Cartographie des carbonatites et des fénites au nord de Gatineau et leurs potentiels en éléments de terres rares (ÉTR), Province de Grenville

Ait Bouallal, Ismail (2025). Cartographie des carbonatites et des fénites au nord de Gatineau et leurs potentiels en éléments de terres rares (ÉTR), Province de Grenville. (Mémoire de maîtrise). Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue. Depositum. https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1691

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Résumé

RÉSUMÉ

La première observation de carbonatites et de fénites dans le secteur au nord d’Ottawa dans la Province de Grenville, a été rapportée par Hogarth (1966) dans le parc de la Gatineau. Des travaux de recherche subséquente ont démontré l’existence de plusieurs dykes de carbonatites et de fénites associés (0,9-1,1 Ga) à plusieurs autres endroits du parc de la Gatineau jusqu’à Buckingham avec les carbonatites au nord de Gatineau montrant le plus grand enrichissement en éléments des terres rares. De plus, plusieurs indices de fer-titane se retrouvent dans ce secteur.

La présente étude fait suite aux recherches antérieures dans la région au nord de Gatineau. Elle a permis d’identifier et de lever des nouveaux dykes et de délimiter spatialement et chimiquement l’étendue de la fénitisation afin de cibler les zones à fort potentiel en éléments de terres rares et autres minéralisations associées.

Les levés cartographiques dans le cadre de cette étude ont révélé la présence de deux familles de dykes de carbonatite centimétriques à métriques, avec une texture massive à bréchique, orientés généralement NNE-SSW à NE-SW, subparallèles à la foliation régionale et à la stratigraphie. Ils recoupent l’ensemble rocheux, constitué de paragneiss, de quartzites, de marbres et de roches calco-silicatées, ainsi que des orthogneiss, des granites, des pegmatites et des dykes de syénites. Seuls les dykes associés à une fénitisation sont minéralisés en ÉTR. La minéralogie des carbonatites est dominée par les carbonates (>50%) (calcite et dolomite) qui coexistent avec l’apatite, le quartz, les micas, la barytine, les oxydes de fer, la monazite et les carbonates d’ÉTR en plus faibles proportions. Géochimiquement, les dykes correspondent aux calcio-carbonatites et magnésio-carbonatites, montrant un enrichissement en Sr (< 0,5%), en Ba (< 11%) et en éléments de terres rares (> 400 ppm), atteignant jusqu’à 1 % ÉTRtotal.

Le métasomatisme de la roche hôte (fénitisation) est fréquemment associé aux dykes de carbonatite et/ou aux intrusions alcalines. Bien que cette corrélation ne soit pas systématique, on distingue trois types de fénitisation (K, Na et K-Na), la première correspond à des fénites potassiques à microcline hématisé et à phlogopite. La seconde est sodique et marquée par des amphiboles bleues sodiques et de l’aegirine. La troisième, représente un assemblage minéralogique mixte sodique-potassique. Chronologiquement, on différencie une fénitisation potassique qui est par endroits proximale aux carbonatites et qui est dominée par le microcline. Cette fénitisation proximale est associée au premier événement de minéralisation à ÉTR. Elle recoupe une phase sodique, précoce, distale et non minéralisée à amphibole sodique. Une fénitisation sodique tardive représente le deuxième événement de minéralisation en ÉTR. Cette fénitisation est caractérisée par la présence d’aegirine, des veinules d’amphibole et, localement des veinules de spécularite-rutile, avec de la calcite et de la barytine.

Spatialement, la distribution des fénites est associée à des anomalies radiométriques et magnétiques. La corrélation positive des anomalies radiométriques potassiques (> 1,7 % K) et magnétiques (> 56 800 nT), avec des zones de fénites (potassique et sodique), la présence ou non des dykes de carbonatites et des indices à ÉTR-Fe-Ti, permet de cibler des alignements NNE-SSW potentiels pour ces minéralisations. Nos observations suggèrent que le système minéralisé à ÉTR-Fe-Ti est lié génétiquement à un système métasomatique hydrothermal dynamisé par des dykes tardifs de carbonatites et activé par un système de failles régionales (NE-SE, E-W à NW-SE).

Cette étude visait à mettre en évidence des résultats prometteurs, notamment la découverte des nouveaux dykes de carbonatite et une délimitation de fénites (Na, K et Na-K) associées par endroits à des indices minéralisés en ÉTR et Fe-Ti. De plus, l’apport de la géophysique (radiométrie et magnétisme) a favorisé la délimitation des zones potentielles régionales en ÉTR-Fe-Ti suivant une direction NNE-SSW, et qui méritent des études futures. Une étude isotopique et géochronologique des carbonatites est recommandée pour mieux déterminer l’origine des carbonatites et circonscrire les événements carbonatitiques dans le contexte géodynamique grenvillien.

