La Caldeira du Mont Pleasant

Carte géologique simplifiée de la Caldeira du Mont Pleasant, Sud-Ouest du Nouveau-Brunswick. On reconnaît les séquences d'exocaldeira et d'intracaldeira et la séquence tardive de comblement de caldeira; les roches âgées et récentes sont respectivement représentées en bleu pâle et en gris. Cliquer sur les noms des groupes en bleu dans la légende de la carte pour obtenir des descriptions détaillées. Les points bleus numérotés constituent des liens avec les descriptions des lieux de halte de l'excursion.

Colonnes stratigraphiques représentatives de la caldeira du mont Pleasant. Les colonnes 7 à 9 sont représentatives de la séquence d'exocaldeira. Les colonnes 2 à 6 sont représentatives de la séquence d'intracaldeira. Les colonnes 1, 4, 5 et 7 sont représentatives de la séquence tardive de comblement de caldeira. Cliquez les noms en bleu dans la légende pour visualiser des photographies de ces unités.     

La séquence Exocaldeira est constituée, dans un ordre stratigraphique ascendant, du basalte de Hoyt Station, de la Formation de Rothea, de l'andésite d'Oromocto Sud, de la Formation de Carrow et de la rhyolite du rocher Bailey. Les première et dernière unités ont l'étendue aréale la plus limitée.

Le basalte de Hoyt Station est constitué d'au moins deux unités de coulée. Un conglomérat de cailloux à galets secondaire et un tuf à lapilli lithique sont associés à ce basalte.

La Formation de Rothea comporte un membre inférieur constitué d'unités de tuf cristallin et de tuf à lapilli ponceux, non lithifié mais tassé, d'un membre moyen passant d'un tuf quasi aphyrique à la base à un tuf cristallin au sommet [les pseudomorphes de pyroxène (?) sont caractéristiques de cette unité], ainsi que d'un membre supérieur constitué d'une unité de couches rouges à grains fins inférieure et d'une unité de tuf lithique supérieure.

L'andésite d'Oromocto Sud est composée d'au moins trois unités de coulée dont la coulée basale a l'étendue aréale la plus vaste et constitue la seule à présenter des textures porphyriques. Des filons de calcite et des rubans d'hématite près du sommet témoignent d'un dégazage de l'intérieur des coulées.

La Formation de Carrow constitue principalement une unité de couches rouges à granodécroissance vers le haut qui passe d'un conglomérat de cailloux à galets à la base à du mudstone interstratifié de calcrète au sommet. Vers le sud-ouest, le conglomérat renferme une abondance de clastes des formations de Rothea et de Seely (séquence Intracaldeira), mais au nord-est, les clastes métasédimentaires prédominent. Dans la partie inférieure de cette formation, un tuf à lapilli ponceux, non lithifié mais fortement tassé, renferme une abondance de fragments de pierre ponce. Une coulée de boue de clastes de basalte et basaltique est présente par endroits près du sommet de la formation. Un emplacement de spores dans la partie supérieure de la Formation de Carrow a livré un âge précis du Famennien tardif (McGregor et McCutcheon, 1988).

TLa rhyolite du rocher Bailey constitue une lave porphyrique; à l'instar des autres laves, elle se caractérise par l'absence de fragments de cristaux angulaires et de pseudomorphes de pierre ponce. Cette rhyolite pénètre par endroits d'autres unités rocheuses plus âgées. Elle est unique parce qu'elle traverse la ligne de démarcation entre les séquences Exocaldeira et Intracaldeira. Un saprolithe sépare la rhyolite du rocher Bailey de la séquence sus-jacente tardive de comblement de caldeira.

La séquence Intracaldeira comprend, dans un ordre ascendant, la Formation de Scoullar Mountain, la Formation de Little Mount Pleasant, la Formation de Seelys et le granite du ruisseau McDougall. De plus, des dykes felsiques et un dyke mafique pénètrent les formations de Scoullar Mountain et de Little Mount Pleasant, respectivement.

