Pétrologie et géochimie des blocs erratiques à löllingite de Lac Trieste, Baie-James

Pétrologie et géochimie des blocs erratiques à löllingite

de Lac Trieste, Baie-James

Mémoire

Charles Saint-Hilaire

Maîtrise interuniversitaire en sciences de la Terre

Maître ès sciences (M. Sc.)

Québec, Canada

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Résumé

La propriété Lac Trieste comprend des formations de fer intercalées avec des paragneiss du Complexe de Laguiche, déformées et métamorphisées au faciès des amphibolites. La minéralisation aurifère se trouve dans des blocs erratiques de formations de fer métamorphisées. Les affleurements et les blocs de formations de fer comportent des bandes d’hédenbergite-grenat-hornblende et d’arsénopyrite-löllingite-pyrrhotite disséminées alternant avec des bandes de quartz. Les arséniures, plus abondants dans les blocs, sont caractérisés par des grains d’arsénopyrite (dénotée Apy2) avec un centre de löllingite comportant des inclusions d’arsénopyrite (Apy1). La löllingite se forme par remplacement de Apy1 (0,02 à 3,5 ppm Au) durant le métamorphisme prograde à plus de 700 °C, où l’or est enrichi dans la structure de la löllingite (0,1 à 12,4 ppm Au). L’or natif précipite au contact löllingite-arsénopyrite durant le remplacement de la löllingite par Apy2 appauvrie en or (0,0002 à 0,2 ppm Au) au cours du métamorphisme rétrograde entre 420 °C et 560 °C. La pétrologie et la géochimie indiquent que la source des blocs est locale.

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Abstract

The Lac Trieste mineral property is underlain by iron formations intercalated with paragneiss of the Laguiche Group, deformed and metamorphosed to amphibolite-facies and deformed. Gold mineralization is hosted in boulders of banded iron-formations. Outcrops and boulders of iron-formations comprise bands of hedenbergite-garnet-hornblende with disseminated loellingite-arsenopyrite-pyrrhotite alternating with bands of quartz. Arsenides, more abundant in the boulders, are characterized by grains of arsenopyrite (Apy2) with a core of loellingite comprising inclusions of arsenopyrite (Apy1). Loellingite formed by replacement of gold-bearing Apy1 (0.02 to 3.5 ppm Au) during prograde metamorphism above 700 °C, where gold is enriched within the structure of loellingite (0.1 to 12.4 ppm Au). Native gold formed at arsenopyrite-loellingite grain boundaries during replacement of loellingite by Apy2 depleted in gold (0.0002 to 0.2 ppm Au) during retrograde metamorphism between 420 °C and 560 °C. Petrology and geochemistry indicate that the origin of the boulders is local.

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Table des matières

RÉSUMÉ ……….. III ABSTRACT………..…. V TABLE DES MATIÈRES ... VII LISTE DES TABLEAUX ... IX LISTE DES FIGURES ... XI REMERCIEMENTS ... XIII

CHAPITRE 1. INTRODUCTION ... 1

1.1GÉNÉRALITÉS ... 1

1.2PROBLÉMATIQUE ET OBJECTIFS ... 2

1.3TRAVAUX DE TERRAIN ET MÉTHODOLOGIE GÉNÉRALE ... 3

CHAPITRE 2. CONTEXTE GÉOLOGIQUE ... 5

2.1GÉOLOGIE RÉGIONALE ... 5

2.1.1 Sous-province de La Grande ... 6

2.1.2 Sous-province d’Opinaca ... 7

2.1.3 Roches intrusives archéennes ... 8

2.1.4 Roches intrusives protérozoïques ... 8

2.1.5 Métamorphisme ... 8

2.1.6 Géologie structurale ... 9

2.2GÉOLOGIE DE LA PROPRIÉTÉ LAC TRIESTE,BAIE-JAMES ... 11

2.2.1 Formation de Trieste ... 11

2.2.2 Paragneiss du Complexe de Laguiche ... 12

2.2.3 Formations de fer du Complexe de Laguiche ... 12

2.2.4 Suite de Joubert ... 14

2.2.5 Dépôts de surface ... 14

2.3TRAVAUX DE TERRAIN DE L’ÉTÉ 2012 ... 16

2.3.1 Blocs erratiques ... 16

2.3.2 Description des dépôts de surface ... 17

CHAPITRE 3. MÉTHODES ANALYTIQUES... 21

CHAPITRE 4. PÉTROLOGIE ET GÉOCHIMIE ... 23

4.1PÉTROGRAPHIE DES UNITÉS MÉTAMORPHIQUES ... 23

4.1.1 Paragneiss ... 23

4.1.2 Formation de fer ... 25

4.2PÉTROGRAPHIE DES BLOCS ERRATIQUES ... 28

4.2.1 Paragneiss ... 28

4.2.2 Formation de fer ... 30

4.3GÉOCHIMIE ... 32

4.3.1 Éléments majeurs ... 32

4.3.2 Éléments traces ... 35

4.3.3 Composition chimique des silicates ... 38

4.4TEXTURE ET COMPOSITION DES ARSÉNIURES ET DES SULFURES ... 39

4.4.1 Arsénopyrite et löllingite ... 39

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4.4.3 Pyrite... 47

4.5TEXTURE ET COMPOSITION DE L’OR ... 48

CHAPITRE 5. DISCUSSION ... 51

5.1SÉQUENCE PARAGÉNÉTIQUE ET ÉVOLUTION MÉTAMORPHIQUE DES ARSÉNIURES ... 51

5.1.1 Séquence paragénétique ... 51

5.1.2 Évolution arsénopyrite-pyrrhotite-löllingite ... 53

5.1.3 Évidences de la présence d’or et d’éléments traces dans la structure cristalline des arséniures ... 56

5.1.4 Évolution de la teneur en or ... 56

5.1.5 Source de l’or ... 60

5.2ORIGINE DES BLOCS ERRATIQUES ... 62

5.3COMPARAISON DES FORMATIONS DE FER DE LAC TRIESTE AVEC D’AUTRES FORMATIONS DE FER AURIFÈRES ... 67

CHAPITRE 6. CONCLUSION ... 71

BIBLIOGRAPHIE ... 73

ANNEXE 1 - COMPOSITION EN ÉLÉMENTS MAJEURS ET TRACES DES BLOCS ERRATIQUES ET DES AFFLEUREMENTS DE LA PROPRIÉTÉ LAC TRIESTE .. 79

ANNEXE 2 - CONCENTRATION EN ARSENIC PAR ICP VS INAA ... 91

ANNEXE 3 - COMPOSITION CHIMIQUE DES SILICATES DE LAC TRIESTE ... 92

ANNEXE 4 - COMPOSITION DE L’ARSÉNOPYRITE POUR LES BLOCS ERRATIQUES ET LES AFFLEUREMENTS DE LAC TRIESTE ... 95

ANNEXE 5 - COMPOSITION DE LA LÖLLINGITE POUR LES BLOCS ERRATIQUES ET LES AFFLEUREMENTS DE LAC TRIESTE ... 97

ANNEXE 6 – PROFILS D’ANALYSES LA-ICP-MS AU TRAVERS DES ASSEMBLAGES ARSÉNOPYRITE-LÖLLINGITE ... 99

ANNEXE 7 - COMPOSITION DE LA PYRRHOTITE POUR LES BLOCS ERRATIQUES ET LES AFFLEUREMENTS DE LAC TRIESTE ... 104

ANNEXE 8 - COMPOSITION DE LA PYRITE POUR LES BLOCS ERRATIQUES ET LES AFFLEUREMENTS DE LAC TRIESTE ... 105

ANNEXE 9 - COMPOSITION DE L’OR NATIF DANS UN BLOC ERRATIQUE DE LAC TRIESTE ... 106

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Liste des tableaux

Tableau 4.1 : Températures calculées avec le géothermomètre grenat-clinopyroxène d’Ellis et Green (1979) pour des pressions variant entre 0,6 et 0,7 GPa. ... 39 Tableau 5.1 : Synthèse des observations et des analyses des affleurements et des blocs de Lac Trieste. ... 64

Tableau 5.2 : Comparaison des blocs de formation de fer minéralisés de Lac Trieste avec d’autres formations de fer minéralisées au grade des amphibolites. ... 69

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Liste des figures

Figure 2.1: Localisation du secteur d’étude dans la région de la Baie-James... 6

Figure 2.2: Carte géologique régionale avec la localisation de la propriété Lac Trieste au contact entre les sous-provinces de La Grande et d’Opinaca ... 10

Figure 2.3: Géologie de la propriété Lac Trieste avec localisation des blocs et des affleurements échantillonnés. La carte présente également les secteurs comportant des affleurements et le plus grands nombres de blocs erratiques.. ... 13

Figure 2.4: Directions d'écoulement glaciaire ... 15

Figure 2.5: Géologie des dépôts de surface de la propriété Lac Trieste ... 17

Figure 2.6: Coupe du till du fond et colonne stratigraphique de la tranchée 1 au sud-est de la propriété Lac Trieste. ... 18

