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  • Universit du Qubec

    INRS-Goressources

    VOLUTION STRUCTURALE, PTROGRAPHIE ET GOCHIMIE

    DES CARBONATES, ET MODLE MTALLO GNIQUE

    DE L'INDICE DE Pb-Zn DE JUBILEE,

    ILE DU CAP BRETON, NOUVELLE-COSSE.

    Par

    Francine Fallara

    Mmoire prsent pour l'obtention

    du grade de Matre s sciences (M.Sc.)

    Le 18 fvrier 1996

    droits rservs de Francine Fallara 1996

  • i

    RSUM

    L'indice de Pb-Zn de Jubilee de l'le du Cap Breton, en Nouvelle-cosse, s'tend

    sur une surface d'environ 2,75 km2 et possde des rserves d'environ 900 000 tonnes

    titrant approximativement 5,2% Zn et 1,4% Pb. Les roches encaissantes appartiennent la

    Formation de Macumber (Visen), la base du Groupe de Windsor. Elles sont constitues

    essentiellement de calcaire massif et lamin ainsi que de calcaire brchique.

    La cartographie de la rgion entourant l'indice de Jubilee montre que le Groupe de

    Mabou et une grande partie du Groupe de Windsor sous-jacent reposent en discordance sur

    le Groupe de Windsor Infrieur, impliquant une troncation de 545 m de strates au nord-est

    de l'indice. Une autre omission de 500 m est reconnue proximit de l'indice, o le

    Windsor Suprieur a t amen directement en contact avec le Windsor Infrieur. Ces

    discordances ne sont pas exposes en surface et sont associes au dtachement d'Ainslie

    rgional. La surface de ce dcollement est systmatiquement localise au sommet de la

    Formation de Macumber, plus prcisment l'interface des units de carbonates et

    d'vaporites du Groupe de Windsor Infrieur.

    L'angularit des fragments de la brche contenant la minralisation et leur

    arrangement en casse-tte, ainsi que la restriction de cette brche un niveau unique, au

    sommet de la Formation de Macumber, suggrent une association gntique avec le

    dtachement d'Ainslie. Le haut contraste rhologique entre les carbonates de la Formation

    de Macumber et les vaporites de la Formation de Carrolls Corner aurait favoris une

    brchification tectonique des carbonates de la Formation de Macumber, au sommet de la

    mince unit stromatolitique.

    Des corrlations stratigraphiques utilisant comme niveau marqueur le contact entre

    le Groupe de Windsor et le Groupe de Horton sous-jacent confirment la prsence, au

    niveau de l'indice, des failles sub-verticales de Jubilee et de Road. Elles dmontrent

    galement que celles-ci sont postrieures la lithification de la Formation de Macumber.

    l'indice, les vnements prcdant la mise en place de la minralisation de

    sulfures comprennent les phases suivantes: (1) stylolitisation parallle au litage; (2)

    brchification du lithofacis stromatolitique qui agit comme encaissant; (3) migration

  • ii

    d'hydrocarbures; et (4) prcipitation de calcite fibreuse. Les vnements syn-minralisation

    comprennent le dveloppement de micro-fractures sub-verticales et la prcipitation de

    pyrite-marcassite-sphalrite-galne-chalcopyrite ainsi que de calcite anhdre blanche. Les

    micro-fractures minralises recoupent des fragments de brches et sont par consquent

    postrieures la brchification. Les concentrations de Pb et Zn sont galement leves prs

    des failles de Jubilee et de Road, mais faibles distance de ces dernires. Ces observations

    suggrent que l'arrive des fluides minralisant a t contrle par des failles postrieures

    la brchification.

    De faibles valeurs de 13C sont observes dans la calcite fibreuse pr-minralisation

    (moyenne -23.6%0), et dans la calcite anhdre syn- post-minralisation (moyenne

    -13.9%0). Ceci suggre l'implication dominante de carbone d'origine organique. Les

    faibles valeurs de 180 (moyenne -9.8%0) dans la calcite anhdre suggrent une

    prcipitation partir de fluides chauds. Les valeurs radiogniques de 87Srf86Sr (moyenne 0.70860) indiquent une source clastique pour les saumures mtallifres. Les valeurs de

    34S des sulfures suggrent une source de sulfates marins.

