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UNIVERSITE DE MONTREAL •• 1
GEOCHIMIE ET GEOSTATISTIQUE
APPLIQUEES A L1EXPLORATION DES GISEMENTS VOLCANOGENES:
LE GISEMENT DE MILLENBACH.
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PAR
Jacques (cARIGNAN) 1
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DE GENIE GEOL' OGIQUE i
PROGRAJI:~1E
1
DEPARTEMENT DE GENIE MINERAL
ECOLE POLYTECHNIQUE '
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THESE PRESENTEE EN VUE DE L'OBTENTION
DU GRADE DE DOCTEUR ES SC IEN'cES APPU QUE ES (0. SC. A.)
(GENIE GEOLOGIQUE)
--
JUILLET 1979
9 1 UCT. 1964
Mise en garde
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RESUf~E
L'étude de 1 'environnement géochimique global et plus précisé
ment des variations spatiales systématiques dans et autour des
~heminêes
d'altération à 1 'aide de techniques géostatfstiques permet de développer
une technique d'exploration géochimique applicable aux gisements volcano
gènes. La région étudiée est 1 'environnement immédiat et proximal de la
mine Millenbach près de Noranda, Québec. Ce gisement fait partie de la
ceinture volcanique d'Abitibi. et plus précisément de la série calco
alcaline Dufault. C'est un exemple classique de gisement volcanogène
de sul fU t"es massifs de Cu-Zn.
Les résultats obtenus sont basés sur 368 échantillons analysés
pour les éléments majeurs et 24 éléments mineurs. L'utilisation des va
riogrammes a permis d'établir un intervalle optimum d'échantillonnage
pour les trous de forage de 1 'environnement étudié, a savoir 25 m. La
migration des éléments se~manifeste au-dela des altérations ~isibles,
comme la dalmatianite, selon la plomberie disponible en fonction de 1a
porosité et du degré de bréchification de la roche encaissante.
Le traitement des données se fait sur une base molaire et pres
que tous les éléments semblent mobiles. L'étude de 1 'analyse des çorres
pondances et les profils classiques ont montré proximité du gisement
~
un en ri chi ssement en Fe, Mg, 1(, H 0 et une déficience en Si, Ca, Na pour
2
les élêments majeurs, un en Cu, Zn, Ag, Cd, Pb, Au, As et
enric~issement
une déficience en Mn, Li, Ba pour les éléments mineurs.
Les meilleuresanomalies se retrouvent au contact "rhyolite
Amulet11-QFP méme si le gisement se trouve au contact supérieur QFP-
iii
andésite. Ces anQmalies sont misesen évidence par l'utilisation d'un
indice d'altération (QA1 20 + QFeO + QMgO + QHzO - QNa20 - QSiOz/Qtotales)
3
et d'un indice de minéralisation Un Cu+ R-n Zn+ R-n Cd+ R-n Ag- .R-n Mn
.R-n Li -.R-n Ba). Ces indices sont une étude de corrélation
construi~après
et sont normalisés par rapport au type de roche étudié. Les variations
s'étendent surtout entre lOO ~t 275 rn de la cheminée minéralisée mais on
en a noté les effets jusqu'a 500 m.
Toutes ces conclusions sont compatibles avec l'origine fumerol
lienne des gisements volcanogènes de sulfures massifs en accord avec les
résultats de l'étude microthermométrique des inclusions fluides. Latem
pérature minimum du fluide minéralisateur est de l'ordre de l50°C et sa
salinité de 15 a 20% eq. NaCl.
Toutes ces observations nous ont permis de construire le schéma
logique d'un programme d'exploration.
P. .
ABSTRACT
The study of the global geochemical environment and more preci-
sely of the systematic spatial variations in and around alteration pipes
with geostatistical techniques has led to the development of a geochemical
exploration technique useful in the search for volcanogenic ore deposits.
The area studied is the immediate and proximal environment of the Millen
bach mine near Noranda, Quebec. The ore deposit is part of the Abitibi
volcanic belt and more prec1se1y of the Dufault calc-alkaline unit. It
is a classical example of a volcanogenic Cu-Zn massive sulphides deposit.
The res.ults obtained are based on 368 samples analyzed for major
elements and 24 miner elements. Variograms were used to determine the
best sampling interval for drill hales of the studied environment, that
is 25 meters. Migration of elements can be noted further than visible
alteration, like dalmatianite, following the available such as
plumb~ng
porosity or degree of breciation of the host 'rock ..
The data treatment is done on a molecular base and nearly al1
elements are mobile. Correspondence analysis and classical profiles
show close to deposit an increase of Fe, Mg, K, H0 and a decrease of Si,
2
Ca, Na for major elements, an enrichment of Cu, Zn, Ag, Cd, Pb, Au, As
and a depletion of Mn, Li, Ba for miner elements.
The best anomali.es are at the 11Amulet rhyoli.te"-QFP contact even
though the deposit is at the higher QFP-andesi.te contact. These anomalies
are shawn by the use of an alteration index (_QAl 0 + QFeO + QMgO + QHzO -
2 3
QNazO- QSiOz/Qt. ) and a mineralisation index (~n Cu+ ~n Zn+ ~n Cd+
ota 1
~n Ag R.n Mn- in Li- in Bal. These indices· are 5ased on a correlation
v
study and are normalized for each type of rock. Variations extend mostly
between 100 and 275 m from the mineralized pipe but sorne traces were
found up to 500 m.
All these conclusions are compatible with the furraroliê origin
of volcanogenic massive sulphides depositsin agreement with the results
obtained from the microthermometric study of fluid inclusions. The mini
mum temperature of the mineralizing fluid is around 150°C and the salinity
is from 15 to 20% eq. NaC1.
