Minéralisation aurifère : une question de temps!

La majeure partie de l’or en Abitibi est soit synvolcanique (≥ 2695 Ma), soit associée à la phase principale de raccourcissement régional N-S (déformation D₃) dans le cas des gisements d’or de type orogénique. Les gisements aurifères orogéniques (sensu stricto), bien que difficiles à dater avec précision, seraient syn-D₃ (~2660 Ma à 2640 Ma). Dans le sud de l’Abitibi, une importante quantité d’or se trouve cependant dans un groupe de gisements postérieurs au volcanisme (≤ 2695 Ma), mais antérieurs à D₃ (≥ 2660 Ma) et à la phase principale de minéralisation aurifère de type orogénique associée. Bien qu’antérieurs à D₃, ces gisements sont contrôlés par des structures associées aux premières phases de déformation et sont généralement associés à de petits corps intrusifs calco-alcalins comprenant diorite, monzonite, monzonite quartzifère, granodiorite et granite. Ils se caractérisent par de grandes variations de style de minéralisation, une empreinte d’altération hydrothermale subtile par rapport à d’autres types de minéralisations aurifères, un métamorphisme et une déformation intense et un recoupement local par des veines de type orogénique. Les travaux antérieurs et les nouveaux résultats de cette étude indiquent que ces gisements, communs dans le corridor de Norbenite-Marbenite (district de Val-d'Or-Malartic), ont été formés entre ~2695 Ma et ~2685 Ma et sont associées aux premières phases de déformation (D₁ et/ou D₂), plus particulièrement aux failles situées de préférence le long des contacts entre les unités volcaniques mafiques et ultramafiques ou à l’intérieur et le long des contacts des unités de basalte riche en Fe. Les minéralisations de Kiena, Marban, Norlartic, Orion et des Zones Sud, récemment découvertes et maintenant activement exploitées à la mine Goldex, font partie de ce groupe de systèmes aurifères filoniens « précoces ».

Les veines des Zones Sud, utilisées comme cas type dans la présentation, sont recoupées par des dykes calco-alcalins datés à 2685 Ma (post-volcanique, pré-Timiskaming) et ont été reprises par D₃. Les veines contiennent de l’or natif dans les porphyroblastes d’amphibole et des porphyroblastes d’amphibole compris dans des agrégats de sulfures. Elles montrent une recristallisation dynamique du quartz à haute température et un remplacement métamorphique de la pyrite par la pyrrhotite.

Les Zones Sud (et les autres gisements mentionnés plus haut) ouvrent de nouvelles perspectives sur la déformation précoce (D₁ ou D₂) et la métallogenèse dans le sud de l’Abitibi. Ces observations confirment la longue histoire du corridor structural de Marbenite-Norbenite et son importance comme métallotecte aurifère. De tels gisements pourraient être plus communs qu’on ne le pense actuellement, ce qui représente une lacune dans nos modèles génétiques et d’exploration pour l’or en Abitibi, et peut-être dans d’autres ceintures de roches vertes.

Un cadre géologique et structural robuste des roches encaissantes est essentiel pour déterminer la chronologie et la genèse des gisements d’or (ou de tout autre type). Ceci est particulièrement important pour les styles de minéralisation complexes ou énigmatiques dans des contextes polydéformés et métamorphiques. Dans le cadre de travaux récents et en cours, des études géologiques, structurales et géochronologiques détaillées ont été entreprises pour affiner le modèle métallogénique du gisement d’or de Windfall dont les ressources s’élèvent à 7,4 Moz (ceinture d’Urban-Barry, Sous-province de l’Abitibi).

