Outils géochimiques pour la fertilité des intrusions mafiques ultramafiques pour les EGP et le Ni-Cu

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1 Outils géochimiques pour la fertilité des intrusions mafiques ultramafiques pour les EGP et le Ni-Cu Hugues Longuépée et Vital Pearson Utilisation des outils et méthodes du Consorem Québec Exploration

2 L origine des projets 1. Le Québec contient de nombreuses intrusions mafiques et ultramafiques 2. Ces intrusions sont potentiellement intéressantes pour les minéralisations en EGP et Ni-Cu 3. Il est difficile de distinguer les intrusions fertiles des intrusions stériles en se basant les lithologies et les graphiques binaires définis dans la littérature. 2

3 Objectifs 1- Définir des critères géochimiques facilitant l élaboration d un modèle d exploration pour les EGP, le Ni et le Cu au Québec et ailleurs 2- Développer de nouveaux outils d exploration pour ces métaux 3

4 Plan 1. RA-EGP (2004) I. Fondements II. Exemples d application 2. RA-EGP plus i. Fondements ii. Exemples d application 3. Ratio Ni vs Ni/S I. Fondements II. Exemples d application 4. Synthèse 4

5 Ni/Pd (Compatible / incompatible) Source : Barnes et al., 1988 Exemple de diagramme binaire - EGP Manteau Komatiites Mg-Basaltes Basaltes de Plateau Cu/Ir (Incompatible / compatible) 5

6 Ni/Pd Diagrammes binaires - EGP Normalisation p/r aux komatiites : suggère un modification du ratio Cu/Ir Komatiites Mg-Basaltes Normalisation p/r aux basaltes magnésien, suggère un modification du ratio Ni/Pd Champ de normalisation à précurceur multiple Cu/Ir 6

7 Ratio-Arachnide EGP (RA-EGP) PARAMÈTRES 1000*ΣPd+Pt Pd/S Ni/Pd Ni/Cu Cu/Pd Cu/Pt Pd/Pt Pd/Ir Cu/Ir MÉTHODE DE NORMALISATION 1000 x (Somme arithmétique Pt+Pd) en ppb [ Pd/S (échant) / Pd/S (MP) ] 2 (0, ) [ 10 x Ni/Pd (échant) / Ni/Pd (MP) ] 2 ( ) [ 0.1 x Ni/Cu (échant) / Ni/Cu (MP) ] 2 (70) [ Cu/Pd (échant) / Cu/Pd (MP) ] 2 (6 500) [Cu/Pt (échant) / Cu/Pt (MP) ] 2 (3 600) [ Pd/Pt (échant) / Pd/Pt (MP) ] 2 (0.5) [ Pd/Ir (échant) / Pd/Ir (MP) ] 2 (1) [ Cu/Ir (échant) / Cu/Ir (MP) ] 2 (7 500) 7 Pt, Pd et Ir en ppb. Ni, Cu et S en ppm.

8 Ni/Pd Pd/Ir Ni/Pd Ratio-Arachnide EGP Diagramme Binaire-EGP Cu/Ir Ni/Cu Cu/Pt Ratio-Arachnide EGP MP X1 Y1 X2 Y2 X3 Y3 8

9 Pd/S Ni/Pd Ni/Cu Cu/Pd Cu/Pt Log Ratio échant / Ratio MP 1000*ΣPd+Pt Pd/Pt Pd/Ir Cu/Ir Sulfures enrichis en Pd Similaire à Pd/Ir mais, Cu est mobile Compatibilité: Pd <<< Ir Compatibilité: Pd < Pt MANTEAU Similaire à Ni/Pd mais, Cu est mobile Diminution du ratio due à l incompatibilité du Pd 9

10 Pd/S Ni/Pd Ni/Cu Cu/Pd Cu/Pt Log Ratio échant / Ratio MP 1000*ΣPd+Pt Pd/Pt Pd/Ir Cu/Ir Roches fertiles enrichies Signature magmatique type en forme de CROCHET 10

