Caractérisation des carbonatites à Nb-ETR de la zone Waswanipi-Saguenay, Province de Grenville, Québec, Canada

 

L’Essentiel

Les carbonatites, ou intrusions carbonatitiques, sont des roches ignées contenant ≥50 % de carbonates. Elles sont notamment connues pour être associées à des ressources actuellement stratégiques pour le Québec : des minéralisations en niobium (Nb) et en éléments de terres rares (ETR). Un potentiel minéral élevé associé à des carbonatites a été identifié dans le couloir ou la zone Waswanipi-Saguenay, dans la partie centrale de la Province de Grenville (Moukhsil et El Bourki, 2023) et plusieurs zones minéralisées, telles que Crevier et la mine Niobec de Saint-Honoré sont actuellement en exploration et en exploitation, respectivement (p. ex. Groulier et al., 2020; Néron et al., 2018). Cette étude a pour but de mieux caractériser ces intrusions et les minéralisations associées. La première approche est la caractérisation pétrographique sur le terrain. L’ensemble des carbonatites montrent notamment des interactions avec les roches silicatées adjacentes (couramment sous la forme de glimmérites), et présentent généralement des phases tardives riches en fer telles que l’hématite ou la pyrite. La minéralisation en Nb (pyrochlore) est communément associée à de fortes concentrations en phosphore, ce qui a motivé l’étude de l’apatite. La chimie de cette dernière (éléments traces) est encore à définir pour certaines localités et sera abordée subséquemment. Néanmoins, l’âge de cristallisation a été calculé pour la majorité des localités et montre plusieurs épisodes distincts. Les premiers résultats montrent que le premier épisode aurait formé les zones minéralisée de Crevier et de la carbonatite de Girardville, suivi d’un deuxième épisode ayant remobilisé la minéralisation de Crevier et formé celle du Grand Lac Brochet. Un épisode plus tardif à la fin du Néoprotérozoïque aurait ensuite formé les carbonatites de Saint-Honoré (Mine Niobec) et de Shipshaw (Terres Rompues). La source de ces magmas régionaux, dont l’enrichissement est variable, reste à définir et fera l’objet d’études à venir.

Introduction : problématique et objectifs

Les carbonatites sont des roches ignées résultant de la cristallisation fractionnée de magmas carbonatés dans la croûte terrestre. Ces roches contiennent ≥50 % de carbonates et ≥20 % de silice (SiO₂). Les carbonates sont généralement représentées par une minéralogie à calcite, dolomite, sidérite ou ankérite (Mitchell et Gittins, 2022). Les carbonatites se mettent majoritairement en place dans des contextes tectoniques de type continental intraplaque à proximité de cratons, mais aussi dans des contextes orogéniques de rift et de plateau continental (c.-à-d. Large Igneous Province; Humphreys-Williams et Zahirovic, 2021). Elles sont génétiquement associées à une grande variété de roches allant d’ensembles ultramafiques à des complexes silicatés alcalins (Wooley et Kjarsgaard, 2008).

Problématique régionale

Les carbonatites sont connues pour être associées à des minéralisations en niobium (Nb) et en éléments de terres rares (ETR), ressources actuellement stratégiques pour le Québec (Plan québécois pour la valorisation des minéraux critiques et stratégiques) et dans le monde. Ces ressources sont notamment importantes pour la fabrication d’alliages et la production de composants électroniques utilisés dans les hautes technologies et les énergies propres (Boily et Gosselin, 2012; Simandl et al., 2021).

Le Canada est actuellement le deuxième plus grand producteur mondial de Nb après le Brésil (Mackay and Simandl, 2014) et se place parmi les cinq pays ayant le plus de ressources en ETR, le premier étant la Chine (Castor, 2008). De nombreuses zones ont notamment un bon potentiel dans la province de Québec (Boily et Gosselin, 2012; Orris et Grauch, 2002). Néanmoins, très peu d’exploitations existent actuellement sur le territoire canadien (Niobec au Québec et Nechalacho dans les Territoires du Nord-Ouest).

