Papers by Julie-Anaïs Debreil
Volcanic Architecture of the Matagami Mining Camp: Implications for Mineral Exploration
Volcanogenic massive sulfide (VMS) deposits represent important sources of copper, gold, zinc, le... more Volcanogenic massive sulfide (VMS) deposits represent important sources of copper, gold, zinc, lead and silver in Canada. The Matagami mining camp, in the northern part of the Archean Abitibi greenstone belt, contains at least 18 zinc-rich VMS deposits, but the camp used to be considered "in decline" until recently; it is now seeing an important renewal of exploration activity. VMS deposits at Matagami are mainly located along two bands, the "South Flank" and the "North Flank", on the sides of a mafic intrusion. There is also exploration further west, in the so-called "West camp", but correlation of this area with the South Flank remains uncertain. The aim of the PhD project that started last year is to reconstruct the volcanic architecture of the area at a local scale (specific ore deposits) and regional scale (mining camp). We also aim to better understand the geological environment of mineralization and the emplacement processes of the VMS ...
divex.ca
Soumis à l'administration de DIVEX Mai 2010-Québec DIVEX, Dép. de géologie et de génie géologique... more Soumis à l'administration de DIVEX Mai 2010-Québec DIVEX, Dép. de géologie et de génie géologique, 1065 av.
Economic Geology
Volcanogenic massive sulfide (VMS) deposits and seafloor massive sulfide (SMS) deposits have a sp... more Volcanogenic massive sulfide (VMS) deposits and seafloor massive sulfide (SMS) deposits have a spatial and genetic connection with contemporaneous volcanism. The control exerted by the volcanic succession (e.g., rock type, architecture and facies) on the nature and style of the ore and alteration (e.g., subsea-floor replacement vs. exhalative, or discordant vs. conformable) is significant, making it imperative to understand the local volcanology in developing better genetic and exploration models.
Le camp minier de Matagami, situé dans le nord de la ceinture archéenne de roches vertes de l’A... more Le camp minier de Matagami, situé dans le nord de la ceinture archéenne de roches vertes de l’Abitibi au Québec, abrite 19 gisements de sulfures massifs volcanogènes (SMV) connus dont dix ont été exploités depuis 1963. Ces gisements sont de type bimodal-mafique puisqu’associés à des niveaux de roches volcaniques felsiques dans une séquence dominée par les laves mafiques sous-marines. Malgré la richesse minérale de la région, les roches ont été peu étudiées d’un point de vue volcanologique. Pourtant, la taille, la teneur, la forme et la position des gisements de SMV sont contrôlées en partie par l’architecture volcanique. Ailleurs en Abitibi et dans le monde, le lien spatial entre la position des centres éruptifs des unités volcaniques, les conduits hydrothermaux, les failles synvolcaniques et les gisements a été établi, mais ce genre de travaux n’a jamais été réalisé dans le cas de Matagami. Plus largement, la géologie régionale de Matagami n’a pas été mise à jour depuis les années 1980.
Au niveau de la géologie régionale, les travaux réalisés avec le MRN définissent deux grands domaines (« Nord » et « Sud ») séparés par une zone de cisaillement ENE. Le Domaine Nord montre des évidences de compression D2 orientée N-S. Le Domaine Sud est affecté par une compression faible à modérée D2, mais est principalement caractérisé par des plis P1 orientés N-E. La superposition des déformations D1 et D2 crée une géométrie de « dôme et bassin » dans la Plaine Centrale, ce qui a des implications importantes pour l’exploration. Le Domaine Sud contient les secteurs suivants : le Flanc Nord, le Flanc Sud, le Camp Ouest et la Plaine Centrale. La majorité des gisements découverts à Matagami se situent sur le Flanc Sud et le Flanc Nord, alors que les deux autres secteurs représentent des zones intéressantes pour l’exploration régionale.
La séquence stratigraphique régionale contient trois groupes : le Groupe du lac Watson à la base, suivi du Groupe de Wabassee, puis du Groupe de Daniel. Le Groupe du lac Watson (~2726 Ma) contient principalement des laves felsiques tholéiitiques, surmontées par un niveau repère, la Tuffite Clé. Le Groupe de Wabassee (2726-2725 Ma) est principalement composé de laves mafiques à intermédiaires, avec localement des unités felsiques, d’affinité tholéiitique à transitionnelle. Finalement, le Groupe de Daniel (2723 Ma), nouvellement proposé et présent seulement dans la Plaine Centrale, est caractérisé par des roches volcaniques mafiques à felsiques d’affinité transitionnelle à calco-alcaline. La mise en carte de ce dernier groupe montre une géométrie de dômes et bassins dans la Plaine Centrale, avec des pendages faibles. Ces âges correspondent à l’assemblage de Deloro (2730-2724 Ma, Ayer et al., 2002). La datation par méthode U-Pb sur zircons d’une rhyolite de type Watson sous le gisement Caber dans le Camp Ouest permet de la corréler avec la Rhyolite du lac Watson du Flanc Sud, ce qui indique – avec la géochimie – que le même niveau stratigraphique favorable, celui de la Tuffite Clé, est présent également dans le Camp Ouest.
