Dans la région de Témiscamingue, les roches de la Formation de Noranda sont d’abord incluses dans les « volcanites de l’Abitibi » par Wilson (1918), une vaste unité comprenant de la rhyolite, de l’andésite et d’autres roches associées. Dans la grande région de Rouyn-Noranda, elles sont par la suite incluses dans une unité de basalte, d’andésite, de dacite et de rhyolite variablement altérés et en partie transformés en schiste, avec des proportions mineures de tuf et de petits corps intrusifs (Cooke et al., 1931; James et al., 1933; CGC, 1936). Dans la demie sud du canton de Dufresnoy et la demie nord du canton de Rouyn, elles sont cartographiées plus en détail, mais non différenciées (Robinson, 1952a-b; Dugas et Gilbert, 1953a-b; voir le tableau ci-dessous). À plus grande échelle, elles sont cartographiées comme des coulées mafiques à intermédiaires et des coulées felsiques non différenciées (Dugas et al., 1956, 1961). Van de Walle (1975) effectue une cartographie plus précise de la région à l’est du lac Dufault (feuillet SQRC 32D07-200-0101), mais sans assigner les différentes roches à des unités formelles (voir le tableau ci-dessous).

Dans le cadre de leurs travaux sur l’empilement volcanique central de Noranda, Spence et de Rosen-Spence (1975) et de Rosen-Spence (1976) introduisent le « Sous-groupe de Noranda », à l’intérieur du Groupe de Blake River. La région centrale de Noranda est limitée et divisée en cinq blocs par les failles majeures de la région (de Rosen-Spence, 1976). La Formation de Noranda comprend les blocs de Flavrian, entre les failles de Hunter Creek et de Beauchastel, et de Powell, entre les failles de Beauchastel et de Horne Creek. De Rosen-Spence (1976) définit également plusieurs unités (« formations ») lithostratigraphiques (voir le tableau ci-dessous). Par la suite, différents auteurs cartographient et décrivent différents secteurs de la région de Noranda (Dimroth et al., 1976; Trudel, 1978; Gélinas et al., 1978; Gélinas, 1980; Gélinas et al., 1982; Cattalani, 1989; Cattalani et al., 1993).

Goodwin (1977, 1979, 1980, 1982) conserve le terme de « Sous-groupe de Noranda », mais ce dernier englobe alors presque toutes les formations du Groupe de Blake River du côté québécois, sans les différencier (roches métavolcaniques felsiques [dacite, rhyolite, proportion mineure de rhyodacite] accompagnées d’une proportion moindre de roches métavolcaniques intermédiaires [andésite et proportions mineures de basalte et de roche métavolcanique alcaline]). Dimroth et al. (1982) utilisent plutôt l’appellation « complexe volcanique de Noranda » et définissent la séquence pré-caldera, au NW, la séquence de caldera, au centre et incluant la plupart des membres actuels de la Formation de Noranda, la rhyolite de Héré et la séquence post-caldera, à l’est. Dans la stratigraphie géochimique des roches du Groupe de Blake River de Gélinas et al. (1984), les roches appartiennent à différentes unités géochimiques (voir tableau ci-dessous). Gibson (1989) conserve plutôt la nomenclature de de Rosen-Spence (1976).

L’unité est officiellement ramenée au rang de formation dans les cartes de compilation du Ministère des feuillets 32D07-200-0101 (Goutier, 2000) et 32D06-200-0102 (Beausoleil et Patry, 2004), alors que la plupart des unités lithostratigraphiques informelles de de Rosen-Spence (1976) deviennent des membres officiels de la Formation de Noranda (voir les unités apparentées). Font exception les unités situées du côté est et SE où la Formation de Noranda est divisée en cinq unités informelles (voir le tableau ci-dessous). À noter que la majorité des roches de ces unités informelles correspondent au « bloc de Powell » de de Rosen-Spence (1976) et à la « séquence post-caldera » de Dimroth et al. (1982). Goutier et al. (2007) proposent de réassigner ces roches à des séquences correspondant aux noms donnés par de de Rosen-Spence (1976), mais cette proposition n’a jamais abouti. Dans son mémoire sur le Groupe de Blake River, Sterckx (2018) conserve le rang stratigraphique pour la Formation de Noranda et ses membres, mais adopte plutôt les noms informels de de Rosen-Spence (1976) pour les unités informelles définies par Goutier (2000).