Le Québec a fait l’objet de plusieurs campagnes de caractérisation des minéralisations à Nb-ETR (Moukhsil et El Bourki, 2021, El Bourki et Moukhsil, 2022, Moukhsil et El Bourki, 2023). Un fort potentiel a été identifié dans la zone Waswanipi-Saguenay, dans la partie centrale du Grenville (Moukhsil et El Bourki, 2023). Plusieurs gisements ont notamment fait l’objet d’études académiques approfondies, tels que Crevier et la mine Niobec à Saint-Honoré, actuellement en exploration et en exploitation, respectivement (p. ex. Groulier et al., 2020; Néron et al., 2018).

Objectifs de cette étude

Cinq intrusions particulièrement prometteuses dans la zone Waswanipi-Saguenay et ont été choisies pour débuter cette étude : 1) l’Intrusion alcaline de Crevier, 2) la carbonatite du Grand Lac Brochet, 3) la carbonatite de Girardville, 4) la carbonatite de Shipshaw, et 5) la Carbonatite de Saint-Honoré. Ces cibles ont toutes été identifiées comme porteuses des minéralisations à Nb-ETR et sont indexées comme des zones minéralisées (indices) métalliques dans le SIGÉOM (Crevier, Grand Lac Brochet, Carbonatite de Girardville, Terres Rompues, Mine Niobec). À ce jour, peu de documents existent sur ces cibles, mais des études universitaires ont permis de caractériser les aspects suivants : (i) les relations entre les intrusions silicatées et carbonatitiques, (ii) les éléments traces dans certains minéraux portant la minéralisation à Nb-ETR (Néron et al., 2018; Solgadi et al., 2015; Tremblay et al., 2015), et (iii) l’âge des intrusions magmatiques (Solgadi et al., 2015).

Ces zones minéralisées constituent un ensemble de systèmes carbonatitiques partageant des contextes similaires à l’échelle locale (de l’indice) et régionale. L’aspect le plus flagrant est leur agencement suivant l’axe de la zone Waswanipi-Saguenay (Gauthier et Chartrand, 2005; Kumarapeli et Saull, 1966). Cet agencement tend à suggérer un contrôle structural commun. De plus, plusieurs auteurs soulignent des processus communs, notamment la présence de processus hydrothermaux impliqués lors de la remobilisation du Nb et des ETR (Groulier et al., 2020; Néron et al., 2018).

Ce projet a pour but d’apporter des contraintes nouvelles sur les processus magmatiques et hydrothermaux impliqués dans la formation des minéralisations à Nb-ETR de la zone Waswanipi-Saguenay dans la partie centrale de la Province de Grenville afin d’établir un modèle régional de mise en place. Pour cela, la présente étude se concentre sur une synthèse des travaux publiés ainsi que la caractérisation pétrographique, minéralogique et géochimique des intrusions ciblées. Ce projet, ayant débuté en 2022, sera bonifié dans les années à venir.

Méthode de travail

Travaux antérieurs

 

Le tableau ci-dessous présente une liste des travaux réalisés dans le secteur d’étude. 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
Moukhsil et El Bourki 2021, 2022	Cartographie à l’échelle 1/85 000	Travaux de cartographie détaillés
Moukhsil et El Bourki 2023	Bulletin métallogénique	Synthèse des minéralisations à Nb-ETR de la Province de Grenville
Desjardins, 2022; Néron et al., 2018; Tremblay et al., 2017; Vasyukova et Williams-Jones 2023;	Études du gisement de Saint-Honoré	Études géochimiques, pétrographiques et isotopiques
Block et al., 2011	Étude de la zone minéralisée de Shipshaw	Études géochimiques et pétrographiques
Saint-Laurent et al., 2023	Étude de la zone minéralisée de Girardville	Études géochimiques et pétrographiques
Groulier et al., 2014, 2020	Étude de la zone minéralisée de Crevier	Études géochimiques, pétrographiques et isotopiques

Contexte géologique

La majorité des carbonatites du Québec se situent dans la Province de Grenville, délimitée par les provinces du Supérieur et de Churchill au nord et les roches sédimentaires de la Plate-forme du Saint-Laurent et des Appalaches au sud (Hocq et al., 1994). La Province de Grenville représente une superficie de près de 495 000 km² et s’étend sur >2000 km selon une orientation NE (Hocq et al., 1994). Elle est subdivisée en deux sous-domaines, soit le Parautochtone et l’Allochtone (Rivers et al., 1989). Le Parautochtone est délimité par le front de Grenville au nord-ouest (limite avec la Province du Supérieur) et la Zone de charriage de l’Allochtone (« Allochton Boundary Thrust », ABT) au sud-est, qui le sépare de l’Allochtone. La majorité des carbonatites décrites sont localisées dans l’Allochtone.

