Métallogénie du gîte d'or orogénique La Pointe au contact entre les sous-provinces de La Grande et d'Opinaca, Eeyou Istchee Baie-James, Québec

Métallogénie du gîte d’or orogénique La Pointe au

contact entre les sous-provinces de La Grande et

d’Opinaca, Eeyou Istchee Baie-James, Québec

Mémoire

Jean-Philippe Fleury

Maîtrise interuniversitaire en sciences de la Terre - avec mémoire

Maître ès sciences (M. Sc.)

Québec, Canada

Métallogénie du gîte d’or orogénique La

Pointe au contact entre les sous-provinces

de La Grande et d’Opinaca, Eeyou Istchee

Baie-James, Québec

Mémoire

Jean-Philippe Fleury

Sous la direction de :

Georges Beaudoin, directeur recherche

Carl Guilmette, codirecteur de recherche

ii

Résumé

Le gîte

d’or orogénique La Pointe est encaissé dans des roches archéennes au contact

entre les sous-provinces de La Grande et d’Opinaca, dans le territoire municipale d’Eeyou

Istchee Baie-James, Québec. L’assemblage lithologique, intensément déformé et

métamorphisé au faciès des amphibolites, comprend une tonalite du Complexe de Langelier

(3326 ± 4 Ma), une arénite quartzitique de la Formation d’Apple, des amphibolites et une

formation de fer appartenant au Groupe de Yasinski, et des paragneiss du Complexe de

Laguiche. Cet assemblage est coupé par des dykes felsiques (2747 ± 2 Ma), des

filons-couches ultramafiques et des dykes granitiques à tourmaline. La Zone 25 est encaissée

dans des paragneiss et comprend de l’or disséminé associé avec de l’arsénopyrite, de la

pyrrhotite et de la chalcopyrite. La zone minéralisée est orientée ONO-ESE (S

) et est

déformée et plissé par une schistosité régionale principale (S

). La minéralisation est

accompagnée de zones d’altérations recristallisées formées de quartz, de phlogopite, de

dravite ± titanite, de microcline et de muscovite, ainsi que des veines calco-silicatée. L’or

natif forme des inclusions dans l’assemblage recuit durant le métamorphisme ou forme des

grains en bordure des sulfures.

La faible teneur en or de l’arsénopyrite suggère qu’une

rééquilibration à plus haute température a libéré

l’or de l’arsénopyrite. La Zone 26,

encaissée dans une formation de fer, est caractérisée par un remplacement par des sulfures

comprenant de la pyrrhotite, de l’arsénopyrite, de la löllingite et de la chalcopyrite. Le

remplacement est accompagné par des zones à amphibole

calcique-biotite-grenat-tourmaline±chlorite. L’or natif est en inclusions dans les minéraux métamorphiques, ou bien

à l’interface entre des cœurs de löllingite dans l’arsénopyrite, suggérant qu’une partie de l’or

a été libéré lors d’un métamorphisme rétrograde. Le gîte La Pointe est interprété comme

étant une gîte d’or orogénique de type disséminé, d’origine pré-métamorphique, ayant été

subséquemment affecté par un métamorphisme régional au faciès des amphibolites et un

métamorphisme rétrograde postérieur.

iii

Abstract

The La Pointe gold deposit is hosted in Archean rocks metamorphosed to amphibolite facies

straddling the boundary between the La Grande and Opinaca subprovinces, in Eeyou

Istchee Baie-James, Québec. The lithological assemblage comprises a tonalite of the

Langelier Complex (3326 ± 4 Ma), quartz arenite from the Apple Formation, amphibolite and

iron formation from the Yasinski Group, and paragneiss from the Laguiche Complex. These

rocks are cut by felsic dykes (2747 ± 2 Ma), ultramafic sills and pegmatitic granite dykes.

The La Pointe deposit is defined in two zones, Zone 25 and Zone 26. Zone 25 is hosted in

biotite-rich paragneiss and the mineralization consists of disseminated native gold along

with arsenopyrite, pyrrhotite, chalcopyrite and minor pyrite. The deposit is oriented

WNW-ESE (S

) and has been deformed and folded by the main regional deformation (S

). The

mineralization is associated with recrystallized alterations consisting of quartz, phlogopite,

dravite ± titanite, microcline, muscovite and calco-silicates veins. Native gold occurs as

inclusions in the annealed metamorphic assemblages and at the margin of arsenopyrite.

The low content of gold in arsenopyrite suggests re-equilibration at peak condition during

arsenopyrite recrystallization which caused gold exsolution. Zone 26 is hosted in an iron

formation characterized by replacement by sulfides, consisting of

pyrrhotite-arsenopyrite-löllingite-chalcopyrite. The replacement is accompanied by calcic

amphibole-biotite-garnet-tourmaline ± chlorite. Native gold occurs as inclusions in peak metamorphic minerals, or at

the interface between löllingite core and arsenopyrite. The La Pointe deposit is interpreted

as a disseminated, pre-peak metamorphism orogenic gold deposit, subsequently

overprinted by later higher, amphibolite-grade, and late retrograde metamorphism. This

study provide new hints on understanding hypozonal lode gold deposits with regard to the

timing of mineralization in relation to their complex tectonometamorphic history.

iv

Table des matières

Résumé ... ii

Abstract ... iii

Table des matières ... iv

Liste des figures ... vi

Liste des tableaux ... vi

Liste des abréviations ... vii

Avant-propos ... viii

Introduction ... 1

Contexte ... 2

Objectifs ... 2

Géologie régionale ... 4

Présentation de l’article ... 6

Chapitre 1. The La Pointe gold deposit, a disseminated orogenic gold deposit at the

contact between the La Grande and Opinaca subprovinces, Eeyou Istchee Baie-James,

Québec ... 8

1.1 Résumé ... 8

1.2 Abstract ... 9

1.3 Introduction ... 10

1.4 Regional geology ... 12

1.5 Deposit geology ... 14

1.5.1 Supracrustal rocks ... 17

1.5.2 Intrusive rocks ... 19

1.6 Analytical methods ... 20

1.6.1 Lithogeochemistry ... 20

1.6.2 Electronic Probe Micro-Analysis ... 20

1.6.3 LA-ICP-MS ... 21

1.6.4 MicroXRF ... 21

1.6.5 U-Pb geochronology ... 21

1.7 Mineralization ... 22

1.7.1 Zone 25 ... 22

1.7.2 Alteration assemblage ... 25

1.7.3 Zone 26 ... 27

1.8 Analytical results ... 30

1.8.1 Lithogeochemistry ... 30

1.8.2 Alteration chemistry ... 35

v

1.8.3 Mineral chemistry ... 37

1.8.4 Trace elements in arsenopyrite (LA-ICP-MS) ... 41

1.8.5 Geochronology ... 44

1.9 Discussion ... 49

1.9.1 Geological setting of rocks hosting the La Pointe deposit ... 49

1.9.2 Timing of mineralization ... 50

1.9.3 Gold in arsenopyrite ... 50

1.9.4 Hydrothermal alteration ... 52

1.9.5 Comparison with other amphibolite facies orogenic gold deposits and regional

implication ... 54

1.10 Conclusion ... 56

Conclusion ... 58

Bibliographie ... 60

Annexe 1 – Tableau des échantillons choisis ... 71

Annexe 2 – Résultats d’analyses lithogéochimiques des roches du secteur du gîte d’or La

Pointe ... 74

Annexe 3 – Résultats d’analyses à la microsonde des silicates des roches du secteur du

gîte d’or La Pointe ... 106

Annexe 4 – Résultats d’analyses à la microsonde des sulfures du secteur du gîte d’or La

Pointe ... 161

Annexe 5 – Résultats d’analyses LA-ICP-MS de minéraux du secteur du gîte d’or La

Pointe ... 184

Annexe 6 – Diagrammes de classification des minéraux du secteur du gîte d’or La Pointe

