Eeyou Istchee Baie-James: histoire centenaire d’une frontière géoscientifique

La société Mines Virginia a été un précurseur et un leader incontesté de l’exploration minière dans le Moyen-Nord québécois. Depuis son arrivée sur le territoire Eeyou Istchee Baie-James en 1994, Virginia y a réalisé pas moins de six découvertes importantes, notamment le gisement aurifère Éléonore, maintenant en production, la ceinture volcanique de Coulon avec des ressources de Cu-Zn-Ag de près de 14 Mt, les zones aurifères 32 (La Grande Sud), Orfée (Poste Lemoyne Extension) et Marco (Corvet Est) qui cumulent des ressources aurifères considérables, et finalement des ressources appréciables en Ni-Pd-Pt dans la ceinture ultramafique de Vénus (Gayot). Les travaux de Virginia dans ce secteur ont aussi mené à la découverte d’une multitude d’indices minéralisés de toute sorte et ont eu un impact majeur sur la compréhension de la métallogénie du territoire.

Au cours de la période comprise entre 1994 et 2014, Virginia a investi à elle seule plus de 80 M$ en travaux d’exploration sur ce territoire prometteur. Dans son sillage, elle a attiré plus de 40 M$ en investissement de la part de ses partenaires. Ces investissements ont eu des retombées positives majeures puisque la valeur brute in-situ des découvertes réalisées par Virginia est estimée à plus de 16 G$. Les succès de Virginia ont attiré plusieurs autres sociétés d’exploration qui ont à leur tour réalisé des investissements importants dans le secteur.

L’impact de Virginia se mesure également du côté des relations avec les Premières Nations, domaine dans lequel elle s’est imposée comme chef de file en adoptant un modèle de communication cité en exemple par tous les intervenants du territoire. Virginia a également contribué à former une nouvelle génération de géoscientifiques et de leaders en exploration.

Les succès de Virginia ne sont pas attribuables au hasard, mais sont plutôt le fruit d’une stratégie d’exploration judicieuse reposant sur quatre grands principes, à savoir la focalisation de ses activités sur un territoire prometteur et ouvert à l’exploration, l’acquisition et la diversification d’un important portefeuille de propriétés, la réalisation de nombreux partenariats qui ont permis de partager les risques inhérents à l’exploration et à maintenir une présence à long terme sur le territoire et finalement le développement d’une expertise réputée. Cette stratégie a été extrêmement profitable à Virginia au cours de la période 1994-2014.

La recherche de gisements s’écartant des modèles métallogéniques conventionnels et le développement d’une expertise reconnue sur le territoire Eeyou Istchee Baie-James représentent un atout majeur, sinon une nécessité, pour espérer explorer cette nouvelle frontière avec succès.

Les géologues de la Commission géologique du Canada sont les premiers à reconnaître la présence d’une importante séquence volcano-sédimentaire au nord des Monts Otish (Eade, 1965), avant que Hocq (1985) vienne la définir de façon plus formelle. De 2016 à 2018, trois campagnes de cartographie effectuées par le MRNF ont été menées afin de définir l’étendue de cette séquence, maintenant connue sous le nom de ceinture de roches vertes de la Haute-Eastmain (CRVHE), et de comprendre son importance. Les données historiques couplées à de nouvelles analyses géochronologiques et une meilleure couverture géophysique nous permettent d’établir une stratigraphie plus cohérente et une évolution structurale plus aboutie pour le monstre à la géométrie atypique qu’est la CRVHE.

Cette meilleure compréhension se reflète sur l’état des connaissances sur la métallogénie de la CRVHE, notamment dans le cas de l’ancienne mine aurifère Eastmain. Depuis les campagnes de cartographie du MRNF, de nombreux indices aurifères et cuprifères ont été identifiés. De grandes zones de cisaillement le long de chaque branche de la ceinture, potentiels conduits de fluides minéralisateurs, ont ainsi été définies. Tout récemment, la découverte de minéralisations de lithium a relancé l’exploration dans le secteur. De nouveaux joueurs font leur apparition, de nouvelles découvertes s’ajoutent aux anciennes.

L’exploration dans le secteur est encore toute jeune, malgré l’accès routier. Et qui sait, peut-être sous-estimons nous l’ampleur de la séquence et ses liens possibles avec d’autres unités volcano-sédimentaires de la région…

La ceinture du Lac des Montagnes (SCLM), localisée au contact des sous-provinces de La Grande et d’Opatica, est connue pour être l’hôte de plusieurs types de minéralisations. Récemment, plusieurs études ont permis de bonifier les connaissances géoscientifiques de cette région. Cependant, la séquence stratigraphique définie actuellement constitue un amalgame de roches mésoarchéennes et néoarchéennes souvent regroupées au sein des mêmes unités.