La Province de Grenville a une histoire complexe ponctuée de plusieurs épisodes orogéniques allant de 1900 à 985 Ma (Rivers et al., 2012). Le premier épisode est l’orogenèse prélabradorien (1900 à 1710 Ma), suivi de l’évènement labradorien (1710 à 1600 Ma), l’évènement wakamien (1600 à 1520 Ma), l’orogenèse pinwarienne (1520 à 1450 Ma), l’évènement elsonien (1450 à 1230 Ma), l’orogenèse elzévirienne (1230 à 1180 Ma), l’évènement adirondien (1180 à 1080 Ma) et enfin, l’orogenèse grenvillienne (1080 à 985 Ma). Notre étude concerne notamment les roches correspondant à la période appelée post-grenvillienne. Trois groupes d’âges sont généralement identifiés durant cette période : 1) ∼985 à 950 Ma, 2) ∼650 à 500 Ma, et 3) à ∼215 Ma. D’après les publications actuelles et ces travaux, les intrusions carbonatitiques associées à la zone Waswanipi-Saguenay se sont mises en place pendant les deux premières périodes (une version ultérieure décrira les âges), alors que la dernière période caractérise principalement des âges de roches associées à l’astroblème de Manicouagan (Hodych et Dunning, 1992).

Description des zones minéralisées

Cette section a pour but de fournir une description de l’agencement et des faciès pétrographiques de chaque indice, en se basant sur les études d’exploration, ministérielle ou de recherche. Les cibles sont décrites d’est en ouest.

Carbonatite de Saint-Honoré (Mine Niobec)

Le gisement de la Mine Niobec à Saint-Honoré porte le nom de la ville à proximité. Il a été découvert par relevé radiométrique en 1967 par SOQUEM. La construction de la mine souterraine de Niobec, qui exploite le pyrochlore dans la carbonatite, a démarré en 1974. En 2015, la compagnie Magris Resources a succédé à Iamgold et est désormais propriétaire de la mine, avec une production de 2 532 140 tonnes pour l’année 2022 (Niobec, 2023). Le gisement de Saint-Honoré, au Québec, se trouve dans l’une des carbonatites les plus riches en niobium du monde (Mitchell, 2015) et compte parmi les rares mines de Nb en production. Le niobium est exploité à une teneur de 0,42 % Nb₂O₅ pour 416 Mt et la teneur en ETR total est de 1,75 % pour 1058 Mt de ressources calculées (Grenier et al., 2013; Vallières et al., 2013).

La Carbonatite de Saint-Honoré est une intrusion polyphasée formée de roches carbonatitiques associées à des roches alcalines syénitiques. Le complexe carbonatitique se divise en trois unités : la ferro-carbonatite au centre, entourée de la magnésio-carbonatite puis de la calcio-carbonatite. Les relations de terrain semblent indiquer une chronologie allant de l’extérieur vers l’intérieur (ferro-carbonatite plus jeune que calcio-carbonatite). La minéralisation en Nb est contenue principalement dans la magnésio-carbonatite, alors que la minéralisation en ETR est contenue exclusivement dans la ferro-carbonatite (Néron et al., 2018; Tremblay et al., 2017). Plusieurs faciès de syénite sont observés autour du massif carbonatitique et en enclaves dans la carbonatite. La présence d’enclaves suggère qu’au moins un faciès de syénite s’est mis en place avant le complexe carbonatitique. Une récente description détaillée des différents types de roches et de la distribution relative des pyrochlores (minéral de Nb) dans ces roches a été faite par Vasyukova et Williams-Jones (2023). Aucune photo d’affleurement n’est fournie pour cette localité car l’étude s’intéresse aux roches souterraines (des photos microscopiques sont disponibles plus bas).

Des études antérieures suggèrent que la minéralisation à Saint-Honoré est reliée à une combinaison de processus magmatiques-hydrothermaux (Desjardins, 2022; Fournier, 1993; Gauthier, 1979; Vasyukova et Williams-Jones, 2023). Un travail récent (Néron et al., 2018) suggère que la cristallisation précoce de minéraux d’ETR (principalement Ce-bastnäsite) avant l’évènement hydrothermal a permis le développement d’une minéralisation de haut grade.

