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

L’Essentiel

La campagne de terrain de l’été 2022 concerne la région du lac Serpentine. La demie ouest des feuillets SNRC 35G10 et 35G15 a été cartographiée à une échelle hybride entre le 1/20 000 et le 1/50 000, et des vérifications ont été faites dans la portion est du feuillet 35G15 afin d’améliorer la compréhension du secteur central.

La géologie de cette région est constituée de deux ensembles paléoprotérozoïques qui représentent chacun environ la moitié de la superficie cartographiée en 2022. Le premier est constitué de roches supracrutales (groupes de Spartan et de Parent) associées à des intrusions concordantes avec l’empilement volcano-sédimentaire (suites de Sanimualuk et de Sanimuapik). Le second ensemble est composé de la Suite de Vanasse au nord associé à une unité sédimentaire métamorphisée, le Complexe de Qaaneq. La jonction entre ces deux ensembles est caractérisée par un patron de plissement polyphasé complexe, de zones de cisaillement mineures et discontinues et par une augmentation abrupte du gradient métamorphique vers le nord. Deux suites tardives (suites d’Illuinaqtuut et de Niqituraaqiaruk) coupent toutes les unités du secteur.

Le patron structural complexe, déjà mis en évidence dans les travaux antérieurs, a été mieux contraint. Il résulte de l’interférence de trois familles de plis P₁, P₂ et P₃. La famille P₁ est composée de plis à plans axiaux droits orientés E-W à charnière subhorizontale plongeant vers l’ouest. La famille P₂, la plus représentée, forme des plis serrés à isoclinaux à plans axiaux déversés et à charnières plongeant modérément en direction du NW au NNE. Cette famille est synchrone à l’activité de la Faille de chevauchement d’Ombilic. Les P₁ et P₂ s’inscrivent dans un même continuum de déformation. La famille P₃ est constituée de plis à plan axial droit ou déversé orienté majoritairement N-S et à charnière plongeant faiblement vers le nord.

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 roches intrusives des groupes de Povungnituk, de Chukotat et de Parent ainsi que 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 ainsi que 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
Stone, 2006	Rapport de compagnie, géophysique, cartographie géologique et prospection minérale, géophysique au sol, géochimie de surface et forage au diamant	Cartographie et échantillonnages des dykes ultramafiques dans le sud du Groupe de Parent
Lamothe, 2007	Synthèse lithostratigraphique	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
Intissar et al., 2014	Géophysique	Levés magnétique et radiométrique régionaux aéroportés
Beaudette, 2021	Mémoire de maitrise	Chimicostratigraphie du Groupe de Parent
Lafrance et Guilmette, 2021	Géochimie	Géochimie du Groupe de Watts
Mathieu et al., 2022	Cartographie géologique	Géologie de l’est des feuillets 35G10 et 35G15

 

 

Stratigraphie

Le schéma lithostratigraphique et la frise chronologique ci-dessous présentent les unités lithostratigraphiques et lithodémiques de la région du lac Serpentine insérées dans un cadre spatiotemporel. Une description détaillée des unités est disponible dans la fiche stratigraphique correspondante qui est accessible en cliquant sur l’hyperlien associé.

Unités supracrustales

Le Complexe de Qaaneq (pPqaa), introduit par Beaudette et al. (2020) est une unité composée de roches sédimentaires métamorphisées, soit un paragneiss et une roche calcosilicatée. Elle affleure à proximité du contact entre le bloc composé de la Suite de Vanasse et les unités supracrustales des groupes de Parent et de Spartan, ainsi qu’en lambeaux dans la Suite de Vanasse. Le patron structural très complexe rend hasardeux l’interprétation de la position stratigraphique de cette unité. Un échantillon prélevé dans un paragneiss a donné un âge maximal de dépôt à 1985 ±14 Ma (Davis, 2023). 

Le Groupe de Parent (pPpa) constitue une des unités principales de la zone cartographiée en 2022. Il s’étend de la Faille de Bergeron, qui matérialise la limite entre les domaines Nord et Sud, jusqu’à 8 km au nord de la rivière Foucault. Il comprend essentiellement des roches volcaniques mafiques. Il est subdivisé en fonction de l’affinité géochimique et des textures volcaniques observées, selon la méthode développée par Beaudette (2021). Sept unités ou sous-unités déjà identifiées plus à l’ouest en 2019 (Beaudette et al., 2020) ont été reconnues dans le secteur à l’étude. Il s’agit d’un basalte aphyrique tholéitique (pPpa9a), d’un basalte aphyrique tholéiitique transitionnel (pPpa9b), d’un basalte aphyrique transitionnel à calco-alcalin (pPpa9c), d’un basalte porphyrique à clinopyroxène tholéiitique (pPpa10a), d’un basalte porphyrique à clinopyroxène et plagioclase, tholéiitique à transitionnel (pPpa10b), de basalte et andésite porphyriques à clinopyroxène, transitionnels à calco-alcalins (pPpa10c) et d’une roche volcanoclastique polygénique à fragments mafiques (pPpa12). L’unité pPpa12 est polymicte, mais majoritairement composée de fragments porphyriques à la composition similaire à la sous-unité pPpa10c ainsi que d’une matrice à porphyre de clinopyroxène et gloméroporphyre de plagioclase et de même composition. De minces horizons métriques, non cartographiables, de tuf à cristaux de composition andésitique à dacitique (pPpa11) et de chert (pPpa14) ont été observés, surtout à proximité du Groupe de Spartan dans le nord de la bande supracrustale à proximité du lac d’Iqiattavialuk. Une nouvelle sous-unité mineure est introduite dans ce rapport. Il s’agit d’une unité composée de roches volcaniques ayant subi une altération en carbonate et chlorite (pPpa16c). Sa patine est orangée et aisément identifiable sur le terrain. Elle est associée spatialement aux dykes de la Suite de Sanimualuk. L’unité pPpa20, introduite dans ce bulletin, regroupe les roches volcaniques amphibolitisées ayant la même composition et les mêmes profils élémentaires que les sous-unités déjà décrites du Groupe de Parent. Elle se décline en six de sous-unités correspondant aux équivalents amphibolitisés de six sous-unités du Groupe de Parent. Les amphibolites forment une lentille trapue de 10 km de long selon un axe SW-NE sur une largeur de 8 km. Deux datations ont été effectuées dans le Groupe de Parent dans des unités volcanoclastiques. Un âge sur zircons prismatiques, interprétés comme d’origine volcanique, est de 1881 ±5 Ma (Davis, 2022).

