Géologie de l’Île-du-Grand-Calumet, Province de Grenville, Outaouais, Québec, Canada

Ce nouveau levé géologique à l’échelle 1/20 000 a été réalisé à l’été 2021 dans la région de l’Île-du-Grand-Calumet (moitié est du feuillet SNRC 31F10), située à ~90 km au NW de la ville de Gatineau. Le projet avait pour objectif l’acquisition de nouvelles connaissances géologiques dans cette partie de la Province de Grenville, reconnue pour son potentiel en minéraux critiques et stratégiques (MCS). La nouvelle carte géologique intègre également les résultats des travaux de cartographie et d’exploration minière réalisés depuis près d’un siècle dans cette région.

La région cartographiée est essentiellement formée d’une séquence métasédimentaire composée en grande partie de marbre et de paragneiss, aussi connue sous le nom de « Supergroupe de Grenville ». La majeure partie de l’Île-du-Grand-Calumet est composée d’amphibolite dérivée de basalte (1232 Ma) et de roches intrusives mafiques associées (1231 Ma). Les roches métasédimentaires et les roches mafiques sont coupées par des roches intrusives intermédiaires à felsiques. Les roches ont subi une évolution orogénique complexe, ayant été affectées par au moins deux phases de déformation et un métamorphisme régional de grade modéré à élevé. La région se subdivise en différents domaines structuraux, tous délimités par des zones de cisaillement.

La région est reconnue pour abriter plusieurs sites minéralisés en MCS, notamment les anciennes exploitations de New Calumet, un gisement polymétallique exploité pour ses ressources en zinc, ainsi que la mine de nickel Cowan. D’autres zones minéralisées et gîtes de zinc et de minéraux industriels ont été découverts dans les roches métasédimentaires carbonatées, et ont depuis fait l’objet de travaux d’exploitation ou de mise en valeur. Ce nouvel inventaire géologique permet de bonifier la valeur du potentiel minéral dans la région avec la découverte de nouvelles zones minéralisées pour quatre types de minéralisation : 1) une minéralisation polymétallique dans les roches métasédimentaires; 2) un filon cuprifère; 3) une minéralisation d’argent dans une intrusion porphyroïde; et 4) un potentiel pour des minéralisations de Cu-Ni et de Fe-Ti-V dans les intrusions mafiques.

Méthode de travail

Travaux antérieurs

Le tableau ci-dessous présente une liste des travaux réalisés dans le secteur à l’étude depuis 1893. Il inclut aussi les références citées dans le rapport. Une liste plus exhaustive peut être trouvée dans la base de données documentaire EXAMINE.

Stratigraphie

Cette partie présente une description sommaire des unités lithostratigraphiques cartographiées dans la région de l’Île-du-Grand-Calumet et de leurs relations mutuelles. Le schéma ci-joint présente la stratigraphie et la nature des contacts entre les unités. L’histoire de leurs mises en place est illustrée dans la frise chronologique accompagnant le schéma stratigraphique. Leurs relations ont été déterminées à partir des observations de terrain et des données géochronologiques connues à ce jour.

Unités supracrustales mésoprotérozoïques

La région de l’Île-du-Grand-Calumet est située dans la Ceinture métasédimentaire centrale (CMC) de la Province de Grenville (Rivers et al., 1989). Les plus vieilles unités cartographiées dans la région sont les roches métasédimentaires de la Séquence supracrustale des Outaouais (mPoua). Ces roches sont aussi connues sous le nom historique de « Supergroupe de Grenville ». Elles se composent de marbre calcitique à silicates et de roche calcosilicatée (mPoua1a), de marbre dolomitique à silicates et de marbre dolomitique pur (mPoua1b), de diopsidite (mPoua1c) ou de paragneiss rubané et de quartzite (mPoua2). L’âge maximal du dépôt de cette unité est évalué entre 1300 et 1200 Ma (Easton, 1992); le socle sur lequel elle repose n’a pas été reconnu dans la région d’étude.

Les roches métasédimentaires sont en alternance avec les roches mafiques du Complexe du Grand-Calumet (mPgrc), notamment dans le secteur de l’ancienne mine New Calumet, dans la partie ouest de l’Île-du-Grand-Calumet. Ce complexe, daté à 1232,8 +3,9/-2,7 Ma (Gauthier, 2015), est composé d’amphibolite dérivée de basalte à hornblende-biotite-magnétite (mPgrc1). Les amphibolites sont interprétées comme des roches dérivées de basalte, incluant notamment des roches pyroclastiques (Bishop et Villeneuve, 1987). Le Complexe du Grand-Calumet est également composé d’amphibolite plus grossièrement grenue montrant une structure massive à foliée et interprétée comme des dykes et des filons-couches de gabbro et de gabbronorite (mPgrc2). Leur abondance dans la partie sud de l’Île-du-Grand-Calumet laisse supposer la présence d’une intrusion de gabbro de plus grande dimension associée aux amphibolites rubanées.

Unités intrusives mésoprotérozoïques

Plusieurs intrusions de composition intermédiaire à felsique coupent les roches métasédimentaires, l’amphibolite et le gabbro précédemment mentionnés. 
 
La Suite intrusive de Schwartz (mPswz) est composée de monzonite quartzifère et de granite à feldspath alcalin. Elle est également caractérisée par des dykes de granite à feldspath alcalin à grain grossier et des dykes de gabbro à grain grossier. Un échantillon provenant de l’affleurement 21-CB-1242 a livré un âge U-Pb sur zircon de 1254 ±20 Ma (Davis, 2023).

