Magmatisme et tectonique : regards croisés sur la métallogénie archéenne

La transition Archéen-Paléoprotérozoïque marque une période clé de l’histoire de la Terre caractérisée par des changements importants dans la lithosphère. Les terrains sidériens (2500 à 2300 Ma) à rhyaciens (2300 à 2050 Ma) du sud du craton ouest-africain (sWAC) constituent une fenêtre de choix sur cette période du Paléoprotérozoïque marquée par une faible préservation des roches. De nombreuses études se sont intéressées à ces enregistrements afin d’en déchiffrer les caractéristiques tectoniques, lithologiques, géochimiques, géochronologiques, structurales, métamorphiques et métallogéniques. Dans le cadre du projet WAXI (West African eXploration Initiative), Perret et al. (2025) ont réalisé une synthèse de l’ensemble des données disponibles pour fournir de nouvelles perspectives sur l’évolution tectonique du sWAC. Cette présentation mettra de l’avant cette compilation et focalisera sur les caractéristiques tectoniques et magmatiques du sWAC qui seront comparées à celles des provinces archéennes afin de discuter des changements séculaires observés durant les cycles métallogéniques enregistrés par les marges convergentes précambriennes.

Les cratons archéens comprennent des ceintures de roches vertes surmontant de vastes complexes de gneiss granitiques structurés en dômes. Les roches mafiques-ultramafiques des ceintures de roches vertes impliquent la fusion partielle d’un manteau avec une température moyenne plus élevée par rapport à la période actuelle. La présence ubiquiste de migmatites ayant cristallisé à une quinzaine de kilomètres de profondeur traduit un gradient géothermique élevé et une croûte significativement affectée par la fusion partielle. Les roches magmatiques des cratons emblématiques du Pilbara et du Barberton ont des âges modèles Nd entre 4,0 Ga et 3,0 Ga et U-Pb sur zircons entre 3,7 Ga et 2,7 Ga. Ces données alimentent la discussion sur les modes de croissance-différentiation de la croûte et des systèmes minéraux associés en lien avec une succession de panaches mantelliques ou de zones de subduction à pendage faible.

Dans un modèle alternatif, la formation d’une croûte primitive mafique aurait été suivie de la différentiation de la croûte archéenne contrôlée par sa fusion partielle et sa convection pendant plus d’un milliard d’années. Dans ce cadre, les gisements d’or seraient associés à la formation de la croûte mafique remobilisée dans des zones de cisaillement contrôlant la circulation de fluides hydrothermaux, alors les gisements d’uranium, localisés dans les granites potassiques ou hyperalumineux tardi-archéens, fournissent des marqueurs spécifiques de la croissance et de la différenciation de la croûte par magmatisme et hydrothermalisme.

Certains types de minéralisation sont souvent associés à des environnements tectoniques particuliers, mais l’existence de la tectonique des plaques à l’Archéen est remise en question. À la place, un modèle de carapace stagnante instable a été proposé. Cette présentation examinera comment les stratégies d’exploration peuvent être adaptées à cette nouvelle interprétation géologique.

Pendant les périodes d’instabilité (durée ≤ 100 Ma), les remontées mantelliques entraînent un accroissement du magmatisme, de la mobilité crustale et du tectonisme. Ce phénomène est responsable d’une forte production de basalte et de komatiite, d’une remobilisation de la croûte et d’une désagrégation possible des continents. Durant le rifting, la remontée de magmas primitifs le long de discontinuités lithosphériques ou crustales majeures a ainsi contrôlé la mise en place de komatiites (potentiel en Ni) et d’intrusions litées (Cr-PGE). À la suite de cet épisode, les ceintures de roches vertes se développent à la faveur de cycles volcaniques mafiques-felsiques (2 à 10 Ma). Lors des épisodes felsiques, des chambres magmatiques se mettent en place à faible profondeur, enclenchant une circulation hydrothermale qui mobilise et reconcentre les métaux (VMS). L’écoulement latéral du manteau presse contre les quilles lithosphériques des continents, ce qui entraîne leur dérive. Cependant, la lithosphère océanique archéenne, faible et flottante, ne peut subduire et est donc sous-plaquée ou imbriquée en bordure du continent archéen, créant un orogène de type kénoréen. Le volume important de métabasaltes enfouis sous ces marges convergentes imbriquées constitue une source possible de fluides métamorphiques aurifères. Les failles tardives bordant les poinçons dans ces zones de convergence permettent un drainage rapide de ces fluides et la déposition de l’or. Le sous-charriage de sédiments crustaux enrichit le manteau en LILE et en métaux, créant les sources fertiles nécessaires à la formation de sanukitoïdes tardifs (enrichis en fluides) auxquels sont parfois associées des minéralisations de porphyres de Mo-Cu-Au.

