Le système porphyrique à molybdène de Tilly
Projet DIVEX-B SC36
Carte géologique de la région de Tilly. |
Introduction
Les besoins en métaux spéciaux ont considérablement augmenté au cours des dernières années. Le molybdène constitue une ressource qui a été exploitée au Québec, mais qui n’est plus produite. Les gisements de molybdène y sont tous associés aux granitoïdes. Ces roches constituent la majeure partie du Craton archéen du Lac Supérieur dans le Nord du Québec.
L’une des découvertes les plus remarquables de ces dernières années est le système porphyrique à molybdène de Tilly, par la compagnie Ressources Sirios, spécialisée dans l'exploration du domaine nordique du Québec. Cette découverte est exceptionnelle car les porphyres archéens sont rares et constituent un type mal documenté (Jébrak et Marcoux, 2008). On en connait en particulier en Russie, dans la Province de Pilbara en Australie dans le NW de l’Ontario (Laznicka, 2006), ainsi qu’en Finlande centrale et dans la ceinture d’Eastmain au Québec. Les interprétations de ces systèmes restent contradictoires: s'agit-il de systèmes comparables à ceux du Phanérozoïque ou marquent-ils une géodynamique archéenne particulière?
A Tilly, un vaste pluton tonalitique montre des zones de brèches hydrauliques très développées (Jébrak, 1997) à quartz et molybdénite, avec un peu de chalcopyrite. Des zones d’altération plus riches en potassium ont été distinguées. Mais on connait mal la géologie et les minéralisations de ce système magmatique-hydrothermal.
Objectifs
L'objectif de ce travail de maitrise est de documenter la géologie du porphyre de Tilly afin de mieux comprendre ses conditions de mises en place, et de le comparer à d’autres systèmes archéens. Peut-on comparer ce système à ceux du Phanérozoïque, en relation avec les rifts, de type Climax (ex. Ross et al., 2002) ou dans les arcs continentaux, de type porphyre à Mo-Cu ? Comment se développent ces systèmes archéens, tant du point de vue de leur construction (sous-marine?), de leur contexte géodynamique (rift?) que de leur préservation (Groves et Goldfarb, 2007)?
Méthodologie
Pour répondre à ces questions, le projet consistera à :
- réaliser une cartographie détaillée du porphyre, en utilisant de nouveaux levés spectrométriques;
- comprendre la pétrogenèse des intrusions par la géochimie des traces et isotopique; la signature Sm-Nd sur six échantillons sera recherchée afin de déterminer le contexte de mise en place, soit en contexte de rift ou d’arc continental, selon la géochimie, et de déterminer les rôles respectifs de la croûte continentale et du manteau dans l’évolution du système magmatique-hydrothermal (Voicu et al., 2000);
- détailler les styles d’altération du système porphyrique et réaliser des bilans de masse;
- étudier les minéralisations en Mo-(Cu), en particulier les nombreuses brèches et la minéralogie des sulfures par l'analyse de lames minces polies. L’accent sera mis sur les évidences possibles de transport des éléments par des gaz (Rempel et al., 2006);
- dater directement la minéralisation par la méthode isochrone Re/Os sur molybdénite.
Résultats
Cartographie
La propriété est dominée par des intrusions de granitoïde au centre, et de diorite quartzifère au nord. Plusieurs zones de brèches hydrothermales à ciment de quartz blanc parfois minéralisées en Mo-Cu affectent le granitoïde. Des intrusions à texture porphyrique ont été observées en affleurement et en forages, elles sont localisées principalement dans le centre-nord de la propriété au sein des granitoïdes. De nombreux dykes mafiques recoupent les granitoïdes et ils ne semblent pas définir une orientation préférentielle. Des roches volcanoclastiques sont observées dans le sud-est de la propriété. A l’est de la propriété, la Formation de Sakami repose en discordance sur les volcanoclastites et parfois directement sur les granitoïdes. Il s’agit d’une séquence de plate-forme arénitique d’âge Paléoprotérozoïque. Cette unité est orientée environ N-S et présente un pendage d’environ 25-30° traduisant un basculement vers l’est.
Dyke de porphyre de type QP recoupant le granitoïde, indice Spotty-Moly. |
Dyke mafique recoupant une veine de quartz minéralisée. |
Pétrogenèse
L’étude géochimique des intrusions porphyriques peut apporter des informations supplémentaires sur la classification du système minéralisé, puisque les deux types de porphyres à Mo (« Arc » et « Rift ») présentent des associations géochimiques différentes (Seedorf et al., 2005). Les données géochimiques montrent que les roches constituent une lignée calco-alcaline, avec une signature en éléments trace caractéristique des environnements d’arc insulaire.
Diagrammes géochimiques sur les roches plutoniques de Tilly.
Altérations
Plusieurs styles d’altérations hydrothermales ont été observés : l'altération potassique, l'hématisation et l'épidotisation.
Minéralisations
Au sein de la propriété, le molybdène constitue la minéralisation métallique la plus répandue, même si l’on note de nombreuses valeurs de cuivre sur des échantillons choisis. Quelques valeurs en or supérieures à 500 ppb ont aussi été mesurées. Les minéralisations sont exclusivement encaissées par le granitoïde de Tilly et les intrusions porphyrique. Elles comprennent pyrite, molybdénite, et chalcopyrite, avec bornite et chalcocite mineures. L’or et l’argent sont systématiquement associés aux teneurs en cuivre les plus élevées plutôt qu’avec le molybdène. L’ensemble des minéralisations en molybdène recoupe le granitoïde de Tilly. Elles sont donc issues d’une source plutonique plus profonde. Il est probable que les dykes porphyriques soient la manifestation d’un granite porphyrique plus en profondeur.
