Introduction

L'intrusion mafique à ultramafique stratifiée de Muskox a été mise en place lors de l'épisode magmatique de Mackenzie il y a 1270 Ma et est située dans la zone plutonique-métamorphique de Hepburn, datant d'environ 1885 Ma, dans la province structurale de l'Ours au nord-ouest du Bouclier canadien. Elle est séparée des laves basaltiques contemporaines du Groupe de Coppermine River par le grès et la dolomie du plus ancien Groupe de Dismal Lakes. L'intrusion est exposée sur une distance d'environ 65 km dans l'axe nord-sud et présente une largeur et une épaisseur maximales respectivement d'environ 10 km et 2200 m près de son extrémité nord. Sa largeur diminue de manière saisissante à son extrémité sud où elle ne devient que d'une largeur de 200 m avant de se prolonger sous forme d'un dyke.

Les roches hôtes de la zone métamorphique-plutonique de Hepburn sont un ensemble hétérogène hors plate-forme de pélites, de grauwackes et de roches sédimentaires arkosiques métamorphisées ainsi que de plutons de basalte métamorphisé, de rhyolites et de gabbro-diorite-tonalite. L'intrusion et les terrains adjacents sont couverts par des jeux de données gravimétriques et magnétiques en grande partie de nature régionale. Ces données fournissent néanmoins la possibilité d'examiner davantage en profondeur la structure de l'intrusion de Muskox, principalement parce qu'elle est associée à de fortes anomalies magnétiques et gravimétriques.

Géologie

Une carte simplifiée de l'intrusion de Muskox basée sur les travaux de Smith et coll. (1967) est présentée ci-dessous.

L'intrusion plonge doucement à environ 40° vers le nord, ce qui fait que des unités de plus en plus basses sont progressivement exposées en direction du sud et que la zone d'alimentation est éventuellement exposée. Des unités gabbroïques dominent à la partie supérieure de l'intrusion alors que ses niveaux intermédiaire et inférieur sont caractérisés par des dunites et des péridotites. L'intrusion de Muskox renferme des assemblages de minéraux similaires à ceux des minéralisations en Ni, Cu, Co et ÉGP de la structure de Sudbury, en particulier dans les zones marginales et d'alimentation. Le potentiel pour la chromitite des unités pyroxénitiques de la partie supérieures de l'intrusion a été reconnu.

Il convient de souligner deux points importants en ce qui a trait à la carte géologique de Hoffman et coll. (1984). Premièrement, les roches encaissantes sont très hétérogènes ce qui se reflète probablement en termes de densités et de propriétés magnétiques constituant une source potentielle de «bruit» géophysique qui pourrait nuire au déchiffrage des signatures géophysiques de l'intrusion de Muskox. Deuxièmement, l'occurrence d'intrusions mafiques à ultramafiques satellites dans les sédiments sus-jacents près de l'extrémité nord-ouest de l'intrusion constitue une très bonne indication du fait que l'intrusion se prolonge sous la couverture sédimentaire dans cette région. Des particularités de la roche encaissante sont montrées sur les deux figures ci-dessous (d'après Hoffman et coll., 1984).

Coupes transversales de l'intrusion

Smith et coll. (1967) ont dressé des coupes transversales le long de l'intrusion en utilisant comme contraintes des observations géologiques en surface et des données recueillies dans des trous de sonde profonds ainsi que plusieurs trous de sonde peu profonds. Pour toutes ces coupes, ils ont obtenu une image en forme d'entonnoir, bien que les pendages des marges inclinées varient d'environ 20° au nord à 60° au sud. Les zones péridotitiques marginales plongent vers l'intérieur de manière conforme aux contacts, mais sur les côtés et vers le haut de ces zones, les strates sont horizontales. Des coupes transversales choisies(3, 5, 8, 10), sur lesquelles la modélisation a été basée, sont présentées ci-après.

Sur la coupe transversale no 5 (montrée ci-dessous), les masses volumiques moyennes des unités lithologiques sont indiquées et il convient de souligner le changement de masse volumique de 2,59 à 3,00 g/cm3 le long d'une zone de transition entre la dunite serpentinisée et la dunite non serpentinisée.

Noter les pendages encore plus prononcés sur les coupes transversales nos 8 et 10 (ci-dessous) bien qu'une indication de stratification horizontale soit observable au haut de la coupe no 8.

Propriétés des roches

Les trous de sonde profonds forés dans les roches ignées de l'intrusion de Muskox ont permis des mesures de la masse volumique et de la susceptibilité magnétique. Les résultats diagraphiques obtenus au trou de sonde Muskox North sont illustrés ci-après.

Il y a un contraste appréciable entre les propriétés des roches en grande partie gabbroïques de la partie supérieure de la diagraphie et celles principalement dunitiques de sa partie inférieure. Les gabbros sont caractérisés par une masse volumique élevée et une très faible susceptibilité alors que l'inverse est vrai pour les roches dunitiques. La serpentinisation est le principal facteur déterminant les propriétés des dunites puisqu'elle abaisse la masse volumique en engendrant des minéraux de faible masse volumique comme la serpentine (2,2 g/cm3) et la brucite (2,39 g/cm3) à partir de l'olivine (3,27 à 4,37 g/cm3) et des porosités de l'ordre de 5 à 15 %. Elle accroît en outre la susceptibilité en produisant simultanément de la magnétite. Les dunites et péridotites de Muskox renferment fréquemment de 10 à 15 % de magnétite. L'abaissement de la masse volumique des roches de l'intrusion de Muskox fait qu'une bonne part de la composante ultramafique de l'intrusion présente des masses volumiques similaires ou inférieures à celles de la roche encaissante adjacente, atténuant ainsi sa signature gravimétrique.

Les aimantations rémanentes (présentées ci-après) sont tirées des travaux sur le paléomagnétisme de Robertson (1969) qui a publié des plages de valeurs pour un grand nombre des unités lithologiques de l'intrusion de Muskox.

Les rapports aimantation rémanente sur aimantation induite (rapport de Koenigsberger ou rapport Q) ont été calculés en utilisant les valeurs aux extrémités supérieures des plages de manière à obtenir les pires rapports possibles. On constate (en haut à droite) que les péridotites présentent de faibles rapports Q (0,3 à 0,6). Aucune valeur n'est malheureusement signalée pour les dunites. D'après ces connaissances limitées, on a basé la modélisation ici présentée sur l'hypothèse d'une aimantation rémanente relativement non significative. Les unités présentant de fortes aimantations rémanentes sont minces et éparses.

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