Géologie de la région du lac Spartan, Orogène de l’Ungava, Nunavik, Québec, Canada

La campagne de terrain de l’été 2021 concerne la région du lac Spartan. La demie est des feuillets SNRC 35G10 et 35G15 a été cartographiée à une échelle hybride entre le 1/20 000 et le 1/50 000. La géologie de cette région est constituée de trois sous-ensembles de roches paléoprotérozoïques qui sont de nature : 1) volcanique et intrusive mafique (Groupe de Watts); 2) sédimentaire (Groupe de Spartan); et 3) intrusive felsique à ultramafique (suites précoces d’Illuinaqtuut, de Vanasse, de Foucault et d’Ippialuit ainsi que les suites ou plutons tarditectoniques de Sirluaq, de Niqituraaqiaruk et de Tiriranniatuuq).

Une discordance est présente au contact entre les roches volcaniques du Groupe de Watts et les roches sédimentaires du Groupe de Spartan. La Faille d’Ombilic, définie lors de ce levé, est focalisée le long de cette discordance. Plus au nord, c’est la Zone de cisaillement inverse de Kuuk, également introduite à la suite du présent bulletin, qui marque le contact entre les roches mafiques intrusives du Groupe de Watts et les intrusions précoces des suites de Foucault et de Vanasse. La Zone de cisaillement de Kuuk affecte principalement les leucogabbros du Groupe de Watts. Dans la direction de son prolongement vers le SW se trouve le Domaine structural d’Inaaq. Celui-ci est caractérisé par des plis à plan axial NE-SW qui sont déversés vers le SE, et reprenant des plis droits à déversés dont la trace axiale est orientée E-W et les axes plongent faiblement vers l’ouest.

Le potentiel minéral de la région peut être subdivisé en trois épisodes minéralisateurs : 1) un épisode de minéralisation d’origine magmatique et exhalative qui présente principalement un potentiel pour les minéralisations exhalatives en Cu-Zn dans les roches supracrustales des groupes de Watts et de Spartan, ainsi qu’un potentiel pour des minéralisations magmatiques en Cr, Fe-Ti-V ou Cr-Cu-Ni-Co associées aux intrusions mafiques à ultramafiques; 2) une remobilisation mésothermale à épithermale des minéralisations exhalatives également associées à la mise en place d’une variété de veines principalement à quartz et carbonate ayant un contenu anomal en Au-Ag; et 3) des minéralisations magmatiques et métasomatiques associées à la mise en place des plutons post-tectoniques, dont le potentiel se manifeste par des valeurs anomales en Cu-Co dans la cornéenne au pourtour du Pluton de Tirianniatuuq, un contexte favorable au développement d’un skarn.

Méthode de travail

Travaux antérieurs

 

Le tableau ci-dessous présente une liste des principaux travaux réalisés dans le secteur à l’étude depuis 1885. Il inclut aussi les références citées dans le rapport. Une liste plus exhaustive peut être trouvée dans la base de données documentaire EXAMINE.

 

Travaux antérieurs dans la région d’étude

Auteur(s)	Type de travaux	Contribution
Bell, 1885 Low, 1903	Reconnaissance géologique	Premiers travaux d’inventaire géologique dans les provinces du Supérieur et du Churchill, sur les côtes de la baie et du détroit d’Hudson
Bergeron, 1957	Géologie économique	Identification du potentiel économique en Ni-Cu de la Ceinture de Cape Smith (Domaine Sud)
Bergeron, 1959 Kretz, 1960 Taylor, 1974	Cartographie géologique régionale à petite échelle (1/126 720 à 1/1 013 760)	Premiers travaux systématiques de cartographie de l’Orogène de l’Ungava
Hervet, 1984 Lamothe et al., 1984 St-Onge et Lucas, 1989 Mathieu et Beaudette, 2019 Beaudette et al., 2020	Cartographie géologique à l’échelle 1/50 000 et hybride 1/50 000 et 1/20 000	Géologie des feuillets 35G16, 35G09, 35G10, 35G11, 35G15 et 35G14
Giovenazzo, 1985	Géologie économique	Caractérisation des minéralisations des feuillets 35G06, 35G07, 35G08, 35G09, 35G10 et 35G11
Dunphy, 1994 Picard, 1995 Picard et al., 1995	Études pétrologiques et géochimiques	Caractérisation géochimique des roches volcaniques extrusives et des intrusions des groupes de Povungnituk, de Chukotat, de Parent et de la Suite de Cape Smith
Machado et al., 1993 Parrish, 1989	Géochronologie	Datations U-Pb des groupes de Watts, de Povungnituk et de Parent et de la Suite de Cape Smith, et implications géodynamiques
Daigneault, 1997	Géologie quaternaire du nord du Nunavik	Compilation et cartographie des formations quaternaires du nord de l’Ungava
St-Onge et al.,1988	Géochronologie, géochimie	Premier modèle géodynamique de l’Orogène de l’Ungava
St-Onge et Lucas, 1993	Synthèse de travaux de cartographie	Géologie structurale, lithostratigraphie et métamorphisme de l’Orogène de l’Ungava
Lamothe, 2007	Synthèses lithostratigraphiques	Carte géologique de synthèse et lexique stratigraphique de l’Orogène de l’Ungava
Maurice et Lamothe, 2012	Levé géochimique de sédiments de fond de lac et réanalyses d’anciens échantillons	Génération de cibles d’exploration régionales à partir des teneurs géochimiques anomales
Feininger, in MER 1986	Gravimétrie	Gravimétrie et cartographie détaillée de la colline Niqituraaqiaruk (feuillet 35G15)
Intissar et al., 2014	Géophysique	Levés magnétique et radiométrique régionaux aéroportés
Lafrance et Guilmette, 2021	Géochimie	Géochimie du Groupe de Watts

Stratigraphie

 

La région du lac Spartan est située dans l’Orogène de l’Ungava, qui fait partie de la Province de Churchill. La zone cartographiée est située dans le Domaine Nord, au centre de l’Orogène. La section qui suit offre une description sommaire des unités lithostratigraphiques de la région du lac Spartan. Elles sont présentées selon leur chronologie relative. Une description plus détaillée est disponible dans le Lexique stratigraphique en utilisant les hyperliens insérés dans le texte.