La Formation de Scoullar Mountain est caractérisée par la présence de brèche sédimentaire et de laves andésitiques interlitées; les roches pyroclastiques felsiques sont volumineuses par endroits et une unité de grès-conglomérat est présente. La brèche sédimentaire est principalement constituée de clastes métasédimentaires anguleux de la taille de cailloux à des blocs rocheux et de quelques clastes de tuf cristallin non déformés renfermant à peu près 1 % de biotite altérée. Un tuf à lapilli ponceux près du sommet apparent comporte environ 1 % d'amphibole et d'apatite accessoire.

La Formation de Little Mount Pleasant est composée de tuf cristallin et de rhyolite à rubanement de coulée. Le tuf cristallin se caractérise par la présence d'amphibole chloritisée et de fragments de pierre ponce recristallisés, microcristallins, non aplatis à faiblement aplatis, auxquels est associée de l'patite. Les phénocristaux à l'intérieur de ces fragments de pierre ponce recristallisés sont d'un ordre de grandeur supérieur à ceux à l'extérieur, ce qui signale qu'une dislocation marquée des phénocristaux est survenue pendant l'éruption.

La Formation de Seelys est constituée de tufs lithiques et de tufs à lapilli lithiques renfermant de la pierre ponce, de tuf cristallin ponceux et rubané, et de tuf cristallin densément lithifié La partie basale renferme des clastes de l'andésite du mont Scoullar et de la Formation de Little Mount Pleasant. La taille et l'abondance des phénocristaux de quartz et de feldspath augmentent de la base au sommet dans la partie supérieure de la séquence. La biotite lamellaire est pratiquement absente, mais le zircon métamicte représente un élément accessoire courant dans les unités.

Le granite du Ruisseau McDougall est principalement constitué de monzogranite porphyrique, d’un porphyre feldspathique (± quartzeux) de phase limitrophe et d'une quantité secondaire d'adamellite à grains fins, isogranulaire à subporphyrique. La granulométrie de la matrice du porphyre et la taille et l'abondance des phénocristaux de feldspath augmentent vers l'intérieur, en s'éloignant de la zone de contact avec les roches encaissantes. L'amphibole chloritisée à laquelle est associée de l'apatite constitue la principale phase minérale ferromagnésienne dans les trois unités. Des parties du porphyre feldspathique ont subi une altération hydrothermale et une petite brèche hydrothermale ou un diatrème recoupent le microgranite.

La position stratigraphique relative des unités dans les séquences Exocaldeira et Intracaldeira est basée sur les observations ci-après:

• La partie supérieure de la Formation de Rothea renferme constamment environ 1 % de pseudomorphes de biotite lamellaires. Les seules roches de l'intracaldeira comportant une telle concentration de biotite sont les clastes volcaniques à l'intérieur de la brèche sédimentaire et une unité de tuf près de la base apparente de la Formation de Scoullar Mountain.
• Les roches andésitiques sont seulement présentes dans deux unités : l'andésite d'Oromocto Sud de la séquence Exocaldeira et la Formation de Scoullar Mountain de la séquence Intracaldeira.
• La Formation de Carrow abrite des clastes de la Formation de Seelys.
• La rhyolite du rocher Bailey, qui se manifeste dans les deux séquences, pénètre ou recouvre la Formation de Carrow, mais elle est pénétrée par le granite du Ruisseau McDougall ou se fond dans celui-ci.

La séquence tardive de comblement de caldeira comprend le porphyre du Mont Pleasant et les brèches qui y sont rattachées, des dykes felsiques, la Formation de Big Scott Mountain et la Formation de Kleef. On n'a pas fermement établi les âges des roches de la séquence tardive de comblement de caldeira; elles remontent très probablement au Dévonien tardif, mais elles pourraient s'étendre à l'intérieur du Mississippien.