    La brchification des carbonates de la Formation de Macumber aurait favoris la

    formation d'un rservoir d'hydrocarbures. Ces hydrocarbures, au contact des vaporites,

    auraient permis la rduction des sulfates et cr une accumulation de H2S avant l'arrive de

    fluides riches en mtaux. Les failles sub-verticales de Jubilee et de Road auraient agi

    comme conduit en canalisant des saumures d'origine clastique riches en mtaux, vers le

    rservoir d'hydrocarbures et de H2S. La prcipitation des sulfures en milieu ferm a t

    engendre par le mlange de saumures mtallifres chaudes manant du Groupe de Horton

    et du soufre marin rduit, qui, son tour, a engendr la dissolution et le remplacement des

    carbonates.

    Francine Fallara

  • iii

    REMERCIEMENTS

    L'auteure aimerait remercier Mme Martine M. Savard et Mme Suzanne Paradis pour

    leur support, leur aide, ainsi que leur encouragement travers les discussions scientifiques

    apportes tout au long de cette tude. L'auteure aimerait galement remercier messieurs

    Greg Lynch, Peter Giles, Lopold Nadeau et Stphane Faure ainsi que Mme Donna

    Kirkwood pour leur aide indispensable la visualisation et la comprhension du rgime

    tectonique dans la rgion tudie. L'auteure voudrait pareillement remercier Monsieur

    Normand Tass pour ses conseils judicieux et ses corrections du manuscrit. Monsieur

    Denis Lavoie pour son aide lors de l'tude ptrographique et sdimentologique, ainsi que sa

    rvision dtaille du manuscrit. Finalement, Monsieur Alex Brown pour ses suggestions

    ainsi qu'une rvision minutieuse du manuscrit soumis la revue Economic Geology.

    L'auteure exprime sa reconnaissance Monsieur Marc Luzincourt du Delta Lab de

    la Commission Gologique du Canada (Division-Qubec), pour l'analyse des isotopes

    stables et Messieurs Jim Langile et Don Weir du dpartement des Ressources naturelles

    de la Nouvelle-cosse (carothque de Stellarton) pour leur patience et leur aide durant la

    campagne de description des forages. Des remerciements vont aussi Falconbridge Lte

    pour l'accs la proprit et pour avoir prt la carte de localisation des trous de forages

    rcents. L'auteure aimerait aussi remercier Madame Luce Dub pour son aide la

    digitalisation et la production finale de la carte en pochette.

    Finalement, l'auteur aimerait remercier et dmontrer son apprciation envers Li

    Zhen Cheng, Annie Pedneault ainsi que Stphane Poitras pour leur encouragement et

    soutien moral durant la rdaction et la prparation finale du prsent mmoire.

    Le financement des travaux de terrain et de laboratoire provient de fonds Base A de

    la Commission Gologique du Canada et d'un budget de recherche du "Mineral Develope-

    ment Agreement" (MDA) entre les gouvernements du Canada et de la Nouvelle-cosse.

    Lors de ses travaux de mmoire, la candidate a bnfici d'une bourse d'tude du

    C.R.S.N.G.

  • T ABLES DES MATIRES

    Rsum ..................................................................................................... i

    Remerciements ............................................................................................ iii

    Liste des figures ......................................................................................... vi

    Liste des tableaux ...................................................................................... viii

    CHAPITRE 1 INTRODUCTION ......................................................................................... 1

    1.1 Historique de l'indice de Pb-Zn de Jubilee ........................................................ 1

    1.2 Problmatique et objectifs ........................................................................... 2

    1.3 Travaux de recherche de la candidate .............................................................. 2

    1.4 Contribution des co-auteurs ........................................................................ .3

    1.5 Conclusion de l'tude ................................................................................ 3

    CHAPITRE 2 STRUCTURAL EVOLUTION, PETROGRAPHY, GEOCHEMISTRY AND GENETIC MODEL OF THE JUBILEE Pb-Zn DEPOSIT, CAPE BRETON ISLAND, NOVA SCOTIA .................................................................................................... 5

    2.1 Prsentation de l'article .............................................................................. 5 2.1.1 Abstract ................................................................................... 8 2.1.2 Introduction .............................................................................. 9 2.1.3 Methodology ........................................................................... Il

    2.2 Regional geological setting ........................................................................ 14

    2.3 Stratigraphic relationships in the study area ..................................................... 18

    2.4 Geology of the Jubilee deposit. ................................................................... 20 2.4.1 Lithofacies of the Macumber Formation ............................................ 20 2.4.2 Breccias ................................................................................. 28 2.4.3 Brecciation and structure at the Jubilee deposit .................................... 33

    2.5 Mineralization at the Jubilee deposit. ............................................................. 40 2.5.1 Mineralogy of sulfides ................................................................ 40 2.5.2 Mineralogy of carbonates and sulfates .................................