Analyse des données gravimétriques en forage d'un gisement de sulfures massifs volcanogènes dans un contexte géologique complexe

Un code de modélisation et d'inversion a été développé pour étudier la capacité de la méthode de gravimétrie en forage à explorer les gisements de sulfures massifs volcanogènes dans la région de l'Abitibi, Québec. Deux difficultés importantes viennent entraver son développement : l'acquisition de données lente et coûteuse dans un contexte de forages en quantité limitée et la séparation de l'anomalie associée au gisement de celle causée par la géologie encaissante et par la structure régionale. L'objectif principal de ce projet de maitrise est d'analyser ces deux problèmes majeurs en modélisant et inversant les réponses d'un modèle synthétique. Les objectifs spécifiques sont l'optimisation de l'acquisition des données en forage et la séparation de la régionale et de la résiduelle. Pour calculer les réponses du modèle synthétique, la méthode de modélisation décrite par Li et Chouteau (1998) a été utilisée. L'inversion est basée sur l'inversion stochastique développée par Shamsipour et al. (2010) pour les données de surface, adaptée ici aux mesures en forage. Le modèle étudié est celui d'un gisement de sulfures massifs volcanogènes typique de la région de l'Abitibi. Lors de la prise de données, trois paramètres sont importants : le nombre de forages dans lesquels les réponses gravimétriques ont été mesurées, la position de ces forages par rapport au gisement, et l'intervalle des données dans les forages. Puisque la gravimétrie en forage est une méthode géophysique relativement coûteuse, il est important de bien connaître l'influence de ces paramètres pour pouvoir les optimiser. Un minimum de trois forages bien positionnés par rapport à la cible est requis pour bien positionner la structure recherchée. Lorsque quatre forages situés à portée du gisement sont utilisés celui-ci peut être positionné avec certitude. Dans le cas où la gravimétrie est utilisée pour évaluer un gisement, quatre forages au moins sont requis dont un forage interceptant le gisement, et des contraintes de densités ou de gradients fixes doivent être appliquées. Un pas de mesure de 10m est fortement recommandé. Si la position du gisement est connue, un bon compromis est d'utiliser un pas de mesure plus grand lorsque le forage est situé loin du gisement pour déterminer l'anomalie régionale et un pas de mesure de 10m lorsque le forage s'approche du gisement.

Abstract

A forward modeling and an inversion code have been developed to study the use of the borehole gravity method for exploration of volcanogenic massif sulphides (VMS) deposits in the Abitibi region of Quebec. Two problems are associated with the gravity method: acquiring data can be a long and costly method in the context where there is a limited quantity of boreholes and the separation of the response caused by the immediate or local geology and the response of deeper and farther formations called the regional. The principal objective of this master's project is to analyse those two major problems by modelling and inverting synthetic data. The specific objectives are the optimisation of the data acquisition settings and the regional-residual anomaly separation. The forward modeling method is based on the prismatic method described by Li and Chouteau (1998). A stochastic approach developed by Shamsipour et al. (2010) is chosen for the inversion and was adapted for borehole data. A density model of a typical VMS ore deposit was designed based on a number of well-known mines in the region of Rouyn-Noranda, Val-d'Or and Matagami. The data acquisition settings include the number of boreholes, their location and data collection sampling in the boreholes. Since the borehole gravity method is a costly geophysics method, it is best to know well the influence of the data acquisition settings to be able to optimise them. A minimum of three boreholes within appropriate distance from the target is required to locate any structure. When four boreholes situated at the detectability range of the deposit are used, it can be located with precision. In the scenario where the borehole gravity method is used to calculate the excess mass of a deposit and to define its structure, at least four boreholes should be used with one intercepting the deposit and fixed densities or gradient constraints must be applied. A 10m sampling interval is recommended. If the position of the deposit is known, a good compromise is to use a larger interval far from the deposit and use a 10m interval when the borehole is closer to the deposit.