Le gisement de Windfall est encaissé dans une séquence plissée et faillée de roches volcaniques et volcanoclastiques intermédiaires à felsiques, d’affinité tholéiitique à calco-alcaline, datées à environ 2718 à 2716 Ma. Cette séquence se situe en bordure de l’éponte structurale inférieure de la Zone de déformation de Masères à pendage SE. Ces unités sont recoupées par des filons-couches et des dykes de gabbro d’âge inconnu et par un ensemble de dykes intermédiaires à felsiques calco-alcalins datés à environ 2701 à 2699 Ma, désigné comme le complexe intrusif de Windfall (CIW). L’or est associé à des filonnets de pyrite-quartz-séricite, à des zones de remplacement ou à des veines de quartz-pyrite qui forment des zones minéralisées subverticales plongeant vers le NE. Ces veines sont localement encaissées dans le CIW et sont donc < 2701 Ma. Des études antérieures ont suggéré un événement de minéralisation contemporain du CIW, mais des travaux récents révèlent que des dykes de gabbro coupant ce dernier sont également minéralisés. Toutes les roches hôtes ainsi que les veines et les altérations associées au minerai sont affectées par la phase principale de déformation. Dans la section la plus riche du gisement de Windfall (zones Lynx), plusieurs réseaux de cassures ou de failles subverticales d’orientation NE ont été reconnus pour la première fois dans l’ensemble volcanique. Les déplacements normaux et inverses apparents de ces structures varient de quelques dizaines à quelques centaines de mètres. La zone qui présente les mouvements les plus importants coïncide avec une grande abondance de dykes intermédiaires du CIW et avec la majeure partie de la minéralisation de Lynx. Plusieurs indications permettent d’établir la chronologie de ces structures qui peuvent ainsi être datées entre ≤ 2716 Ma (c’est-à-dire synvolcanique) et la mise en place d’un filon-couche de gabbro (d’âge inconnu, mais recoupé par le CIW, donc > 2701 Ma). Nous en déduisons que des structures primaires, définies par le développement de failles synvolcaniques (profondément enracinées?) associées à l’ouverture et au remplissage d’un bassin par des roches volcaniques felsiques, ont pu servir plus tard à canaliser les magmas et les fluides ascendants (par exemple, à la suite d’un amincissement de la croûte et la formation de conduits perméables). Si c’est le cas, la reconnaissance d’effondrements préexistants d’édifices volcaniques intermédiaires à felsiques (même antérieurs de plusieurs dizaines de millions d’années) pourrait constituer un vecteur important dans la découverte de contextes de type Windfall dans la ceinture d’Urban-Barry ou ailleurs.

La ceinture d’Urban-Barry, située dans la partie orientale de la Sous-province de l’Abitibi, abrite plusieurs projets aurifères prometteurs, notamment le gisement aurifère de Windfall (GAW; 7,4 Moz). Le GAW est encaissé dans un ensemble volcanique bimodal déformé, d’affinité tholéiitique à calco-alcaline, de la Formation de Macho datée à environ 2718 à 2716 Ma. Dans la partie NE du gisement, cette séquence est recouverte (zones de Lynx) par une unité fragmentaire intermédiaire calco-alcaline de 300 m d’épaisseur dont l’âge et l’origine n’avaient pas encore été déterminés. Cette séquence volcanique minéralisée est recoupée par une série d’intrusions intermédiaires à felsiques calco-alcalines datant d’environ 2700 Ma (connues sous le nom de complexe intrusif de Windfall : CIW). Ces intrusions sont spatialement associées à la minéralisation aurifère formée de veines de quartz-pyrite ± séricite définissant des zones subverticales à plongement vers le NE.

Pour mieux comprendre cette unité fragmentaire calco-alcaline, une cartographie détaillée des faciès a été réalisée à partir de carottes de forage distribués le long de trois sections verticales. Ces travaux ont été associés à des analyses géochimiques de roches totales et la géochronologie U-Pb sur zircons. Cette analyse stratigraphique détaillée démontre l’existence de quatre faciès distincts définis en fonction de l’abondance, de la morphologie et de la composition des fragments. Les fragments observés comprennent des clastes millimétriques à centimétriques de tourmaline et de pyrite, des clastes juvéniles à phénocristaux de quartz et des clastes lithiques à phénocristaux de quartz qui proviennent probablement des roches volcaniques de la Formation de Macho stratigraphiquement sous-jacentes. Les caractéristiques texturales et structurales (p. ex. niveaux lités et granoclassés) et la présence de faciès horizontaux pseudo-concordants, indiquent une origine volcanoclastique. Un premier âge U-Pb sur zircons d’environ 2719 Ma, obtenu par LA-ICP-MS, suggère que cette unité fragmentaire est contemporaine du volcanisme du Macho, plutôt que du CIW. Les variations de composition chimique de roches totales sont fortement associées à la présence et aux proportions de fragments juvéniles et lithiques qui représentent des pôles compositionnels. Cette unité fragmentaire a été observée pour la première fois dans l’environnement du GAW et a ensuite été suivie le long du corridor structural de Masères. Bien qu’il n’existe aucun lien temporel entre cette unité volcanoclastique et la minéralisation, sa proximité, ses textures uniques et les preuves d’une activité hydrothermale précoce (tourmaline et fragments volcaniques altérés) nous amènent à croire que cette unité a pu jouer un rôle important dans la mise en place de la minéralisation à Windfall.

