The Bowone and Binebase Au (Ag-Cu) deposits are related prospects, located 1 km apart on the volcanic island of Sangihe, Northeastern Indonesia. The deposits occur at the southern and oldest end of the island, and are hosted in Quaternary volcanic and volcaniclastic formations. Each deposit has a supergene and hypogene mineralized zone, although only the supergene zone of the Binebase deposit is of significant thickness. This thesis focuses on the hypogene zones of the deposits, and was undertaken with the goal of understanding the formation of high-sulphidation epithermal precious metal (Au, Ag) deposits. The hypogene mineralized zones at both Bowone and Binebase are spatially related to intense advanced (quartz, pyrite, pyrophyllite, natroalunite, alunite and kaolinite) and intermediate (quartz, pyrite, kaolinite, dickite and illite) argillic alteration that resulted in enhanced secondary porosity and silica-rich zones. However, vuggy or residual silica, which is characteristic of high-sulphidation epithermal deposits, is poorly developed. The mineralization occurred in three stages: 1) early gold-bearing pyrite (Pyrite I) in textural equilibrium with advanced and intermediate argillic alteration; 2) replacement and veining of massive gold-bearing Pyrite II and; 3) barite-enargite (Au and Ag bearing) veins. In each stage, gold and silver are hosted in pyrite and locally enargite, either in solid solution or as nanoparticles. The occurrence of gold-bearing pyrite in textural equilibrium with hydrothermal alteration minerals that are widely considered to have formed from condensed acidic vapours shows that the same fluids were also mineralizing, and transported gold (and other metals).The metals likely originated from an oxidizing felsic magma that was emplaced at high crustal levels and exsolved a low-density supercritical fluid into which the metals partitioned preferentially. The metals were transported by this fluid (which evolved to vapour on cooling) as hydrated species that ascended through the volcanic pile via fractures and zones of enhanced permeability. The fluid condensed at depths between 920 and 1260 m to form an acidic liquid with a pH between 0.5 and 4. The temperature ranged between 250 and 340°C and ∆ logfO2 (HM) was between -1 and +4. At high fluid/rock ratios, advanced argillic assemblages formed, whereas at low fluid/rock ratios, an intermediate argillic I and a distal intermediate argillic II alteration assemblage formed. The alteration also created porosity through the dissolution of minerals. The metals accumulated in zones of high fluid/rock ratios controlled by sub-vertical conduits and porosity of the sub-horizontal host rocks, where they were concentrated by adsorption onto the faces of pyrite crystals and incorporated in the pyrite through substitution for Fe or deposition as nanoparticles.Pyrite contains Ag, As, Au, Bi, Co, Cu, Fe, Ni, Pb, S, Sb, Se, Te and Zn. Pyrite I is host to an average of 1.1 ppm Au and 33.0 ppm Ag, pyrite II contains an average of 3.0 ppm Au and 80.6 ppm Ag, and enargite 0.53 ppm Au and 101.6 ppm Ag. Although there is a correlation between Au and As concentration, the absolute arsenic content is lower than in other deposits containing auriferous pyrite; it averages 329.7 ppm in Pyrite II. Pyrite II has the highest concentration of minor and trace elements overall, and contains up to 6.0 wt% Cu. Imaging by EMPA shows that growth and sector zones are common in Pyrite II. They are made evident by differences in the distribution of Cu and other elements. The anomalously high concentration of Cu and presence of both growth and sector zoning in Pyrite II enabled development of a tool for assessing relative changes in physicochemical conditions. Partition coefficients determined for Cu between paired sector zones in Pyrite II, showed that Cu, Au (and other metals) were preferentially incorporated in pyrite during periods when physicochemical conditions were stable. / Les gîtes d'or (cuivre-argent) Bowone et Binebase de l'île volcanique Sangihe, se trouvent à l'extrémité sud de l'île, sont associés aux formations volcaniques et volcano-sédimentaires quaternaires et sont géologiquement associés. Chaque gîte possède des minéralisations supergènes et hypogènes. Cette thèse porte principalement sur les zones hypogènes de chacun des gisements et a été réalisée dans le but de comprendre la formation des gîtes d'Au-Ag sulfato-acides. Les zones hypogènes minéralisées de Bowone et Binebase sont spatialement liées à une forte altération de style argileuse avancée (quartz, pyrite, pyrophyllite, natroalunite, alunite et kaolinite) et argileuse intermédiaire (quartz, pyrite, kaolinite, dickite et illite) qui ont produit des zones de porosité secondaire et des zones riches en silice. La minéralisation s'est effectuée en trois étapes : 1) formation de pyrite aurifère précoce (Pyrite I), en équilibre textural avec les altérations argileuses avancée et intermédiaire, 2) remplacement par la pyrite aurifère massive (Pyrite II), associé à la mise en place de veines, et 3) formation de veines de barite et d'énargite aurifères et argentifères. A chaque étape, l'or et l'argent sont associés à la pyrite et localement à l'énargite. La présence de la pyrite aurifère en équilibre textural avec des minéraux d'altération hydrothermale, qui sont considérés comme s'étant formés à partir de vapeurs acides condensées, montre que ces mêmes fluides ont également été minéralisant et ont transporté l'or et les autres métaux. Les métaux sont vraisemblablement issus d'un magma felsique oxydant. Ce magma aurait produit par exsolution un fluide supercritique de faible densité au sein duquel les métaux auraient été préférentiellement concentrés et par la suite été transportés par ce fluide, sous forme hydratée, à travers la séquence de roches volcaniques via les fractures et les zones de perméabilité accrue. Le fluide s'est condensé à des profondeurs entre 920 et 1260 m pour former un liquide acide avec un pH entre 0,5 et 4. La température a varié entre 250 et 340 °C pour un ∆ logfO2 (HM) compris