La Suite intrusive de Tancredia (mPtcd) comprend une variété de lithologies allant de la syénite quartzifère au granite à feldspath alcalin et de la monzonite (mPtcd1) ainsi que du granite et de la granodiorite (mPtcd2). L’unité coupe les amphibolites du Complexe du Grand-Calumet (mPgrc1) et est pénécontemporaine des filons-couches mafiques (mPgrc2). Un échantillon du Tancredia (affleurement 21-CB-1063) a livré un âge de 1240 ±6 Ma (Davis, 2023).

L’extrémité est du « gabbro de Chenaux », une unité cartographiée à l’ouest de la frontière Québec-Ontario dans le secteur de la municipalité de Portage-du-Fort par la Commission géologique de l’Ontario (Azar et Easton, 2015), a été datée à 1231 ±2 Ma (Easton, 1992; Pehrsson et al., 1996), soit un âge de cristallisation contemporain des roches métavolcaniques du Complexe du Grand-Calumet (mPgrc). Ce dernier est en contact avec une intrusion de gabbro massif et subophitique qui montre des caractéristiques pétrographiques et structurales similaires au « gabbro de Chenaux ». Les deux intrusions ont donc été réunies dans la même unité, soit la Suite intrusive de Chenaux (mPchn). Dans la région d’étude, le gabbro subophitique et mésocrate comprend des niveaux de gabbro mélanocrate à grain fin (mPchn1) ou de microgabbro mélanocrate (mPchn2). L’unité mPchn1 comprend une intrusion de gabbro hétérogène à grain fin avec des niveaux d’amphibolite rubanée dérivée de gabbro (mPchn1a).

La Suite intrusive de Litchfield (mPlit), située dans la partie NE de la région, est composée de gneiss tonalitique à granodioritique légèrement migmatitisé (mPlit1), de granodiorite hétérogranulaire (mPlit1a) et de leucogranite homogène à grain fin (mPlit2). L’analyse d’un échantillon de gneiss tonalitique (affleurement 21-CB-1124) a livré un âge U-Pb sur zircon de 1222 ±10 Ma (Davis, 2023). Les roches du Litchfield coupent celles de la Suite intrusive de Schwartz (mPswz) dans la partie NE de la région cartographiée.

La Suite intrusive de Rocher-Fendu (mPrfd) se subdivise en deux plutons distincts de diorite, granodiorite leucocrate et leuconorite (mPfrd1) et de monzodiorite quartzifère homogène (mPfrd2). Cette unité est en intrusion dans la Séquence supracrustale des Outaouais (mPoua). Un échantillon prélevé sur l’affleurement 21-CB-1155 du pluton situé au nord (mPrfd2) a livré un âge de 1195 ±10 Ma (Davis, 2023).

Le Suite intrusive de Shawville (mPshv) inclut des leucogranites et des granodiorites à biotite. Il coupe les marbres calcitiques de la Séquence supracrustale des Outaouais (mPoua) dans la partie sud de la région. L’âge de cette unité est inconnu.
 

Couverture sédimentaire paléozoïque

Deux klippes de roches sédimentaires carbonatées d’âge ordovicien, appartenant à la Formation de Theresa (Ots) de la Plate-Forme du Saint-Laurent, reposent en discordance sur les roches mésoprotérozoïques dans la moitié sud de la région cartographiée.

Lithogéochimie

La lithogéochimie des unités de la région de l’Île-du-Grand-Calumet est présentée séparément sous forme de tableaux.

Géologie structurale

La cartographie géologique et l’analyse des données structurales recueillies dans la région de l’Île-du-Grand-Calumet à l’été 2021 ont permis d’identifier des fabriques tectonométamorphiques, deux phases de déformation et quatre domaines structuraux. Les deux phases semblent s’inscrire dans un contexte de continuum de déformation en compression. La phase principale D₁ affecte toute la région et est responsable de la foliation régionale S₁ et de la formation de plis P₁ à plans axiaux droits ou déversés, à vergence NW et d’orientation globale ENE-WSW. La phase D₂ est associée à l’épisode final de mise en place des nappes de charriage et s’exprime par la formation des zones de cisaillement F₂ à mouvement chevauchant vers le NW. Ces structures régionales comprennent les zones de cisaillement de Cayamant (ZCC), des Dardanelles (ZCD) et de Letts (ZCL), ainsi que la Zone de cisaillement de Campbell’s Bay (ZCB). Cette phase est responsable d’une fabrique planaire S₂ mineure et locale, transposée à la fabrique S₁ en marge des zones de déformation et d’une fabrique linéaire L₂. Les domaines structuraux constituent des ensembles cohérents, en considérant à la fois leurs particularités structurales et lithostratigraphiques. La région d’étude comprend les domaines de Sand Bay (I), de Bryson (II), de Clarendon (III) et de Rivière-Barry (IV). Tous les domaines structuraux sont délimités par des zones de cisaillement. Les structures primaires, incluant les contacts stratigraphiques, ont été oblitérées par le taux de recristallisation important des roches et par la transposition dans le plan des fabriques tectonométamorphiques. De ce fait, aucune polarité sédimentaire ne peut être déterminée dans la région.