Figure 2.7: Coupe des sédiments fluvioglaciaires et colonne stratigraphique de la tranchée 4 au sud-est de la propriété Lac Trieste. ... 20

Figure 4.1 : Photomicrographies du paragneiss au Lac Trieste. ... 24

Figure 4.2 : Formation de fer au Lac Trieste. ... 27

Figure 4.3 : Photomicrographies de l’assemblage constituant les blocs de paragneiss sur la propriété Lac Trieste. ... 29

Figure 4.4 : Blocs de formation de fer de la propriété Lac Trieste. ... 31

Figure 4.5 : Éléments majeurs des paragneiss et des formations de fer de Lac Trieste. ... 33

Figure 4.6 : A : Diagramme Al2O3 versus TiO2 pour les formations de fer et les paragneiss de Lac Trieste. B : Diagramme Fe/Ti versus Al/(Al+Fe+Mn) ... 35

Figure 4.7 : Diagrammes multiéléments pour les paragneiss et les formations de fer de Lac Trieste. ... 37

Figure 4.8 : Graphiques de la concentration de l’arsenic, du cobalt, du nickel et de l’antimoine versus la concentration de l’or pour les blocs et les affleurements de Lac Trieste. ... 38

Figure 4.9 : Textures des arséniures observées dans les blocs de formations de fer de Lac Trieste. ... 42

Figure 4.10 : Diagrammes en boîte de la concentration des éléments traces cobalt, nickel, plomb et or mesurée par LA-ICP-MS dans les différentes générations d’arsénopyrite et la löllingite. ... 43

Figure 4.11 : Diagrammes covariants Au-As, Co-Ni, Au-Ni et Au-Sb montrant les tendances dans l’arsénopyrite et la löllingite. ... 44

Figure 4.12 : Diagrammes covariants Au-As montrant la tendance dans l’arsénopyrite et la löllingite.. ... 44

Figure 4.13 : Cartographie réalisée par LA-ICP-MS de la distribution des éléments dans un grain d’arsénopyrite (Apy2) avec un centre de löllingite. ... 45

Figure 4.14 : Profil d’analyse LA-ICP-MS au travers un assemblage Apy2-löllingite-Apy2. ... 46

Figure 4.15 : Photomicrographies en lumière réfléchie montrant les textures de la pyrrhotite. ... 47

Figure 4.16 : Photomicrographies en lumière réfléchie montrant les textures de la pyrite. ... 48

Figure 4.17 : Texture de l’or. ... 49

Figure 5.1 : Séquence paragénétique pour les blocs de formation de fer de Lac Trieste. ... 53

Figure 5.2 : Diagramme montrant le champ de stabilité de l’arsénopyrite pour les différentes générations (Apy1, Apy2 et Apy3) en fonction de leur contenu en arsenic. ... 55

Figure 5.3 : Évolution de l’assemblage arsénopyrite-löllingite-pyrrhotite au cours des cycles prograde et rétrograde du métamorphisme. ... 59

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Remerciements

Ce projet a bénéficié du support et de la collaboration de plusieurs personnes. J’aimerais tout d’abord remercier mon directeur de maîtrise, Georges Beaudoin, pour son expertise, ses critiques constructives, sa patience et son souci du détail. Je tiens aussi à remercier mon co-directeur, Marc Constantin, pour son expertise en géochimie, ses commentaires enrichissants et son support académique. Je remercie également François Huot pour l’évaluation de ce mémoire et ses suggestions. Le projet s’est réalisé avec le soutien financier et logistique de la compagnie Mines Virginia. Je remercie spécialement monsieur Paul Archer, vice-président exploration et acquisitions, Isabelle Roy, géologue de projet, et Vital Pearson, géologue de recherche, pour m’avoir permis de faire le projet de même que pour l’accès à des informations concernant la propriété Lac Trieste.

Je tiens à remercier le personnel du Département de géologie et de génie géologique de l’Université Laval pour leur aide dans l’acquisition de données et tout au long de ce projet de recherche, plus particulièrement Martin Plante, Marc Choquette, André Ferland, Pierre Therrien et Edmond Rousseau. Guylaine Gaumond et les dames du secrétariat, ainsi que Marcel Langlois sont également remerciés pour leur disponibilité et leur gentillesse. Mes remerciements sont aussi adressés à Sadia Mehdi, assistante de recherche au laboratoire LabMaTer de l’Université du Québec à Chicoutimi, pour son aide dans l’acquisition de données.

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Chapitre 1. Introduction

1.1 Généralités

La propriété Lac Trieste de Mines Virginia est située dans la Province du Supérieur, plus précisément dans la région de la Baie-James, sur le contact entre la province volcano-plutonique de La Grande et la sous-province métasédimentaire d’Opinaca. Au contact entre ces deux sous-sous-provinces, le métamorphisme régional passe graduellement ou abruptement du faciès moyen des amphibolites dans la sous-province de La Grande, au faciès supérieur des amphibolites et même au faciès des granulites dans la sous-province d’Opinaca (Bandyayera et al., 2010). Dans la région de la Baie-James, la présence de plusieurs gisements d’or entre les sous-provinces de La Grande et d’Opinaca exprime bien le potentiel aurifère de l’ensemble du contact. La minéralisation aurifère se présente sous plusieurs types : épigénétique, volcanogène à caractère exhalatif, porphyrique, associée aux zones de déformation ou de cisaillement et associée à des formations de fer (Bandyayera et al., 2010). L’association entre l’or et l’arsénopyrite est particulièrement fréquente dans les formations de fer. L’abondance de ces dernières à la périphérie de la sous-province d’Opinaca suggère que la limite de ce bassin sédimentaire correspond à la transition entre un domaine de plateforme et un domaine marin plus profond (Desbiens, 1995). Plusieurs indices aurifères associés aux formations de fer ont été découverts par la superposition d’anomalies magnétiques aéroportées et d’anomalies géochimiques du till (Chartrand et Gauthier, 1995).

La propriété Lac Trieste est située à 115 km au sud-est de l’aéroport LG-4 (SNRC 33H/01 et 33H/08). Elle consiste d’un seul bloc de claims couvrant une superficie d’approximativement 233 km2 _{(Roy et al., 2011). La} propriété englobe des roches métasédimentaires du Complexe de Laguiche au sud, la bande volcano-sédimentaire de la Formation de Trieste au Nord et des intrusions intermédiaires à felsiques. Dans la sous-province d’Opinaca, les roches métasédimentaires du Complexe de Laguiche comprennent des paragneiss localement intercalés avec des formations de fer. Ces roches constituent la majeure partie de la propriété Lac Trieste. La Formation de Trieste appartient à la sous-province de La Grande. La nature du contact entre les deux sous-provinces est très variée à l’échelle régionale. Dans le secteur à l’étude, l’état actuel des connaissances ne permet pas de bien définir la limite. Une cartographie régionale (échelle 1 :50 000) sera effectuée à l’été 2015 par le Ministère de l’Énergie et des Ressources naturelles.

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Depuis les années 1960, plusieurs travaux d’exploration et de cartographie géologique ont été entrepris dans la région du Lac Trieste. Ces travaux ont permis de mettre en évidence un halo d’orientation nord-est sud-ouest d’anomalies en arsenic dans les sédiments glaciaires (Desbiens, 1995) recouvrant la ceinture volcano-sédimentaire du Lac Trieste (Eade, 1966; SDBJ, 1978; Hocq, 1985; Choinière et Leduc, 1996; Gauthier, 1996). La première campagne d’exploration de Mines Virginia sur la propriété, en 1998, a mené à la découverte d’un bloc de formation de fer métamorphisée, nommé Bloc Linda, titrant 20 g/t Au. Entre 1998 et 2012, Mines Virginia a procédé à six programmes de cartographie et de prospection, à des levés géophysiques magnétiques au sol et aéroportés, Max-Min et de polarisation provoquée, à l’excavation de tranchées, à des forages de même qu’à des levés géochimiques de till sur la propriété Lac Trieste (Grenier et al., 2008; Savard et al., 2009; Roy et al., 2011). Ces travaux d’exploration ont permis de trouver plusieurs blocs erratiques répartis sur la propriété, certains étant minéralisés en or (0,5 g/t à 20 g/t) d’autres non minéralisés. Les blocs minéralisés comportent un assemblage d’arséniures (arsénopyrite-löllingite) en contact avec de la pyrrhotite et ont des teneurs en or directement reliées à la proportion d’arsénopyrite. Plusieurs anomalies magnétiques ont été mises en évidence bien que ces dernières ne soient pas bien expliquées à cause de l’importante couverture sédimentaire qui masque les roches du socle. Les tranchées excavées en 2007, 2009 et 2011 ont permis d’exposer des affleurements de paragneiss intercalés avec des formations de fer. Un levé de till, effectué en 2009, identifie plusieurs anomalies en or dans des secteurs présentant peu d’affleurements, dont au moins deux sont significatives (Savard et al., 2009). De fortes anomalies en arsenic dans le till ont aussi été détectées sur la propriété et constituent un des métallotectes importants pour la recherche de gisements d’or. D’après les travaux de Charbonneau (2009), la propriété Lac Trieste possède possiblement un potentiel en minéralisation aurifère en amont glaciaire, soit au nord-est des secteurs où les blocs minéralisés ont été découverts (Figure 2.3).