La Suite de Qummitaliup (pPqmp) est une nouvelle unité regroupant les filons-couches de gabbro alcalin, gabbro et gabbronorite, qui sont les conduits nourriciers des roches volcaniques du Groupe de Parent. Ils ont la même composition géochimique ainsi que le même profil élémentaire que ces dernières (voir le module lithogéochimique).

Le Groupe de Spartan (pPsp) est composé de wacke arkosique, de siltstone, d’arkose et d’arénite arkosique. Dans le segment à l’étude, ce sont surtout les faciès un peu plus grossiers d’arkose et d’arénite arkosique qui dominent la séquence sédimentaire. Le Groupe de Spartan est structuralement sous-jacent à la majorité du Groupe de Parent via le jeu de la Faille de chevauchement d’Ombilic (FAomb). Néanmoins, les polarités inverses observées à la fois dans le sud du Groupe de Parent et dans le Groupe de Spartan, ainsi que quelques horizons volcaniques décamétriques reconnus au cœur d’un pli synforme anticlinal dans le sud de la zone cartographiée en 2021 prouvent que le Spartan coiffe le Parent. La nature du contact concordant ou discordant n’a pas été observée. L’écart de 29 Ma entre l’âge maximal du Spartan à 1852 Ma (Davis, 2019) et celui d’un échantillon de pPpa12 à 1881 Ma (Davis, 2022) plaide pour un contact de nature discordante.

 Les travaux dans la section ouest du feuillet 35G10 parachèvent la cartographie d’une bande de 85 km de longueur qui parcourt les feuillets 35G09, 35G10, 35G11 et 35G16. Cette bande est composée essentiellement de roches supracrustales appartenant aux groupes de Spartan, de Parent et de Watts. Des traverses de contrôle effectuées à l’été 2022 dans le feuillet 35G16 (à l’est) ont révélé que l’unité pPwa5 du Groupe de Watt se compose essentiellement de roches volcanoclastiques mafiques similaires à celle des unités du Groupe de Parent. De plus, aucune discontinuité stratigraphique ou structurale ne sépare les bandes de roches volcaniques des groupes de Watts et de Parent permettant de scinder la bande de roches volcaniques. Quant aux caractéristiques lithogéochimiques, autant la composition que les profils multiélémentaires sont semblables entre les deux groupes (voir le module de géochimie de ce bulletin ainsi que ceux de Beaudette et al., 2020, Mathieu et Beaudette, 2019 et Mathieu et al., 2022). Néanmoins, les roches volcaniques dans le feuillet 35G11 sont essentiellement d’affinité transitionnelle à calco-alcaline alors que celles des feuillets 35G09 et 35G16 sont plutôt d’affinité transitionnelle à tholéiitique. L’ensemble de ces informations appuie une unification des unités volcaniques du Groupe de Watts au Groupe de Parent. Ce dernier regroupe désormais la totalité des roches volcaniques du Domaine Nord et montre un changement d’affinité de calco-alcaline à l’ouest vers une dominance tholéitique vers l’est. Quant au Groupe de Watts, il ne regroupe plus que des intrusions litées et devra être renommé Suite de Watts.

 

ROCHES INTRUSIVES

La Suite de Sanimualuk est une nouvelle unité de dykes lités ultramafiques (pPsnm1) à mafiques (pPsnm2) qui s’intercalent dans l’empilement volcanique du Groupe de Parent. Ces dykes sont concordants à la stratigraphie.

La Suite de Sanimuapik est une unité introduite par Beaudette et al. (2020). Deux nouvelles unités sont issues des travaux 2022. L’unité potassique pPsak1 regroupe de la granodiorite et du monzogabbro, à grain grossier, massifs et foliés. L’unité calcique pPsak2 désigne une diorite à grain grossier, massive et foliée. La texture des deux unités est similaire. La Suite de Sanimuapik est spatialement associée au Groupe de Parent. Même si elle contient des enclaves d’amphibolite, il s’agirait d’une suite antévolcanique dont la mise en place a eu lieu entre 1898 ±12 Ma (Parrish, 1989) et 1894 ±5 Ma (Davis, 2022).

La Suite de Kinguppak (pPkik, anciennement Pluton de Kinguppak) n’est pas constituée de masses suffisamment volumineuses pour être cartographiée dans le secteur considéré, mais des traverses de validation effectuées dans l’est du feuillet 35G15 ont montré l’étendue régionale de la suite. Il s’agit d’une intrusion litée dont la composition varie de celle d’une tonalite à celle d’un gabbro et qui est associée aux roches supracrustales du nord de la séquence volcanique. L’unité est datée à 1888 +6/-4 Ma (Dunphy et Ludden, 1998). Cette suite est soustraite de la Suite de Cape Smith, qui devra être élevée au rang de supersuite pour être conforme au Code stratigraphique nord-américain (NACSN, 1986).

