Volcanologie et géologie économique
Lithogéochimie, mesures multiparamétriques en forage (propriétés physiques, minéralogie par spectrométrie infrarouge, géochimie, imagerie des carottes)
490, rue de la Couronne
Québec (Québec)
G1K 9A9 CANADA
Volcanologie des maars-diatrèmes
Les diatrèmes sont des pipes volcaniques remplies de débris; on nomme leur expression de surface un « maar ». Les kimberlites, qui contiennent souvent des diamants, présentent plusieurs caractéristiques en commun avec les systèmes de maar-diatrème. Le Canada contient plusieurs kimberlites et est désormais un joueur important dans l’industrie diamantifère mondiale. Notre programme de recherche combine des études de terrain de diatrèmes, et des expériences de novatrices au laboratoire et sur le terrain.
Les processus éruptifs des diatrèmes sont mal connus par rapport à ceux d’autres types de volcans, puisque ces processus ne sont pas directement observables en raison du caractère sous-terrain des diatrèmes. Notre programme de recherche résultera en une meilleure compréhension des dépôts et des processus éruptifs dans les systèmes de type maar-diatrème et les kimberlites. Ceci permettra de développer des modèles génétiques beaucoup plus réalistes pour expliquer l’origine des kimberlites, et des modèles d’exploration plus efficaces pour l’industrie minérale.
Nous souhaitons aussi tester le Laboratoire mobile de caractérisation physique, minéralogique et chimique des roches sur des kimberlites afin de vérifier si des faciès volcanoclastiques visuellement similaires, mais contenant des populations de diamants distinctes, ne seraient pas distinguables par analyse multiparamétrique sur les carottes de forage d'exploration.
- Un projet basé sur des études de terrain a été récemment complété en Argentine et au Montana (voir ci-dessous: projets complétés)
- Des expériences à grande échelle utilisant des explosifs chimiques et des matériaux granulaires sont en cours pour simuler la crétation de cratères (maars), de couches d'éjectas (anneaux de tephras) et de dépôts sous-cratères (diatrèmes). Ces expériences sont réalisées à la Geohazards field station de SUNY Buffalo avec plusieurs collaborateurs internationaux.
Collaborateurs actuels: J.D.L. White (Nouvelle-Zélande), Bernd Zimanowski (Allemagne), G. Valentine (USA), J. Taddeucci (Italie), Gert Lube (Nouvelle-Zélande), A. Graettinger (USA), I. Sonder (USA)
Financement: CRSNG-Découverte (Ross), SUNY Buffalo (Valentine)
Publications: - Debris jets in continental phreatomagmatic volcanoes: a field study of their subterranean deposits in the Coombs Hills vent complex, Antarctica
- The importance of the transport system in shaping the growth and form of kimberlite volcanoes
- Maar-diatreme volcanoes, a review
- Experimental birth of a maar-diatreme volcano
Architecture volcanique du camp minier de Matagami, Sous-province de l'Abitibi, Québec
Le camp minier de Matagami, dans le nord de la Sous-province l'Abitibi, contient de nombreux gisements de SMV. Les objectifs scientifiques majeurs du projet de recherche sont de :
1. Reconstituer l'architecture volcanique à l'échelle locale et régionale dans le but de développer des nouvelles cibles d'exploration dans la région de Matagami. Cette reconstitution repose sur l'étude des variations verticales et latérales de faciès des roches volcaniques cohérentes et fragmentaires et aussi sur une approche chimico-stratigraphique compte tenu du niveau d'altération hydrothermale dans les roches volcaniques et du manque d'affleurements dans le secteur de Matagami;
2. Mieux comprendre l'environnement de dépôt, le contexte stratigraphique détaillé et le mode de mise en place des lentilles de SMV dans le camp afin d'augmenter les probabilités de découvertes de nouvelles lentilles;
3. Accroître les connaissances géologiques sur la région de Matagami.
Collaborateurs: Michel Chouteau (École Polytechnique), Damien Gaboury (Université du Québec à Chicoutimi), Patrick Mercier-Langevin et Vicki McNicoll (CGC), Pierre Pilote (MRNF), Gilles Roy (Xstrata Zinc) et plusieurs autres collaborateurs industriels.
