Étude des minéralisations en éléments des terres rares ± Nb ± Ta, parties ouest et centrale de la Province de Grenville, Québec, Canada

 

À l’été 2023, trois secteurs de la Province de Grenville ont fait l’objet d’une étude de plusieurs zones minéralisées (indices) en éléments de terres rares (ETR) ± Nb + Ta + Th ± Y ± Zr. Le secteur I se trouve dans la région du réservoir Daniel Johnson, sur la Moyenne-Côte-Nord (feuillets SNRC 22K06, 22K07, 22K10, 22K11 et 22K15). Le secteur II est quant à lui localisé au nord et au NW de la région du Lac-Saint-Jean (feuillets 32A15, 32H01, 32H02, 32H07 et 32H08). Enfin, le secteur III se situe au NW de la ville de La Tuque (feuillets 31P11, 31P14, 32A03, 32A04 et 32B01). 

La première étape de cette étude a consisté en une compilation des minéralisations de ce type touchant l’ensemble de la portion québécoise de la Province de Grenville. Cette compilation traite des caractéristiques de chaque zone minéralisée, particulièrement la minéralogie (minéraux porteurs de la minéralisation, minéraux associés), les roches hôtes, l’âge de la minéralisation, le mode de mise en place, etc. Dans une seconde étape entamée à l’été 2023, plusieurs zones minéralisées ont fait l’objet d’une étude plus poussée impliquant une cartographie détaillée et l’analyse par microfluorescence X (µXRF), ainsi que des études géochronologiques (U-Pb) et isotopiques (isotope Hf). Les objectifs de ces travaux visent à bien caractériser ces minéralisations afin de les situer dans les différentes classifications existantes et de définir les environnements métallogéniques de mise en place. En effet, les zones minéralisées en ETR ± Nb + Th ± Y ± Zr des trois secteurs étudiés et de la Province de Grenville sont en général associées à des roches hôtes particulières (dyke de pegmatite granitique, dyke de syénite pegmatitique ou à grain grossier avec ou sans néphéline, roche plutonique granitique ou syénitique, dykes de carbonatite). Elles se distinguent par une dominance de l’allanite ou de la monazite et par la présence de carbonates de terres rares (parisite, bastnäesite), thorite, apatite et xénotime. Ces caractéristiques varient d’un secteur à l’autre indépendamment de l’âge des roches hôtes ou de la nature des roches encaissantes traversées par les dykes minéralisés (roches intrusives, paragneiss). Ainsi, dans le secteur I, les datations de ces dykes coïncident avec la période grenvillienne tardive (1005 à 960 Ma), alors que dans les secteurs II et III, les âges de mise en place correspondent surtout au Grenville précoce et tardif (1080 à 1050 Ma; 1018 à 960 Ma).

Introduction : contexte et objectifs

Mise en contexte de l’étude et historique des travaux antérieurs

La Province géologique de Grenville est connue pour son potentiel en minéralisation des éléments de terres rares (ETR) et en Nb-Ta. En effet, 159 zones minéralisées (indices) y ont été répertoriées à partir de la base de données SIGÉOM, et ont été découvertes soit par les prospecteurs autonomes, les compagnies d’exploration minière ou à la suite des travaux de cartographie du Ministère.

Trois secteurs (I, II, III) ont fait l’objet de cette étude. Le secteur I se trouve dans la région du réservoir Daniel-Johnson sur la Moyenne-Côte-Nord (feuillets SNRC 22K01, 22K02, 22K06, 22K07, 22K10, 22K11, 22K14 et 22K15), le secteur II est localisé au nord et au NW de la région du Lac-Saint-Jean (feuillets 32A15, 32H01, 32H/02, 32H07 et 32H08), alors que le secteur III se situe au NW de la ville de La Tuque (feuillets 31P11, 31P14, 32A03, 32A04 et 32B01).

Les objectifs de l’étude

1 – Compilation de toutes les zones minéralisées (indices) de terres rares de la Province de Grenville;

2 – Description détaillée d’une sélection de zones minéralisées dans les trois secteurs d’étude :

•    Étude pétrographique des différentes phases minérales constituant la minéralisation en éléments de terres rares;
•    Analyse géochimique et microfluorescence X (µXRF);
•    Analyse géochronologique de cinq échantillons de pegmatite à ETR (en cours);
•    Mesures isotopiques εHf sur Zr pour déterminer la source des fluides minéralisateurs (origine mantellique vs croûte continentale);

3 – Étude comparative des trois secteurs;

4 – Classification des pegmatites minéralisées selon le minéral porteur des ETR et/ou du Nb;

5 – Mise à jour des fiches de zones minéralisées en ETR étudiées de la Province de Grenville (en cours).

 

Travaux antérieurs

Le tableau ci-dessous présente une liste des travaux réalisés dans les secteurs à l’étude depuis 1923. Il inclut aussi les références citées dans le rapport. Une liste plus exhaustive est disponible dans la base de données documentaire EXAMINE.

 

Travaux antérieurs dans la région d’étude

Auteur(s)	Type de travaux	Contribution
El Bourki et Moukhsil, 2023	Levé géologique et reconnaissance des ressources minérales	Découverte de plusieurs zones minéralisées et de zones favorables à l’exploration pour les éléments de terres rares (ETR) et les oxydes de Nb
Coulombe et al., 2023	Étude de la zone minéralisée de Blanchette 1	Âge et sources des magmas à l’origine de la pegmatite granitique à allanite-Ce
Saint-Laurent et al., 2023	Étude de la carbonatite de Girardville	Étude pétrographique et géochimique de la carbonatite et des zones minéralisées associées (ETR et Nb)
Talla Takam et Moukhsil, 2022	Levé géologique et reconnaissance des ressources minérales	Découverte de zones minéralisées et de zones favorables à l’exploration pour les éléments de terres rares (ETR)
El Bourki et Moukhsil, 2021	Levé géologique et reconnaissance des ressources minérales	Découverte de plusieurs zones minéralisées et de zones favorables à l’exploration pour les ETR, le phosphore et les oxydes de Nb
Moukhsil et El Bourki, 2021	Levé géologique et reconnaissance des ressources minérales	Découverte de plusieurs indices et zones favorables à l’exploration pour les ETR et les oxydes de Nb
Moukhsil et al., 2015	Levé géologique et reconnaissance des ressources minérales	Découverte de plusieurs zones minéralisées et de cibles d’exploration pour les ETR
Moukhsil et al., 2014	Levé géologique et reconnaissance des ressources minérales	Travaux de cartographie et découvertes de plusieurs zones minéralisées en ETR
Groulier et al., 2014  Groulier et al., 2020	Étude du dyke de syénite à néphéline de l’Intrusion alcaline de Crevier	Étude de la minéralisation en Nb-Ta
Moukhsil et al., 2013b	Levé géologique de reconnaissance	Travaux de reconnaissance géologique, entre autres des anorthosites
Moukhsil et Solgadi, 2017	Synthèse géologique de la région du réservoir Daniel-Johnson	Géologie, potentiel minéral et cadre géodynamique
Bergeron, 1980	Étude des minéralisations en Nb-Ta de l’Intrusion alcaline de Crevier	Étude pétrographique, géochimique et métallogénique de la zone minéralisée de Crevier
Turlin et al., 2017, 2018, 2019	Études des minéralisations en ETR	Étude pétrographique, géochronologie, sources des ETR et études isotopiques (Hf-Lu)

