Les roches maintenant assignées au Complexe volcanique de Castignon ont été découvertes par E. Dimroth en 1966 au cours de la cartographie géologique du secteur situé à l’ouest et au NW du lac Castignon (feuillet 24C) (Dimroth, 1969, 1978; voir l’historique dans Dimroth, 1970a). Elles ont ensuite été cartographiées dans le secteur au nord de la latitude 56° 30′ N (feuillet 24C) par Dressler (1973, 1979). Certains affleurements de cette unité ont été étudiés en détail par Chevé (1993).

Selon les époques, les géologues ont désigné le Complexe volcanique de Castignon de plusieurs façons :

• « Carbonatite », sous la forme de brèche volcanique et de dyke (Dimroth, 1969);
• « Complexe du Lac Castignon », sous la forme de dykes et de diatrèmes de composition meiméchitique et carbonatitique (Dimroth, 1970a);
• « Roches extrusives et intrusives de chimie carbonatitique et kimberlitique » (Dimroth, 1970b);
• « Complexe intrusif-extrusif de roches ultramafiques-alcalines et carbonatitiques à l’ouest du lac Castignon » (Dimroth, 1978);
• « Complexe carbonatitique du lac Castignon » (Chevé, 1993);
• « Complexe de Castignon » (Clark et Wares, 2004).

Étant donné que cette unité représentent un ensemble de diverses roches volcaniques et intrusives associées (voir ci-dessous), le complexe est ici désigné comme le « Complexe volcanique de Castignon ». Cette désignation est conforme à l’utilisation du terme « complexe volcanique » telle que formulée par le Code stratigraphique nord-américain (NACSN, 1983, 2005; MERQ, 1986).

Dimroth (1970a) décrit le Complexe volcanique de Castignon comme un ensemble de cônes volcaniques, de diatrèmes et de dykes subvolcaniques de composition carbonatitique et meiméchitique. Dressler (1979) a ajouté des dykes de lamprophyre ultramafique à ces lithologies. Chevé (1993) a reconnu la présence de filons-couches carbonatitiques.

D’après la terminologie de Dimroth (1970a), le terme « meiméchite » désigne une roche ignée composée d’olivine serpentinisée ± biotite (probablement phlogopite) ± augite altérée dans une matrice de talc, de serpentine et de <10 % de carbonate. Le terme « meiméchite » est l’équivalent d’une « mélilitite à olivine », tel qu’utilisé par Dressler (1979) et Chevé (1993). Une « meiméchite carbonatée » correspond à la même roche mais avec 10 à 30 % de carbonate matriciel, et « carbonatite meiméchitique » désigne une roche composée de >50 % de carbonate dans une matrice meiméchitique. La « carbonatite » fait référence à une roche ignée formée de >50 % de carbonate. Toutes les variations entre les meiméchites et les carbonatites existent. Dimroth (1970a) réfère aux roches du complexe constituées d’olivine serpentinisée-phlogopite-grenat comme étant des « kimberlites ».

La plupart des tufs ainsi que tous les diatrèmes, et certains dykes de faible extension, sont constitués de brèche. La roche encaissante de certains diatrèmes est fortement cataclasée. Régionalement, les dykes sont situés en périphérie des cônes volcaniques et des diatrèmes. Les fragments des différentes brèches ignées sont de compositions diverses. Les fragments les plus abondants et les plus gros proviennent des roches sédimentaires encaissantes. Des fragments de formation de fer (Formation de Sokoman) sont communs, et la plupart des brèches contiennent de petits fragments de gneiss archéen. Par contre, on note l’absence de fragments provenant des formations stratigraphiquement au-dessus du Sokoman.