Étudiante de doctorat: Julie-Anaïs Debreil
Financement: Xstrata Zinc Canada, Donner Metals, SOQUEM, Breakwater, CGC, MRNF, Consortium de recherche en exploration minérale (CONSOREM), DIVEX, CRSNG.
Publications: un article accepté à Economic Geology.
Gisements de type IOCG dans la zone magmatique du Grand Lac de l'Ours, Territoires du Nord-Ouest
Le projet du Grand lac de l’Ours/IOCG de la Commission Géologique du Canada vise à développer un cadre d’exploration pour les gîtes polymétalliques d’oxydes de fer–cuivre-or (IOCG) dans la zone magmatique du Grand lac de l’Ours, dans les Territoires du Nord-Ouest.
Deux études graduées sont en cours à l'INRS-CGC-Québec, portant sur la minéralogie et la signature géochimique des altérations hydrothermales de type IOCG.
Collaborateurs: Louise Corriveau (CGC)
Étudiants : Jean-François Montreuil, Anthony F. De Tony (codirections)
Financement: CGC, projet GEM
Architecture volcanique du membre de Lemoine (Formation de Waconichi), région de Chibougamau, Sous-province de l'Abitibi - implications pour l'exploration des SMV
La Sous-province de l'Abitibi au Québec et en Ontario est un des meilleurs endroits au monde pour explorer pour les
gisements de cuivre, or, zinc et argent de type « sulfures massifs volcanogènes » (SMV), en particulier pour les SMV riches en or. Le secteur de Chibougamau contient l'ancienne mine Lemoine, qui a exploité le deuxième plus riche SMV du Canada. Le projet de recherche facilitera l'exploration des SVM dans la région de Chibougamau, notamment dans le secteur élargi de l'ancienne mine Lemoine. Le projet prendra la forme d'une étude visant la reconstruction détaillée de l'architecture volcanique de la Formation de Waconichi sur la propriété Lemoine. Ceci permettra de vérifier quelle est la relation entre les conduits volcaniques et les conduits hydrothermaux sur la propriété Lemoine, sachant qu'ailleurs en Abitibi et dans le monde, les magmas et les fluides hydrothermaux de type SMV ont souvent emprunté les mêmes failles synvolcaniques. La méthodologie retenue repose principalement sur la chimico-stratigraphie, la volcanologie physique et la géochronologie U-Pb. Le projet pourrait permettre de proposer des vecteurs d'exploration pour les SMV sur la propriété Lemoine, et ainsi d'augmenter les probabilités de découvertes de nouveaux gisements métalliques. Le projet contribuera aussi à l'avancement des connaissances géologiques sur la région de Chibougamau et la compréhension du volcanisme archéen au Canada.
Collaborateurs: Patrick Mercier-Langevin et Vicki McNicoll (CGC), Sylvain Lépine (Ressources Cogitore inc)
Étudiant de maîtrise: Alexandre Boulerice
Financement: CRSNG et Ressources Cogitore inc
Analyse multiparamétrique à haute résolution de carottes de forage dans la région de Chibougamau
L'INRS analyse plusieurs forages d'exploration de la région de Chibougamau afin d'améliorer les connaissances géologiques sur la Formation de Waconichi, le principal métallotecte pour les gisements de sulfures massifs volcanogènes.
Collaborateur: F. Leclerc (MRN)
Financement: MRN
Géologie du gisement de SVM riche en or Lalor, secteur de Snow Lake, Manitoba
Les SMV riches en or représentent des cibles d'exploration très intéressantes, mais les caractéristiques clés et le mode de formation de ces gisements demeurent imparfaitement comprise. L'étude du gisement Lalor (Protérozoïque, Manitoba) est une opportunité unique de mieux cerner la métallogénie de l'or dans les VMS.