Méthode de travail

Contexte géologique

Géologie régionale

Les travaux de cette étude sont répartis dans trois secteurs de l’Allochtone de la Province de Grenville. Le secteur I est localisé dans la région de la Côte-Nord, dans la partie centrale du Grenville. Il a été cartographié par le Ministère en 2013 (Moukhsil et al., 2014) et contient 13 zones minéralisées en ETR. Le secteur II désigne un secteur au NNW de la région du Lac-Saint-Jean qui a été cartographié en 2020, 2021 et 2022 par des équipes du Ministère (Moukhsil et El Bourki, 2020; El Bourki et Moukhsil, 2021; El Bourki et Moukhsil, 2023). Au total, 25 zones minéralisées en ETR ± Nb ± Ta ± P y ont été répertoriées. Le secteur III se trouve au NW de la Tuque et a été cartographié par le Ministère en 2016, 2017, 2019 et 2022 (Moukhsil et al., 2016; Moukhsil et Côté, 2017; Moukhsil et Daoudene, 2019; Talla Takam et Moukhsil, 2022). Il comprend 12 zones minéralisées en ETR. Les secteurs II et III sont situés dans la partie ouest du Grenville.

Les dykes de pegmatite minéralisés en ETR, Th, Nb, Ta, Th et P sont injectés dans différentes roches hôtes dont la composition et l’âge varient. Les données du tableau 1, du tableau 2 et du tableau 3 résument ces données ainsi que les âges de quelques dykes et intrusions à ETR, Nb et Ta.

La carte ci-jointe localise les 164 zones minéralisées en éléments des terres rares ± Th ± Nb ± Ta de la Province géologique de Grenville. Les minéralisations sont localisées dans des dykes ou injections pegmatitiques de composition granitique à syénitique, des plutons granitiques ou syénitiques, ainsi que des dykes de carbonatite. Les dykes et les injections coupent des roches hôtes formées de paragneiss, de mangérite, de gabbronorite, de granite et de syénite (voir les trois tableaux ci-dessous). Les âges des roches encaissantes couvrent plusieurs périodes géologiques et les pegmatites minéralisées ont des âges variés selon le secteur.

Dans le secteur I, les roches encaissantes sont les paragneiss du Complexe de la Plus-Value, d’âge pinwarien (1,7 à 1,4 Ga; Moukhsil et al., 2012, 2013a) et la Suite plutonique de Bourdon, d’âge pinwarien (1,48 à 1,49 Ga; Moukhsil et al., 2013a, Augland et al., 2015). Les roches de ce complexe métasédimentaire sont coupées par plusieurs familles de pegmatites, minéralisées ou non, et d’orientations variables (Moukhsil et al., 2012, 2013a). 

Secteur I : Côte-Nord

Zones minéralisées 13-AM-13A : à monazite

Cette zone minéralisée est logée dans une pegmatite granitique blanchâtre de ≥10 m de largeur sur 100 m de longueur. La minéralisation en ETR est contenue dans la monazite. Cette dernière est disséminée dans la pegmatite sous forme d’agrégats de petits cristaux millimétriques, lesquels sont visibles à l’œil nu en affleurement et généralement corrodés. La pegmatite est datée à 1004,2 ±5 Ma (Turlin et al., 2019) et coupe le paragneiss à biotite du Complexe de la Plus-Value, d’âge pinwarien (1,5 Ga, Moukhsil et al., 2012, 2013a). La pegmatite contient un assemblage de quartz, feldspath potassique, plagioclase et localement de la biotite et de la muscovite. Du point de vue géochimique, elle est d’affinité hyperalumineuse et coïncide avec le champ des granites de type I à S (selon la classification de Chappell et White, 1974).

Zones minéralisées 13-AE-2149B : à allanite-Ce et monazite

Cette zone minéralisée correspond à un dyke de pegmatite granitique rosâtre de 60 à 80 cm d’épaisseur qui contient un assemblage de quartz, feldspath potassique, plagioclase, hornblende, allanite, monazite, biotite, magnétite, zircon et des traces d’apatite. La pegmatite injecte et coupe la mangérite foliée et porphyroïde de la Suite plutonique de Castoréum, datée à 1,39 Ga (Augland et al., 2015). Sur le terrain, on observe quelques gros phénocristaux disséminés d’allanite mesurant jusqu’à >10 cm de longueur. Les analyses effectuées en microscopie électronique à balayage (MEB) montrent de nombreux cristaux de silicates de terres rares (piergorite-Ce). Ces cristaux présentent une zonation très nette qui est marquée par une augmentation des teneurs en Si et Th et une diminution des teneurs en Fe et Ce du cœur vers la périphérie. La pegmatite est métalumineuse et coïncide avec le domaine des granites de type igné (Chappell et White, 1974). L’échantillon 13-AE-2149B1 de cette pegmatite a titré 8766 ppm ETR légères (1710 ppm Nd, 4130 ppm Ce), avec 766 ppm Th et 6340 ppm Zr.

