Valorisation des carottes de forage d'exploration minière grâce au perfectionnement du Laboratoire mobile de caractérisation physique, minéralogique et chimique des roches (LAMROC)

Les carottes de forage au diamant, qui représentent pourtant la dépense principale dans les programmes d’exploration minière avancés, sont présentement sous-utilisées. L’acquisition de données de propriétés physiques, géochimiques et minéralogiques sur les carottes de forage permet un grand nombre d’applications géoscientifiques. Ceci peut être rendu possible grâce au Laboratoire mobile de caractérisation physique, minéralogique et chimique des roches (LAMROC) de l’Institut national de la recherche scientifique (INRS).

Objectifs

L’objectif général du projet de recherche soutenu par le FRQNT était la valorisation des carottes de forage d’exploration minière grâce au perfectionnement du LAMROC. Les objectifs spécifiques étaient de (1a) acquérir des données avec le LAMROC sur le plus de forages possibles, dans le secteur de la mine de sulfures massifs volcanogènes Bracemac-McLeod, afin d’avoir une base de données dense dans un secteur d’intérêt; (1b) valider l’utilisation de paramètres spectraux infrarouges pour semi-quantifier la composition des micas blancs et des chlorites; (1c) estimer le sodium à partir des autres éléments géochimiques mesurés par le LAMROC; (2a) valider les résultats de la spectrométrie infrarouge en termes de proportions de micas blancs et de chlorites; (2b) développer une librairie spectrale spécifique à Matagami; (3) tester les mesures des analyseurs à FRX portatifs sur des roches en poudre et les comparer avec des mesures in situ sur les carottes de forage; et (4) perfectionner les outils d’analyse statistique multivariée applicables à l’exploration minière.

Résultats obtenus

Deux étés de terrain ont eu lieu à Matagami (2014, 2015), avec une équipe de trois personnes : Nathalie Schnitzler (étudiante de maitrise), Alexandre Bourke (professionnel de recherche), et une stagiaire de premier cycle chaque été, le tout  sous la supervision de Pierre-Simon Ross (professeur). Neuf forages ont fait l’objet d’analyses complètes au LAMROC et de descriptions géologiques détaillées. Les forages vont de la lentille de sulfures McLeod jusqu’à 1,5 km vers l’ESE, ce qui permet de voir comment les propriétés varient en fonction de la distance du gisement. Nous avons notamment montré que la composition des micas blancs varie en fonction de la distance au gisement (objectif 1a). Bourke et Ross ont confirmé la validité de l’utilisation de caractéristiques spectrales des chlorites et des micas blancs pour l’exploration grâce à des mesures de composition de micas blancs et de chlorites à la microsonde électronique sur une vingtaine d’échantillons couvrant la gamme des compositions possibles dans le secteur Bracemac-McLeod (objectif 1b). Le sodium a été estimé par Schnitzler et Erwan Gloaguen (professeur) à partir des autres éléments mesurés par le LAMROC avec la méthode des Random Forest, une technique d’apprentissage automatique (machine learning) (objectif 1c).

Bourke et Ross ont comparé les proportions de micas blancs et de chlorites dans un groupe de 21 échantillons de Matagami selon deux méthodes : la spectrométrie infrarouge avec le logiciel TSG Core (résultats du LAMROC), et la diffraction des rayons X (raffinement de Rietveld) en laboratoire. La corrélation est bonne, ce qui valide nos résultats minéralogiques (objectif 2a). Pour la librairie spectrale spécifique à Matagami, les données sont acquises et l’interprétation reste à faire (objectif 2b).

Par rapport à l’objectif 3, Bourke et Ross ont réalisé une étude géochimique de 27 échantillons. Les mesures de FRX portatif ont été faites in situ et aussi sur les échantillons broyés et pulvérisés, le tout étant comparé aux résultats de la géochimie traditionnelle. Ceci a permis d’établir que la préparation des échantillons n’améliore pas la précision analytique ni l’exactitude des résultats de FRX portatif, mais que la variabilité des mesures due à l’hétérogénéité minéralogique est grandement minimisée avec les poudres. Toutefois, nous avons montré que pour les profils géochimiques multiéléments à haute résolution spatiale le long des forages, les données in situ lissées sont appropriées.

Pour atteindre l’objectif 4, la diversification des outils d’analyse statistique multivariée, Schnitzler et Gloaguen ont utilisé des algorithmes de bagging qui offrent une grande flexibilité dans le nombre de variables et leur nature. L’ensemble d’entraînement consistait en quelques forages ayant la géochimie, ainsi que les mesures du LAMROC. L’algorithme a ensuite été appliqué à un sous-ensemble test, mais aussi aux autres forages ne contenant que les données du LAMROC. Les résultats de la calibration et du test ont montré des bonnes corrélations.

Nos travaux feront l’objet d’articles scientifiques, dont un est déjà publié (Bourke et Ross, 2016, Geochemistry: Exploration, Environment, Analysis, v. 16).

Retombées actuelles et prévues

Ce projet a permis de perfectionner le LAMROC, qui était au début du projet le seul laboratoire du genre dans le monde. Un laboratoire similaire est désormais (mi-2016) en cours de développement en Australie, mais pour l’instant le Québec reste un leader international des mesures multiparamétriques sur les carottes de forage d’exploration minière, et de l’interprétation de ces mesures. Le projet a aussi permis aussi de former du personnel qualifié. Le projet se continue pour une dernière année pour compléter les travaux, notamment le projet de maitrise.