Domaines structuraux

Domaine structural de Sand Bay (I)

Le Domaine de Sand Bay est situé au sud de la région cartographiée, constituant un bloc homogène avec très peu de variations lithologiques dominé largement par les marbres calcitiques de la Séquence supracrustale des Outaouais (mPoua). Ce domaine se caractérise notamment par l’absence de marbres dolomitiques et des plus vastes suites intrusives de la région. On ne reconnait qu’une seule phase de déformation D₁ dans le Domaine de Sand Bay. La foliation générale S₁ associée est définie par le rubanement compositionnel et l’orientation préférentielle des minéraux. L’attitude du plan moyen de cette fabrique est de 056°/14°.

La partie centrale du domaine est caractérisée par la présence d’une séquence de paragneiss et de quartzite (mPoua2) dont la foliation est à pendage faible, site d’une charnière de pli ouvert de grande amplitude. Le plan axial de cette structure antiforme d’orientation NE-SW est subvertical. Une intrusion de la Suite intrusive de Shawville (mPshv) est par ailleurs localisée à proximité de la charnière de ce pli régional.

Le Domaine de Sand Bay est coupé par des zones de cisaillement localisées spécifiquement aux abords et à l’intérieur de l’intrusion de la Suite de Shawville, notamment dans le secteur de l’île Boom. Les linéations minérales mesurées dans ces intrusions ont une moyenne de 047°/02°, mais dont le sens de décrochement est inconnu. Cette déformation localisée suggère une mise en place magmatique syncinématique. La chronologie relative de ces failles avec les autres zones de cisaillement de la région est incertaine, du fait que les évidences de cet épisode de cisaillement NE-SW ne sont exclusives qu’à ce domaine.

Domaine structural de Bryson (II)

Le Domaine de Bryson constitue le bloc central de la région cartographiée. Il se positionne structuralement sous le Domaine de Sand Bay (I) situé au sud et chevauche les domaines de Clarendon (III), à l’est, et de Rivière-Barry (IV), au nord-ouest. Le Domaine de Bryson est composé d’une grande variété de lithologies à rhéologies très contrastées, notamment les marbres de la Séquence supracrustale des Outaouais (mPoua1) et les roches mafiques du Complexe du Grand-Calumet (mPgrc) et de la Suite intrusive de Chenaux (mPchn1).

On reconnait une phase de déformation D₁ principale dans le Domaine de Bryson et une phase D₂ mineure associée à des zones de cisaillement de moindre envergure. La foliation générale S₁ est définie par l’orientation préférentielle des minéraux tabulaires et aciculaires dans le marbre et l’amphibolite. L’attitude du plan moyen de cette fabrique principale est de 353°/25°. La phase D₁ est responsable de la formation de structures P₁ synformes et antiformes déversées vers le NW, ainsi que des plis droits de moindre envergure. Les structures primaires, incluant le rubanement compositionnel de ces roches, ont été oblitérées par la recristallisation métamorphique.

Le style tectonique de la partie sud du Domaine de Bryson est largement dépendant de la présence des gabbros massifs de la Suite intrusive de Chenaux (mPchn). Comme ces intrusions compétentes ont globalement été épargnées par la déformation, les marbres encaissants à proximité de ces intrusions ont enregistré toute la déformation. Le rubanement compositionnel très marqué des marbres forme communément des plis isoclinaux à plans axiaux concordants avec la fabrique S₁. Plusieurs de ces plis de petite envergure présentent des flancs démembrés et des morphologies en crochets, suggérant une ou plusieurs phases subséquentes de plissement, probablement dans un contexte de continuum de déformation. Le boudinage des niveaux calcosilicatés témoigne également de l’aplatissement des unités métasédimentaires.

La partie centre-nord du domaine est occupée par le Complexe du Grand-Calumet (mPgrc). Cette unité forme un massif ceinturé par les roches métasédimentaires de la Séquence supracrustale des Outaouais (mPoua). Les travaux de Sangster (1967) dans le secteur du gîte New Calumet, repris notamment par ceux de Gauthier (2019), positionnent structuralement les roches métasédimentaires sous les amphibolites. Ces résultats, appuyés des données de mesures de la F₁, suggèrent que le Complexe du Grand-Calumet occuperait le cœur d’un bassin structural. La courbure des traces axiales des grands plis P₁ montre également cette géométrie.

Le Domaine de Bryson est affecté par deux générations de failles. La première regroupe des failles en décrochement dextre ou senestre d’orientation NW-SE. Elle comprend notamment l’essaim de failles 325°/45° mis en place au contact des amphibolites et des roches métasédimentaires dans le secteur du gîte New Calumet. D’autres failles de cette génération semblent également affecter le gabbro (mPchn1). L’attitude de ces failles est concordante à celle de la Zone de cisaillement de Campbell’s Bay, une structure F₂ décrite ci-dessous. Cette génération de failles est donc attribuée à la phase de déformation D₂. L’autre famille appartient à un réseau régional d’orientation WNW-ESE. Ces failles peu documentées sont possiblement plus jeunes et associées à l’ouverture du graben d’Ottawa-Bonnechère (Madore et al., 1994).

Domaine structural de Clarendon (III)

Le Domaine de Clarendon est situé au NE de la région cartographiée. Il consiste en un bloc homogène composé de peu de variations lithologiques, dominé par les gneiss tonalitiques et les intrusions des suites de Litchfield (mPlit) et de Schwartz (mPswz). Il se positionne structuralement sous le Domaine de Sand Bay (I) situé au sud et se juxtapose à l’ouest au Domaine de Bryson (II) le long de la Zone de cisaillement de Campbell’s Bay. Le domaine de Clarendon est régionalement associé aux terrains composés de gneiss tonalitiques migmatitisés longeant le SE de la Zone de cisaillement de Cayamant.