entre -1 et +4. Pour des rapports fluide/roche élevés, les assemblages argileux avancés se sont formés, alors que pour des rapports fluide/roche faibles, l'altération a conduit à la formation d'assemblages argileuse intermédiaire et intermédiaire distale (I et II) et a également créé de la porosité par dissolution. Les métaux accumulés dans les zones de rapports fluide/roche élevés ont été contrôlés par la présence de conduits sub-verticaux et par la porosité sub-horizontale des roches encaissantes, où ils se sont concentrés, par adsorption sur les faces cristallines de la pyrite.La pyrite analyser contient les éléments suivants : Ag, As, Au, Bi, Co, Cu, Fe, Ni, Pb, S, Sb, Se, Te et Zn. La pyrite I se caractérise par un contenu moyen de 1,1 ppm Au et 33,0 ppm Ag, alors que la pyrite II contient en moyenne 3,0 ppm Au et 80,6 ppm Ag, et l'énargite 0,53ppm Au et 101,6 ppm Ag. Bien qu'il existe une corrélation entre les concentrations d'or et d'arsenic, la concentration absolue d'arsenic est plus faible que dans les autres dépôts contenant da la pyrite aurifère puisqu'elle est, en moyenne, de 329,7 ppm pour la pyrite II. La pyrite II montre la plus forte concentration d'éléments traces et contient, jusqu'à 6,0 % en poids de cuivre. L'imagerie par microsonde électronique montre que les zones de croissance et les zonations de secteur sont fréquentes dans la pyrite II. La concentration anormalement élevée de cuivre et la présence des zones de croissance et de secteur au sein de la pyrite II ont permis le développement d'un outil pour évaluer des changements relatifs de conditions physico-chimiques. Les coefficients de partage déterminés pour le cuivre entre les secteurs de la pyrite II montrent que les métaux ont été préférentiellement incorporés dans la pyrite pendant les périodes où les conditions physico-chimiques étaient stables.

As a result of the recent increase in demand for the rare earth elements, the newly discovered Misery syenitic intrusion is attracting considerable exploration interest. This REE-Zr-Nb prospect is located 200km east of Schefferville and 70km south of Strange Lake in Québec, Canada. It is a 6km wide, ring-shaped intrusion conspicuous on aeromagnetic maps that was emplaced within the Mistastin Batholith, a large Elsonian age granitoid body, which intrudes Paleoproterozoic rocks of the Churchill Province. The Misery intrusion displays a gradational contact with its host, the Misastin rapakivi granite. Both have an A-type affinity and similar trace element composition. The Misery syenites are therefore interpreted to be a late differentiate product of the Mistastin batholith. The dominant exposed lithology (much of the intrusion is covered by a lake) is a felsic syenite, which is mainly composed of perthitic K-feldspar and 1 to 10 volume% of interstitial ferromagnesian minerals, namely fayalite, hedenbergite, ferropargasite and annite (iron rich biotite); the accessory minerals are quartz, iron oxides (magnetite, Ti-rich magnetite and ilmenite), zircon, fluorite, apatite and britholite. A melanocratic unit, ferrosyenite, which contains up to 50 volume % ferromagnesian minerals, including cumulate fayalite and hedenbergite, occurs as amoeboid-like inclusions in the felsic syenite. The ferrosyenite is interpreted to have formed by fractional crystallization of ferromagnesian minerals leaving behind a residual magma which produced the felsic syenites. With continued fractional crystallization, the felsic syenites became more enriched in alkali and silica, and only became saturated with ferromagnesian at a very late stage explaining the interstital crystallization of the latter in the perthite-dominated felsic syenites. The bulk of the REE mineralization (dominantly LREE) is concentrated in pods and layers as hydroxyapatite. Much of this mineralization accumulated through gravity settling in felsic syenite and ferrosyenite, commonly in association with magnetite. The hydroxyapatite crystals were partly or completely replaced by britholite-(Ce), which further concentrated the REE, and crystallized from post-magmatic hydrothermal fluids, which reacted with the magmatic hydroxyapatite. Locally, the felsic syenites underwent sodic metasomatism and where this occurred, the REE were remobilised again to form fluorocarbonate minerals (bastäsite-(Ce), parisite-(Ce) and synchysite-(Ce)). The Misery intrusion and the Mistastin granitoids surrounding it were cut by numerous narrow dykes composed mainly of quartz, fayalite, zircon and fergusonite-(Y). These dykes are interpreted to be products of a FeO-SiO2-rich melt that separated from the main syenite melt and into which Zr and Nb were preferentially fractionated. These dykes represent a new and interesting target for HREE exploration. / La demande grandissante en éléments de terres rares (ÉTR) a provoqué un fort intêret pour l'exploration de l'intrusion syénitique de Misery récemment découverte. Ce prospect d'ÉTR-Zr-Nb est situé 200 km à l'est de Schefferville et 70km au sud de Strange Lake, Québec, Canada. Elle se présente sous la forme d'une anomalie circulaire de 6km de large bien définie sur la carte du gradient magnétique. Elle est intrusive dans le batholite de Mistastin, d'âge Mesohelikien, qui lui-même est intrusif dans la Province Paléoprotérozoïque de Churchill. L'intrusion syénitique de Misery présente un contact graduel avec son encaissant : le granite rapakivi du batholite de Mistastin. Ces deux intrusions sont caractérisées par une affinité de type A et une composition similaire en élements en traces. Les syénites de Misery sont donc interprétées comme étant le produit tardif de la différentiation du batholite de Misastin. La lithologie dominante affleurante (une grande partie de l'intrusion est couverte par un lac) est une syénite felsique principalement constituée de feldspaths potassiques perthitiques et de 1 à 10 volume % de minéraux ferromagnésiens interstitiels. Ces minéraux sont: la fayalite, l'hédenbergite, la ferropargasite, la ferroédénite et l'annite (biotite riche en fer). Les minéraux accessoires sont le