L’étude en cours montre que la SCLM comprend une séquence mésoarchéenne à la base surmontée d’une séquence néoarchéenne. La séquence basale est composée de roches volcaniques mésoarchéennes (2838 Ma à 2821 Ma) reposant de manière concordante sur un socle ancien, également mésoarchéen (Complexe de Théodat 1; 2843 ±7 Ma à 2797,1 ±5 Ma). L’une des caractéristiques de cette séquence mésoarchéenne est la présence de roches métasomatiques de composition variée (en fonction du protolite). Les principales altérations observées sont : alumineuse (grenat-sillimanite-cordiérite), magnésienne (anthophyllite), potassique ± chromifère (biotite-séricite ± fuchsite) et siliceuse (quartz). Des minéralisations stratiformes de Cu-Ag ± Zn sont spatialement associées à ces métasomatites. Une séquence quartzitique à fuchsite mésoarchéenne (Formation de Voirdye 3; <2819,4 ±2,9 Ma) repose stratigraphiquement sur les roches intrusives et volcano-sédimentaires. Au sommet, les paragneiss néoarchéens de la Formation de Voirdye 2 (<2708,2 ±4,6 Ma) reposent en discordance sur la séquence mésoarchéenne. Toutes ces roches sont coupées par des injections de pegmatites (Suite de Senay; ~2640 Ma).

Cette révision stratigraphique met en lumière le potentiel minéral des roches mésoarchéennes du secteur. Les âges indiquent que la mise en place du Complexe de Théodat serait en partie synchrone au dépôt des roches volcano-sédimentaires mésoarchéennes. Les relations de terrain suggèrent que le métasomatisme affectant les roches mésoarchéennes serait d’origine syngénétique et que ces roches altérées auraient été métamorphisées jusqu’au faciès moyen des amphibolites. La nature, l’étendue et l’intensité de ce métasomatisme accroit le potentiel de découverte pour de nouveaux types de minéralisations : 1) porphyrique, ou 2) épithermale acide dans les unités intrusives constituant le socle ancien souvent considéré comme stériles; et 3) des minéralisations exhalatives de type sulfures massifs volcanogènes (VMS) dans les roches volcano-sédimentaires. Ces unités mésoarchéennes représentent des niveaux repères régionaux qui constituent une limite hypothétique d’une zone de paléorifting mésoarchéen. Ces interprétations préliminaires ouvrent un large territoire à fort potentiel en marge de la SCLM, le long du contact entre les sous-provinces d’Opatica et de La Grande qui s’étend latéralement sur plus de 250 km.

Le levé géologique de la région du lac Michaux, effectué durant l’été 2023, couvre le feuillet 32P13, situé à environ 200 km au nord de Chibougamau et 160 km à l’est de Nemaska, au sud de la rivière Eastmain. La partie nord de la région constitue l’extension orientale de la Ceinture du Lac des Montagnes (Sous-province de La Grande). Elle est principalement formée d’un ensemble métasédimentaire assigné à la Formation de Voirdye (paragneiss à biotite ± grenat, paragneiss à biotite-grenat ± cordiérite ± sillimanite, arénite, quartzite, formations de fer), localement migmatitisé, contenant d’importantes injections de pegmatite granitique blanche à biotite ± grenat ± muscovite ± tourmaline. La séquence sédimentaire s’est déposée en partie sur la séquence volcanique du Groupe du Lac des Montagnes ou se trouve en contact structural avec les roches plutoniques et gneissiques des complexes de la Hutte et de Théodat interprétés comme des socles. La séquence volcanique est constituée de minces bandes discontinues de basalte amphibolitisé ou de volcanoclastites felsiques à intermédiaires, de 200 m à 1 km de largeur et jusqu’à 5 km de longueur. Elle est localisée généralement au contact avec le Complexe de Théodat ou les dômes gneissiques du Complexe de la Hutte. Des intrusions mafiques-ultramafiques kilométriques sont observées au sein des séquences volcaniques et métasédimentaires. La partie sud du secteur est représentée par la Sous-province d’Opatica, constituée d’un ensemble de gneiss tonalitique, de tonalite, de granodiorite, de monzodiorite quartzifère, de granodiorite porphyroïde et de granite assigné au Complexe de Théodat. Ce dernier contient trois importantes bandes de roches volcano-sédimentaires orientées E-W qui étendent sur 10 à 18 km de longueur et 100 à 500 m de largeur, et qui ont été assignées au Groupe de Michaux (nouvelle unité). Ces bandes contiennent généralement des filons-couches de péridotite et pyroxénite. L’ensemble des roches de la région, à l’exception des roches intrusives tardives, présentent une déformation diffuse et relativement homogène, caractérisée par une foliation pénétrative. Celle-ci est principalement orientée E-W à NW-SE avec un fort pendage dans le La Grande, alors qu’elle est structurée en dômes et bassins dans l’Opatica. Nos travaux montrent que le contact La Grande-Opatica constitue un métallotecte régional important qui se poursuit sur des centaines de kilomètres. Des zones favorables pour différents types de minéralisations ont été identifiées : 1) minéralisations polymétalliques de type SMV; 2) minéralisations associées à des formations de fer rubanées de type Algoma; 3) minéralisations en Ni-Cu-EGP associées aux intrusions mafiques-ultramafiques; 4) un potentiel en lithium-tantale-césium associé aux pegmatites blanches; 5) minéralisations aurifères associées aux zones de déformation.

