Géochimie et Contexte Tectonique du Groupe de Roy et du Complexe de Cummings dans la Région de Chibougamau, Québec

Abstract

Le Groupe de Roy dans le secteur de Chibougamau (nord-est de la Sous-province de l'Abitibi) comprend trois cycles de roches volcaniques mafiques à felsiques. La Formation de Chrissie constitue le premier cycle volcanique avec un membre inférieur de laves mafiques et un membre supérieur de roches felsiques incluant les plus vieilles rhyolites de l'Abitibi (2791,4 +3,7/-2,8 Ma).

Dans le second cycle volcanique, la Formation d'Obatogamau comprend des roches volcaniques mafiques avec des proportions variables de mégacristaux de plagioclase (<1 à 20%). Les roches volcaniques mafiques et aphyriques du membre inférieur de l'ancienne Formation de Gilman sont attribuées au nouveau Membre de David qui occupe le sommet de la Formation d'Obatogamau. La Formation de Waconichi, au sommet du deuxième cycle volcanique, est désormais divisée en cinq membres: 1) le Membre de Lemoine (2729,7 +1,9/- 1,6 Ma et 2728,0 +1,5/-1,4 Ma), 2) le Membre de Scott (2727,2 ±0,8 Ma), 3) le Membre de Portage, 4) le Membre de Queylus (2729,9 +1,6/-1,3 Ma et 2727,2 ±0,8 Ma) et 5) le Membre d'Allard (2726,7 ±O,7 Ma et 2726,5 ±O,7 Ma), une unité latéralement continue (>30 km) de roches volcanoclastiques antérieurement reconnues comme des lentilles discontinues à l'intérieur de l'ancienne Formation de Gilman.

Le troisième cycle volcanique débute avec la Formation de Bruneau qui correspond au membre supérieur de l'ancienne Formation de Gilman. La Formation de Blondeau, au sommet du troisième cycle volcanique, suggère une accalmie de l'activité volcanique; les basaltes et les roches volcanoclastiques à la base de la formation sont rapidement interlités avec une proportion croissante de grès, chert, grauwacke et mudstones graphiteux.

De nouvelles données U-Pb (TIMS) sont fournies pour un échantillon de grès de la Formation de Blondeau (<2721 ± 3 Ma) et un échantillon de conglomérat de la Formation de Stella (<2704 ± 2 Ma). Les diagrammes de distribution statistique des populations de zircons détritiques ne montrent qu'un apport minime des portions inférieures de l'empilement volcanique et l'absence d'âges récurrents (ca. 2.82 Ga) tels que ceux trouvés dans la portion sud de la Sous-province de l'Abitibi.

L'étude d'une section d'affleurement continu de 2 km à l'ouest du lac Cummings a permis d'étudier la stratigraphie du Complexe de Cummings, de même que les relations intrusives et structurales importantes. Le Complexe de Cummings est constitué des filons-couches différenciés de Roberge, de Ventures et de Bourbeau, qui s'injectent entre les formations de Bruneau et de Blondeau. Le filon-couche de Roberge montre une zonation inverse avec un gabbro, une pyroxénite, une séquence litée (incluant des dunites, des wehrlites et des clinopyroxénites) et une dunite sommitale. Le filon-couche de Ventures montre une zonation normale avec une clinopyroxénite, un gabbro, une diorite et un gabbro granophyrique. Le filoncouche de Bourbeau montre également une zonation normale avec une webstérite, un leucogabbro, un ferrogabbro et une ferrodiorite quartzifère. Les filons-couches de Cummings et les roches encaissantes sont recoupées par des zones de cisaillements inverses fragilesductiles à ductiles avec des indicateurs cinématiques qui indiquent un mouvement vers le sud. Toutefois, les bordures figées préservées et les contacts pépéritiques locaux entre les filonscouches et les roches encaissantes indiquent que le Complexe de Cummings est une entité autochtone par rapport au Groupe de Roy.

Alternate abstract:

The Roy Group in the Chibougamau area includes three mafic to felsic volcanic cycles. The first volcanic cycle conesponds to the Chrissie Formation, with mafic tholeiitic volcanic rocks in the lower member and felsic calc-alkaline volcanic rocks, including the oldest Abitibi rhyolites (2791.4 +3.71-2.8 Ma), in the upper member.

In the second volcanic cycle, the Obatogamau Formation consists of mafic tholeiitic volcanic rocks with variable proportions of plagioclase megacrysts (<1 to 20%). The mafic and aphyric volcanic rocks of the former lower Gilman Formation are reassigned to the newly defined David Member, in the upper part of the Obatobamau Formation. The Waconichi Formation to the top of the second volcanic cycle includes tholeiitic rhyolites and transitional to calc-alkaline volcaniclastic rocks and is now subdivided into five members: 1) the Lemoine Member (2729.7 +1.91-1.6 Ma and2728.0 +1.51-1.4 Ma),2) The Scott Member (2727.2 +0.8 Ma), 3) the Portage Member, 4) the Queylus Member (2729.9 +1 .6Ê1.3 Ma and 2727.2 t0.8 Ma) and, 5) the Allard Member (2726.7 t0.7 Ma and 2726.5 t0.7 Ma), a laterally-continuous (>30 km) conformable band of volcaniclastic rocks previously recognized as discontinuous lenses into the former Gilman Formation.

The third volcanic cycle begins with the new Bruneau Formation, which corresponds to the upper part of the former Gilman Formation. The Blondeau Formation to the top of the third volcanic cycle suggests quiescence of the volcanic activity; basalts and volcaniclastic rocks in the lower part of the Formation are rapidly interlayered with increasing proportions of sandstone, chert, graywacke and graphitic mudstone.

New U-Pb (TIMS) data for a sandstone of the Blondeau Formation and a conglomerate of the Stella Formation provided maximum deposition ages of <2721 t 3 Ma and <2744 t 2 Ma, respectively. The probability distribution plots of detrital zircons reveal only a minor input from the lower volcanic pile and the absence of the recunent 2.82 Ga ages found in the southem Abitibi.

Detailed mapping oî a 2 km-long continuous cross-section to the west of Lac Cummings allowed study of the Cummings Complex stratigraphy, along with key intrusive and structural relationships. The Cummings Complex consists of three differentiated sills, named Roberge, Ventures and Bourbeau, intruded into the Bruneau and Blondeau Formations. The Roberge sill shows a reverse zonation with gabbro, pyroxenite, a layered sequence (including dunite, wehrlite and clinopyroxenite) and an upper dunite. The Ventures sill is normally zoned with clinopyroxenite, gabbro, diorite and granophyric gabbro. The Bourbeau sill, also normally zoned, includes websterite, leucogabbro, ferrogabbro and quartz fenogabbro. The sills and the host rocks in the Lac Cummings cross-section are separated by brittle-ductile to ductile reverse shear zones with kinematic indicators indicating southward movement. However, the preserved chilled margins and local peperitic contacts between sills and the host rocks indicate that the Cummings Complex is autochthonous with respect o the Roy Group.

The brittle to ductile deformation in the Chibougamau area begins with intrusion of 2718 Ma synvolcanic plutons synchronous with subsidence of metavolcanic and metasedimentaryocks. The main deformation phase occuned under regional compressional stress lrom 27O'l to 2095 Ma, and late brittle events are recorded with Proterozoic dykes (2216-2167 Ma). Although undated, reaciivated Archaean structures during the grenvilliean orogeny exterd 50 km westward from the Grenville Front Tectonic Zone.