11 Log Ratio échant / Ratio MP 1000*ΣPd+Pt Pd/S Ni/Pd Ni/Cu Cu/Pd Cu/Pt Pd/Pt Pd/Ir Cu/Ir Sulfures non-enrichis MANTEAU Signature magmatique type, sans fosse Ni/Pd. Caractéristique des roches fertiles, mais non-enrichies. 11

12 Σ Pd+Pt x(1000) Pd/S ( ) Ni/Pd (500000) Ni/Cu (70) Cu/Pd (6500) Cu/Pt (3600) Pd/Pt (0.5) Pd/Ir (1) Cu/Ir (7500) Échantillon/PM Exemple: Komatiites de Munro 1.E+12 Ratio-Arachnide EGP (Pyke s flow) (Crocket et McRae Eco. Geol. Vol. 81, pp.1242) 1.E+08 1.E+04 1.E+00 1.E-04 1.E-08 1.E-12 12

13 Log Ratio échant / Ratio MP 1000*ΣPd+Pt Pd/S Ni/Pd Ni/Cu Cu/Pd Cu/Pt Pd/Pt Pd/Ir Cu/Ir Roches fertiles très enrichies minéralisation MAGMATIQUE Sulfures enrichis en Pd Capture optimale des P-EGP Signature fertiles, mais non-enrichies. Signature magmatique en forme de «M» caractéristique des grands complexes, ex: Bushveld 13

14 Σ Pd+Pt x(1000) Pd/S ( ) Ni/Pd (500000) Ni/Cu (70) Cu/Pd (6500) Cu/Pt (3600) Pd/Pt (0.5) Pd/Ir (1) Cu/Ir (7500) Échantillon/PM Exemple: Bushveld UG2 1.E+12 Ratio-Arachnide EGP (Barnes et Maier 2002, CIMM. Spec.Vol. 54, pp.431) 1.E+08 1.E+04 1.E+00 1.E-04 1.E-08 1.E-12 14

15 Log Ratio échant / Ratio MP 1000*ΣPd+Pt Pd/S Ni/Pd Ni/Cu Cu/Pd Cu/Pt Pd/Pt Pd/Ir Cu/Ir Roches Appauvries (Processus de différenciation) Signature magmatique type en forme de CROCHET Profil inverse aux zones minéralisées Roches 15

16 Échantillon/PM Échantillon/PM Échantillon/PM Troodos (Pricard et Lord, 1990, Can. Miner., Vol. 28, pp. 607) Exemple: Troodos 1.E+12 1.E+08 1.E+04 1.E+00 1.E-04 1.E-08? 1.E+12 Gabbro Troodos (Pricard et Lord, 1990, Can. Miner., Vol. 28, pp. 607) 1.E E Pd+Pt Pd/S Ni/Pd Ni/Cu Cu/Pd Cu/Pt Pd/Pt Pd/Ir Cu/Ir (x1000) ( )(500000)(70) (6500) (3600) 1.E+04 (0.5) (1) (7500) 1.E+00 1.E-04 1.E-08? 1.E+12 1.E E+08 Pd+Pt Pd/S Ni/Pd Ni/Cu Cu/Pd Cu/Pt Pd/Pt Pd/Ir Cu/Ir (x1000) ( )(500000)(70) (6500) (3600) (0.5) (1) (7500) 1.E+04 Harzbugite 1.E+00 1.E-04 1.E-08 Wehrlite Troodos (Pricard et Lord, 1990, Can. Miner., Vol. 28, pp. 607)? 16 1.E Pd+Pt Pd/S Ni/Pd Ni/Cu Cu/Pd Cu/Pt Pd/Pt Pd/Ir Cu/Ir (x1000) ( )(500000)(70) (6500) (3600) (0.5) (1) (7500)

17 Log Ratio échant / Ratio MP 1000*ΣPd+Pt Pd/S Ni/Pd Ni/Cu Cu/Pd Cu/Pt Pd/Pt Pd/Ir Cu/Ir Roches Appauvries (Résidu Réfractaire en P-EGP) Signature théorique appauvrie (résidu) Signature Enrichie (UG-2, Merensky, JM-Reef 17