quartz, l'oxyde de fer (magnétite, titano-magnétite et ilménite), le zircon, la fluorine, l'apatite et la britholite-(Ce). Une lithologie nommée ferrosyénite est présente sous forme d'inclusions amigdalaires dans la syénite felsique. Elle est constituée d'environ 50 volume % de minéraux ferromagnésiens formant des cumulats de fayalite et d'hédenbergite. La ferrosyénite se serait formée par cristallisation fractionnée des minéraux ferromagnésiens produisant la syénite felsique comme magma résiduel. Celle-ci est devenue de plus en plus enrichie en alkalins et en silice et donc très tardivement saturée en ferromagnésiens, expliquant leur cristallisation interstitielle entre les feldspaths potassiques.L'essentiel de la minéralisation en ÉTR est dominée par les éléments de terres rares légères. Ils sont concentrés principalement dans des couches ou des amas d'hydroxyapatite accumulés par gravité dans la syénite felsique et ferrosyénite souvent associés à des oxydes de fer. Les cristaux d'hydroxyapatite ont été partiellement, voir complètement remplacés par de la britholite-(Ce), en réagissant avec un fluide post-magmatique, provoquant une surconcentration des ÉTR. Localement, la syénite felsique a subi un métasomatisme sodique qui a remobilisé les ÉTR dans cette partie pour former des fluorocarbonates de terres rares tels que la bastnaesite-(Ce), la parisite-(Ce) et la synchysite-(Ce). L'intrusion syénitique de Misery et les granitoïdes du batholite de Mistastin encaissant ont été recoupés par de nombreux petits dykes, composés essentiellement de quartz, fayalite, zircon et fergusonite-(Y). Ils sont interprétés comme étant le produit résiduel d'un magma riche en FeO-SiO2 qui s'est séparé de la syénite principale et dans lequel le Zr et le Nb ont fractionné préférentiellement. Ces dykes représentent une nouvelle découverte et une cible intéressante pour l'exploration des éléments de terres rares lourdes.

Both tectonics and climate profoundly influence orogenisis, but specifics regarding the forcings, interactions and feedbacks are still largely unclear. This study addresses the evolution of the Cordillera Blanca Mountain Range of northern Peru: an elevated, high-relief, 200 km long string of glaciated peaks comprising the spine of the Andes. Extension along the Cordillera Blanca Detachment Fault (CBDF) actively produces relief along the western flank of the range, exceeding several kilometers in many areas. Abundant records of past glaciations span from >440 ka to the present in the form of moraine and bog deposits. Thus, tectonics (active faulting) and climate (glacial erosion) are operating in tandem to produce some of the highest topography in the western hemisphere. Understanding these processes in the Cordillera Blanca will provide an invaluable perspective into tectonic and climatic effects on orogenisis.Through the combined use of cosmogenic 10Be, low temperature thermochronology and digital terrain analysis, I explore the erosional and morphologic history of the range over a variety of spatial and temporal scales. Significant variations in modern range elevation (maximum, mean, modal and minimum), relief (local and within basins) and slope (maximum, mean and minimum) exist along the strike of the range, potentially reflecting the combined effects of variable displacement along the CBDF and varying degrees of glacial erosion. The morphology of the adjacent supradetachment basin varies as well, containing zones with distinct styles of faulting and basin growth, likely defined in part by the segmentation history of the CBDF. By combining Holocene-scale 10Be basin-averaged erosion rates with new thermochronologic data, I expand the known denudation history of the range. These two datasets constrain the exhumation and erosional history of the range-forming Cordillera Blanca Batholith from the late Miocene to Holocene, and expand the thermal history of the range southwards to include the older Carhuish Stock. Two new vertical 10Be exposure age transects allow comparison of fluvial incision rates within the Cordillera Blanca Batholith and the older Coastal Batholith. Incision rates from the site in the Cordillera Blanca record uplift on the order of ~1 mm yr-1, and potentially place a minimum constraint on CBDF slip rates at this location. Incision rates from the Coastal Batholith are twice as fast (~2 mm yr-1) possibly representing large-scale regional uplift. Exhumation rates and erosion rates generally fall between 0.01 and 0.5 mm/yr, suggesting a fairly continuous state of erosion over long-term (10^6 yrs) to recent (<10^3 yrs) time scales. Aside from a seemingly isolated zone of elevated erosion rates, no trends are observed along the strike of the mountain range. As the CBDF is believed to display variable slip-rates along strike, it seems that associated base level lowering is not a first order control on basin-averaged erosion rate. / Bien qu'il soit établi que la tectonique et le climat influencent profondément l'orogénèse, plusieurs questions demeurent en ce qui a trait aux forçages, interactions et rétroactions. Cette étude se penche sur l'évolution de la cordillère Blanche, dans le nord du Pérou : une chaîne de sommets glacés à haut relief de 200 km de longueur, épine dorsale des Andes. L'extension le long de la faille de détachement de la cordillère Blanche (FDCB) cause la formation de relief sur le flanc ouest de la chaîne sur plusieurs kilomètres dans certaines zones. D'abondantes traces de glaciations passées, datant de plus de 440 ka jusqu'à la période actuelle, sont présentes sous forme de dépôts de moraines et de tourbières. Donc, la tectonique (mouvements de failles actives) et le climat (érosion glaciaire) opèrent en tandem pour produire l'une des topographies les plus accidentées de l'hémisphère ouest. Une évaluation pointue des procédés en cause dans la cordillère Blanche permettra une meilleure compréhension des effets de la tectonique et du climat sur l'orogénèse. En utilisant une combinaison de datation par l'isotope cosmogénique 10Be, de thermo-chronologie de basse température