All these observations have led us to establish a logical Scheme
for an exploration program.
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''-1.
REMERCIEMENTS
L'auteur remercie sincèrement M. Léopold Gélinas qui a patiem
ment dirigé ses travaux depuis le tout début. Sa disponibilité. et ses
critiques, sans oublier le soutien financier de ses fonds de recherche,
ont été d'un grand secours.
MM. André F. Laurin et François Dompierre du Ministère des Ri
chesses Naturelles du Québec, ainsi que MM. Paul-Emile Auger et Mike
Knuckey de Falconbridge Copper, ont été les initiateurs du projet et ont
assumé une grande part des frais de recherche sur le terrain et en labo
ratoire. M. Dave Hatkins a continué la collaboration de Falconbridge au
cours de la dernière année.
a
Je tiens aussi remercier le personnel de la mine Millenbach
pour son accueil des plus chaleureux et sa collaboration. Ma reconnais-
sance s 'adresse aussi aux professeurs du département de Génie Minéral de
1•Ecole Polytechnique, en particulier à MM. ~1ichel David et Michel Dagbert
qui m•ont initié à 1 •utilisation des techniques géostatistiques.
Je ne voudrais pas oublier Gaston Gélinas de 1 'Atelier Pétrogra
phique, Victor Kubat et Christian Dallaire du Laboratoire de Géochimie
Analytique, le personnel du Centre de Recherche du Québec, Paul .. .
t~inérale
Samson pour son assistance à la miciosonde, Guy Daoust sans qui le traite
ment informatique n1aurait pas toujours été possible, André Lacombe pour
le graphisme, Chris Ha ne St-Pierre pour 1a dactyl ogtaph.i.e, et tous 1e s
étudiants du département de Gênie Minêral, entre autres Pierre Trudel,
• -
pour les nombreuses discussions qui ont fait progresser mes travaux. A
toutes ces personnes) mes sfncêres remerciements.
'
Notre reconnaissance s'adresse aussi a M. De Laroche, directeur
du Centre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques, Nancy, France,
au personnel du Centre, à toute l'Equipe des inclusions fluides sous la
direction de M. Bernard Poty, et particulièrement à M. Jacques Leroy
qui nous a initié patiemment aux études microthermométriques des inclu-
. siens fluides .
. Un support financier personnel m'a été donné par la Compagnie
Shell du Canada tout au long de mes travaux.·
Enfin, je voudrais remercier ma femme, Danielle, pour sa ·patien-
ce durant toute cette période et son support constant.
Page
5.8.2 - Application à notre problème 109
5.9 - Résumé 114
*** CHAPITRE 6 : UTILISATION DE L'ANALYSE DES
CORRESPONDANCES . . . . . . 116
6.1 -_Ce qu'est l'analyse des correspondances 116
6.2 - Résultats et interprétation 121
6.3 - Résumé 143
*** CHAPITRE 7 : DISCRIMINATION QUANT A LA PROXIMITE
DES 145
GISEr~ENTS
7.1 Généralités 145
7.2 L'indice d'altération à grande amplitude 145
7.3- L'indice d'altération à faible amplitude 152 .
7.4- L'indice de minéralisation 154
7.5 - Résumé 156
*** CHAPITRE 8 : ETUDE DES INCLUSIONS FLUIDES . .157
8.1 -Généralités 157
8.2 - Inclusions fluides et techniques d'étude 159
8.3 - Microthermométrie .. . . 163
. .
8.4 - Résultats et interprétations . 166
8.4.1 - Inclusions aqueuses 166
8.4.2 - Inclusions carboniques 172
8. 5 - Discussion .•.. 172
CHAPITRE 9 : DISCUSSION GLOBALE DES RESULTATS . 176
-~<·**
9.1 Quant à la théorie génétique . . . . 176
/
9.2 - Quant à 1 'exploration minérale 181
*** CHAPITRE 10 CONCLUSION ET APPORT ORIGINAL 187
xi
Page
*** REFERENCES . 190
***APPENDICE I. CODIFICATIONS DES OBSERVATIONS.
FICHE D'OBSERVATIONS
PERSONNEL~ES
SERVANT DE SUPPORT GEOLOGIQUE AUX
DONNEES GEOCHIMIQUES . . . . 199
*** APPENDICE II. METHODE DE PREPARATION DES
ECHANTILLONS . . . . . . . 204
*** APPENDICE III. ANALYSES CHIMIQUES:
ELEMENTS MAJEURS ET MINERAUX !NORMATIFS 207
*** APPENDICE IV. ANALYSES CHIMIQUES: ·
ELEMENTS MINEURS ET RENSEIGNEMENTS
DIVERS . . . . . . . . . . . .. 249
*** APPENDICE V. VARIATIONS DES ELEMENTS PRES ET
LOIN DU GISEMENT . . . . . . . 293
~
*** APPENDICE VI. FICHIER COMPLET DES VALEURS MOYENNES
PAR TROU ET PAR TYPE DE ROCHE .. 297
*** APPENDICE UTILISES .. .... 307
VII.~ VARIOGRAM~1ES
*** APPENDICE VIII. BIBLIOGRAPHIE: GEOCHIMIE ET
GEOSTATISTIQUE-GISEMENTS
VOLCANOGENES . . . . . . . . 325
*** APPENDICE IX. BIBLIOGRAPHIE: INCLUSIONS fLUIDES 345
***.POCHETTE: TABLEAU MULTIPLE DES COEFFICIENTS
DE CORRELATION
Description:une technique d'exploration géochimique applicable aux gisements volcano- gènes. porosity or degree of breciation of the host'rock .. The data