Les unités informelles définies par Goutier (2000) sont conservées dans le cadre de la rédaction de cette fiche stratigraphique. Par ailleurs, il est bon de noter que la « rhyolite de Cyprus » (de Rosen-Spence, 1976; Sterckx, 2018) correspond essentiellement à la rhyolite sphérolitique (unité nAnd5b) et à la dacite sphérolitique (nAnd3) de la portion orientale de la Formation de Noranda et que le « Membre de Mespi » représente le coin SE de la formation, suivi à l’ouest du « Membre de Delbridge ». Par contre, les unités situées plus à l’ouest, c.-à-d. les rhyolites « de Don, de Pump House et de Quémont (membre) », ne correspondent pas uniquement aux unités informelles de la Formation de Noranda, mais également aux membres actuels de Héré, de South Bay et de Quémont.

La Formation de Noranda se compose d’une succession de coulées volcaniques sous-marines mafiques à intermédiaires et plus rarement felsiques (de Rosen-Spence, 1976; Sterckx, 2018). La proportion de roches felsiques est cependant plus importante dans le bloc de Powell, au sud. Les affinités magmatiques forment un continuum allant de tholéiitiques à calco-alcalines (Sterckx, 2018). Les faciès sont massifs à coussinés pour les roches mafiques à intermédiaires; les séquences felsiques forment des coulées tabulaires et des petits dômes (Gibson, 1989; Monecke et al., 2008). Les faciès volcanoclastiques sont peu abondants. Lichtblau et Dimroth (1980) présument que la séquence volcanique de Noranda s’est mise en place dans un environnement sous-marin profond. 

Le bloc de Flavrian, situé au nord de la Faille de Beauchastel, abrite le camp central de Noranda, relié à la « séquence des mines » (Sterckx, 2018 et références citées). Dans cette séquence, la minéralisation est associée à des niveaux exhalatifs tufacés, présents principalement aux contacts entre différentes unités stratigraphiques (membres). Ces niveaux exhalatifs témoignent d’une pause dans le volcanisme. La mise en place sur le plancher océanique des sulfures en association avec des séquences volcaniques de type coulée de lave de composition d’andésite basaltique et des complexes rhyolitiques sous la forme de dômes est caractéristique des zones minéralisées de sulfures massifs volcanogènes (SMV) de type Noranda (Gibson et Galley, 2007; Monecke et al., 2008). L’association des zones minéralisées de SMV avec des failles synvolcaniques est également observée. En effet, celles-ci favorisent la circulation des fluides hydrothermaux et localisent les évents volcaniques sous-marins.

La Formation de Noranda comprend 16 membres officiels (voir les unités apparentées) et cinq unités informelles. Les roches volcaniques des unités informelles sont de manière générale très altérées (van de Walle, 1975). La séricitisation et la chloritisation affectent respectivement les laves felsiques et les laves mafiques de manière intense. La carbonatation est cependant le phénomène le plus généralisé. Le carbonate peut remplacer jusqu’à 20 % de la roche préexistante. Deux unités volcaniques principales peuvent y être distinguées, une unité rhyolitique (nAnd5) et une unité andésitique (nAnd1). Des unités de dacite sphérolitique (nAnd3) ainsi que de roches pyroclastiques de composition intermédiaire (nAnd2) et felsique (nAnd4) sont également présentes en proportions moindres.

Formation de Noranda 1 (nAnd1) : Andésite

L’andésite est majoritairement localisée à l’extrémité NE (« andésite de Cyprus »; de Rosen-Spence, 1976) et dans le coin SE (« andésite de Mespi »; de Rosen-Spence, 1976) de la Formation de Noranda. Elle est vert foncé à vert olive dans la partie sud, verte à vert pâle à beige dans la partie nord où elle est criblée de veinules microscopiques de quartz, de feldspath (?) et de clinozoïsite (?) résistantes à l’érosion, ce qui donne une surface blanchâtre par exposition à l’intempérie (van de Walle, 1975; de Rosen-Spence, 1976). Cette fine veinulation se produit suivant n’importe quel plan ce qui donne sur la surface exposée une apparence « scoriacée à cellulaire » (van de Walle, 1975). Les coulées sont généralement coussinées, allant de très petits coussins (50 cm) à des mégacoussins incomplets, et vésiculaires, les vésicules pouvant être de grande taille ou former des lignes concentriques localement (van de Walle, 1975; de Rosen-Spence, 1976).