Collaborateurs: Patrick Mercier-Langevin (CGC), Mark Hannington (Université d'Ottawa)
Étudiant PhD: Antoine Caté (co-direction)
Financement: CGC et Hudbay Minerals
Géochimie des roches volcaniques du Groupe de Blake River, Sous-province de l'Abitibi, Québec
Le Groupe de Blake River (GBR), dans le secteur de Rouyn-Noranda, comprend deux importants camps miniers de SMV, le camp de Noranda et celui de Doyon-Bousquet-LaRonde. Puisque les gisements de SMV sont contrôlés en partie par la stratigraphie, il est souhaitable d'améliorer nos connaissances sur la stratigraphie des roches volcaniques sous-marines du GBR. Peu d'horizons marqueurs sont connus à l'échelle régionale. Mais ces dernières années, des milliers d'analyses
géochimiques, incluant les éléments traces immobiles, sont devenues disponibles grâce aux campagnes de cartographie gouvernementales, aux études thématiques universitaires et gouvernementales, et aux campagnes d'exploration des compagnies. De plus, de nombreuses datations U-Pb ont été obtenues, ce qui permet de fournir un cadre temporel aux événements volcaniques et à la minéralisation. Pourtant, les données géochimiques n'ont pas été exploitées à leur plein potentiel pour mieux comprendre la stratigraphie du Groupe de Blake River. C'est là l'objectif du projet, dans lequel un volet pétrologique pourrait s'ajouter si le temps le permet. Le projet sera surtout basé sur la compilation et l'interprétation des données existantes, mais de nouveaux échantillons seront récoltés sur le terrain pour combler les
lacunes dans la couverture géochimique.
Collaborateurs: Jean Goutier (MRN), Patrick Mercier-Langevin (CGC)
Étudiante MSc: Sarane Sterckx (2012-)
Financement: MRN
PROJETS RÉCEMMENT COMPLÉTÉS:
Volcanologie du Groupe de Blake River, Sous-province de l'Abitibi
La Sous-province de l’Abitibi (Québec et Ontario) constitue la plus grande ceinture de roches vertes au monde et une des mieux préservées dans l’Archéen. Elle contient plusieurs gîtes minéraux de classe mondiale, incluant plusieurs de type sulfures massifs volcanogènes. A l’intérieur de la sous-province, le Groupe de Blake River représente une des unités stratigraphiques les plus fertiles pour les SMV avec plus de 20 gisements connus à ce jour. L’étude visait à reconstituer l’architecture volcanique du Blake River afin de faciliter l’exploration pour les SMV. L’étude a aussi permi de mieux comprendre les processus du volcanisme sous-marin. Plus spécifiquement, l’emphase a porté sur les roches volcanoclastiques intermédiaires à mafiques dans la périphérie du Groupe de Blake River (caractérisation, corrélation stratigraphiques, géochimie, modes de mise en place, environnements); et l’identification des centres volcaniques (centres felsiques, centres effusifs) ou des volcans individuels à l’intérieur du Blake River.
Financement: CGC, Initiative Géoscientifique Ciblée–3, projet Abitibi. L’IGC-3 Abitibi était un partenariat CGC – MRNF – Ontario Geological Survey – Industrie – Universités.
Collaborateurs: Patrick Mercier-Langevin, Benoît Dubé, John Percival , Vicki McNicoll, Eric Grunsky, Eric de Kemp, Bruce Taylor (CGC), Jean Goutier, Marc Legault, Claude Dion (MRNF), Phil Thurston (Univ. Laurentienne), John Ayer (OGS) et plusieurs partenaires de l ’industrie minière.