... 197

Annexe 7 – Planches d’image des zircons polis utilisés pour les datations isotopiques

U-Pb ... 201

Annexe 8 – Cartes élémentaires à partir d’analyses LA-ICP-MS et µXRF du secteur du

gîte d’or La Pointe ... 205

vi

Liste des figures

Figure 1.1. Géologie régionale de la région d’Eeyou Istchee James-Bay, Québec. ... 12

Figure 1.2. Géologie régionale à la proximité du gîte La Pointe au contact entre les

sousprovinces de La Grande d’Opinaca dans le secteur du lac Sakami ... 14

Figure 1.3. Detailed geological map of the La Pointe gold deposit with location of the

zones 25 and 26. ... 15

Figure 1.4. Interpreted geology section looking NNW of the La Pointe deposit ... 16

Figure 1.5. Photographs of structural elements of the La Pointe deposit ... 17

Figure 1.6. Microphotographs and backscattered electron image of Zone 25 mineralization

... 24

Figure 1.7. µXRF elemental maps of thin section showing the mineralogy and textures. . 25

Figure 1.8. Photograph and µXRF elemental maps from a core sample ... 27

Figure 1.9. Microphotographs and backscattered electron image of Zone 26 mineralization

... 29

Figure 1.10. Whole rock geochemistry from La Pointe amphibolites ... 31

Figure 1.11. Whole rock geochemistry from Zone 25 paragneiss ... 32

Figure 1.12. Whole rock geochemistry from La Pointe deposit felsic intrusive rocks ... 34

Figure 1.13. Isocon diagrams showing different alterations from Zone 25 ... 36

Figure 1.14. Mineral chemistry of biotite from Zone 25 paragneiss and intrusive rocks .... 38

Figure 1.15. Mineral chemistry of arsenopyrite from the mineralization of zones 25 and 26

... 39

Figure 1.16. Log ƒ(S

) versus temperature diagram showing stability fields of arsenopyrite

... 40

Figure 1.17. Details of LA-ICP-MS line scan analysis showing element zonations in

arsenopyrite and löllingite ... 42

Figure 1.18. LA-ICP-MS elemental maps of an arsenopyrite-löllingite composite grain from

16-JF-5256A2 sample. ... 43

Figure 1.19. U-Pb geochronology on zircons using LA-ICP-MS method from a sample of a

tonalite and a felsic dyke. ... 48

Liste des tableaux

Table 1.1. U-Pb geochronology on zircons from a tonalite from the La Pointe deposit ... 45

Table 1.2. U-Pb geochronology on zircons from a sheared felsic dyke from the La Pointe

deposit ... 46

vii

Liste des abréviations

MERN : Ministère de l’Énergie et des Ressources naturelles

µXRF : Micro spectrométrie par fluorescence des rayons X

LA-ICP-MS : Spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif

INAA : Analyse par activation neutronique

ICP-OES : Spectrométrie par torche à plasma

PGNAA : Analyse par activation neutronique aux gamma prompts

EDS : Analyse dispersive en énergie

BSE : Imagerie en électrons rétrodiffusés

Mg# : Nombre magnésien

SNRC :

Système national de référence cartographique

UTM : Projection transverse universelle de Mercator

NAD83 : Système de référence géodésique nord-américain de 1983

µm : Micromètre (10

_m)

a.p.f.u. : Atome par unité de formule

ppm : Partie par million

ppb : Partie par milliard

Ab : Albite

Adr : Andradite

Alm : Almandin

An : Anorthite

Apy : Arsénopyrite

AuSb

: Aurostibite

Bt : Biotite

Chl : Chorite

Cpy : Chalcopyrite

Cpx : Clinopyroxène

Grs : Grossulaire

Grt : Grenat

Gru : Grunérite

Hbl : Hornblende

Kfs : Feldspath potassique

Lo : Löllingite

Mc : Microcline

Ms : Muscovite

Or : Orthose

Pl : Plagioclase

Po : Pyrrhotite

Prp : Pyrope

Qtz : Quartz

Sps : Spessartine

Ttn : Titanite

Tur : Tourmaline

viii

Avant-propos

La réalisation de ce projet de maîtrise a bénéficié du support ainsi que de la collaboration

de plusieurs personnes. Je voudrais tout d’abord remercier François Huot qui a entrepris ce

projet de recherche et qui fut mon premier directeur de recherche. Je remercie grandement

Georges Beaudoin, mon directeur de maîtrise, pour ses conseils, son support et ses

critiques constructives. J’aimerais remercier mon codirecteur, Carl Guilmette, pour ses

discussions constructives qui ont contribué au développement du projet. Merci à Roman

Hanes et Nathan Cleven pour leur encouragement et leur aide. Je remercie Jean Goutier,

superviseur externe et géologue émérite du ministère de l’Énergie et des Ressources

naturelles (MERN), d’avoir également rendu possible ce projet, pour son partage de

connaissances de la géologie de la région d’Eeyou Istchee Baie-James ainsi que ses

conseils. Je voudrais également remercier Don Davis, du Jack Satterly Geochronology Lab

at the University of Toronto, pour avoir réalisé les datations isotopiques; Marc Choquette,

responsable de la microsonde à l’Université Laval; ainsi que Dany Savard et Audrey Lavoie

de l’UQAC du LabMaTer pour leur aide lors des analyses de LA-ICP-MS.

Ce projet a été entièrement financé par le MERN, qui a offert son support logistique et

financier pour la réalisation des travaux sur le terrain, des procédures analytiques, ainsi

qu’une bourse d’études pour l’ensemble de mon parcours. Métaux Précieux du Québec est

également remercié pour avoir donné pour leur support logistique et leur accord pour l’accès

à la propriété.

Ce mémoire de maîtrise contient un manuscrit destiné à une publication dans la revue

scientifique Canadian Journal of Earth Sciences. Le chapitre 1 contenant ce manuscrit est

rédigé selon le style et la langue appropriés en vigueur pour cette revue. Les coauteurs sont

Georges Beaudoin, agissant comme directeur de recherche de ce projet, Carl Guilmette,

codirecteur de recherche, Jean Goutier, cosuperviseur externe et géologue émérite au

MERN, ainsi que Don Davis de l’University of Toronto, responsable des datations

isotopiques U-Pb sur zircons. L’auteur de ce mémoire est l’auteur original du manuscrit tel

que présenté, à l’exception des sections portant sur la géochronologie U-Pb sur zircons

(méthodologie et résultats) qui ont été rédigées par Don Davis. Ce projet a également

contribué à la publication de deux rapports soumis au MERN, le premier publié en 2018 et

le second en 2019.

1

Introduction

La Province du Supérieur est l’hôte de nombreux gisements d’or orogénique en association

avec des structures crustales majeures caractérisées par une histoire tectonique complexe

(McCuaig and Kerrich 1998; Groves et al. 2003; Goldfarb et al. 2005; Robert et al. 2005).