Des travaux plus détaillés ont eu lieu sur le Flanc Sud afin d’en reconstruire l’architecture volcanique. En termes méthodologiques, la géochimie des éléments majeurs et en traces a d’abord servi à la caractérisation des unités présentes, permettant ainsi la création d’une colonne stratigraphique complète. Une fois les unités identifiées, leurs variations de faciès ont été observées au sein de 19 forages et de quelques affleurements. Finalement, afin de contraindre temporellement la mise en place des unités, quatre unités felsiques du Flanc Sud ont été datées par la méthode U-Pb sur zircons.
Sur le Flanc Sud, ces travaux ont montré que deux unités effusives mafiques à intermédiaires importantes étaient présentes dans le Groupe de Wabassee, soit l’Andésite Inférieure et le Basalte Supérieur. La connaissance précise de la stratigraphie du Flanc Sud a permis de corréler des niveaux exhalatifs (« tuffites »), augmentant le potentiel économique de certains secteurs. Par ailleurs, la Rhyolite de Dumagami dans le centre du Flanc Sud a été divisée en deux: la Dacite de Dumagami-O surmontée par la Rhyolite de Dumagami-O.
Les travaux de volcanologie ont montré que les unités volcaniques felsiques du Flanc Sud se mettent en place selon le modèle de coulée de lave de type lobes-hyaloclastite. Dans le cas de la Rhyolite de Bracemac, il s’agirait d’une seule coulée, mais le cas de la Rhyolite du lac Watson, plusieurs coulées sont juxtaposées et superposées, ce qui explique son grand volume total. Le modèle de coulées de type lobes-hyaloclastite implique une présence plus importante de roches fragmentaires qu’au préalablement supposé, principalement au sommet et en bordure des coulées, ce qui a des implications pour la mise en place des gisements de SMV par remplacement sous le fond marin, notamment à Bracemac-McLeod. Finalement, la géochronologie montre que la durée du volcanisme sur le Flanc Sud est de l’ordre 5 Ma au maximum, et que les gisements se sont mis en place à l’intérieur de 2,5 Ma (probablement moins).
Ces différentes approches ont permis la création d’un modèle présentant la reconstruction volcanologique, métallogénique et géochronologique du Flanc Sud, où les principales étapes sont (1) la mise en place de la Rhyolite du lac Watson à partir de plusieurs centres effusifs; (2) la déposition de la Tuffite Clé et la mise en place de plusieurs lentilles de sulfures massifs; (3) la mise en place de la Rhyolite de Bracemac et de la Rhyolite de Dumagami-P; (4) la mise en place de l’Andésite Inférieure et de la Rhyolite/Dacite de Dumagami-O; et (5) la mise en place du Basalte Supérieur et des dernières minéralisations.
Les travaux ont également permis d’établir le lien entre la volcanologie et la minéralisation sur le Flanc Sud. Trois modèles sont proposés pour les SMV: (1) un modèle classique de mise en place de monticules de sulfures sur le fond marin, applicable aux gisements de Mattagami Lake, Orchan Ouest, Orchan, Bell Allard et Isle Dieu; (2) un modèle de lentilles tabulaires, témoins de la circulation de fluides au sein des roches fragmentaires (remplacement sous le fond marin), applicable aux gisements de Bracemac et de McLeod; (3) un modèle de remplacement le long de failles synvolcaniques, créant des lentilles discordantes, applicable aux gisements de Persévérance. Ainsi, au sein d’un même camp minier, plusieurs modèles de formation de lentilles de sulfures peuvent être considérés, selon les faciès volcaniques retrouvés dans la séquence.
Finalement, à un niveau plus régional, les travaux de géochimie ont permis de proposer un modèle pétrogénétique et tectonique suivant la théorie actualiste. Les roches de la région de Matagami se seraient tout d’abord formées en contexte d’arrière-arc océanique (groupes du lac Watson et de Wabassee). Au cours du temps, un changement de pendage dans la plaque subductée aurait fait s’approcher l’arc (Groupe de Daniel).