 

 

Zone minéralisée d’Ernest (11-FS-1025)

La zone minéralisée d’Ernest est logée dans un dyke de pegmatite granitique à ETR et à Th. Le dyke mesure ~1 m d’épaisseur et s’injecte dans des intrusions de gabbronorite et de mangérite du Complexe de Canyon, daté à 1222 ±75 Ma (Moukhsil et al., 2013). La pegmatite est hématitisée, chloritisée et contient des traces de zircon et de magnétite. La minéralisation en ETR est portée par des grains de monazite millimétriques (1 %), des grains d’allanite et de xénotime-(Y) ainsi que des masses brunes. Celles-ci se composent d’un assemblage de pyroxène, thorite (ThSiO₄) et parisite (carbonate de terres rares légères) au centre et d’axinite (silicate de bore) en bordure (minéraux identifiés au microscope à balayage). Le dyke est concordant à la foliation de la gabbronorite. L’analyse de l’échantillon 11-FS-1025C a retourné 5496 ppm ETR total et 543,6 ppm Th.

Tableau 1 : Caractéristiques des minéralisations en ETR et Th dans le secteur I (région du barrage Daniel-Johnson)

 

Secteur I (région de la Côte-Nord, barrage Daniel-Johnson)
Zone minéralisée (aff. géofiche)	Teneur en ETRt et Th	Minéral		Roche hôte de la minéralisation			Roche encaissante
		Minéralisation	Autre minéral	Lithologie	Âge	Référence	Lithologie	Âge	Référence
Victor (11-TC-5047-C)	1724 ppm ETRt	Monazite	Zircon, feldspaths, grenat, muscovite, biotite et traces de chlorite, pyrite et ilménite	Monzogranite mylonitique	–	–	Suite de Louis (gabbronorite)	–	Moukhsil et al., 2011
Villion (12-AM-038-C)	5075,28 ppm ETRt	Monazite	Biotite, feldspath potassique	Dyke de pegmatite granitique rosâtre	–	–	Complexe de la Plus-Value (paragneiss et roches calcosilicatées)	1,5 Ga	Moukhsil et al., 2012, 2013a
13-TC-5008D	5065 ppm ETRt	Monazite	Biotite, feldspath potassique	Dyke de pegmatite granitique blanchâtre	1005,4 ±4,4 Ma, 996,7 ±5,3 Ma	Turlin et al., 2019
13-AM-10B	2170 ppm ETRt	Monazite	Feldspath potassique, biotite, traces de pyrite	Dyke de pegmatite granitique blanchâtre	–	–
13-AM-07A	4008 ppm ETRt (400 ppm Th)	Monazite, thorite	Biotite, quartz, feldspath potassique, zircon	Dyke de pegmatite granitique	–	–
13-AM-13A	6513 ppm ETRt (1130 ppm Th)	Monazite	Biotite, quartz, feldspath potassique, zircon	Dyke de pegmatite granitique blanchâtre	1004,2 ±2,1 Ma	Turlin et al., 2019
Ernest (11-FS-1025, 23-AM-6009-B)	5496 ppm ETRt (543 ppm Th)	Monazite, xénotime-Y, allanite, thorite, parisite	Zircon, magnétite, axinite, traces de sulfures	Dyke de pegmatite granitique hématitisé et chloritisé	944,9 ± 2,6 Ma	David (en préparation)	Complexe de Canyon (gabbronorite, mangérite)	1,2 Ga	Davis et Dion, 2012; Dunning et Indares, 2010; Lasalle et al., 2013; Moukhsil et al., 2013b
Picard_2 (12-AM-62-B)	7838,69 ppm ETRt (1600 ppm Th)	Monazite, thorite, carbonates à ETR	Feldspath potassique, apatite, plagioclase, quartz, biotite et traces de magnétite	Dyke de pegmatite granitique	–	–	Complexe de Canyon (monzonite quartzifère mylonitisée et gneissique)
Lac Paradis1 (04-TC-4211-B; 23-AM-6010-D)	2308 ppm ETRt	Monazite	Quartz, biotite, feldspaths, sulfures	Dyke de pegmatite blanchâtre	980,7 ± 1,9 Ma et 971,0 ± 5,6 Ma	David (en préparation)	Intrusion mafique à ultramafique à sulfures	–	Moukhsil et al., 2014
13-FS-1202C	6,04 % ETRt (0,28 % Th)	Allanite	Plagioclase, zircon, séricite	Dyke de pegmatite granitique blanchâtre	1004,2 ±3 Ma	Turlin et al., 2019	Complexe du Hulot (monzodiorite quartzifère)	1,4-1,37 Ga	Augland et al., 2015; Davis et al., 2015
13-TC-5072B	4809 ppm ETRt	Allanite	Quartz, feldspaths, zircon	Dyke de pegmatite blanchâtre à rosâtre	1001,9 ±3,9 Ma	Turlin et al., 2019	Suite plutonique de Bardoux (monzogranite)	1,5 Ga	Moukhsil et al., 2012, 2014;  Augland et al., 2015
13-AE-2149B	9242 ppm ETRt (766 ppm Th)	Allanite, monazite, piergorite	Biotite, magnétite, quartz, feldspaths	Dyke de pegmatite granitique	–	–	Suite plutonique de Castoréum (mangérite)	1,39 Ga	Augland et al., 2015
Bitmap               Allanite dominante                                                 Monazite dominante

 

 

 

Secteur II : Lac-Saint-Jean

Gîte de Crevier

Le gîte de Crevier est localisé dans un dyke pegmatitique constitué d’une syénite à néphéline de l’Intrusion alcaline de Crevier (957,5 ±2,9 Ma). La minéralisation en Nb-Ta est portée par le pyrochlore (Bergeron, 1980, Groulier et al., 2014, 2020; Moukhsil et El Bourki, 2021). Deux lignées de pyrochlores issues des processus de cristallisation fractionnée et de l’immiscibilité ont été documentées par Groulier et al. (2014). Les pyrochlores ont une origine magmatique (primaire) ou une origine secondaire tardimagmatique associée à la circulation des fluides (Groulier et al., 2014, 2020).