- Geology of the Inmont (Robb-Montbray) Zone 3 stripped outcrop
Volcanologie et métallogénie de la Formation d'Hébécourt et des minéralisations en sulfures massifs volcanogènes associées, Groupe de Blake River, Sous-province de l'Abitibi, Québec
La Sous-province de l'Abitibi contient de nombreux gisements minéraux de classe mondiale, incluant plusieurs de type sulfures massifs volcanogènes (SMV). A l'intérieur de la Sous-province, le Groupe de Blake River représente une des unités les plus fertiles pour les SMV avec plus de 20 gîtes connus à ce jour dont les plus importants sont Horne et LaRonde Penna. Traditionnellement, on considérait que la plupart des gisements de SMV (dont celui de Horne) étaient restreints à un intervalle stratigraphique précis dans le Groupe de Blake River, soit la « Séquence des Mines ». Les autres séquences volcaniques du Groupe de Blake River étaient considérées moins favorables puisqu'elles ne contenaient que quelques gisements isolés (ex. Bouchard-Hébert, Aldermac). Les travaux des dernières années ont montré que les principaux gisements se développent plutôt en deux groupes d'âges, soit ~2702 Ma (mines Horne et Quemont), ~2698 Ma (camp central et mines LaRonde Penna et Bouchard-Hébert). Le projet de maîtrise visait à documenter une minéralisation volcanogène qui serait synchrone ou antérieure à la mine Horne, un épisode moins connu pour l'instant dans le Groupe de Blake River. La Formation d'Hébécourt, dominée par les basaltes tholéiitiques, est située à la base du Groupe de Blake River et son potentiel métallogénique demeure sous-estimé. Une datation U-Pb récente de la rhyolite d'Hébécourt, elle-même située au sommet de la formation du même nom, montre un âge d'environ 2703 Ma, ce qui indique que les concentrations zincifères et cuprifères de type SMV rencontrées dans cette rhyolite tholéiitique et forées par Ressources Cogitore Inc. depuis 2005 représentent un épisode de minéralisation volcanogène synchrone ou légèrement antérieur à celui de la mine Horne.
Collaborateurs: Patrick Mercier-Langevin (CGC), Jean Goutier (MRNF), Tony Brisson (Ressources Cogitore).
Étudiant de maîtrise: Russell Rogers
Financement: CGC, Initiative Géoscientifique Ciblée-3, projet Abitibi; Ministère des Ressources naturelles et de la Faune du Québec.
Publications: deux rapports au MRNF (RP 2010-06, RP 2010-08); mémoire de maîtrise (2011); article soumis à Economic Geology.
Le système porphyrique archéen à molybdène-cuivre de Tilly, Baie-James, Québec
Ce projet de maîtrise, réalisé à l'UQAM sous la direction de Michel Jébrak, avait pour objectif la caractérisation de la propriété Tilly de Ressources Sirios inc., où de nombreux indices de Mo-Cu (±Au) se rencontrent dans une tonalite archéenne. La minéralisation de concentre dans des brèches hydrothermales et des stockwerks et semble localement associée à des intrusions porphyriques.
Collaborateurs: Michel Jébrak et Ross Stevenson (UQAM)
Étudiant de maîtrise: Batiste Chapon (co-direction)
Publications: mémoire de maîtrise (2011)
Acquisition et mise en valeur d'une vaste banque de données pétrophysiques, géochimiques et minéralogiques sur des carottes de forage dans le camp minier de Matagami
Une constante de l’exploration minérale actuelle est l’emphase accordée par l’industrie au forage au diamant, représentant typiquement la majorité des dépenses. Souvent, une partie seulement des carottes est analysée pour les teneurs en métaux, alors que le reste fait uniquement l’objet d’une description géologique basée sur des observations visuelles. Au fil des ans, des kilomètres de carottes s’accumulent, sans que d’autres informations en soient tirées. Pourtant, l’acquisition de propriétés physiques, chimiques et minéralogiques sur les carottes de forage est souhaitable pour plusieurs applications géoscientifiques.
Grâce au Laboratoire mobile de caractérisation physique, minéralogique et chimique des roches (LAMROC) de l’INRS, il est maintenant possible de mesurer presque simultanément plusieurs paramètres sur des carottes de forages grâce à un système semi-automatisé unique au monde. Ce projet visait l’acquisition et la mise en valeur d’une vaste banque de données multiparamètres pour la région de Matagami. Les nombreuses mesures de propriétés physiques du LAMROC (densité, susceptibilité magnétique) viennent combler une lacune importante de l’information géoscientifique disponible sur le secteur de Matagami. Dans le cas d’un volume de roches pour lequel on dispose d’une quantité suffisante de mesures pétrophysiques, il devient possible de faire des statistiques et de contraindre la distribution spatiale des propriétés physiques. Ceci permet d’établir des relations entre les propriétés physiques et géologiques et ainsi traduire les modèles géophysiques en modèles géologiques. Ceci signifie non seulement une modélisation géophysique améliorée mais donne aussi la possibilité de quantifier l’incertitude de l’interprétation grâce aux méthodes géostatistiques.