On reconnait deux phases de déformation dans le Domaine de Clarendon. La foliation S₁ est définie par la gneissossité ou le rubanement migmatitique dans les gneiss ou l’orientation préférentielle des minéraux dans les roches intrusives associées. L’attitude du plan moyen de cette fabrique principale est de 127°/24°. La gneissossité est plissée à proximité des zones de déformation. Les axes de ces petits plis sont concordants à subconcordants à la gneissossité S₁. La plupart des affleurements du Domaine de Clarendon sont marqués d’une linéation minérale L₂ moyenne de 125°/20°, subconcordante à la fabrique S₁. Ces éléments structuraux témoignent de l’effet d’un épisode de déformation D₂, générée par la phase de chevauchement associée à la Zone de cisaillement de Cayamant (ZCC).

Domaine structural de Rivière-Barry (IV)

Le Domaine de Rivière-Barry est situé au NW de la région et occupe est très petite partie du territoire cartographié. Il représente un bloc lithologiquement hétérogène, largement dominé par une intrusion de composition intermédiaire appartenant à la Suite intrusive de Rocher-Fendu (mPrfd2). L’intrusion est ceinturée à l’ouest d’unités métasédimentaires dominées par les marbres (mPoua1) et des roches mafiques indifférenciées. Les roches sont marquées d’une foliation S₁ mise en évidence par l’orientation préférentielle des minéraux tabulaires dans les roches intrusives et d’un rubanement compositionnel dans les roches carbonatées. L’attitude du plan moyen de cette fabrique est de 55°/39°.

Le Domaine de Rivière-Barry se positionne structuralement sous le Domaine de Bryson (III) par le jeu des failles de chevauchement de la Zone de cisaillement de Letts. Son toit est structuré en pli antiforme de plan axial 45°/45° subparallèle à l’attitude de la Zone de Letts. Ce pli est interprété comme une structure P₁, mais l’hypothèse d’une formation lors de l’épisode de chevauchement subséquent n’est pas exclue. Les linéations minérales L₂ associées à cette zone de déformation sont interprétées comme étant issues de la phase de chevauchement D₂. La chronologie des générations de fabriques n’a pu être établie avec certitude, du fait que les roches de cette zone sont complètement altérées et recristallisées. L’extrémité ouest du domaine est coupée par une faille tardive d’orientation WNW-ESE, semblable à celles reconnues dans le Domaine de Bryson. Ces failles sont interprétées comme étant associées à l’ouverture du graben d’Ottawa-Bonnechère (Madore et al., 1994).

Zones de cisaillement régionales

Le modèle tectonique général de la région consiste en un empilement et de transport des terrains vers le NW lors d’une collision continentale. Dans la région de l’Île-du-Grand-Calumet, cet empilement tectonique s’est produit le long de trois principales rampes de chevauchement lors de la phase de déformation D₂ : les zones de cisaillement de Cayamant (ZCC), des Dardanelles (ZCD) et de Letts (ZCL). L’avancement des nappes dans la partie est de la région a été accommodé par le développement d’une faille de décrochement latéral, la Zone de cisaillement de Campbell’s Bay (ZCB). Ces zones de déformation délimitent les quatre domaines structuraux définis précédemment.

Zone de cisaillement de Cayamant (ZCC)

La Zone de cisaillement de Cayamant (ZCC) est décrite comme étant d’envergure kilométrique, orientée vers le NE, servant de contact entre deux terranes d’importance : la Ceinture métasédimentaire centrale (CMC), dans laquelle se trouve la région de l’Île-du-Grand-Calumet, ainsi que la Ceinture des gneiss centraux (CGC) située au NW (Madore et al., 1994). La ZCC correspond vraisemblablement à la limite est du Terrane de Bancroft (Easton, 1986) telle que reconnue plus au sud, en Ontario. Seule l’extrémité SW de cette zone apparaît sur la carte de la présente région à l’étude.

Zone de déformation de Campbell’s Bay (ZCB)

La Zone de cisaillement de Campbell’s Bay (ZCB) se définit comme une structure d’accommodement de la contrainte causée par le chevauchement le long de la Zone de cisaillement de Cayamant (ZCC). La cinématique de la ZCB se traduit par un mouvement en décrochement dextre associé à une légère composante inverse. Les roches à l’intérieur de cette zone sont parmi les plus déformées de la région. La zone comprend des gneiss droits porphyroclastiques marqués d’une foliation mylonitique et d’une linéation d’étirement. Les affleurements 21-CB-1005 et 21-CB-1007 sont situés à proximité de la ZCB et du contact entre la Suite intrusive de Litchfield (mPlit2) et les amphibolites du Complexe du Grand-Calumet (mPgrc1). On peut y observer un ensemble rubané très déformé d’amphibolites porphyroclastiques et des injections lit par lit de granite complètement recristallisé. Le quartz et les feldspaths présentent une structure polygonale granoblastique et des migrations en bordure de grains témoignant d’une déformation de haute température. La géométrie des structures, notamment la linéation d’étirement plongeant vers le SE et la présence de cette importante zone de cisaillement au contact du Complexe du Grand-Calumet (mPgrc) et des gneiss tonalitiques suggèrent que le Domaine de Bryson (II) représente une nappe de charriage.