Le schéma stratigraphique ci-dessous représente l’ensemble des unités de la région cartographiée en tenant compte des relations observées sur le terrain, de leur distribution géographique et de leur superficie relative.

 

 

 

GROUPE DE WATTS

L’empilement lithostratigraphique de la région débute avec le Groupe de Watts (Lamothe et al., 1984), qui est composé de lithologies intrusives mafiques (pPwa3) ainsi que de roches supracrustales mises en place dans un environnement sous-marin (pPwa5 et pPwa6). La description ci-dessous reprend et complète la nomenclature des unités introduites à l’est par Mathieu et Beaudette (2019). En revanche, les relations stratigraphiques ont été révisées suite aux observations de terrain de 2021. Les unités ultramafiques (anciennement pPwa1, Lamothe, 2007) coupent les gabbros (pPwa3) et les roches volcaniques (pPwa5), et ne peuvent donc pas constituer la base de l’empilement comme présenté par St-Onge et Lucas (1993) et repris par Mathieu et Beaudette (2019). Elles ont par conséquent été réaffectées à la Suite d’Illuinaqtuut (pPiqt).

Dans la région cartographiée, l’unité basale est la plus abondante et est composée d’un basalte aphyrique d’affinité tholéiitique (pPwa5a). Cette unité est surmontée d’un basalte à phénocristaux de clinopyroxène et de plagioclase (pPwa5d). Des bandes de volcanoclastites basaltiques aphyriques (pPwa5b) sont interlitées avec les coulées cohésives aphyriques, surtout à la base inférée de la séquence, soit au sud. Des filons-couches de microgabbro (pPwa5c) sont communément observés au sein de la  séquence volcanique. Cet ensemble de roches supracrustales est surmonté au nord par des wackes et des arénites (pPwa6a) et de fins niveaux exhalatifs (pPwa6c) interstratifiés avec les laves porphyriques cohésives et les niveaux fragmentaires.

Nos travaux ont aussi permis d’introduire deux sous-unités de roches altérées affleurant sous la forme de deux bandes kilométriques dans le centre sud de la région cartographiée. La première est constituée de basalte chloritisé (pPwa5e); la seconde, de basalte à grenat orangé (pPwa5f).

Trois sous-unités regroupent les phases ne présentant plus de textures primaires. Elles sont les équivalents métamorphisés des sous-unités pPwa5a, pPwa5d et pPwa6a. Elles affleurent dans le nord de la bande des roches du Groupe de Watts. Il s’agit d’une amphibolite à phénocristaux de plagioclase et de hornblende (pPwa5g), d’une amphibolite rubanée (pPwa5h) et de paragneiss (pPwa6b).

L’unité pPwa3 regroupe les gabbros du Groupe de Watts. Elle coupe les unités supracrustales. Elle est subdivisée en trois sous-unités, soit un gabbro leucocrate (pPwa3a), un gabbro moucheté (pPwa3b) et une phase mésocrate (pPwa3c). Cette unité est datée à 1998 ±2 Ma (Parrish, 1989). Les gabbros coupent localement les basaltes, comme observé à l’affleurement 21-SL-4050. Des travaux supplémentaires de géochimie des sources et de géochronologie seront nécessaires pour déterminer si les gabbros et les roches volcaniques sont cogénétiques comme l’ont proposé les auteurs précédents (St-Onge et al., 1988).

INTRUSIONS

La Suite d’Illuinaqtuut, introduite par Mathieu et Beaudette (2019), est constituée de roches intrusives ultramafiques litées qui forment généralement les hauts topographiques du secteur. Elle affleure selon un axe SW-NE le long de la Zone de cisaillement de Kuuk, à la jonction des domaines structuraux de Kisavasaq et d’Imnaq. Elle coupe les roches supracrustales ainsi que les roches intrusives du Groupe de Watts. La suite est subdivisée en sous-unités de péridotite (pPiqt1a), de pyroxénite (pPiqt1b) et de dunite (pPiqtc) qui affleurent couramment ensemble. Une sous-unité mineure (pPiqt2) de hornblendite et de gabbro grossier, interprété comme un faciès de bordure, a été datée à 1914 ±4 Ma (Davis, en préparation).

Introduite par Beaudette et al. (2020), la Suite de Vanasse est formée principalement d’une norite très homogène (pPvas1).Cette unité est uniquement présente dans la partie NW de la région cartographiée, où elle est abondante. Deux sous-unités sont introduites dans ce rapport, soit la sous-unité pPvas2 constituée de monzodiorite à orthopyroxène, et la sous-unité pPvas3 qui est une diorite quartzifère foliée. Ces deux dernières partagent les mêmes caractéristiques pétrographiques que la sous-unité principale. L’échantillonnage géochronologique a rapporté deux âges distincts : 1858 ±2 Ma (Machado et al., 1991) et 1893 ±4 Ma (Davis, en préparation). Davis (en préparation) rapporte également un âge tardif à 1881 ±14 Ma qu’il interprète comme une croissance de zircon associée à un épisode métamorphique.

La Suite d’Ippialuit (pPipa) est une nouvelle unité de diorite grossièrement grenue et faiblement déformée qui coupe le Groupe de Watts. Elle est interlitée avec la Suite de Foucault dans le centre du secteur d’étude.

La Suite de Foucault (Beaudette et al., 2020) est une unité hétérogène composée de roches rubanées ou de roches en contact diffus. Certains rubans semblent constitutifs de la roche et lui confèrent un aspect gneissique, tandis que d’autres sont des injections parallélisées de matériel felsique. Cette unité incorpore de l’amphibolite ainsi que du paragneiss et coupe également les gabbros du Groupe de Watts. La Suite de Foucault forme une bande orientée globalement SW-NE, mesurant 14 km de longueur sur 2 km d’épaisseur apparente à l’ouest, et qui se termine en biseau dans l’est de la zone cartographiée.Trois sous-unités sont introduites : un gabbro rubané (pPfoc1a), une diorite à diorite quartzifère rubanée (pPfoc1b) ainsi qu’une tonalite rubanée (pPfoc1c). Les trois phases sont communément observées sur le même affleurement. Un échantillon de diorite quartzifère à rubans felsiques prélevé en 2019 a été daté à 1852 ±3 Ma (Davis, en préparation).

