Aperçu du potentiel québécois 0,1e5$/( AU 48e%(& … · Abondance • Prédominance des terres rares légères (La à Eu), plus incompatibles, sur les terres rares lourdes (Gd

Aperçu du potentiel québécois

pour les gîtes d’éléments des

terres raresQuébec Mines 2016

(Québec, QC – 24 Novembre 2016)

A.-A. Sappin et G. Beaudoin Réseau DIVEX

Chaire de recherche industrielle CRSNG-Agnico Eagle en exploration minérale

Dpt de géologie et de génie géologique (Université Laval)

DI VERSI FI CATI ON

MI NÉRALE AU QUÉBEC

DE L’EXPLORATI ON

Ressources naturelles et FauneUQAT

Université du Québec

en Abitibi-Témiscamingue

Définition

Définition

Abondance

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Atomic Number (Z)

Lo

g (

Ab

un

da

nce

in

CI

Ch

on

dri

tic M

ete

ori

te) H

He

Li

Be

B

C

N

O

F

Sc

Fe

Ni

Ne MgSi

SCa

Ar

Ti

PbPtSn Ba

V

K

NaAlP

Cl

ThU

• Prédominance des éléments chimiques avec un numéro

atomique pair sur les éléments adjacents avec un numéro

atomique impair dans le système solaire (effet Oddo-Harkins)

(Constantin, 2014)

Abondance• Prédominance des terres rares légères (La à Eu), plus

incompatibles, sur les terres rares lourdes (Gd à Lu) dans la

croûte terrestre

(modifiée d’après Chakhmouradian et Wall, 2012)

Minéralogie

• Minéraux de terres rares: minéraux dans lesquelles

les ETR constituent un composant essentiel

Allanite (indice Haltaparche) Qaqarssukite (gîte Montviel)(Courtoisie de O. Nadeau, Ottawa University)(Courtoisie de F. Solgadi, MERN)

Minéralogie

• Minéraux riches en ETR en raison de substitutions

ioniques

Apatite (mine Yates)(http://kaygeedeeminerals.com)

Mosandrite (gîte Kipawa)(http://www.mindat.org)

Minéralogie

Eudialyte (gîte Kipawa)(Courtoisie de F. Fleury, Université Laval)

Pyrochlore

(mine St. Lawrence Columbium)(http://www.mindat.org)

• Minéraux enrichis en ETR suite aux conditions de

cristallisation

Minéralogie

(http://www.orbitealuminae.com)

• Argiles à adsorption ionique

Minéralogie

• Contenu en ETR de ces minéraux varie en fonction des

contraintes structurales (e.g., coordination des cations,

distances cation-ligand, disponibilité relative des éléments)

• < 20 minéraux contenant des ETR avec un intérêt

économique

− Contenir des métaux facilement extractibles

− Former des gîtes à fort tonnage

− Renfermer peu d’éléments radioactifs et toxiques

• Terres rares légères extraites de la bastnäsite et de la

monazite

• Terres rares lourdes proviennent du xenotime-(Y), des

argiles à adsorption ionique et de la synchysite-(Y)

Matières premières critiques

• Définition: éléments économiquement importants dont la

demande pourrait, dans un futur proche, excéder les

ressources disponibles (http://ec.europa.eu/enterprise/policies/raw-materials/critical)

Matières premières critiques

• En termes de valeur: Eu, Tb, Nd, Pr, Dy

• En termes de tonnage: La, Ce, autres terres rares légères(http://ec.europa.eu/enterprise/policies/raw-materials/critical)

Production mondiale (2015)

Données de Gambogi (2016)

Réserves mondiales (2015)

Données de Gambogi (2016)

Classification

1. Gîtes primaires formés à partir de

processus magmatiques et/ou

hydrothermaux

2. Gîtes secondaires formés à partir de

processus sédimentaires et du lessivage

Classification



hydrothermaux



Gîtes associés aux complexes de carbonatite

• Contexte géodynamique:

Environnements intracontinentaux anorogéniques ou post-orogéniques

en extension, en association avec des structures crustales majeures

• Minéralisation en ETR:Riches en terres rares légères et en éléments à fort potentiel ionique

(e.g., Nb, Ta)

• Minerai:Minéraux composant les carbonatites (e.g., calcite, apatite) et divers

carbonates, oxydes, phosphates et silicates riches en ETR

− Québec: pyrochlore-(Nb), bastnäsite-(La), bastnäsite-(Ce),

monazite-(Ce), apatite…

• Origine de la minéralisation:Magmatique, hydrothermale, hydrothermale et métasomatique, érosion

et altération

• ÂgeNéoarchéen à Crétacé

Gîtes associés

aux complexes

de carbonatite

Montviel

Lac Shortt

Gîtes associés

aux complexes

de carbonatite

Gîtes associés aux complexes de carbonatiteExemple: Complexe de carbonatite de Montviel

Modifiée d’après Nadeau et al. (2015)

Âge: 1894 Ma (David et al., 2006)

Ressources minérales indiquées:

82,4 Mt à 1,51%TREO (Belzile et al., 2015)

St. Lawrence-

Columbium

Niocan

Gîtes associés

aux complexes

de carbonatite

Gîtes associés aux complexes de carbonatiteExemple: Complexe de carbonatite d’Oka

Âge: 113 à 135 Ma (Chen, 2014)

Production totale (1961-1976) de la mine St. Lawrence Columbium:

6,2 Mt à 0,31% Nb2O5 (Trudel, 1983; Lavergne, 1985)

Ressources minérales indiquées du gîte Niocan:

6,4 Mt à 0,65% Nb2O5 (Niocan Inc., 2015)

Modifiée d’après Chen (2014)

Eldor

Gîtes associés

aux complexes

de carbonatite

Gîtes associés aux complexes de carbonatiteExemple: Carbonatite d’Eldor

Âge: 1874 Ma (Wright et al., 1998)

Ressources minérales mesurées et indiquées:

29,3 Mt à 1,90% TREO (Gagnon et al., 2015)

Modifiée d’après Schmidt (2013)

Gîtes associés aux roches ignées peralcalines

• Contexte géodynamique:Environnements continentaux en extension, anorogéniques, en

association avec des structures crustales majeures

• Minéralisation en ETR:

− Gros tonnage et faibles teneurs

− Riches en terres rares lourdes et en éléments à fort potentiel

ionique (e.g., Nb, Zr)

• Minerai:Minéraux composant les roches et divers silicates, phosphates, oxydes,

carbonates et fluorures riches en ETR

− Québec: apatite, britholite, eudialyte, gittinsite, mosandrite…

• Origine de la minéralisation:− Magmatique et/ou hydrothermale

− Remobilisation hydrothermale indispensable à la formation de gîte

économique en ETR

Gîtes associés

aux roches

ignées

peralcalines

• ÂgeMésoprotérozoïque

Gîtes associés

aux roches

ignées

peralcalines

Strange

Lake Misery

Lake

Âge: 1240 Ma (Miller et al., 1997)


278,1 Mt à 1,92% ZrO2, 0,93%

TREO et 0.18% Nb2O5 (Gowans et

al., 2014)

Modifiée d’après Gysi et Williams-Jones (2013)

Gîtes associés aux roches ignées peralcalinesExemple: Intrusion granitique de Strange Lake

Gîtes associés

aux roches

ignées

peralcalines

Kipawa

Modifiée d’après Saucier et al. (2013)

Gîtes associés aux roches ignées peralcalinesExemple: Complexe alcalin de Kipawa

Âge: 1033 Ma (van Breemen et Currie, 2004)


13,4 Mt à 0,36% TREO (Saucier et al., 2013)