1.2 Problématique et objectifs

Les nombreux mouvements glaciaires ayant affecté la région de la Baie-James au cours du dernier cycle glaciaire compliquent l’exploration minérale par la présence d’une importante couverture de sédiments d’âge quaternaire qui recouvrent une grande partie du substratum rocheux. L’interprétation des résultats d’anomalies géochimiques dans le till et des traînées de blocs minéralisés n’est pas simple étant donné le manque d’information détaillée sur la stratigraphie régionale des dépôts quaternaires et les directions d’écoulements glaciaires. Les processus de dispersion glaciaire ont des conséquences significatives sur l’interprétation des anomalies associées aux minéralisations (Trépanier, 2011). Les derniers travaux de cartographie et de prospection, effectués par Mines Virginia à l’été 2012, visaient à vérifier le potentiel des anomalies

3 magnétiques issues des levés de polarisation provoquée de même qu’à identifier la source des blocs minéralisés en amont glaciaire, soit dans les formations de fer. Néanmoins, les travaux n’ont pas apporté les résultats attendus et la source des blocs minéralisés demeure une priorité d’exploration.

Cette étude a pour objectif principal d’identifier l’origine des blocs erratiques minéralisés de la propriété Lac Trieste. Plus spécifiquement, il s’agit d’atteindre les objectifs suivants :

1) Caractériser les assemblages de silicates et de sulfures des affleurements et des blocs erratiques. 2) Déterminer s’il y a une ou plusieurs familles lithologiques de blocs erratiques.

3) Comparer la lithogéochimie et la pétrographie entre les affleurements et les blocs erratiques.

1.3 Travaux de terrain et méthodologie générale

Cette étude est basée sur des travaux de terrain effectués lors de l’été 2012 sur la propriété Lac Trieste de Mines Virginia de même que sur des travaux de laboratoire. Les travaux de terrain consistaient à récolter des échantillons représentatifs de blocs et d’affleurements. Seuls les blocs dont la teneur en or était supérieure ou égale à 0,5 g/t ont été retenus pour l’échantillonnage, sur la base de données géochimiques antérieures fournies par Mines Virginia. Ce choix est expliqué par le très grand nombre de blocs retrouvés sur la propriété, leurs lithologies et leurs teneurs en or. Une partie des travaux de terrain consistait à l’observation et à la description de la roche encaissante, de la roche minéralisée, des éléments structuraux, de l’altération et des dépôts de surface. Au total, 105 blocs et 13 affleurements ont été échantillonnés. Dans la mesure où la plupart des échantillons prélevés sont des blocs erratiques, il est justifié de définir la géologie des dépôts meubles pour essayer de définir au mieux la source. Au moment des travaux, quatre tranchées étaient disponibles pour faire une description détaillée des dépôts de surface.

Afin de caractériser les assemblages de silicates et de sulfures des affleurements et des blocs erratiques, les travaux de laboratoire consistaient principalement à faire une étude pétrographique à l’aide d’un microscope optique ainsi qu’à faire le traitement des données lithogéochimiques. Les analyses lithogéochimiques sur roches totales ont été réalisées à l’aide de l’activation neutronique (INAA), de la spectrométrie par fluorescence des rayons X (XRF), de la spectrométrie de masse à source plasma (ICP-MS) et de la spectrométrie d’émission atomique au plasma (ICP-AES). Certains échantillons ont fait l’objet de microanalyse

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par microscopie électronique à balayage (MEB), par microsonde électronique et par ablation laser (LA-ICP-MS) couplé à un spectromètre de masse.

La détermination du nombre de familles lithologiques de blocs erratiques a été réalisée en faisant une étude pétrographique macroscopique et microscopique. Cette étude était accompagnée d’un traitement des données provenant des analyses lithogéochimiques sur roches totales visant à bien séparer les différents groupes de roches.

La comparaison des caractéristiques minéralogiques et géochimiques des différents groupes de roches a été effectuée à l’aide des résultats provenant de l’étude pétrographique et des différentes méthodes analytiques utilisées, cela afin de comparer les compositions géochimiques des silicates et des sulfures pour établir une correspondance entre les affleurements et les blocs erratiques de Lac Trieste.

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Chapitre 2. Contexte géologique

2.1 Géologie régionale

La propriété Lac Trieste est située dans la partie est de la région de la Baie-James, au contact des sous-provinces géologiques de La Grande et d’Opinaca (Figure 2.1). Cette région témoigne de plusieurs événements géologiques ayant mené à la formation de la Province du Supérieur à l’Archéen (Card, K.D. et al., 1998; Hocq, M., 1994). Des intrusions post-tectoniques archéennes recoupent le contact entre les sous-provinces de La Grande et d’Opinaca (Lamothe et al., 2000). La carte géologique régionale (Figure 2.2) est le produit de la compilation de travaux de cartographie réalisés par le Ministère de l’Énergie et des Ressources naturelles (MERN), par Mines Virginia Inc., de même que de l’interprétation du levé magnétique de la Baie-James (D’Amours, 2011). Ainsi, la partie ouest de la carte a été réalisée par plusieurs intervenants dont entre autres Card et Ciesielski (1986), Hocq (1985, 1994) et Goutier en 2013, tandis que la partie est de la carte a été cartographiée par Eade (1966), Hocq (1985), Lamothe et al. (2000). Enfin, la partie centrale comprend la propriété Lac Trieste et sa cartographie est basée en partie sur les travaux de Mines Virginia, mais résulte principalement de l’extrapolation des unités lithologiques adjacentes et de l’interprétation du levé magnétique. Des travaux de cartographie seront effectués par le MERN à l’été 2015 dans le secteur de la propriété.

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Figure 2.1 : Localisation du secteur d’étude dans la région de la Baie-James (tirée et modifiée de http://sigeom.mrn.gouv.qc.ca/signet/classes/I1108_afchCarteIntr, consultée le 15/01/14)

2.1.1 Sous-province de La Grande

La sous-province de La Grande est dominée par des assemblages volcano-plutoniques de composition tonalitique, granitique, dioritique et granodioritique qui reposent sur un socle tonalitique archéen (2,79 à 3,39 Ga; Goutier et al., 2002). Ces assemblages comprennent également des intrusions ultramafiques à felsiques, des séquences sédimentaires de même que des ceintures volcano-sédimentaires d’échelle kilométrique. Parmi les diverses intrusions felsiques de la région, les plus importantes sont les plutons de Sauvolles, de La Savonnière, de la rivière Galinée et la tonalite de Kamusaawach (Figure 2.2). Le Pluton de Sauvolles (2708 ± 7 Ma; Davis, en préparation) est caractérisé par un assemblage de granite à biotite massif à faiblement folié, de diorite et de tonalite. Celui de la rivière Galinée est constitué principalement de tonalite foliée à biotite et magnétite, injectée de granite. Le Pluton de La Savonnière (2685 ± 3 Ma ; David et Parent, 1997) est formé d’un assemblage de tonalite, de granite, de diorite et de monzodiorite foliées (Labbé et al., 1998). Enfin, la tonalite de Kamusaawch (2832 ± 2 Ma; David, communication personnelle, 2013) représente une intrusion de tonalite foliée à magnétite, injectée de granite.

7 Les roches volcano-sédimentaires archéennes les plus importantes sont attribuées à la Formation de Trieste ainsi qu’au Groupe de Duhesme (Figure 2.2). La Formation de Trieste est une bande de roches volcano-sédimentaires, d’orientation générale nord-est sud-ouest, comportant deux extensions, l’une au nord et l’autre au sud (Figure 2.2). La nature du contact entre la Formation de Trieste et le Groupe de Duhesme n’est pas bien définie en raison du Pluton de La Savonnière. La Formation de Trieste est constituée d’un assemblage d’amphibolite rubanée dérivée de basaltes et de roches volcaniques intermédiaires. Les travaux de cartographie de Desbiens (1995) indiquent que des formations de fer aux faciès des oxydes et des silicates sont interlitées dans la Formation de Trieste. La Formation de la rivière Salomon repose sur l’extension sud de la Formation de Trieste, d’orientation est-ouest, et elle est caractérisée par des paragneiss à biotite migmatisés dérivés de wacke. Le Groupe de Duhesme est subdivisé en trois formations, d’Escale, de Dalmas et de Thor (Labbé et al., 1998). La stratigraphie du Groupe de Duhesme est assez complexe et peu de critères permettent de bien définir les relations entre les formations (Labbé et al., 1998). La Formation d’Escale est composée de basaltes, d’andésites ainsi que d’une mince bande de volcanites felsiques. Elle contient également quelques formations de fer oxydées. La Formation de Dalmas repose en discordance sur la Formation de l’Escale (Labbé et al., 1998) et elle est constituée d’un métawacke lithique localement migmatisé, lequel contient quelques horizons de métabasalte et de formation de fer (Lamothe et al., 2000). La Formation de Thor repose en discordance sur les roches de la Formation d’Escale et celles de la Formation de Dalmas. Elle est constituée de conglomérats polygéniques et d’arénites lithiques (Labbé et al., 1998). Elle n’affleure pas dans le secteur d’étude.