L’assemblage minéralogique de l’andésite est caractéristique du faciès métamorphique des schistes verts inférieurs avec l’albite, l’épidote, la chlorite (ripidolite), l’actinote et le quartz comme minéraux principaux (de Rosen-Spence, 1976). Le sphène, le leucoxène, l’ilménite et la magnétite sont des minéraux accessoires; la séricite et la calcite sont communément rencontrées en proportions moindres et sont localement plus abondantes dans les coulées de la zone de rhyolite porphyrique, en particulier la calcite dans les vésicules.

Les croûtes de magnétite sont une caractéristique inhabituelle et spectaculaire qui n’apparaît que dans certaines coulées andésitiques, au nord de la Faille de Horne Creek (zone de cisaillement) (de Rosen-Spence, 1976). Ces croûtes ont une épaisseur de quelques millimètres à 5 cm et sont composées de magnétite cryptocristalline dense entourant des plages de chlorite cryptocristalline. Elles se sont développées à la surface des laves massives et autour des langues et des taches (blobs) de lave dans les brèches hyaloclastiques du sommet des coulées et sont communément fragmentées. Près de la bordure NE, une bande andésitique plus ou moins cisaillée diffère par le développement local de pyrite suffisamment concentrée pour former des chapeaux de fer (van de Walle, 1975).

Une brèche à fragments rubanés est localement abondante dans l’andésite de la partie SE de l’unité (« andésite de Mespi »; de Rosen-Spence, 1976). Les rubans ont une épaisseur de 1 à 10 cm avec des extrémités étirées en forme de flamme. Ils sont communément fragmentés et englobés dans une hyaloclastite abondante, avec par endroits des taches (blobs) de lave.

Formation de Noranda 1a (nAnd1a) : Andésite porphyrique

L’andésite est localement porphyrique à phénocristaux de plagioclase (4 à 5 mm) dans les coulées inférieures (« andésite de Mespi »; de Rosen-Spence, 1976).

Formation de Noranda 1b (nAnd1b) : Andésite variolitique

Une coulée variolitique avec des coussins bordés par une croûte de magnétite est présente dans les coulées supérieures de la portion SE (van de Walle, 1975; de Rosen-Spence, 1976). Les varioles, d’un diamètre de 0,5 à 2 cm, sont composées de minéraux fibreux (plagioclase?) obscurcis par du leucoxène trouble et sont particulièrement bien développées sur les bordures des coussins (de Rosen-Spence, 1976). Elles seraient dues à un mélange de deux phases dans un magma probablement riche en eau et proche de la température de cristallisation. Des croûtes de magnétite similaires à celle de l’unité nAnd1, d’une épaisseur de 5 cm, sont également présentes autour de coussins variolitiques largement espacés. Ces croûtes sont nettement plus développées dans les coulées avec une épaisse couverture de hyaloclastite, bien qu’elles ne soient pas nécessairement présentes dans de telles conditions.

Formation de Noranda 2 (nAnd2) : Roche pyroclastique intermédiaire

Une unité épaisse de tuf de composition d’andésite basaltique (nAnd2), localement à lapillis, est interstratifiée avec la rhyolite (nAnd5 et nAnd5a) dans la partie sud de la Formation de Noranda (de Rosen-Spence, 1976). Elle est constituée de 120 m de tufs fins et généralement mal lités de composition d’andésite basaltique, lesquels sont recouverts d’une andésite vésiculaire (nAnd1). L’unité nAnd2 forme le toit de la lentille de sulfures massifs de l’ancienne mine Delbridge et peut être corrélée avec le tuf à sulfures à la base de l’andésite du Membre de South Bay. Un lit discontinu, de 0,3 à 0,6 m d’épaisseur, de tuf andésitique à lapillis et fin est également présent dans l’andésite (nAnd1 et nAnd1a) au centre de la formation (« andésite de Mespi »; de Rosen-Spence, 1976).