GROUPE DE SPARTAN

Le Groupe de Spartan (Lamothe et al., 1984) est composé d’une séquence de wacke lithique, de mudrock et d’arénite interstratifiés présentant un débit en phyllade (pPsp1). Une unité mineure de basalte andésitique (pPsp2) affleure dans le coin SE de la région. Il pourrait aussi bien s’agir d’une klippe composée de roches volcaniques du Groupe de Parent que d’un épisode de volcanisme au sein du bassin sédimentaire tel que proposé par Lamothe (2007). Le Groupe de Watts chevauche le Groupe de Spartan par le biais de la Faille d’Ombilic. Peu de données géochronologiques sont disponibles et seulement deux échantillons de roches sédimentaires prélevées en 2018 (Davis, 2019) ont été analysés. L’âge maximal de dépôt n’est pas plus vieux que 1854 Ma d’après le plus jeune zircon daté. Ces analyses montrent une concentration de la population dominante à 1871 Ma (11 analyses).

UNITÉS TARDITECTONIQUES À POSTECTONIQUES

Le Pluton de Niqituraaqiaruk (pPnqk) est une nouvelle unité non déformée qui coupe la Suite de Vanasse et qui affleure dans le secteur NW de la région cartographiée. Il est constitué d’une monzodiorite quartzifère porphyroïde (pPnqk1) et d’un monzogranite (pPnqk2). Ce dernier est daté à 1848 Ma (Parrish, 1989).

Le Pluton de Tiriranniatuuq (pPtiu) est une nouvelle unité de diorite localement porphyroïde qui coupe le Groupe de Watts. Il affleure dans le SW de la zone cartographiée. Une auréole métamorphique affecte les roches encaissantes au nord du pluton. Parrish (1989) a daté la suite à 1836 ±3 Ma. Les plutons de Niqituraaqiaruk et de Tiriranniatuuq montrent des similitudes tant d’un point de vue textural que géochimique.

La Suite de Sirluaq (pPsrq), introduite par Beaudette et al. (2020), est un cortège de plutons postectoniques de troctolite ou de gabbro à olivine de dimensions modestes. Au NE du lac Spartan, un pluton de 1,5 km de diamètre rattaché à cette dernière coupe la Faille d’Ombilic, au NW du lac Spartan.

FORMATIONS SUPERFICIELLES

La région à l’étude comprend une importante couverture sédimentaire d’origine variée, notamment dans le feuillet 35G10. Des sédiments glaciaires (till), fluvioglaciaires (esker et plaine d’épandage), alluviaux (réseau hydraulique actuel) et organiques (milieux humides) sont observés (Hébert et al. 2023).

 

Lithogéochimie

La lithogéochimie de la région du lac Spartan est présentée séparément sous forme de tableaux.

 

Géologie structurale

L’analyse structurale de la région du lac Spartan s’appuie sur une interprétation des trajectoires de la foliation régionale d’après des données continues telles que les cartes aéromagnétiques (Pare, 2005; Intissar et al., 2014), le modèle d’élévation numérique (Natural Ressources Canada, 2019) ainsi que des mesures de structurales prises sur le terrain. Le patron structural ainsi défini a permis de diviser la région en sept domaines structuraux et en une zone de cisaillement présentant tous des attributs structuraux internes cohérents. La région d’étude comporte également la Faille inverse d’Ombilic (FAomb). La présente section résume les fabriques principales et les styles de déformation de chacune de ces entités pour ensuite discuter de l’évolution structurale de la région. Une figure illustrant les trajectoires de foliations, les domaines structuraux et les mesures structurales projetées pour chacun des domaines accompagne cette section. Les mesures structurales projetées ne sont pas distinguées entre les différentes phases de fabrique, puisqu’un tel exercice à l’échelle de chacun des affleurements est impossible. Toutefois, l’analyse structurale régionale permet de définir deux fabriques planaires principales qui sont une stratification primaire transposée dans une foliation tectonométamorphique (S_0-1) ainsi qu’une foliation tectonométamorphique de plan axial (S₂).

 

 

Les domaines monoplissés

Les domaines structuraux de Qaqqakallauk (DSqaq) et des Coteaux (DScot) sont caractérisés par la présence de plis. Ceux-ci sont couramment observés à l’échelle mésoscopique en affleurement, de même qu’à l’échelle régionale d’après le plissement des crêtes positive sur les cartes aéromagnétiques. Les plis affectent la fabrique S_0-1 des roches sédimentaires volcaniques ainsi que les contacts géologiques. Dans les zones de charnières de ces plis, il est possible d’observer la foliation S₂ qui correspond au plan axial des plis. Dans les flancs, la foliation S₂ est parallélisée avec la S_0-1. Ces plis sont associés à la phase P₂ qui sont contemporains à la fabrique S₂ et à la linéation associée L₂.