2.1.2 Sous-province d’Opinaca

La sous-province d’Opinaca est constituée de roches plus jeunes (2648 ± 50 Ma) que celles retrouvées dans la province de La Grande, selon les datations U-Pb de zircons détritiques (Goutier et al., 2001). La sous-province d’Opinaca est composée de paragneiss à biotite dont la migmatisation et le pourcentage de mobilisat varie beaucoup à l’échelle de la sous-province. Ce paragneiss est dérivé du métamorphisme de wackes feldspathiques et forme une partie du Complexe de Laguiche (Figure 2.2; Bandyarera et al., 2010). Les roches du Complexe de Laguiche affleurent généralement dans les dépressions topographiques entre les intrusions qui forment le sommet des collines. Le paragneiss est recoupé par de nombreuses injections de granite pegmatitique blanc à rose et les textures sédimentaires primaires sont totalement oblitérées par la déformation et le métamorphisme régional. Le Complexe de Laguiche comporte plusieurs anomalies magnétiques linéaires correspondant à des bandes de roches métavolcaniques et à des formations de fer (Sharma, 1978; Gauthier, 1996). Chartrand et Gauthier (1995) proposent qu’un conglomérat polygénique se trouve à la base du

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Complexe de Laguiche et repose en discordance sur les roches de la sous-province de La Grande. Ce conglomérat est retrouvé à divers endroits dans la région, notamment dans le secteur du lac Duhesme au nord du secteur d’étude (Sharma, 1978; Desbiens, 1995). Au sud-est de la région se trouve une autre séquence métasédimentaire formée du Groupe de Hublet, lequel est probablement un équivalent latéral du Complexe de Laguiche (Gauthier et al., 1997).

2.1.3 Roches intrusives archéennes

Les suites intrusives de Richardie et de Joubert constituent les principales intrusions archéennes retrouvées au contact entre les sous-provinces de La Grande et d’Opinaca (Figure 2.2). La Suite de Richardie est constituée de granodiorite à biotite, magnétite et hornblende, de tonalite et de diorite foliées à biotite et hornblende (Goutier et al., 2013). La Suite de Joubert (~ 2704 ± 2 Ma) est caractérisée par un regroupement de plutons déformés constitués de tonalite ou de granodiorite gneissique à biotite-hornblende (Lamothe et al., 2000).

2.1.4 Roches intrusives protérozoïques

Les roches les plus jeunes sont des intrusions post-tectoniques de gabbros protérozoïques, lesquels recoupent toutes les unités archéennes de la région (Figure 2.2). Ces dykes appartiennent aux essaims de Mistassini (2515 ± 3 Ma; Hamilton et al., 2009) et de Senneterre (2216 +8/-4 Ma; Buchan et al., 1996).

2.1.5 Métamorphisme

Le métamorphisme régional varie selon qu’il affecte les roches de la sous-province de La Grande ou celles d’Opinaca, de sorte que la limite entre ces deux sous-provinces est caractérisée par un changement abrupt, localement graduel, du grade métamorphique (Bandyayera et al., 2010). Dans la sous-province de La Grande, le faciès des amphibolites moyen domine, tandis que dans la sous-province d’Opinaca le métamorphisme est plus fort et atteint le faciès supérieur des amphibolites et celui des granulites. Les travaux de Morfin et al. (2013) indiquent que les métasédiments de la sous-province d’Opinaca ont subi une fusion partielle entre 800 et 820 °C à 0,7 GPa. Les métasédiments contiennent des quantités variables de leucogranite sous forme de minces veines, filons et dykes injectés sub-parallèlement à la foliation principale sub-verticale d’orientation est-ouest.

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2.1.6 Géologie structurale

L’agencement structural et le style de déformation sont différents dans les deux sous-provinces. Généralement, les structures primaires sont plutôt rares, car elles ont été largement oblitérées par la déformation et par le métamorphisme (Lamothe et al., 2000; Bandyayera et al., 2010). Dans la sous-province de La Grande, les grandes intrusions de composition intermédiaire à felsique ont contrôlé en partie la déformation en agissant comme des noyaux résistants par rapport aux unités volcano-sédimentaires, tandis que dans l’Opinaca, le style de déformation est plutôt en dômes et bassins avec une orientation est-ouest (Bandyayera et al., 2010). Le secteur du lac Trieste est caractérisé par la superposition d’au moins deux phases de plissements isoclinaux à serrés (Gauthier, 1996). Des zones fortement foliées, de plusieurs dizaines de mètres de puissance et comportant des plis isoclinaux mésoscopiques, ont été rapportées par Desbiens (1995) dans le secteur du lac Trieste. Néanmoins, la position du contact entre les sous-provinces de La Grande et d’Opinaca n’est pas bien définie étant donné qu’une cartographie régionale plus détaillée n’a pas été réalisée à ce jour dans ce secteur. La nature du contact entre les sous-provinces de La Grande et d’Opinaca est très variée à l’échelle régionale. À l’ouest du secteur à l’étude, soit au sud du Réservoir Robert Bourassa, le contact correspond à des zones de déformation régionales et est masqué par la mise en place d’intrusions felsiques tarditectoniques (Hocq, 1994; Bandyayera et al., 2010). Plus à l’est, les travaux du MERN ont mis en évidence la présence d’une zone de cisaillement régionale orientée est-ouest entre les deux sous-provinces. Les observations de Simard et Gosselin (1999) suggèrent également que les zones de contact sont parfois en discordance, parfois en chevauchement. La présence de plusieurs gîtes d’or entre les sous-provinces de La Grande et d’Opinaca, dont le gîte Roberto, exprime bien le potentiel aurifère de l’ensemble du contact (Bandyayera et al., 2010).

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Figure 2.2 : Carte géologique régionale avec la localisation de la propriété Lac Trieste au contact entre les sous-provinces de La Grande et d’Opinaca (modifiée de http://sigeom.mrn.gouv.qc.ca/signet/classes/I1108_afchCarteIntr, consultée le 15/01/14)

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2.2 Géologie de la propriété Lac Trieste, Baie-James

La propriété Lac Trieste (Figure 2.3) est principalement constituée des paragneiss du Complexe de Laguiche. Ceux-ci longent la ceinture volcano-sédimentaire de Trieste et la Suite de Joubert au nord ainsi que les roches métasédimentaires du Groupe de Hublet au sud-est. Plusieurs intrusions tonalitiques à granodioritiques, dont celles de la Suite de Joubert, de la rivière Galinée et de la Suite de Richardie, sont retrouvées au centre, à l’ouest et au sud de la propriété. Ces intrusions semblent contrôler la géométrie de la bande volcano-sédimentaire de même que les métasédiments (Grenier et al., 2008).

2.2.1 Formation de Trieste

La Formation de Trieste (Figures 2.2 et 2.3) est dominée par un assemblage d’amphibolites rubanées dérivées de basaltes. L’amphibolite est noire à vert foncé, finement à moyennement grenue et est essentiellement composée de hornblende et de plagioclase avec des proportions variables de quartz, d’actinote, de grenat, de micas, de calcite et d’épidote. Les textures primaires ont été oblitérées par le métamorphisme régional, mais quelques coussins décimétriques ont été découverts au nord-ouest de la propriété (Grenier et al., 2008). Les amphibolites ont été interprétées par Gauthier (1996) comme étant des coulées de basaltes intercalées avec des unités sédimentaires allant des conglomérats aux formations de fer.

Des roches ultramafiques de même que des horizons d’exhalite sont en contact ou à proximité des formations de fer dans la Formation de Trieste, au nord-ouest de la propriété (Figure 2.3). Les roches ultramafiques sont généralement massives, moyennement grenues et vert foncé. Elles sont composées de 20 à 50 % de trémolite, de 20 à 30 % de hornblende, de 10 à 30 % d’actinote, de 10 à 30 % de clinopyroxène, de 5 à 10 % de chlorite, de 5 à 15 % de serpentine et de 2 à 5 % de magnétite (Savard et al., 2009). Les horizons d’exhalite sont composés de 40 à 60 % de quartz interstratifiés avec 20 à 40 % de sulfures tels que la pyrrhotite et la pyrite (Savard et al., 2009). La minéralisation en métaux de base (Cu, Zn) retrouvée au nord de la propriété est associée à la Formation de Trieste (Grenier et al., 2008).