Formation de Noranda 3 (nAnd3) : Dacite sphérolitique

Cette unité est constituée de dacite vert foncé, aphyrique et grossièrement sphérolitique (1 à 4 mm) (de Rosen-Spence, 1976). Il y a présence d’une phase massive et d’une phase hétérogène de langues déformées et bordées par une marge rose de 20 cm de largeur contenant des sphérolites bien développées. Les langues de lave massive homogène se développent exclusivement dans les coulées sphérolitiques les plus grossières. Les langues ont une largeur de 1 à 5 m et sont déformées de telle sorte que leur configuration en affleurement est généralement sphérique ou ellipsoïdale. Les bordures des langues sont plus pâles, étant moins chloriteuses que le cœur de la langue. Les contacts avec la matrice ne montrent qu’une microbréchification des marges des langues.

La dacite massive est principalement composée d’albite et de quartz (de Rosen-Spence, 1976). L’ilménite et les pseudomorphes rectangulaires de quartz polycristallin (tridymite?) de 0,3 à 0,5 mm de longueur se trouvent exclusivement dans les deux coulées sphérolitiques les plus grossières, l’ilménite expliquant la teneur en titane exceptionnellement élevée (1,4 % TiO₂) de ces coulées.

Formation de Noranda 4 (nAnd4) : Roche pyroclastique felsique

Un niveau de tuf rhyolitique à lapillis et fin, de 2 à 3 m d’épaisseur, est interstratifié avec l’andésite (nAnd1) du coin SE de la Formation de Noranda (« andésite de Mespi »; de Rosen-Spence, 1976). Le tuf est bien lité, à granoclassement inverse, aphyrique et montre des incrustations de pyrite sur les coussins sous-jacents. Il est probablement dérivé de la rhyolite (nAnd5).

Un niveau de roche pyroclastique felsique est également interstratifié dans le Membre de South Bay. Ce niveau est associé aux roches volcanoclastiques rhyolitiques décrites par Gélinas et al. (1978), Gélinas (1980) et Gélinas et al. (1982) dans le « Complexe rhyolitique de Don ». Cette roche comprend des fragments de rhyolite massive (85 % de la fraction clastique grossière), de rhyolite porphyrique laminée (~5 %) et de roche plus mafique (« roche noire »; ~10 %). Les fragments de rhyolite massive sont généralement subanguleux. La rhyolite est jaune pâle, porphyrique, très siliceuse et vésiculaire (3 % en moyenne). Les laminations résultent des concentrations d’hématite et de carbonates de fer. Les caractères pétrographiques de ces fragments rhyolitiques sont comparables à ceux de la rhyolite massive (nAnd5). Les fragments plus mafiques sont gris foncé à noir, à relief négatif et de taille généralement inférieure à celle des fragments rhyolitiques. En lame mince, ils sont composés de phénocristaux de quartz et d’albite dans une mésostase de chlorite, de carbonates de fer et d’hématite.

Les volcanoclastites de l’unité nAnd4 sont stratifiées et généralement polygéniques, c.-à-d. qu’elles sont constituées de fragments de composition hétérogène, les fragments de rhyolite massive étant les plus communs (Gélinas et al., 1978; Gélinas; 1980; Gélinas et al., 1982). Les fragments, quelle que soit leur nature ou leur taille, possèdent une orientation préférentielle qui correspond à la direction générale des strates. Des structures syngénétiques, dont du granoclassement inverse et/ou normal ainsi que des stratifications parallèles et obliques, sont communément observées.

Formation de Noranda 5 (nAnd5) : Rhyolite

L’unité nAnd5 est constituée de rhyolite aphyrique siliceuse. Une phase massive, caractérisée par l’homogénéité de sa composition minéralogique et de sa texture ainsi que par l’absence de structures syngénétiques, est présente localement (de Rosen-Spence, 1976; Gélinas et al., 1978; Gélinas; 1980; Gélinas et al., 1982; Cattalani et al., 1993). La roche est gris bleu en surface fraiche, généralement jaune pâle à gris blanc en surface altérée (van de Walle, 1975; de Rosen-Spence, 1976). Localement mais communément, des teintes jaune verdâtre indiquent le rôle joué par la séricitisation dans cette roche d’où son nom de terrain de « rhyolite jaune » (van de Walle, 1975). La cassure est franchement conchoïdale (Cattalani et al., 1993) ou non conchoïdale, suivant plutôt de nombreux joints de clivage irrégulier (van de Walle, 1975). Les structures fluidales (flow banding) sont typiques de cette unité (van de Walle, 1975). Ce sont des rubanements de coulée souvent d’apparence plissée (convolute) à l’échelle du décamètre. Une schistosité E-W, verticale, est observée localement dans les faciès à grain fin (Gélinas et al., 1978; Gélinas; 1980; Gélinas et al., 1982).