Zones minéralisées de Shipshaw (Terres rompues et Terres Rompues – SE)

Les zones minéralisées à Nb associés à la carbonatite de Shipshaw se nomment Terres Rompues et Terres Rompues – SE. Les indices se situent à ∼1,5 à 2,6 km au nord de la rivière Saguenay et 6 à 7 km au SSW de la Mine Niobec (Carbonatite de Saint-Honoré). Les travaux de forage ont rapporté jusqu’à 1700 ppm de Nb et 16 000 ppm d’ETR. Le collet des sondages 773-01 et 773-20 (N), effectués par IOS Services Géoscientifiques en 2010 et 2011, localise le gîte (Desbiens, 2010; Block et al., 2011).

Les zones minéralisées de Shipshaw comprennent plusieurs faciès dont trois visibles en forage :

·        des fénites alcalines;

·        des lamprophyres ultramafiques;

·        des carbonatites.

La fénite est constituée essentiellement de feldspath alcalin. Elle est très fracturée et couramment altérée. Elle représente le principal encaissant des lamprophyres et de la carbonatite. Les lamprophyres font jusqu’à une dizaine de mètres d’épaisseur par endroits et coupent les syénites selon un contact net. Plusieurs types de lamprophyres sont observés et sont encore à définir en détail. Les lamprophyres sont généralement composés de micas, pyroxène, hématite et magnétite avec une foliation très diffuse. Les lamprophyres sont localement affectés par des veinules et nodules de carbonates blancs qui sont orientés suivant la foliation (Block et al., 2011). Deux faciès de carbonatite ont été décrits à Shipshaw : une calcio-carbonatite (blanchâtre à grain grossier) et une magnésio-carbonatite (grisâtre à grain fin). La présence de carbonatite est locale, allant de quelques centimètres à plusieurs mètres. Sur l’ensemble des forages, les carbonatites ne représentent que 6 % des lithologies observées. Les occurrences de carbonatite n’ont pas de relations claires entre elles et les plus significatives ont été observées par forage. Les deux carbonatites ont des contacts nets avec la fénite et coupent les lamprophyres. Les carbonatites se seraient donc mises en place postérieurement. La magnésio-carbonatite, qui est la plus minéralisée, est coupée par la calcio-carbonatite (Block et al., 2011). Aucun modèle de mise en place n’a été publié à ce jour, mais une thèse de doctorat de l’UQAC tend à apporter de nouvelles contraintes (thèse de Nils Van Weelderen supervisé par L. Paul Bédard). Pour cette raison, peu de données seront présentées sur Shipshaw avant la publication des travaux de thèse.

Sur le terrain, très peu d’affleurements sont visibles et sont encore décrits très succinctement. Des petits dykes de carbonatites coupent un encaissant de mangérite (monzonite à pyroxène). Localement, les dykes de carbonatite peuvent être accompagnés de lamprophyre et phoscorite (magnetite-apatite-silicate).

Carbonatite de Girardville

La carbonatite de Girardville se situe à ∼4,5 km au nord du village de Girardville. Elle affleure sous la forme d’un dyke orienté à 030° en intrusion dans le granite à feldspath alcalin de la Suite intrusive de Sainte-Hedwidge (daté à 1017 ± 36 Ma, U-Pb sur zircon; Moukhsil et Daoudene, 2019). La carbonatite est notamment caractérisée par des mégacristaux d’ilménite et de microcline allant jusqu’à 50 cm de long (Dupuis et David, 2013). La fiche de zone minéralisée rapporte des teneurs en Nb et ETR jusqu’à 37 000 et 1500 ppm, respectivement. L’affleurement principal a été originalement décrit par le Ministère par Moukhsil et El Bourki, 2021, puis décris en détail par El Bourki et Moukhsil (2022) ainsi que Saint-Laurent et al. (2023). Il s’agit d’une tranchée de 40 m de long et de 5 m de large.