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2.2.2 Paragneiss du Complexe de Laguiche

La majeure partie de la propriété est formée de paragneiss du Complexe de Laguiche. Ce paragneiss est généralement moyennement grenu, granoblastique, et folié. Il est essentiellement composé de 30 à 50 % de plagioclase, 30 à 50 % de quartz, de 20 à 35 % de biotite, de 1 à 15 % de grenat et jusqu’à 1% de minéraux opaques (Savard et al., 2009). Sa patine d’altération est de couleur rouille et gris moyen à gris foncé en cassure fraîche. Le paragneiss présente une foliation généralement bien développée, qui est mise en évidence par la biotite. Il est localement intercalé avec des formations de fer du faciès des silicates où des lits centimétriques de quartz et de grenat alternent. Un rubanement compositionnel et granulométrique formé de mobilisat et de « schlierens » de biotite caractérise le paragneiss. Le mobilisat forme des bandes millimétriques à centimétriques parallèles à la foliation. Sa composition est tonalitique ou granitique et ses bordures sont riches en minéraux mafiques. Le paragneiss est plissé dans certains secteurs de la propriété où il est possible de voir des bandes de mobilisat boudinées et des structures ptygmatiques. La migmatisation est caractéristique du paragneiss avec des intrusions centimétriques de roches tonalitique.

2.2.3 Formations de fer du Complexe de Laguiche

Deux faciès de formations de fer, soit ceux des oxydes et des silicates, sont retrouvés au nord-ouest de la propriété (Figure 2.3; Gauthier et al., 1996). Ces formations de fer sont vert moyen à foncé, avec une patine d’altération de couleur rouille due à l’oxydation des minéraux ferrifères. Le faciès des oxydes est décrit par Desbiens (1995) comme une alternance de lits de chert et de lits de magnétite et d’amphibole centimétriques. Les lits de chert sont aphanitiques à finement grenus, tandis que les lits de magnétite et d’amphibole sont moyennement grenus. Ce faciès est constitué de 25 % à 50 % d’amphiboles ferrifères, de 30 % à 35 % de chlorite, de 15 % à 30 % de magnétite, de 5 % à 20 % de quartz et de 5 % à 15 % de biotite. Le faciès des silicates forme des lits massifs et homogènes, ou légèrement rubanés, avec des bandes d’amphibolite à grenat (Desbiens, 1995). Les bandes de chert sont finement grenues, alors que les bandes de silicates sont caractérisées par une texture porphyroblastique et des grains moyennement à grossièrement grenus (Grenier et al., 2008). Les bandes de silicates sont composées de 60 % à 80 % d’amphiboles ferrifères, de 5 % à 25 % de grenat et de 5 % à 15 % de biotite. La proportion de sulfures varie de traces jusqu’à 10 % et consiste surtout de pyrrhotite et de pyrite. L’arsénopyrite, la magnétite et le quartz sont également retrouvés (Desbiens, 1995). Les formations de fer du faciès des silicates affleurent dans les secteurs de faibles reliefs et elles sont difficiles à repérer sur le terrain. Leur nature conductrice permet de les repérer à l’aide de la géophysique (Grenier et al., 2008). De nombreux boudins de formations de fer silicatées apparaissent ainsi dans les levés

13 magnétiques dans le paragneiss. Le litage primaire des formations de fer a localement été oblitéré lors du métamorphisme de degré élevé.

Figure 2.3 : Géologie de la propriété Lac Trieste avec localisation des blocs et des affleurements échantillonnés. La carte présente également les secteurs comportant des affleurements et le plus grands nombres de blocs erratiques.

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2.2.4 Suite de Joubert

La Suite de Joubert affleure dans la partie nord et constitue possiblement l’intrusion principale au centre de la propriété (Figures 2.2 et 2.3). Il s’agit d’une tonalite constituée d’un assemblage granoblastique, subéquigranulaire, de 50 à 60 % de plagioclase, 35 à 40 % de quartz, 5 à 10 % de biotite, 5 à 10 % de hornblende et environ 5 % de feldspath potassique.

2.2.5 Dépôts de surface

La région de la Baie-James a connu au moins deux phases d’écoulement glaciaire régional majeures lors de la dernière glaciation (Figure 2.4). La plus ancienne phase, d’orientation nord-ouest (290 ° à 330 °), couvre une vaste superficie et est associée à une masse de glace centrée dans le secteur du lac Mistassini (Parent et al., 1995; Veillette, 1995). La seconde phase, d’orientation ouest et suivie d’une déflexion tardiglaciaire vers le sud-ouest (220 ° à 265 °), est plus jeune et représente le mouvement glaciaire régional dominant. Elle a remodelé la morphologie de la région lors du repositionnement du centre glaciaire (Bouchard et al., 1985; Bouchard, 1986; Parent et al., 1995). La distribution régionale des stries formées lors de la première phase d’orientation nord-ouest ainsi que la présence de traînées de dispersion remaniées associées à cette phase, suggèrent un événement régional de longue durée. La phase subséquente représente un écoulement régional vers le sud-ouest durant lequel plusieurs traînées de dispersion se sont formées à l’aval glaciaire de sources distinctives dans le substratum rocheux. Cet événement a aussi remanié les traînées de dispersion formées lors de la phase d’écoulement glaciaire précédente (Parent et al., 1995). Ces deux événements de même que la déglaciation ont engendré une importante couverture de dépôts d’origine glaciaire dans la région (Gauthier et al., 1996; Desbiens, 1995).

La propriété Lac Trieste est située dans un secteur où le paysage témoigne d’un écoulement glaciaire récent orienté vers le sud-ouest, soit entre 225 ° et 240 ° (Figure 2.5; Charbonneau, 2009). Le socle rocheux de la propriété est en majeure partie recouvert de till (Prest et al., 1967; Fulton, 1995), lequel est décrit comme un dépôt mal trié, compact et dense, composé d’un mélange de débris rocheux (blocs erratiques, cailloux, etc.) dont la matrice va du sable grossier à du sable fin (Dreimanis et Schlüchter, 1985). Les formes d’accumulation associées à sa mise en place sont essentiellement des drumlins et des trainées de débris (Bouchard, 1986) orientés selon un axe SO-NE (Figure 2.5). Les drumlins forment habituellement des collines allongées dans la direction de l’écoulement glaciaire et ressemblent à une cuillère renversée où la partie la plus élevée et la plus

15 abrupte fait face à la direction de l’écoulement de la glace. Les trainées de débris sont semblables aux drumlins et sont engendrées par la présence d’un obstacle rocheux derrière lequel les débris de transport glaciaire vont s’accumuler (Bouchard, 1986). Au nord-est de la propriété, une moraine de Rogen s’est mise en place perpendiculairement à l’écoulement glaciaire le plus récent (Figure 2.5). Un patron de dispersion des blocs erratiques, dont les lithologies correspondent à des métabasaltes, des formations de fer, des wackes et des métasédiments, a également été reconnu sur la propriété (Grenier et al., 2008). Les blocs de métabasalte et de wacke sont généralement retrouvés près des unités lithologiques de même composition, tandis que les blocs de formation de fer et de métasédiments sont dispersés sur l’ensemble de la propriété. Dans le cadre de cette étude, seuls les blocs de formation de fer et de métasédiments sont étudiés plus en détail. Des dépôts d’origine fluvioglaciaire, constitués de sables et graviers sont retrouvés localement. Ces sédiments ont été déposés par les eaux de fonte du glacier, en bordure de la marge glaciaire. Quelques eskers, avec une forme allongée, légèrement sinueuse et parallèle à l’écoulement glaciaire, sont cartographiés au sud-est. Les eaux de fonte ont également contribué à la mise en place de plaines d’épandage dans les zones où la topographie est faible, en périphérie et en aval des eskers. Ces plaines sont composées de sables et graviers stratifiés avec la présence sporadique de blocs subarrondis (Vincent, 1989).

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2.3 Travaux de terrain de l’été 2012

Cette section traite des travaux de terrain effectués sur la propriété Lac Trieste à l’été 2012. Ces travaux consistaient principalement à la description et à l’échantillonnage de blocs erratiques ainsi qu’à la description des dépôts de surface.

