Définition et limites
La sous-province de l'Abitibi est l'une des unités qui composent la Province géologique du Supérieur, un vaste ensemble archéen du Bouclier canadien. Elle forme une bande allongée d'est en ouest qui traverse l'ouest du Québec et le nord-est de l'Ontario.
Les principales limites de la sous-province sont généralement définies comme suit :
- au nord, la sous-province de l'Opatica, essentiellement plutonique et gneissique ;
- au sud, la sous-province du Pontiac, à dominante métasédimentaire, dont elle est séparée par la zone de faille de Cadillac–Larder Lake ;
- à l'est, le front de Grenville, qui marque le passage à la Province de Grenville, plus jeune, aux environs de Chibougamau ;
- à l'ouest, en Ontario, la zone structurale de Kapuskasing la sépare de la sous-province de Wawa.
Les contacts avec les sous-provinces voisines sont de nature tectonique. La sous-province de l'Abitibi ne doit pas être confondue avec la région administrative de l'Abitibi-Témiscamingue : la première est une unité géologique, la seconde une division administrative. La région administrative recoupe aussi la sous-province du Pontiac et la Province de Grenville, tandis que la sous-province se prolonge au nord-est dans la région du Nord-du-Québec (secteurs de Matagami, Lebel-sur-Quévillon et Chibougamau).
Lithologies et subdivisions
La sous-province est un assemblage de ceintures de roches vertes, de bassins sédimentaires et de domaines plutoniques.
Roches volcaniques
Les séquences volcaniques comprennent des basaltes tholéiitiques souvent en coussins, des andésites, des roches felsiques (rhyolites, dacites) et, localement, des komatiites, laves ultramafiques caractéristiques de l'Archéen. Le métamorphisme régional, qui a transformé les minéraux d'origine en chlorite, épidote et actinote, donne à ces roches la teinte verdâtre à l'origine de l'expression « roches vertes ».
Roches sédimentaires
Les roches sédimentaires incluent des turbidites (alternances de grès et de mudstones déposées par des courants de densité), des formations de fer et, en position tardive, des conglomérats et grès de type Timiskaming, déposés dans des bassins étroits le long des grandes failles.
Roches plutoniques
De nombreux plutons recoupent les ceintures volcaniques : intrusions synvolcaniques de tonalite et de trondhjémite, plutons syntectoniques à tardi-tectoniques de granodiorite et de monzonite, ainsi que des intrusions alcalines et de type sanukitoïde, étudiées pour leur lien avec certains gisements aurifères.
Subdivisions
Au Québec, les géologues distinguent couramment une zone volcanique nord, plus vaste, et une zone volcanique sud, qui comprend notamment le groupe de Blake River, hôte du camp minier de Rouyn-Noranda. La cartographie détaillée de ces unités est publiée par Géologie Québec et compilée dans le Système d'information géominière (SIGÉOM).
Histoire géologique
La sous-province de l'Abitibi s'est édifiée au Néoarchéen, pour l'essentiel entre environ 2,8 et 2,6 milliards d'années.
Dans la région du lac au Goéland (feuillet SNRC 32F/15), les volcanites et les plutons synvolcaniques ont été datés d'environ 2,791 à 2,696 milliards d'années, tandis que les turbidites y ont été déposées entre environ 2,703 et 2,683 milliards d'années. Cette succession illustre le passage d'un volcanisme abondant, souvent sous-marin, à une sédimentation détritique alimentée par l'érosion de reliefs en formation.
Les séquences volcaniques et sédimentaires ont ensuite été plissées, faillées et métamorphisées au cours de l'orogenèse kénoréenne, épisode de collision et d'accrétion qui a assemblé les sous-provinces du Supérieur vers la fin de l'Archéen. Les travaux de Géologie Québec décrivent une histoire tectonométamorphique commune et de longue durée pour les sous-provinces de l'Abitibi et de l'Opatica.
Après la stabilisation du craton, la sous-province a été recoupée au Protérozoïque par des essaims de dykes de diabase. Au sud, en bordure du Témiscamingue, des roches sédimentaires protérozoïques du Supergroupe huronien reposent en discordance sur le socle archéen. À l'est, l'orogenèse grenvillienne, survenue au Mésoprotérozoïque, a remobilisé la bordure de la sous-province le long du front de Grenville.
Structure et métamorphisme
La structure générale de la sous-province est orientée approximativement est-ouest. Les couches volcaniques et sédimentaires sont fortement redressées, souvent subverticales, et disposées en plis serrés autour des dômes plutoniques.