Carbonatite de Girardville

La carbonatite est minéralisée en Nb et ETR. Elle correspond à un dyke de 1 à 2 m d’épaisseur s’injectant dans la Suite intrusive de Sainte-Hedwige (1017 ±36 Ma Papapavlou, 2019). La carbonatite est constituée de calcite, d’une faible proportion de dolomite, de gros cristaux d’ilménite et de microcline, de biotite (phlogopite) et de traces d’ægyrine. Elle contient également d’autres minéraux accessoires comme du rutile, de la strontianite, de la baryte, de l’apatite (fluor-apatite), de l’hématite, de la monazite, du pyrochlore et des carbonates de terres rares (Saint-Laurent et al., 2023). Elle contient aussi des enclaves de syénite grise. Les teneurs peuvent atteindre 431 ppm Nb (22CS1-D9) et 2495 ppm ETR (p. ex. 22CS1-H1). Ces éléments sont concentrés dans le pyrochlore pour le Nb et l’apatite et la monazite pour les ETR. La carbonatite n’a pas été datée, mais se trouve dans la zone Waswanipi-Saguenay (Moorhead et al., 2000), qui comprend entre autres les carbonatites de Montviel (1894,2 ±3,5 Ma; David et al., 2006; Goutier, 2006) et de Lac Shortt (2652 Ma; Morasse, 1988 dans Nadeau et al., 2014), dans la Province du Supérieur, et celle de Saint-Honoré (582,2 ±1,8 Ma; Néron et al., 2018), dans la Province de Grenville. Une deuxième zone (Nottaway) contient la Carbonatite de Dolodau (2631 ±8 Ma; Augland et al., 2016; Bédard et Chown, 1992). La Carbonatite de Crevier (957 ±2,9 Ma; Groulier et al., 2020) est localisée légèrement à l’écart de ces deux zones. Au point de vue géochronologique, on peut considérer que les carbonatites de Girardville et de Saint-Honoré se sont mises en place à la même période.

Zone minéralisée d’Aligas

La zone minéralisée d’Aligas est caractérisée par une roche ultramafique (clinopyroxénite) à trace d’olivine injectée de syénite hétérogranulaire de l’Intrusion de Rivière Noire. La minéralisation en ETR est logée dans l’apatite et probablement dans la titanite. En effet, la roche contient >10 % d’apatite; localement, la titanite peut atteindre 25 % de la roche et est associée à de l’augite et à des phénocristaux de feldspath potassique. Ces derniers contiennent des inclusions de titanite. L’intrusion apparaît sous la forme de lentilles irrégulières dans un périmètre de ~5 km de long sur 3 km de large, selon un axe NW-SE (140°/45°). Elle est contenue dans le couloir Waswanipi-Saguenay qui rejoint le complexe de Saint-Honoré. Des figures de mélange de magmas ultramafique et syénitique sont observées ici et là dans l’intrusion. Les teneurs retournées sont de 2427 ppm ETR et de 4,57 % P₂O₅ (1,99 % P) sur un échantillon choisi (21-GS-2094A1).

 

Zone minéralisée Du Semoir

La zone minéralisée Du Semoir est constituée d’injections (dykes) de pegmatite de 50 cm à 1 m de puissance qui coupent une gabbronorite à traces de sulfures (<2 % pyrite et pyrrhotite). La pegmatite est de composition granitique et contient de la magnétite (10-15 %), du quartz et du feldspath alcalin. La minéralisation en ETR-Th est portée par ~1 % d’allanite associée à la thorite. Cette dernière est de teinte noirâtre et de taille millimétrique. Deux échantillons choisis, prélevés en 2022 et 2023, ont rapporté respectivement des teneurs de 2542 ppm ETR total, 408 ppm Th et 2500 ppm Zr (22-AM-33B1) et 1302 ppm ETR total, 361 ppm Th et 1799 ppm Zr (22-AM-33B2).

Tableau 2 : Caractéristique de la minéralisation en ETR ± Nb-Th dans le secteur II (région du Lac-Saint-Jean)