Les plis P₂ sont serrés ou isoclinaux et déversés vers le sud ou le sud-est. Les plans axiaux moyens sont estimés à partir de la moyenne des foliations, laquelle donne une estimation de la fabrique principale S₂. Le plan axial ainsi défini est de 257°/36° dans le DSqaq et de 252°/42° dans le DScot. Il est plus difficile de déterminer l’axe des plis, puisqu’il y a trop peu de mesures de la stratification étant donné qu’elle est couramment transposée dans la foliation. Le fait d’utiliser les mesures de la foliation comme approximation de la S₀ en association avec la méthode du meilleur ajustement assumant un pli cylindrique permet de calculer un axe de plis contenu dans les plans axiaux estimés. Ainsi, les axes de plis calculés sont de 003°/39° dans le DSqaq et de 326°/41° dans le DScot. Une différence de l’ordre de 35° entre les deux domaines provient d’abord des courbures plus prononcées dans le DSqaq – ce dernier étant composé du Groupe de Spartan dont la déformation a tendance à être plus cahotique – et ensuite potentiellement des données structurales mal réparties sur l’ensemble du domaine, étant donné le manque d’affleurement dans plusieurs zones. Quelques mesures de charnières d’axes de plis mesurées en affleurement ou des axes de plis calculés à l’échelle des affleurements confirment une plongée vers le NW dans les deux domaines. La plongée des axes de plis vers le NW est aussi cohérente avec le pendage vers le NW des mesures de la foliation sécantes avec la foliation régionale.

Les domaines biplissés

Les domaines structuraux de Kisavasaq (DSkis) et d’Imnaq (DSima) sont affectés par deux phases de plissement générant un patron d’interférence hybride entre les types 2 et 3 (Ramsay et Huber, 1987), lequel se répercute sur les contacts géologiques entre les roches sédimentaires (pPwa6a), volcaniques (pPwa5d et pPwa5g) et intrusives (pPwa3c). La phase de plissement précoce est observée à l’affleurement 21-SL-4028, où la foliation et le rubanement magmatiques primaires d’un gabbro sont plissés par des plis droits dont l’axe plonge faiblement vers l’ouest. Cette phase de plissement est dénommée P₁. Elle affecte la fabrique S_0-1 et n’a pas de foliation associée à son plan axial. Les mesures de foliations et de linéations mesurées à l’échelle du domaine ne peuvent pas être classifiées puisque les relations entre les fabriques ne sont pas présentes sur le terrain.
 

Les plis P₂ décrits dans le DSqaq et le DScot reprennent les plis P₁. Un exemple de ces plis P₂ est observé à l’affleurement 22-MV-1112. À cet endroit, la stratification sédimentaire (S_0-1) est plissée par des plis asymétriques en S plongeant vers le NNE. Il n’a pas été possible d’observer directement les interférences de plis à l’échelle mésoscopique, les deux types de plis demeurant toutefois présents à proximité l’un de l’autre. À noter qu’ici, les mesures de linéation sont variables et, donc, antérieures au plissement.

Dans le DSima, la seconde phase de plissement est dominante par rapport à la première. La portion SE du domaine comprend le plus grand nombre de mesures et correspond au sous-domaine le plus affecté par les plis P₂. Ceux-ci sont serrés à isoclinaux et déversés vers le SE. La foliation moyenne interprétée comme une foliation de plan axial (S₂) fournit une estimation du plan axial moyen à 206°/41° et l’axe de plis moyen calculé avec ces mêmes foliations (328°/39°) se rapproche des mesures de charnières prises sur le terrain. Quant aux linéations, elles sont dispersées dans le plan moyen de la foliation, tout en étant préférablement concentrées près d’une moyenne à 299°/44°. La dispersion des linéations dans le DSima peut être le résultat d’un partitionnement des fabriques attribuable à la déformation progressive d’une zone hétérogène (Fossen et al., 2019). En effet, le DSima est composé de roches métasédimentaires, plutoniques et métavolcaniques s’alternant et ayant des caractéristiques rhéologiques contrastées qui sont favorables à un développement hétérogène des fabriques.

Faille d’Ombilic

La Faille d’Ombilic (FAomb) traverse le centre de la région cartographiée selon un axe E-W et sépare les domaines structuraux des Coteaux et de Qaqqakallauk. Les fabriques planaires et linéaires ont des orientations similaires à ce qui est observé dans les domaines structuraux voisins. La foliation moyenne est de 251°/44° et la linéation moyenne est de 323°/42°. Le long de la faille, les fabriques sont significativement plus développées, particulièrement la linéation. Celle-ci est extrême et forme des stries ductiles sur surface de friction au contact entre les groupes de Parent et de Watts. Ce type de structure indique sans équivoque l’orientation du mouvement dans un plan (Lin et al., 2007). Autour du contact, les protolithes sont affectés par une foliation pervasive et une réduction de la taille des grains se manifestant par une structure porphyroclastique. Plusieurs veines de quartz sont aussi boudinées ou sigmoïdales. La FAomb a un mouvement inverse indiqué par des porphyroclastes de type sigma et des fabriques de type SC. Ce mouvement entraine les roches volcaniques du Groupe de Watts au-dessus des roches sédimentaires du Groupe de Spartan.

Zone de cisaillement de Kuuk

La Zone de cisaillement de Kuuk (ZCkuk) est une structure majeure introduite dans le cadre de ce rapport. Elle affecte presque exclusivement l’unité de gabbro leucocrate et d’anorthosite du Groupe de Watts (pPwa3a). La déformation se manifeste par une foliation pénétrative contenant généralement une linéation d’étirement soulignée par le plagioclase. Des corridors décamétriques de roches porphyroclastiques ou mylonitiques sont aussi présents. À l’échelle régionale, la fabrique planaire est assez constante, hormis une courbure dans une orientation E-W qui nous a conduits à présenter les mesures structurales par sous-domaines. Dans chacun des sous-domaines, l’attitude du plan moyen des foliations indique un pendage modéré, soit 207°/37° au SW et 250°/39° au NE. Les linéations ont la particularité de former deux familles distinctes, obliques par rapport à la ligne de pente, respectivement à 350°/24° et 237°/20° pour le sous-domaine SW, et à 040°/22° et 275°/20° pour le NE.

La cinématique de la ZCkuk est déduite de plusieurs observations de terrain. La majorité des critères de mouvements observés, porphyroclastes de type sigma et structures de type CS ou C’, indiquent qu’il s’agit d’un chevauchement.

Domaine de Niqituraaqiaruk

Le Domaine structural de Niqituraaqiaruk (DSniq) est principalement occupé par les roches intrusives de la Suite de Vanasse. La déformation dans ce domaine est très hétérogène. Elle se manifeste par des variations décamétriques de l’attitude des foliations et des linéations. L’intensité de la déformation est également variable, passant de roches peu déformées à fortement foliées et porphyroclastiques.