Zone de cisaillement des Dardanelles (ZCD)

La Zone de cisaillement des Dardanelles (ZCD) délimite le Domaine de Sand Bay (I) des domaines de Bryson (II) et Clarendon (III). Elle correspond régionalement à la limite entre les marbres calcitiques au SW et les marbres dolomitiques au NW. L’affleurement 21-CB-1184 marque approximativement la localisation de la ZCD. Il se compose d’un niveau d’aspect mylonitique de roches métasédimentaires très quartzeuses entièrement recristallisées, qui sont formées de rubans très fins parfaitement planaires. La roche a également subi un épisode de carbonatation postdéformation.

Zone de cisaillement de Letts (ZDL)

La Zone de cisaillement de Letts (ZCL) se compose d’un corridor de failles de chevauchement imbriquées qui sépare les domaines de Bryson (II) et de Rivière-Barry (IV). Les roches qui la composent sont complètement recristallisées et renferment de nombreux plans mylonitiques variant de 1 mm à 1 cm d’épaisseur qui leur procurent un aspect laminé. Certains affleurements ont la particularité d’être intensément altérés, oblitérant complètement la composition du protolite. L’affleurement 21-CB-1150 est notamment composé de roches skarnifiées, comme en témoigne l’échantillon 2021071573 qui renferme >9 % K₂O. Cette altération potassique intense et d’apparence métamorphisée est affectée par une carbonatation modérée plus tardive. Le prolongement vers le NE de la ZDL dans la région de Fort-Coulonge (feuillet 31F15) est inconnu, notamment en raison de l’étendue importante des dépôts meubles dans ce secteur. Les cartes des levés géophysiques aéroportés et l’attitude générale des structures, particulièrement les fabriques linéaires, laissent supposer un rattachement de la ZDL à la ZCB.

Métamorphisme

La région de l’Île-du-Grand-Calumet bénéficie d’un vaste cortège lithologique renfermant plusieurs assemblages minéralogiques utiles à l’étude du métamorphisme. Le contexte régional a été abordé par différents auteurs, particulièrement en Ontario. Ce chapitre a pour objectif d’affiner les connaissances sur le métamorphisme de la région à partir des observations de terrain réalisées à l’été 2021 et d’échantillons étudiés en microscopie. Toutes les unités de la région ont été métamorphisées au Mésoprotérozoïque, à l’exception des deux klippes de roches sédimentaires ordoviciennes affleurant dans la partie sud de la région. Les roches ont été affectées par un métamorphisme régional prograde atteignant le faciès supérieur des amphibolites, à l’exception des roches incluses dans l’auréole thermique des gabbros de la Suite intrusive de Chenaux (mPchn) soumises à des conditions de grade plus élevé. La région a ensuite enregistré un épisode de métamorphisme rétrograde jusqu’au faciès des schistes verts.

Métamorphisme régional

Les conditions métamorphiques maximales atteintes au gîte de New Calumet ont culminé à une température de 650 à 700 °C sous une pression de 6 à 7 kbars (Williams, 1990), soit le faciès supérieur des amphibolites (Gauthier, 2019). Les roches métasédimentaires de ce secteur sont composées de quartz, feldspath potassique, biotite, grenat et sillimanite (affleurement 21-CB-1231), assemblage diagnostique de ce faciès métamorphique. Cependant, certains échantillons du secteur renferment un assemblage de quartz, feldspath, muscovite et staurotide, reflétant de conditions métamorphiques moins élevées du faciès moyen des amphibolites (affleurement 21-CB-1249). Les roches mafiques du Complexe du Grand-Calumet se composent également d’assemblages à plagioclase, hornblende et grenat typiques du faciès des amphibolites. La hornblende se présente en cristaux automorphes, en petits phénocristaux ou en cristaux pœciloblastiques en remplacement de l’orthopyroxène et du clinopyroxène magmatiques.

Certaines roches quartzofeldspathiques sont susceptibles d’entamer le processus de migmatitisation aux conditions maximales atteintes. Osborne (1944) mentionne la présence de migmatite de composition intermédiaire au sommet des roches métavolcaniques. L’empilement d’amphibolite et de gneiss à biotite, feldspath potassique, grenat et sillimanite, cartographié comme des migmatites par Osborne (1944), consisterait en fait en une séquence volcanique bimodale métamorphisée (Gauthier, 2019). Il n’existe pas beaucoup de candidats potentiels pour la fusion partielle dans la région. Les roches métasédimentaires d’origine détritique sont peu abondantes et très quartzeuses. Seuls les gneiss tonalitiques de la Suite intrusive de Litchfield (mPlit1) montrent des évidences de fusion partielle, quoiqu’une partie du mobilisat semble provenir d’une source différente des affleurements observés.

Métamorphisme de contact

Ce type de métamorphisme réfère exclusivement à la mise en place des intrusions de gabbro de la Suite intrusive de Chenaux (mPchn) dans les marbres de la Séquence supracrustales des Outaouais (mPoua1). La température du magma mafique a induit la déstabilisation de la dolomite en brucite (Gauthier, 2015), indiquant des conditions de métamorphisme au faciès des granulites. Bien que la présence d’olivine et de serpentine ne puisse pas contribuer au diagnostic des conditions métamorphiques, la présence de cristaux de gahnite confirme l’atteinte des conditions du faciès des granulites (Gauthier, comm. pers.).

