Dans la carte géologique au 1/250 000 du feuillet 33H, les roches du Pluton de Semonville sont assignées à une unité non différenciée de granodiorite et de granite syntectoniques à tarditectoniques (Gauthier, 1996). Dans les levés des feuillets 33G08 et 33H05, trois unités lithologiques sont définies : une tonalite à biotite et magnétite, foliée (I1Dd), un ensemble de diorite mélanocrate et d’amphibolite de diorite à hornblende-biotite, foliées (I2Jb), et une tonalite à biotite, magnétite, hornblende et sphène, foliée (I1Dc) (Burniaux et al., 2011; Goutier, 2011). Le nom formel de Pluton de Semonville apparaît dans les travaux de Goutier et al. (2021) en référence au lac éponyme (partie ouest du feuillet 33H05). Le pluton est alors subdivisé en trois unités informelles (nAsem1 à nAsem3) en fonction des unités lithologiques définies par Burniaux et al. (2011) et Goutier (2011).

Le Pluton de Semonville est principalement formé de tonalite, de granodiorite et de granite à biotite et magnétite (nAsmv1). Cette unité renferme un massif de diorite mélanocrate et d’amphibolite à hornblende-biotite dérivée de cette diorite, lesquelles sont foliées (nAsmv2) (Goutier et al., 2021). Au niveau du bras centre-est de l’intrusion, une zone de forte susceptibilité magnétique marque un ensemble de tonalite et de granodiorite foliées, à biotite, magnétite et hornblende (nAsmv3).

Pluton de Semonville 1 (nAsmv1) : Tonalite, granodiorite et granite, à biotite-magnétite

Les roches de cette unité sont à grain moyen et présentent une patine grise ou beige, avec une cassure fraiche légèrement plus foncée (Goutier et al., 2021). Elles sont légèrement foliées. Le principal minéral ferromagnésien est la biotite (5 à 20 %). Il y a également présence de magnétite (<2 %), de chlorite ou de muscovite (<2 %), et, plus rarement, de hornblende, de pyrite et de grenat.

Une granodiorite à biotite, faiblement foliée, est l’hôte de la zone minéralisée de Sao, caractérisée par un réseau de veines de quartz minéralisées en molybdène, et dont le diamètre est de ~300 m (Goutier et al., 2021). Les veines présentent de multiples orientations et des épaisseurs variant de 1 et 90 cm. Elles coupent la foliation affectant la granodiorite. La minéralisation se traduit par la présence de molybdénite (traces à 15 %), de chalcopyrite (traces à 3 %) et de malachite (traces à 2 %) dans les veines de quartz. Des traces de chalcocite et de cuivre natif sont aussi présentes. Une altération potassique est exprimée par la présence de microcline en bordure des veines de quartz (auréole centimétrique rosée), d’une fine bordure limpide (albite ou feldspath potassique?) autour des cristaux de plagioclase partiellement séricitisés et de paillettes de muscovite.

Pluton de Semonville 2 (nAsmv2) : Diorite mélanocrate et amphibolite à hornblende-biotite, foliées

La diorite est mélanocrate, de granulométrie fine à moyenne, faiblement foliée et riche en hornblende et en biotite (Goutier et al., 2021). Elle forme la matrice d’une brèche intrusive composée de fragments anguleux centimétriques à décimétriques de nature très variée (roches ultramafiques, gabbroïques, dioritiques et tonalitiques). Toutefois, les fragments gabbroïques sont prédominants. L’amphibolite, également de granulométrie fine à moyenne, est bien foliée et provient du métamorphisme de la diorite, localement du gabbro. Elle contient par endroits de la biotite, de la trémolite ou de la pyrite. Des injections tonalitiques centimétriques à décimétriques, foliées et localement boudinées, coupent la totalité de l’intrusion parallèlement à la foliation.

Pluton de Semonville 3 (nAsmv3) : Tonalite et granodiorite, à biotite-magnétite-hornblende, foliées

L’unité nAsmv3 se distingue de l’unité principale (nAsmv1) essentiellement par sa signature magnétique élevée (Goutier et al., 2021). La roche est gris pâle en cassure fraiche et grise ou blanche en patine d’altération. Elle est à grain fin ou moyen et homogène. De plus, elle montre une structure foliée et une texture granoblastique. Les minéraux accessoires sont la biotite (10 %), la magnétite, la hornblende, le sphène (1 %) et, localement, le grenat et l’allanite.