ABSTRACT

The first observation of carbonatites and fenites in the area north of Ottawa in the Grenville Province was reported by Hogarth (1966) in the Gatineau Park. Subsequent research has demonstrated the existence of several dykes of associated carbonatites and fenites (0.9–1.1 Ga) at various locations extending from the Gatineau Park to Buckingham, with the carbonatites north of Gatineau exhibiting the greatest enrichment in rare earth elements (REE). In addition, several iron-titanium showings are found in this area.

The present study, conducted north of Gatineau, is a continuation of previous research. Afterwards, field work identified and mapped new occurrences by taking advantage of the new accesses which allowed to spatially and chemically delineate the extents of fenitization and thus making it possible to target areas with high potential for rare earth elements and other associated mineralization.

Mapping carried out in the study area has revealed the presence of two categories of carbonatite dykes ranging in thickness from centimeters to meters, with textures varying from massive to brecciated. These dykes are generally oriented NNE–SSW to NE–SW and are subparallel to the regional foliation and stratigraphy. They crosscut the host rock sequence, which consists of paragneiss, quartzites, marbles, and calco-silicate rocks, as well as orthogneiss, granites, pegmatites, and syenite. Only dykes associated with fenitization are mineralized in REE. The mineralogy of the carbonatite dykes is dominated by carbonates (comprising over 50% of the rock; mainly calcite and dolomite), with lesser amounts of apatite, quartz, micas, barite, iron oxides, monazite and REE carbonates. Geochemically, the dykes represent calciocarbonatites and lesser magnesiocarbonatites with significant enrichment in strontium (up to 0.5%), barium (up to 11%) and rare earth elements (REEtotal > 400 ppm), reaching up to 1% total REE.

Metasomatism of the host rock (fenitization) is frequently but not systematically associated with carbonatite and/or alkaline intrusions. There are three types of fenitization (K, Na and K-Na), the first corresponds to potassic fenites with hematized microcline and phlogopite. The second is sodic marked by sodium blue amphibole and aegirine. The third represents a mixed sodium-potassium mineralogical assemblage. Chronologically, there is a potassic fenitization proximal to the carbonatites in places, dominated by the microcline and associated with the first REE mineralization event. It intersects a distal (early) sodium phase with non-mineralized sodium amphibole. A late sodic fenitization is related to the second event of REE mineralization and is characterized by the presence of aegirine, late amphibole veinlets and locally specularite-rutile veinlets, with calcite and barite.

Spatially, the distribution of fenites is associated with radiometric and magnetic anomalies. The positive correlation of the potassium radiometric (> 1.7 % K) and magnetic (> 56,800 nT) anomalies with fenites zones (potassic and sodic), certain carbonatite dykes and REE-Fe-Ti showings makes it possible to target potential NNE-SSW alignments for these mineralizations. Our observations suggest that the REE-Fe-Ti mineralized system is genetically linked to a hydrothermal metasomatic system energized by late carbonatite dykes and activated by a regional fault system (NE-SE, E-W to NW-SE).

This study aimed to highlight promising results, in particular the discovery of new carbonatite dykes and delineation of fenites (Na, K and Na-K) associated in places withmineralized REE-Fe-Ti showings. Furthermore, the contribution of geophysics (radiometry and magnetism) allows to target potential regional areas in REE-Fe-Ti following a NNE-SSW direction which deserve more exploration. An isotopic and geochronological study of the carbonatites is recommended to better define their origin and better define the extent of carbonatite events within the grenvillian geodynamic context.

Type de document:	Thèse ou mémoires (Mémoire de maîtrise)
Directeur ou directrice de recherche:	Legault, Marc
Codirecteurs de mémoire/thèse:	Mvondo, Hubert et Potvin, Robin
Informations complémentaires:	Institution en extension : Polytechnique Montréal. // Ce mémoire contient un article soumis pour publication dans la revue « The Canadian Journal of Mineralogy and Petrology » de « Mineralogical Association of Canada » en 2025. Voici le titre de l’article : « Carbonatites and fenites north of Gatineau and their rare earth elements potential, Grenville province, Quebec ».
Mots-clés libres:	Carbonatite, fénite, éléments de terres rares, Gatineau, Grenville, Rare earth elements
Divisions:	Génie > Maîtrise en génie minéral
Date de dépôt:	16 juin 2025 12:51
Dernière modification:	16 juin 2025 12:51
URI:	https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1691

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