• Contexte géodynamique:Rifts tardi- à post-orogéniques dans les environnements intra-

cratoniques, intra-arcs et arrière-arcs en extension, le long de failles et

de contacts géologiques

• Minéralisation en ETR:Gîtes exploités pour Fe, Cu et Au, mais ETR non extraits actuellement

• Minerai:Apatite, allanite, monazite, xenotime, bastnäsite…

− Québec: allanite, apatite, britholite, kainosite

• Origine de la minéralisation:Hydrothermale

Gîtes d’oxydes de Fe-Cu-Au-ETR

Kwyjibo

• ÂgeNéoprotérozoique

Gîtes d’oxydes

de Fe-Cu-Au-ETR

Modifiée d’après Gauthier et al. (2004)

Gîtes d’oxydes de Fe-Cu-Au-ETRExemple: Propriété Kwyjibo

Âge: ~972 à 951 Ma (Gauthier et al., 2004)

Minéralisation: Teneur moyenne de 0,84% TREO sur 65 m à 3,64%

TREO sur 33 m (Perreault et Lafrance, 2015)

Gîtes associés aux pegmatites granitiques,

granites et migmatites hyperalumineux/

métalumineux et aux skarns

• Contexte géodynamique des pegmatites, granites et

migmatites:Environnements orogéniques continentaux. Mise en place associée à

des épisodes de métamorphisme de haut grade et d’anatexie crustale

• Contexte géodynamique des skarns: Environnements orogéniques avec des intrusions felsiques injectées

dans des roches sédimentaires calcaires

• Minéralisation en ETR:Faible tonnage et faible concentration en minéraux contenant des ETR

• Minerai:Essentiellement monazite, xenotime, apatite, allanite, zircon, gadolinite,

thorite, fergusonite et uraninite

• Origine de la minéralisation dans les pegmatites,

granites et migmatites:Magmatique et remobilisation hydrothermale

• Origine de la minéralisation dans les skarns:Hydrothermale



métalumineux et aux skarns

• ÂgeArchéen à Protérozoïque

Gîtes associés

aux pegmatites

granitiques,

granites et

migmatites

hyperalumineux/

métalumineux et

aux skarns

Haltaparche

Gîtes associés

aux pegmatites

granitiques,

granites et

migmatites

hyperalumineux/

métalumineux et

aux skarns



métalumineux et aux skarnsExemple: Indice Haltaparche

Âge: inconnu

Minéralisation: 3950 ppm Ce, 2040 ppm La, 1520 ppm Nd (MERN, 2015)

Pegmatite granitique

(Courtoisie de F. Solgadi, MERN)

Baie

Mercier

Gîtes associés

aux pegmatites

granitiques,

granites et

migmatites

hyperalumineux/

métalumineux et

aux skarns



métalumineux et aux skarnsExemple: Indice Baie-Mercier

Âge: inconnu

Minéralisation: 2800 ppm Ce,

1200 ppm La, 810 ppm Nd

(Lapointe et al., 1993)

(Lapointe et al., 1993)

Pegmatite

Marbre

dolomitique

Classification



hydrothermaux



Placers et paléoplacers

• Contexte géodynamique:À proximité des marges continentales riches en sédiments

siliciclastiques remaniés et à proximité des arcs volcaniques méso- à

cénozoïques


− ETR sont exploités comme sous-produit lors de l’extraction de

l’ilménite ou du zircon

− Forte radioactivité

• Minerai:Essentiellement monazite et xenotime

• Origine de la minéralisation:Érosion de different types de roches, incluant des roches minéralisées

et des roches ignées

Placers et

Paléoplacers

• ÂgeCambrien à Holocène

Wares

Placers et

Paléoplacers

Exemple: Indice Wares

Âge: Cambrien

(Gauthier et al., 1989)

Minéralisation:

1540 ppm Ce, 917 ppm La,

568 ppm Nd (MERN, 2015)