La Suite de Vanasse introduite par Beaudette et al. (2020) constitue l’essentiel de la moitié nord de la zone cartographiée. Elle est composée de roches intrusives de compositions variées. La suite a été subdivisée en deux unités définies selon l’absence ou la présence de feldspath potassique, ainsi qu’en une troisième unité mineure. L’unité pPvas1 est composée de gabbro à olivine, de gabbro, de diorite, de diorite à hypersthène et de gabbronorite. L’unité pPvas2 est constituée de gabbro alcalin, de monzogabbro et de monzodiorite. L’unité pPvas3 comprend de la diorite et de la diorite quartzifère, à grain grossier et foliées. La Suite de Vanasse coupe les unités supracrustales des groupes de Parent et de Spartan et du Complexe de Qaaneq dans le centre nord de la zone étudiée. L’âge de mise en place de la Suite de Vanasse est contraint entre 1862 ±7 Ma (Davis et Rochin-Banaga, 2023) et 1858 ±2 Ma (Machado et al., 1993).

 

UNITÉS TARDITECTONIQUES

La Suite d’Illuinaqtuut a été introduite par Mathieu et Beaudette (2019). Elle est composée principalement de lithologies intrusives ultramafiques (pPiqt1). Deux unités mafiques font aussi partie de cette suite. L’unité de hornblendite et de gabbro pPiqt2 est généralement proximale aux masses ultramafiques; celle-ci est donc interprétée comme un faciès de bordure. Elle est foliée et hétérogène. Il pourrait également s’agir d’une unité dérivée du métamorphisme de l’encaissant lors de la mise en place de pPiqt1 à cause de la similarité de certains profils ETR entre certains échantillons de pPiqt2 et la Suite de Vanasse. L’unité pPiqt3 est une nouvelle unité de norite à clinopyroxène et à cumulat d’olivine. La Suite d’Illuinaqtuut forme un sill subhorizontal régional dont les reliques préservées constituent les reliefs topographiques du secteur. Dans la partie sud de la région cartographie, une intrusion circulaire attribuée à la Suite d’Illuinaqtuut poinçonne la Faille d’Ombilic (FAomb), indiquant une mise en place postérieure au mouvement de cette faille. La nature mafique de l’intrusion n’a pas permis d’identifier des zircons pouvant être datés. 

La Suite de Niqituraaqiaruk, introduite sous le nom de Pluton de Niqituraaqiaruk par Mathieu et al. (2022), est ici élevée au rang de suite à cause de son étendue régionale. Elle est composée de diorite, de gabbro, de monzogabbro et de monzodiorite, porphyriques ou non. Cette suite coupe les suites de Vanasse et d’Illuinaqtuut. Sa mise en place est comprise entre ~1848 ±6 Ma et 1836 ±3 Ma (Parrish, 1989). De nouvelles datations à 1842 ±5 Ma et 1838 ±3 Ma (Davis et Rochin-Banaga, 2023) confirment les travaux de Parrish.

 

NÉOPROTÉROZOÏQUE

Un dyke de gabbronorite attribué à l’Essaim de Franklin (723 Ma, Pehrsson et Buchan, 1999) a été cartographié. Il coupe les unités supracrustales et est bien visible sur le levé aéromagnétique (Intissar et al., 2014) de par sa signature rectiligne orientée WNW-ESE.

 

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 des unités de la région du lac Serpentine est présentée séparément sous forme de tableaux.

 

Géologie structurale

 

La zone couverte par le présent levé se subdivise en sept domaines structuraux, en plus d’inclure une faille. Les limites et les caractéristiques de ces entités structurales sont définies par une analyse structurale s’appuyant sur des données continues telles que les cartes aéromagnétiques (Pare, 2005; Intissar et al., 2014) et le modèle d’élévation numérique de terrain (Natural Ressources Canada, 2019), de même que sur des données ponctuelles composées d’observations et de prise de mesures structurales. Les domaines structuraux présentent des caractéristiques structurales internes cohérentes, et ne sont pas nécessairement bordés de faille. La plupart des bordures de domaines se manifestent par des changements graduels dans l’expression de la déformation, principalement en termes d’intensité et de géométrie des plis.

Les cartes structurales de la région situent les domaines structuraux, les trajectoires de foliations, les plans axiaux de plis et les failles. Les domaines sont, du sud au nord : le Domaine de Kangillialuk (DSkan), le Domaine des Coteaux (DScot), le Domaine d’Illeq (DSill), le Domaine de Parent (DSpar), le Domaine d’Imnaq (DSima) et le Domaine de Niqituraaqiaruk (DSniq). Quant à la Faille d’Ombilic (FAomb), elle se trouve dans la portion méridionale de la carte, à l’interface entre le DSkan et le DScot. Cette section détaille la séquence de la déformation dans la région du lac Serpentine. Certains domaines ne sont toutefois pas inclus dans cette séquence. Les domaines structuraux d’Assipalaq et d’Illeq occupent des superficies très restreintes dans la région et correspondent à des intrusions tarditectoniques. Ils sont donc peu déformés et ne seront pas abordés. Il en va de même pour le Domaine de Niqituraaqiaruk, dont la déformation est encore mal comprise et difficilement corrélable avec les évènements décrits plus au sud.

 

D₁

L’évènement D₁ concerne le DScot, le DSpar et le DSima et est associé au plissement de la fabrique composite S_0-1 dans ces domaines. Ces plis sont notés P₁ et sont principalement observables dans le DSpar, lequel est moins déformé que les domaines situés au nord et au sud. Ces plis sont ouverts et ont une plongée faible de 23° à 32 ° en direction WNW. Leurs plans axiaux sont subverticaux, indiquant qu’ils sont droits. Ces plis marquent l’amorce d’une phase de compression approximativement N-S. Celle-ci s’est probablement produite avant le dépôt du Groupe de Spartan, soit avant 1852 ±7 Ma.