The Matagami mining camp in the northern Abitibi greenstone belt of Canada contains 19 known Arch... more The Matagami mining camp in the northern Abitibi greenstone belt of Canada contains 19 known Archean volcanogenic massive sulfide (VMS) deposits, 11 of which have collectively produced 46.5 Mt of zinc-rich ore to date. The VMS deposits occur in three NW-SE– to WNW-ESE–oriented trends called the north flank, the south flank, and the west camp, which are composed of a felsic to mafic volcanic sequence cut by mafic to intermediate, synvolcanic sills and dikes. In order to clarify stratigraphic relationships between the south flank and the west camp, and to constrain the temporal evolution of volcanic activity, six new high-precision U-Pb zircon ages have been obtained. These data show that the total duration of felsic volcanism in the south flank was no more than 2.5 m.y., with the rhyolites extruded in the following order: Watson Rhyolite (2725.9 ± 0.8 Ma), Bracemac Rhyolite (2725.8 ± 0.7 Ma), Dumagami Rhyolite at the Persévérance Mine (2725.4 ± 0.7 Ma), and Dumagami Rhyolite in the Orchan West VMS deposit area (2724.9 ± 0.7 Ma). A hiatus in effusive volcanism is represented by the Key Tuffite, an important marker horizon in the camp. The hiatus probably lasted on the order of 0.5 m.y. Significantly, the rhyolite from the footwall of the Caber VMS deposit in the west camp has an age of 2725.9 ± 1.2 Ma, identical to that of the Watson Rhyolite on the south flank.
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Au niveau de la géologie régionale, les travaux réalisés avec le MRN définissent deux grands domaines (« Nord » et « Sud ») séparés par une zone de cisaillement ENE. Le Domaine Nord montre des évidences de compression D2 orientée N-S. Le Domaine Sud est affecté par une compression faible à modérée D2, mais est principalement caractérisé par des plis P1 orientés N-E. La superposition des déformations D1 et D2 crée une géométrie de « dôme et bassin » dans la Plaine Centrale, ce qui a des implications importantes pour l’exploration. Le Domaine Sud contient les secteurs suivants : le Flanc Nord, le Flanc Sud, le Camp Ouest et la Plaine Centrale. La majorité des gisements découverts à Matagami se situent sur le Flanc Sud et le Flanc Nord, alors que les deux autres secteurs représentent des zones intéressantes pour l’exploration régionale.
La séquence stratigraphique régionale contient trois groupes : le Groupe du lac Watson à la base, suivi du Groupe de Wabassee, puis du Groupe de Daniel. Le Groupe du lac Watson (~2726 Ma) contient principalement des laves felsiques tholéiitiques, surmontées par un niveau repère, la Tuffite Clé. Le Groupe de Wabassee (2726-2725 Ma) est principalement composé de laves mafiques à intermédiaires, avec localement des unités felsiques, d’affinité tholéiitique à transitionnelle. Finalement, le Groupe de Daniel (2723 Ma), nouvellement proposé et présent seulement dans la Plaine Centrale, est caractérisé par des roches volcaniques mafiques à felsiques d’affinité transitionnelle à calco-alcaline. La mise en carte de ce dernier groupe montre une géométrie de dômes et bassins dans la Plaine Centrale, avec des pendages faibles. Ces âges correspondent à l’assemblage de Deloro (2730-2724 Ma, Ayer et al., 2002). La datation par méthode U-Pb sur zircons d’une rhyolite de type Watson sous le gisement Caber dans le Camp Ouest permet de la corréler avec la Rhyolite du lac Watson du Flanc Sud, ce qui indique – avec la géochimie – que le même niveau stratigraphique favorable, celui de la Tuffite Clé, est présent également dans le Camp Ouest.
Des travaux plus détaillés ont eu lieu sur le Flanc Sud afin d’en reconstruire l’architecture volcanique. En termes méthodologiques, la géochimie des éléments majeurs et en traces a d’abord servi à la caractérisation des unités présentes, permettant ainsi la création d’une colonne stratigraphique complète. Une fois les unités identifiées, leurs variations de faciès ont été observées au sein de 19 forages et de quelques affleurements. Finalement, afin de contraindre temporellement la mise en place des unités, quatre unités felsiques du Flanc Sud ont été datées par la méthode U-Pb sur zircons.
Sur le Flanc Sud, ces travaux ont montré que deux unités effusives mafiques à intermédiaires importantes étaient présentes dans le Groupe de Wabassee, soit l’Andésite Inférieure et le Basalte Supérieur. La connaissance précise de la stratigraphie du Flanc Sud a permis de corréler des niveaux exhalatifs (« tuffites »), augmentant le potentiel économique de certains secteurs. Par ailleurs, la Rhyolite de Dumagami dans le centre du Flanc Sud a été divisée en deux: la Dacite de Dumagami-O surmontée par la Rhyolite de Dumagami-O.