Cette étude s’intéresse au plutonisme de type TTG (tonalite-trondhjémite-granodiorite) en Abitibi, ses relations avec l’évolution de la croûte et les environnements métallogéniques. La signature en éléments en traces (La/Yb, Sr/Y, Eu/Eu*, Nb, Ta) de 32 intrusions datées et classifiées en fonction de leur fertilité FI-FII-FIII (Lesher et al., 1985) relie les systèmes minéralisateurs à la profondeur de fusion et à l’architecture crustale. Parallèlement, les profondeurs de cristallisation de ces roches ont été estimées à partir de leur minéralogie normative. L’évolution chronologique de ces intrusions associée à leur profondeur de fusion et de cristallisation révèlent un épaississement crustal résultant du tectonisme. Par ailleurs, la distribution des types de TTG montre une compartimentation précoce de la croûte abitibienne en trois domaines distincts.

Dans le domaine Nord-Est, la prédominance des intrusions de type FI indique un épaississement crustal précoce et un contexte d’arc favorable aux 1) gisements porphyriques (p. ex., Chibougamau) au sein d’intrusions synvolcaniques peu profondes; 2) minéralisations aurifères de type intrusion-related (p. ex., Windfall) liées à des intrusions syntectoniques plus profondes enrichies en LILE. Le sud de l’Abitibi est dominé par les intrusions de types FIII et FIIb qui reflètent une croûte mince et des flux thermiques élevés en lien avec les camps majeurs de SMV (p. ex., Rouyn-Noranda). Le domaine Nord-Ouest présente une évolution FII-FI traduisant des profondeurs de fusion plus importantes causées par un épaississement crustal lié au tectonisme. Ce domaine est ponctué de fosses ou de corridors thermiques amincis favorables à des camps de SMV mineurs (p. ex., Normétal). Cette étude illustre l’utilisation des variations de composition des TTG comme indicateur des processus crustaux et du potentiel métallogénique.

Les granitoïdes de type TTG sont les unités de roches felsiques les plus volumineuses des cratons archéens. À ce titre, la génération, la mobilisation et la cristallisation de ces magmas ont donc joué un rôle majeur dans l’évolution de la croûte archéenne. Les suites TTG représentent un mécanisme de transport à grande échelle de masse et de chaleur dans la croûte terrestre, dont l’étendue et les conséquences ne peuvent être pleinement comprises qu’en reconstituant l’histoire magmatique de ces roches. Au cours de cette conférence, je discuterai des divers facteurs et processus qui ont influencé la mise en place des magmas TTG, de la source au puits, en prenant comme exemple le soulèvement de Kapuskasing dans le sud de la Province du Supérieur. Cette région est un laboratoire naturel pour étudier la pétrogenèse des TTG, car elle représente une section transversale de la croûte terrestre exposant des roches sources potentielles de la croûte inférieure et des granitoïdes de type TTG à différents niveaux de la croûte. La composition chimique des TTG reflète une combinaison complexe de sources et de processus magmatiques, et leur formation ne peut donc pas être facilement liée à une seule variable. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre pleinement l’histoire magmatique de ces roches et, par conséquent, leur importance dans l’évolution de la croûte terrestre, y compris leurs liens potentiels avec le volcanisme et la formation des gîtes minéraux.