Sur l’affleurement principal, trois lithologies sont observées (Saint-Laurent et al., 2022) : un granite à feldspath alcalin (encaissant), un dyke de syénite grise et la carbonatite. Le granite à feldspath alcalin a une teinte rosée. Il présente des grains grossiers non déformés. Les principaux minéraux sont le quartz, la biotite, l’albite, le microcline et les minéraux accessoires sont représentés par le zircon, l’apatite, la hornblende et la magnétite. Au contact avec la carbonatite, le granite est fénitisé sur une épaisseur de 10 à 50 cm. La fénitisation est marquée par la présence d’aegyrines micrométriques généralement crystallisées en amas. La syénite grise est présente sous la forme de lambeaux de 5 à 6 m de longueur et en enclaves dans la carbonatite. Elle a une granulométrie fine avec une minéralogie principalement représentée par le feldspath potassique, le plagioclase, le quartz et la biotite ainsi que des minéraux accessoires tels que du zircon, de l’apatite, des carbonates et de la magnétite. Tous les minéraux sont orientés suivant la direction de la carbonatite adjacente. Les enclaves de syénite ont une couronne de réaction constituée d’albite au contact de la carbonatite. La carbonatite affleure sur ∼30 m. Elle présente une couleur beige et une granulométrie hétérogène. Le minéral principal est la calcite et les minéraux accessoires sont le rutile, l’ilménite, la biotite et l’apatite.

Grand Lac Brochet

La zone minéralisée de Grand Lac Brochet se situe à ∼600 m au nord du Grand Lac Brochet. La minéralisation est associée à un dyke de carbonatite d’épaisseur variable de 10 à 50 cm, à grain fin à moyen. Le dyke est majoritairement composé de calcite avec une proportion mineure d’apatite et de biotite. L’échantillon de carbonatite du ministère présentant les valeurs indicielles indique une teneur en ETR de 2440 ppm (2021080171). Le dyke encaissé dans un syénogranite rose fénitisé à quartz, feldspath, amphibole, biotite et magnétite. D’autres faciès mineurs sont visibles sur l’affleurement, dont une injection de granite à amphibole et des enclaves de gabbro. Quelques mètres à côté de l’affleurement de carbonatite, une petite tranchée expose une roche ultramafique très riche en hématite et des poches d’apatite rouge millimétriques. Aucun travail de recherche n’a été réalisé sur cette zone minéralisée, mais ce projet apporte de nouvelles contraintes.

Crevier

Le gîte de Crevier est la zone étudiée la plus fortement minéralisée parmi les localités non exploitées. Le gîte est en phase d’exploration par Niobay. Il se trouve à une cinquantaine de kilomètres au nord du village de Girardville en suivant la route forestière.

L’Intrusion alcaline de Crevier forme une anomalie géophysique qui s’étend sur une superficie de 25 km². Le gîte de Crevier comporte des roches alcalines sous-saturées minéralisées et une carbonatite qui semble non minéralisée. Le contact entre les deux faciès forme des auréoles de glimmérites. L’intrusion est caractérisée par un nombre limité d’affleurements, mais a fait l’objet de plusieurs campagnes de forage, dont une en 2023. Les documents historiques indiquent de teneurs en Nb pouvant aller jusqu’à 5500 ppm (SIGÉOM). Des descriptions détaillées sont disponibles dans Groulier et al. (2014) et Groulier et al. (2020). D’après les observations, la syénite néphélinique est le premier faciès à se mettre en place. Des essaims de dykes de syénite néphélinique pegmatitique coupent l’intrusion alcaline en son centre et semblent se prolonger au-delà de ces limites. Localement, au niveau des pegmatites, on peut observer des lentilles de calciocarbonatite. Les principaux éléments porteurs de la minéralisation sont des veines coupant les dykes de pegmatite. Ces veines sont caractérisées par des teneurs élevées en sulfures et pyrochlore comparativement aux autres faciès.

Géochimie des carbonatites

Ce projet a pour but d’étudier les carbonatites localisées sur la zone Waswanipi-Saguenay afin de comprendre e contexte de leur mise en place. Ce projet est complémentaire au Bulletin métallogénique portant sur la synthèse des ressources en Nb-ETR du Grenville (Moukhsil et El Bourki, 2023). Pour cette raison, ce projet n’a pas eu pour but d’échantillonner les carbonatites pour des analyses géochimiques et les données présentées ont été extraites directement du SIGÉOM ou de documents disponibles sur la plateforme. Les données de recherches publiées seront compilées par la suite. Dans la base de données, seules les roches hôtes des zones minéralisées de Shipshaw ne présentent aucune donnée. Néanmoins, une thèse en cours devrait apporter des éléments de réponse dans les années à venir (thèse de doctorat de Nils Van Weelderen, UQAC).