Métamorphisme rétrograde

Selon Williams (1990), la région aurait subi un lent rééquilibre rétrométamorphique jusqu’à des températures aussi basses que 275 °C. Des paragenèses minérales typiques du faciès des schistes verts se superposent ainsi à celles du faciès des amphibolites. Ces changements s’expriment notamment par un remplacement en périphérie de cristaux issus du métamorphisme prograde, tel qu’observé dans certains échantillons de roches métavolcaniques. Des cristaux coronitiques de hornblende se trouvent localement remplacés par un assemblage d’épidote, de biotite et de chlorite. Le rétrométamorphisme s’exprime également par l’activité hydrothermale créant des réseaux de fines fractures coupant les minéraux de haute température. Le phénomène d’altération postdéformation de basse température est particulièrement présent à proximité des zones de cisaillement, et notamment associé aux zones des Dardanelles (ZCD) et de Letts (ZCL).

Géologie économique

Le tableau des zones minéralisées ci-dessous présente les résultats d’analyses pour les zones minéralisées connues dans la région de l’ÎIe-du-Grand-Calumet, incluant les nouvelles zones minéralisées découvertes dans le cadre de nos travaux.

(D) : Forage au diamant; (G) : Échantillon choisi; (R) : Rainure – échantillon en éclats

Le tableau des analyses lithogéochimiques des métaux d’intérêt économique donne la localisation, la description et les résultats d’analyse pour 25 échantillons choisis dans le but d’évaluer le potentiel économique de la région.

Minéralisations connues de la région d’étude

Plusieurs zones minéralisées ont été reconnues dans la région de l’Île-du-Grand-Calumet depuis plus d’un siècle, dont plusieurs ont été exploitées. Ces gîtes sont situés plus spécifiquement dans les parties sud et centre-ouest de l’île ainsi que dans le secteur des municipalités de Bryson et de Portage-du-Fort. Voici les principaux gîtes connus :

Ancienne mine polymétallique de New Calumet

Les minéralisations en Au-Ag-Pb-Zn de l’ancienne mine New Calumet ont été découvertes en 1893 (Boyer et Hardman, 1924). La minéralisation est de type skarn à zinc-plomb-argent; celle-ci prend la forme d’amas irréguliers de sulfures disséminés à massifs dans les amphibolites du Complexe du Grand-Calumet (mPgrc) et les roches métasédimentaires skarnifiées de la Séquence supracrustale des Outaouais (mPoua2). La compagnie New Calumet Mines Ltd. a extrait 3,8 millions de tonnes de minerai entre 1943 et 1968 titrant 5,8 % Zn, 1,6 % Pb, 65 g/t Ag et 0,4 g/t Au (Gauthier, 2020).

Ancienne mine de nickel Cowan

L’ancienne mine Cowan (aussi connue sous le nom de Struan Uranium) consiste aujourd’hui en vestiges de puits ayant servi à l’extraction de quantités modestes de nickel à la fin du 19^e siècle. Plusieurs campagnes de travaux d’exploration ont été réalisées, notamment par Falconbridge et Calmet pour la remise en valeur du gîte, par l’entremise de forages autour des vieux puits et des affleurements minéralisés. Les deux meilleurs forages ont donné : 1) une intersection de 0,74 % Ni sur 1,4 m, suivie d’une intersection de 1,5 m à 0,15 % Ni (Mitchell, 1951); et 2) une intersection à 0,08 % Cu, 1,15 % Ni et 0,24 % Cu (Bray, 1974). Gauthier (2016) précise la genèse de la minéralisation de nickel dans un rapport d’étude pétrographique. L’auteur note une recristallisation des minéraux métalliques et la concentration mécanique polyphasée de la pentlandite dans les plans axiaux d’un dyke de métadunite plissé à talc-trémolite. Des travaux récents de pédogéochimie ont permis de définir des domaines variablement anomaux en Zn-Ni-Cu-Au-Pb autour de l’ancienne mine, relançant un nouveau chapitre de l’exploration dans ce secteur (Gauthier, 2020).

Gîtes exhalatifs de zinc dans les marbres dolomitiques

Le caractère magnésien des roches sédimentaires carbonatées de la partie nord de la région d’étude est peu commun dans la Ceinture métasédimentaire centrale (CMC). Cette caractéristique lithologique est favorable aux minéralisations zincifères stratoïdes de type SEDEX semblables à celles du célèbre cas du district minier de Balmat-Edward, dans l’état de New York (Gauthier, 2015). Le gîte de Sonny (Calumet-Sud) représente un exemple de ce type de minéralisation dans la région de l’Île-du-Grand-Calumet. Il se compose de sphalérite disséminée à semi-massive (jusqu’à 20 %) dans des niveaux décamétriques de marbre dolomitique pur (mPoua1b). Les meilleurs résultats rapportés de l’échantillonnage de rainures sont de l’ordre de 3,7 % Zn sur 4 m, incluant un intervalle de 5,4 % Zn sur 2 m et 1,9 % Zn sur 5 m (Gauthier, 2015).

Le zinc est également présent sous forme d’oxydes et de silicates dans les marbres dolomitiques à proximité de la municipalité de Bryson. Ce sous-type de minéralisation de zinc exhalatif, d’importance notable concernant le taux de récupération en usine, ne contient pas de sulfures (Gauthier et Larivière, 2006). Les minéraux porteurs de zinc dans ce contexte sont notamment la serpentine et le spinelle. Les cibles privilégiées pour ce type de minéralisation sont les marbres dolomitiques à silicates et autres minéraux accessoires. Selon les auteurs, les teneurs obtenues à partir de l’analyse chimique de ces minéraux porteurs sont pour l’instant décevantes. Il existe toutefois des exemples plus enrichis de ce type de gîte dans la région de Maniwaki, au Québec, et de Renfrew, en Ontario (gîte de Cadieux). Certains de ces gîtes ont été mis en production, notamment dans les « Highlands » au New Jersey (gîtes de Franklin et Sterling Hill) (Gauthier et Larivière, 2006).

