Caractérisation minéralogique et géochimique des pegmatites du secteur du Batholite de La Motte, Sous-province de l'Abitibi et son implication pour l’exploration

RÉSUMÉ Le présent mémoire présente une analyse pétrographique et géochimique des pegmatites associées au Batholite de La Motte (BLM), Sous-province de l'Abitibi, avec une emphase particulière sur leur potentiel en minéraux critiques et stratégiques (MCS), notamment le lithium, et leurs liens génétiques. L’étude s’aligne avec les objectifs du Plan québécois de valorisation des minéraux critiques et stratégiques 2020-2025, soulignant l'importance nationale et internationale de ces ressources pour les technologies de pointe. Situé à l'est de Rouyn-Noranda, le BLM représente une zone riche en pegmatites LCT (Li-Cs-Ta), qui lui sont spatialement associées. L'accessibilité et la localisation précise de ces unités constituent le fondement géologique de cette étude, essentielle pour la prospection minière. Les objectifs de cette recherche sont doubles. D'une part, elle cherche à élucider le lien génétique entre le BLM et les pegmatites. D'autre part, elle vise à déterminer les zones à haut potentiel de découverte de spodumène au moyen d'une cartographie ciblée et d'analyses géochimiques et minéralogiques. Pour atteindre les objectifs de recherche, une méthodologie exhaustive a été adoptée, combinant l'étude des données antérieures, la cartographie ciblée et l'analyse minéralogique et géochimique des échantillons. La compilation des données préexistantes a offert une vue d’ensemble actualisée sur la zone d’étude, mettant en relief les travaux géologiques historiques et les analyses préalables. Une gamme de techniques analytiques, notamment l'étude pétrographique, la coloration par le cobaltinitrite de sodium et l'analyse chromatique, a été appliquée pour examiner minutieusement la minéralogie des échantillons. De plus, l'emploi de la microsonde électronique et des analyses géochimiques a enrichi notre compréhension de la composition chimique des pegmatites et des granites concernés. Cette étude a mis en lumière la complexité géologique, minéralogique et géochimique des pegmatites du BLM. Ces pegmatites ont des formes variées, allant d’amas stériles à des dykes. Sur la base de leur composition minéralogique, ces roches se distinguent en quatre familles comprenant des pegmatites stériles, des pegmatites à béryl, des pegmatites à colombo-tantalite et des pegmatites à spodumène. Des variations chimiques graduelles des monzogranites du BLM aux amas pegmatitiques à contact graduel avec ces différents types de pegmatites suggèrent une source commune pour ces roches et un lien génétique entre le BLM et les différentes familles de pegmatite incluant celle à spodumène. Les analyses géochimiques ont également révélé également une diversité des ratios d’éléments incompatibles dont K/Rb, K/Cs, Nb/Ta, Mg/Li, et Zr/Hf. Ces variations montrent différents niveaux de différenciation magmatique entre les différentes familles de pegmatite qui ne se reflètent pas nécessairement par leur minéralogie. Les dykes à spodumène se distinguent comme étant les plus fractionnés et sont caractérisés par des ratios K/Rb, K/Cs, Nb/Ta, Mg/Li et Zr/Hf faibles en analyse de roche totale et dans les feldspaths potassiques et muscovites. L'approche méthodologique adoptée a abouti à l’établissement d’une carte de potentiel basée sur le ratio K/Rb de la roche totale, identifiant une région prometteuse pour le lithium dans le sud-est du BLM. Ces résultats renforcent l'importance de combiner des données de sources variées pour évaluer le potentiel minier d'une région. Le travail a enrichi la compréhension de la variété et du potentiel des pegmatites liées au BLM, indiquant une évolution magmatique sur plusieurs millions d'années et accentue la nécessité de réaliser des études géochronologiques additionnelles pour mieux comprendre la genèse des pegmatites et leur lien avec le granite parent. Pour améliorer le projet et clarifier certains points restant ambigus, il est conseillé d'adopter des méthodes d'échantillonnage plus sophistiquées comme l'utilisation d'une foreuse portative, et l'utilisation de XRF portable pour des analyses immédiates sur les minéraux. Il est également recommandé d'approfondir l'étude du dyke à spodumène intraplutonique (indice du Lac des Hauteurs) qui semble présenter des caractéristiques non conventionnelles par rapport au modèle généralement accepté. ABSTRACT This thesis presents a petrographic and geochemical analysis of the pegmatites associated with the La Motte Batholith (LMB), within the Abitibi Subprovince, with a particular emphasis on their potential for critical and strategic minerals (CSMs), notably lithium, and their genetic links. The study aligns with the objectives of the Quebec Plan for the Valorization of Critical and Strategic Minerals 2020-2025, highlighting the national and international importance of these resources for advanced technologies. Located east of Rouyn-Noranda, the LMB represents a zone rich in LCT (Li-Cs-Ta) pegmatites, spatially associated with the LMB. The accessibility and precise localization of these units form the geological foundation of this study, essential for mining prospecting. The objectives of this research are twofold. Firstly, it seeks to elucidate the genetic link between the LMB and the pegmatites. Secondly, it aims to determine the areas with a high potential for spodumene discovery through targeted mapping and geochemical and mineralogical analyses. To achieve the research objectives, a comprehensive methodology was adopted, combining the study of prior data, targeted mapping, and mineralogical and geochemical analysis of samples. The compilation of pre-existing data provided an updated overview of the study area, highlighting historical geological work and prior analyses. A range of analytical techniques, including petrographic study, sodium cobaltinitrite staining, and chromatographic analysis, was applied to meticulously examine the mineralogy of the samples. Furthermore, the use of the electron microprobe and geochemical analyses enriched our understanding of the chemical composition of the concerned pegmatites and granites. This study has highlighted the geological, mineralogical, and geochemical complexity of the LMB pegmatites. These pegmatites vary in form, from barren masses to dykes. Based on their mineralogical composition, these rocks are distinguished into four families, including barren pegmatites, beryl pegmatites, columbo-tantalite pegmatites, and spodumene pegmatites. Gradual chemical variations from the LMB monzogranites to the pegmatitic masses with a gradual contact with these different types of pegmatites suggest a common source for these rocks and a genetic link between the LMB and the different pegmatite families, including the spodumene-bearing ones. The geochemical analyses also revealed a diversity of incompatible element ratios such as K/Rb, K/Cs, Nb/Ta, Mg/Li, and Zr/Hf. These variations show different levels of magmatic differentiation among the pegmatite families, which are not necessarily reflected by their mineralogy. The spodumene dykes are distinguished as being the most fractionated and are characterized by low K/Rb, K/Cs, Nb/Ta, Mg/Li, and Zr/Hf ratios in whole-rock analysis and in potassium feldspars and muscovites. The methodological approach adopted resulted in the establishment of a potential map based on the whole-rock K/Rb ratio, identifying a promising region for lithium in the southeast of the LMB. These results underscore the importance of combining data from varied sources to assess the mining potential of a region. The work has enriched the understanding of the variety and potential of pegmatites linked to the LMB, indicating a magmatic evolution over several million years and emphasizing the need for additional geochronological studies to better understand the genesis of pegmatites and their link with the parent granite. To improve the project and clarify some remaining ambiguous points, it is advised to adopt more sophisticated sampling methods, such as the use of a portable drill, and the use of portable XRF for immediate analyses on minerals. It is also recommended to deepen the study of the intraplutonic spodumene dyke (Lac des Hauteurs showing) which appears to exhibit unconventional characteristics compared to the generally accepted model.

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