Séance 3 : Travaux d’acquisition de connaissances géoscientifiques du MERN et de ses partenaires universitaires – Province de Grenville

Auteurs : Rachid Intissar et Julie Vallières (MERN)

Poursuivant sa mission d’acquisition et de traitement des données géoscientifiques, Géologie Québec diffusera à l’occasion du congrès Québec Mines + Énergie 2022, les données de trois nouveaux levés géophysiques réalisés durant l’année 2021-2022. Le but ultime de ces levés de haute résolution est de fournir un outil de soutien à la cartographie géologique autant pour les projets de Géologie Québec que pour les compagnies d’exploration minières. Ces données permettent également de stimuler l’investissement privé en générant de nouvelles zones favorables à l’exploration minérale. Les résultats de ces levés avec quelques éléments d’interprétation qualitative préliminaire seront présentés. Les documents suivants comportant les données numériques ainsi que les rapports techniques seront publiés dans Examine :

- DP 2022-02: Levé aéromagnétique de haute résolution dans le secteur du lac Fressel, Eeyou Istchee Baie-James et Nunavik (espacement entre traverses de 200 m, superficie de 16 900 km²).

- DP 2022-03: Levé gradiogravimétrique de haute résolution dans le secteur de la rivière Eastmain, Eeyou Istchee Baie-James (espacement entre traverses de 250 m, superficie de 2 800 km²).

- DP 2022-04: Levé de haute résolution combiné aéromagnétique et spectrométrique dans le secteur de la rivière Saint-Augustin, Côte-Nord (espacement entre traverses de 200 m, couvrant une superficie de 11 418 km²).

Auteurs : Eve Gosselin, Renaud Soucy La Roche (INRS-ETE), Abdelali Moukhsil (MERN), Kyle Larson (UBC), Joshua Davies (UQAM) et Morgann Perrot (Université McGill)

Les zones de cisaillement de l’Ottawan tardif (1060 à 1020 Ma) dans la Province de Grenville sont couramment associées à l’effondrement gravitaire de l’orogène. Toutefois, l’une d’entre elles, la Zone de cisaillement de Saint-François-de-Sales (ZCSFS), apporte un nouvel éclairage sur le contexte tectonique suivant l’effondrement. Ce corridor de déformation anastomosé d’environ 70 km de long et d’une dizaine de kilomètres de large affecte des unités magmatiques intermédiaires à felsiques du secteur au sud du Lac-Saint-Jean, dont la Suite de Travers (1076 Ma). La fabrique de cisaillement protomylonitique à ultramylonitique Sn à fort pendage vers le NE est associée à un décrochement senestre développé dans les conditions de métamorphisme du faciès inférieur des amphibolites à schistes verts. De rares zones de mylonite dextres à pendage vers le SE synchrones au décrochement senestre se sont développées dans un système conjugué. De plus, une déformation cassante tardive caractérisée par des fractures, des cataclasites et des pseudotachylites d’orientation similaire aux zones de décrochement senestre recoupe les zones mylonitiques. Ces structures se sont développées au faciès inférieur des schistes verts. Les fabriques de cisaillement affectent une fabrique métamorphique Sn-1 à pendage vers le SE formée aux faciès des amphibolites à granulites. Cette dernière est peu exprimée et est préservée dans les zones les moins déformées.

L’âge de la déformation dans la ZCSFS a pu être déterminé par des datations U-Pb de zircons d’une intrusion pegmatitique et de titanites provenant de bandes de mylonite senestres coupant la Suite de Travers. La datation à ~1041 Ma d’une intrusion pegmatitique recoupée par des mylonites senestres et dextres fournit un âge maximal pour la fabrique de cisaillement. Des titanites ayant (re)cristallisé pendant le décrochement senestre sont datées à ~1036 Ma et ~1002 Ma. À l’extérieur des bandes mylonitiques, des titanites datées à ~1016 Ma remplacent l’ilménite et indiquent des conditions métamorphiques rétrogrades aux faciès des amphibolites à schistes verts durant la déformation associée à la ZCSFS.