Le porphyre du Mont Pleasant est restreint au secteur du mont Pleasant, où il apparaît sous forme de dykes et de petites masses ayant l'aspect de culots volcaniques comportant des brèches magmatiques-hydrothermales, selon la description de Sillitoe (1985). Les dykes représentent communément un rubanement de coulée et les recoupements entre ceux-ci témoignent de plusieurs stades d'intrusion. Deux types de brèche hydrothermale sont présents : une phase felsique ancienne et plus volumineuse et une phase chloriteuse plus récente (Kooiman et coll., 1986). Le porphyre, qui se transforme en roches granitiques en profondeur, et les brèches connexes se sont fixées sur la bordure préexistante de la caldeira.

La Formation de Big Scott Mountain est constituée de rhyolite porphyrique à quasi aphyrique, de tuf lithique passant à un tuf à lapilli lithique et de tuf cristallin. La majorité des rhyolites sont caractérisées par la présence de pseudomorphes de pyroxène(?). L'une des unités de rhyolite semble recouvrir en discordance le granite du ruisseau McDougall. Les tufs lithiques renferment des clastes provenant de la Formation de Seelys, du granite du Ruisseau McDougall et de la rhyolite aphyrique de corrélation incertaine. On peut discerner une stratification primaire dans le tuf cristallin, qui est défini par de légères différences dans la taille et l'abondance des cristaux.

La Formation de Kleef comprend des couches rouges, du basalte porphyrique à gloméroporphyrique et du tuf lithique passant à du tuf à lapilli lithique, ponceux. Le conglomérat de cailloux à galets renferme des clastes des formations de Scoullar Mountain et de Seelys, ainsi que de la rhyolite du rocher Bailey et de la Formation de Big Scott Mountain. Le basalte se caractérise par des phénocristaux de plagioclase volumineux (ayant jusqu'à deux centimètres) et, près du sommet de l'unité, par quelques glomérocristaux de plagioclase (ayant jusqu'à plusieurs centimètres). Les tufs lithiques se distinguent par leur couleur brun rougeâtre et une abondance de pierre ponce fossilifère.

Des brèches hydrothermales et des roches intrusives entrecoupant la séquence Intracaldeira sont associées aux gîtes du mont Pleasant. Les diverses phases de granite et les fluides ayant produit les gîtes minéraux proviennent probablement d'un refroidissement in situ (c.-à-d. sans éruption) du magma anorogénique hyperalumineux, causé par une cristallisation fractionnée convective (schéma), selon une expression inventée par Rice (1981). Des calculs du bilan de masse révèlent que dans les conditions susmentionnées, de petits volumes (de 10 à 20 km3) de magma ayant une composition initiale semblable à la Formation de Little Mount Pleasant pourraient avoir fourni des quantités de métaux et de fluide capables de produire les gîtes du mont Pleasant.

Roches hôtes
Les roches hôtes de l'intracaldeira ont été fortement bréchifiées, altérées et minéralisées dans deux secteurs du mont Pleasant, désignés à titre de zone Nord et de zone Fire Tower (schéma). Dans les deux secteurs, les brèches et les roches intrusives connexes forment des complexes en cheminée à peu près verticaux et irréguliers qui ont constitué des centres d'intrusion subvolcanique et d'acivité hydrothermale connexe. Les brèches varient de la roche supportée par la matrice à fragments arrondis à la roche supportée par des clastes à fragments principalement anguleux. Les fragments et la matrice ont tous deux été considérablement altérés et il est difficile de repérer les protolites de fragments en maints endroits.

Les liens de contact et la distribution des diverses phases granitiques du secteur du mont Pleasant (schéma) ont été déterminés à partir de carottes et d'affleurements dans des exploitations souterraines. Ces unités ont été désignées, de la plus ancienne à la plus récente, Granite I, Granite II et Granite III, noms désignant le granite à grains fins, le porphyre granitique et le granite porphyrique, respectivement. Tous sont considérés comme des éléments du porphyre du Mont Pleasant.