 

D₂

La phase D₂ correspond à l’apogée de la compression N-S et est responsable du développement de plis serrés à isoclinaux et réclinés à travers le DSkan, le DScot, le DSpar et le DSima. Ces plis sont notés P₂ et affectent la fabrique composite S_0-1. Cette phase est aussi associée à la Faille de chevauchement d’Ombilic. La foliation S₂ pénétrative correspond à la foliation de plan axial des P₂. La fabrique S₂ peut généralement être assimilée à la fabrique principale présente sur les affleurements du DScot et du DSpar. Sur les flancs des P₂, la fabrique S_0-1 est totalement transposée selon la fabrique principale S₂. Les zones de charnière sont très étroites et à leur endroit, les fabriques S_0-1 et S₂ sont sécantes. La phase D₂ est subséquente au dépôt des roches sédimentaires du Groupe de Spartan et a mené à la juxtaposition structurale des groupes de Parent et de Spartan, le second se trouvant structuralement sous le premier à la faveur de la FAomb ou des P₂ réclinés. Les P₂ et la FAomb sont interprétées comme synchrones, puisque la direction des linéations et des axes de plis (P₂) dans le DScot et le DSkan (~NNW/50°) sont cinématiquement compatibles avec les linéations de la FAomb (~323°/42°). Ensemble, ces fabriques supportent un important déplacement régional en chevauchement dans la direction générale SSW. Ce mouvement est postérieur au dépôt des roches sédimentaires du Groupe de Spartan à 1852 ±7 Ma.

 

D₃

Un dernier évènement de déformation (D₃) est évoqué pour expliquer la présence d’une troisième phase de plissement selon un axe N-S principalement observé dans le DSima. Les P₃ sont droits ou déversés vers l’est. Ils sont clairement visibles sur les cartes aéromagnétiques et géologiques (voir section « Travaux antérieurs »). Bien que des plis similaires soient aussi rapportés à l’est du Domaine Nord et dans le Domaine Sud (St-Onge et Lucas, 1993 et Mathieu et al., 2019), il n’est pas possible pour le moment d’expliquer sous quel régime de contraintes ces plis se sont développés, ni dans quel contexte tectonique cela s’est produit.

 

ÉVOLUTION TECTONIQUE

Les phases de déformation D₁ et D₂ s’inscrivent dans un processus d’accumulation progressif de la déformation en régime de compression N-S. La phase D₁ se distingue de la phase D₂ par le fait qu’elle n’affecte pas les roches du Groupe de Spartan (pas encore déposées). La phase D₂ se corrèle à l’évènement noté pareillement par St-Onge et Lucas (1993). En effet, l’orientation des fabriques principales L₂ présente la même caractéristique, soit une plongée vers le NNW. Cet évènement a été interprété par St-Onge et Lucas (1993) comme un déplacement tectonique en chevauchement vers le SSE, s’inscrivant aussi dans un contexte de déformation progressive et affectant également les groupes de Povungnituk et de Chukotat.

 

PATRON DE PLISSEMENT

 

En raison des trois phases de plissement, la disposition des unités stratigraphiques en carte est caractérisée par des patrons d’interférence de plis complexes. La superposition des P₁ droits et des P₂ réclinés engendre un patron d’interférence du type 3 de Ramsay et Huber (1987). Ce type de patron est dominant dans le DSpar. Le patron de plissement dans le DSima correspond en théorie à un patron de type 3 similaire à celui du DSpar, mais repris par des plis droits à déversés d’axe N-S. Cela génère un patron complexe hybride entre des crochets et des dômes et bassins.

 

Métamorphisme

Les travaux de terrain dans le cadre du projet Lac Serpentine ont permis de confirmer et d’étendre vers l’ouest les observations réalisées lors du projet Lac Spartan (Mathieu et al., 2022). Le métamorphisme régional est caractérisé par la transition du faciès inférieur des schistes verts à celui des amphibolites supérieur. La description des principaux assemblages minéralogiques atteints au pic du métamorphisme, répartis en quatre zones, est présentée du sud vers le nord.

Dans une zone délimitée par les failles de Bergeron et d’Ombilic, le Groupe de Spartan présente un assemblage minéralogique à quartz + plagioclase + muscovite + chlorite ± biotite caractéristique du faciès inférieur des schistes verts. La zone suivante, située au nord de la FAomb, correspond grossièrement au DSpar. Elle est composée de roches volcaniques mafiques contenant des assemblages minéralogiques à plagioclase + actinote-trémolite + chlorite compatible avec le faciès des schistes verts. Au-delà de cette bande d’une épaisseur de ~5 km, les roches métasédimentaires du Complexe de Qaaneq présentent un assemblage de quartz-plagioclase-muscovite-biotite-chlorite, impliquant une transition vers le faciès inférieur des amphibolites. Puis au-delà de cette bande, dans le DSima, les protolites sont plus variés et les roches métasédimentaires contiennent des assemblages à quartz-plagioclase-muscovite-biotite ± grenat, alors que les roches mafiques présentent des assemblages à plagioclase-hornblende-actinote-trémolite ± grenat ± quartz. La hornblende remplace progressivement l’actinote-trémolite sur une distance de ~2 km, matérialisant la transition entre les faciès inférieur et supérieur des amphibolites. De la cordiérite est localement observée dans les roches métasédimentaires et les métavolcanites altérées (22-MV-1058 et 22-GM-3064) à proximité du contact avec la Suite de Vanasse.

Des évidences de fusion partielle ont été observées en affleurement (22-GM-3060). L’affleurement est composé d’une amphibolite à grenat exhibant un mobilisat quartzo-feldspathique en filet. Le grenat apparait également comme phase péritectique. De plus, des échantillons prélevés dans le SE du feuillet 35G15 (Mathieu et al., 2022) afin d’estimer, par la méthode de l’équilibre de phases, le pic métamorphique dans la région au NW de la ZCkuu et de la zone SE 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 du Complexe de Qaaneq, et non du Groupe de Watts comme indiqué précédemment. Les deux échantillons mafiques utilisés sont des amphibolites du Groupe de Parent ou de la Suite de Qummitaliup, et non du Groupe de Watts. Ces résultats suggèrent que la limite inférieure du faciès des granulites a été atteinte dans cette zone.

