Le volcanisme archeen et la géologie structurale de la région de Cléricy, Abitibi, Québec

337 Pages·2012·8.66 MB·English

by  Pierre Trudel

Ulli VERS ITF DE MONTREAL
LE VOLCANISME ARCHEEN ET LA GEOLOGIE
STRUCTURALE DE LA REGION DE CLERICY,
ABITIBI, QUEBEC
PAR
PIERRE TRUDEL
PROGRAMME DE GENIE GEOLOGIQUE
DEPARTEMENT DE GENIE MINERAL
ECOLE POLYTECHNIQUE
THESE PRESENTEE EN VUE DE L'OBTENTION
DU GRADE DE DOCTEUR ES SCIENCES APPLIQUEES (D.Sc.A.)
(GENIE GEOLOGIQUE)
Octobre 1979
2 7 Mt\1 1983
Mise en garde

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RESUME
La région étudiée fait partie de la ceinture volcanique Abi
tibi, d'âge Archéen (2,300 à 2,750 M.A.). Elle consiste en une bande
de roches volcaniques d'environ 20 km de longueur par 10 km de largeur
appartenant au Groupe de Blake River, et couvrant une partie des cantons
Destor, Dufresnoy, Cléricy et Joannès, comtés et de Témisca
d~Abitibi
mingue. Les principales conclusions atteintes au cours de cette étude
sont les suivantes:
~tratigraphie: le Groupe de Blake River (roches volcaniques) semble
surmonter le Groupe de Kewagama (roches sédimentaires détritiques) de
façon concordante. Le Groupe de Blake River est lui-même subdivisé,
à partir des analyses des éléments majeurs, des éléments traces et
des éléments des terres rares, en une partie basale d'affinité tho
léiitique (la série tholéiitique Dufresnoy) et une partie supérieure
d'affinité calco-alcaline (la série calce-alcaline Reneault).
Structure: les roches de la région ont été affectées par deux phases
principales de plissement. Les plis de la première phase sont déversés
et orientés nord-ouest-sud-est. Les plis de la deuxiême phase sont
droits et orientés est-ouest; ils avec la première_p hase de
for~ent
plissement .ün mq_tif d'intèrférence de t.ype, "cro·issant", et confèrent
à l'EnSP,t:-:b1e qe la région un grain têctoilique deminant de direction
est-cuest.
Pétrographie: le Groupe de Blake River est constitué essentiellement
de roches volcaniques; les laves mafiques et les rhyolites sont très
abondantes, alors que les laves de composition intermédiaire sont rares.
iv
Toutes ces roches ont été mises en place dans un milieu sous-1.1arin
dont la profondeur variait entre 700 et 2,500 rn, d'après 1 'étude de
la vésicularité des laves mafiques à coussinets.
t·1étamorphisme: le degré de métamorphisme régional est assez faible,
passant du faciès prehnite-pumpellyite à 1 'ouest, au faciès des
schistes verts, zone de la chlorite, à 1 'est. L'étude pétrographique,
de même que les analyses à la microsonde électronique, suggèrent que
les assemblages minéralogiques observés ont atteint un état d'équili
bre chi mi que.
Pétrogenèse: au point de vue génétique, les roches volcaniques du
Groupe de Blake River peuvent avoir leur origine dans un environnement
tectonique comparable à celui des tles en arc modernes. La série
tholéiitique Dufresnoy proviendrait de la fusion partielle d'une
lherzolite à grenat, tandis que la série calco-alcaline Reneault
serait formée à plus grande profondeur, par suite de la fusion par
tielle d'une éclogite. Ces modèles sont compatibles avec les concen
trations des éléments des terres rares observées dans les roches de
ces deux séries.
Géologie économique: deux zones d'anomalies géochimiques ont été défi
nies dans la région étudiée, la plus importante étant située dans le
coeur du synclinal de Cléricy. Dans ces zones, les roches volcaniques
montrent le patron d'altération typique observé en périphérie des gi
sements volcanogènes: enrichissement en fer et en magnésium, et appau
vrissement en calcium et en sodium. Ces deux zones d'anomalies géo
chimiques représentent des cibles potentielles pour la recherche de
gisements de métaux de base dans la région de Cléricy.