Les zones de faille Cadillac-Larder Lake et Porcupine-Destor, dans la région de l’Abitibi, ont

longtemps été reconnues comme les principales zones pour l’exploration et l’exploitation

minières. Les zones de failles de Larder Lake-Cadillac et de Porcupine-Destor, dans la

région de l’Abitibi, ont longtemps été reconnues comme les principales zones pour

l’exploration et l’exploitation minières. La découverte du gisement Roberto par Mines d’or

Virginia (Robertson 2005; Fontaine et al. 2017), spatialement associée à une discontinuité

régionale qui juxtapose la province volcano-plutonique de La Grande et la

Sous-province métasédimentaire et plutonique d’Opinaca (Card et Ciesielski 1986), a provoqué

une nouvelle vague d’exploration dans la municipalité d’Eeyou Istchee Baie-James. Ces

travaux d’exploration ont permis de mettre au jour de nombreuses minéralisations aurifères

en association avec les ceintures de roches vertes de la région, longtemps considérées

comme étant moins prospectives dû aux styles de minéralisation et au faciès

métamorphique régional plus élevé (Gauthier et al. 2007). Les travaux d’exploration le long

de cette discontinuité ont mené à la découverte et à l’étude détaillée de nouveaux gisements

aux typologies variées, incluant : 1) des veines d’or orogénique déformées localisées surtout

dans la partie nord-ouest du contact (Hanes et al. 2016); 2) de la minéralisation disséminée

associée à une zone de cisaillement comme celle de la zone Marco (Aucoin et al. 2012) ; 3)

des minéralisations disséminées associées à un stockwerk et des zones de remplacement

formées d’altérations potassiques et calco-silicatées comme celles du gîte Roberto

(Ravenelle 2013; Fontaine et al. 2015, 2017) ;

4) de l’or dans des formations de fer rubanées

remplacées par des sulfures accompagnées de veines calco-silicatées et des veines à

quartz-tourmaline comme celles du gîte Orfée (Bogatu 2017) ; ainsi

que 5) d’une

minéralisation précoce en Au-Cu consistant de sulfures disséminés, de veinules de sulfures

et de stockwork, affectée par des zones de cisaillement tardives associées avec des veines

aurifères orogéniques à quartz-tourmaline (Mercier-Langevin et al. 2012). La proximité de

nombreuses minéralisations aurifères avec la discontinuité entre le La Grande et l’Opinaca

suggère que cette structure est un métallotecte favorable au transport et à la concentration

des fluides permettant la formation de gisement d’or orogénique (Gauthier et al. 2007;

Bandyayera et al. 2010; Gigon and Goutier 2017). Ce projet de maîtrise en métallogénie est

2

une partie intégrante d’un groupe de recherche visant à mieux comprendre le contexte

tectono-métamorphique dans les sous-provinces de La Grande et d’Opinaca, ainsi que de

mieux définir ses implications métallogéniques pour la formation de minéralisations

aurifères.

Contexte

Le gîte aurifère La Pointe est situé sur la rive ouest du lac Sakami à ~80 km au sud-sud-est

de Radisson dans le craton archéen du Supérieur, à proximité de la discontinuité régionale

qui juxtapose les sous-provinces de La Grande et d’Opinaca, dans le territoire municipal

d’Eeyou Istchee Baie-James (Figs. 1.1 et 1.2). La zone 26 (connue au début comme l’indice

Lamarche-Lavallée) a été découverte en 1995 par Ressources Dynacor et confirmée par un

échantillon de Géologie Québec (Doucet, 1995; Goutier et al. 2000). Par la suite les

compagnies Matamec et Métaux stratégiques du Canada, maintenant connues sous le nom

de Métaux Précieux du Québec, ont réalisé des travaux en 1998 qui ont permis trouver la

Zone 25. Elle est suivie de la mise au jour d’indices aurifères comme 9.6, JR, EX-43 Simon

et Île. Bien que plusieurs sites minéralisés semblent d’extension limitée, deux zones

aurifères du gîte La Pointe ont fait l’objet de campagnes d’exploration plus extensives. Elles

sont définies comme les zones 25 et 26. Selon les travaux précédents (Lavallée 2014,

2016), la Zone 25 serait située dans la Sous-province d’Opinaca, alors que la Zone 26 ferait

partie de la Sous-province de La Grande (Fig. 1.3). La Zone 25 est définie comme un niveau

aurifère stratoïde contenu dans des roches métasédimentaires et des paragneiss du

Complexe de Laguiche, alors que la Zone 26 est contenue dans un niveau de formation de

fer apparemment non altérée du Groupe de Yasinski. Le gîte La Pointe est encaissé dans

des roches métamorphisées au faciès des amphibolites et est intensément déformé. La

minéralisation des zones 25 et 26 présente des caractéristiques communes au gisement de

type or orogénique hypozonal (Gebre-Mariam et al. 1995), soit par son style de

minéralisation disséminée et en remplacement, et son assemblage d’altération typique des

gisements de plus haute température (Mikucki et Ridley 1993; Ridley et al. 1998; Phillips et

Powell 2009; Kolb et al. 2015).

Objectifs

La proximité du gîte La Pointe à la discontinuité régionale qui juxtapose les sous-provinces

de La Grande et d’Opinaca, son style de minéralisation et le faciès métamorphique élevé

des roches encaissantes en font un cas d’étude significatif pour la compréhension des

3

processus métallogéniques dans le cadre géologique régional de la région d’Eeyou Istchee

Baie James. Cette étude documente un cas de gisement d’or orogénique de type disséminé

dans un environnement de métamorphisme élevé. Les objectifs de cette étude sont les

suivants :

 Caractériser les assemblages minéralogiques et métalliques des roches fraîches,

altérées et minéralisées;

 Déterminer la nature, l’intensité et la chronologie des altérations associées aux

minéralisations aurifères et leurs relations spatio-temporelles par rapport à la

géologie locale;

 Déterminer les affinités géochimiques des différentes lithologies et les corréler avec

les unités géologiques régionales ;

 Contraindre la chronologie absolue des évènements géologiques pertinents à la

minéralisation;

 Proposer un modèle pour la mise en place de l’or pour le gîte La Pointe, tout en

considérant les aspects tectono-métamorphique de cette partie ouest du contact.

La description détaillée de décapages mécaniques et de forages du gîte La Pointe a été

réalisée afin d’établir le lien entre la minéralisation, les roches encaissantes, la déformation,

ainsi que l’altération hydrothermale. La description minéralogique des zones minéralisées,

l’établissement d’une séquence paragénétique et la caractérisation des altérations ont

permis de définir la typologie de la minéralisation, ainsi que d’établir un lien temporel par

rapport à l’évènement minéralisateur à l’origine de la formation du gisement. Les données

sont complémentées par des analyses à la microsonde électronique et de spectroscopie de

masse couplée à l’ablation laser pour une meilleure caractérisation des assemblages

d’altération, ainsi que l’interprétation de certains processus ayant contribué à la

minéralisation. La comparaison du gîte de La Pointe avec les autres gisements associés au

contact des sous-provinces de La Grande et d’Opinaca contribuera à l’amélioration de la

perspective régionale sur les minéralisations aurifères dans la région d’Eeyou Istchee

Baie-James, ainsi que dans les autres gisements de type or orogénique hypozonal ailleurs dans

le monde.

4

Géologie régionale

Les roches encaissantes du gîte d’or de La Pointe sont situées dans la portion centrale de

la Province géologique du Supérieur (Fig. 1.1), qui comprend, du nord au sud, la

Sous-province plutonique de Minto, la Sous-Sous-province volcano-plutonique de La Grande, les

sous-provinces métasédimentaires d’Opinaca et de Nemiscau, et la Sous-province

volcano-plutonique d’Opatica (Card and Ciesielski 1986; Percival et al. 2012). Les unités

géologiques immédiates du gîte La Pointe appartiennent à deux ensembles archéens

distincts, soit les sous-provinces de La Grande et d’Opinaca telles que décrites par Paquette

et Gauthier (1997) et Goutier et al. (2000, 2001 et 2002).