Argiles à adsorption ionique

• Contexte géodynamique:Zones sub-tropicales (altération chimique intense) et environnements

marins profonds


− Gros tonnage et faibles teneurs

− Riches en terres rares lourdes et pauvres en éléments radioactifs

− ETR facilement extraits par exploitation minière à ciel ouvert et

facilement traités

• Minerai:Minéraux argileux (ETR sous forme de cations adsorbés à la surface)

• Origine de la minéralisation:− Altération chimique et mécanique de roches contenant des

minéraux riches en ETR

− Libération et adsorption des ETR sur les minéraux argileux

Grande-Vallée

Argiles à

adsorption

ionique

Exemple: Indice

Grande-Vallée

Âge: Cambrien

(Raffle et al., 2013)

Ressources minérales

indiquées:

1,0 Gt à 563 ppm ETR et

métaux rares à une teneur

de coupure de 18% Al2O3

(Doran et al., 2012)

Potentiel

économique

• Gîtes primaires associées aux carbonatites, aux intrusions peralcalines et aux gîtes d’oxydes de Fe-Cu-Au protérozoïques

− Nombreux

− Teneurs élevées en ETR localement

− Sources en terres rares abondantes (e.g., La, Ce)

− Sources en terres rares critiques (e.g., Nd, Eu)

− Stades d’exploration avancée pour certains gîtes (e.g., Montviel, Eldor, Stange Lake, Kipawa, Kwyjibo)

Potentiel

économique

Potentiel

économique• Gîtes primaires associées

aux carbonatites, aux intrusions peralcalines et aux gîtes d’oxydes de Fe-Cu-Au protérozoïques

− Nombreux

− Teneurs élevées en ETR localement

− Sources en terres rares abondantes (e.g., La, Ce)

− Sources en terres rares critiques (e.g., Nd, Eu)

− Stades d’exploration avancée pour certains gîtes (e.g., Montviel, Eldor, Stange Lake, Kipawa, Kwyjibo)

• Abondance des indices associés aux pegmatites granitiques, granites et migmatites hyperalumineux/ métalumineux et aux skarns

• Identification récente d’indices d’ETR associés à des argiles

Potentiel

économique

Conclusions

Six principaux types de minéralisations en ETR

1) Quatre types de gîtes primaires

– Formés par des processus ignés et/ou hydrothermaux

– Majoritaires au Québec et cibles principales d’exploration

– Associés à des complexes de carbonatite, des roches ignées peralcaline, des gîtes d’oxydes de Fe-Cu-Au, ou des roches ignées hyperalumineuses/ métalumineuses et des skarns

– Archéens à mésozoïques

– Mis en place dans des environnements intra-continentaux en extension, à proximité de structures crustales majeures

Conclusions

Six principaux types de minéralisations en ETR

2) Deux types de gîtes secondaires

– Formés par altération et processus sédimentaires

– Minoritaires au Québec

– Paléozoïques à cénozoïques

– Mis en place dans des environnements siliciclastiques

continentaux et marins ou dans des argiles

Conclusions

Implications économiques

• Abondance et diversité des gîtes d’ETR au Québec

−Plusieurs riches en ETR

• Gîtes associés aux carbonatites et aux roches ignées peralcalines et gîtes d’oxydes de Fe-Cu-Au-ETR proterozoïques:

−Fort potentiel économique

Québec est une province prospective pour ce type de minéralisation

Remerciements

• Ministère de l’Énergie et des Ressources

naturelles du Québec (MERN)

– Patrice Roy

– Fabien Solgadi

• Université

– Frédéric Fleury (Université Laval)

– Olivier Nadeau (Ottawa University)

DI VERSI FI CATI ON

MI NÉRALE AU QUÉBEC

DE L’EXPLORATI ON

Ressources naturelles et FauneUQAT

Université du Québec

en Abitibi-Témiscamingue

Documents

Aperçu du potentiel québécois 0,1e5$/( AU 48e%(& … · Abondance • Prédominance des terres rares légères (La à Eu), plus incompatibles, sur les terres rares lourdes (Gd