Caractérisation géochimique des magnétites de la zone critique de l ...

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Description

master, Supérieur, Master

• rapport de stage - matière potentielle : fin d' étude du master
• redaction

Julien MERIC Rapport de stage de fin d'étude du master « réservoirs géologiques » effectué à l'université du Québec à Chicoutimi (du 7 Mars au 31 Août 2011) Soutenue le 23 Septembre 2011 à Montpellier Caractérisation géochimique des magnétites de la zone critique de l'intrusion magmatique de Sept-Îles (Québec, Canada) et intégration à une base de données utilisant la signature géochimique des oxydes de fer comme outil d'exploration Maître de stage (UQAC) : Sarah-Jane Barnes Co-maître de stage (UQAC) : Sarah Dare Premier rapporteur (UM2) : Alain Chauvet Second rapporteur (UM2) : Louis Briqueux

• oxydes de fer
• complexe du bushveld
• zone critique
• photo du système d'ablation laser
• magnétites
• pôle de fe-ti
• photos correspondantes
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• Redaction
• Delpech
• Chauvet
• Barnes
• Beaudoin
• Savard
• Sudbury
• Sept-Îles

Informations

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Extrait

Julien MERIC

Rapport de stage de fin d’étude du master « réservoirs géologiques » effectué à l’université du
Québec à Chicoutimi (du 7 Mars au 31 Août 2011)
Soutenue le 23 Septembre 2011 à Montpellier

Caractérisation géochimique des magnétites de la zone critique de
l’intrusion magmatique de Sept-Îles (Québec, Canada) et intégration à une
base de données utilisant la signature géochimique des oxydes de fer comme
outil d’exploration


Maître de stage (UQAC) : Sarah-Jane Barnes
Co-maître de stage (UQAC) : Sarah Dare
Premier rapporteur (UM2) : Alain Chauvet
Second rapporteur (UM2) : Louis Briqueux
Table des matières

Résumé……………………………………………………………………………………………….....3
Remerciements…………………………………………………………4
Chronologie du stage…………………………………………………………………………………..4
Liste des figures………………………………………………………...5
Liste des tableaux………………………………………………………………………………………7
1 Introduction………………………………………………………….8
1.1 Intérêt de la magnétites pour les processus pétrogénétiques………………………………………..8
1.2 Intérêt de la magnétite pour l’exploration………………………………………………..9
2 Problématique……………………………………………………………………...........10
2.1 Cristallisation des oxydes……………………………………………………………….10
2.2 Oxydes dans les intrusions litées…………………………………..10
2.3 La suite intrusive de Sept-Îles………………………………………………….11
3 Echantillons et Pétrographie de la zone critique de Sept-Îles…………………………………..14
3.1 Liste des échantillons…………………………………………………………………...14
3.2 Pétrographie des sous-zones…………………………………………….15
4 Méthodes…………………………………………………………………………………18
4.1 Choix des grains à analyser. ……………………………………………………………18
4.2 Paramètres d’analyses par LA-ICP-MS………………………………………………...18
4.3 Traitement des résultats…………………………………………………19
5 Résultats et implications pour les processus pétrogénétiques………………………..24
5.1 Distinction du microgabbro……………………………………………………………………….24
5.2 Variation des éléments lithophiles en fonction de leur position stratigraphique……….25
5.3 Variation des éléments chalcophiles en fonction de leur position stratigraphique………………..30
5.4 Comparaison entre les magnétites et les ilménites……………………………………….32
5.5 Cristallisation fractionnée, processus majeur de formation de la zone critique de Sept-Îles……..35
5.6 Comportement des éléments lithophiles pendant la cristallisation fractionnée…………………...36
5.7 Comportement des éléments chalcophiles pendant la cristallisation fractionnée…………………39
6 Comparaison avec le complexe du Bushveld……………………………………………………..40
6.1 Comparaison entre Sept-Îles et l’échantillon de contrôle BC-28……………………….40
6.2 Variations des concentrations dans les magnétites du complexe du Bushveld……………………42
6.3 Comparaison et similitudes entre Sept-Îles et le complexe du Bushveld……………….43
7 Implications pour l’exploration…………………………………………………………………...45
8 Conclusion……………………………………………………………………..46
Références…………………………………………………………………………………..47
Annexes 1 : Concentration des isotopes par échantillons de magnétites analysés par LA-ICP-MS….49
Annexes 2 : Concentration des isotopes par échantillons d’ilménites analysés par LA-ICP-MS…….58
2
Résumé