De plus, les mesures géochimiques et minéralogiques à haute résolution du LAMROC sur les roches volcaniques et intrusives permettent de mieux comprendre la stratigraphie et l’architecture volcanique du secteur de Matagami.
Collaborateurs: Erwan Gloaguen et Alexandre Bourke (INRS), Michel Allard (Xstrata Zinc)
Étudiant de maîtrise: Bastien Fresia (2011-2013)
Financement: FQRNT, MRNF, Xstrata Zinc
Publications:
Ross, P.-S., Bourke, A., Fresia, B., 2011. Analyse multiparamétrique à haute résolution de carottes de forage dans la région de Matagami – Partie 1, Méthodologie et performance. Ministère des Ressources naturelles et de la Faune, GM 65521, Québec, 72 p.
Ross, P.-S., Bourke, A., Fresia, B., Debreil, J.-A., 2011. Analyse multiparamétrique à haute résolution de carottes de forage dans la région de Matagami – Partie 2, résultats préliminaires. Ministère des Ressources naturelles et de la Faune, GM 65522, Québec, 32 p.
Ross, P.-S., Bourke, A., Fresia, B., Debreil, J.-A., 2012. Analyse multiparamétrique à haute résolution de carottes de forage dans la région de Matagami 2010-2012, Rapport final. Ministère des Ressources naturelles et de la Faune, GM 66441, 128 p.
Ross, P.-S., Bourke, A., Fresia, B., 2013. A multi-sensor logger for rock cores: Methodology and preliminary results from the Matagami mining camp, Canada. Ore Geology Reviews 53, 93-111.
Fresia, B (2013) Mémoire de maîtrise, INRS-ETE
Maars-diatrèmes en Argentine et au Montana
Des maars basaltiques ont été étudiés en Argentine (champ volcanique Pali Aike, Quaternaire) et des diatrèmes ultramafiques ont été étudiés au Montana (champ volcanique Missouri River Breaks, Tertiaire) afin de mieux comprendre les processus éuptifs des volcans de type maar-diatrème.
Les objectifs de ce projet étaient (i) de développer une méthode pour mesurer la granulométrie d’échantillons volcanoclastiques consolidés; (ii) d’étudier le contrôle potentiel de la nature du substrat sur la morphologie des maars-diatrèmes; (iii) de vérifier l’importance de la subsidence syn-éruptive dans l’évolution des diatrèmes; et (iv) de contraindre le mode de formation et de transport des pyroclastes juvéniles sub-sphériques à sphériques, communs
dans les diatrèmes ultramafiques.
Collaborateurs: B. Carter Hearn (États-Unis), Karoly Nemeth (nouvelle-Zélande), JAmes D.L. White (Nouvelle-Zélande)
Étudiante de doctorat: Séverine Delpit (2009-2013)
Financement: CRSNG-Découverte (Ross); CRSNG Occasions Spéciales de Recherche (Francus)
Publications:
Ross, P.-S., Delpit, S., Haller, M.J., Németh, K., Corbella, H., 2011. Influence of the substrate on maar-diatreme volcanoes – an example of a mixed setting from the Pali Aike volcanic field, Argentina. Journal of Volcanology and Geothermal Research 201, 253-271.
White, J.D.L., Ross, P.-S., 2011. Maar-diatreme volcanoes: a review. Journal of Volcanology and Geothermal Research 201, 1-29.
Delpit, S., Thèse de doctorat INRS-ETE ("DU MAAR AU DIATRÈME : LES CHAMPS VOLCANIQUES DE PALI
AIKE (ARGENTINE) ET MISSOURI RIVER BREAKS (ÉTATS-UNIS)")
Maar-diatreme volcanoes
Diatremes are volcanic pipes filled by volcaniclastic debris. Their surface expressions are called “maars”, which are volcanic craters excavated below the original ground surface. Many kimberlites are diatremes, and kimberlites can contain diamonds. Volcanic processes operating inside diatremes are not well known. Our research program combines field work on well exposed diatremes and experiments. We also intend to verify if the Mobile laboratory for the physical, chemical and mineralogical characterization of rocks can help discriminate between kimberlite phases which are visually similar but may contain different diamond populations.