2.3.1 Blocs erratiques

Les blocs erratiques minéralisés retrouvés sur la propriété Trieste sont associés aux formations de fer silicatées, lesquelles ont été métamorphisées et recristallisées. Ces blocs sont retrouvés près de l’intrusion de composition felsique occupant le centre de la propriété, principalement au sud et au sud-ouest de l’intrusion (Figure 2.3). Quelques blocs se trouvent au nord-ouest. Les blocs sont généralement subanguleux à subarrondis et possèdent des dimensions très variables (0,2 m x 0,15 m x 0,10 m à 2,5 m x 2,5 m x 2 m). Quelques blocs sont retrouvés sur des affleurements ou dans des champs de blocs, mais la plupart sont incorporés dans le till et affleurent en partie, ce qui nécessite un déblayage à la pelle afin d’évaluer leurs dimensions. La minéralisation est particulièrement associée à l’assemblage d’arséniures composés d’arsénopyrite et de löllingite en association avec des sulfures dominés par la pyrrhotite. En général, les teneurs en or sont directement liées à la proportion d’arsénopyrite. Ainsi, les blocs minéralisés ayant les meilleures teneurs consistent de formations de fer métamorphisées comportant des proportions élevées d’arsénopyrite. La majorité des blocs contiennent moins de 1 g/t Au, mais certains possèdent une teneur de plus de 1 g/t Au (Figure 2.3). Par exemple, un bloc nommé « Linda », localisé au sud-est de l’intrusion, a retourné une teneur de 20.8 g/t Au lors de son premier échantillonnage par Mines Virginia en 1998. Des teneurs de 6,8 g/t Au et 6,4 g/t Au ont également été obtenues lors d’échantillonnages subséquents. De plus, au cours des années suivantes, un bloc similaire retrouvé à proximité du bloc « Linda », au sud de la propriété, a retourné 9,1 g/t Au. Six kilomètres au nord du bloc « Linda », deux autres blocs, de composition semblable, ont donné des teneurs de 12,4 g/t Au et 16,9 g/t Au (Grenier et al., 2008). Néanmoins, la source des blocs de formations de fer aurifères n’a pas été trouvée sur la propriété.

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2.3.2 Description des dépôts de surface

Lors des travaux effectués sur la propriété à l’été 2012, des stries glaciaires orientées nord-ouest (entre 330 ° et 344 °) ont été mesurées sur un affleurement de granite pegmatitique au sud de la propriété. Les mesures relevées sur l’affleurement sont près des valeurs de 290 ° à 330 ° indiquées par Parent et al. (1995) et Veillette (1995). Ces stries glaciaires témoignent de la première phase d’écoulement glaciaire régional lors la dernière glaciation (Figure 2.4).

La description des dépôts de surface a été effectuée à partir de quatre tranchées réalisées dans le cadre de travaux d’exploration au sud-est de la propriété (Figure 2.5). Les deux premières tranchées (#1 et #2, Figure 2.5) se trouvent à une élévation d’environ 489 mètres et elles recoupent un till de fond, d’une épaisseur variant entre 2,0 et 2,3 m (Figure 2.6). Le till de fond repose en discordance sur le roc et se présente sous la forme d’un diamicton, très compact, à clastes supportés par une matrice composée à 65 % de sable fin à grossier. Il comporte 20 à 25 % de cailloux de 1 à 3 cm, 10 à 15 % de petits blocs entre 4 et 10 cm et environ 5 % de blocs anguleux à subanguleux de 25 cm à 1 m. Ces cailloux et blocs, constitués entre autres de tonalite, de gneiss tonalitique, de granite, de métabasalte et de roches métasédimentaires, reflètent les lithologies affleurantes de la région. Cependant, la disposition des blocs et des cailloux ne permet pas de distinguer une orientation préférentielle due à l’écoulement glaciaire. Le till est gris sur une épaisseur de 1 à 1,5 m et devient ensuite brun-ocre sur une épaisseur de 30 à 35 cm sous la surface dû à l’oxydation. Ce phénomène de météorisation peut être plus important par endroits et atteindre jusqu’à un mètre de profondeur.

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Figure 2.5 : Géologie des dépôts de surface de la propriété Lac Trieste (modifiée de Charbonneau, 2009).

Figure 2.6 : Coupe du till du fond et colonne stratigraphique de la tranchée 1 au sud-est de la propriété Lac Trieste. La barre blanche sur la figure mesure 1 m.

19 Les deux autres tranchées (#3 et #4) sont situées dans un creux topographique d’une élévation d’environ 482 mètres (Figure 2.5). Elles sont principalement constituées de dépôts d’origine fluvioglaciaire, d’une épaisseur de 1,5 m à 2,5 m, qui recouvrent le till de fond et parfois le socle rocheux (Figure 2.7). La base de la colonne stratigraphique correspond à un till de fond gris semblable à celui observé pour les deux premières tranchées. Le till a une épaisseur de 40 à 60 cm et repose en discordance sur le roc. Il est très compact et constitué de particules anguleuses à subanguleuses de composition tonalitique, granitique, métavolcanique et métasédimentaire. Leurs tailles vont de quelques millimètres à environ 10 cm et elles flottent dans une matrice de sables fins à moyens. Des blocs subanguleux d’une taille de 10 à 50 cm sont au contact avec le roc. Le till montre un contact ondulant et relativement franc avec le gravier sus-jacent qui est constitué d’un mince niveau de 10 à 15 cm d’épaisseur de gravier fin avec des clastes anguleux de 3 à 4 mm, dans une matrice de sable grossier brun pâle. L’unité de gravier passe à une séquence de 40 à 50 cm de sables fins et gris avec des laminations horizontales et contenant très peu de cailloux. Cette couche de sables présente un contact net avec le niveau de gravier, mais recoupe parfois l’unité de gravier de même que la couche de till jusqu’au roc. La séquence de sables gris est recouverte d’une couche de sables fins à moyens, beige, d’une épaisseur de 1,2 m avec un contact ondulant et généralement franc. Le sable fin est caractérisé par une stratification ondulante et il est localement recoupé par des lentilles de sables grossiers et de graviers possiblement associés à de très petits chenaux. Ceux-ci se seraient formés lors du ruissellement des eaux de fonte dans la plaine d’épandage. Les graviers occupent la base des chenaux et sont généralement subanguleux à arrondis avec une taille dépassant rarement 2 cm. Leur composition est similaire à celle des blocs et graviers du till de fond. Les sables grossiers recouvrent les graviers et occupent le sommet des chenaux. Ils sont généralement d’une couleur beige plus foncé que les sables fins à moyens, en contact graduel. Enfin, le sommet de la colonne stratigraphique correspond à une couche de sables grossiers, oxydés, de couleur ocre-orangé, et d’une épaisseur allant de 35 à 60 cm. Cette couche comporte des stratifications obliques pouvant être associées à des rides de courant. Par ailleurs, de minces niveaux de graviers, de 1 à 6 cm d’épaisseur, forment des lits obliques parallèles qui alternent avec les sables grossiers et semblent rejoindre une lentille de gravier plus importante, faisant jusqu’à 30 cm d’épaisseur, qui serait la base d’un chenal qui recoupe l’unité sous-jacente. Les graviers sont subanguleux à arrondis, de moins de 2 cm et de compositions semblables aux graviers du till.

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Figure 2.7 : Coupe des sédiments fluvioglaciaires et colonne stratigraphique de la tranchée 4 au sud-est de la propriété Lac Trieste. La barre blanche sur la figure mesure 1 m.

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Chapitre 3. Méthodes analytiques

Un lot de 52 échantillons représentatifs a été sélectionné pour les analyses lithogéochimiques. Parmi les échantillons choisis, 39 proviennent de blocs erratiques et 13 d’affleurements. Les spécimens étant fissurés et très météorisés tant en surface qu’en profondeur, ils furent tous taillés à la scie à lame de diamants afin de conserver le plus de morceaux frais possible. Ces derniers ont ensuite été broyés avec un concasseur à mâchoires, puis pulvérisés à l’aide d’un broyeur à billes d’agate. Le choix des méthodes analytiques dépendait surtout de la nature de ces échantillons, la plupart étant riches en silicates et sulfures. Par conséquent, la concentration en soufre des échantillons a été déterminée à l’aide de l’analyseur carbone-soufre à l’Université Laval afin de guider le choix des méthodes à privilégier. Les éléments majeurs ont été déterminés par spectrométrie par fluorescence des rayons X (XRF) et les éléments mineurs (Al, Be, Bi, Cu, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Nb, Ni, P, Pb, Rb, Sn, Th, Ti, V, W, Y, Zr) par spectrométrie d’émission atomique au plasma (ICP-AES) de même que par spectrométrie de masse à source plasma (ICP-MS) chez ACME Labs (Vancouver, Canada). Les analyses par XRF ont été effectuées sur des échantillons de 12 g préparés par fusion au métaborate-tétraborate de lithium (LiBO2/Li2B4O7). Les analyses par spectrométrie de masse et d’émission atomique ont été effectuées sur des échantillons de 1 g préparés en utilisant une fusion au LiBO2 suivi d’une digestion avec quatre acides chauds (nitrique, perchlorique, fluorhydrique et chlorhydrique) afin de dissoudre les sulfures et les silicates. Les concentrations en éléments des terres rares de même que celles d’autres éléments traces (Ag, As, Au, Ba, Br, Ce, Co, Cr, Cs, Eu, Fe, Hf, La, Lu, Nd, Sb, Sc, Se, Sm, Ta, Tb, U, Yb) ont été mesurées par l’analyse instrumentale par activation neutronique (INAA) à l’Université Laval suivant la méthode de Constantin (2006, 2009). Brièvement, l’instrumentation consiste d’un détecteur coaxial ayant une résolution de 1,72 keV à la raie de 1332,5 keV et d’un spectromètre digital pour rayons gamma. Des lots comprenant 11 échantillons (10 inconnus et un étalon) d’environ 2 g sous forme de poudre ont été encapsulés et irradiés pendant deux heures au réacteur Slowpoke de l’École Polytechnique de Montréal à un flux de neutrons de 5 x 1011 _{n cm}-2 _s-1_{. L’acquisition des spectres de rayons gamma a été effectuée 7 jours et 28 jours après} l’irradiation avec un temps de comptage d’environ quatre heures par échantillon de façon à obtenir une erreur statistique inférieure ou égale à 1 %. Les résultats des analyses géochimiques sont présentés à l’annexe 1.