Domaines peu déformés

Les domaines structuraux d’Illeq (DSill) et d’Assipalq (DSass) correspondent à des secteurs peu déformés. Le DSass présente des foliations formant un patron concentrique autour et au sein du Pluton de Tiriranniatuuq qui compose l’essentiel du domaine. Quant au Domaine d’Illeq (DSill), il est composé de roches ultramafiques de la Suite d’Illuinaqtuut, ces dernières étant faiblement foliées ou non déformées et montrant un litage magmatique primaire.

Évolution structurale

Les éléments structuraux présentés ci-haut indiquent l’occurrence de deux phases de déformation, dont le passage de l’une à l’autre est progressif. D’abord, une phase compressive dans l’axe N-S ayant causé les plis P₁ du DSima et du Dskis. Puis, une seconde plus répandue correspondant aux plis P₂ et à la FAomb. Ensemble, les plis P₂ et la FAomb forment une zone de plis et de chevauchement. La Zone de cisaillement de Kuuk pourrait être associée à la phase D₁ ou D₂; le fait de mieux comprendre sa continuité vers l’est permettrait de lever l’incertitude. En effet, la ZCkuk pourrait être sous-jacente aux roches ultramafiques litées du Groupe de Watt et ainsi représenter un chevauchement précoce.

Métamorphisme

L’empreinte métamorphique régionale de l’Orogenèse de l’Ungava est un élément géologique important de la région du lac Spartan. Les travaux de terrain ont permis de reconnaître les principaux assemblages métamorphiques qui varient selon les unités stratigraphiques et leur position dans l’édifice orogénique. Cette section décrit succinctement les assemblages du sud au nord.

D’abord, au sud de la FAomb, le Groupe de Spartan contient des assemblages minéralogiques à QZ-PG-MV-CL. La zone comprise entre la FAomb et la ZCkuu est surtout constituée de roches mafiques. On y trouve un assemblage métamorphique composé de PG-AC-TM-CL. Au-delà de la ZCkuu et de la limite SE du DSima, les protolithes sont plus variables. On observe principalement des roches métasédimentaires à QZ-PG-BO-GR et des roches mafiques à PG-HB-GR±QZ. La ZCkuu et la partie sud-est du DSima sont très affectées par la rétrogradation des minéraux métamorphiques qui sont partiellement à totalement pseudomorphisés en amas de chlorite et de mica. Cela rend impossible l’identification de certains minéraux s’étant formés au pic métamorphique.

Généralement, les minéraux métamorphiques sont syncinématiques. Les phyllosilicates sont orientés selon la foliation tectonométamorphique. Les grenats sont légèrement porphyroclastiques et les amphiboles sont nématoblastiques.

Ces observations indiquent une augmentation du grade métamorphique vers le nord. De plus, les changements de faciès les plus importants se produisent à l’endroit de structures régionales. Ainsi, l’actinote et la trémolite apparaissent au nord de la FAomb et le grenat devient abondant au-delà de la ZCkuu et de la zone fortement plissée du DSima. Ceci corrobore les conclusions de Bégin (1992) à l’effet que les isogrades dans le Domaine Nord sont concordants aux structures régionales.

Beaudette et al. (2020) ont souligné le manque de contraintes sur les conditions métamorphiques dans la Suite de Foucault et le Complexe de Qaaneq. Nos travaux ont permis d’observer des évidences de fusion partielle en affleurement (21-MV-1071). De plus, des échantillons ont été prélevés pour estimer, par la méthode de l’équilibre de phases, le pic métamorphique dans la région au NW de la ZCkuu et de la zone sud-est du DSima (Latouche, 2022). Les résultats obtenus indiquent des températures de l’ordre de 750 °C et des pressions de 5,7 à 8,4 kbar. Ces résultats ont été obtenus sur deux paragneiss, l’un appartenant au Complexe de Qaaneq et l’autre appartenant au Groupe de Watts. Deux échantillons de gabbro de la Suite de Foucault ont aussi été utilisés. Ces résultats suggèrent que la limite inférieure du faciès des granulites a été atteinte dans cette zone.

 

Géologie économique

La région du lac Spartan présente des zones favorables pour cinq types de minéralisation :

• minéralisation de sulfures exhalatifs dans les roches supracrustales des groupes de Watts et de Spartan;
• minéralisation en chrome et potentiel en Co-EGP dans les intrusions ultramafiques;
• minéralisation magmatique de Fe-Ti-V et de Cr-Cu-Ni-Co dans les intrusions mafiques;
• minéralisation aurifère filonienne mésothermale et épithermale;
• minéralisation métasomatique de type skarn.

 

Au minimum, trois épisodes minéralisateurs ont été reconnus dans le secteur cartographié, impliquant localement une superposition des zones de potentiel. Les minéralisations primaires (exhalatives et magmatiques) peuvent avoir été remobilisées lors de l’épisode mésothermal et épithermal par les fluides métamorphiques. Une dernière étape de minéralisation magmatique et métasomatique liée à la mise en place de plutons post-tectoniques vient compléter le portrait général.

Le tableau des zones minéralisées ci-dessous présente les résultats d’analyses pour les deux zones minéralisées connues dans le secteur, incluant la nouvelle zone minéralisée de Macondo découverte dans le cadre de nos travaux.

 

Zones minéralisées dans la région du lac Spartan

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Le tableau des analyses lithogéochimiques des métaux d’intérêt économique donne la localisation, la description et les résultats d’analyse pour 115 échantillons choisis dans le but d’évaluer le potentiel économique de la région.