ABSTRACT
The study area represents a part of the Abitibi volcanic belt,
of Archean age (2,300 to 2,750 M.Y). It consists of a strip of volcanic
rocks about 20 km long and 10 km wide, belonging ta the Blake River Group,
and covering parts of Destor, Dufresnoy, Cléricy and Joannès Townships
(Abitibi and Témiscamingue Counties, Province of Quebec). The principal
conclusions reached by this study are the following:
Stratigraphy: the Blake River Group (volcanic rocks) seems to overlie
co.mformab ly the Kewagama Group (cl as tic sedimentary rocks}. The Blake
River Group itself is subdivided, on the basis of major, trace and
rare earth elements, into a basal part of tholeiitic affinity (the
Dufresnoy tholeiitic suite) and an upper part of calc-alkaline
affinity (the Reneault calc-alkaline suite).
Structure: all the rocks underlying the study area have been affected
by two major phases of folding. The first sèt of fold is over
turned and oriented north-\,Jest-south-,east. .:rhe second set is upright ·
and oriented east-west; it is superimposed on the ·nrst_ set, forr.1ing an
interference p.at.tern having the shape .of and it is
.a~crescent,
responsible for the overall east-west tectonic grain of the area.
Petrography: the Blake River Group consists essentially of volcanic
rocks; rhyolites and·mafic lavas are abundant, while lavas of inter
mediate composition are rare. Pillow lava vesicularity shows that
all these rocks have been emplaced in a sub-marine environment, at a
depth of 700 ta 2,500 m.
Metamorphism: the regional metamorphic grade of the area is relatively
vi
law, ranging from prehnite-pumpellyite facies in the western part ta
greensch.ist facies (ch.lorite zone) in the eastern part. Petrographie
studies and electron microprobe analysis suggest that the mineral
assemblages have reached astate of chemical equilibrium.
Petrogenesis: genetically, the volcanic rocks of the Blake River
Group may have originated in a tectonic environment similar ta modern
day island arc systems. The Dufresnoy tholeiitic suite would represent
the product of partial melting of a garnet lherzolite source, while
the Reneault calc-alkaline suite may be produced by partial melting
of an eclogite, at greater depth. These models are compatible with
the rare earth. element concentrations observed in the rocks of these
two suites.
Economie Geology: two zones of geochemical anomalies have been out
lined in the study area, the most important of these bei.ng located in
the core of the Cléricy syncline. Hithin these zones, the volcanic
rocks exhibi t an a 1 te ration pattern typi ca 1 of tho se observed a round
volcanogenic sulphide deposits: iron and magnesium are enriched,
while calcium and sodium are depleted. These two zones of geochemical
anomalies represent potential targets in the exploration for base
metal deposits in the Cléricy area.
REt~ERCIEMENTS
Je tiens d'abord à remercier mon directeur de .thèse, le pro
fesseur Léopold Gélinas; ses judicieux conseils et son ai.de scientifique
m'ont été d'une grande utilité dans l'élaboration de ce travail. Les
octrois accordés à 1 'équipe de recherche de M. Gélinas par le Ministêre
de 1 'Education du Québec (CRP 293-72) , le Conseil National de Recherche
(CNR A 9153) et le Ministère des Mines, de l'Energie et des Ressources
(CR 350-75) m'ont également permis d'obtenir le support financier néces
saire à la poursuite de mes travaux.
Je tiens également à remercier le Ministère des Richesses Natu
relles du Québec, et en particulier M. André F. Laurin, le directeur
des services géologiques, pour avoir supporté financièrement pendant
trois étés une équipe géologique, en plus de lui fournir toute l'assis
tance technique nécessaire.
Mes remerciements au professeur Erich Dimroth, de 1 'Université
du Québec à Chicoutimi, qui m'a proposé ce projet de recherche et qui
m'a initié à la géologie de la région de Cléricy.
