Brochard, Crystal
(2022).
« Paléo-contraintes et origine des fluides des veines orogéniques de la ceinture de roches vertes de l'Abitibi » Mémoire.
Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Maîtrise en sciences de la Terre.
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Résumé
La plupart des gisements d'or orogénique archéens sont associés à des failles majeures telle que la zone de faille Larder Lake-Cadillac (LLCFZ) dans le craton du Supérieur et sont contenus ou adjacents à des structures de second ordre, formant des réseaux de veines de quartz. Le quartz est couramment déformé à une échelle macro- ou microscopique dans ces zones de faille. Les microstructures induites par la déformation du quartz, telles que les textures typiques de récupération et de recristallisation dynamique, donnent une indication des conditions de pression et température durant la déformation. L’analyse par diffraction d'électrons rétrodiffusés (EBSD) de l'orientation de la maille cristalline est un outil puissant pour compléter les observations microstructurales. Cette méthode permet de cartographier les grains reliques et recristallisés, et de mesurer la taille moyenne des grains recristallisés dans un échantillon. Cette moyenne peut ainsi être utilisée dans des équations piézométriques pour déterminer la contrainte différentielle durant la déformation. Les observations microstructurales et l'analyse par EBSD sont couramment effectuées sur des échantillons de mylonite ou de quartzite provenant de zones de faille. Cette étude teste la validité de telles méthodes sur des veines de quartz aurifères hydrothermales, pour mieux contraindre les conditions de déformation le long de la LLCFZ et évaluer l'effet de la profondeur et des variations locales sur les microstructures et la contrainte différentielle. Des échantillons ont été prélevés en forage, dans des mines souterraines et sur des affleurements de 23 gisements et indices aurifères des districts aurifères de Kirkland Lake, Rouyn-Noranda et Val d'Or. La combinaison des observations microstructurales en microscopie optique et de l’analyse à l’EBSD a permis de distinguer six types microstructuraux au sein des échantillons étudiés, dont 5 types recristallisés dynamiquement. Les échantillons analysés à l’EBSD présentent une distribution lognormale des tailles de grains recristallisés qui est cohérente avec les données d’échantillons naturels. La forme de la distribution des grains recristallisés en échelle logarithmique semble varier en fonction du ou des mécanismes de recristallisation en jeu, ce qui pourrait permettre une différenciation plus aisée de ces types microstructuraux. La recristallisation a complètement remplacé les textures primaires dans tous les échantillons sauf un, ce qui indique que la recristallisation et la déformation associée se sont produites après la cristallisation initiale des veines et relativement tard dans l'histoire de déformation de la région. Les échantillons bimodaux mettent en évidence le potentiel des veines de quartz à enregistrer plusieurs événements de déformation. Les échantillons ont recristallisé à des températures plus élevées et à des contraintes plus faibles à l'est qu'à l'ouest de la LLCFZ, ce qui pourrait indiquer l'exposition d'une croûte plus profonde à l'est. Ces données soulignent donc le potentiel des microstructures des veines de quartz à contribuer à l'évaluation des conditions de déformation et de leur évolution. Des échantillons de veines de quartz ont également été sélectionnés pour le broyage in vacuo et l’analyse des isotopes des gaz rares par spectrométrie de masse (He, Ne, Ar, Kr, Xe), ainsi que les principaux gaz condensables (CO2, H2O) et incondensables (N2-CH4) à partir des inclusions fluides. Le comportement inerte des gaz rares les empêche d'interagir chimiquement avec leur environnement, tandis que les isotopes des gaz rares peuvent être fractionnés au cours de processus géologiques tels que la différenciation magmatique ou l'ébullition hydrothermale. L'abondance relative et la composition isotopique des gaz rares dans les inclusions fluides peuvent être utiles pour déterminer l'origine de ces fluides. L'analyse des principaux gaz condensables et incondensables dans les inclusions des veines de quartz montre des variations régionales. L'analyse des gaz rares montre un déficit ou une absence des isotopes de l’He et du Ne, probablement dû à leur forte diffusivité dans le quartz et à l'âge des échantillons. Deux groupes d'échantillons se distinguent, l’un par des teneurs élevées en CO2 et une teneur en Ar radiogénique relativement faible (40Ar/36Ar <5 000), et l’autre par des échantillons pauvres en CO2 avec des rapports 40Ar/36Ar >18 000. L'enrichissement en 40Ar* de la plupart des échantillons ne semblent pas lié à la roche hôte, et la variation de la concentration en 40Ar* pourrait indiquer un mélange entre des fluides météoriques et des fluides crustaux ou mantelliques plus profonds. Les rapports élémentaires Kr/Ar et Xe/Ar sont supérieurs à ceux attendus dans les fluides aqueux. Les simulations de fractionnement par dilution de Rayleigh indiquent un possible fractionnement par ébullition pour certains échantillons, mais plus probablement la contribution d'une composante sédimentaire aux fluides sources, comme souvent documenté dans les échantillons de quartz homologues d’âge paléozoïque ou cénozoïque. Ces résultats soulignent la pertinence de l’analyse des gaz rares sur les inclusions fluides du quartz et leur potentiel à mieux contraindre les fluides source à la fois du quartz et de la minéralisation. L'association du broyage sous vide et du chauffage par palier (step-heating) permettrait une analyse détaillée des différentes générations d'inclusions fluides dans le quartz.
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MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : archéen, or orogénique, veines de quartz, déformation, recristallisation, gaz rares
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