et d'analyse de modèles numériques de terrain, cette étude explore l'historique d'érosion et morphologique de la chaîne sur plusieurs échelles spatiales et temporelles. De variations significatives d'altitude moderne de la chaîne (maximale, moyenne, modale et minimale), de relief (local et en bassin) et de pente (maximale, moyenne et minimale) existent le long de la chaîne et sont potentiellement dues aux effets combinés de mouvements variables le long de la FDCB et de différents degrés d'érosion glaciaire. La morphologie du bassin de supra-détachement adjacent varie également et contient des zones dotées de styles distincts de faille et de développement de bassin, probablement définis en partie par l'historique de segmentation de la FDCB. En combinant les rythmes d'érosion (âges 10Be, moyennes de bassin à l'échelle holocène) avec de nouvelles données thermo-chronologiques, ces travaux augmentent l'étendue connue de l'historique de dénudation de la chaîne. Ces deux bases de données documentent l'historique d'exhumation et d'érosion du batholithe de la cordillère Blanche depuis la fin du Miocène jusqu'à l'Holocène et étendent l'historique thermal de la chaîne vers le sud pour inclure le plus ancien Carhuish Stock. Deux coupes d'âges d'exposition verticale par 10Be permettent une comparaison des rythmes d'incision fluviale au sein du batholithe de la cordillère Blanche et du plus ancien batholithe côtier. Les rythmes d'incision au site de la cordillère Blanche indiquent un soulèvement d'environ 1 mm par an et suggèrent un glissement minimal de la FDCB de cet ordre à cet endroit. Les rythmes d'incision au batholithe côtier sont deux fois plus rapides (~2 mm par an), possiblement dû à un soulèvement d'échelle régionale. Les rythmes d'exhumation et d'érosion sont généralement de 0.01 à 0.5 mm par an, indiquant une érosion continue sur le long (10^6 années) et court terme (<10^3 années). Outre une zone isolée de rythmes d'érosion apparemment élevés, aucune tendance n'est observée le long de la chaîne de montagnes. Comme la FDCB est connue pour ses rythmes de glissement variables le long de la chaîne, il semble que l'abaissement du niveau de base associé ne soit pas un contrôle de premier ordre sur les rythmes d'érosion moyens à l'échelle du bassin.

The design of buried pipes requires the consideration of full contact between the pipe and the surrounding soil. After installation, loosening of surrounding soil may occur with time leading to the development of erosion voids next to the pipe wall. This phenomenon is known as ground support loss and has been known to cause pipe damage and in some cases has lead to complete failure. Previous studies were limited to numerical modeling using two-dimensional analyses. The main objectives of the present research program are: (1) to experimentally study the impact of erosion void located next to the pipe wall on the changes in earth pressure acting on the pipe and (2) to develop a three-dimensional numerical model to investigate the effect of void size on the changes in earth pressure and stresses in the pipe wall due to the introduction of a finite void around the pipe.An experimental setup that allows for the introduction of a physical gap between the backfill material and the pipe is designed and used throughout the experimental work. Validated using the experimental results, two-dimensional finite element model is used to examine the adequacy of the mechanically retractable strip technique used in the experiments to simulate the void next to the pipe wall.A series of three-dimensional nonlinear finite element analyses is then performed to investigate the impact of void length, depth and location on the earth pressure distribution on a rigid pipe as well as the pipe wall stresses. A summary table is provided comparing the changes in pipe responses with respect to initial conditions under different void configurations. This study emphasized the importance of detecting and repairing erosion voids around existing rigid pipes to avoid costly failures. / La conception des tuyaux enterrés nécessite l'examen du full-contact entre le tuyau et le sol entourant. Après l'installation, le relâchement du sol entourant peut se produire avec le temps menant au développement des vides d'érosion à côté de la paroi du tuyau. Ce phénomène est connu comme la perte de soutien du sol et a été connu pour causer des dommages sur le tuyau et dans certains cas a mené à une rupture complète. Les études antérieures ont été limitées à la modélisation numérique à des analyses de deux-dimensions. Les principaux objectifs de la présente programme de recherche sont les suivants: (1) d'étudier expérimentalement l'impact de vide d'érosion situé à côté de la paroi du tube sur les changements de charge du sol agissant sur le tuyau (2) de développer un modèle numérique à trois-dimensions afin d'étudier l'effet de la taille des vides sur les changements de charge du sol et des contraintes dans la paroi du tuyau causé par l'introduction d'un vide finie autour du tuyau.Un dispositif expérimental qui permet l'introduction d'un écart physique entre le matériau de remblai et le tuyau est conçu et utilisé tout au long du travail expérimental. Validé en utilisant les résultats expérimentaux, une modèle d'éléments finis à deux-dimensions est utilisée pour examiner l'adéquation de la technique mécanique rétractable d'une bande utilisée dans les tests afin de simuler le vide à côté de la paroi du tuyau.Une série d'analyses par éléments finis non linéaires à trois-dimensions est ensuite réalisée pour étudier l'impact de la longueur du vide, la profondeur et l'emplacement sur la distribution de la charge du sol sur un tuyau rigide ainsi que les contraintes dans la paroi du tuyau. Un tableau sommaire est fourni en comparant les changements des réactions tuyau par rapport aux conditions initiales dans le cadre des configurations différentes vides. Cette étude a souligné l'importance de la détection et la réparation des vides d'érosion autour des tuyaux rigides existants pour éviter les ruptures coûteuses.