La structure lépidoblastique des phyllosilicates (chlorite, muscovite et biotite) ainsi que la structure nématoblastique des amphiboles suggèrent la croissance syncinématique de ces minéraux. La cordiérite et le grenat sont pœciloblastiques. La rétromorphose des minéraux du pic métamorphique est démontrée par le développement commun d’actinote-trémolite au détriment de la hornblende, la pseudomorphose de la chlorite au détriment du mica et la chloritisation de la biotite. Ces observations indiquent une augmentation du grade métamorphique vers le nord. De plus, les changements de faciès les plus importants concordent avec des structures régionales. L’actinote-trémolite apparait au nord de la Faille d’Ombilic. Le grenat devient abondant au-delà du DSpar, dans le DSima, qui est dominé par un patron de plis polyphasé complexe et des zones de cisaillement mineures mal contraintes. Les isogrades dans le Domaine Nord sont concordants aux structures régionales comme rapporté par Bégin (1992).

 

 

Géologie économique

 

La région du lac Serpentine présente des zones favorables pour cinq types de minéralisations :

• minéralisation de sulfures exhalatifs dans les roches supracrustales des groupes de Parent et de Spartan et du Complexe de Qaaneq;
• minéralisation en chrome et potentiel en Co-EGP dans les intrusions ultramafiques;
• minéralisation magmatique de Ni-Cu ± Co ± EGP et Fe-Ti-V dans les roches intrusives mafiques et ultramafiques;
• minéralisation mésothermale et épithermale de métaux usuels et métaux précieux;
• minéralisation métasomatique de type skarn.

 

 

Trois épisodes minéralisateurs ont été reconnus dans le secteur cartographié. Les minéralisations primaires exhalatives et magmatiques ont localement été remobilisées lors d’épisodes d’altération par des fluides hydrothermaux. Une dernière phase de minéralisation magmatique et métasomatique est liée à la mise en place de plutons tarditectoniques.

Le tableau des zones minéralisées ci-dessous présente les résultats d’analyses pour les zones minéralisées connues dans le secteur, incluant les deux nouvelles zones découvertes dans le cadre de nos travaux.

 

Zones minéralisées dans la région du lac Serpentine

---

Nouvelles

Nom	Teneurs
Minéralisation de sulfures exhalatifs
Milou GM-3083	6900 ppm Cu (G); 178 ppm Zn (G); 164 ppm Ni (G); 1,3 ppm Ag (G)

Connues

Nom	Teneurs
Minéralisation magmatique, Ni-Cu dominant (±Co ±EGP)
Turquoise	21 000 ppm Cu (G); 10 300 ppm Ni (G)
Éch. 124630	5617 ppm Cu (G); 266 ppm Ni (G); 117 ppm Co (G)
Éch. 124822	15 424 ppm Cu (G)

(G) : Échantillon choisi

Le tableau des analyses lithogéochimiques des métaux d’intérêt économique donne la localisation, la description et les résultats d’analyse pour 130 échantillons choisis dans le but d’évaluer le potentiel en minéralisations de la région.

Minéralisation de sulfures exhalatifs dans les roches supracrustales des groupes de Parent et de Spartan et du Complexe de Qaaneq

Le potentiel pour des minéralisations syngénétiques de sulfures exhalatifs dans les roches supracrustales du Groupe de Parent a déjà été démontré lors de projets antérieurs (Beaudette et al., 2020). Les zones favorables de Parent 5 et Parent 6 ont été définies suite aux travaux de l’été 2022. Le potentiel pour des minéralisations exhalatives est également présent dans les zones favorables de Kannuqa 2, Kaaqi et Qiqaviq 1 (décrites ci-après).

La zone favorable de Parent 5 comprend des lentilles de sulfures semi-massif d’épaisseur centimétrique à métrique liées à des niveaux de chert exhalatif. Ces niveaux ont été observés dans les roches volcanoclastitques et les coulées massives du Groupe de Parent ainsi que dans des wackes et des mudstones du Groupe de Spartan. Plusieurs blocs erratiques minéralisés ont aussi été observés dans le secteur. Les niveaux sulfurés sont associés à une séricitisation et chloritisation des roches encaissantes. Les niveaux exhalatifs sont composés de lamines de pyrrhotite, de chalcopyrite et de pyrite intercalées de lamines de quartz (22-MV-1075). L’épaisseur des lits varie de quelques millimètres à quelques centimètres. À l’exception de l’affleurement 22-GM-3012, où la texture bréchique est préservée, les textures primaires sont oblitérées par la remobilisation en veinules (stringers) de la chalcopyrite, de la pyrite et de la pyrrhotite comme décrit à l’affleurement 22-GM-3083. La remobilisation témoigne d’une genèse polyphasée des lentilles de sulfures semi-massifs. Le plissement entraine une répétition des niveaux minéralisés. Au microscope, le quartz est à grain fin à très fin. Il exhibe des points triples et une extinction ondulante. Vers le nord, où le métamorphisme est plus intense, des bordures irrégulières sont visibles entre les grains de quartz. La pyrrhotite est par endroits zonée et la chalcopyrite est en inclusion. Des traces de pentlandite et de sphalérite ont été observées. Les travaux de l’été 2022 ont permis la découverte de la zone minéralisée Milou GM-3083. Ces minéralisations partagent des similitudes avec les minéralisations en sulfures massifs volcanogènes mafiques telles que définies par Jébrak et Marcoux (2008).