La Sous-province de La Grande (Fig. 1.1) est un assemblage volcano-plutonique (Card and

Ciesielski 1986; Percival et al. 2012). Elle se compose de gneiss tonalitiques et de tonalites,

paléo à néoarchéenns, constituant un socle à plusieurs endroits, de séquences

volcano-sédimentaires méso à néoarchéennes, de séquences clastiques arénitiques et de

conglomérats, ainsi que de roches intrusives ultramafiques à felsiques. Dans le secteur des

lacs Shpogan et Sakami (Fig. 1.2), les roches les plus anciennes appartiennent au

Complexe de Langelier composé de gneiss tonalitique et granitique et de tonalite à biotite

(Goutier et al., 2000 et 2001). Ces roches ont été datées à 3452 ± 16 Ma et 3326 ± 4 Ma

(Davis et al. 2014; cette étude). Une séquence d’arénite quartzitique et de conglomérat

monogénique à pyrite et uranium de la Formation d’Apple repose en discordance sur ce

socle (Fig. 1.2). Cette séquence sédimentaire est surmontée en concordance, et localement

en contact de faille, par les roches volcano-sédimentaires du Groupe de Yasinski (2751 à

2725 Ma, Goutier et al., 2002). Ce groupe est principalement composé de basaltes

tholéiitiques, de formations de fer au faciès des oxydes et des silicates, de roches

sédimentaires clastiques et de roches pyroclastiques intermédiaires à felsiques. Les

métabasaltes, aux faciès massifs et localement coussinés, forment la lithologie dominante.

Une partie des structures primaires est oblitérée par la déformation à proximité du contact

des sous-provinces de La Grande et d’Opinaca (Goutier et al., 2000). Richer-Laflèche et al.

(2000) et Sappin et al. (2018) suggèrent que l’emplacement des séquences volcaniques est

associé un système de rift continental formé dans le socle tonalitique du Complexe de

Langelier. L’ensemble de ces lithologies est injecté par une tonalite, des diorites et une

monzonite des Intrusions de Duncan (2716 à 2709 Ma) et par des intrusions mafiques et

ultramafiques. Le métamorphisme régional de la Sous-province de La Grande est

principalement au faciès des amphibolites. Il passe du faciès des schistes verts dans la

5

région du lac Yasinski à celui des amphibolites en allant vers les sous-provinces de Minto

et d'Opinaca (Côté-Roberge et al. 2016, 2018; Gigon and Goutier 2017). Il atteint celui des

granulites vers l'est et l'ESE.

La Sous-province d’Opinaca (Fig. 1.1) correspond à un assemblage de roches

métasédimentaires et plutoniques (Card et Ciesielski 1986; Percival et al. 2012). L'unité

dominante est le Complexe de Laguiche. Il est constitué d'une séquence métasédimentaire,

principalement transformée en paragneiss à biotite avec des degrés divers de migmatisation

et de multiples intrusions centimétriques de composition felsique (Card et Ciesielski 1986;

Goutier et al. 2000, 2001, 2002; Morfin et al. 2013; Côté-Roberge et al. 2016; Côté-Roberge

2018). L'âge de ce complexe est contraint par : 1) l’âge du Pluton de la Frégate (2710,4 ±2,4

Ma, Augland et al. 2016) indiquant un âge minimal des paragneiss; 2) l’âge des intrusions

syntectoniques comme celles datées par David (2018) à 2689 Ma et Morfin et al. (2013) à

2660 Ma; et 3) l'âge des granites tardifs coupant les paragneiss et la déformation dominante

(foliation et plissements), de 2640 à 2613 Ma (Goutier et al. 2000; Bogatu, 2017; David,

2019) et

4) les populations de zircon détritiques contraignant un âge dépositionnel maximal

à 2706 ± 2 Ma (Cleven et al. soumis).

L’ensemble de ces roches fortement métamorphisées

et déformées, en plus d'être affecté par un grand nombre d'intrusions granitiques, forme un

large bassin sédimentaire connu comme le Complexe de Laguiche. Dans l’ensemble, les

roches du Complexe de Laguiche sont marquées par un métamorphisme régional élevé, du

faciès des schistes verts (Goutier et al. 2001; Roberge et al. 2016, 2018;

Côté-Roberge 2018) aux granulites (Sawyer 1998; Morfin et al. 2013; Gigon et Goutier, 2017;

Côté-Roberge 2018). Ce métamorphisme est associé avec une migmatisation des

paragneiss avec des pourcentages variables de mobilisat, formant ainsi des métatextites et

des diatextites (Bandyayera et al. 2010; Morfin et al. 2013; Goutier 2018; Côté-Roberge

2018; Roberge et Goutier, 2019). Deux épisodes majeurs ont été définis par

Côté-Roberge (2019), le premier évènement est associé à un métamorphisme de haute

température et de basse pression vers 2670 Ma attribué à l’extension du bassin et le début

de la migmatisation. Vers 2645 Ma, la fermeture et l’épaississement crustal sont associés à

un second épisode métamorphique de haute température et de moyenne pression. Les

travaux de Morfin et al. (2013) suggèrent qu’il s’agit d’un complexe d’injections, où un grand

volume de leucogranite provenant d’anatexie d’une source crustale plus profonde s’est

injecté au travers de la séquence de roches métasédimentaires et qu’un degré variable de

mobilisat proviendrait de la fusion partielle des roches métasédimentaires.

6

Plusieurs intrusions appartenant à la Suite granitique du Vieux Comptoir (2683 Ma à 2613

Ma, Goutier 2018) sont injectées à la fois dans la séquence métasédimentaire de l’Opinaca

et dans les séquences volcano-plutoniques de La Grande. Ces granites présentent

fréquemment des faciès pegmatitiques. La région est également coupée par plusieurs

générations de dykes de gabbro d’âges néoarchéen et paléoprotérozoïque (Goutier et al.

2000, 2001).

Présentation de l’article

Le premier chapitre de ce mémoire contient le manuscrit de l’article intitulé « The La Pointe

gold deposit, a disseminated orogenic gold deposit at the contact between the La Grande

and Opinaca subprovinces, Eeyou Istchee Baie-James, Québec ». Il sera soumis à la revue

scientifique Canadian Journal of Earth Sciences pour publication. Les coauteurs sont

Georges Beaudoin, Jean Goutier, Carl Guilmette et Don Davis. Georges Beaudoin est le

directeur de recherche de ce projet, Carl Guilmette est le codirecteur, Jean Goutier est

cosuperviseur externe et géologue émérite au MERN, et Don Davis a mené la réalisation

des datations isotopiques U-Pb sur zircons.

L’auteur de ce mémoire a réalisé les

manipulations en laboratoire et est l’auteur original du manuscrit tel que présenté, à

l’exception des sections portant sur la géochronologie U-Pb sur zircons (méthodologie et

résultats) qui ont été rédigées par Don Davis. Outre le rôle mentionné précédemment, les

coauteurs ont participé en contribuant intellectuellement à l’interprétation des résultats et à

la discussion.

L’article fait d’abord un survol des modèles de formation de gisement d’or orogénique dans

les contextes de métamorphisme élevé, suivi d’une présentation de la problématique et des

objectifs de l’étude en lien avec le contact entre les sous-provinces de La Grande et

d’Opinaca. Il décrit ensuite la géologie régionale en abordant les principales formations

géologiques constituant les deux sous-provinces. Cette partie est suivie d’une description

de la géologie locale, des éléments structuraux, ainsi que des lithologies principales

présentes sur la propriété. L’article aborde les différentes méthodes analytiques utilisées

suivies par la présentation des résultats. Les zones 25 et 26 sont d’abord décrites en détail

en termes d’assemblages minéralogiques, de séquences paragénétiques, des altérations

hydrothermales et des textures de l’or. Les résultats analytiques incluent des cartes

élémentaires faites au µXRF, la lithogéochimie des unités encaissantes, les données de la

7

chimie minérale obtenues par microsonde électronique, des analyses d’éléments en traces

par LA-ICP-MS de l’arsénopyrite, et des datations isotopiques U-Pb de roches felsiques.

Finalement, la discussion aborde l’environnement géologique du gîte, le lien temporel de

l’évènement minéralisateur par rapport au pic métamorphique, le contenu en or de

l’arsénopyrite, l’altération hydrothermale et les processus de sulfuration, ainsi qu’une

comparaison avec les autres gîtes d’or associés au contact et d’une perspective régionale.