The dominant lithologies of the Nuvvuagittuq Greenstone belt (Northeastern Superior Province, Canada) are composed of mafic amphibolite-facies rocks (referred as the Ujaraaluk unit). With a minimum age of 3.8 Ga and possibly as old as 4.3 Ga, these rocks are among the oldest in the world. The Nuvvuagittuq Greenstone belt occurs in the western Hudson Bay terrane, which was last pervasively metamorphosed at ca. 2.7 Ga. In the Ujaraaluk unit, petrography and mineral chemistry study reveal two different rock types: garnet + biotite + plagioclase + quartz schist without amphibole (garnet schist), occurring primarily in the central part of the area, and amphibole schist composed of biotite + amphibole + plagioclase + quartz ± garnet distributed through the entire unit. Amphibole may be cummingtonite or anthophyllite or Mg- or Fe-hornblende occurring alone or in combination. Although the mineral assemblages are different, no systematic geographical distribution is found in the field. Garnets, primarily in the central part of the Nuvvuagittuq Greenstone Belt, are mainly unzoned with respect to major cations; most have thin rims reflecting cation exchange on cooling. Garnet-bearing samples have higher whole-rock FeO* and Al2O3 than garnet-free samples. Conventional geothermobarometry was applied to both rock types, and gives temperatures and pressures clustering around 612°C and 4.2 kbar, respectively. Pseudosection calculations confirmed the results from conventional thermobarometry. Whole-rock chemistry, garnet mineral chemistry and thermometry across the region suggest that the presence of garnet is mainly the result of the whole-rock chemistry rather than metamorphic grade. I suggest that the event responsible for metamorphism of the western Hudson Bay terrane at 2.7 Ga was also the main metamorphic event that affected the Nuvvuagittuq Greenstone Belt and the Ujaraaluk unit. Neoarchean Sm-Nd ages obtained in the garnets also support this conclusion. Any earlier metamorphism, likely given the protracted history of these rocks, has apparently been obliterated. / Les unités lithologiques dominantes de la ceinture de roches vertes de Nuvvuagittuq (nord-est de la province du Supérieur, au Canada) sont composées de roches mafiques au faciès à amphibolite (ici appelée l'unité d'Ujaraaluk). D'un âge minimum de 3,8 Ga et qui pourrait atteindre 4,3 Ga, ces roches sont parmi les plus anciennes sur terre. La ceinture de roches vertes de Nuvvuagittuq se trouve dans la partie occidentale du terrane de la Baie d'Hudson, dont le dernier épisode de métamorphisme généralisé remonte à environ 2,7 Ga. L'étude pétrographique et géochimique de l'unité d'Ujaraaluk révèle deux types de roches distinctes, à savoir : un schiste à grenat + biotite + plagioclase + quartz sans amphibole (schiste à grenat), qui affleure principalement dans la partie centrale de la région, et un schiste à amphiboles composé de biotite + amphibole + plagioclase + quartz ± grenat, présent à la grandeur de l'unité. Les amphiboles présentes sont la cummingtonite, l'anthophyllite et la hornblende à Fe ou à Mg, et elles surviennent ensemble ou isolément. Aucune distribution géographique systématique des différents assemblages de minéraux n'est observée sur le terrain. Les grenats, qui se trouvent principalement dans la partie centrale de la ceinture de roches vertes de Nuvvuagittuq, ne présentent dans l'ensemble pas de zonation en ce qui concerne les principaux cations; la plupart ont de minces bordures qui témoignent de l'échange de cations durant le refroidissement. Les concentrations de FeO* et d'Al2O3 dans la roche totale pour les échantillons à grenats sont plus fortes que pour les échantillons exemptes de grenat. La géothermobarométrie conventionnelle a été appliquée aux deux types de roches et donne des températures et des pressions autour de 612 °C et de 4,2 kbar, respectivement. Le calcul de pseudosections a confirmé les résultats de la thermobarométrie conventionnelle. La chimie sur roche totale, la chimie des grenats et la thermométrie à l'échelle de la région suggèrent que la présence de grenats est principalement attribuable à la chimie des roches plutôt qu'à l'intensité du métamorphisme. Je postule que l'événement responsable du métamorphisme du terrane de la Baie d'Hudson à 2,7 Ga a également été le principal événement métamorphique ayant touché la ceinture de roches vertes de Nuvvuagittuq et l'unité d'Ujaraaluk. Des âges Sm-Nd néoarchéens obtenus dans les grenats appuient cette conclusion. Tout métamorphisme plus précoce semble avoir été effacé, vraisemblablement en raison de longue évolution de ces roches.

