Caractérisation pétrophysique du gisement cuprifère de Highland Valley(Colombie-Britannique)

Le projet « Ore Footprints » du Conseil d'Innovation Minier du Canada (CMIC) et du Conseil de Recherche en Sciences Naturelles et en Génie du Canada (CRSNG-NSERC) avait comme objectif de déterminer les signatures caractéristiques propres à trois grands gisements du Canada. Le présent travail a été axé sur le gisement de cuivre porphyrique d'Highland Valley Copper de la compagnie minière TECK Ressources situé au sud-ouest de la ville de Kamloops en Colombie-Britannique. Les propriétés physiques (susceptibilité magnétique, densité, porosité, résistivité, chargeabilité, temps de relaxation et rayonnement gamma) des différentes unités lithologiques, incluant les différents types d'altération et de minéralisation, de la propriété Highland Valley Copper ont été mesurées à diverses échelles, pour une variété de séparations, à l'aide de trois approches. La première approche consistait en des mesures sur 640 échantillons de forage ou de surface; la deuxième, en des levés de microgéophysique sur huit différents affleurements en tentant de caractériser le plus d'unités lithologiques possible et finalement la troisième en des levés de diagraphies en forage. Douze trous de forage ont fait l'objet de diagraphies. Le but de ces travaux était de générer une base de données utile pour définir l'empreinte du gisement et pour interpréter les données géophysiques. Les résultats d'analyses en composantes principales des propriétés physiques des échantillons qui ont été récoltés par de multiples intervenants dans ce projet semblent démontrer que la susceptibilité magnétique et la densité affichent des comportements de variabilités similaires, une variabilité similaire également entre la chargeabilité et la résistivité, mais indépendamment de la susceptibilité magnétique et de la densité. La porosité affiche une corrélation inverse avec le magnétisme et la densité. Les corrélations de surface faites avec différents index d'altérations indiquent que la susceptibilité magnétique décroît avec l'augmentation de l'altération argilique. Les résultats de mesures de la résistivité électrique complexe dans le domaine de fréquence, effectués sur des carottes de 2,5 cm de diamètre et 8 cm de longueur semblent indiquer un comportement particulier qui se traduit par des phases élevées, soit de l'ordre de 120 à 700 mrad, entre les fréquences 1x10-2 Hz et 1Hz lorsqu'il y a présence de sulfures massifs, disséminés ou interconnectés. Les fréquences associées aux maximums semblent varier légèrement en fonction du type de sulfure en présence (Py, Cpy, Bn). Les altérations en muscovite et kaolinite démontrent également une variation de l'ordre de 50 mrad, mais cette fois dans la fourchette située entre 1Hz et 1x102Hz. Les résultats de diagraphies réalisées en collaboration de la compagnie Teck ainsi que de moi-même en tant qu'assistant, affiche une signature assez typique lorsqu'il y a minéralisation élevée en Cu, soit une baisse de susceptibilité magnétique, une hausse de chargeabilité et une baisse de résistivité. Dans quelques cas, une hausse de l'altération potassique (K/Al) et une baisse de l'altération sodique (N/Al), semblent être associées avec les zones minéralisées affichant aussi une augmentation du compte gamma. Des mesures ont montré une bonne corrélation entre la diminution de la susceptibilité magnétique sur des zones d'affleurement et la présence de structures d'altérations visibles. Des cartes de propriétés physiques mesurées à la surface d'affleurements suggèrent deux populations de susceptibilité magnétique, densité et porosité dans l'unité Bethsaida. Les contrastes se manifestent entre la zone minéralisée et la zone non minéralisée. La résistivité et la chargeabilité semblent indiquer des valeurs élevées près des centres minéralisés, indiquant une forte présence de grains métalliques chargeables, mais dans une matrice résistive comme le quartz par exemple. La signature pétrophysique la plus significative à l'échelle du batholithe résultant de ces travaux s'exprime par des réponses magnétiques distinctes associées aux altérations. Un index d'altération a été élaboré à l'aide des mesures magnétiques basées sur les observations des différentes susceptibilités magnétiques pour les différents faciès du batholithe. Pour quelques faciès du batholithe, les index d'altération montraient une bonne correspondance avec les altérations cartographiées en surface.

Abstract

The Ore Footprints Project of the Mining Innovation Council of Canada (CMIC) and the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC-NSERC) had the objective of identifying signatures for three major deposits in Canada. This work focused on the Highland Valley Copper Porphyry Copper Deposit of the TECK Resources Mine located southwest of the town of Kamloops, British Columbia. The physical properties (magnetic susceptibility, density, porosity, resistivity, chargeability, relaxation time and gamma radiation) of the different lithological units, including the different types of alteration and mineralization, of the Highland Valley Copper property were measured at various scales, for a variety of separations, using three approaches. The first approach consisted of measurements on 640 drill or surface samples; the second, in microgeophysical surveys on eight different outcrops, attempting to characterize as many lithological units as possible; and finally, the third in well logging surveys. Twelve boreholes were logged. The purpose of this work was to generate a useful database to define the footprint of the deposit and to interpret the geophysical data. The results of principal component analyze of the physical properties of the samples that were collected by multiple stakeholders in this project seem to demonstrate that magnetic susceptibility and density show similar variability behaviors. Similar variability also exists between chargeability and resistivity, but independently of magnetic susceptibility and density. Porosity displays an inverse correlation with magnetism and density. Surface correlations made with different indexes of alteration indicate that magnetic susceptibility decreases with increasing argillic weathering. The results of measurements of the complex electrical resistivity in the frequency domain, carried out on cores 2,5 cm in diameter and 8 cm long, seem to indicate a particular behavior which results in high phases between the frequencies 1x10-2 Hz and 1Hz when there is massive sulphides, disseminated or interconnected. The frequencies associated with maximums seem to vary slightly depending on the type of sulphide present (Py, Cpy, Bn). The muscovite and kaolinite alterations also show greater variation in phase, but this time in the range between 1Hz and 1x102Hz. Collaborative logging results from the Teck Company and myself as an assistant show a fairly typical signature when there is high Cu mineralization, a decrease in magnetic susceptibility, an increase in chargeability and a drop in resistivity. In some cases, an increase in potassium alteration (K / Al) and a decrease in sodium alteration (N / Al) appear to be associated with the mineralized zones also showing an increase in the gamma count. Measurements have shown a good correlation between the decrease in magnetic susceptibility on outcrop areas and the presence of visible alteration structures. Maps of physical properties measured at the outcrop surface suggest two populations of magnetic susceptibility, density, and porosity in the Bethsaida unit. Contrasts occur between the mineralized zone and the non-mineralized zone. Resistivity and chargeability seem to indicate high values near mineralized centers, indicating a strong presence of chargeable metallic grains, but in a resistive matrix such as quartz for example. The most significant petrophysical signature at the batholith scale resulting from this work is expressed by distinct magnetic responses associated with alterations. An alteration index was made using magnetic measurements based on the observations of the different magnetic susceptibilities for the different facies of the batholith. For some facies of the batholith, the weathering indexes had good matches with the surface mapped alterations.