8

Chapitre 1. The La Pointe gold deposit, a

disseminated orogenic gold deposit at the contact

between the La Grande and Opinaca subprovinces,

Eeyou Istchee Baie-James, Québec

1.1 Résumé

Le gîte aurifère de La Pointe est encaissé dans des roches archéennes au contact entre les

sous-provinces de La Grande et d’Opinaca. L’assemblage lithologique, métamorphisé au

faciès des amphibolites et intensément déformé, comprend des roches

volcano-sédimentaires, métasédimentaires et intrusives (de 3326 ± 4 Ma à 2747 ± 2 Ma). La Zone 25

est encaissée dans des paragneiss et comprend de l’or disséminé associé avec des sulfures

et des zones d’altérations. La zone minéralisée est orientée ONO-ESE (S

) et est déformée

par la schistosité régionale principale (S

). La Zone 26 est encaissée dans une charnière de

pli d’une formation de fer. C’est une minéralisation de type remplacement. L’or natif est en

inclusions dans les minéraux métamorphiques ou bien dans l’assemblage recuit montrant

que la minéralisation est d’origine pré-métamorphique. Le gîte La Pointe est interprété

comme un gîte d’or orogénique disséminé ayant été affecté par un métamorphisme régional

au faciès des amphibolites.

9

1.2 Abstract

The La Pointe gold deposit is hosted in Archean rocks metamorphosed to amphibolite facies

straddling the boundary between the La Grande and Opinaca subprovinces, in Eeyou

Istchee Baie-James, Québec. The lithological assemblage comprises a tonalite of the

Langelier Complex (3326 ± 4 Ma), quartz arenite from the Apple Formation, amphibolite and

iron formation from the Yasinski Group, and paragneiss from the Laguiche Complex. These

rocks are cut by felsic dykes (2747 ± 2 Ma/2660 ± 9 Ma), ultramafic sills and pegmatitic

granite dykes. The La Pointe deposit is defined in two zones, Zone 25 and Zone 26. Zone

25 is hosted in biotite-rich paragneiss and the mineralization consists of disseminated native

gold along with arsenopyrite, pyrrhotite, chalcopyrite and minor pyrite. The deposit is

oriented WNW-ESE (S

) and has been deformed and folded by the main regional

deformation (S

). The mineralization is associated with recrystallized alterations consisting

of quartz, phlogopite, dravite ± titanite, microcline, muscovite and calco-silicates veins.

Native gold occurs as inclusions in the annealed metamorphic assemblages and at the

margin of arsenopyrite. The low content of gold in arsenopyrite suggests re-equilibration at

peak condition during arsenopyrite recrystallization which promotes gold exsolution. Zone

26 is hosted in an iron formation characterized by replacement by sulfides, consisting of

pyrrhotite-arsenopyrite-löllingite-chalcopyrite. The replacement is accompanied by calcic

amphibole-biotite-garnet-tourmaline ± chlorite. Native gold occurs as inclusions in peak

metamorphic minerals, or at the interface between löllingite core and arsenopyrite. The La

Pointe deposit is interpreted as a disseminated, pre-peak metamorphism orogenic gold

deposit, subsequently overprinted by later higher, amphibolite-grade, and late retrograde

metamorphism. This study provide new hints on understanding hypozonal lode gold

deposits with regard to the timing of mineralization in relation to their complex

tectonometamorphic history.

Keywords: Archean

– Orogenic gold – Disseminated – La Grande – Opinaca – Amphibolite

10

1.3 Introduction

Orogenic lode gold deposits are typically distributed in metamorphic terranes in association

with major crustal structures characterized by complex histories of deformation and marking

the boundary between different lithotectonic domains (McCuaig and Kerrich 1998; Colvine

1989; Hagemann and Cassidy 2000,Groves et al. 2003; Goldfarb et al. 2005; Robert et al.

2005). These major structures have been recognized as the main fluid flow pathways to

produce the hydrothermal system allowing the formation of gold mineralization (McCuaig

and Kerrich 1998; Groves et al. 2003; Goldfarb et al. 2005). A vast majority of gold deposits

formed in rocks metamorphosed from greenschist through lower amphibolite facies (Groves

et al. 2003; Goldfarb et al. 2005), although some deposits are hosted in higher-grade

metamorphic rocks (Neumayr et al. 1993; Muir 2002; Kolb et al. 2005; Otto et al. 2007;

Tomkins and Grundy 2009). The timing of mineralization relative to metamorphism is often

constrained from syn- to post- metamorphic peak. However, for deposits in higher

metamorphic grade rocks, relative timing has been a subject of debate. (Moritz 2000; Groves

et al. 2003)

The continuum model (Colvine 1989; Groves 1993) is widely accepted for the formation of

gold deposits in metamorphic terranes. This model proposes that orogenic gold deposits

formed across a widespread range of PT conditions, through an extensive hydrothermal

system from the prehnite-pumpelleyite to the granulite facies. It suggests that gold was

introduced syn- to post- metamorphic peak through the upward migration of gold-bearing

fluids from deep-seated sources along major crustal structures. The formation of hypozonal

gold deposits, particularly those in amphibolite to granulite facies, has been reviewed by

Phillips and Powell (2009, 2010), whom argued that they represent mesozonal deposits

overprinted by later higher-grade metamorphism. Phillips and Powell (2009) argued that the

continuum is unlikely, as extensive hydrothermal systems in those PT condition do not take

partial melting into account. Anatectic melts are typically volatile undersaturated and their

presence would thus prevent the circulation of a free fluid phase. Kolb et al. (2015) reviewed

evidence for syn- to post- peak metamorphism in several hypozonal gold deposits. The

study emphasizes the importance for the timing of mineralization along with complex PT

history concurrently with tectonometamorphic and magmatic evolution of the host terrane.

Kolb et al. (2015) suggested that high metamorphic facies gold deposits formed in evolved

accretionary or collisional orogens, where nappe thrusting with different metamorphic

history, or extensional unroofing, generated inverted PT gradients allowing gold-rich fluid to

11

migrate thought syn- to post- peak shear zone in high grade metamorphic rocks. The

relationship between timing of mineralization and metamorphism remains equivocal, and

thus more studies of orogenic gold deposits in high grade terranes are required to improve

exploration model in these geological setting.

In Eeyou Istchee Baie-James area, Québec (Canada) gold occurrences in the La Grande

Subprovince in the Superior Province have been known for eighty years. However, owing to

their higher metamorphic grade and disseminated style of mineralization, the narrow

amphibolite facies greenstone belts were considered unfavorable to prospect for gold

deposits (Gauthier et al. 2007). Since the discovery and definition of the Roberto deposit

[Éléonore gold mine] (Robertson 2005; Fontaine et al. 2017), the La Grande and Opinaca

subprovinces boundary has been recognized as a favorable metallotect for exploration for

orogenic gold. Gold deposits along this boundary (Fig. 1.1) include the Roberto deposit

(Ravenelle et al. 2010; Ravenelle 2013; Fontaine et al. 2015, 2017), Orfée (Bogatu 2017),

Marco zone (Aucoin et al. 2012) and zone 32 (Mercier-Langevin et al. 2012) in addition to a

number of smaller gold occurrences. Among those, the La Pointe deposit is defined in two

zones, Zone 25 and Zone 26, which shares common characteristics with other amphibolite

facies deposits, such as its disseminated and replacement style, and its alteration

assemblage typical of higher-grade deposits (Mikucki and Ridley 1993; Ridley et al. 1998;

Phillips and Powell 2009; Kolb et al. 2015). Because of its proximity to a major regional

discontinuity along with other recently studied deposits, the amphibolite grade rocks, and its

mineralization style, the La Pointe deposit provides an interesting opportunity for studying

the timing of mineralization and metallogenic processes in deposits hosted in high-grade

terranes.