Pour les analyses par INAA, les standards donnent des résultats précis et justes pour plusieurs éléments (Ag, As, Au, Ba, Ce, Co, Cr, Cs, Eu, Fe, Hf, La, Nd, Sb, Sc, Th) avec des moyennes mesurées près des valeurs recommandées et de moins de 1 % à 5 % de variation (Annexe 1C). Pour les analyses par ICP, les standards donnent également des résultats précis et justes pour plusieurs éléments (As, Ce, Cu, Mn, Mo, Nb, Ni, Pb, Ti,

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U, Y, Zn, Zr), principalement des métaux, avec des moyennes mesurées près des valeurs recommandées et de moins de 1 % à 5 % de variation (Annexe 1C). Notons l’excellente justesse analytique pour les concentrations de l’or obtenues par INAA avec une valeur moyenne de 0,534 ppm Au et 1,9 % de variation pour OREAS-33 (valeur recommandée de 0,521 ppm Au avec 2 % de variation). L’annexe 2 présente une comparaison des méthodes analytiques ICP et INAA pour les résultats d’analyse de l’arsenic. Les résultats du standard OREAS-33 montrent que l’analyse par INAA retourne des valeurs près de la valeur recommandée de 1528 ppm As avec une moyenne de 1527 ppm As. Les résultats obtenus pour le même standard par ICP montrent également des valeurs près de la valeur recommandée avec une moyenne de 1532 ppm As. Toutefois, le graphique de l’annexe 2 montre que pour des concentrations inférieures à 1000 ppm As, les deux méthodes semblent donner des résultats équivalents, mais pour des concentrations supérieures à 1000 ppm les résultats s’éloignent de la droite 1:1. Cela est expliqué par une dissolution incomplète de l’arsenic avec la méthode ICP, de sorte que cette dernière ne retourne pas la concentration réelle dans l’échantillon lorsque celui-ci est plus riche en arsenic.

Les compositions minérales des silicates, des sulfures et des arséniures ont été déterminées à l’aide d’une microsonde électronique CAMECA SX-100 équipée de cinq spectromètres à longueur d’onde à l’Université Laval. Les conditions analytiques pour les éléments majeurs étaient de 15 kV et 20 nA, pour des temps de comptage entre 15 s et 20 s au pic et de 0 à 10 s pour le bruit de fond. Pour les éléments traces des sulfures, les conditions analytiques étaient de 15 kV et 100 nA avec des temps de comptage de 30 s au pic et 10 s pour le bruit de fond. L’or natif a également été analysé avec des conditions analytiques de 15 kV et 20 nA pour des temps de comptage de 20 s au pic et 10 s pour le bruit de fond. Des standards naturels et synthétiques ont été utilisés. Comme la concentration en or dans les sulfures et les arséniures était inférieure à la limite de détection de 100 ppm, des analyses par ablation laser (LA-ICP-MS) ont été effectuées. Ainsi, certains éléments traces des sulfures et des arséniures ont été déterminés à l’aide d’un spectromètre de masse Agilent 7700x couplé avec un laser Résolution M-50 Excimer (193 nm) ArF au laboratoire LabMaTer à l’Université du Québec à Chicoutimi (UQAC). Des lignes d’ablation laser ont été réalisées au travers les assemblages d’arséniures en utilisant principalement un diamètre de faisceau de 33 μm (parfois 26 μm) déterminé selon la taille des grains, une fréquence de 15 Hz avec une énergie de 5 mJ, une vitesse de déplacement latéral du laser de 5 μm/s, et un temps d’arrêt. Ce temps d’arrêt correspond au temps que prend le spectromètre de masse pour faire une lecture. Donc, plus le temps d’arrêt est long, plus la mesure est précise. Les isotopes suivants ont été mesurés : 29_Si, 33_S, 55_Mn, 57_Fe, 59_Co, 60_Ni, 75_As, 78_Se, 121_Sb, 197_Au, 208_{Pb et} 209_{Bi. Des} standards naturels et synthétiques ont également été utilisés pour la calibration.

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Chapitre 4. Pétrologie et géochimie

Ce chapitre fait l’objet de l’étude pétrographique et géochimique des unités métamorphiques et des blocs erratiques de la propriété Lac Trieste. Bien que les unités et les blocs soient constitués de différentes lithologies (amphibolite, gneiss quartzo-feldspathique, volcanites, formations de fer silicatée et oxydée, exhalite, chert, roches ultramafiques, pegmatite, métasédiments), seuls les paragneiss et les formations de fer ont été étudiés. En premier lieu, l’étude porte sur les unités métamorphiques observées dans les secteurs où la plupart des blocs ont été retrouvés. Elle se poursuit avec les blocs erratiques échantillonnés dans les différents secteurs de la propriété (Figure 2.3).

4.1 Pétrographie des unités métamorphiques

Les unités lithologiques rencontrées sur la propriété Lac Trieste sont métamorphisées au faciès des amphibolites et sont constituées de formations de fer intercalées avec des paragneiss.

4.1.1 Paragneiss

L’étude pétrographique en lame mince montre que le paragneiss (Figure 4.1 A et B) est caractérisé par un assemblage minéralogique finement grenu dominé par le quartz, le plagioclase et l’orthose. Quelques grains de microcline, identifiables grâce à leurs macles en tartan, sont aussi retrouvés. Cet assemblage minéralogique est complété par de la biotite, parfois du grenat et des sulfures en traces. Des minéraux associés à une phase subséquente de métamorphisme rétrograde comme la chlorite et les carbonates sont présents dans certains échantillons. Le paragneiss présente une texture lépidoblastique qui témoigne d’une foliation bien développée (Figures 4.1 C et D). Les grains de quartz (0,1 – 1 mm) sont hétérogranulaires et présentent une forte extinction ondulante. Les grains de microcline (0,1 – 0,2 mm) et de plagioclase (0,1 – 0,2 mm) ont une texture granoblastique. Bien qu’ils soient fréquemment altérés, leurs macles sont bien visibles sur certains grains. De façon générale, la biotite (0,1 – 0,2 mm) est retrouvée sous forme de grains isolés orientés parallèlement à la foliation. Les grenats présentent une texture poéciloblastique comprenant des inclusions de quartz. Enfin, des grains de clinopyroxène (0,1 – 0,5 mm) et de hornblende (0,1 – 0,2 mm) sont observés dans le paragneiss prélevé au contact avec une formation de fer. Les grains de clinopyroxène sont xénoblastiques et grenus, regroupés près de la formation de fer, tandis que la hornblende est présente en petits grains xénomorphes à subautomorphes intergranulaires au quartz et aux feldspaths (Figure 4.1 E et F).

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De plus, le paragneiss contient de la pyrrhotite et de la pyrite disséminées dans les assemblages de quartz, de feldspath et de biotite.

Figure 4.1 : Photomicrographies du paragneiss au Lac Trieste. A : paragneiss avec formation de fer intercalée. B : échantillon de paragneiss. C et D : vue en LA et en LP de l’assemblage quartz-plagioclase-feldspath-K avec la biotite orientée selon la foliation et pyrrhotite disséminée. E et F : vue en LA et en LP de l’assemblage quartz-plagioclase-feldspath-K avec biotite, pyrrhotite et hornblende. LA = lumière analysée, LP = lumière polarisée, Qtz = quartz, Pl = plagioclase, Kfs = feldspath-K, Bt = biotite, Po = pyrrhotite, Hbl = hornblende.

