Behaviour of zirconium, niobium, yttrium and the rare earth elements in the Thor Lake rare-metal deposit, Northwest Territories, Canada

The Thor Lake rare-metal (Zr, Nb, Y, REE, Ta, Be, Ga) deposit in the Northwest Territories of Canada represents one of the largest resources of zirconium, niobium, yttrium and the heavy rare earth elements in the world. Much of the potentially economic mineralization was concentrated by magmatic processes. However, there is also evidence of remobilization of Zr, Y and REE by hydrothermal fluids. Geologically, the deposit is situated at the southern edge of the Slave Province of the Canadian Shield, within the 2150 Ma alkaline to peralkaline Blachford Lake Complex (Davidson, 1978).The rare metal mineralization occurs in two sub-horizontal tabular layers in the Nechalacho deposit, an upper and a lower zone, with Zr hosted primarily by zircon, Nb primarily by ferrocolumbite and fergusonite-(Y), and Y + HREE by fergusonite-(Y) and zircon. The LREE are hosted by monazite-(Ce), allanite-(Ce), bastnäsite-(Ce) and parisite-(Ce)/synchysite-(Ce).A model is proposed in which REE and HFSE enriched layers were formed by injection of separate miaskitic and agpaitic magmas, to form an upper zone rich in zircon and a lower zone rich in eudialyte. Primary eudialyte was later altered to zircon-fergusonite-(Y)-bastnäsite-(Ce)-parisite-(Ce)/synchysite-(Ce)-allanite-(Ce)-albite-quartz-biotite-fluorite-kutnahorite-hematite-bearing pseudomorphs by an inferred fluorine-enriched magmatic hydrothermal fluid. Yttrium and REE were also mobilized from the cores of primary zircon crystals in the upper zone and locally precipitated as fergusonite-(Y) along micro-fractures. Hydrothermal fluids altered the distribution of REE, within the upper and lower mineralized zones, locally enriching and depleting them, and created a set of secondary minerals which will be the main target of future exploitation.Le gisement de terres rares (Zr, Nb, Y, REE, Ta, Be, Ga) de Thor Lake situé dans les Territoires du Nord-Ouest, Canada, représente l'une des plus grandes ressources de zircon, niobium, yttrium et des éléments du groupe des terres rares lourdes (REE) au monde. Une partie importante des minéralisations reconnues comme potentiellement économiques résulte de processus magmatiques. Il existe également des évidences d'une remobilisation du Zr, Y et REE par des fluides hydrothermaux. Le gisement se situe sur le versant méridional de la Province de l'Esclave dans le Bouclier canadien, dans les unités de roches alkalines à perakalines du Complexe du lac Blachford datées à 2150 Ma (Davidson, 1978).La minéralisation de métal rare est associée à deux couches tabulaires sub-horizontales formant une zone supérieure et une zone inférieure. Le Zr est principalement associé au zircon; le Nb à la ferrocolumbite et la fergusonite-(Y); et Y + HREE à la fergusonite-(Y) et au zircon. Les LREE sont quant à eux associés à la monazite-(Ce), l'allanite-(Ce), la bastnäsite-(Ce) et la parisite(Ce)/synchysite-(Ce).Nous proposons un modèle dans lequel les couches enrichies en REE et HFSE résultent d'injections indépendantes de magmas miaskitique et agpaitique pour former une zone supérieure riche en zircon et une zone inférieure riche en eudialyte. L'eudialyte primaire a été altérée par des fluides hydrothermaux d'origine magmatiques enrichis en fluor et se manifeste comme des pseudomorphes de zircon-fergusonite-(Y)-bastnäsite-(Ce)-parisite-(Ce)/synchysite-(Ce)-allanite-(Ce)-albite-quartz-biotite-fluorite-kutnahorite-hematite. L'yttrium et les REE ont été remobilisés dans des zircons primaires de la zone supérieure et précipités localement en fergusonite-(Y) dans des microfractures. Les fluides hydrothermaux ont affectés la distribution des REE dans les zones minéralisées supérieure et inférieure en les enrichissant et les appauvrissant localement et créant ainsi une suite de minéraux secondaires qui feront l'objet d'une future exploitation