This study documents the geology along with textural and mineralogical characteristics, the

paragenetic sequence, the geochemistry of host rocks and hydrothermal alteration, the

mineral chemistry and geochronology of the La Pointe deposit in order to constrained the

condition of the gold mineralization events. Better constraining the typology of the deposit

and the relationships between auriferous mineralization and metamorphism will contribute

to a better understanding of “hypozonal” orogenic gold deposits, and provide regional

perspective for gold exploration in amphibolite facies Archean greenstone belts.

12

1.4 Regional geology

The La Pointe deposit is hosted in Archean rocks of the eastern central part of the Superior

Province (Fig. 1.1), in Eeyou Istechee Baie-James region. The lithological units are part of

two Archean lithotectonic assemblages, the La Grande volcano-plutonic Subprovince, and

the Opinaca metasedimentary and plutonic Subprovince (Card and Ciesielski 1986). The

contact between these subprovinces is either locally concordant, or corresponds to highly

deformed areas with shear zones inclined towards the north or north-west, locally intruded

by late, undeformed to sheared intrusions (Goutier et al. 2000, 2001, 2002; Bandyayera et

al. 2010; Gigon and Goutier 2017). The La Grande Subprovince (Fig. 1.1), in the north and

western part, is composed of an ancient tonalitic basement, meso to Neoarchean

volcano-Figure 1.1. Regional geology of Eeyou Istchee James-Bay region, Quebec. Modified from Houlé et al. (2015). 1) Marco zone, 2) Orfée deposit, 3) zone 32 deposit, 4) Roberto deposit (Éléonore gold mine) and 5) La Pointe deposit.

13

sedimentary sequences and felsic to ultramafic intrusive rocks (Paquette and Gauthier,

1997; Goutier et al. 1999, 2000, 2001). It is bounded to the north by the Minto, to the south

by the Nemiscau and the Opinaca, and to the east by the Ashuanipi subprovinces (Fig. 1.1).

In the immediate area of the deposit (Fig. 1.2), the La Grande Subprovince is composed of

the Paleoarchean Langelier Complex (3452 ± 16 Ma and 3326 ± Ma; Davis et al. 2014; this

study), which is comprised of tonalitic to granitic gneiss and biotite tonalite (Goutier et al.

1999, 2000). The basement rocks are unconformably overlain by a sequence of quartz

arenite and monomictic quartz pebble conglomerate of the Apple Formation. The overlying

volcano-sedimentary rocks of Yasinski Group (2751 to 2725 Ma; Goutier et al. 1999, 2000)

mainly consist of mafic volcanic rocks, iron formation, clastic sedimentary rocks and

intermediate to felsic pyroclastic rocks. Richer-Laflèche et al. (2000) and Sappin et al. (2018)

suggested that the Yasinski Group volcanic rocks were emplaced in an ensialic continental

rift associated with a mantle plume during Neoarchean extension

.

Tonalitic,dioritic and

monzonitic rocks of the Duncan Intrusions (2716 to 2709 Ma), together with ultramafic

intrusions, intrude the basement and supracrustal sequences of the La Grande Subprovince

(Goutier et al. 1999, 2000). The metamorphic grade in the region varies from amphibolite

facies in the Minto Subprovince to greenschist facies toward the Opinaca Subprovince, and

to granulite facies in the eastern part in the Ashuanipi Subprovince (Côté-Roberge et al.

2016, 2018; Gigon and Goutier 2017).

The Laguiche Complex forms much of the Opinaca Subprovince (Figs. 1.1 and 1.2), it

corresponds to a sedimentary basin with a complex tectonometamorphic history

(Bandyayera et al. 2010; Morfin et al. 2013; Gigon and Goutier 2017; Goutier 2018;

Côté-Roberge 2018; Côté-Côté-Roberge et Goutier, 2019). The depositional age is constrained

between 2710 Ma (Augland et al. 2016) and 2706 Ma (Cleven et al. submitted). The

Laguiche Complex is mainly composed of wacke metamorphosed to a biotite ± garnet ±

hornblende ± orthopyroxene paragneiss with variable degrees of migmatization. It contains

a significant proportion of leucogranite in the form of veins, dykes and sills, forming an

injection complex (Morfin et al. 2013, 2014). The migmatization of the rocks is associated

with metamorphic grade increasing abruptly from greenschist to granulite, from the north to

the south, and from the west to the east (Côté-Roberge 2018 and references therein). Two

episode of regional metamorphism are documented. A first, high-temperature low-pressure

metamorphic event around 2670 Ma is associated with crustal extension and the onset of

migmatization. A second medium-pressure high temperature metamorphic event at ca. 2645

14

Ma is associated to basin closure and crustal thickening (Côté-Roberge 2018), an evolution

similar to that recently proposed for the Pontiac Subprovince bounding the Abitibi

Subprovince to the south (Piette-Lauzière et al. 2019).

Figure 1.2. Regional geology of the La Pointe gold deposit, at the boundary between the La Grande (west) and the Opinaca (east) subprovinces in the Shpogan and Sakami lakes area (33F02 and 33F03). Modified from Goutier et al. (2000) and Goutier and Gigon (2016). Coordinates are in UTM NAD83, zone 18

1.5 Deposit geology

The La Pointe deposit geology shows a regional stratigraphic sequence with an apparent

thickness of ~200 meters (Fig. 1.3). Mineralization is defined in two zones, Zone 25 and

Zone 26, separated by about 50 m vertically, (Fig. 1.4). The main lithological units form an

inverted sequence, from WNW to ESE, comprising, from structural top to base, a sliver of

tonalitic rocks of the Langelier Complex, quartz arenite of the Apple Formation, amphibolite

and iron formations of the Yasinski Group, biotite-rich paragneiss of the Laguiche Complex

and minor felsic to ultramafic intrusive rocks (Fig. 1.4).

Regional bedding (S

) is locally preserved in the quartz arenite and banded iron formation.

All the units are affected by a penetrative regional foliation (S

) striking SW-NE with a steep

15

main ductile deformation is associated with amphibolite facies metamorphism. The units

form an synformal anticline where the southeastern limb of the fold correspond to a high

strain zone (Fig. 1.5C). The S

foliation is preserved in the hinge of this fold, where it strikes

approximately WNW-ESE and appears subparallel to S

(Fig. 1.5B). It is intensely folded by

the main F2 isoclinal folds, forming “M” and “S” parasitic folds to which the penetrative S

main

foliation is axial planar. The fold axes (37→224) are subparallel to the stretching

lineation (L

; 34→231) (Figs. 1.3 and 1.5D). These folds and lineations are indicative of a

compressive regime with stretching of rocks in the direction of the fold axis.

Figure 1.2. Detailed geological map of the La Pointe gold deposit with location of the zones 25 and 26, and the interpreted projection outline of Zone 25. See figure 1.4 for the interpreted geology section (A-B). Stereonet showing poles of S2 foliation (empty black circle), stretching lineation (L2; black diamond)

and fold axis (red diamond). The two dated samples are located on the map (16-JF-5255 and 16-JF-5262). Coordinates are in UTM NAD83, zone 18.

16

Figure 1.3. Interpreted geology section from field observations and drill hole logs of the La Pointe deposit. Section looking NNW. The section is constructed from PT-14-74, PT-13-68, PT-13-69, PT-13-67, PT-13-71 and PT-13-72 drill holes.