 

 

 

 

La zone favorable de Parent 6 regroupe des niveaux sulfurés d’épaisseur centimétrique à métrique, encaissés dans des amphibolites du Groupe de Parent et des paragneiss du Complexe de Qaaneq. Les zones minéralisées Éch. 124630 et Éch. 124822 sont compris dans cette zone favorable. La minéralisation est composée de lamines ou d’amas irréguliers de chalcopyrite, pyrite, pyrrhotite et bornite dans un quartzite rubané interprété comme une exhalite métamorphisée. Cet horizon minéralisé se répète dans toute la zone via le jeu des plis. Au microscope, le quartz montre des points triples, une extinction ondulante et un début de bourgeonnement (buldging). La remobilisation des sulfures génère un réseau de stringers à pyrrhotite, chalcopyrite et pyrite.

 

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

 

 

 

 

Le potentiel des roches intrusives ultramafiques de la Suite d’Illuinaqtuut pour les minéralisations chromifères est connu (Mathieu et Beaudette, 2019, Mathieu et al., 2022). Dans le cadre de la présente étude, la zone favorable de Kajuq 5 a été délimitée. La minéralisation est composée de lits de magnétite et de chromite disséminées ou en amas. Les roches ultramafiques sont serpentinisées et amphibolitisées. Une dissémination primaire de pyrrhotite, pentlandite et chalcopyrite est aussi observée.

La chromite, observée au microscope, est disséminée et en inclusion dans la magnétite ou montre une couronne de magnétite. Les sulfures disséminés sont xénomorphes et à grain fin ou très fin.

 

Minéralisations magmatiques de Ni-Cu ± Co ± EGP et Fe-Ti-V dans les roches intrusives mafiques et ultramafiques

Les roches plutoniques ultramafiques et mafiques du secteur d’étude présentent un potentiel pour des minéralisations magmatiques en Cu ± Ni ± Cr ± Co ainsi que pour des minéralisations à Fe-Ti-V.

Le potentiel pour les minéralisations en Cu ± Ni ± Cr ± Co dans la Ceinture de Cape Smith a été rapporté par Bergeron (1957) à la suite des premières campagnes de reconnaissance géologique dans la région. Deux zones favorables spécifiques sont définies dans la présente étude.

La zone favorable de Turquoise est associée aux dykes mafiques et ultramafiques de la Suite de Sanimualuk. Les dykes sont porteurs de niveaux sulfurés, d’épaisseur centimétrique à décimétrique, concordants au litage magmatique. La minéralisation est composée d’une dissémination d’amas irréguliers de chalcopyrite, de pentlandite, de pyrite et de pyrrhotite. Les sulfures sont également remobilisés en stringers et en veinules de pyrite et de chalcopyrite avec des traces de pentlandite et de pyrrhotite. Deux nouveaux échantillons prélevés à proximité de la zone minéralisée de Turquoise, découverte en 2006 (Stone, 2006), ont rapporté respectivement 0,29 % Cr, 0,14 % Cu, 103 ppm Co et 844 ppm Ni (2022081635) ainsi que 0,26 % Cr, 0,21 % Ni, 114 ppm Co et 15,8 ppm Sb (2022081648).

La zone favorable d’Assipalaq (Mathieu et al., 2022), est définie par un pluton mafique de la Suite d’Illuinaqtuut. Elle a été étendue vers l’ouest suite aux travaux de l’été 2022. Elle est composée de zones minéralisées diffuses de dimensions décimétriques à métriques. La minéralisation primaire est composée d’amas disséminés de pyrrhotite ± chalcopyrite ± pentlandite et de chromite. L’analyse de l’échantillon (2022081586) a respectivement retourné 0,16 % Cr, 395 ppm Ni et 113 ppm Co.

Le potentiel en minéralisations magmatiques se superpose à la zone favorable de Parent 6 décrite précédemment. Des niveaux décimétriques à métriques de sulfures semi-massifs magmatiques ont été observés au contact entre une intrusion mafique reliée à la Suite d’Illuinaqtuut et des amphibolites du Groupe de Parent à l’affleurement 22-TD-2054. La minéralisation est composée d’une dissémination de pyrrhotite et de traces de chalcopyrite. Un échantillon (2022078197) a donné 0,26 % Cu.

Le potentiel régional pour des minéralisations magmatiques à Fe-Ti-V dans les roches intrusives mafiques avait déjà été rapporté par Mathieu et Beaudette (2019) puis par Mathieu et al. (2022). La minéralisation est composée de lamines et d’amas disséminés de pyrrhotite, de chalcopyrite et de pyrite dans les roches des suites de Qummitaliup, de Sanimualuk et de Vanasse. Les sulfures sont à grain fin, xénomorphes et d’origine magmatique. En lame mince, il est commun d’observer une couronne de titanite autour de la magnétite. En l’absence de vanadinite, la phase vanadifère (pyrrhotite ou magnétite vanadifère) reste à déterminer. L’analyse 2022081552 d’un échantillon de gabbro a retourné 3,71 % TiO₂, 469 ppm V, 154 ppm Zn et 36 ppm Nb.

Minéralisation mésothermale et épithermale en métaux usuels et métaux précieux

 

 

 

 

Plusieurs zones minéralisées cuprifères et aurifères ont été découvertes lors de campagnes d’exploration et de prospection antérieures dans la zone considérée et dans les secteurs limitrophes (Giovenazzo, 1997, Jourdain, 1998, Cloutier et al., 2020). Plusieurs zones favorables ont été définies lors des travaux de cartographie antérieurs, soit : Bergeron (Mathieu et Beaudette, 2019); Esker 1, Esker 2 , Foucault, Qikirtalialuk, Qiqaviq (Beaudette et al., 2020); Kannuqa 1, Kannuqa 2, Isuqtaq 2 et Ombilic (Mathieu et al., 2022). Ces zones montrent des minéralisations hydrothermales aurifères ou polymétalliques associées à des réseaux de veines à quartz-carbonates. Ces auteurs proposent de les classer soit comme des veines aurifères orogéniques, soit comme une minéralisation aurifère épithermale. Bien que ces zones comprennent plusieurs des caractéristiques des minéralisations de type or orogénique, la présence de texture rubanée filonienne d’encroutement plutôt que de lamination, l’absence de corrélation spatiale avec des zones de cisaillement et la nature polymétallique des veines ne cadrent pas totalement avec le modèle orogénique. De plus, la présence locale de veines en échelon, non déformées et géodiques indiquent une phase épithermale tardive. Pour cela, nous proposons de les regrouper sous la dénomination plus généraliste de minéralisations hydrothermales en métaux usuels et en métaux précieux. Les quatre zones favorables définies suite aux travaux de l’été 2022 sont décrites ici.