 

Minéralisations méconnues et découvertes lors des présents travaux

Minéralisation de sulfures exhalatifs dans les roches supracrustales des groupes de Watts et de Spartan

Des lentilles de sulfures semi-massifs d’épaisseur décimétrique à métrique ont été observées dans des niveaux sédimentaires (pPwa6) ou de façon interstratifiée avec un basalte aphyrique cohésif (pPwa5a), ou encore de façon fragmentaire (pPwa5b). Au sud de la Faille d’Ombilic, des lentilles de sulfures semi-massifs ont été décrites comme interstratifiées avec les roches sédimentaires du Groupe de Spartan. Elles sont sus-jacentes à un important corridor d’altération pouvant avoir un potentiel aurifère . Dans l’ensemble, la minéralisation forme une alternance de lits de pyrite-pyrrhotite ± chalcopyrite et de lits cherteux métamorphisés (21-TD-2001). L’épaisseur des lits varie de millimétrique à centimétrique. La présence de bandes carbonatées, métamorphisées et riches en graphite est également avérée localement (21-SL-4017). Certains sulfures semi-massifs exhibent encore des textures exhalatives primaires comme des brèches visibles à l’affleurement 21-TD-2001 (échantillon 2021076078 : 696 ppm Cu, 570 ppm Ni, 418 ppm Zn, 126 ppm Co, 52 ppm Mo, 45 ppb Au). D’autres lentilles voient leurs caractéristiques primaires oblitérées par le plissement ou une remobilisation hydrothermale subséquente. des valeurs significatives et anomales en Cu+Zn ± Ag-Au-Co-Mo-Ni. Ces minéralisations sont interprétées comme des sulfures massifs volcanogènes mafiques.

Une altération hydrothermale synvolcanique affecte les basaltes du Groupe de Watts. Les altérations présentes sont la chloritisation, l’épidotisation, la carbonatation et la silicification. Le métamorphisme de l’altération a conduit localement au développement d’un grenat orangé (p. ex. affleurement 21-GM-3041). Ce dernier pourrait être un vestige d’une altération propylitique. La distinction entre la phase synvolcanique de l’altération et d’éventuelles phases d’altérations postérieures est ardue.

La séquence de méta-arénite et de métawacke de l’affleurement 21-TD-2054 est l’hôte d’un niveau métrique de sulfures semi-massifs. Celui-ci est composé d’une matrice de sulfures (pyrrhotite-pyrite-chalcopyrite-sphalérite) englobant des clastes siliceux. De la cordiérite et du grenat sont observés en lame mince dans la roche métasédimentaire encaissante, considérée comme affectée par une altération propylique métamorphisée. Mise à part la faible teneur en plomb, cette lentille a beaucoup de similarités avec une minéralisation exhalative de type SEDEX. L’échantillon 2021076081 contient 0,14 % Cu, 0,28 % Zn, 2,4 ppm Ag, 44 ppb Au, 40,2 ppm As, 12 ppm Co et 0,11 % Ni.

Cinq zones favorables pour le potentiel de minéralisation exhalative ont été définies : Tukuk 7, Tuktuk 8, Tuktuk 9, Tuktuk 10  et Tuktuk 11.

Minéralisation en chrome et potentiel en Co-EGP dans les intrusions ultramafiques

Le potentiel des roches ultramafiques pour des minéralisations chromifères a déjà été rapporté par Mathieu et Beaudette (2019). La minéralisation apparait sous la forme de lits magmatiques ou d’amas riches en chromite-magnétite ou de chromite disséminée. La dimension des amas de chromite-magnétite varie de millimétrique à centimétrique. La minéralisation est portée par toutes les phases ultramafiques rencontrées sur le terrain en 2021. Une minéralisation disséminée primaire de pyrrhotite et de chalcopyrite est aussi observée. Il est intéressant de constater que les phases ultramafiques altérées (serpentinite et listwaenite) conservent également leur contenu en chromite.

En microscopie, la chromite exhibe une auréole de magnétite. Des traces de pentlandite, de pyrrhotite et de pyrite libres sont également rapportées. Les analyses effectuées en 2021 rapportent également des valeurs anomales à significatives en Au, Ni, Co et EGP. Une étude plus approfondie sur la fertilité de ces intrusions ultramafiques serait nécessaire pour déterminer le potentiel pour des minéralisations de type EGP. 

La zone minéralisée de Macondo (8,19 % à 4,22 % Cr, 834 ppm Ni, 200 ppb Au, 285 ppm Co, 51 ppb Pd et 329 ppb Pt) est caractérisée par une minéralisation en chromite podiforme.

Deux zones favorables Kajuq 4 et Kajuq 5 ont été définies.

Minéralisation magmatique de Fe-Ti-V et de Cr-Cu-Ni-Co dans les intrusions mafiques

Un potentiel pour les minéralisations de Fe-Ti-V avait été rapporté en 2018 (Mathieu et Beaudette, 2019). Il concerne les gabbros lités du ainsi que la troctolite de la Suite de Sirluaq, les gabbros de la Suite de Foucault et en moindre mesure la gabbronorite de la Suite de Vanasse.

De petits amas sulfurés, des filonnets de pyrrhotite ± chalcopyrite ± pyrite et des sulfures disséminés parsèment les gabbros du Groupe de Watts. La minéralisation apparait généralement magmatique et primaire, sous la forme de sulfures disséminés ou de petits amas irréguliers. Plusieurs amas sulfurés présentent des concentrations anomales à significatives en vanadium et en titane comme l’échantillon 2021080914 (5,32 % TiO₂ et 553 ppm V). La phase vanadifère reste à préciser, alors que la minéralisation en titane est contenue dans le sphène et l’ilménite disséminés. Une remobilisation est observée dans certaines zones plissées sous la forme de stringers de sulfures ou encore d’amas sulfurés semi-massifs centimétriques à décimétriques (échantillon 2021076076 : 811 ppm V, 114 ppm Co, 431 ppm Cu, 45 ppm Mo, 365 ppm Ni et 759 ppm Zn). Des observations similaires sont faites dans les gabbros de la Suite de Foucault (échantillon 1983008130 : 550,6 ppm Cu, 20,81 % Fe₂O₃t, 201 ppm Ni, 82 ppm Sc, 2,2 % TiO₂ et 542 ppm V).

