Caractérisation pétrologique et géochimique des roches mafiques

La Province de Supérieure est une province qui renferme un des plus vastes potentiels métallogéniques au monde. Les roches de la région ont plusieurs champs d’intérêt qui encouragent des études approfondies. La ceinture volcanosédimentaire de ColombChaboullié (CC), qui est à cheval entre les sous-provinces archéennes du Némiscau au nord et de l’Opatica au sud, contient des unités lithologiques mafiques et ultramafiques de nature inconnue. Les roches mafiques et ultramafiques résultent généralement du refroidissement et/ou de la cristallisation de magmas primitifs en provenance du manteau. La caractérisation des roches mafiques et ultramafiques de la ceinture de CC est donc importante pour la connaissance géoscientifique du secteur, mais aussi pour l’évaluation de leur potentiel économique.

Ophiolite
D’après Dilek et Furnes (2014), les ophiolites sont des restants d’anciennes croûtes océaniques et du manteau supérieur charriés sur un continent lors d’un phénomène de collision (convergence) de deux plaques lithosphériques (obduction). Ces roches montrent des évidences de processus magmatique, tectonique et hydrothermal associées à la mise en place du plancher océanique. Les ophiolites sont les meilleures archives de l’évolution historique des bassins océaniques. Ils sont les témoins de plusieurs processus importants pour la compréhension de la tectonique des plaques moderne; en passant par l’ouverture (rift), l’expansion, la subduction et la fermeture. Les ophiolites sont aussi des réceptacles importants de minerais.

Le Cr est le principal métal d’intérêt qui est trouvé dans les complexes ophiolitique, mais il est aussi possible d’avoir en sous-produit des métaux de base et des métaux ferreux. Selon leur affinité magmatique, on retrouve des gisements de chromite riche en Al dans les ophiolites de type MORB alors qu’on retrouve des gisements de chromite très riches en Cr dans les ophiolites de type boninite.

La définition proposée durant la conférence de Penrose en 1972 exprime qu’une ophiolite consiste en une séquence constituée respectivement de la base vers le sommet de péridotite provenant du manteau supérieur, de roches litées mafiques-ultramafiques, de gabbros isotropiques lités, d’un complexe de dykes nourriciers, de roches volcaniques et d’une couverture sédimentaire . Les ophiolites répertoriées dans le monde dans différents contextes géodynamiques présentent typiquement une affinité tholéiitique et un patron similaire au N-MORB; c’est à dire des roches appauvries en ETRl et une courbure droite pour les ETRL.

Comme décrit par Bodinier et Godard (2003), la péridotite du manteau supérieur inclut communément des lits de lherzolites et d’harzburgite avec des lentilles de dunite riches en chromites  Les harzburgites sont caractérisées par l’absence générale de clinopyroxène primaire. Ils sont interprétés comme des réstites ayant expérimenté un degré de fusion partielle élevé qui est au-delà du champ de stabilité du clinopyroxène. Les roches de cette couche montrent souvent des fabriques de déformation de haute température.

Les roches mafiques-ultramafiques litées forment une section transitionnelle entre le manteau et la croûte   correspondant au Moho pétrologique dans un environnement de lithosphère océanique moderne (Dilek et Furnes, 2011). La couche inféieure du gabbro lité   est principalement constituée de gabbro à olivine et de gabbro et parfois d’anorthosite, de troctolite ou de wehrlite. La variation dans la proportion des phases minérales (olivine, plagioclase, clinopyroxène) définit les lits de cette couche. Le gabbro isotropique  , qui se situe au-dessus du gabbro lité, a une texture et une taille de grains hétérogène.

D’après Dilek et Eddy (1992), la limite entre le gabbro isotropique de la séquence plutonique et le complexe de dykes nourriciers situé dessus n’est pas toujours magmatique  ; dans certaines ophiolites (Troodos, Cyrus, Kizildag), elle est définie par un angle faible d’une faille normale symbolisé par une déformation intense mylonitique à cataclastique dans les gabbros. Les dykes nourriciers sont généralement verticaux à subverticaux avec une épaisseur pouvant atteindre jusqu’à 2km.

Les roches extrusives dans les ophiolites sont principalement des laves coussinées, des brèches de coulée et des coulées massives qui ont des compositions variant de basalte à basalte andésitique à la base et d’andésite à rhyolite au sommet . Dans certaines ophiolites, des dykes et laves de boninite représentent le dernier stade du magmatisme. Les roches volcaniques sont généralement recouvertes par des roches sédimentaires/chert se retrouvant au sommet de la stratigraphie .

Komatiite
Les komatiites constituent un champ d’intérêt particulier au sein de la communauté géologique. Ces roches sont intéressantes à cause de leur antiquité, leur variété en termes de structures et de textures, leur potentiel à être des cibles pour les dépôts de Ni-Cu-EGP ainsi que leur habileté à donner des informations sur la géodynamique archéenne (Prabhakar, 2014).

Une komatiite est définie comme une roche qui présente des évidences de textures et de relations de terrain d’une roche d’origine volcanique ou subvolcanique, qui a un assemblage minéralogique mafique ou ultramafique et une géochimie de composition ultramafique (Arndt et al., 2008). Les komatiites sont caractérisées par une forte concentration en MgO ≥ 18% et de faibles concentrations en Ti et en alcalins (<1% TiO2 ; Na2O+K2O <2%; Le Bas, 2000). Bien qu’il s’agisse de roches volcaniques, l’usage du terme est également commun pour des dykes et « sills hypabyssaux » dont les textures sont similaires aux komatiites (Arndt et al., 2008).

Plusieurs critères mettent en évidence une mise en place volcanique : les grains fins, la présence de brèches, hyaloclastites, vésicules ou encore les amygdules. Cependant, pour distinguer les komatiites des autres types de roches volcaniques hautement magnésiennes, il est essentiel d’inclure la texture spinifex dans la définition de ce type de roche. La texture spinifex  est caractérisée par la présence de larges lamelles squelettiques et dendritiques de cristaux d’olivines et de pyroxènes qui se retrouvent dans la partie supérieure d’une coulée komatiitique ou aux marges des « sills » (Nesbitt, 1979).

Les komatiites montrent un large éventail de textures et de structures volcaniques. Les coulées ultramafiques les plus spectaculaires (Munro Township et Baberton) se différencient en deux parties : la partie inférieure qui est composée de phénocristaux d’olivines (zone B) et la partie supérieure (zone A) qui est composée de spinifex d’olivines/pyroxènes . Ces textures sont liées à une caractéristique des coulées komatiitiques ; un écart important de température entre la cristallisation de l’olivine (vers 1600°C) et la seconde phase à cristalliser, les clinopyroxènes (vers 1200°C). Il est aussi possible de retrouver des joints colonnaires, des coussins, ou encore des fragments dans les komatiites. À noter que la plupart des éruptions komatiitiques sont dépourvues de texture spinifex dans la partie supérieure. Les coulées massives sans texture spinifex, qui composent 60 à 80% des séquences komatiitiques, sont beaucoup plus communes que les coulées komatiitiques à texture spinifex (Arndt et al., 2008).