18 Log Ratio échant / Ratio MP 1000*ΣPd+Pt Pd/S Ni/Pd Ni/Cu Cu/Pd Cu/Pt Pd/Pt Pd/Ir Cu/Ir La pente négative entre les ratios Cu/Pd et Cu/Pt s explique par la mobilité relative du Pd Signatures enrichies (UG-2, Merensky, JM-Reef) 18

19 Log Ratio échant / Ratio MP 1000*ΣPd+Pt Pd/S Ni/Pd Ni/Cu Cu/Pd Cu/Pt Pd/Pt Pd/Ir Cu/Ir Hydrothermalisme de haute température Signatures enrichies (UG-2, Merensky, JM-Reef) 19

20 Σ Pd+Pt x(1000) Pd/S ( ) Ni/Pd (500000) Ni/Cu (70) Cu/Pd (6500) Cu/Pt (3600) Pd/Pt (0.5) Pd/Ir (1) Cu/Ir (7500) Échantillon/PM Exemple: Montcalm Ratio-Arachnide EGP (Barrie et Naldrett, 1990, Can. Miner., Vol. 28, pp.451) 1.E+12 1.E+08 Pente négative, Indication d hydrothermalisme 1.E+04 1.E+00 1.E-04 1.E-08 1.E-12 Variation co-linéaire. Perte des P-EGP Magma appauvri 20 Analyses de Roche Entière

21 Pegmatoïde Hydrothermalisme Fractionnement Enrichie Magma UM, Cu-Ni NON Magma Fertile OUI Saturation (pour EGP) Appauvrie Résidu Réfractaire Fusion. Part. Manteau 21

22 RA-EGP-Ni 1. Le RA-EGP ne permet pas de définir le potentiel pour les gisements Ni-Cu 2. Ajout d un ratio permettant de palier à ce manque, tout en préservant l évaluation du potentiel en EGP. 22

23 RA-EGP-Ni Les EGP ont un coefficient de partage entre les sulfures et les silicates plus élevé que le nickel et le cuivre Le liquide silicaté à partir duquel les sulfures ont ségrégué sera donc appauvri en EGP. La cristallisation et la ségrégation des sulfures entraîne un appauvrissement en EGP par rapport au Ni et Cu dans le magma silicaté. SEGP / Ni+Cu 23 Source : Barnes et Lightfoot, 2005

24 RA-EGP-Ni 24 Ni Ni Ni Ni Ni EGP EGP EGP EGP EGP EGP Si Si Si Si Si Si Si S S S S S S S S Si S S S S S S S S Si Si Si Si Si Si Ni (Cu) EGP Ni(Cu) EGP EGP EGP EGP EGP Ni Ni Ni EGP Ni Ni Coefficient de partage Ségrégation

25 RA-EGP-Ni PARAMÈTRES 1000*ΣPd+Pt Pd/S Ni/Pd Ni/Cu Cu/Pd Cu/Pt Pd/Pt Pd/Ir Cu/Ir MÉTHODE DE NORMALISATION 1000 x (Somme arithmétique Pt+Pd) en ppb [ Pd/S (échant) / Pd/S (MP) ] 2 ( ) [ 10 x Ni/Pd (échant) / Ni/Pd (MP) ] 2 ( ) [ 0.1 x Ni/Cu (échant) / Ni/Cu (MP) ] 2 (70) [ Cu/Pd (échant) / Cu/Pd (MP) ] 2 (6 500) [Cu/Pt (échant) / Cu/Pt (MP) ] 2 (3 600) [ Pd/Pt (échant) / Pd/Pt (MP) ] 2 (0.5) [ Pd/Ir (échant) / Pd/Ir (MP) ] 2 (1) [ Cu/Ir (échant) / Cu/Ir (MP) ] 2 (7 500) SEGP/(Ni+Cu) [ 4,27x10-8 (((Pd+Pt+Ir) / (Ni+Cu)) / ((Pd+Pt+Ir) / (Ni+Cu)) (MP) ) ] 2 25 Pt, Pd et Ir en ppb. Ni, Cu et S en ppm.