Il est important de noter que les carbonatites sont généralement classifiées selon leur minéralogie et non selon leur composition chimique. Néanmoins, les diagrammes compositionnels permettent des comparaisons. Deux diagrammes sont utilisés ici : le diagramme de gauche pour les carbonatites ayant une composition en SiO₂ inférieure à 20 %, et celui de droite pour les autres (Mitchell et Gittins, 2022). La première observation est que la majorité des carbonatites de la zone Waswanipi-Saguenay ont des compositions allant de la calcio-carbonatite à la silico-carbonatite. Cette observation est vraie pour la majorité des localités à l’exception de Saint-Honoré, où l’échantillonnage est biaisé par la sélection des forages analysés et montre une composition majoritairement de silico-carbonatites. Plusieurs études ont montré que Saint-Honoré est composé de plusieurs intrusions carbonatitiques riches en Ca, Mg et Fe; la carbonatite à Mg étant la plus minéralisée (p ex. DesJardins, 2022). Néanmoins, il est fort probable que la classification de Saint-Honoré soit basée sur des critères minéralogiques et que ces différents types soient ici nommés silico-carbonatite à cause de leur concentration en SiO₂.

Parmi toutes les carbonatites, seule la Carbonatite de Saint-Honoré est assez minéralisée pour avoir un intérêt économique. Néanmoins, l’exposition des autres localités est limitée et plus de données pourraient révéler de plus hautes teneurs. En moyenne, la Carbonatite de Saint-Honoré a plus de 200 ppm Nb, alors que les autres localités ont des teneurs situées en dessous de ce seuil. Toutes les carbonatites de la région ont néanmoins une teneur similaire en ETR de ∼1000-1500 ppm. Les teneurs en Ta sont indiquées à titre indicatif et semblent relativement basses pour l’ensemble des carbonatites. Les données en Ta de Saint-Honoré semblent avoir subit un problème analytique qui reste à définir.

Deux autres concentrations mineures sont intéressantes à noter, soit le K₂O et le P₂O₅. Le K₂O montre principalement la teneur en micas de la roche. Or, l’abondance de micas est couramment observée lors de l’interaction carbonatite-syénite, provoquant l’apparition sporadique de glimmérite (roche entièrement composée de micas). Les syénites sont elles aussi riches en potassium. Par conséquent, une forte teneur en potassium pourrait indiquer un processus de contamination par un intrusif et/ou un fluide de la zone d’étude. Toutes les localités montrent un processus de contamination plus ou moins marqué en fonction des échantillons. Ce processus fait donc partie du modèle de mise en place de ces carbonatites à l’échelle régionale. La corrélation entre la teneur en potassium et en niobium n’est pas claire et mérite d’être approfondie. Le diagramme suggère deux corrélations distinctes : une forte augmentation du potassium avec peu de niobium et une forte augmentation du niobium avec peu de potassium. Le potassium et le niobium sont corrélés dans cet environnement, mais des études ultérieures devront définir la nature de la relation entre ces deux concentrations. La teneur en P₂O₅ est un indicateur de la teneur en apatite de la carbonatite. À Saint-Honoré, la concentration en apatite est corrélée à la teneur en pyrochlore (minéral de Nb). La relation est moins claire dans le cas des autres localités, car celles-ci sont moins riches en Nb, mais il est clair que la teneur en P₂O₅ est constamment élevée dans ces carbonatites. L’apatite est un très bon traceur pétrogénétique et permet de dater les carbonatites dans le temps. Par conséquent, cette étude a fait une étude géochimique approfondie des apatites.

Pétrographie des carbonatites

Saint-Honoré

La carbonatite de Saint-Honoré est subdivisée en trois unités de chimies distinctes : une carbonatite riche en fer (ferro-carbonatite), une carbonatite riche en magnésium (magnésio-carbonatite) et une carbonatite riche en calcium (calcio-carbonatite). Leur différence chimique se reflète à travers la chimie des différents carbonates, soit la sidérite (Fe), la dolomite (Mg) ou la calcite (Ca), les composants principaux des carbonatites. La chimie des carbonates a été étudiée par Brunette (2017). La carbonatite est l’hôte de la minéralisation en niobium matérialisée par la cristallisation du pyrochlore et de la colombite. La ferro-carbonatite située au centre présente aussi des minéralisations en ETR (Niobec – REE Zone). La minéralisation en Nb est couramment associée à une forte proportion d’apatite, de biotite et/ou de magnétite, dont la chimie a déjà été étudiée (Desjardins, 2022; Downey, 2011; Vasyukova et Williams-Jones, 2023).