En plus du professeur Gélinas, qui a coordonné les travaux de
recherche, mes remerciements s'adressent également à plusieurs profes
seurs des départements de Géologie de 1 'Université de Montréal et de Génie
minéral de 1 'Ecole Polytechnique, qui ont apporté leur contribution dans
les domaines suivants: M. Claude Hubert pour 1 'interprétation structurale,
t·1. John Ludden pour la géochimie, t·1M. Gaston Pouliot et Guy Valiquette
pour la pétrographie, et M. Jean Lajoie pour 1 'étude des roches pyroclas
tiques.
viii
Cette thèse n'aurait pas rendue possible sans la contri
~té
bution de toute une équipe, subventionnée par les fonds de recherche
mentionnés plus haut, et dont je tiens à remercier chaleureusement cha
cun des membres:
M'ne Mona Kerba-Kachaami, et MM. Victor Kubat, Jean-Luc Bastien et
Christian Dallaire pour le soin apporté dans 1 'exécution des analyses
chimiques,
M. Guy Daoust pour la mise au point des programmes pétrologiques per
mettant de tracer les dîagrammes qui apparaissent dans le chapitre
sur la géochimie,
Gaston Gélinas et Louis Evrard pour la préparation des lames min
Mr~.
ces et des sections polies,
M. Philippe Albert pour le développement et 1 'impression des photogra
phies,
Le professeur Walter Trzcienski et M. Paul Samson pour 1 'aide apportée
dans les analyses à la microsonde électronique,
Mme Lucette De Gagné pour son assistance dans la réalisation des
diffractogrammes sur les poudres de roches,
M. Marc Gélinas pour la préparation des échantillons pour fins d'ana
lyse chimique,
M. André Lacombe pour 1 iexécution des cartes, figures et tableaux
accompagnant cet ouvrage,
Mlle Christiane St-Pierre pour son excellent travail de dactylographie,
Mlle Kateri Guertin, et MM. André Duquette, Georges Caraghiaut et
Georges Verly pour leur contribution, sous forme de projets de fin
d'études, à la connaissance de la géologie de la région de Cléricy:
ix
leurs travaux ont été un véritable stimulant dans la poursuite de
cette thèse.
Mes assistants au cours des trois saisons passées sur le terrain:
"M. Gaétan Boulanger (1974}, Raymond Gaulin (1975} et Yvon Pigeon
(1976). Ils ont tous trois été des élèves intéressés et d'excellents
travailleurs.
Finalement, mes compagnons aux grades supérieurs, et en particulier
M. Jacques Carignan, pour 1 'esprit de camaraderie qui a régné entre
nous, et pour les nombreuses discussions stimulantes nous avons
qu~
eues.
--··
(' .. .
......
TABLE DES MATIERES
Page
RESUME . iii
ABSTRACT . v
REMERCIEMENTS vii
LISTE DES FIGURES xvii
LISTE DES TABLEAUX xxii
CHAPITRE I: INTRODUCTION 1
1.1 - Contexte géologique général 1
I.2 - Contexte géologique régional 3
. . . . . .
1. 3 - Buts proposés . . . 6
CHAPITRE II: STRATIGRAPHIE 7
II. 1 - Principes de stratigraph.ie . 7
II.l.l -Généralités .... 7
II. 1.2- Les laves mafiques 7
II.l.3- Les rhyolites ... 9
11.1.4- Les roches pyroclastiques •. 11
II. 2 - De l' emp 1o i du terme 11 forma tian" ou "série"
dans l'étude de la stratigraph.fe des empilements
volcaniques . . . . . . . .••.... 11
11.3 - Le problème de la relation Kewagama-Blake River 12
CHAPITRE III: GEOLOGIE STRUCTURALE 15
III.l - Introduction 15
III.2 - Analyse structurale 16
III.2.1 -Subdivision de la région en domaines et en
sous-domaines structuraux 16
III.2.2 - Les s~rfaces 50 18