La zone favorable de Qiqaviq 1 est définie par un réseau de veines à quartz-carbonates d’épaisseur millimétrique à décimétrique. Ce réseau est proximal aux dykes de la Suite de Sanimualuk. Ces veines sont en extension et en échelon. Leurs textures primaires drusiques et géodiques ainsi qu’un rubanement d’encroutement sont préservés. Elles coupent une génération de veines en cisaillement. Ces veines plus anciennes sont plissées et par endroits boudinées. Les veines sont porteuses d’une minéralisation sulfurée de pyrite, de chalcopyrite et d’arsénopyrite. De la roscoélite, de la fuchsite et plus rarement de la tourmaline sont observées. Un corridor d’altération diffuse d’épaisseur décimétrique à décamétrique affecte les roches volcaniques du Groupe de Parent et les roches ultramafiques de la Suite de Sanimualuk encaissantes. Celles-ci montrent une ankéritisation, une séricitisation ainsi qu’une silicification diffuse d’intensité variable. Les analyses montrent un enrichissement en arsenic. Un échantillon de veine a rapporté des teneurs de 504 ppm Cr, 195 ppm Ni et 141 ppm As (2022081599). Une autre analyse provenant d’une roche volcanique altérée a titré 637 ppm Cr, 201 ppm Ni et 220 ppm As (2022081606). La zone favorable de Qiqaviq 1 est donc caractérisée par la superposition d’un contexte de veines aurifères orogéniques et celui plus tardif d’un système épithermal.

La zone favorable de Qiqaviq 2 est définie par des réseaux de veines et de stockwerks à quartz-calcite ± pyrite ± chalcopyrite ± chlorite. Les veines ne sont pas déformées. Elles mesurent entre quelques millimètres à plusieurs décimètres d’épaisseur. Une carbonatation et chloritisation diffuse affecte les roches volcaniques du Groupe de Parent et les roches intrusives de la Suite de Sanimuapik. Un échantillon de veine (2022081598) a donné des teneurs de 0,16 % Cu, 88 ppb Au et 8 ppm Mo.

La zone favorable de Qiqaviq 3 est associée à un réseau de veines à quartz-ankérite-calcite ± chlorite ± séricite ± pyrite ± chalcopyrite en bordure et dans les roches intrusives de la Suite de Sanimuapik. Les veines sont millimétriques à décimétriques. Au moins deux générations de veines sont observées. Une première est cisaillée et représente la majorité des veines visibles. Celle-ci montre une texture rubanée de lamination. La seconde n’est pas déformée. L’altération proximale aux veines génère une ankéritisation, une séricitisation ainsi qu’une silicification diffuse de l’encaissant. Un échantillon de roche volcanique intermédiaire altérée (2022081505) a donné une teneur de 375 ppb Au. La zone est caractérisée par la présence de traînées de blocs erratiques arborant une altération et un réseau de veines identiques à ceux observés en affleurement. Une veine de quartz-carbonates issue d’un bloc erratique (2022081604) a retourné 0,69 % Cu, 81 ppb Au, 6 ppm Mo et 168 ppm As. Cette zone montre des caractéristiques des veines aurifères orogéniques à gangue de quartz-carbonates.

La zone favorable de Kannuqa 2 est le prolongement vers l’ouest de la zone favorable de Kannuqa 1. Cette large zone est définie par la superposition de différents contextes minéralisateurs. Des lentilles de sulfures semi-massifs volcanogènes de dimension décimétrique à métrique sont observées dans les roches volcaniques. Un échantillon de sulfures semi-massifs (2022081792) a donné des valeurs de 969 ppm Cu et 837 ppm Zn. Les sulfures sont majoritairement composés de pyrrhotite, mais aussi de chalcopyrite, pyrite et de traces de sphalérite. Des stringers de même composition témoignent d’une remobilisation. La zone favorable est également caractérisée par la présence de minéralisations hydrothermales similaires à celles décrites précédemment. Des corridors d’altération associés à un réseau de veines à quartz-carbonate affectent les roches du Complexe de Qaaneq et du Groupe de Parent. Ils mesurent plusieurs centaines de mètres de long pour une épaisseur apparente décamétrique. Les veines sont composées d’un assemblage à quartz-carbonate ± ankérite ± chlorite ± tourmaline ± sulfures. Il est aussi courant d’observer des niveaux sulfurés en association avec des réseaux de veines. La présence de veines boudinées, plissées et cisaillées qui sont coupées par des veines ayant des textures primaires préservées témoigne d’une intersection entre les minéralisations primaires exhalatives et des corridors d’altération hydrothermale. Les roches encaissantes sont affectées par une altération en ankérite, séricite et épidote et sont caractérisées par un enrichissement en As, W et Cu (p. ex. échantillon 2022081665 : 0,12 % Cr, 151 ppm Cu, 300 ppm Ni, 12 ppm Sn, 37,2 ppm W). Un second réseau de veines à quartz-carbonate cuprifère a été documenté par Trépanier (2001), puis a été confirmé par Beaudette et al. (2020). Les observations effectuées au cours de l’été 2022 ont montré que ces veines sont rubanées et non déformées. Elles coupent les roches des suites de Qummitaliup et de Vanasse. Des géodes de quartz sont localement observées. Ces caractéristiques primaires préservées témoignent d’une origine épithermale. L’épaisseur des veines est millimétrique à métrique. Une teneur de 0,16 % Cu a été obtenue pour l’une de ces veines (2022081765).