26 Log Ratio échant / Ratio MP 1000*ΣPd+Pt Pd/S Ni/Pd Ni/Cu Cu/Pd Cu/Pt Pd/Pt Pd/Ir Cu/Ir Section Ni-Cu Section EGP (Signature magmatique en forme de «M») 26

27 Log Ratio échant / Ratio MP 1000*ΣPd+Pt Pd/S ΣEGP/(Ni+Cu) Ni/Pd Ni/Cu Cu/Pd Cu/Pt Pd/Pt Pd/Ir Cu/Ir Section Ni-Cu Section EGP Ségrégation des sulfures Enrichissement en Ni Sans ségrégation des sulfures Pas d enrichissement en Ni 27

28 Log Ratio échant / Ratio MP 1000*ΣPd+Pt Pd/S ΣEGP/(Ni+Cu) Ni/Pd Ni/Cu Cu/Pd Cu/Pt Pd/Pt Pd/Ir Cu/Ir Section Ni-Cu Section EGP Saturation en S Sous-saturation En S 28

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33 Log Ratio échant / Ratio MP 1000*ΣPd+Pt Pd/S ΣEGP/(Ni+Cu) Ni/Pd Fort potentiel pour sulfures Ni-Cu. Faible potentiel pour sulfures Ni-Cu. (pas assez de soufre) Faible potentiel pour sulfures Ni-Cu. (pas assez de nickel) 33

34 Graphique Ni vs Ni/S 1. Pour avoir un gisement de sulfures de Ni, l intrusion doit être enrichie en Ni 2. Pour avoir un gisement de sulfures de Ni, l intrusion doit être contaminée en S Si on a 1, mais pas 2, le Ni se retrouve dans les silicates (olivine et pyroxène) Notion du Coefficient de partage 34

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36 mafique Teneur en Ni (100% Sulfures) felsique 36

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40 Graphique Ni vs Ni/S Les exemples suivants impliquent Échantillonnage important (nb échantillons) Échantillonnage transversale au litage Quoi faire avec seulement quelques échantillons? Quelle est l influence de la lithologie? Mise à contribution des éléments majeurs 40

41 Graphique Ni vs Ni/S Caractère mafique de l échantillon (CM) CM = (FeO total + MgO) / SiO 2 Divisé en quatre classe (pour les échantillons de 32 sites) «felsique» < 0,35 n=110 «intermédiaire» 0,35 à 0,70 n=265 «mafique» 0,70 à 1,10 n=158 «ultramafique» > 1,10 n=199 41

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43 Graphique Ni vs Ni/S - efficacité Échantillons connus comme fertiles : 116 Échantillons reconnus comme fertiles : 96 Succès = 96/116= 83% 43

44 Graphique Ni vs Ni/S - Efficacité Stérile Fertile CM Connu Reconnu Succès Connu Reconnu Succès < 0, % % 0,35 à 0, % % 0,70 à 1, % % > 1, % % 44

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48 Synthèse 1. RA-EGP i. Permet de d évaluer le potentiel d une intrusion M- UM pour une minéralisation en EGP ii. Nécessite des analyses en Pd, Pt, Ir, Cu, Ni et S iii. Tient compte des divers processus pétrogénétiques et hydrothermaux. 48

49 Synthèse 1. RA-EGP plus i. Permet de d évaluer le potentiel d une intrusion M-UM pour une minéralisation en EGP ii. et pour le Ni-Cu iii. Nécessite les mêmes éléments que le RA-EGP 49

50 Synthèse 1. Graphique Ni vs Ni/S i. Permet de d évaluer le potentiel d une intrusion M- UM pour une minéralisation en sulfure de Ni-Cu ii. Nécessite des analyses en Ni, S et majeurs iii. Utile même pour les phases les plus felsiques 50 iv. Donne des résultats fiables pour des échantillons ayant aussi peu que 40 ppm de Ni et 0,1% de sulfures

51 Documentation RA-EGP Rapport (Pearson, 2004) Outil RA-EGP Inclus dans Outil de traitement de géochimie Consorem RA-EGP plus et Graphique Ni vs Ni/S Fichier Excel avec champs de fertilité (Ni vs Ni/S) Inclus dans Outil de traitement de géochimie Consorem 51