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4.1.2 Formation de fer

Les formations de fer se présentent sous forme de bandes de clinopyroxène riches en sulfures qui alternent avec des bandes de quartz et développent une texture relique rubanée (Figure 4.2 A et B). L’épaisseur des bandes est de 1 à 10 cm; le contact entre celles-ci est souvent irrégulier et discontinu. Les grains sont plutôt grossiers avec une taille moyenne de 5 mm. L’étude pétrographique montre que les formations de fer métamorphisées sont principalement constituées d’un assemblage de 50 % de quartz, de 40 % de clinopyroxène, de 5 à 10 % d’amphiboles et d’environ 5 % de sulfures et arséniures. Cet assemblage minéralogique est complété par une quantité mineure de grenat et d’apatite. D’autres minéraux issus d’une phase subséquente de métamorphisme rétrograde comme l’épidote et les carbonates sont parfois observés. Le clinopyroxène (0,1 – 5 mm) est hétérogranulaire, xénoblastique et plus grenu lorsque les grains sont regroupés pour former des lamines (Figure 4.2 C). Il peut également être intergranulaire dans les bandes de quartz où il est moins abondant et à grains plus fins. Les inclusions de quartz et de sulfures sont communes dans le clinopyroxène. Le clinopyroxène est restreint aux zones les plus riches en sulfures des formations de fer où il forme de gros cristaux pouvant atteindre 1 cm. Certaines bandes de taille centimétrique sont composées presque uniquement de clinopyroxène. Le quartz (0,1 – 10 mm) est le minéral le plus abondant dans la formation de fer, formant des bandes pouvant mesurer plusieurs centimètres d’épaisseur. Il présente le plus souvent des textures hétérogranulaire, xénoblastique et poéciloblastique avec des inclusions de clinopyroxène et de sulfures. Les grains sont généralement déformés et montrent une forte extinction ondulante. La hornblende verte (0,5 – 5 mm) est caractéristique des contacts entre les sulfures et les clinopyroxènes. Les grains de hornblende sont généralement allongés, avec des inclusions de quartz, et tendent à former des amas ou des lamines parallèles aux bandes de quartz (Figure 4.2 D). Elle forme aussi de petits grains (≤ 0,5 mm), xénomorphes à subautomorphes, sur le clinopyroxène, ce qui suggère le remplacement de ce dernier (Figure 4.2 E). Le grenat (1 – 5 mm) est surtout retrouvé dans les bandes riches en clinopyroxène ou en hornblende. Il est subautomorphe, fracturé et poéciloblastique avec des inclusions de quartz et de clinopyroxène. Enfin, des minéraux accessoires comme l’apatite et l’épidote ont été observés localement. L’apatite (0,1 – 0,2 mm) est automorphe, sous forme de grains isolés ou en amas près de fractures. L’épidote (0,5 mm) est xénomorphe et intergranulaire aux silicates et aux sulfures. Les carbonates sont retrouvés essentiellement dans les bandes de clinopyroxène et de quartz; le clinopyroxène s’altérant en actinote-calcite-quartz (Figure 4.2 F).

Les principaux sulfures observés dans les affleurements sont disséminés et consistent principalement de 2 à 5 % de pyrrhotite, d’environ 1 % de pyrite et de traces de chalcopyrite et d’arsénopyrite. La pyrrhotite est

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souvent retrouvée en remplacement et en remplissage de fractures dans les silicates ferromagnésiens. Elle présente localement des jonctions triples et tend à former des lamines dans les bandes riches en clinopyroxène et en hornblende. Ces bandes contiennent occasionnellement de la pyrite disséminée. Bien qu’elle n’ait été observée que dans trois échantillons (056-3, 087, 088), l’arsénopyrite a été retrouvée en grains de 50 à 100 μm avec le clinopyroxène et la hornblende dans les bandes riches en quartz.

27 Figure 4.2 : Formation de fer au Lac Trieste. A : formation de fer intercalée au paragneiss. B : texture relique rubanée constituée d’une alternance de bandes riches en clinopyroxène et hornblende avec des bandes de quartz. La pyrrhotite est concentrée dans les bandes riches en clinopyroxène. C : photomicrographie en LP de l’assemblage clinopyroxène-quartz avec grenat où le clinopyroxène est partiellement remplacé par la hornblende. D : photomicrographie en LP des grains de hornblende formant des lamines avec pyrrhotite intergranulaire. E : photomicrographie en LP des petits grains de hornblende en remplacement du clinopyroxène. F : photomicrographie en LA de l’assemblage clinopyroxène-quartz avec pyrrhotite et clinopyroxène partiellement altéré en hornblende-actinote-carbonates. LA = lumière analysée, LP = lumière polarisée, Cpx = clinopyroxène, Qtz = quartz, Hbl = hornblende, Act = actinote, Grt = grenat, Cb = carbonates, Po = pyrrhotite.

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4.2 Pétrographie des blocs erratiques

Les lithologies qui constituent les blocs erratiques de la propriété Lac Trieste consistent de paragneiss et de formation de fer métamorphisées au faciès des amphibolites.

4.2.1 Paragneiss

Les blocs de paragneiss possèdent des compositions et des textures très semblables aux paragneiss en affleurements sur la propriété. Ceux-ci comportent un assemblage minéralogique dominé par le quartz (0,1 – 1 mm), le plagioclase (0,1 – 0,2 mm) et le feldspath potassique (~ 0,1 mm) en proportions variables (Figure 4.3). Cet assemblage est complété par de la biotite (0,1 – 0,2 mm), du grenat (0,2 – 1 mm) et de la pyrrhotite disséminée dans certains échantillons (Figure 4.3 A et B). De façon générale, les grains de biotite (0,1 – 0,2 mm) présentent une orientation préférentielle et sont parfois regroupés en bandes autour des grenats (0,2 – 1 mm) (Figure 4.3 C et D). Les feldspaths sont généralement très altérés et des minéraux issus d’une phase rétrograde de métamorphisme comme la chlorite sont parfois observés en remplacement de la biotite.

29 Figure 4.3 :Photomicrographies de l’assemblage constituant les blocs de paragneiss sur la propriété Lac Trieste. A et B : vue en LA et en LP de l’assemblage quartz-plagioclase-feldspath-K avec biotite orientée préférentiellement, grenat et pyrrhotite disséminée. Les feldspaths sont très altérés avec carbonates accessoires. C et D : vue en LA et en LP de l’assemblage quartz-plagioclase-feldspath-K avec biotite autour d’un grenat. LA = lumière analysée, LP = lumière polarisée, Qtz = quartz, Pl = plagioclase, Kfs = feldspath-K, Grt = grenat, Bt = biotite, Po = pyrrhotite.

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4.2.2 Formation de fer

Les blocs de formations de fer se composent de bandes de clinopyroxène, riches en sulfures, qui alternent avec des bandes de quartz. Les blocs de formation de fer montrent une texture relique rubanée et sont souvent coupées par un réseau de fractures remplies de pyrrhotite, espacées de 1 à 2 cm, parallèles aux bandes de silicates (Figure 4.4 A et B). En lames minces, les blocs présentent des textures et des caractéristiques minéralogiques comparables à celles décrites pour les affleurements de formation de fer (Figure 4.4 C à F). L’assemblage minéralogique, dominé par le clinopyroxène et le quartz, est complété par une proportion variables d’amphiboles, de grenat, de pyrrhotite, de pyrite, de chalcopyrite et notamment d’arsénopyrite et de löllingite (Figure 4.4 C à H). Des minéraux associés à une phase subséquente de métamorphisme rétrograde du clinopyroxène comme les carbonates sont également observés dans certains blocs. Ils sont habituellement retrouvés avec les clinopyroxènes et les sulfures. En ordre d’abondance, les blocs contiennent de 2 à 5 % de pyrrhotite, de traces à 5 % d’arsénopyrite-löllingite, de traces à 2 % de pyrite et de la chalcopyrite en traces. L’assemblage d’arséniures forme des agrégats granulaires associés à la pyrrhotite dans les bandes riches en clinopyroxène (Figure 4.4 E à H). L’abondance des arséniures (arsénopyrite-löllingite) dans les formations de fer représente la caractéristique la plus remarquable des blocs en comparaison avec les affleurements de formation de fer.

31 Figure 4.4 : Blocs de formation de fer de la propriété Lac Trieste. A et B : texture relique rubanée et alternance de bandes riches en clinopyroxène-hornblende avec des bandes de quartz, séparées par un réseau de fractures parallèles. La pyrrhotite est concentrée dans les bandes riches en clinopyroxène et près des fractures. Les agrégats d’arsénopyrite sont plus abondants dans les bandes de clinopyroxène. C et D : photomicrographies en LP et LA de l’assemblage clinopyroxène-quartz avec grenat et clinopyroxène partiellement remplacé par la hornblende. E et F : photomicrographies en LP et LA montrant l’assemblage arsénopyrite-löllingite dans les bandes de clinopyroxène-quartz avec pyrrhotite intergranulaire aux silicates. G et H : photomicrographies en LP et LA montrant les arséniures et les sulfures plus abondants dans les bandes de clinopyroxène. LA = lumière analysée, LP = lumière polarisée, Cpx = clinopyroxène, Qtz = quartz, Hbl = hornblende, Grt = grenat, Apy = arsénopyrite, Lo = löllingite, Po = pyrrhotite.