Secteur II (région du Lac-Saint-Jean)
Zone minéralisée (aff. géofiche)	Teneur en ETRt (Nb, Th, P)	Minéral		Roche hôte de la minéralisation			Roche encaissante
		Minéralisation	Autre minéral	Lithologie	Âge	Référence	Lithologie	Âge	Référence
Gîte Crevier	(1912 ppm Nb, 1728 ppm Ta)	Pyrochlore	Néphéline, albite, zircon, apatite, sodalite, pyrite, pyrrhotite	Dyke de syénite pegmatitique	957 Ma	Groulier et al., 2020	Intrusion alcaline de Crevier (syénite à néphéline)	957,5 Ma	Groulier et al., 2020
Lac Tommy (21-FS-4033, 23-AM-6007)	666,67 ppm ETRt (469 ppm Nb)	Pyrochlore, allanite	Feldspath potassique, magnétite, quartz, biotite	Dyke de pegmatite	998,3 ±3,91 Ma	David, en préparation	Jotunite	–	–
Carbonatite de Girardville	ETRt variable, 1647 ppm ETRt (137 ppm Nb)	Apatite, ilménite, pyrochlore	Calcite, microcline, biotite, phlogopite, aegirine, fluorine	Carbonatite	–	–	Suite intrusive de Sainte-Hedwidge (granite à feldspath alcalin)	1017 Ma (1095-1053 Ma)	Papapavlou et al., 2019, 2020
Grand lac Brochet (21-FS-4082)	2440,31 ppm ETRt (6,52 % P2O5)	Apatite	Calcite, biotite	Dyke de carbonatite	–	–	Suite intrusive de Tommy	1038 Ma	David en préparation
Aligas (22-GS-2094-A)	2427 ppm ETRt (4,57 % P2O5)	Allanite, apatite, titanite	Clinopyroxène, feldspath potassique, calcite, olivine, orthopyroxène, magnétite, zircon	Intrusion ultramafique	1167 Ma	David, en préparation	Intrusion de Rivière Noire	–	El Bourki et Moukhsil, 2022
Ravalement-3 (22-EG-3055)	(678 ppm Nb, 11,3 ppm Ta, 253 ppm Th)	Pyrochlore	Magnétite, plagioclase antiperthitique, feldspath potassique, quartz, biotite	Dyke de granite à feldspath alcalin pegmatite	–	–	Complexe de Barrois (paragneiss à biotite)	1,2 Ga	Papapavlou et al., 2021
Niobithor (20-AM-147-C)	0,3 % ETRt (551 ppm Nb, 732 ppm Th)	Allanite, pyrochlore	Quartz, feldspaths, magnétite, biotite, apatite, zircon	Dyke de pegmatite granitique	1009 ±12 Ma	Alves et al., 2023	Complexe de Barrois (gneiss granitique)		Papapavlou et al., 2022
Lac du Milieu (23-AM-6005-C1)	12011 ppm (992 ppm Th)	Allanite	Biotite, feldspath potassique, plagioclase, quartz, biotite, magnétite	Mangérite verte et grise; dyke de pegmatite	992 ±6,7 Ma	David, en préparation	Suite intrusive de Sainte-Hedwidge (granite à feldspath alcalin)	1017 Ma	Papapavlou et al., 2019, 2020
Ravalement-1 (22-GS-2204, 22-GS-2203)	6756 ppm ETRt(417 ppm Th)	Allanite	Biotite chloritisée, feldspath potassique hématitisé, traces de muscovite et d’apatite	Dyke de pegmatite granitique blanchâtre et granite à feldspath alcalin	–	–	Suite plutonique de Grondin, Complexe de Barrois (paragneiss)	1,2 Ga	Papapavlou et al., 2019, 2020
Ravalement-2 (22-EG-3060)	6404 ppm ETRt (387 ppm Th, 85,90 ppm Nb)	Allanite	Magnétite, feldspaths, quartz, biotite	Injections de syénite à quartz et à feldspath alcalin	–	–	Complexe de Barrois (paragneiss à biotite)	1,2 Ma	Papapavlou et al., 2020
ME-1165 (22-ME-1165)	2357 ppm ETRt (662 ppm Th)	Allanite	Feldspath potassique, quartz, magnétite, biotite, pyrite	Dyke de pegmatite granitique	–	–	Suite intrusive de Sainte-Hedwidge (granite à feldspath alcalin)	1017 Ma	Papapavlou et al., 2019, 2020
Du Semoir (22-AM-33)	2542 ppm ETRt (408 ppm Th)	Allanite	Magnétite, quartz, feldspath alcalin	Injection pegmatitique de composition granitique	944,1 ±1,5 Ma	David, en préparation	Suite intrusive de Sainte-Hedwidge (gabbronorite)
Beaudet (20-FM-2119-B)	1861,25 ppm ETRt	Allanite	Orthopyroxène, clinopyroxène, apatite, biotite	Dyke de syénite grise	–	–	Suite intrusive de Sainte-Hedwidge		Papapavlou et al., 2019, 2020; Davis et al., 2015
ME-1163 (22-ME-1163)	5568 ppm ETRt (23,90 ppm Nb, 597 ppm Th)	Allanite	Feldspaths, quartz, magnétite, épidote, biotite, apatite, pyrite	Dyke de pegmatite blanchâtre	–	–	Complexe de Barrois (gneiss granitique)	1,2 Ga	Papapavlou et al., 2019, 2020
Jeb (20-ME-1087-C)	10561,01 ppm ETRt	Allanite	Quartz, feldspath potassique, biotite, magnétite	Dyke pegmatitique syénitique	–	–	Suite intrusive de Jean-Marie (mangérite)	–	–
ETRAli (20-AM-41)	4827,88 ppm ETRt (1230 ppm Th, 20,4 ppm Nb)	Allanite, monazite, thorite	Biotite, magnétite, quartz, feldspath potassique	Dyke de pegmatite granitique enrichi en potassium	–	–	Complexe de Barrois (migmatite)	1,2 Ga	Moukhsil et El Bourki, 2021
Allanite dominante                    Apatite dominante dans les carbonatites                      Pyrochlore dominant                   .Allanite et apatite dominantes dans la roche ultramafique                   Allanite ou pyrochlore dominant

 

Secteur III: région de La Tuque

Zone minéralisée de Haltaparche

La zone minéralisée de Haltaparche est constituée d’un dyke de pegmatite granitique de teinte blanchâtre de ~3 m de largeur. Celui-ci montre une texture graphique. Il coupe la charnockite de la Suite plutonique de Hibbard 3 (mPhid3), d’âge pinwarien (1468 ±7 Ma; Moukhsil et al., 2015). La pegmatite contient de gros cristaux de biotite et des cristaux millimétriques d’allanite. Cette dernière prend la forme de petites baguettes allongées avec une texture fibroradiée en son pourtour. La pegmatite a une affinité métalumineuse et coïncide avec le champ des granites de type I (origine ignée, Chapell et White, 1974).

L’analyse des données géochimiques de la pegmatite minéralisée montre que la teneur en Th est proportionnelle à la concentration en ETRt, à l’inverse du Nb qui semble enrichi dans un échantillon à faible contenu en ETRt.

 

 

Zone minéralisée de Blanchette-1

La zone minéralisée de Blanchette-1 est localisée dans un dyke de pegmatite granitique de teinte rosâtre de ~1 m d’épaisseur injecté dans un paragneiss à graphite du Complexe de Wabash (<1204 Ma; Moukhsil et al., 2015). La pegmatite est composée de feldspath potassique-plagioclase-amphibole-zircon-allanite-thorite ± magnétite ± carbonates de terres rares. La magnétite est localisée autour des amphiboles et semble être associée à la minéralisation de terres rares. La minéralisation en ETR est concentrée dans l’allanite, dont la concentration peut atteindre localement 10 % de la roche, et dans la parisite (carbonate de ETR). L’allanite apparaît sous forme de baguettes centimétriques et est associée à la thorite (5 %). L’allanite est concentrée localement dans le centre du dyke, tandis que la thorite se trouve généralement en inclusions dans l’allanite. Le zircon (<10 %) se trouve en petits cristaux xénomorphes disséminés ou en inclusions dans la biotite. L’âge obtenu pour cette pegmatite est de 1060,8 ± 6,9 Ma (Coulombe et al., en préparation).

