Le camp minier de Matagami, situé dans le nord de la ceinture archéenne de roches vertes de l’Abitibi au Québec, abrite 19 gisements de sulfures massifs volcanogènes (SMV) connus dont dix ont été exploités depuis 1963. Ces...
moreLe camp minier de Matagami, situé dans le nord de la ceinture archéenne de roches vertes de l’Abitibi au Québec, abrite 19 gisements de sulfures massifs volcanogènes (SMV) connus dont dix ont été exploités depuis 1963. Ces gisements sont de type bimodal-mafique puisqu’associés à des niveaux de roches volcaniques felsiques dans une séquence dominée par les laves mafiques sous-marines. Malgré la richesse minérale de la région, les roches ont été peu étudiées d’un point de vue volcanologique. Pourtant, la taille, la teneur, la forme et la position des gisements de SMV sont contrôlées en partie par l’architecture volcanique. Ailleurs en Abitibi et dans le monde, le lien spatial entre la position des centres éruptifs des unités volcaniques, les conduits hydrothermaux, les failles synvolcaniques et les gisements a été établi, mais ce genre de travaux n’a jamais été réalisé dans le cas de Matagami. Plus largement, la géologie régionale de Matagami n’a pas été mise à jour depuis les années 1980.
Au niveau de la géologie régionale, les travaux réalisés avec le MRN définissent deux grands domaines (« Nord » et « Sud ») séparés par une zone de cisaillement ENE. Le Domaine Nord montre des évidences de compression D2 orientée N-S. Le Domaine Sud est affecté par une compression faible à modérée D2, mais est principalement caractérisé par des plis P1 orientés N-E. La superposition des déformations D1 et D2 crée une géométrie de « dôme et bassin » dans la Plaine Centrale, ce qui a des implications importantes pour l’exploration. Le Domaine Sud contient les secteurs suivants : le Flanc Nord, le Flanc Sud, le Camp Ouest et la Plaine Centrale. La majorité des gisements découverts à Matagami se situent sur le Flanc Sud et le Flanc Nord, alors que les deux autres secteurs représentent des zones intéressantes pour l’exploration régionale.
La séquence stratigraphique régionale contient trois groupes : le Groupe du lac Watson à la base, suivi du Groupe de Wabassee, puis du Groupe de Daniel. Le Groupe du lac Watson (~2726 Ma) contient principalement des laves felsiques tholéiitiques, surmontées par un niveau repère, la Tuffite Clé. Le Groupe de Wabassee (2726-2725 Ma) est principalement composé de laves mafiques à intermédiaires, avec localement des unités felsiques, d’affinité tholéiitique à transitionnelle. Finalement, le Groupe de Daniel (2723 Ma), nouvellement proposé et présent seulement dans la Plaine Centrale, est caractérisé par des roches volcaniques mafiques à felsiques d’affinité transitionnelle à calco-alcaline. La mise en carte de ce dernier groupe montre une géométrie de dômes et bassins dans la Plaine Centrale, avec des pendages faibles. Ces âges correspondent à l’assemblage de Deloro (2730-2724 Ma, Ayer et al., 2002). La datation par méthode U-Pb sur zircons d’une rhyolite de type Watson sous le gisement Caber dans le Camp Ouest permet de la corréler avec la Rhyolite du lac Watson du Flanc Sud, ce qui indique – avec la géochimie – que le même niveau stratigraphique favorable, celui de la Tuffite Clé, est présent également dans le Camp Ouest.
Des travaux plus détaillés ont eu lieu sur le Flanc Sud afin d’en reconstruire l’architecture volcanique. En termes méthodologiques, la géochimie des éléments majeurs et en traces a d’abord servi à la caractérisation des unités présentes, permettant ainsi la création d’une colonne stratigraphique complète. Une fois les unités identifiées, leurs variations de faciès ont été observées au sein de 19 forages et de quelques affleurements. Finalement, afin de contraindre temporellement la mise en place des unités, quatre unités felsiques du Flanc Sud ont été datées par la méthode U-Pb sur zircons.
Sur le Flanc Sud, ces travaux ont montré que deux unités effusives mafiques à intermédiaires importantes étaient présentes dans le Groupe de Wabassee, soit l’Andésite Inférieure et le Basalte Supérieur. La connaissance précise de la stratigraphie du Flanc Sud a permis de corréler des niveaux exhalatifs (« tuffites »), augmentant le potentiel économique de certains secteurs. Par ailleurs, la Rhyolite de Dumagami dans le centre du Flanc Sud a été divisée en deux: la Dacite de Dumagami-O surmontée par la Rhyolite de Dumagami-O.
Les travaux de volcanologie ont montré que les unités volcaniques felsiques du Flanc Sud se mettent en place selon le modèle de coulée de lave de type lobes-hyaloclastite. Dans le cas de la Rhyolite de Bracemac, il s’agirait d’une seule coulée, mais le cas de la Rhyolite du lac Watson, plusieurs coulées sont juxtaposées et superposées, ce qui explique son grand volume total. Le modèle de coulées de type lobes-hyaloclastite implique une présence plus importante de roches fragmentaires qu’au préalablement supposé, principalement au sommet et en bordure des coulées, ce qui a des implications pour la mise en place des gisements de SMV par remplacement sous le fond marin, notamment à Bracemac-McLeod. Finalement, la géochronologie montre que la durée du volcanisme sur le Flanc Sud est de l’ordre 5 Ma au maximum, et que les gisements se sont mis en place à l’intérieur de 2,5 Ma (probablement moins).
Ces différentes approches ont permis la création d’un modèle présentant la reconstruction volcanologique, métallogénique et géochronologique du Flanc Sud, où les principales étapes sont (1) la mise en place de la Rhyolite du lac Watson à partir de plusieurs centres effusifs; (2) la déposition de la Tuffite Clé et la mise en place de plusieurs lentilles de sulfures massifs; (3) la mise en place de la Rhyolite de Bracemac et de la Rhyolite de Dumagami-P; (4) la mise en place de l’Andésite Inférieure et de la Rhyolite/Dacite de Dumagami-O; et (5) la mise en place du Basalte Supérieur et des dernières minéralisations.
Les travaux ont également permis d’établir le lien entre la volcanologie et la minéralisation sur le Flanc Sud. Trois modèles sont proposés pour les SMV: (1) un modèle classique de mise en place de monticules de sulfures sur le fond marin, applicable aux gisements de Mattagami Lake, Orchan Ouest, Orchan, Bell Allard et Isle Dieu; (2) un modèle de lentilles tabulaires, témoins de la circulation de fluides au sein des roches fragmentaires (remplacement sous le fond marin), applicable aux gisements de Bracemac et de McLeod; (3) un modèle de remplacement le long de failles synvolcaniques, créant des lentilles discordantes, applicable aux gisements de Persévérance. Ainsi, au sein d’un même camp minier, plusieurs modèles de formation de lentilles de sulfures peuvent être considérés, selon les faciès volcaniques retrouvés dans la séquence.
Finalement, à un niveau plus régional, les travaux de géochimie ont permis de proposer un modèle pétrogénétique et tectonique suivant la théorie actualiste. Les roches de la région de Matagami se seraient tout d’abord formées en contexte d’arrière-arc océanique (groupes du lac Watson et de Wabassee). Au cours du temps, un changement de pendage dans la plaque subductée aurait fait s’approcher l’arc (Groupe de Daniel).