 

Minéralisation métasomatique de type skarn

 

La zone favorable de Kaaqi correspond à une zone d’altération périphérique au Pluton de Tiriranniatuuq, laquelle a été décrite par Mathieu et al. (2022). Les travaux de terrain de 2022 ont permis d’étendre la zone à la bordure occidentale du pluton. L’analyse d’un échantillon de roche altérée (2022078379) contenant des veinules de chalcopyrite et de pyrrhotite a rapporté une teneur de 346 ppm Cu. Plusieurs blocs minéralisés de même nature ont aussi été trouvés dans cette zone.

 

 

Problématiques à aborder dans le cadre de futurs travaux

 

Les travaux de cartographie géologique de l’été 2023 ont montré la corrélation stratigraphique entre les roches volcaniques des groupes de Watts et de Parent. Ainsi, l’ensemble des roches volcaniques du Domaine Nord est regroupé au sein du Groupe de Parent. Des avancées ont aussi été faites concernant les roches sédimentaires spatialement associées au Groupe de Parent. En effet, nous précisions que le Complexe de Qaaneq est sous-jacent au Groupe de Parent. Néanmoins, il reste à préciser s’ils sont interlités ou si le Groupe de Parent s’est déposé sur le Complexe de Qaaneq. La complexité de l’agencement des plis polyphasés et les structures primaires oblitérées par le métamorphisme ou la déformation rendent l’incertitude impossible à lever entre ces deux hypothèses, sans un ensemble robuste de données géochronologiques pour les échantillons de roches sédimentaires détritiques.

Les enjeux de reconnaissances des protolites et des relations primaires sont particulièrement importants dans le secteur nord des roches supracrustales, puisque le métamorphisme atteint le faciès des amphibolites supérieur. C’est également dans ce secteur que la Suite de Vanasse coupe les groupes de Parent et de Spartan ainsi que le Complexe de Qaaneq. Ce contact originalement intrusif est toutefois repris par des zones de cisaillement d’échelle métrique qui n’ont pas pu être corrélées entre plusieurs affleurements, de sorte qu’elles ne sont pas cartographiées. Des zones de cisaillement marquent pourtant cette importante interface lithologique et métamorphique dans le secteur du lac Spartan, à l’est (Zone de cisaillement de Kuuk) et du lac Parent, à l’ouest (zones de cisaillement d’Ammaluttuq et de Perreault; Beaudette et al., 2020). Ces zones de cisaillement ont une orientation régulière SSW-NNE, qui est sécante à l’axe principal de l’Orogène de l’Ungava (E-W).

Le Groupe de Watts était précédemment considéré comme l’élément constitutif majeur du Domaine Nord et, plus précisément, le gabbro lité (pPwa3) (Lamothe, 2007) au nord des zones de cisaillement SSW-NNE. Néanmoins, les travaux récents ont montré que les gabbros lités et les autres lithologies associées au Groupe de Watts sont cantonnés à une zone restreinte à l’est du Domaine Nord, et que la portion nord du Domaine Nord est occupée par une unité homogène, la Suite de Vanasse. Cette dernière est coupée par des intrusions peu déformées (suites de Niqituraaqiaruk et d’Illuinaqtuut) qui coupent également l’empilement supracrustal au sud. Ces unités plutoniques tardives ont des âges compris entre 1848 et 1836 Ma (Parrish, 1989). Ces âges de mise en place sont similaires à ceux d’intrusions tardives –bien que déformées– du Domaine lithotectonique de Narsajuaq, comme les suites d’Iqalulik, de Fargues 3 et de Gastrin 3, datées respectivement à 1837 ±6 Ma, 1836 ±4 Ma et 1834 ±4 Ma (Davis, 2022).

La poursuite des travaux de cartographie plus au nord, en combinaison avec des études pétrogénétiques et géochronologiques des principales unités plutoniques, permettra de mieux contraindre la limite entre les domaines lithotectoniques Nord et de Narsajuaq.

 

Auteurs	Guillaume Mathieu, ing., M. Sc. guillaume.mathieu@mrnf.gouv.qc.ca Marc-Antoine Vanier, ing., M. Sc. marc-antoine.vanier@mrnf.gouv.qc.ca Thomas Debruyne, géo. stag., B. Sc. thomas.debruyne@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	Isabelle Lafrance, géo., M. Sc.; Marie Dussault; Dany Trudel; Jacques Fournier; Pierre-Thomas Poulin; Jonathan Aubin
Géomatique	Karine Allard
Conformité du gabarit et du contenu	François Leclerc, géo., Ph. D.
Accompagnement /mentorat et lecture critique	James Moorhead, géo., M. Sc.; Yannick Daoudene, géo., Ph. D.; François Leclerc, géo., Ph. D.
Organisme	Direction générale de Géologie Québec, Ministère des Ressources naturelles et des Forêts, 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, Simon Hébert et Marc-Antoine Levesque, ainsi que les étudiants Alex Proulx, Alexandra Bélanger, Amielle Lajoie, Antonin Montreuil, Bruno Dupras, Cédric Bourassa et Jeremy Potvin. Nos remerciements s’adressent également à Alexandre Brixte et Philippe Pichette Jobidon de Gestion Houde pour la bonne maintenance du campement Esker. Nous aimerions souligner le travail du cuisinier Robin Desbiens et de l’infirmière Lysanne Bélisle. Les pĥotographies du bandeau ont été prises par Lysanne Bélisle et Thomas Debruyne. Le transport sur le terrain a été assuré par les compagnies Héli Boréal et Innukoptère. Les pilotes David Saupique, Marc Perron et Yves Paradis 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. Un grand merci à l’équipe de l’entrepôt Fernand Dufour de la DSLAM.

Références

Publications du gouvernement du Québec

Autres publications