Minéralisation de sulfures de Ni-Cu-Pd dans les métagabbros

Ce type de minéralisation est représenté par un seul cas dans la région : la zone minéralisée de Meilleur. D’abord pressenties pour leur potentiel en nickel et en cuivre, les réanalyses de certains échantillons historiques ont révélé un intérêt pour les platinoïdes, particulièrement pour le palladium. Les études pétrographiques de Gauthier (2015) proposent une minéralisation disséminée de pyrrhotite et de chalcopyrite évoluant vers des structures plus complexes telles qu’une brèche magmatique à matrice sulfurée et des stockwerks de filonnets cuprifères, le tout évoquant un modèle classique de dépôt de sulfures dans un conduit magmatique. Des travaux complémentaires de géophysique, de géochimie des sols, de forage et de décapage ont permis de confirmer l’intérêt pour les minéralisations de Ni-Cu-EGP de la zone et de recommander la poursuite des travaux (Lemieux et al., 2016; Adair, 2018).

Carrières de dolomie de grande pureté et de brucite

La région d’étude est reconnue pour les marbres dolomitiques (mPoua1b) de grande pureté destinés à la production de matériaux de construction et de chaux (Dufresne, 1923). La carrière Carswell, située à l’entrée de la municipalité de Bryson, et la carrière Portage-du-Fort (Dolomex) sont des exemples d’exploitation de ce type de ressources dans la région. Les niveaux de marbres dolomitiques impurs ont également suscité un intérêt dans le secteur de Bryson pour leurs lentilles plurimétriques formées de 25 à 30 % de brucite, un autre minéral d’intérêt pour différentes industries (Osborne, 1939).

Minéralisations méconnues et découvertes lors des présents travaux

La région de l’Île-du-Grand-Calumet présente des zones favorables pour cinq types de minéralisation :

• minéralisation polymétallique dans les roches métasédimentaires;
• minéralisation dans des filons cuprifères;
• minéralisation d’argent dans une intrusion de roche porphyroïde;
• minéralisation de sulfures exhalatifs dans les roches métavolcaniques (mPgrc1);
• minéralisation magmatique de Cu-Ni et de Fe-Ti-V dans les roches intrusives mafiques (mPchn).

Minéralisation polymétallique dans les roches métasédimentaires

 La zone favorable de Traverse Dingo porteuse de minéralisations polymétalliques (Ag, Cu, Mo, Ni, V, Zn) correspond à un niveau de paragneiss rubané de la Séquence supracrustale des Outaouais (mPoua2) qui affleure sur quelques îles de la rivière des Outaouais, au nord de la traverse de chemin de fer Dingo. Ces roches métasédimentaires sont en contact intrusif avec une unité de granodiorite à biotite de la Suite intrusive de Rocher-Fendu (mPrfd). Les paragneiss sont rouillés et très quartzeux; ils renferment des concentrations appréciables de sulfures fins et de petites paillettes de graphite. L’un des deux échantillons analysés constitue la zone minéralisée de Dingo avec une teneur indicielle de 26,5 ppm Ag et des valeurs significatives de 311 ppm Cu, 26 ppm Mo, 222 ppm Ni, 408 ppm V et 230 ppm Zn (21-CB-1213B). L’analyse du second échantillon a donné des teneurs significatives de 1,1 ppm Ag, 57 ppm Mo, 214 ppm Ni, 408 ppm V et 230 ppm Zn (21-CB-1209A). Les surfaces émergées exposent les paragneiss minéralisés sur une épaisseur de 5 à 10 m en fonction des sites. L’extension latérale de cette minéralisation et ses relations avec l’intrusion de granodiorite sont inconnues.

La petite zone de Clairière renferme une zone minéralisée en argent associée à un niveau de paragneiss cisaillé. La séquence de roches métasédimentaires comprend des marbres dolomitiques à nodules de serpentine et un paragneiss rubané à biotite et grenat, tous deux attribués à la Séquence supracrustale des Outaouais (mPoua). Le paragneiss se trouve en contact faillé avec une amphibolite rubanée à grain moyen appartenant à l’unité de métavolcanites du Complexe du Grand-Calumet (mPgrc). L’échantillon D de l’affleurement 93-LM-1427 provient d’une zone enrichie en quartz et en pyrrhotite à proximité du corridor de déformation. L’analyse a révélé une teneur indicielle de 7,2 ppm Ag et des valeurs significatives de 462 ppm Cu et de 169 ppm Zn (1993015883).

Minéralisation dans des filons cuprifères

 La zone de Joannette représente un contexte favorable aux minéralisations cuprifères d’origine filonienne. L’affleurement est composé d’une amphibolite rubanée et foliée du Complexe du Grand-Calumet (mPgrc1), laquelle est coupée par des dykes de granite rose à granulométrie grossière ainsi que des veines de quartz. La veine échantillonnée mesure ~10 cm d’épaisseur et se compose d’une gangue rouillée de quartz hétérogranulaire gris clair d’aspect fragmentaire ainsi que de sulfures. Les épontes de la veine sont particulièrement hétérogènes du point de vue de la composition et de la granulométrie. L’analyse d’un échantillon de veine (21-CB-1060C) a donné une teneur indicielle de 0,11 % Cu et une valeur significative de 8 ppm Mo.