Les travaux de volcanologie ont montré que les unités volcaniques felsiques du Flanc Sud se mettent en place selon le modèle de coulée de lave de type lobes-hyaloclastite. Dans le cas de la Rhyolite de Bracemac, il s’agirait d’une seule coulée, mais le cas de la Rhyolite du lac Watson, plusieurs coulées sont juxtaposées et superposées, ce qui explique son grand volume total. Le modèle de coulées de type lobes-hyaloclastite implique une présence plus importante de roches fragmentaires qu’au préalablement supposé, principalement au sommet et en bordure des coulées, ce qui a des implications pour la mise en place des gisements de SMV par remplacement sous le fond marin, notamment à Bracemac-McLeod. Finalement, la géochronologie montre que la durée du volcanisme sur le Flanc Sud est de l’ordre 5 Ma au maximum, et que les gisements se sont mis en place à l’intérieur de 2,5 Ma (probablement moins).
Ces différentes approches ont permis la création d’un modèle présentant la reconstruction volcanologique, métallogénique et géochronologique du Flanc Sud, où les principales étapes sont (1) la mise en place de la Rhyolite du lac Watson à partir de plusieurs centres effusifs; (2) la déposition de la Tuffite Clé et la mise en place de plusieurs lentilles de sulfures massifs; (3) la mise en place de la Rhyolite de Bracemac et de la Rhyolite de Dumagami-P; (4) la mise en place de l’Andésite Inférieure et de la Rhyolite/Dacite de Dumagami-O; et (5) la mise en place du Basalte Supérieur et des dernières minéralisations.
Les travaux ont également permis d’établir le lien entre la volcanologie et la minéralisation sur le Flanc Sud. Trois modèles sont proposés pour les SMV: (1) un modèle classique de mise en place de monticules de sulfures sur le fond marin, applicable aux gisements de Mattagami Lake, Orchan Ouest, Orchan, Bell Allard et Isle Dieu; (2) un modèle de lentilles tabulaires, témoins de la circulation de fluides au sein des roches fragmentaires (remplacement sous le fond marin), applicable aux gisements de Bracemac et de McLeod; (3) un modèle de remplacement le long de failles synvolcaniques, créant des lentilles discordantes, applicable aux gisements de Persévérance. Ainsi, au sein d’un même camp minier, plusieurs modèles de formation de lentilles de sulfures peuvent être considérés, selon les faciès volcaniques retrouvés dans la séquence.
Finalement, à un niveau plus régional, les travaux de géochimie ont permis de proposer un modèle pétrogénétique et tectonique suivant la théorie actualiste. Les roches de la région de Matagami se seraient tout d’abord formées en contexte d’arrière-arc océanique (groupes du lac Watson et de Wabassee). Au cours du temps, un changement de pendage dans la plaque subductée aurait fait s’approcher l’arc (Groupe de Daniel).
Au niveau de la géologie régionale, les travaux réalisés avec le MRN définissent deux grands domaines (« Nord » et « Sud ») séparés par une zone de cisaillement ENE. Le Domaine Nord montre des évidences de compression D2 orientée N-S. Le Domaine Sud est affecté par une compression faible à modérée D2, mais est principalement caractérisé par des plis P1 orientés N-E. La superposition des déformations D1 et D2 crée une géométrie de « dôme et bassin » dans la Plaine Centrale, ce qui a des implications importantes pour l’exploration. Le Domaine Sud contient les secteurs suivants : le Flanc Nord, le Flanc Sud, le Camp Ouest et la Plaine Centrale. La majorité des gisements découverts à Matagami se situent sur le Flanc Sud et le Flanc Nord, alors que les deux autres secteurs représentent des zones intéressantes pour l’exploration régionale.
La séquence stratigraphique régionale contient trois groupes : le Groupe du lac Watson à la base, suivi du Groupe de Wabassee, puis du Groupe de Daniel. Le Groupe du lac Watson (~2726 Ma) contient principalement des laves felsiques tholéiitiques, surmontées par un niveau repère, la Tuffite Clé. Le Groupe de Wabassee (2726-2725 Ma) est principalement composé de laves mafiques à intermédiaires, avec localement des unités felsiques, d’affinité tholéiitique à transitionnelle. Finalement, le Groupe de Daniel (2723 Ma), nouvellement proposé et présent seulement dans la Plaine Centrale, est caractérisé par des roches volcaniques mafiques à felsiques d’affinité transitionnelle à calco-alcaline. La mise en carte de ce dernier groupe montre une géométrie de dômes et bassins dans la Plaine Centrale, avec des pendages faibles. Ces âges correspondent à l’assemblage de Deloro (2730-2724 Ma, Ayer et al., 2002). La datation par méthode U-Pb sur zircons d’une rhyolite de type Watson sous le gisement Caber dans le Camp Ouest permet de la corréler avec la Rhyolite du lac Watson du Flanc Sud, ce qui indique – avec la géochimie – que le même niveau stratigraphique favorable, celui de la Tuffite Clé, est présent également dans le Camp Ouest.