D’un point de vue géochimique, la pegmatite minéralisée en ETR et Th est d’affinité métalumineuse à hyperalumineuse et coïncide avec le domaine des granites d’origine ignée (type I, selon la classification de Chappell et White, 1974). Ceci pourrait expliquer que la pegmatite est issue d’un fractionnement ou d’une fusion partielle d’une roche ignée plutôt que d’une roche métasédimentaire (Complexe de Wabash). À noter que le mobilisat granitique échantillonné dans les paragneiss du Wabash, aux environ de la pegmatite (Coulombe et al., 2023) ne sont ni minéralisés en ETR, ni en Th. D’ailleurs, seuls les échantillons de la pegmatite enrichie en ETR (allanite) présentent aussi un enrichissement en Th (thorite). Cette observation montre la relation étroite entre les deux minéraux.

L’analyse à la microsonde électronique (CAMECA SX-100) indique que l’allanite est de type Ce (11 % Ce₂O₃, 5,6 % La₂O₃, 3,45 % Nd₂O₃) et que la parisite contient ~2,5 fois plus de terres rares que l’allanite (24,5 % Ce₂O₃, 18,5 % La₂O₃, 12 % Nd₂O₃). La parisite est surtout observée dans les fractures. L’analyse globale de l’échantillon 16-GC-1051E1 de la pegmatite minéralisée a donné des teneurs de 26 967 ppm ETR (dont 4090 ppm Nd), de 4070 ppm Th et de 6790 ppm Zr.

 

Syénite à ETR

Zone minéralisée de Sabot

Plusieurs affleurements de la Suite intrusive de Toad ont donné des teneurs en éléments des terres rares dépassant 1000 ppm ETR. La zone minéralisée de Sabot est logée dans une syénite quartzifère en contact avec une syénite à orthopyroxène assignée à la Suite intrusive de Toad (981,6 ±5,5 Ma; Coulombe et al., 2023). Ces deux unités sont coupées par un dyke de gabbronorite de la Suite de Roc. Les deux suites sont injectées dans la Suite plutonique de Vermillon (1350 Ma; David, 2018). La syénite quartzifère est à grain moyen et présente une légère foliation. Elle contient un assemblage de feldspath potassique-hornblende-quartz-biotite ± pyrite ± magnétite ± allanite ± apatite ± carbonates de terres rares ± calcite. La roche contient 10 % de minéraux opaques (pyrite et magnétite). La pyrite présente localement une couronne de magnétite. La biotite, l’allanite et les carbonates se trouvent en bordure des minéraux opaques. L’apatite prend la forme de petits cristaux disséminés.

Les minéraux porteurs de terres rares sont l’allanite et les carbonates (parisite). L’analyse à la microsonde électronique (CAMECA SX-100) indique que l’allanite est de type Ce (10 % Ce₂O₃, 5 % La₂O₃, 3,2 % Nd₂O₃) et que la parisite contient ~2,5 fois plus de terres rares que l’allanite (24 % Ce₂O₃, 18 % La₂O₃, 12 % Nd₂O₃). La parisite est surtout observée dans les fractures. L’analyse de l’apatite indique qu’il s’agit de la fluoroapatite et qu’elle ne contient pas d’éléments de terres rares.

 

Zone minéralisée de Keyser

La syénite de la Suite intrusive de Rhéaume (1019 Ma; David, 2018) est connue pour sa minéralisation en terres rares localisée dans l’allanite (zone minéralisée de Keyser). Cette dernière est disposée en baguettes millimétriques dans la syénite. L’échantillon choisi 16-AE-2126-A1 a donné des valeurs de 3142 ppm ETR, dont 519 ppm Nd.

 

Tableau 3 : Caractéristiques de la minéralisation en ETR ± Nb ± Th dans le secteur III (région de La Tuque)

 

Secteur III (région de La Tuque)
Zone minéralisée (aff. géofiche)	Teneur en ETRt (Nb, Th)	Minéral		Roche hôte de la minéralisation			Roche encaissante
		Minéralisation	Autre minéral	Lithologie	Âge	Référence	Lithologie	Âge	Référence
Sabot (16-LC-4052-B)	2086 ppm ETRt	Allanite-parisite	Feldspath potassique, hornblende, quartz, biotite, fluorapatite, pyrite, magnétite, calcite	Syénite quartzifère	–	–	–	–	–
Keyser (16-AE-2126-A)	3142 ppm ETRt	Allanite	Quartz, feldspaths, biotite	Syénite quartzifère	–	–	Suite intrusive de Rhéaume	1019 Ma	David, 2018
Haltaparche (14-FS-1203-B)	8336 ppm ETRt	Allanite, bastnaésite	Quartz, feldspaths, biotite	Dyke de pegmatite granitique	–	–	Suite plutonique de Hibbard (charnockite)	1468 Ma (1004 Ma métamorphisme)	Moukhsil et al., 2015
FT-1057 (22-FT-1057)	13 990 ppm ETRt	Allanite	Feldspaths, quartz, magnétite, amphibole, grenat, titanite	Dyke de pegmatite granitique	–	–	Intrusions de Windigo (granite à feldspath alcalin)	1030 Ma (22-FT-1048)	David, en préparation
Lac Fogh (14-FT-10)	5,19 % ETRt (>5000 ppm Th)	Allanite	Quartz, feldspath potassique, pyrite	Dyke de pegmatite	–	–	Suite plutonique de Pope (Leucogranite)	1350 Ma (1088 Ma métamorphisme)	David, 2018
FT-1065 (22-FT-1065)	3489 ppm ETRt (402 ppm Th)	Allanite, monazite	Quartz, feldspaths, biotite, clinopyroxène, apatite, zircon, grenat	Dyke de syénite quartzifère à feldspath alcalin, pegmatite	1038,4 ±1,8 Ma	Alves et al., 2023	Complexe de Wabash (paragneiss)	1,2 Ga	Moukhsil et al., 2015
Blanchette-1 (16-GC-1051-E)	26 967 ppm ETRt (4070 ppm Th)	Allanite, parisite, thorite	Biotite, quartz, feldspath potassique	Dyke de pegmatite granitique	1060 Ma	Coulombe et al., 2023	Complexe de Wabash (paragneiss)	1,2 Ga
Bardy (16-AM-122-D)	6848 ppm ETRt	Allanite, parisite	Quartz, feldspaths, biotite, amphibole, apatite, zircon, grenat, traces de pyrite	Dyke de pegmatite granitique	1058 Ma	Alves et al., 2023	Suite de Roc (gabbronorite)	1012 Ma (métamorphisme)
Coucoucache (16-GC-1206-A)	7639 ppm ETRt (1570 ppm Th)	Allanite, thorite	Feldspaths, quartz, biotite	Dyke de pegmatite granitique	–	–	Complexe de Wabash	1,2 Ga
Lac Baude (22-PA-4023)	2,8 % ETRt (900 ppm Th, 2100 ppp Nb)	Allanite, pyrochlore, columbite	Quartz, feldspaths, biotite, amphibole, apatite, zircon, ilménite, traces de pyrite	Dyke de pegmatite granitique	1056,8 ±1,2 Ma	Alves et al., 2023	Granite, migmatite, Métagabbro	–	Bernard, 2020
Lac du Relais (22-PA-4001, 23-AM-6016)	0,39 % ETRt (0,49 % Nb, 768 ppm Th)	Allanite, pyrochlore, xénotime	Quartz, feldspaths, biotite, zircon, magnétite	Réseaux de dykes de pegmatite granitique	1017,5 ±2,2 Ma 1001,6 ±5,7 Ma (monazite)		Complexe de Wabash/Intrusions de Windigo	1,2 Ga, 1030 Ma (22-FT-1048)	Talla Takam et Moukhsil, 2023; David, en préparation; Ouellet, 2015
.                Allanite dominante                         Allanite et pyrochlore                           Allanite dominante dans la syénite quartzifère