À l’instar de l’andésite (nAnd1), la composition minéralogique originelle des roches rhyolitiques a été modifiée en un assemblage du faciès des schistes verts inférieurs (de Rosen-Spence, 1976; Gélinas et al., 1978; Gélinas; 1980; Gélinas et al., 1982). En lame mince, la rhyolite présente une mésostase microcristalline constituée principalement de quartz et d’albite (An₀-An₁₀). Les autres minéraux incluent la chlorite (ripidolite verte fine à cryptocristalline), la séricite, l’épidote la clinozoïsite, les carbonates (calcite, carbonate de fer localement abondant) accompagnés d’ankérite ou de sidérite, des minéraux opaques troubles et la pyrite. Des textures amygdaloïdes (par endroits ponceuses) et granophyriques (présence d’éléments volatils) sont notées localement dans la mésostase (van de Walle, 1975; Gélinas et al., 1978; Gélinas; 1980; Gélinas et al., 1982).

La rhyolite est localement à joint columnaires, particulièrement dans la zone centrale (de Rosen-Spence, 1976; Gélinas et al., 1978; Gélinas; 1980; Gélinas et al., 1982). De 5 à 10 cm de diamètre, leur direction et leur axe de plongement correspondent, en général, à la direction et au pendage de la stratification et des coulées. Dans certains cas, les colonnes ont une distribution en forme d’éventail (orientation radiale). Les dépôts pyroclastiques sont rares à inexistants dans cette unité (van de Walle, 1975).

Formation de Noranda 5a (nAnd5a) : Rhyolite porphyrique

La rhyolite est localement porphyrique à microphénocristaux ou phénocristaux (1 à 5 mm) de quartz, particulièrement dans la portion SW de la Formation de Noranda (van de Walle, 1975, de Rosen-Spence, 1976).

Formation de Noranda 5b (nAnd5b) : Rhyolite sphérolitique

Les structures sphérolitiques sont très communes dans la portion centre est et NE de l’unité (van de Walle, 1975; de Rosen-Spence, 1976; Gélinas et al., 1978; Gélinas; 1980; Gélinas et al., 1982). La taille des sphéroles ne semble pas dépasser 2 à 3 mm de diamètre. Cette structure est particulièrement reconnaissable sur les surfaces d’intempérie où la rhyolite prend une apparence grumeleuse qui la fait ressembler à une roche grenue (van de Walle, 1975). Le passage à des structures microsphérolitiques est commun, mais difficile à observer. Cependant, leur présence est généralement trahie par des joints de type columnaire, des prismes subhexagonaux passablement déformés, qui s’associent préférentiellement aux rhyolites sphérolitiques. Des petits phénocristaux de quartz (1 mm) sont observés localement (de Rosen-Spence, 1976). La rhyolite sphérolitique est généralement située en contrebas ou sur les flancs ouest des crêtes rhyolitiques (nAnd5) et pourrait former la base de l’unité nAnd5 (van de Walle, 1975) ou indiquer la fin de la cristallisation de la rhyolite massive (absence d’éléments volatils; Gélinas et al., 1978; Gélinas; 1980; Gélinas et al., 1982).

Formation de Noranda 5c (nAnd5c) : Rhyolite porphyrique et bréchique

Dans l’extrémité sud de la Formation de Noranda, se trouve une unité de rhyolite porphyrique à phénocristaux de quartz (1 à 2 mm) et bréchique (de Rosen-Spence, 1976). La brèche, monogénique à polygénique, se présente sous la forme de lentilles épaisses dans ou à la base de la rhyolite (nAnd5), près du dyke nourricier (roche intrusive felsique porphyrique). Elle contient des fragments angulaires (quelques mm à 30 cm) grossièrement classés et lités, et constitués principalement de rhyolite aphyrique et de proportions moindres de rhyolite porphyrique, d’andésite et de tuf dans une matrice de fragments de plus petite taille. La présence de fragments silicifiés, l’absence d’extension latérale et la pente abrupte d’une lentille de brèche suggèrent qu’il s’agisse soit de brèche de coulée, soit de brèche issue du démantèlement d’épines extrudées par le dyke nourricier, plutôt que de brèche pyroclastique.