité calco-alcaline et datée à 2707,6 ± 1,4 Ma (âge tardi-volcanique mais pré-déformation régionale). \n \nL'architecture actuelle de l'empilement hôte du système minéralisé se résume à une séquence monoclinale verticalisée, orientée E-O, rajeunissant vers le nord et répétée à au moins quatre reprises par des failles ductiles longitudinales. La déformation fragile y est omniprésente sous forme de zones de fractures et de failles cassantes d'origine synvolcanique et d'orientations dominantes N-S et NO-SE. Ces discontinuités montrent une association spatiale systématique avec la minéralisation et sont communément accompagnées de perturbations importantes de la séquence stratigraphique (fracturation, rupture de la continuité, mégabrèche de talus, etc.). Les évidences de déformation ductile sont plus locales et se résument au développement hétérogène d'une schistosité pénétrante E-0 subverticale attribuable à la déformation régionale (-2703 Ma). Cette schistosité se concentre le long des zones de cisaillement longitudinales. L'association spatiale entre déformation ductile et minéralisation est une exception plutôt qu'une règle, ne se limitant qu'à quelques zones les plus altérées. Les nombreuses duplications stratigraphiques et le caractère discontinu, incohérent et fracturé du secteur lac Line contraste grandement avec l'homogénéité et la continuité latérale caractéristique de l'empilement volcanique préservé ailleurs dans la région. \n \nLes indices minéralisés sont essentiellement encaissés dans les zones de fractures N-S ou NO-SE synvolcaniques et sont formés d'une combinaison variable de veines de magnétite-sulfures, de veines et veinules de sulfures à gangue silicatée et/ou de disséminations de sulfures. La signature géochimique globale est à Au, Ag, Cu, Zn, Mo, As, Bi, Co, Hg, Ni, Pb, Sb, Se et Te. Les indices montrent des caractéristiques typiques de minéralisations formées en régime d'extension à de faibles profondeurs dans la croûte et sont associés à divers styles d'altération (principalement propylitique, sodique à potassique, chloriteuse et séricitique) caractérisés par des assemblages minéralogiques et des changements de masses similaires à ceux des systèmes volcanogènes sous-marins. Certains indices, en particulier ceux dans lesquels Au est enrichi par rapport à Ag et Cu, montrent une association spatiale étroite avec des brèches et des dykes interminéraux potentiellement reliés au Stock du lac Line, militant ainsi pour un lien entre l'activité hydrothermale et le plutonisme intermédiaire à felsique tardi-volcanique. \n \nLes relations de chronologie relative entre les événements de volcanisme, de plutonisme, d'hydrothermalisme, de déformation régionale et de métamorphisme confirment l'origine synvolcanique du système minéralisé. Couplé à la reconstruction de l'environnement synvolcanique, ce cadre chronologique définit un modèle évolutif en 4 étapes, impliquant : \n \n1. la formation d'un environnement d'effondrement (caldeira?) vers la fin du second cycle volcanique régional (-2715-2712 Ma), qui explique les associations lithologiques, l'intense fracturation et les perturbations stratigraphiques observées à diverses échelles; \n \n2. le développement d'un système hydrothermal dominé par l'eau de mer et responsable de minéralisations épithermales sous-marines neutres dans les structures synvolcaniques reliées à l'effondrement; \n \n3. une possible contribution au système hydrothermal lors de la mise en place tardi-volcanique du Stock du lac Line (-2708 Ma), probablement responsable de minéralisations de type porphyrique et de la superposition locale d'une empreinte enrichie en Au et; \n \n4. la déformation régionale (-2703 Ma), qui provoque la superposition de la schistosité régionale et de paragenèses du pic métamorphique sur les empreintes hydrothermales préexistantes ainsi que la réactivation des failles longitudinales en zones de cisaillement à mouvement inverse. \n \nEn somme, cette étude démontre que la région de Chibougamau expose un énorme système minéralisé volcano-plutonique archéen atypique, avec des dépôts Cu-Au magmatiques-hydrothermaux proximaux (camp minier du lac Doré) et des dépôts épithermaux polymétalliques distaux centrés sur des systèmes plutoniques satellites s'inscrivant dans la même lignée pétrogénétique. L'étude contribue par le fait même à mettre à l'avant-plan des processus tels l'activité volcano-plutonique calco-alcaline, la formation de caldeiras et l'implication de l'eau de mer en tant qu'agent confinant (profondeur bathymétrique) et agent chimique comme responsables de minéralisations polymétalliques atypiques en contexte d'arc. Dans l'ensemble, cela supporte l'idée que le potentiel minéral des arcs volcano-plutoniques calco-alcalins anciens a pu être sous-estimé dans le passé, surtout lorsqu'on prend conscience de l'immense richesse de leurs équivalents récents.

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