Des travaux plus détaillés ont eu lieu sur le Flanc Sud afin d’en reconstruire l’architecture volcanique. En termes méthodologiques, la géochimie des éléments majeurs et en traces a d’abord servi à la caractérisation des unités présentes, permettant ainsi la création d’une colonne stratigraphique complète. Une fois les unités identifiées, leurs variations de faciès ont été observées au sein de 19 forages et de quelques affleurements. Finalement, afin de contraindre temporellement la mise en place des unités, quatre unités felsiques du Flanc Sud ont été datées par la méthode U-Pb sur zircons.
Sur le Flanc Sud, ces travaux ont montré que deux unités effusives mafiques à intermédiaires importantes étaient présentes dans le Groupe de Wabassee, soit l’Andésite Inférieure et le Basalte Supérieur. La connaissance précise de la stratigraphie du Flanc Sud a permis de corréler des niveaux exhalatifs (« tuffites »), augmentant le potentiel économique de certains secteurs. Par ailleurs, la Rhyolite de Dumagami dans le centre du Flanc Sud a été divisée en deux: la Dacite de Dumagami-O surmontée par la Rhyolite de Dumagami-O.
Les travaux de volcanologie ont montré que les unités volcaniques felsiques du Flanc Sud se mettent en place selon le modèle de coulée de lave de type lobes-hyaloclastite. Dans le cas de la Rhyolite de Bracemac, il s’agirait d’une seule coulée, mais le cas de la Rhyolite du lac Watson, plusieurs coulées sont juxtaposées et superposées, ce qui explique son grand volume total. Le modèle de coulées de type lobes-hyaloclastite implique une présence plus importante de roches fragmentaires qu’au préalablement supposé, principalement au sommet et en bordure des coulées, ce qui a des implications pour la mise en place des gisements de SMV par remplacement sous le fond marin, notamment à Bracemac-McLeod. Finalement, la géochronologie montre que la durée du volcanisme sur le Flanc Sud est de l’ordre 5 Ma au maximum, et que les gisements se sont mis en place à l’intérieur de 2,5 Ma (probablement moins).
Ces différentes approches ont permis la création d’un modèle présentant la reconstruction volcanologique, métallogénique et géochronologique du Flanc Sud, où les principales étapes sont (1) la mise en place de la Rhyolite du lac Watson à partir de plusieurs centres effusifs; (2) la déposition de la Tuffite Clé et la mise en place de plusieurs lentilles de sulfures massifs; (3) la mise en place de la Rhyolite de Bracemac et de la Rhyolite de Dumagami-P; (4) la mise en place de l’Andésite Inférieure et de la Rhyolite/Dacite de Dumagami-O; et (5) la mise en place du Basalte Supérieur et des dernières minéralisations.
Les travaux ont également permis d’établir le lien entre la volcanologie et la minéralisation sur le Flanc Sud. Trois modèles sont proposés pour les SMV: (1) un modèle classique de mise en place de monticules de sulfures sur le fond marin, applicable aux gisements de Mattagami Lake, Orchan Ouest, Orchan, Bell Allard et Isle Dieu; (2) un modèle de lentilles tabulaires, témoins de la circulation de fluides au sein des roches fragmentaires (remplacement sous le fond marin), applicable aux gisements de Bracemac et de McLeod; (3) un modèle de remplacement le long de failles synvolcaniques, créant des lentilles discordantes, applicable aux gisements de Persévérance. Ainsi, au sein d’un même camp minier, plusieurs modèles de formation de lentilles de sulfures peuvent être considérés, selon les faciès volcaniques retrouvés dans la séquence.
Finalement, à un niveau plus régional, les travaux de géochimie ont permis de proposer un modèle pétrogénétique et tectonique suivant la théorie actualiste. Les roches de la région de Matagami se seraient tout d’abord formées en contexte d’arrière-arc océanique (groupes du lac Watson et de Wabassee). Au cours du temps, un changement de pendage dans la plaque subductée aurait fait s’approcher l’arc (Groupe de Daniel).