 

 

 

 

 

Géologie structurale

Les dykes de pegmatite granitique ou syénitique ne montrent pas qu’une seule direction préférentielle. En revanche, ils ont des contacts nets et coupent les roches encaissantes dans les trois secteurs étudiés. Dans les secteurs II et III, il semble que quelques dykes de pegmatite à ETR soient orientés de façon subparallèle aux zones de déformation dans lesquelles ils se sont mis en place (zones de cisaillement de Windigo et de Saint-Fulgence).

 

Secteur I

Les dykes de pegmatite minéralisés ne semblent pas avoir d’orientation unique, bien que quelques dykes aient une direction NW-SE à E-W. Le contrôle structural régional de la mise en place de ces dykes n’est donc pas évident à démontrer à ce stade de notre étude.

 

Secteur II

Les dykes de pegmatite minéralisés ne montrent pas d’orientation préférentielle dans le secteur II. Cependant, on remarque une direction dominante NW-SE subparallèle aux grandes structures (failles normales, zones de cisaillement et de chevauchement) qui traversent le secteur et concordent avec la zone Waswanipi-Saguenay. 

Secteur II – Projet Lac Jalobert

Zone minéralisée 23-GS-6090 : secteur SE du feuillet 22D10

La Zone de cisaillement de Saint-Fulgence est plus ou moins documentée dans la région du lac Jalobert (coin SE du feuillet 22D10). Un couloir parallèle à cette zone renferme des pegmatites granitiques sous forme de dykes et de veines enrichies en ETR et Th (valeurs allant jusqu’à 3000 cps au scintillomètre RS 230). Dans ce couloir, les pegmatites s’étendent sur plusieurs kilomètres (5 km) de longueur sur une largeur variable de 10 à 15 m. Les pegmatites sont intrusives dans une roche mafique amphibolitisée similaire à la roche contenue dans la Faille de Saint-Fulgence ailleurs dans la région du Saguenay. Il est à noter que les dykes et les injections de pegmatite minéralisés sont déformés, localement transposés et leur orientation varie de 25° à 70°. Cette dernière est subparallèle à celle de la Zone de cisaillement de Saint-Fulgence (30° à 55°).

Secteur III

Zone de cisaillement de Windigo

Dans cette zone de cisaillement, les zones minéralisées en éléments de terres rares (Lac Fogh, FT-1065, Lac du Relais et FT-1057) se répartissent sur une distance de ~16 km et suivent une direction plus au moins N-S qui est subparallèle à la faille majeure et aux zones de décrochement senestre formant cette zone de déformation. Ces zones minéralisées sont localisées dans des dykes de pegmatite granitique injectés dans des granites à feldspath contenant du grenat, de l’orthopyroxène et localement de la sillimanite (Intrusions de Windigo; 1030 ±5 Ma, David, en préparation). Ces granites ont été interprétés comme des granites d’anatexie issus de la fusion partielle des paragneiss à graphite (Complexe de Wabash; 1204 Ma, Moukhsil et al., 2015) coincés dans ce couloir (Talla Takam et Moukhsil, 2023).

Orientation des dykes pegmatitiques dans les secteurs étudiés

Aucune orientation préférentielle de l’ensemble des dykes minéralisés ne se démarque dans les trois secteurs étudiés, ni même à l’échelle de la Province de Grenville.

Métamorphisme

Les trois secteurs d’études affichent un métamorphisme de haut grade (faciès des granulites), localement rétrogradé au faciès supérieur des amphibolites. Les zones minéralisées en ETR-Th-Nb-Ta ne sont pas métamorphisées et montrent des textures magmatiques et une minéralogie à quartz, feldspath potassique, plagioclase ± magnétite et ilménite, avec des traces de biotite, sans orthopyroxène.

 

Altérations : autres travaux de microsonde et micro-XRF

Les altérations hydrothermales répertoriées dans les pegmatites granitiques à ETR correspondent à celles subies par la modification de l’allanite. En effet, dans un exemple documenté (zone minéralisée de Haltaparche), les photographies et analyses prises sur une allanite altérée par microscope à balayage montrent une zonation en sa bordure avec une perte en Ca, Fe et ETR et un enrichissement en Th (thorite ou thorianite?). Dans la même allanite, on observe également une transformation en bastnaésite (carbonate de ETR) attribuée à une altération hydrothermale de basse température ou à une altération supergène.