On considère que les Granites I, II et III représentent des stades de refroidissement successifs d'un même corps magmatique. Le Granite I se manifeste sous forme de masses irrégulières intimement associées aux brèches hydrothermales. Ses zones de contact avec les brèches sont communément progressives et les fragments du Granite I abondent par endroits à l'intérieur des brèches. Le Granite I se présente généralement sous forme de granite à grains fins isogranulaire dans des spécimens relativement peu altérés. Les caractéristiques texturales du Granite I ont toutefois été obscurcies par une altération à silice ou en chlorite envahissante.

Le Granite II repose progressivement sur le Granite I, bien que des masses ayant l'aspect de dykes du Granite II aient localement pénétré le Granite I et les brèches sus-jacentes. Les dykes de porphyre rubané qui affleurent à la surface proviennent probablement du Granite II. La texture du Granite II varie d'aplitique à porphyrique. Des parties du Granite II renferment une abondance de miaroles et des couches de quartz en dents de peigne. Ces couches constituent des couches parallèles à subparallèles dans lesquelles des cristaux de quartz sont orientés à peu près perpendiculairement aux plans de stratification. Elles représentent un type de texture au sein d'une famille de textures de solidification unidirectionnelles (TSU) associées à des magmas surfondus ou saturés de fluide.

Le Granite III forme une vaste masse qui repose progressivement sous le Granite II et qui pénètre localement les Granites I et II. Les zones de contact sont communément nettes et elles sont marquées en nombre d'endroits par de minces couches (de 0,5 à 2 cm de largeur) de TSU, principalement du feldspath potassique, dans le Granite III. Ce dernier varie d'un granite porphyrique pegmatitique isogranulaire de grains fins à moyens. Les miaroles remplies de séricite à grains très fins abondent localement.

L'âge absolu des roches granitiques du mont Pleasant, collectivement appelées porphyre du Mont Pleasant, est incertain. Elles doivent être plus récentes que la séquence Exocaldeira du groupe de Piskahegan, dont l'âge est restreint par une datation radiométrique U-Pb de 363,4 ± 1,8 Ma de la rhyolite du rocher Bailey. Des études K-Ar et Rb-Sr révèlent un âge du Mississippien tardif de 340 à 330 Ma. Une datation K-Ar de 361 ± 9 Ma de cornéennes de biotite dans la brèche sédimentaire reposant sur le Granite III semble toutefois confirmer un âge du Dévonien tardif-Mississippien précoce.

Gîtes minéraux
La minéralisation du secteur du mont Pleasant est granitique. Les gîtes de tungstène-molybdène semblent apparentés au Granite I; les gîtes d'étain sont principalement rattachés au Granite II et sont associés à des dykes porphyriques. Seules quelques zones d'étain isolées ont été trouvées à l'intérieur du Granite III.

Gîtes de tungstène-molybdène : Les ressources dans la zone Fire Tower avant l'extraction totalisaient 22,5 millions de tonnes d'une teneur de 0,21 % de W, 0,10 % de Mo et 0,08 % de Bi (Parish et Tully, 1978); environ 11 millions de tonnes de matières de teneur similaire sont présentes dans la zone Nord. Ces ressources comprennent un gîte à forte teneur dans la zone Fire Tower qui renferme 9,4 millions de tonnes titrant 0,39 % de WO3 et 0,20 % de MoS2 (Kooiman et coll., 1986). Au cours des deux années d'extraction de ce gîte, de 1983 à 1985, la mine du mont Pleasant a produit plus de 2 000 tonnes de concentré d'une teneur de 70 % de WO3 à partir d'environ un million de tonnes de minerai.

Les gîtes de tungstène-molybdène sont principalement inclus dans la brèche, le Granite I et, dans une proportion moindre, des roches encaissantes associées. Les gîtes sont constitués de fractures minéralisées, de filonnets de quartz et de minéralisations disséminées dans la matrice de la brèche. La wolframite et la molybdénite constituent les principaux minéraux métallifères; des quantités secondaires de bismuth et de bismuthinite sont également présentes. Le quartz, la topaze, la fluorite, l'arsénopyrite et la loellingite constituent les principaux minéraux de la gangue.