The recent (2009) opening of an extension of Autoroute 5 north of Old Chelsea, Quebec, has produced striking road cuts over a length of 2 km, with a wide variety of rock types and a very complex and bewildering juxtaposition of igneous, metamorphic, and metasomatic assemblages of minerals. The focus here is on the mineralogy of the "regional" white marble; it is compared to calcite-dominant rocks, orange, pink, yellow, and blue in color. The orange to pink calcite is dominant in phenocryst-bearing dikes with a selvage of euhedral crystals of diopside. pargasite, phlogopite, titanite and betafite are the dominant phenocrysts. The orange calcite in those dikes [δ13C ≈ –1‰, δ18O ≈ 16‰] is isotopically intermediate between the regionally developed white marble [δ13C ≈ 3‰, δ18O ≈ 24‰] and a typical mantle-derived carbonatite [δ13C ≈ –5‰, δ18O ≈ 6‰]. The evidence points to the local metasomatism of regional marble by an alkaline fluid of mixed crust + mantle derivation, then melted, possibly at the end of the Ottawan orogenic phase, at approximately 1020 m.y., or the Rigolet orogenic phase, at approximately 980 m.y. The orange pigment in the calcite is possibly bastnäsite-(Ce) or hydroxylbastnäsite-(Ce), and the pink calcite may well be due to exsolution-induced blebs of ferroan dolomite. Above the dikes are diffuse zones of fracture-controlled reddening of the gray gneiss, in which the original mineralogy is replaced by a K-feldspar-dominant "syenitic" material. There are signs of rheomorphism of fenites developed at the expense of the gray gneiss. The road cut displays the products of melting of marble in the crust, leading to a crustal silicocarbonatite. The phenomenon is widespread but localized in the Central Metasedimentary Belt of the Grenville Province. / La construction récente (2009) d'un nouveau tronçon de l'Autoroute 5 au nord de Old Chelsea, Québec, a produit des coupes imposantes sur une longueur de plus de 2 km, révélant ainsi une grande variété de types de roches et une juxtaposition surprenante d'assemblages de minéraux ignés, métamorphiques, et métasomatiques. Cette thèse porte surtout sur la minéralogie du marbre blanc "regional", ainsi que d'échantillons de roches carbonatées orange, rose, jaune, et bleu. Les roches à calcite orange ou rose se présentent en filons avec phénocristaux, et ceux-ci ont un liseré de cristaux idiomorphes de diopside le long de leur contact. La pargasite, la phlogopite, la titanite et la bétafite sont les phénocristaux prédominants. La calcite orange dans ces filons [δ13C ≈ –1‰, δ18O ≈ 16‰] est isotopiquement intermédiaire entre la calcite du marbre blanc "régional" [δ13C ≈ 3‰, δ18O ≈ 24‰] et la calcite typique d'une carbonatite mantellique [δ13C ≈ –5‰, δ18O ≈ 6‰]. D'après les données nouvelles, le marbre régional a aurait subi les effets d'une métasomatose locale par une phase fluide alcaline de dérivation mixte (croûte + manteau), et a aurait ensuite fondu, possiblement à la fin de la phase orogénique Ottawa, à environ 1020 millions d'années, ou la phase orogénique Rigolet, à environ 980 millions d'années. Le pigment orange dans la calcite est possiblement la bastnäsite-(Ce) ou l'hydroxylbastnäsite-(Ce), et la couleur de la calcite rose pourrait bien être due aux micro-inclusions de dolomite ferrifère, attribuées à l'exsolution. Au contact supérieur des filons de carbonate se trouvent des zones diffuses de transformation rougeâtre du gneiss gris, distribuées le long de fractures. Ces zones transformées contiennent un matériau "syénitique" à dominance de feldspath potassique, dû au rhéomorphisme des fénites créées aux dépens du gneiss gris. Les affleurements démontrent les produits de la fusion du marbre dans la croûte, et donc la formation de silicocarbonatite crustale. Le phénomène est répandu mais localisé dans la Ceinture Métasédimentaire Centrale de la Province du Grenville.