La gabbronorite de la Suite de Vanasse montre localement de la chalcopyrite et de la pyrrhotite disséminées ou en stringers et quelques placages de malachite le long de veinules à épidote (échantillon 2021076064 : 631 ppm Cu et 517 ppm V).

La zone favorable d’Assipalaq a été définie.

Minéralisation aurifère filonienne mésothermale et épithermale

Les travaux de cartographie de l’été 2021 ont permis la découverte de quatre zones favorables aurifères liées à des corridors de déformation ductile-cassante à ductile. L’altération associée affecte plusieurs des unités du secteur, donnant lieu à des assemblages variés de minéraux secondaires. En affleurement, les zones potentielles se manifestent par un réseau de veines à quartz-carbonates ± sulfures, ou par des listwaenites dans le cas où le substrat est ultramafique.

La première zone potentielle (Ombilic) se superpose à un segment de la Faille de chevauchement d’Ombilic. Dans ce secteur, l’ankéritisation est très importante et prend la forme de pœciloblastes dans les roches sédimentaires du Groupe de Spartan. Ces dernières sont également affectées par une carbonatation et une séricitisation. Des stockwerks de veinules à quartz-carbonates traduisent une silicification et une carbonatation pervasives de l’encaissant. Un réseau de veines à quartz, carbonates, sulfures et accessoirement fuchsite est observé au cœur du corridor d’altération. Il est composé de plusieurs générations distinctes de veines (plissées ou rectilignes) et aussi par des veines en extension. Certaines veines sont rubanées. Les roches volcaniques du Groupe de Watts sont marquées par une forte épidotisation et chloritisation. Lorsque l’altération est plus intense, les roches mafiques sont également affectées par une carbonatation et une séricitisation prononcées. Une silicification du protolithe a aussi été observée aux épontes des veines. Au microscope, le quartz présente une texture microsaccharoïdale (bord droit et point triple). Les veines sont d’épaisseur millimétrique à décimétrique. Les veines et les épontes montrent des valeurs significatives en As, Co, Cr, Ni, Sr, Ba ± Mo ± Au ± Ag (p. ex. échantillon 2021076001 avec 500 ppm As, 208 ppm Ba, 43 ppm Co, 950 ppm Cr, 409 ppm Ni et 697 ppm Sr). La présence de veines de quartz à texture géodique ou bréchique et d’amygdules de quartz, en association avec le métamorphisme aux faciès schistes verts, démontrent la possibilité que cette zone soit la section épithermale d’une zone de cisaillement aurifère mésothermale. En 2018, une formation de fer à magnétite-carbonates a été décrite dans le Groupe de Spartan. Les sulfures massifs limitrophes à la Faille d’Ombilic, situés dans le secteur cartographié en 2021, pourraient correspondre au remplacement de la magnétite par des sulfures lors du passage de fluides métamorphiques. Les valeurs aurifères les plus importantes ont été trouvées sur l’affleurement 21-TD-2001, où l’échantillon de sulfures semi-massifs 2021076079 a retourné 59 ppb Au, 52,80 ppm As et 13 ppm Mo.

La deuxième zone favorable (Kannuqa 1) traverse obliquement le secteur cartographié du SW vers le NE en débutant en périphérie du Pluton de Tiriranniatuq. Les zones d’altération sont discontinues. Un réseau de veines à quartz-ankérite-calcite ± sulfures ± fuchsite s’est développé dans ce secteur. Les altérations des diverses lithologies encaissantes sont similaires à celle observées dans la première zone favorable, mais présentent des caractéristiques typiques d’une zone de cisaillement aurifère mésothermale. L’altération est généralement plus diffuse et affecte une plus grande zone. Les lithologies mafiques sont couramment chloritisées et épidotisées. Quand l’altération est plus intense, une séricitisation, voire une silicification du protolithe est visible. Comme pour la zone favorable d’Omibilic, les minéralisations exhalatives et magmatiques primaires sont remobilisées dans le corridor d’altération générant des assemblages polymétalliques à Cu-Co-Mo ± Au ± Ag ± Nb ± Pd ± V ± Y. Les valeurs les plus importantes sont celles de l’échantillon 2021076073. Ce dernier provient d’une trainée de débris rouillés et contient 0,12 % Cu, 1,6 ppm Ag, 61 ppb Au, 38 ppm Mo, 24,8 ppm Nb, 319 ppm V et 171 ppm Zn.

Une troisième zone favorable de dimension plus modeste (Kannuqa 2) concerne un leucogabbro cisaillé et plissé. Le gabbro est fortement séricitisé et chloritisé, en plus d’être localement carbonaté. Cette zone orientée N-S épouse le contact entre les gabbros leucocrates (pPwa3a) et le gabbro moucheté (pPwa3b). L’échantillon 1983007967 est décrit comme une dolomie et titre 270 ppb Au et 424 ppm V. Un second échantillon constitué de roche ultramafique altérée (2021075966) contient 0,1 % V, 86 ppb Au et 55 ppm Sc.

La quatrième zone favorable aurifère (Isuqtaq 2) regroupe les pourtours des intrusions ultramafiques. Un réseau de veines ou un stockwerk à quartz-carbonates-sulfures-fuchsite est également bien développé. Les épontes des intrusions ultramafiques sont fortement lessivées. Ce lessivage des roches ultramafiques génère des listwaenites, des schistes à trémolite et une présence importante de fuchsite. La silicification est généralement importante et il est courant d’observer des altérations d’intensité variable en fuchsite-trémolite-talc-ankérite-serpentine. Par endroits, les veines sont rubanées et/ou en échelon. Certains échantillons présentent une hématitisation importante. L’échantillon de pyroxénite altérée 2021075969 rapporte 0,17 % Cu, 0,17 % Cr, 822 ppm Ni, 35 ppb Au, 61 ppb Pd et 43 ppb Pt. L’échantillon de lithologie ultramafique altérée 2021075807 contient 0,29 % Cr₂O₃, 242 ppm Ni et 55,3 ppm As.