17

Figure 1.4. Photographs of structural elements. A) Tightly folded amphibolite with axial trace corresponding to the main S2 foliation striking NE-SW (outcrop 16-JF-5282). B) Felsic dyke folded in

strongly deformed amphibolite. The contact defines a composite S0/S1 structure and axial trace are

striking NE-SW along regional foliation (S2) (outcrop 16-JF-5264). The notebook is 23 cm in length. C)

Sheared fold limb of the south-eastern limb of the anticline. From left to right; amphibolite, felsic dyke, amphibolite and pyrite-rich quartz arenite (outcrop 16-JF-5262). The hammer is 40 cm in length. D) Stretching lineation (L2) defines by micas in the tonalite forming an L>S tectonite (outcrop 16-JF-5255).

1.5.1 Supracrustal rocks

1.5.1.1 Quartz arenite

The quartz arenite of the Apple Formation outcrop mostly in the sheared fold limb (Figs. 1.3

and 1.5C). The unit consists of a fine to coarse-grained rocks mostly compose of quartz (up

to 95 %), with 3 % of muscovite, 2 % of plagioclase and, locally, with trace of fuchsite. The

rock contains locally up to 15 % of pyrite stretched along the main S

foliation.

1.5.1.2 Amphibolites

Amphibolites of the Yasinski Group characterize a major unit that is in normal contact with

the quartz arenite (Figs. 1.3 and 1.4). The amphibolites is medium grained and dark green

18

in color. It contains 60 to 80 % of hornblende, plagioclase, and minor biotite, cummingtonite,

chlorite, epidote, quartz, apatite, carbonate, and ilmenite and/or titanite. Sulfides consist

mostly of pyrrhotite and chalcopyrite, with trace amounts of arsenopyrite, pyrite and

exsolutions of pentlandite flames in pyrrhotite. The rock has a coarse texture due to

metamorphic recrystallization. The rock is strongly foliated and stretched in the southeastern

limb, toward the fold hinge and near the contact with the paragneiss (Fig. 1.5C). The foliation

is defined by subhedral hornblende and alignment of lenticular clusters of granoblastic

plagioclase and ilmenite. The rock is locally altered with pervasive biotite, garnet

porphyroblasts, calc-silicate alteration with plagioclase-amphibole veins, intergranular

microcline and quartz-pyroxene veins. No significant gold contents is associated with this

unit.

1.5.1.3 Iron formation

The iron formation hosts Zone 26 mineralization. It forms a metric, discontinuous, layer in

the amphibolite, which crops out on the shore of lac Sakami (Figs. 1.3 and 1.4). The iron

formation comprises oxide and silicate facies, and contains zones of sulfide replacement

associated with gold mineralization. The unit defines a synform with a thickened hinge and

is thinned considerably toward the fold limbs. The S

/S

banding is preserved in the fold limb

and disrupted in the fold hinge. The banding varies in thickness from 0.5 to 5 cm. When

unmineralized, the rock is composed of alternating banding of 25 % quartz, 40 %

quartz-grunerite and 35 % quartz-grunerite-magnetite and trace of ferroactinolite. It can contains

accessory apatite, chlorite and carbonate, and trace amount of sulfides such as pyrrhotite ±

arsenopyrite. Grunerite is euhedral to subheudral and is randomly oriented, suggesting

post-deformation growth.

1.5.1.4 Paragneiss

Paragneiss hosts Zone 25 mineralization and is structurally overlain by the amphibolite

(Figs. 1.3 and 1.4). The rock is fine- to medium grained, foliated, and is characterized by a

granoblastic and lepidoblastic textures. The unit consists of a recrystallized matrix of 40-60

% of plagioclase, 10-30 % of quartz, and locally up to 5-8 % of K-feldspar and subhedral

actinolite. It contain 20-35 % of biotite, which forms a well-developed foliation (S

), with

accessory titanite, apatite, clinozoisite, calcite and tourmaline, and trace pyrrhotite, pyrite,

minor chalcopyrite and, locally, arsenopyrite. . It locally contains up to 5 % of felsic veins

interpreted as leucosome segregations, composed of feldspar-quartz-biotite, which are

subparallel to S

.

19

1.5.2 Intrusive rocks

1.5.2.1 Tonalite

The rock is tonalitic to granodioritic in composition, fine- to medium-grained, showing a

strong lineation (L

) and foliation (S

) defined by micas (Fig. 1.5D). The rock is composed of

35 % of granoblastic plagioclase and 5 % seriticized plagioclase porphyroblast, 25 % coarse

quartz, locally up to 10 % of K-feldspar in bands, 15 % preferentially aligned biotite and 8 %

muscovite in ribbon. Accessory minerals are apatite, ilmenite, clinozoisite and sericite. The

rock contains traces of pyrrhotite, chalcopyrite and pyrite that is locally replaced by

pyrrhotite.

1.5.2.2 Felsic dykes

Felsic dykes crosscut the amphibolite in the eastern part of the deposit (Fig. 1.3). It is tightly

folded (F

) in the hinge zone (Fig. 1.5B), where the contact represents a composite S

/S

surface indicating dyke emplacement prior or syn- S

, or is highly foliated and transposed in

the S

fabric (Fig. 1.5C) in the sheared fold limb. The rock is fine to very fine grained and

shows microporphyric texture defined by quartz porphyroclast. The granoblastic matrix is

composed of 60 % quartz, 20 % plagioclase, and 12 % preferentially oriented biotite and 8

% muscovite defining a lepidoblastic texture.

1.5.2.3 Metapyroxenite

Sills of metapyroxenite crosscut the tonalite and locally the amphibolite (Fig. 1.4). The

pyroxenite is medium grained, massive to weakly foliated, and medium to dark green in

color. The unit is mostly composed of random to weakly foliated euhedral to subhedral

tremolite±actinolite locally showing a radial structure, interstitial chlorite, minor disseminated

phlogopite and magnetite. Pyrite, pyrrhotite, sphalerite and chalcopyrite are in trace

amounts.

1.5.2.4 Pegmatitic granite

Undeformed granitic dykes cut the paragneiss and Zone 25 (Fig. 1.3). The rock is massive

and underformed, coarse grained to pegmatitic, and is composed of

K-feldspar-plagioclase-quartz-tourmaline along with accessory garnet and apatite. The rock contains trace amounts

of idiomorphic arsenopyrite associated with local anomalous gold contents.

20

1.6 Analytical methods

A total of 82 samples were selected from drill cores, trenches and outcrops which are

representative from different host rock lithologies and of the mineralization from zones 25

and 26. All samples for this study are reported in the Appendix 1. Field observations were

completed along with petrographic observations and whole rock geochemistry to establish

the links between mineralization, the host rocks, deformation and hydrothermal alteration.

Detailed petrographic observations were complemented with µXRF elemental maps to

characterize the mineralogical assemblage of alterations and the ore mineralogy, to

establish a paragenetic sequence and to constrain the condition of the gold mineralization

events concurrently to the metamorphic events. The whole-rock geochemistry helped

understanding the magmatic affinity of intrusive rocks, differentiated subunits among

lithologies and defined the chemical changes owing to alteration and mineralization.

Relevant samples were further investigated for mineral chemistry for major and trace

elements by microprobe analysis and La-ICP-MS, to characterized silicates and sulfides

compositions, and to constrained mineralizing process. Lastly, U-Pb geochronology was

carried out for determining the age bracket of the host rocks of La Pointe gold deposit.

1.6.1 Lithogeochemistry

The samples selected include 34 mineralized and least altered paragneiss, 9 iron

formations, 16 amphibolites, 6 felsic intrusions, 6 metapyroxenites and 2 quartz arenites.

Whole rocks analysis were performed at Activation Laboratories Ltd. in Ancaster, Ontario,

Canada. Major and minor elements such as Ag, Ba, Be, Co, Cs, Ga, Ge, Hf, In, Pb, Sn, Ta,

Te, Th, Tl, V, U, W and rare earth elements (REEs) were analyzed ICP-MS method; and As,

Au, Br, Cr, Fe, Ir, Na, Sb and Sc with the INAA method described by Hoffman (1992). Cd,

Cu, Mo, Ni, S and Zn were obtained using ICP-OES and B was analyzed with PGNAA

method. Refer to the laboratory website for the detection limits of different methods

(Activation Laboratories Ltd, 2019).

