CD : Les pegmatites archéennes à lithium-césium-tantale (LCT) d'Eeyou Istchee Baie-James, Québec: contraintes pétro-génétiques et tectoniques

école doctorale

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Ressources Minérales (Axe Matières Premières)

contexte

L'Archéen est caractérisé par la formation et la stabilisation finale des cratons, conduisant à la préservation à long terme de la croûte continentale précoce et des systèmes métallogéniques associés (Cawood et al., 2022). Cet éon enregistre alors les phases de la Terre dite primitive (~3.8-3.2 Ga) et juvénile (~3.2-2.5 Ga). Fait remarquable, les plus grandes provinces mondiales riches en lithium d'origine magmatique se sont formées très tôt dans l'histoire de la Terre, principalement à la fin de l'Archéen, entre 2.6 et 2.5 Ga, durant cette période dite juvénile. L'enrichissement exceptionnel de ces terrains archéens en gisements de type pegmatites LCT (lithium-césium-tantale) est paradoxal, compte tenu de l'idée dominante selon laquelle la croûte continentale archéenne était juvénile, plus mafique et, par conséquent, appauvrie en métaux lithophiles et incompatibles par rapport à ses équivalents protérozoïques et phanérozoïques (McCauley and Bradley, 2014). L'objectif de cette thèse est de proposer un modèle litho- et pétro-structural de la mise en place des pegmatites à lithium en considérant le rôle des drains structuraux dans la migration de ces magmas/fluides et en étudiant les processus (re-)concentrateurs en métaux. La zone d'étude est localisée dans la région d'Eeyou Istchee Baie-James (EIBJ) et s'étend principalement sur deux sous-provinces géologiques, Opinaca et La Grande, qui représentent différents domaines litho-tectoniques. La distribution des pegmatites LCT, majoritairement encaissées dans les ceintures de roches vertes de La Grande, autour du dôme métamorphique de la sous-province Opinaca laisse supposer qu'il y a un lien génétique et structural entre ces deux domaines. Ce projet s'articule autour de deux grands axes : Axe 1 : Définition du cadre litho-structural et spatio-temporel de la fusion partielle et du magmatisme lithinifère Dans la Sous-province de La Grande, le métamorphisme est généralement au faciès des amphibolites, mais évolue des schistes verts au faciès moyen des amphibolites. Il est à noter qu'à l'approche du contact avec l'Opinaca, le métamorphisme augmente considérablement (Gauthier et al., 2007). Dans l'Opinaca, le métamorphisme continue d'augmenter vers le centre du complexe pour atteindre le faciès des granulites. Ces observations ont permis de suggérer que cette organisation était compatible avec la formation d'un dôme métamorphique. Cependant, le contexte tectonique de formation de ce possible dôme (extension versus compression) et même la nature du contact entre ces deux sous-provinces (tectonique versus métamorphique) restent sujet à discussion. La transition Opinaca-La Grande apparait comme une zone clef pour le transfert et la mise en place des magmas à l'origine des pegmatites lithinifères. Pour combler ce manque de compréhension, une coupe nord-sud, centré sur un gîte de pegmatite LCT et à travers ces deux unités litho-tectoniques, est prévue avec des observations et mesures structurales systématiques et une collecte d'échantillons orientés. Ces données seront combinées à la banque de données structurales et géophysiques déjà disponibles et en libre accès dans SIGEOM (système d'information géographique et géominière du Québec) pour intégrer cette étude dans un cadre tectonique régionale. Les échantillons seront intégrés dans une histoire P-T-t-X via des analyses de pseudosection et une approche pétrochronologique notamment sur les migmatites (datation U-Pb sur zircon et monazite). La relation temporelle avec les pegmatites lithinifères sera quant à elle abordée via des analyses U-Pb par LA-ICP-MS ou sonde ionique sur cassiterite ou colombite-tantalite. AXE 2 : Conditions de cristallisation et évolution magmatique-hydrothermale Plusieurs études ont notamment mis en avant les relations entre des processus d'albitisation et la précipitation des oxydes de Sn, Nb, Ta au sein des pegmatites à métaux rares (Van Lichtervelde et al., 2007; Kaeter et al., 2018; Ballouard et al., 2020; Shaw et al., 2022; Pfister et al., 2023). Pourtant la nature du liquide métasomatique et minéralisateur (liquide silicaté immiscible ? ou résiduel ? un fluide hydrothermal ?) demeure largement incertaine. En parallèle, plusieurs études ont mis en avant l'existence de transferts élémentaires assistés par les fluides entre les encaissants et les intrusifs dans des conditions « proche du solidus » pour les pegmatites et les granites à métaux rares, avec un possible rôle dans la précipitation de la minéralisation (Linnen et al., 2019; McNeil et al., 2020; Pfister et al., 2023, 2024; Rocher et al., 2024). Ceci traduit un manque de compréhension de la transition magmatique-hydrothermale dans ces systèmes qui s'avère d'autant plus mal contraint dans des pegmatites archéennes pour lesquelles les gradients thermiques, la nature des roches encaissantes et des fluides externes étaient probablement différents. Pour améliorer la compréhension des processus magmatique-hydrothermaux dans les pegmatites à métaux rares archéennes, et quantifier la capacité des différents fluides à mobiliser et concentrer les métaux, il est envisager de coupler une étude cristallochimique (sur micas et oxydes) des pegmatites d'EIBJ avec des analyses microthermométriques et en éléments traces sur inclusions fluides.

spécialité

Géosciences

laboratoire

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