Minéralisation d’argent dans une intrusion de roche porphyroïde

La zone de Stewart renferme une zone minéralisée en argent qui est associée à un dyke de monzonite quartzifère porphyroïde de 3 m d’épaisseur coupant un gabbro folié subophitique appartenant à la Suite intrusive de Chenaux (mPchn). Le dyke de monzonite quartzifère renferme de la hornblende et de la pyrite disséminée. L’affleurement est également coupé par quelques filons de granite pegmatitique. Un échantillon choisi de monzonite (affleurement 93-LM-1405, échantillon D) a donné une teneur indicielle de 5 ppm Ag et une valeur significative de 800 ppm Zr (1993015891).

Minéralisation de sulfures exhalatifs dans les roches métavolcaniques (mPgrc1)

La zone de Dunraven regroupe des affleurements de roches métavolcaniques du Complexe du Grand-Calumet (mPgrc1) favorables à des minéralisations de sulfures exhalatifs. Cette zone renferme également le gîte de la Zone Lasalle et la zone minéralisée de Cordierite Zone, deux sites historiques de puits pour l’extraction du nickel. L’analyse des parois de ces vieilles excavations a révélé la présence de sphalérite et de galène (Gauthier, 2020). Les affleurements minéralisés sont composés d’amphibolite foliée à hornblende, biotite et grenat qui renferme des niveaux altérés et rouillés de 1 à 3 m d’épaisseur minéralisés en divers métaux. Ces niveaux se composent de schiste à quartz-cordiérite-séricite ou de bandes leucocrates à biotite-phlogopite localement altérées en carbonate ou en silice. La zone favorable est définie par une anomalie aéromagnétique positive et se caractérise par l’abondance de dykes de granite pegmatitique et de veines de quartz. La minéralisation se présente sous la forme de disséminations de sulfures (sphalérite, galène, pyrrhotite, pyrite et chalcopyrite) en proportions variables dans les niveaux altérés. La zone comprend plusieurs zones minéralisées associées à des analyses d’échantillons choisis avec des teneurs de 1,05 g/t Au, 69,59 g/t Ag, 0,38 % Pb, 0,19 % Zn, 0,09 % Cu et de 7,7 % Zn, 0,84 % Pb, 387 g/t Ag et 0,48 % Cu (Bishop et Gamble, 1991). L’échantillonnage d’amphibolites lors de la campagne de cartographie régionale de 1993 a également révélé des valeurs significatives de 50 ppb Au, 231 ppm Cu, 63 ppm Li et 583 ppm V (échantillon B de l’affleurement 93-LM-1482, analyse 1993015877), 2 ppm Ag, 620 ppm Cr, 128 ppm Cu et 225 ppm Ni (échantillon B de l’affleurement 93-LM-1481, analyse 1993015895) et de 34 ppm Mo et 326 ppm V (échantillon A de l’affleurement 93-LM-1480, analyse 1993015874).

Minéralisation magmatique de Cu-Ni et de Fe-Ti-V dans les roches intrusives mafiques

La zone de Limerick est favorable aux minéralisations magmatiques de Cu-Ni ± Au ± Cr est située sur la Petite île Limerick, laquelle constitue l’assise de la centrale hydroélectrique de Chenaux, à proximité de la municipalité de Portage-du-Fort. Elle est localisée à l’extrémité est d’une intrusion mafique de la Suite intrusive de Chenaux (mPchn), en bordure d’une très forte anomalie aéromagnétique de dimension kilométrique. L’analyse d’un échantillon choisi (21-CB-1087A) de gabbro massif subophitique à grain moyen renfermant des sulfures disséminés (pyrite, marcassite et chalcopyrite) a révélé des teneurs significatives de 416 ppm Cr, 258 ppm Cu et 239 ppm Ni. L’analyse d’un second échantillon choisi (échantillon A de l’affleurement 93-LM-1419) de métagabbro à biotite folié et à grain moyen a donné des teneurs anomales de 390 ppb Au et 677 ppm Cu, ainsi que des valeurs significatives de 691 ppm Ni, 141 ppm Co et 2 ppm Ag (analyse 1993015867).

Quelques zones minéralisées de Fe-Ti-V sont rapportées par la Commission géologique de l’Ontario ailleurs dans cette intrusion (Azar et Easton, 2015). L’analyse de deux échantillons prélevés dans la partie québécoise de l’intrusion a révélé des teneurs significatives pour ce type de minéralisation. Un échantillon choisi (21-CB-1088A) de gabbro mélanocrate et magnétique à granulométrie fine, renfermant notamment de la pyrite, a donné des valeurs significatives de 19,45 % Fe, 1,95 % TiO₂ et 591 ppm V. Un échantillon provenant d’un affleurement voisin (21-CB-1089A) a, pour sa part, donné des valeurs de 1,67 % TiO₂ et 412 ppm V.

Remerciements :

Ce Bulletin géologiQUE est le fruit de la collaboration de plusieurs personnes qui ont activement pris part aux différentes étapes de la réalisation du projet. Je tiens à remercier l’étudiant en géologie Dominick Joannette pour son excellent travail sur le terrain. La réalisation de ce bulletin a été rendue possible grâce au support, aux discussions et à la supervision du géologue et collègue Abdelali Moukhsil.

Références

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