La composition chimique des roches du complexe montre toutes les variations entre les carbonatites et les roches ultramafiques alcalines (meiméchites). Ces roches appartiennent à une série riche en Al₂O₃, TiO₂, CaO, P₂O₅, CO₂, H₂O et F avec un rapport Mg/Fe faible. Elles ressemblent chimiquement à de la kimberlite, avec toutefois des teneurs en fer total anormalement élevées et des teneurs en MgO+CaO anormalement basses pour ce groupe (Dimroth, 1970a, 1978). D’après Chevé (1993), la géochimie des roches massives du complexe (c’est-à-dire les roches mélilititiques homogènes, les carbonatites, les ultramafites micacées, les ultramafites serpentinisées et les lamprophyres) semble indiquer que celles-ci s’apparentent à des lamprophyres ultramafiques (aillikites et alnoïtes) plutôt qu’à des kimberlites. Les teneurs en éléments alcalins (sodium et potassium) sont généralement très faibles (Dimroth, 1970a; Chevé, 1993). Les lithologies fortement altérées auraient subi une désalcalinisation d’origine deutérique, d’après Dimroth (1970a, 1978). Chevé (1993), par contre, n’a émis aucun commentaire sur la possibilité d’une perte d’alcalis postcristallisation. En ce sens, on note que les roches encaissantes du complexe sont peu fénitisées (Dimroth, 1970a). Les profils des éléments des terres rares normalisés aux chondrites indiquent un fort enrichissement des terres rares légères par rapport aux terres rares lourdes, et des spectres qui correspondent assez bien à celui des kimberlites (Chevé, 1993). En prenant compte de l’ensemble de ses résultats chimiques, Chevé (1993) constate que, à l’exception des carbonatites, les roches du complexe se rapprochent plus des lamprophyres ultramafiques que des kimberlites. Quant aux carbonatites, Dimroth (1970a) fait remarquer que ces roches sont considérablement moins riches en Sr, Ba et Nb que la carbonatite moyenne.

Dans le cadre d’une cartographie à l’échelle 1/50 000, Dimroth (1978) a subdivisé les roches du Complexe volcanique de Castignon en fonction de leur composition lithologique et en faisant abstraction de leur mode de mise en place. Travaillant également à l’échelle 1/50 000, Dressler (1979) a construit une légende basée à la fois sur les lithologies et le style de mise en place. Chevé (1993) a également opté pour une classification combinant les caractéristiques lithologiques et le style de mise en place. La classification adoptée ici représente une synthèse de ces différentes légendes.

Complexe volcanique de Castignon non subdivisé (pPcas) : carbonatite, mélilitite à olivine (tuf ou filon-couche), meiméchite

Cette unité regroupe tous les lithofaciès constituant le Complexe volcanique de Castignon.                                                                                                         

Complexe volcanique de Castignon 1 (pPcas1) : Carbonatite à phlogopite sous forme de dyke, de pipe ou de filon-couche; peut contenir jusqu’à 10 % d’enclaves hétérolithiques

Cette unité regroupe les lithologies suivantes : 1) carbonatite à phlogopite et olivine; 2) carbonatite à ankérite; 3) carbonatite à fluorine-apatite; 4) carbonatite à structure d’écoulement (flow-layering); et 5) veine de carbonate-quartz (Dimroth, 1970a). Les petits dykes et diatrèmes peuvent montrer une structure porphyrique par endroits. Les phénocristaux de phlogopite, d’ankérite, de magnétite et d’olivine flottent dans une matrice à grain très fin composée de serpentine, de talc et d’ankérite.

La carbonatite à phlogopite et olivine forment communément des dykes de niveau profond en plus de quelques petits diatrèmes. La roche contient des phénocristaux ou de grands cristaux pœcilitiques de phlogopite et des phénocristaux d’olivine serpentinisée logés dans une matrice d’ankérite, de chlorite, de serpentine et d’oxydes de fer (Dimroth, 1970a, 1978; Chevé, 1993). La carbonatite à ankérite contient des phénocristaux millimétriques d’ankérite dans une matrice très finement grenue. La carbonatite à apatite et fluorine renferme des phénocristaux d’ankérite de 1 à 2 cm de diamètre et des prismes d’apatite atteignant 5 mm de longueur, lesquels reposent dans une matrice finement grenue d’ankérite et d’oxydes de fer. La fluorine est interstitielle. La carbonatite à structures d’écoulement formées de carbonate (avec ou sans agrégats de chlorite et de serpentine) montre un rubanement millimétrique à centimétrique parallèle aux contacts des intrusions.