Régionalement, la ZCSFS (< 1041 à 1002 Ma) accommode principalement un mouvement latéral senestre NW-SE et un raccourcissement WNW-ESE durant une transition tectonique tardi-Ottawan à syn-Rigolet, soit entre une phase d’extension (exhumation) et une phase de contraction (chevauchement/décrochement). Jusqu’à maintenant, l’activité tectonique durant cette période était peu documentée. Selon les interprétations géophysiques et les observations de terrain, la ZCSFS semble être associée à une zone de cisaillement en chevauchement oblique-dextre parallèle au front orogénique. Cette dernière se situe à l’extrémité sud de la ZCSFS et pourrait être reliée à la Zone de cisaillement de Saint-Fulgence.

Auteurs : Félix Gervais, Alexandre Beaudry, Charles Kavanagh-Lepage, (Polytechnique Montréal), Carl Guilmette, (Université Laval), Abdelali Moukhsil (MERN) et Kyle Larson (UBC-Okanagan)

Un débat fait actuellement rage dans la communauté scientifique sur la nature, voire l’existence même, de la tectonique des plaques au Mésoprotérozoïque. Au cœur de ce débat réside la signification à donner aux différentes évidences indirectes des processus tectoniques, par exemple la composition chimique des zircons détritiques à cette période ou la composition estimée de la composition en Sr des paléo-océans. Cette contribution montre en effet que ces données indirectes, de même qu’une panoplie de données géologiques provenant de la Province de Grenville, ne sont pas compatibles avec le paradigme voulant que la marge SE de la Laurentie ait été similaire aux Andes pendant plusieurs centaines de millions d’années avant l’Orogenèse de Grenville. Cette orogenèse serait le résultat d’une collision continentale en deux phases entre 1090 et 980 Ma.

L’hypothèse impliquant la formation d’un microcontinent formé de plusieurs arcs juvéniles qui serait entré en collision avec la Laurentie 60 Ma après la période actuellement acceptée pour le début de l’Orogenèse de Grenville permet l’intégration d’un ensemble plus large de données géologiques multidisciplinaires et de données tectoniques indirectes dans un modèle tectonique cohérent. Cette démarche démontre que la tectonique des plaques était active au Mésoprotérozoïque.

Auteurs : Charles Saint-Laurent, L. Paul Bédard, Renée-Luce Simard (UQAC) et Abdelali Moukhsil (MERN)

Les carbonatites peuvent être hôtes de minéralisations d’intérêt économique en éléments de terres rares (ETR), Nb, Ta, Ti, Cu ou P. Comme la distribution des minéralisations dans ces unités peut être très hétérogène, la compréhension des processus qui la contrôlent est importante afin de bien localiser les faciès minéralisés. Depuis le printemps 2021, la carbonatite de Girardville fait l’objet d’un projet de maîtrise (UQAC et MERN) qui vise à comprendre la genèse des minéralisations en ETR et en Nb de cette intrusion.

La carbonatite de Girardville est localisée à environ 4,5 km au nord de Girardville (NW du Lac-Saint-Jean). Le dyke principal (40 m x 5 m) est orienté N-S avec un fort pendage. Le dyke est composé de carbonatite à calcite, avec des zones à biotite et/ou apatite. La carbonatite contient plusieurs enclaves de syénite à biotite et des mégacristaux de feldspath K concentrés près des contacts avec la roche encaissante. Des mégacristaux d’ilménite sont distribués plus aléatoirement dans la carbonatite. Les zones à biotite et apatite sont principalement concentrées près des enclaves de syénite à biotite ou sont associées aux structures d’écoulement au centre du dyke.

Des teneurs intéressantes en ETR et Nb ont été observées dans cette carbonatite. La distribution de ces valeurs est toutefois hétérogène. Les analyses de la carbonatite à calcite présentent des teneurs atteignant 1304 ppm ETR légères et 212 ppm ETR lourdes. Un échantillon principalement composé d’apatite présente des teneurs de 38,23 % P₂O₅, 6027 ppm ETR légères et 498 ppm ETR lourdes. Des échantillons d’ilménite montrent des teneurs entre 4740 à 6010 ppm Nb concentrées dans de petites exsolutions d’oxyde de niobium. Du pyrochlore ((Na,Ca)2Nb₂O₆(OH,F)) a aussi été observé dans des ombres de pression autour de gros cristaux de biotite dans la carbonatite à calcite-biotite.