Minéralisation métasomatique de type skarn

La zone favorable de Kaaqi correspond au pourtour du Pluton de Tiriranniatuuq, qui exhibe une auréole d’altération cartographiée comme une cornéenne (pPtiu2). Les lithologies du nord et de l’est de la bordure sont constituées d’une alternance de rubans clairs centimétriques à décimétriques de carbonates et chlorite et de rubans sombres d’amphibole, d’épidote et de chlorite. Une dissémination de pyrrhotite et de chalcopyrite est portée par les rubans sombres. Une minéralisation de veinules à quartz et stringers de pyrrhotite est également développée dans les roches encaissantes du pluton. Les analyses rapportent des valeurs anomales et significatives en Cu, V, Sn, Co, Mo, Nb, Ni, Pd, et Y (p. ex. échantillon 2021076074 avec 981 ppm Cu, 115 ppm Co, 54 ppm Mo, 20,9 ppm Nb, 407 ppm Ni, 56 ppb Pd, 619 ppm V et 61,5 ppm Y; et échantillon 1988000724 avec 10 ppm Sn et 319 ppm V).

 

Problématiques à aborder dans le cadre de futurs travaux

La cartographie géologique et l’interprétation de l’évolution géologique du Domaine Nord comportent plusieurs défis, dont l’établissement d’une lithostratigraphie robuste et cohérente. À ce sujet, les travaux d’été de 2019 et 2021 soulèvent un questionnement sur une possible corrélation stratigraphique entre les roches volcaniques des groupes de Parent et de Watts. Cette problématique sera abordée lors d’un prochain levé cartographique dans le feuillet 35G10, accompagné d’une étude des processus pétrogénétiques et de l’acquisition des données géochronologiques. De plus, une révision du Groupe de Watts pourrait s’avérer nécessaire à la lumière de nouvelles hypothèses sur sa formation. En effet, la stratigraphie actuelle s’appuie sur le modèle reconnu des ophiolites décrites au Phanérozoïque (St-Onge et Lucas, 1993; Scott et al., 1999). La démonstration que le Groupe de Watts correspondrait à une portion d’un plateau océanique (Lafrance et Guilmette, 2021) associé à une province magmatique (Kastek et al., 2018) aurait potentiellement une incidence sur son organisation stratigraphique.

Sur le plan de la géologie structurale et métamorphique, la ZCkuk est une nouvelle zone de cisaillement en chevauchement d’envergure régionale marquant possiblement un saut métamorphique entre un domaine au faciès des schistes verts, au sud, et un domaine au faciès des amphibolites supérieures ou des granulites, au nord. Les études antérieures limitaient l’intensité du métamorphisme dans le Domaine Nord au faciès des amphibolites (St-Onge et Lucas, 1993). Des analyses métamorphiques et structurales plus poussées permettraient de mieux comprendre les implications tectoniques de la ZCkuk, en plus de préciser l’intensité du métamorphisme de part et d’autre de cette zone. La pétrochronologie et les études structurales détaillées seraient d’excellents outils pour y arriver.

Le fait de mieux répondre à ces questions contribuera à l’évaluation du potentiel minéral du Domaine Nord. La capacité de cerner l’origine des unités mafiques et ultramafiques du Groupe de Watts orientera l’exploration en contraignant le type de minéralisation ayant pu s’y former. Ces unités peuvent-elles, par exemple, abriter un gîte de chromite podiforme dans le cas où il s’agirait d’une ophiolite, ou encore un gîte de Fe-Ti-V dans le cas d’une intrusion mafique litée? Enfin, s’il était possible de définir des zones locales de déformation en extension, celles-ci seraient également un métallotecte intéressant pour les minéralisations épigénétiques aurifères.

 

Auteurs	Thomas Debruyne, géo. stag., B. Sc. thomas.debruyne@mern.gouv.qc.ca Guillaume Mathieu, ingénieur en géologie, M. Sc. guillaume.mathieu@mern.gouv.qc.ca Marc-Antoine Vanier, ingénieur en géologie, M. Sc. marc-antoine.vanier@mern.gouv.qc.ca
Géochimie	Olivier Lamarche, géo., M. Sc.
Géophysique	Siham Benahmed, géo. stag., M. Sc. Rachid Intissar, géo., M. Sc.
Évaluation de potentiel	Virginie Daubois, géo., M. Sc.
Logistique	Marie Dussault Isabelle Lafrance, géo., M. Sc.
Géomatique	Karine Allard
Conformité du gabarit et du contenu	François Leclerc, géo., Ph. D.
Accompagnement /mentorat et lecture critique	Yannick Daoudene, géo., Ph. D. James Moorhead, géo., M. Sc.
Organisme	Direction générale de Géologie Québec, Ministère de l’Énergie et des Ressources naturelles, Gouvernement du Québec

Remerciements :

Ce Bulletin géologiQUE 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 professionnels Sacha Lafrance, Julie Vallières, Thierry-Karl Gélinas, Simon Hébert et Isabelle Lafrance, ainsi que les étudiants Raphaëlle Aubry-Lachance, Sarah Blais, Zac Castonguay, Antoine Desjardins, Sasha Joly, Rémi Latouche, Anthony Mandeville, Alex Proulx, Jean-Philippe Séguin et Édouard Tremblay. Nous aimerions souligner le travail du cuisinier Daniel Crépeau et de l’infirmière Lysanne Bélisle. Le transport sur le terrain a été assuré par la compagnie Innukoptère. Les pilotes Gilles Theillout, Yves Paradis et Geneviève Caouette ainsi que les mécaniciens Mathieu Robitaille et Justin Rainville ont accompli leur travail avec efficacité. Le transport logistique était assuré par Air Inuit et nous tenons à remercier Sylvain Roberts. Nous remercions également les Nunavimmiuts qui nous ont permis de travailler sur leur territoire ancestral. Enfin, une mention spéciale est décernée cette année encore aux phénoménaux Richard Brunet et Max Lechien dont les compétences dans de nombreux domaines ont permis de mener à bien le projet.

 

Références

Publications du gouvernement du Québec

Autres publications