Contamination in the intrusive plumbing system of large igneous provinces (LIPs) by country rocks can lead to sulfide immiscibility, which is a vital step in the formation of nickel-copper-platinum group element (PGE) ore deposits. On Victoria Island, arctic Canada, exceptional preservation enables the relationships between sills and dikes of the Neoproterozoic Franklin LIP and their host sedimentary rocks to be studied in detail. We use sulfur isotope values and major and trace elements concentrations of intrusions and host rocks and Fe-Ti oxide oxybarometry of intrusions to evaluate contamination in the Franklin LIP and the effect of contamination on sulfur solubility. There is minimal evidence of host rock contamination in carbonate- and shale-hosted sills. These sills tend to have homogeneous δ34S values between +3 and +4‰ (V-CDT, Vienna Canyon Diablo Troilite). We document how sulfur contamination in a prominent dike led to δ34S values as low as -4‰. Major and trace element profiles document a net depletion of sulfur and trace metals in host carbonates proximal to the dike. We propose that sulfur advected into the dike carried by contact metamorphic fluids generated by carbonate devolatilization reactions.We present field evidence linking host-rock contamination to oxygen fugacity (fO2) and sulfide immiscibility. Sills hosted by carbonates and shales have oxygen fugacity conditions in the range where sulfides are stable below ΔFMQ+1 (log units relative to the fayalite-magnetite-quartz buffer). In these sills, oxygen fugacity (fO2) is not correlated to sulfur isotope values. Evaporite-hosted sills record much wider ranges of sulfur isotope values and oxygen fugacities. Evaporite-hosted sill samples with δ34S values less than +5‰ recorded uniformly reducing fO2 conditions below ΔFMQ-1. The sill with the most positive δ34S in its interior (up to +13‰) recorded the most homogeneously oxidizing fO2 conditions (ΔFMQ+1 to ΔFMQ+2) in the transitional range between sulfide and sulfate melt speciation. Mixing calculations indicate that up to 0.7wt% anhydrite needed to be assimilated to explain the S-isotopic signatures. However, half the added sulfur predicted by the mixing calculations is missing, and it is inferred that this may be due to immiscible sulfide segregation upstream of the sill emplacement site.Although sulfide immiscibility in a mafic melt, such as that accompanying host-rock contamination, is a necessary prerequisite to the formation of an economic magmatic sulfide deposit, it does not guarantee that further ore-forming processes, such as metal tenor upgrading, will occur. With this caution in mind, the data presented in this thesis suggest that evaporite assimilation in dikes is the best way to generate the immiscible sulfides needed to initiate an ore-forming sequence in a large igneous province plumbing system / La contamination par des roches encaissantes ayant lieu dans les conduits qui alimentent les effusions basaltiques de grande envergure (LIP = large igneous province) pourrait déclencher l'immiscibilité entre les liquides sulfureux et silicatés, et représente une étape vitale dans la formation de gîtes de nickel-cuivre-ÉGP (éléments du groupe du platine) magmatiques. Sur l'île de Victoria (Canada arctique), la préservation exceptionnelle permet l'étude en détail des relations entre les roches sédimentaires encaissantes et les filons couches et dykes basaltiques du LIP Franklin d'âge Néoprotérozoïque. Nous utilisons les éléments majeurs et traces, ainsi que les isotopes de soufre des intrusions et encaissants, ainsi que l'oxy-barométrie sur les oxydes de Fe-Ti provenant des intrusions, afin d'évaluer l'importance de la contamination dans le LIP Franklin et son effet sur la solubilité du soufre.Il y a peu d'évidences de contamination par les roches encaissantes dans les filons couches encaissés par les carbonates et shales. Ces filons ont des valeurs assez homogènes du δ34S, entre +3 et +4‰ par rapport à la troilite de Vienna Canyon Diablo (V-CDT). Nous documentons comment la contamination dans un dyke a généré des valeurs de δ34S aussi basses que -4‰ Des profils géochimiques dans les roches sédimentaires adjacentes au dyke impliquent un appauvrissement en S et autres métaux traces. Nous proposons que le soufre a été incorporé dans le dyke par advection, transporté par des fluides métamorphiques générés par des réactions de dévolatilisation. Nous présentons des evidences de terrain reliant la contamination par les encaissants à des variations dans la fugacité de l'oxygène (fO2) et l'immiscibilité des sulfures. Les filons encaissés par les shales et carbonates ont des conditions de fO2 sous ΔFMQ+1 (unités logarithmiques relatif au tampon fayalite-magnétite-quartz), et il n'y a aucune corrélation entre le fO2 et la composition isotopique du S; alors que les filons couches encaissés par les évaporites enregistrent un spectre de δ34 et fO2 beaucoup plus large. Les échantillons provenant des filons encaissés par ces évaporites ayant des valeurs de δ34S inférieures à +5‰ enregistrent des conditions réductrices du fO2 sous ΔFMQ-1. Le filon ayant les valeurs de δ34S les plus positives dans son intérieur (maximum de +13‰) correspond à des conditions plus oxydantes du fO2 (ΔFMQ+1 à ΔFMQ+2), dans la zone transitionnelle entre une spéciation sous forme de sulfures et sulfates du S dans le magma. Des calculs indiquent que jusqu'à 0.7wt% d'anhydrite doit être assimilé pour expliquer les signatures isotopiques du S dans cette intrusion. Cependant, la moitié du S prédit par les calculs en est absent, et nous soupçonnons que ce filon a perdu des sulfures par immiscibilité avant d'avoir été mis en place.Quoique l'immiscibilité d'un liquide sulfureux à partir de magmas mafiques, comme celle qui accompagnerait la contamination par une roche encaissante comme les évaporites, représente un pré-requis pour la formation d'un gîte économique de sulfures magmatiques; cela ne garanti pas que les autres processus nécessaires à la formation d'un gîte (e.g. l'enrichissement des grades) auront nécessairement lieu. Avec cet avertissement, les donnés présentées dans cette Thèse suggèrent que l'assimilation des évaporites par des basaltes dans des dykes est la meilleure façon de générer des sulfures immiscibles qui constituent le point de base pour le création d'un gîte de sulfures magmatiques dans les conduits alimentant un LIP.