Les observations suggèrent que la distribution des teneurs en ETR est contrôlée par les carbonates d’ETR dans la carbonatite à calcite et par l’apatite dans les zones à apatite. Le lien spatial entre les enclaves de syénite à biotite, l’apatite, la biotite et le pyrochlore suggère que les enclaves jouent un rôle important dans la distribution des minéraux économiques. La source du Nb dans l’ilménite demeure cependant inconnue.

Auteurs : Abdelali Moukhsil et Mhamed El Bourki (MERN)

Durant l’été 2022, la région des lacs Bellemare (feuillet SNRC 32H08) et Chausson (feuillet 22E05), située dans la région du Saguenay–Lac-Saint-Jean, a fait l’objet d’un levé géologique à l’échelle 1/50 000. La nouvelle carte illustre plusieurs unités stratigraphiques d’âge mésoprotérozoïque (1,45 Ga à 0,99 Ga) misent en place dans l’Allochtone de la Province de Grenville. L’unité la plus étendue est la Suite anorthositique de Lac-Saint-Jean (1169-1135 Ma) qui occupe principalement le feuillet 22E05 et la partie est du feuillet 32H08. Cette suite est injectée par d’autres massifs intrusifs comme l’Intrusion de Gicopec (granite, granite à feldspath alcalin, syénite quartzifère roses et porphyroïdes); le Pluton de Malfait (anorthosite, leuconorite, syénite quartzifère à feldspath alcalin, syénite quartzifère et faible quantité de monzonite quartzifère et de syénite) et le Batholite de Nepton composé de faciès felsique, intermédiaire et mafique. Les autres intrusions mésoprotérozoïques cartographiées dans la région sont la Suite intrusive de Sainte-Hedwidge (1017,6 ±36 Ma, granite, syénite, mangérite, gabbronorite), les suites plutoniques de la Vertu et de Grondin et les batholites du Coin et de Long. De même, des roches supracrustales du Complexe de Barrois (<1224 ±18 Ma, roches volcano-sédimentaires) ont été cartographiées dans la partie ouest de la région. À l’échelle de la région, plusieurs dykes de pegmatite de composition granitique à syénitique recoupent ces différentes unités.

Les roches cartographiées sont, en général, déformées, plissées et coupées par plusieurs failles et localement par des zones de cisaillement. Le grain structural est principalement orienté NNW-SSE à NNE-SSW. Le secteur est caractérisé par un métamorphisme régional prograde du faciès des granulites au faciès supérieur des amphibolites. La région contient plusieurs types de minéralisations offrant un potentiel minéral prometteur permettant de définir plusieurs zones favorables à l’exploration minière :

1) minéralisations en éléments de terres rares ± Th ± Nb ± Ta dans les roches intrusives syénitiques et granitiques à feldspath alcalin et dans les dykes pegmatitiques de composition granitique ou syénitique;

2) minéralisations de Fe-Ti ± P ± V dans les anorthosites, leuconorites, gabbronorites et/ou norites;

3) minéralisations de Ni ± Cu dans les roches intrusives ultramafiques;

4) pierre architecturale et minéralisations de minéraux industriels (anorthosite à labradorite).