L'altération associée aux gîtes de tungstène-molybdène se présente sous plusieurs types différents. Une silicification ou une greisenisation intense et envahissante se manifeste à l'intérieur et au-dessus des zones à forte teneur de tungstène-molybdène. Ce type d'altération se caractérise par le remplacement complet ou quasi complet des roches hôtes par du quartz, de la topaze et de la fluorite. L'altération passe vers l'extérieur à une silicification moins intense se limitant essentiellement à des salbandes étroites sur les fractures minéralisées et les filonnets de quartz. Le quartz, la biotite, la chlorite et les quantités restreintes de topaze constituent les principaux minéraux de ce stade d'altération, qui s'étend latéralement jusqu'à 100 mètres au-delà des zones à forte teneur de tungstène-molybdène. Une propylitisation constituée de chlorite et de séricite entoure la silicification et s'étend sur plus d'un millier de mètres avant de se transformer en roche relativement peu altérée.

Gîtes d'étain-indium : Des gîtes d'étain-métaux communs sont présents sous forme de filons polymétalliques riches en sulfures et d'amas de remplacement, se superposant sur la minéralisation de tungstène-molybdène. La sphalérite, la chalcopyrite, l'arsénopyrite et la cassitérite constituent les principaux minéraux métalliques; elles sont associées à de la chlorite, de la fluorite et un assemblage complexe de sulfures et de sulfo-arséniures, notamment de la loellingite, de la galène, de la pyrite, de la marcasite, de la molybdénite, de la tennantite, de la bornite, de la bismuthinite, de la wittichénite et de la roquesite.

La majorité des gîtes d'étain potentiellement économiques sont présents dans la zone Nord à une profondeur de 200 à 400 mètres sous la surface. Ils comprennent les gîtes de la zone Deep Tin, Contact Crest, Contact Flank et de la zone Endogranitique (schéma). La zone Deep Tin est un gîte irrégulier relativement étendu constitué de cassitérite disséminée et contrôlée par des fractures dans de la brèche silicifiée et chloritisée ainsi que dans le Granite I. Les autres minéraux associés à la cassitérite comprennent de l'arsénopyrite, de la sphalérite, de la chalcopyrite et de la galène. Les gîtes Contact Crest et Contact Flank sont principalement présents dans de la brèche ou d'autres roches hôtes associées à l'intérieur de la zone de contact supérieure ou le long des côtés du Granite II. Le gîte de la zone Endogranitique, par contre, est surtout présent à l'intérieur du Granite II. Dans ces gîtes, la cassitérite est présente sous forme de grains finement disséminés ainsi que sous forme de grains fins à moyens dans des filons ou des filonnets et le long de fractures. Les minéraux connexes comprennent l'arsénopyrite, la sphalérite, la chalcopyrite, la pyrite et la pyrrhotite. La chlorite, la fluorite, le quartz, la topaze et la séricite constituent les principaux minéraux d'altération. Les liens de recoupement révèlent que jusqu'à six stades d'altération et de minéralisation peuvent être présents. Les ressources inférées et indiquées dans les gîtes de la zone Nord totalisent 4,8 millions de tonnes d'une teneur de 0,82 % de Sn et de 129 g/t d'In (Sinclair et coll., 2006, leur tableau 1).

Certains des gîtes polymétalliques stannifères de la zone Fire Tower abritent des quantités substantielles d'indium, dont les teneurs varient entre 50 à 300 g/t d'In. L'indium est principalement présent sous forme de solution solide dans la sphalérite et, dans une proportion moindre, dans la chalcopyrite et la stannite. Les ressources inférées et indiquées dans la zone Fire Tower totalisent 0,28 million de tonnes d'une teneur de 0,30 % de Sn et de 207 g/t d'In (Sinclair et coll., 2006, leur tableau 1).