La Sous-province de La Grande est caractérisée par une histoire géologique complexe qui s’étend sur plus d’un milliard d’années, du Paléoarchéen jusqu’au Paléoprotérozoïque. Elle contient de nombreuses minéralisations métalliques associées aux différents évènements volcano-plutoniques archéens et aux différents épisodes de déformation régionale. Plus récemment, les minéralisations en lithium-césium-tantale (LCT) associées aux granites et pegmatites tardives ont particulièrement retenu l’attention. Cependant, d’autres contextes moins connus de minéralisations aurifères et de métaux usuels émergent des travaux d’exploration récents dans différents secteurs de la sous-province.

Plusieurs indices de lithium de la Sous-province de La Grande se sont mis en place le long des mêmes grands métallotectes qui contrôlent les minéralisations aurifères, tels que les contacts La Grande-Opinaca ou La Grande-Nemiscau. Les données d’exploration recueillies par Exploration Midland au cours des années sur les projets Komo et Elrond montrent que plusieurs pegmatites LCT sont fortement anomales en or-bismuth-molybdène, ce qui suggère un lien génétique entre ces minéralisations et les minéralisations en or associées à ces mêmes intrusions.

Les grandes failles paléoprotérozoïques du La Grande sont connues pour leur potentiel en uranium et en filons à 5 éléments (Bi-Co-Ni-Ag-U). Les travaux d’Exploration Midland dans la partie orientale de cette sous-province ont permis d’identifier plusieurs exemples de minéralisations en cuivre-molybdène non déformées associées à des failles tardives qui recoupent des roches archéennes de haut grade métamorphique. Ces minéralisations sont accompagnées de stockwerks de veines de quartz montrant des structures de cristallisation en espace ouvert et des altérations intenses en ankérite-épidote-chlorite-feldspath potassique. Leurs caractéristiques structurales et minéralogiques indiquent que ces veines sont associées à des évènements postérieurs au métamorphique régional. Le contexte régional des failles associées à ces minéralisations de cuivre-molybdène suggère une mise en place au Paléoprotérozoïque. Il s’agit d’un nouveau type de minéralisation dont le potentiel reste à explorer.

La région Eeyou Istchee Baie-James (175 000 km²) au Québec fait l’objet d’un boom d’exploration pour le lithium sans précédent. À ce jour, huit gîtes de pegmatite à spodumène avec des réserves et/ou des ressources estimées à un total de 502 Mt ont été définis, incluant notamment deux gîtes avec des tonnages supérieurs à 100 Mt : CV5 de Patriot Battery Metals et Galaxy d’Arcadium Lithium. Par ailleurs, au moins 10 prospects majeurs, validés par forages, ont été identifiés depuis 2022, ce qui permet d’envisager la définition d’importantes ressources additionnelles.

Une analyse quantitative de ces découvertes en fonction du temps permet de mettre en évidence les principales composantes de ce boom et de dégager des éléments prévisionnels sur son évolution. La distribution spatiale à l’échelle régionale des gîtes et prospects découverts, incluant deux districts émergents (centrés sur les gîtes CV5 de Patriot et Adina de Winsome Resources), permet d’émettre des hypothèses sur les contrôles régionaux de ces minéralisations.