Complexe volcanique de Castignon 2 (pPcas2) : Carbonatite sous forme de brèche de diatrème hétérolithique, de brèche pyroclastique, de tuf à lapillis et à blocs, et de tuf

Cette unité comprend des unités de brèche de diatrème hétérolithique, de brèche pyroclastique, de tuf à lapillis et à blocs et de tuf, toutes de composition carbonatitique (Dimroth, 1970a; Chevé, 1993). Ces roches représentent les parties supérieures des systèmes volcaniques, tels que les cônes volcaniques. Le cône volcanique situé au SW du lac de l’Hématite est composé, à la base, de tuf carbonatitique surmonté de brèche pyroclastique hétérolithique (Chevé, 1993). La plus grande partie du cœur de la structure volcanique est composée de tuf à lapillis meiméchitique (Dimroth, 1970a). La majorité des fragments dans les niveaux de brèche hétérolithique proviennent de l’encaissant. La matrice est constituée de calcite à des niveaux élevés dans les systèmes volcaniques; par contre, elle est composée de carbonatite/meiméchite à des niveaux profonds (Dimroth, 1970a).         

Complexe volcanique de Castignon 3 (pPcas3) : Mélilitite à olivine (meiméchite) sous forme de tufs et de filons-couches

La mélilitite à olivine (meiméchite) est intrusive ou extrusive. Chevé (1993) a observé que le tuf mélilititique dans le secteur du lac de l’Hématite (feuillets 24C07 et 24C10) est, en général, concordant à la stratification de la Formation de Sokoman encaissante. Du tuf à lapillis de cette composition forme le cœur d’un cône volcanique situé au SW du lac de l’Hématite (Dimroth, 1970a; Chevé, 1993). Quelques niveaux mineurs de tuf carbonatitique se présentent localement dans le tuf mélilititique (Chevé, 1993). Comme indiqué en forage, l’épaisseur des niveaux de tuf mélilititique et des filons-couches mélilititiques mis en place dans la partie supérieure de la Formation de Sokoman, près du lac de l’Hématite, varie de 15 à 95 m (Neal et al., 1977).

Dressler (1979, p. 39) décrit la pétrographie du tuf mélilititique à olivine comme suit : « Les roches mélilititiques sont composées d’une masse compacte, finement grenue, de serpentine et de minéraux opaques, de lapillis cimentés par une délicate serpentine verte, ou de lapillis cimentés par des quantités variables de calcite. Les lapillis sont composés d’olivine idiomorphe ou hypidiomorphe, serpentinisée ou, par endroits, carbonatisées [sic], et entourée de lattes de mélilite, de minéraux opaques ou d’un peu de carbonate. Les lattes de mélilite sont remplacées, soit par du carbonate soit, plus généralement, par une chlorite incolore […] Il s’agissait bien, à l’origine, de mélilitites et que la roche est donc correctement appelée mélilitite à olivine. »

Complexe volcanique de Castignon 4 (pPcas4) : Lamprophyre ultramafique sous la forme de cheminées ou de dykes

L’unité de lamprophyre ultramafique se présentent sous la forme de cheminées ou de dykes. Deux dykes de lamprophyre ultramafique, de direction N-S, affleurent au SW du lac Canichico (feuillet 24C10) (Dressler, 1979). Les dykes se sont mis en place dans les lits de dolomie de la Formation d’Uvé et de formation de fer de la Formation de Sokoman. Dans le même secteur, une petite cheminée de lamprophyre ultramafique de ~20 m de diamètre s’est injectée dans du mudstone de la Formation de Ruth. Dressler (1979) a également mentionné un affleurement de lamprophyre métamorphisé situé dans la ceinture orientale de la Fosse.

Les dykes de lamprophyre sont à grain fin et porphyriques. La roche est formée d’olivine (complètement serpentinisée), de phlogopite pœcilitique, de grenat (andradite), de calcite et de minéraux opaques (magnétite et sulfures). Les phénocristaux d’olivine présentent une orientation préférentielle définissant une structure fluidale. Sous forme de cheminée, le lamprophyre porphyrique est composé de phénocristaux d’olivine altérée en serpentine ± talc ± trémolite et de pyroxène chloritisé, le tout baignant dans une matrice finement grenue de grenat (andradite) sphérolitique, de phlogopite, d’apatite et de minéraux opaques (magnétite et sulfures). Les cristaux d’olivine et de pyroxène présentent une structure fluidale.