La calcio-carbonatite se distingue par une majorité de grains grossiers équigranulaires de calcite. Des cristaux de pyrochlore peuvent être observés, mais cette unité n’en est pas la plus riche. Elle contient aussi les minéraux accessoires suivants : phlogopite, biotite, feldspath, amphibole, apatite et magnétite (Fortin-Bélanger, 1977). Notamment, cette carbonatite présente une plus forte proportion en amphiboles et en feldspaths que les autres faciès de carbonatite. Cette carbonatite présente peu de minéralisation comparativement aux autres faciès à Mg et Fe.

La magnésio-carbonatite se distingue par une proportion principale de dolomite grise et la présence d’ankérite. Ce faciès de la carbonatite est le plus riche en Nb (fluorcalciopyrochlore). La minéralisation se présente sous forme de lentilles subverticales allongées qui mesurent quelques millimètres à plusieurs mètres d’épaisseur. La carbonatite est à grain fin à moyen, par endroits orientés, ce qui peut suggérer de la déformation (Fortin-Bélanger, 1977). La roche montre beaucoup d’hétérogénéité minéralogique et forme des bandes centimétriques à métriques. Les minéraux accessoires tels que l’apatite, la biotite et la magnétite forment des litages verticaux d’enrichissement variable (Desjardins, 2022). À l’exception de ces trois minéraux, les minéraux accessoires présents sont : la phlogopite, la pyrite, l’ilménite, l’hématite, la sphalérite, la chlorite, l’amphibole, le quartz, le zircon, la baryte et des minéraux à ETR tels que la bastnaesite et la monazite (Tremblay et al., 2017). Les zones riches en apatite (appelées apatitite par Vasyukova et Williams-Jones, 2023) sont généralement riches en minéraux porteurs de niobium. À certains endroits, des injections de carbonatite calcique tardive sont observées, mais elles ont une composition différente du faciès calcio-carbonatite (absence d’amphibole).

La ferro-carbonatite se distingue par une proportion majeure de sidérite. Elle représente la zone la plus évoluée de la carbonatite. La ferro-carbonatite est caractérisée par la présence de minéraux à ETR : aiguilles de bastnaesite autour des carbonates et baryte (Néron, 2015). Le centre de la ferro-carbonatite est plus riche en ETR que son pourtour. Il existe aussi des injections tardives de zones riches en ETR (Néron et al., 2018). De nombreuses brèches sont observées avec des clastes de dolomite riches en fer et des auréoles d’ankérite et sidérite (Fournier, 1993; Néron et al., 2018). Les principaux minéraux accessoires sont l’hématite, la baryte, la monazite, la halite, la pyrite et le quartz (Fournier, 1993; Néron, 2015; Néron et al., 2018).

Girardville

La carbonatite de Girardville est de couleur beige rosé avec des mégacristaux de felsdpaths et d’ilménite. Elle est majoritairement composée de carbonates, spécifiquement de la calcite, malgré la présence locale de dolomite. Dans la phase de carbonatite massive, la calcite représente 95 % de la roche avec des cristaux qui semblent orientés en lame mince. Sur les épontes de la carbonatite, il y a de nombreuses enclaves de syénite (couramment entourées de biotite), mais aussi des mégacristaux de feldspath potassique, d’ilménite et de biotite mesurant plusieurs dizaines de centimètres de long ainsi que des cumulats d’apatites. La biotite, l’apatite et le pyrochlore (minéral à Nb) sont généralement observés ensemble. Les échantillons ayant le plus de biotite et d’apatite ont aussi les plus hautes teneurs en minéraux d’ETR (carbonates non spécifiés).

Les cristaux d’ilménite sont riches en Nb (4740 à 5500 ppm; Saint-Laurent et al., 2023) et présentent par endroits des inclusions de colombite (minéral à Nb) et de monazite (minéral à ETR). Les autres phases minérales accessoires observables sont : la biotite, la strontianite, la baryte, le rutile, l’apatite, l’ilménite, l’hématite, la monazite, le pyrochlore ainsi que différents types de carbonates de terres rares. Dans les faciès les plus altérés de la carbonatite, il est possible de voir des petites veinules de calcite et quartz incluant du rutile et de la chlorite. Plus de détails peuvent être trouvés dans les travaux de Saint-Laurent et al. (2023) et dans le mémoire de maitrise de Saint-Laurent (2023).