La demande globale pour de nouveaux gisements de lithium, combinée à la confirmation de la Baie-James comme géologiquement extrêmement prospective pour ce métal, a attiré une nouvelle vague d’explorateurs canadiens et internationaux. Cela conduit aussi les compagnies du Québec à reconsidérer le potentiel en lithium de nombreux projets existants. Cette course au lithium est facilitée par la qualité des données géoscientifiques disponibles au Québec incluant les levés régionaux de géochimie multiélémentaire de sédiments de lac, les levés magnétiques, la cartographie géologique, ainsi que par les infrastructures déjà existantes (routes d’accès, énergie électrique, aéroports). La participation de la Nation Crie est aussi une composante clé de ce succès.

Finalement, une comparaison des systèmes minéralisés de la région de la Baie-James avec ceux de l’Australie de l’Ouest (50 % de la production mondiale de lithium; 1,3 Gt de réserves et ressources) montre de nombreuses caractéristiques communes. La principale différence est le stade initial d’exploration au Québec qui permet d’envisager un énorme potentiel de découvertes additionnelles. Le Québec est positionné d’excellente façon pour devenir un producteur majeur de lithium en Amérique du Nord. Les gouvernements provincial et fédéral soutiennent la création d’une chaîne de valeurs complète visant à relier le pôle d’extraction de lithium à la Baie-James au pôle manufacturier de l’énergie verte du sud du Québec.

La Sous-province de Nemiscau dans la partie centrale de la Province du Supérieur au Québec est bordée au nord et au sud par les sous-provinces volcano-plutoniques de La Grande et d’Opatica. Elle a été généralement interprétée comme les vestiges d’un complexe d’accrétion ou d’un bassin synorogénique formé au cours de l’Orogenèse kenoréenne. La Sous-province de Nemiscau est constituée de roches métasédimentaires (≤ 2724 Ma), de gneiss et de suites plutoniques felsiques à intermédiaires (2722 à 2671 Ma) migmatitisés. Des ceintures de roches métavolcaniques affleurent le long de ses limites nord (2710 Ma) et sud (2760 à 2756 Ma). La Sous-province de La Grande renferme également des roches métasédimentaires (≤ 2706 Ma) et métavolcaniques (2723 à 2703 Ma). Ces séquences supracrustales sont séparées des domaines plutoniques du La Grande et de l’Opatica par des zones de cisaillement qui ne coïncident pas avec des sauts métamorphiques importants dans les roches situées de part et d’autre.

L’intégration des données structurales, métamorphiques, et géochronologiques permet de distinguer plusieurs épisodes de déformation et de métamorphisme dans le SE de la Province du Supérieur entre 2815 et 2536 Ma. Deux événements tectonométamorphiques distincts, pré-D1 (2815 à 2804 Ma) et D1 (2756 à 2736 Ma), sont localement préservés. L’événement D2 témoigne d’une déformation régionale compressive accommodée par le fluage vertical de matériel crustal (2704 et 2671 Ma) coïncidant avec un magmatisme de type sanukitoïde dans les sous-provinces volcano-plutoniques (2704 à 2693 Ma) et un métamorphisme M2 accompagné d’anatexie dans le Nemiscau (2697 à 2685 Ma). L’augmentation symétrique du gradient métamorphique dans le bassin de Nemiscau pendant M2, variant du faciès des amphibolites (742,5 °C, 0,435 GPa) en bordure au faciès des granulites (830 °C, 0,87 GPa) au cœur, serait reliée à la délamination de la croûte inférieure. Les roches métasédimentaires du La Grande ont connu des conditions métamorphiques au faciès des amphibolites (640 °C, 0,42 GPa). Durant D3 (2658 à 2621 Ma), la déformation régionale s’exprime par une transpression et la formation de zones de cisaillement dextres dans des conditions métamorphiques du faciès inférieur des amphibolites (M3; 623,5 °C, 0,335 GPa). Les âges 40Ar/39Ar mesurés sur les amphiboles suggèrent une focalisation progressive de la déformation fragile-ductile D4 accommodée par une cinématique en décrochement dextre (NW-SE) et senestre (NE-SW) le long de grands corridors de déformation à partir de 2598 Ma.

Le synchronisme de la déformation, du métamorphisme et du magmatisme au sein des sous-provinces de La Grande, de Nemiscau et d’Opatica suggère qu’elles représentent probablement un seul terrain composite, ce qui suggère un modèle de mise en place « verticaliste » difficilement compatible avec une dynamique de type subduction-collision entre ces trois sous-provinces.