 

Discussion

 Dans le secteur I, Turlin et al. (2019) ont établi une source crustale pour la plupart des minéralisations en ETR et ont démontré que les dykes de pegmatite proviennent de la fusion partielle des roches métasédimentaires protérozoïques du Groupe de Gagnon, localisées dans le Parautochtone. Les résultats d’analyse de l’isotope d’hafnium (David, en préparation) sur la zone minéralisée d’Ernest, dans le secteur I, sont comparables à ceux de Turlin et al. (2019). Les données isotopiques du hafnium des minéralisations en ETR étudiées dans le secteur II indiquent une source crustale pour les zones minéralisées de Lac Tommy et Du Semoir. Dans le secteur III, les travaux sur des isotopes de Lu-Hf de Coulombe et al. (2023) indiquent une source crustale dérivant d’un protolite igné pour la pegmatite granitique de Blanchette-1. Ils suggèrent que la pegmatite granitique et la Suite intrusive de Toad (enrichie en ETR) n’ont aucun lien génétique. La source de cette pegmatite serait une roche ignée plus ancienne telle la Suite plutonique de Vermillon (Coulombe et al., 2023). Dans le secteur III, Augland et al. (2017) ont établi que la source des magmas des intrusions syénitiques proviendrait de la fusion partielle du manteau lithosphérique sous-continental.

Les âges de mise en place des pegmatites et des syénites, avec ou sans minéralisation en ETR ±Nb ±Ta, se répartissent en quatre périodes pour les trois secteurs. Les plus jeunes se sont mises en place entre 1018 et 985 Ma (Grenvillien tardif) et <985 Ma (Post-grenvillien); et les plus anciennes entre 1060 et 1018 Ma (Grenvillien précoce et Grenvillien moyen). Le Grenville tardif à Post-Grenvillien semble la période la plus propice à la mise en place des dykes minéralisés en ETR-Nb-Ta. Ceci nous indique que durant cette période, il y aurait eu une relaxation de l’Orogène grenvillien, aussi accompagnée d’un magmatisme alcalin jusqu’à 957 Ma (p. ex. Intrusion alcaline de Crevier). 

 

Conclusion

Plusieurs types de minéralisations en ETR-Th-Nb-Ta sont présents dans les trois secteurs :

1. minéralisation associée à des dykes pegmatitiques de composition granitique;
2. minéralisation associée à des syénites alcalines (intrusions, dykes);
3. minéralisation associée à des carbonatites;
4. minéralisation associée à des roches ultramafiques.

 

Les minéralisations en ETR-Th-Nb-Ta dans les trois secteurs sont :

1. à allanite dominante;
2. à monazite dominante;
3. à pyrochlore;
4. à apatite/titanite.

 

Les minéralisations sont mises en place lors de deux périodes géologiques dans les trois secteurs : Post-grenvillien à Grenvillien

1. Secteur I : 1001 à 1005 Ma (Grenvillien tardif)
2. Secteurs II et III :

• <985 Ma (Post-grenvillien; Crevier = 957,5 ±2,9 Ma [Groulier et al., 2020]; Cormoran = 979 ±19 Ma [Alves et al., 2023]);
• 1018 à 985 Ma (Tardi-grenvillien; zones minéralisées : Lac du Relais, 1017,5 ±2,2 Ma; Lac Jacques = 1009 ±20 Ma [1001,6 ±5,7 Ma monazite]; Blanchette-2 = 1004,8 ±7,3 Ma; Niobithor = 1009 ±12 Ma [Alves et al., 2023]; Bardy = 1004,8 ±4 Ma [Alves et al., 2023]);
• 1050 à 1018 Ma (Grenvillien moyen; zones minéralisées : FT-1065 = 1038,4 ±1,8 Ma);
• 1080 à 1050 Ma (Grenvillien précoce; zones minéralisées : Blanchette-1 = 1061,7 ±6 Ma [Coulombe et al., 2023]; Lac Baude = 1056,8 ±1,2 Ma).

 

 

La source des minéralisations est variable dans les trois secteurs :

1 – Secteur I : fusion de la croûte continentale et des roches métasédimentaires pour la plupart des zones minéralisées;

2 – Secteurs II et III : 

• fusion de la croûte continentale des roches ignées plutoniques;
• fusion de la croûte mantellique (à valider par l’étude des minéralisations);
• cristallisation fractionnée des syénites alcalines (à valider par l’étude des minéralisations).

 

À retenir pour les prochains travaux d’exploration

Les dykes étudiés ne sont pas très larges et n’affleurent pas en essaims sur toute la superficie du terrain à l’étude. Des travaux de géophysique et une cartographie détaillée, jumelés à la cueillette de données par scintillomètre au sol pourraient aider grandement à définir les extensions de ces dykes et le volume en surface.

Grâce aux données compilées suite à nos travaux dans l’Allochtone de la Province de Grenville, il s’avère que des caractéristiques lithologiques, minéralogiques et isotopiques ainsi que de la source et de l’âge des dykes pegmatitiques et des syénites ont permis de faire ressortir deux secteurs distincts. Les deux secteurs sont distribués de part et d’autre de la Zone de cisaillement de Saint-Fulgence. On doit tenir compte de ces différences lors de l’établissement d’un modèle géodynamique de mise en place des zones minéralisées en ETR-Th-Nb-Ta.

 

Collaborateurs

Auteurs	Abdelali Moukhsil, géo., Ph. D. abdelali.moukhsil@mrnf.gouv.qc.ca Mhamed El Bourki, géo., M. Sc. mhamed.elbourki@mrnf.gouv.qc.ca
Géochimie	Olivier Lamarche, géo., M. Sc.
Géophysique	Rachid Intissar, géo., M. Sc.
Évaluation de potentiel	Virginie Daubois, géo., M. Sc.
Logistique	Marie Dussault, coordonnatrice
Conformité du gabarit et du contenu	François Leclerc, géo., Ph. D.
Accompagnement /mentorat et lecture critique	Fabien Sogadi, géo., Ph. D.
Organisme	Direction générale de Géologie Québec, Ministère des Ressources naturelles et des Forêts, Gouvernement du Québec

 

 

Remerciements

Nous tenons à remercier Hélène Legros et Maxym-Karl Hamel-Hébert pour des discussions lors de la visite des zones minéralisées en ETR-Th-Nb. Nous tenons également à remercier Bertrand Rottier, Pedro Alves, Samuel Coulombe, Francis Talla Takam et François Turlin pour des échanges et discussions qui ont été très profitables, en plus de nous avoir permis d’utiliser des données sur des dykes minéralisés en ETR.

Références

Publications du gouvernement du Québec

Autres publications