Carte géologique préliminaire de la propriété Tilly montrant la localisation des indices et les valeurs en Mo-Cu et Au des échantillons choisis prélevés.
L’assemblage métallique à Mo-Cu±Au, le style de la minéralisation (stockwerks, brèches) ainsi que la quasi-absence de fluorine sont caractéristiques des gisements porphyriques à Mo de type « arc », plutôt que des gisements porphyriques de type « rift » comme les exemples de Climax et Henderson au Colorado (Carten et al., 1988; Ross et al., 2002).
Datations (résultats préléminaires)
U-Pb sur zircon
Le granitoïde de Tilly est l’encaissant de la minéralisation et sur tous les affleurements rencontrés, celle-ci le recoupe. On en déduit que l’âge Re-Os sur molybdénite doit être plus jeune que 2746 Ma, c’est la limite supérieure.
Les dykes porphyriques sont liés à la minéralisation. Leur mise en place est supposée synchrone à celle-ci. On en déduit donc que l’âge Re-Os le plus proche de 2740 Ma sera le moins perturbé.
La granodiorite rose est stérile et n’est recoupée par aucune veine de quartz. Elle est donc post-hydrothermalisme et post-minéralisation. On en déduit donc que l’âge Re-Os devrait être plus vieux que 2710 Ma.
Courbe Concordia pour le granitoïde de Tilly. |
Courbe Concordia pour le dyke porphyrique. |
Courbe Concordia pour la granodiorite rose. |
Re-Os sur molybdénite
Plusieurs échantillons de molybdénite correspondant aux principaux faciès minéralisés ont été traités et la molybdénite séparée selon la méthode décrite par Stein et al 2001. Les résultats préliminaires calibré à l’aide du standard Henderson (Markey et al, 2007) donne un âge moyen de 2576 ± 34 Ma interprété comme une possible remise à zéro du système.
Conclusions
Le système est t-il comparable à ceux du Phanérozoïque, dans les arcs continentaux, de type porphyre à Mo-Cu ? Le style de minéralisation (stockwerks et brèches) et l’association métallique de la propriété Tilly sont bien typiques des porphyres. Cependant, les altérations à quartz-séricite-pyrite sont peu développées. Cela peut être du à une évolution limitée des fluides, sans tendance au développement de conditions acides dans un contexte de profondeur un peu plus importante que les équivalents phanérozoïques. Il n’y aurait donc pas de différences significatives entre porphyres de différentes époques.
L’assemblage métallique Mo-Cu ± Au est caractéristique d’un système porphyrique à molybdène de type « arc », comme à Endako en Colombie-Britannique, plutôt qu’un système porphyrique de type « rift » comme les gisements de Climax et d’Henderson au Colorado (Carten et al., 1988).
Les zones minéralisées rencontrées en affleurement et en forages sont jusqu’ici sub-économiques, du fait du caractère discontinu des minéralisations.
Références
Carten, R.B., Geraghty, E.P., Walker, B.M. et Shannon, J.R., 1988. Cyclic development of igneous features and their relationship to high-temperature hydrothermal features in the Henderson porphyry molybdenum deposit, Colorado. Economic Geology, 83: 266-296.
Groves, D.I., Goldfarb, R.J. 2007. The role of exhumation in the temporal distribution of ore deposits - A discussion. Economic Geology, 102: 155-158.
Jébrak, M. 1997. Hydrothermal breccias in vein-type ore deposits: A review of mechanisms, morphology and size distribution. Ore Geology Reviews, 12: 111-134.
Jébrak, M., Marcoux, E. 2008. Géologie des ressources minérales. Ressources naturelles et Faune, Québec ed. Québec: MRNF, Québec; 667 p.
Laznicka, P., 2006. Giant Metallic Deposits and Future Sources of Industrial Metals, 732 p.
Markey, R., Stein, H.J., Hannah, J.L., Zimmerman, A., Selby, D., Creaser, R.A., 2007. Standardizing Re-Os geochronology : A new molybdenite Reference Material (Henderson, USA) and the Stoichiometry of Os salts, Chemical geology, 244, pages 74-87.
Ross, P.-S., Jébrak, M., Walker, B.M., 2002. Discharge of hydrothermal fluids from a magma chamber and concomitant formation of a stratified breccia zone at the Questa porphyry molybdenum deposit, New Mexico. Economic Geology, 97: 1679-1699.
Seedorff, E., Dilles, J. H., Proffett, Jr. J. M., Einaudi, M. T., Zurcher, L., Stavast, W. J. A., Johnson, D. A., et Barton, M. D., 2005. Porphyry Deposits: Characteristics and Origin of Hypogene Features. Hedenquist, J. W., Thompson, J. F. H., Goldfarb, R. J., et Richards, J. R, Editors. Economic Geology, 100th Anniversary Volume. Littleton, CO: Society of Economic Geologists Inc.; pp. 251-298.
Stein, H.J., Markey, R.J., Morgan, J.W., Hannah, J.L., et A. Scherstén, 2001. The remarkable Re-Os chronometer in molybdenite: how and why it works. Terra Nova, 13: 479-486.