De grandes zones de déformation parcourent la sous-province sur des centaines de kilomètres. Les plus connues sont :
| Zone de faille | Situation | Importance |
|---|---|---|
| Cadillac–Larder Lake | Limite sud, au contact du Pontiac | Contrôle de nombreux gisements d'or (Malartic, Cadillac, Val-d'Or) |
| Porcupine–Destor | Partie sud, au nord de la précédente | Associée à des gisements aurifères en Ontario et au Québec |
Ces failles crustales ont servi de conduits aux fluides hydrothermaux responsables de la mise en place de l'or orogénique.
Le métamorphisme régional atteint surtout le faciès des schistes verts. Il passe localement au faciès des amphibolites à proximité des plutons et vers les bordures de la sous-province, notamment près du contact avec l'Opatica et le Pontiac. Cette intensité métamorphique relativement faible a permis la préservation de nombreuses textures volcaniques primaires, comme les coussins et les brèches, qui font de l'Abitibi un terrain de référence pour l'étude du volcanisme archéen.
Géologie de surface
Le socle archéen de la sous-province affleure de façon discontinue, car il est en grande partie recouvert de dépôts meubles quaternaires.
À la fin de la dernière glaciation, la fonte de l'inlandsis laurentidien a laissé place au lac proglaciaire Barlow-Ojibway, dans lequel se sont déposées d'épaisses argiles varvées. Ces dépôts forment la « ceinture d'argile » qui caractérise le relief plat de l'Abitibi et a rendu possible l'agriculture dans la région.
Le paysage est également marqué par des formes fluvioglaciaires :
- eskers, longues crêtes de sable et de gravier, dont certains constituent des aquifères de grande qualité exploités pour l'eau potable, comme l'esker Saint-Mathieu-Berry près d'Amos ;
- moraine d'Harricana, vaste complexe interlobaire orienté nord-sud.
Cette couverture complique l'exploration minérale, qui repose largement sur la géophysique, la géochimie des tills et les forages.
Ressources minérales
La sous-province de l'Abitibi est l'une des régions minières les plus productives du monde. Deux grandes familles de gisements y dominent.
Sulfures massifs volcanogènes
Formés sur le plancher océanique archéen par l'activité hydrothermale associée au volcanisme, ces gisements renferment du cuivre, du zinc, de l'or et de l'argent. Au Québec, ils ont donné naissance notamment aux camps de Rouyn-Noranda (mine Horne) et de Matagami, ainsi qu'au gisement aurifère riche en sulfures de LaRonde, dans le secteur de Preissac et Cadillac.
Or orogénique
Les gisements d'or filonien et disséminé sont souvent associés aux grandes zones de faille, en particulier celle de Cadillac–Larder Lake. Ils ont alimenté les camps de Val-d'Or, de Malartic et de Cadillac. D'autres gisements aurifères sont liés aux intrusions alcalines et sanukitoïdes néoarchéennes.
Autres substances
La sous-province contient aussi des indices et gisements de nickel et de cuivre associés aux roches ultramafiques, de lithium dans des pegmatites granitiques ainsi que des formations de fer.
Importance régionale
L'exploitation minière, amorcée à partir des années 1920 avec la mise en valeur du gisement Horne, a structuré le peuplement et l'économie de l'Abitibi-Témiscamingue et d'une partie du Nord-du-Québec. En Ontario, la même sous-province abrite les camps de Timmins et de Kirkland Lake.
Connaissances et cartographie
La sous-province de l'Abitibi est l'un des terrains archéens les plus étudiés au monde. Sa connaissance repose sur plus d'un siècle de levés géologiques réalisés par le gouvernement du Québec, la Commission géologique du Canada, la Commission géologique de l'Ontario, les universités et l'industrie minière.
Au Québec, Géologie Québec, rattaché au ministère des Ressources naturelles et des Forêts, publie des rapports géologiques (série RG), des bulletins, des mémoires et des cartes qui décrivent la lithologie, la tectonique et la métallogénie de la sous-province. Le Système d'information géominière (SIGÉOM) rassemble ces données sous forme numérique, avec les cartes, les affleurements, les forages et les indices minéralisés.
Les travaux de recherche universitaires, notamment à l'Université du Québec à Montréal, à l'Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue et à l'Université du Québec à Chicoutimi, portent sur la géochronologie, l'évolution tectonique et la genèse des gisements. Le programme Lithoprobe, mené dans les années 1990, a par ailleurs fourni des profils sismiques de la croûte de la région.