Auteurs : Francis Talla Takam et Abdelali Moukhsil (MERN)

Au cours de l’été 2022, un levé géologique à l’échelle 1/50 000 a été effectué dans la région du lac de la Fourche (feuillet SNRC 32A03), au NW de La Tuque, à la limite des régions du Saguenay-Lac-Saint-Jean et de la Haute-Mauricie. La région cartographiée est composée de roches de l’Allochtone de la Province de Grenville. La Suite plutonique de Bardeau (1364 ±9 Ma) affleure à l’extrême est et constitue le socle cristallin de la région. Elle est en contact cisaillé avec la Suite plutonique de Pope (1350 ±4 Ma) qui représente l’unité la plus importante de la région et sur laquelle reposent les unités supracrustales du Complexe de Wabash (< 1204 ±4 Ma). Toutes ces unités sont injectées par d’autres intrusions nouvellement définies : les Intrusions de Windigo, le Pluton de Wenache et le Batholite de Cristal. Cette dernière intrusion est polyphasée et présente une structure porphyroïde. D’autres intrusions dont la Suite plutonique de Bonhomme (1030 ±19 Ma), la Suite intrusive de Rhéaume (1019 ±2 Ma) et la Suite de Roc (1012 ±1 Ma) affleurent dans la région. Toutes ces roches sont coupées par des dykes de pegmatite granitique à syénitique.

Le grain structural régional, orienté principalement NE-SW, a contrôlé la mise en place des intrusions. Dans la partie ouest, on trouve un important couloir de déformation N-S d’environ 25 km de long sur 18 km de large. Les roches de la région d’âge mésoprotérozoïque ont connu plusieurs phases de déformation et sont coupées par des failles et des zones de cisaillement. Le métamorphisme régional est au faciès des granulites à celui supérieur des amphibolites. On observe par endroits un métamorphisme rétrograde associé à une ouralitisation de l’orthopyroxène et localement à une structure coronitique à bordure de clinopyroxène ± amphibole ± grenat. Ce phénomène est observé dans le couloir de déformation de la partie ouest de la région qui est également affecté par une altération hydrothermale.

Plusieurs zones minéralisées et favorables à l’exploration ont été mises au jour dans ce couloir d’altération et dans le Batholite de Cristal :

1) la zone du Lac du Relais dans des dykes de pegmatites granitiques minéralisés en ETR ± Th;2) la zone du Lac Fogh associée à des dykes granitiques ou syénitiques décimétriques à ETR ± Th;

3) les zones à graphite :

- rivière Windigo nord
- lac du Relais
- rivière Windigo sud

4) les minéralisations de Fe-Ti ± P ± V dans les gabbronorites du Batholite de Cristal.

Auteurs : Arnaud Back, L. Paul Bédard, Julien Maître et Kévin Bouchard (UQAC)

L'identification des minéraux est essentielle pour la géologie, l'exploration minière, les sciences de l'environnement et l'ingénierie. L'apprentissage automatisé basé sur des photographies ou des photomicrographies offre un moyen rapide, rentable et fiable d'identification des minéraux. Bien qu'il y ait eu une augmentation rapide du nombre d'articles détaillant la reconnaissance des minéraux à l'aide d'algorithmes d'apprentissage automatisé, peu de recherches ont porté sur le processus d‘acquisition d'images. L'apprentissage machine a besoin de données reproductibles et de haute qualité pour effectuer des tâches complexes telles que l'identification de minéraux. Pour répondre à cette exigence, nous proposons un protocole d'acquisition d'images pour les microscopes optiques. Notre protocole se concentre sur deux objectifs principaux : (1) assurer la reproductibilité et (2) améliorer la qualité des images de minéraux. En ce qui concerne la reproductibilité, nous détaillons : la gestion des erreurs de l’appareil photo, l’utilisation d’une jauge de couleur comme référence et les paramètres expérimentaux, tels que la lumière externe et la température. Pour l'amélioration des images, nous précisons le choix de l'éclairage et son impact sur la précision de l'algorithme, le choix de l'objectif et la calibration de la balance des blancs. Nous testons ensuite notre protocole lors d’une étude de cas portant sur la reconnaissance automatisée de minéraux dans des tills à partir de photomicrographies et d’un algorithme d’apprentissage automatisé. L'échantillon étudié est un concentré de minéraux lourds provenant de tills comprenant 20 espèces minérales. Ce protocole assurera la fiabilité de l'acquisition et augmentera la qualité des images pour les applications de l’apprentissage machine en minéralogie dont la reconnaissance des minéraux fait partie.