1.6.2 Electronic Probe Micro-Analysis

The composition of biotite, feldspar, amphibole, tourmaline, pyroxene, garnet, arsenopyrite,

pyrrhotite and löllingite was determined using a five WDS CAMECA SX-100 at Université

Laval. The analytical condition were set at 15 kV and 20 nA electron beam, counting 15 to

21

1.6.3 LA-ICP-MS

LA-ICP-MS analyses were conducted on arsenopyrite and löllingite at the LabMaTer at

Université du Québec à Chicoutimi, Saguenay, Canada, using a Resonetics Resolution

M-50 Excimer 193 nm laser coupled with an Agilent 7700x ICP-MS. Analytical conditions were

set with beam size of 20 to 33 μm, a stage speed of 5 μm/s and a laser frequency of 10 Hz

at a power of 2 mJ/pulse. Quantitative and qualitative results were obtain performing laser

ablation (n = 90) on polished thin section (n = 9) for 15 to 60 s depending on grain size after

measuring the gas blank for 30 s. The analyzed elements and their isotopes are the

chalcophile elements (

_S,

_S,

_Fe,

_Fe,

_Co,

_Ni,

_Cu,

_Cu,

_Zn,

_As,

_Se,

_Se,

_Se,

_Mo,

_Ag,

_Ag,

_Sb,

_Te,

_Te,

_Te,

_Re,

_Os,

_Au,

_{Pb and}

_S

_{Bi), and}

_Si

and

_{Si to monitor silicate inclusions}

_{GES-1g (Guillong et al. 2005) was used as the primary}

standard for all elements and Fe was used as an internal standard. Other in-house standards

such as JB-MSS-5 and Laflamme were analysed to verify reproduction of results. The data

reduction was conducted using the Iolite software (Woodhead et al. 2007; Woodhead et al.

2008; Paton et al. 2011).

1.6.4 MicroXRF

Elemental mapping was conducted with a Bruker M4 TORNADO µXRF spectrometer at

Université Laval, Québec, Canada. One drill core sample and 42 thin sections and were

selected to map the chemical distribution of Si, Ca, K, Fe, Ti, S, As, Al, P and Mn, in order

to highlight mineral assemblages and textures at the thin section scale. Analytical conditions

were set to a voltage of 50 kV and a current of 300 µA, with a beam size of 20 µm, an

acquisition time of two milliseconds per pixel and a step size of 20 µm.

1.6.5 U-Pb geochronology

Two samples of intrusive rocks were selected for U-Pb radiometric dating to constrain their

ages of crystallization and for determining the age bracket of the host rocks of La Pointe

gold deposit. The first sample is from a tonalite with a strong lineation fabric (16-JF-5255A)

whereas the second is from a foliated microporphyric felsic dyke crosscutting amphibolite

(16-JF-5262D). The analysis were performed on zircons using LA-ICP-MS method at the

Jack Satterly Geochronology Laboratory of University of Toronto, Canada. The samples

were crushed using a jaw crusher followed by a disk mill. Heavy mineral separation was

carried out with a Wilfley table followed by paramagnetic separation with Frantz isodynamic

22

separator and density separations using bromoform and methylene iodide. Least cracked

zircon grains were hand picked under microscope.

The zircons were analysed by LA-ICP-MS using a 213 nm New Wave laser that pulsed at 5

Hz and operated at an energy flux of 5 J/cm

_.

_{Pb (70 ms),}

_{Th (10 ms) and}

_{U (20 ms)}

data were collected.

No corrections were made for common Pb, since the

_{Pb peak is}

too small to be measured precisely

Analysis was performed on mount and polish grains

by spot analysis. The spots were pre-ablated with larger beam for 1 sec before laser

sampling. The data were collected after a periode of 10 s for baseline before starting data

collection for 25 s followed by 40 s of washout period. About 140 measurement cycles per

sample were produced with ablation pit of 15 µm in diameter. Th/U ratio is used as a

petrogenetic indicator and was also measured. Two zircon standards were used : a quartz

diorite (DD85-17) from Marmion batholith in northwest Ontario previously dated at 3002 ± 2

Ma by ID-TIMS (Tomlinson et al. 2003) and a monzodiorite (DD81-29) from the Pontiac

Subprovince of Québec dated at 2682 ± 1 Ma (Davis 2002). Data were edited and reduced

using custom VBA software (UtilLAZ program). he U-Pb isotopic data are plotted and using

Isoplot program (Ludwig 1998, 2003) in a “concordia” diagram.

1.7 Mineralization

1.7.1 Zone 25

Zone 25 is characterized by finely disseminated sulfides and native gold hosted in foliated

biotite-rich paragneiss (Fig. 1.7A). Gold grades vary from 1 to 14.7 ppm (this study) within a

WNW-ESE and SSW dipping ore body along the S

foliation, in the hinge zone of the

anticline (F

), at the contact between the La Grande and Opinaca subprovinces (Fig. 1.3).

The deposit is 800 m long by 550 m wide, and is followed to a depth of 400 m below surface

(Corporation Métaux Précieux du Québec, 2019). The sulfide assemblage consists of

arsenopyrite, pyrrhotite, with minor chalcopyrite (Figs. 1.6A and 1.6B) and pyrite, and traces

of sphalerite and galena, transposed along the main foliation (S

). Rare poikiloblastic

arsenopyrite grains (Fig. 1.6C) containing inclusions of biotite, plagioclase, rutile, apatite and

zircon, form an early generation of arsenopyrite (Apy1). This early generation is always

rimmed by arsenopyrite overgrowth (Apy2). Apy2 is the most widespread variety, is

fine-grained (<50 µm) and forms euhedral to subhedral porphyroblasts. Gold contents correlate

with arsenic contents in samples. Pyrrhotite is generally coarser grained (Fig. 1.6A) and in

textural equilibrium with Apy2 and the silicate matrix. Native gold is disseminated with grain

sizes ranging between <5 to 40 µm in the paragneiss. It occurs interstitial to silicates or

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forms inclusions within the metamorphic assemblage, usually in association with

plagioclase, biotite, microcline and clinozoisite, and locally scheelite, or in dravite

(magnesian tourmaline) ± titanite veins (Fig. 1.6B). Gold grains also occur in inclusions in

sulfides, commonly within arsenopyrite and locally in pyrrhotite (Fig. 1.6A), or forms grains

between sulfides

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Figure 1.5. Microphotographs from Zone 25 mineralization and backscattered electron image. A) Idioblastic arsenopyrite (Apy2) along with pyrrhotite (Po) and chalcopyrite (Cpy). Native gold (Au) is presents as inclusions in dravite. Reflected light from sample PT-15-87-223,0. B) Free native gold in inclusions within the silicate matrix near by subhedral arsenopyrite (Apy2). Reflected light from sample PT-14-79-194,0. C) BSE image from an older poeciloblastic arsenopyrite core (Apy1) rimmed by idioblastic arsenopyrite (Apy2). The crystal does not shows compositional zoning. Sample PT-14-79-194,0. D) Light brown to honey brown euhedral dravite (Tur) cutting biotite (Bt) zone. Cluster of titanite (Ttn) is associated with tourmaline. Transmitted light from sample PT-15-87-223. E) Recrystallized potassic alteration showing granoblastic microcline (Mc) along with minor muscovite. Cross-polarized transmitted light from sample PT-15-87-225,0. F) Idioblastic muscovite (Ms) with granoblastic quartz-feldspar matrix and minor dravite (Tur). Transmitted light from sample PT-13-71-115,3.