La ceinture volcano-sédimentaire d’Harricana-Turgeon, la plus septentrionale de l’Abitibi, s’étend sur environ 90 km d’est en ouest et traverse la frontière provinciale entre l’Ontario et le Québec. Elle est principalement recouverte de sédiments glaciolacustres, ce qui limite l’interprétation géologique et l’exploration. La tectonostratigraphie et l’évolution structurale de la ceinture, l’âge des unités rocheuses et les corrélations régionales ne sont pas bien établis. La ceinture est traversée par la Zone de déformation de Sunday Lake, un important corridor de déformation cassante-ductile qui est spatialement associé à d’importants gisements d’or, notamment la mine de Detour Lake (réserves de ~15 Moz Au), les gisements d’or de Martinière (ressources ~1,3 Moz Au) et de Fenelon (ressources récemment estimées à 4,1 Moz Au). Des travaux antérieurs ont permis de conclure que cette région partage de nombreuses caractéristiques avec les districts aurifères du sud de l’Abitibi, notamment la présence de zones de déformation majeures orientées E-W qui délimitent des bassins sédimentaires et qui sont associées à des conglomérats polymictiques, des intrusions calco-alcalines et divers styles de minéralisation et d’altération. Cette présentation fera le point sur l’état des connaissances concernant la ceinture et ses principales occurrences aurifères, en mettant l’accent sur Fenelon, une minéralisation atypique par rapport aux gisements de veines de quartz-carbonate du sud de l’Abitibi. Fenelon se caractérise en effet par une association spatiale et temporelle avec des intrusions calco-alcalines et par un enrichissement en sulfures et certains éléments, des caractéristiques comparables à celles des gisements d’or liés à des intrusions. Deux hypothèses sont testées : Fenelon est un dépôt lié à une intrusion qui a été enfoui et presque entièrement remobilisé dans des structures ductiles ou un type de dépôt hybride associé à la circulation de fluides magmatiques libérés en profondeur au cours d’un stade orogénique précoce.

Le camp de Matagami au Québec est bien connu dans l’industrie minière en raison de son historique de grand producteur de zinc. Les 12 mines du camp ont généré plus de 57 Mt de minerais à une teneur moyenne de 8,77 % Zn, 0,89 % Cu, 24,79 g/t Ag et 0,46 g/t Au. Découverte en 1957 à la suite d’une campagne de forages ciblant une anomalie géophysique aéroportée, la mine Lac Mattagami fut mise en opération 5 ans plus tard en 1962. La richesse et l’abondance des dépôts de sulfures massifs volcanogènes couplées à l’expertise des géophysiciens et des géologues ont permis une exploitation quasi continue sur une période de 60 ans jusqu’à la fermeture de la mine Bracemac-McLeod en 2022, avec seulement 4 années sans historique de production.

Contrairement aux autres grands camps miniers de l’Abitibi producteurs de métaux usuels (Cu, Zn), tels que Rouyn-Noranda, Val-d’Or ou encore Timmins, le camp de Matagami n’a connu aucune exploitation avec l’or comme substance principale. Certaines questions se posent alors afin d’expliquer cette absence. Est-ce que l’historique de découverte des gisements zincifère, leurs caractéristiques et les méthodes utilisées ont pu influencer défavorablement la recherche et la découverte de l’or? Est-ce que le contexte géologique et structural est favorable ou défavorable à la présence de dépôt d’or? Quel type de dépôt aurifère pourrait-on trouver dans le cas d’un contexte favorable?

Le but de cette présentation est de répondre à ces questions en mettant en relation l’information publique disponible et les divers vecteurs ayant guidé l’exploration du camp au cours de décennies passées. Cet exercice démontre que le camp de Matagami n’est pas différent des autres camps et que son potentiel aurifère est bien réel.