Grand Lac Brochet

Cette localité est la moins documentée, car l’affleurement est de taille restreinte et peu de travaux y ont été entrepris. Néanmoins, quelques lames minces permettent d’avoir une première vue de la pétrographie de la carbonatite de Grand Lac Brochet. La carbonatite est essentiellement composée de carbonates et de quelques accumulations locales d’apatite. Dans les cas où il y a présence d’apatite, celle-ci est généralement sous la forme de gros cristaux arrondis (jusqu’à plusieurs millimètres) et orientés. L’apatite semble suivre d’anciens plans de fracture.

Un échantillon montre une altération hydrothermale qui forme des zones grises. Dans ces zones, il est possible d’observer deux assemblages minéralogiques. Le premier est composé d’une matrice de carbonates, similaire à celle de la carbonatite non altérée et la coupe en formant une veine. Les carbonates semblent très corrodés avec une forte proportion d’oxydes. Ces oxydes sont de nature indéterminée. Dans cet assemblage, il est possible d’observer des apatites disséminées, très allongées et orientées. Dans ce cas-ci, les apatites ne semblent pas suivre de plans de fractures mais plutôt l’orientation de la zone altérée. Le deuxième assemblage forme aussi des veines, mais par endroits semble se former par remplissage de cavités. L’assemblage semble exclusivement constitué de feldspaths; néanmoins, certains cristaux sont de très petite taille et difficiles à identifier. Ces sortes de cavités ont communément des petits cristaux xénomorphes au centre et de plus gros cristaux automorphes aux épontes. On trouve aussi quelques rares apatites.

Crevier

La carbonatite de Crevier est principalement constituée de carbonates (>90 %). La plupart des minéraux accessoires sont localisés au niveau de zones de recristallisation. On peut y observer des apatites automorphes à arrondies avec des petits micas en bordure ou en inclusion et des oxydes opaques interstitiels de nature inconnue. Selon les descriptions de Groulier et al. (2014), il s’agirait probablement d’hématite.

Le contact entre la carbonatite et la syénite est généralement accompagné de glimmérite, comme discuté plus haut, et a été décrit par Groulier et al. (2014). Dans les zones altérée en glimmérite, les micas sont de grande taille et bien formés. Ils ont de nombreuses inclusions de feldspath et de carbonates qu’ils semblent remplacer.

A quelques endroits, la carbonatite est en contact direct avec la syénite (contact sans glimmérite). Au contact, les feldspaths semblent corrodés et des petits cristaux de feldspaths sont recristallisés. À plusieurs endroits, les carbonates s’infiltrent dans la syénite, ce qui suggère une mise en place tardive.

 

Discussion

À venir.

Conclusion

À venir.

À retenir pour les prochains travaux d’exploration

À venir.

Collaborateurs

Auteurs	Hélène Legros, géo. stag., Ph. D. helene.legros@mrnf.gouv.qc.ca Abdelali Moukhsil, géo., Ph. D. abdelali.moukhsil@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
Géomatique	Sylvie Tétreault Kathleen O’Brien
Conformité du gabarit et du contenu	François Leclerc, géo., Ph. D.
Accompagnement /mentorat et lecture critique	Fabien Solgadi, géo., Ph. D.
Organisme	Direction générale de Géologie Québec, Ministère des Ressources naturelles et des Forêts, Gouvernement du Québec

Remerciements

Ce Bulletin métallogénique est le fruit de la collaboration de nombreuses personnes qui ont activement pris part aux différentes étapes de la réalisation du projet. Nous tenons à remercier les étudiants Nils VanWeelderen et Charles Saint Laurent ainsi que les chercheurs Sarah Dare, Paul Bédard et Michael Higgins pour des discussions géologiques très productives. Nous remercions aussi Dany Savard pour son aide dans le laboratoire d’analyse de l’UQAC. Nous remercions aussi Abdelali Moukhsil, Mhamed El Bourki et Maxym-Karl Hamel-Hébert pour leur aide sur le terrain et cette belle découverte du Grenville et de sa géologie.

Références

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