Les oxydes de fer sont des minéraux présents dans la plupart des gisements du monde
et leur analyse pourrait permettre d’établir une classification des différents types de gîte en
fonction de la présence et de la quantité d’éléments mineurs et traces présents dans ces oxydes.
Cette classification servirait alors d’outil à l’industrie dans l’exploration minière. Une étude,
menée dans le cadre du projet DIVEX (Diversité pour l’Exploration), vise justement à établir
cette classification. Cependant, la composition chimique des oxydes de fer reste très variable,
même au sein d’un même gîte, il est donc nécessaire d’enrichir les bases de données des
différents gîtes. C’est pourquoi des magnétites de la zone critique de la suite intrusive de
Sept-Îles ont été analysées par ablation laser, LA-ICP-MS, pour déterminer les concentrations
des éléments mineurs et traces. Cette zone critique constitue un gisement de Ti-P. Des
ilménites, toujours associées aux magnétites dans la zone critique ont également était
analysées pour observer si il y avait une compétition entre les deux phases pour certains
éléments. Il apparaît que les magnétites et les ilménites présentent les mêmes variations de
concentration suivant leur position stratigraphique, pour chaque élément. De plus les éléments
Hf, Zr, W, Sc, Ta, Nb, Mn, Mg et Ti sont dominants dans l’ilménite par rapport à la magnétite
et les éléments Al, Ge, Ga, Cr, V, Pb, Sn, Mo, Co et Ni sont dominants dans la magnétite par
rapport à l’ilménite. Il a été mis en évidence une séquence de cristallisation fractionnée qui
va de la base au sommet de la zone critique, avec d’abord une csation des magnétitites
puis des nelsonites suivi des gabbro-nelsonites. Les intrusions de microgabbro dans la zone
critique sont issues de la cristallisation d’un magma plus primitif enrichie en Cr. Une
comparaison des magnétites de la zone critique de Sept-Îles avec des magnétites de l’intrusion
litée du complexe du Bushveld a été réalisée. Elle a montré que suivant l’évolution du magma
à partir duquel les magnétites cristallisent, celles-ci présentent des compositions différentes.
Des magnétites riche en Cr cristalliseront à partir d’un magma primitif, tandis que depuis un
magma évolué, les magnétites seront appauvries en Cr. Les zones de magnétites évoluées
pour Sept-Îles et Bushveld sont toujours associées à des zone riche en P (contenue dans
l’apatite). De cette façon il est possible de différencier le pôle Fe-Ti du projet DIVEX en deux
parties, un pôle de Fe-Ti contenant des magnétites primitives et un pôle de Fe-Ti-P contenant
des magnétites évoluées. Les magnétites semblent être associées à une zone riche en P pour
des teneurs en Cr inférieures à 200 ppm.














3
Remerciements


Je souhaite remercier particulièrement ma co-maître de stage Sarah Dare, qui m’a
aiguillé et conseillé tout le long du stage et avec qui j’ai beaucoup appris. Je remercie
également ma maître de stage Sarah-Jane Barnes pour m’avoir fais confiance et m’avoir
permis de venir faire ce stage. Merci à Georges Beaudoin pour m’avoir intégré à un projet
DIVEX. Je remercie aussi Dany Savard pour l’utilisation du laser ainsi que toutes ses
explications techniques. J’adresse aussi mes remerciements à Alain Chauvet, Michel Lopez et
Christine Leredde pour avoir appuyé ma démarche de stage au Canada. Et pour terminer je
souhaite faire un remerciement spécial à Lise Delpech qui m’a accompagné au Canada et qui
a toujours été là, dans les bons et les moins bons moments et qui sera encore là pour la suite.



Chronologie du stage



Du 7 Mars au 7 Avril : Recherche bibliographique

Du 11 avril au 22 Juin : Analyses à la microsonde électronique, et au LA-ICP-MS

De Mai à Juillet : Traitement des résultats

De Juin à Aout : Mise en forme et interprétation des résultats (avec recherche
bibliographiques en même temps)

Aout : Dernières interprétations et rédaction du rapport















4
Liste des figures

Figure 1 : Localisation et carte géologique simplifiée de la suite intrusive de Sept-Îles montrant la position des
forages effectués (boreholes) dans la zone critique (critical zone). Modifié d'après Cimon (1998) et Higgins
(2005)………………………………………………………………………………………………………………8
Figure 2 : Diagramme binaire Ni/(Cr+Mn) en fonction de Ti+V permettant de discriminer les différents types de
gisements (nomenclature des gisements : voir annexe 1), (Dupuis et Beaudoin 2011)……………………………9
Figure 3 : Localisation stratigraphique des unités riches en oxydes Fe-Ti-P dans quelques intrusions et
complexes mafiques stratifiés dans le monde. (zone supérieure : UZ; zone principale : MZ; zone critique : CZ;
série supérieure : SS; Série litée : SL; série transitionnelle : ST; série anorthositique : SA; série inférieure : SI;
zone inférieure : LZ; zone de bordure