Volcanic architecture of the Matagami mining camp, Abitibi Subprovince, Quebec
The Matagami mining camp in the north-central portion of the Abitibi Greenstone Belt in Quebec contains numerous VMS deposits and has the potential for several more discoveries. Active exploration by the private sector is ongoing. The current PhD project aims to reconstruct the volcanic architecture of the camp to help mineral exploration.
IOCG systems in the Great Bear magmatic zone
The Geological Survey of Canada’s Great Bear/IOCG project focuses on developing an exploration framework for polymetallic iron oxide copper-gold (IOCG) deposits in the Great Bear magmatic zone, a north-trending 450 km-long, volcano-plutonic belt between Great Slave and Great Bear lakes in the Northwest Territories.
Two graduate projects on the mineralogy and geochemistry of IOCG alteration are currently underway at INRS/GSC-Quebec.
Volcanic architecture of the Lemoine Member (Waconichi Formation), Chibougamau area, Abitibi Subprovince, Quebec
We are studying the Waconichi Formation on the Lemoine property in the Chibougamau area. The goal is to better understand the volcanology, chemo-stratigraphy and hydrothermal alteration on the property to help target future VMS exploration and learn about submarine felsic volcanism in the Archean.
Multi-sensor core logging in the Chibougamau area
The Mobile laboratory for the physical, chemical and mineralogical characterization of rocks is being employed in the Chibougamau area. We are studying the Waconichi and other formations north and south of the Lac Dore Complex.
Geology of the Lalor gold-rich VMS deposit, Snow Lake, Manitoba
Auriferous volcanogenic massive sulfide (VMS) deposits represent significant exploration targets. Their metallic content that combines large amounts of gold and base metals makes them very attractive exploration targets and profitable mining operations. Many of the key features of auriferous VMS deposits have not been fully documented and understood. The Lalor deposit represents a unique opportunity to further improve our knowledge of the Snow Lake belt geologic and metallogenic evolution, the metallogeny of the Proterozoic Eon, and more specifically the metallogeny of gold in VMS systems, which is a key scientific question.
Geochemistry of volcanic rocks in the Blake River Group, Abitibi Subprovince, Quebec
The goal of this project is to use existing and new geochemistry to improve the stratigraphy of the Blake River Group at a regional scale. This will have implications for VMS exploration.
RECENTLY COMPLETED PROJECTS
Volcanology of the Blake River Group, Abitibi Subprovince
This study focused on mafic volcaniclastic rocks in the Blake River Group: their physical volcanology, geochemistry, stratigraphic position, absolute age and origin. Results were recently published as two papers by Ross et al. in CJES (2011) and a number of GSC reports (see above).
Volcanology and metallogeny of the Hébécourt Formation and associated VMS mineralization, Blake River Group, Abitibi Subprovince
This MSc project employed physical volcanology, chemo-stratigraphy, and trace element analysis (LA-ICP-MS) in pyrites from sulfide-bearing stratified intervals to identify volcanic vents and hydrothermal vents ion the Hébécourt property of Cogitore Resources inc. A paper by Rogers et al. has been submited to Econ. Geol.
The porphyry-style Archean Mo-Cu system at Tilly, Baie-James, Quebec
This UQAM-led MSc project, supervised by Michel Jébrak, looked at Sirios Resources Inc.’s Tilly property, where several Mo-Cu ±Au showings occur in an Archean tonalite. Mineralization is found mostly in hydrothermal breccias and stockworks and seems locally associated with porphyritic intrusions.
Multi-sensor core logging in the Matagami mining camp
We used the Mobile laboratory for the physical, chemical and mineralogical characterization of rocks on drill cores from the Matagami mining camp. Highlights of the project are the ability to identify cryptic contacts using the multiparameter data, the ability to “see” dikes in intense alteration (chloritite) zones, and the ability to differentiate between visually similar less altered lithologies based on the portable XRF data.A paper has been published in Ore Geology Reviews and two are in press at GEEA.
Maars-diatreme volcanoes in Argentina and Montana
Quaternary basalitc maars and Tertiary ultramafic diatremes were studied in Argentina and Montana, respectively. A paper has been published in JVGR.
Actualités
// 27 novembre 2012
Des expériences à grande échelle sur les cratères volcaniques
Maar-diatrème à kimberlites
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