The sulphide bearing cordierite - anthophyllite rocks of the Pike Lake region are part of a large northeast trending metasedimentary belt. Within this belt they form a band about three miles long and five hundred feet wide close to its southern border. [...]

Implicit in active, steady-state magmatic systems is their persistent activity and unchanging behavior in terms of composition and eruptive styles. The ongoing eruption (July 1995 – April 2010) of the Soufrière Hills volcano (SHV), Montserrat, provides an ideal setting for understanding this steady-state behavior. Mafic enclaves are ubiquitous in andesitic magma erupted from SHV. The mafic enclaves are basalt to basaltic andesite (49 – 56 wt. % SiO2) in composition. Based on their chemistry, mineralogy and petrology, they are divided into three types. Prior to intrusion, basaltic magma underwent significant differentiation of amphibole at deep crustal levels. Type 1 (T1) and Type 2 (T2) enclaves represent hybrid magmas which are a mixture of differentiated basaltic magma and the host andesite, while Type 3 (T3) enclaves represent basaltic magma which ponded prior to intrusion and underwent significant additional fractionation of plagioclase. The T1 enclaves sample a vesiculated upper portion of the mixing horizon, while the T2 enclaves sample a less vesiculated, deeper, and slightly more rigid portion of this horizon. The T3 enclaves were near the temperatures of the andesite reservoir at the time of their intrusion; they demonstrate mixing on a physical mixing only, i.e., crystal transfer. The T1 enclaves formed when they reached buoyancy due to vesiculation and detached from the mixing horizon to rise upward in the andesite, whereas T2 enclaves formed during subsequent intrusions, during mafic overturn. The SHV demonstrates periodic and regular explosive activity, for which we can quantify changes in volatile content over time. Volatile analyses from phenocryst-hosted melt inclusions sampled from andesitic pumice cluster at 2.8 – 5.4 wt. % H2O, with ~ 3000 ppm Cl and negligible CO2. We interpret these volatile contents to mirror conditions in the lower conduit and upper magma reservoir beneath the volcano. Our model of the SHV magmatic system suggests that / Une caractéristique des systèmes magmatiques à l'équilibre est leur activité persistante et leur comportement c onstant en termes de compositions et styles d'éruption. L'éruption en cours (Juillet 1995 – Avril 2010) du volcan de Soufrière Hills (SHV), Montserrat, représente une configuration idéale pour comprendre cet état d'équilibre éruptif. Les enclaves mafiques sont omniprésentes dans les magmas andésitiques émis à SHV. La composition de ces enclaves varie de basaltes à andésites basaltiques (49 – 56 % SiO2). Elles se répartissent en trois types selon leur chimie, minéralogie et pétrologie. Avant intrusion dans le magma andésitique, les magmas basaltiques ont fractionné une quantité importante d'amphibole dans la croûte profonde. Les enclaves de type 1 (T1) et type 2 (T2) représentent des magmas hybrides, soit un mélange de basalte différencié et d'andésite hôte, tandis que les enclaves de type 3 (T3) représentent un magma basaltique qui a stagné avant intrusion et a subi un fractionnement additionnel de plagioclase. Les enclaves T1 proviennent de portions vésiculaires de la partie supérieure du front de mélange, tandis que les T2 proviennent d'un niveau moins vésiculaire, plus profond et légèrement plus rigide ce cet horizon. Les enclaves T3 étaient proches de la température du réservoir andésitique au moment de leur intrusion et ne montrent du mélange que d'une manière physique, soit des transferts de cristaux. Les enclaves se sont formées lorsqu'elles sont devenues moins denses à cause de la vésiculation et se sont détachées de l'horizon de mélange pour monter dans le magma andésitique, tandis que les T2 se sont formées durant des intrusions successives, causant de la convection mafique. Le SHV connaît une activité explosive et régulière, pour laquelle il est possible de quantifier des changements en volatiles au cours du temps. Des analyses des volatiles dans les inclusions vitreuses des phénocr

The finding of Fe-rich picritic basalts in the Gusev Crater on Mars has stimulated interest in Fe-rich magmatism on the early Earth. A significant number of occurrences of ferropicrite magmatism have been identified in Archean terranes, and a study of their mineralogy and setting may provide insights into the petrogenesis of Martian ferropicrites. One of the best exposed of these terrestrial ferropicrites occurs in the Pulpwood Harbour sequence of the Heron Bay volcanics (~2.6-2.7Ga) in the Schreiber-Hemlo Greenstone Belt of the Superior Province of Canada. The ferropicrite bodies consist largely of cumulate rocks, overlain by minor Fe-rich lavas. The compositions of the cumulate rocks can be explained by progressive crystal accumulation of olivine (~Fo76) followed by clinopyroxene and then Fe-Ti oxides, in a relatively closed system, and with increasing proportions of interstitial liquid contained in the cumulate rocks. The overlying Fe-rich lavas represent very Fe-rich liquids, with up to ~17 wt.% FeO*, which appear to be comagmatic with the cumulate rocks below them. Although the compositions of the chilled margins and the Fe-rich lavas are similar to those of Martian lavas from Gusev crater, the Pulpwood Harbour ferropicrites liquids appear to have been mildly Silica-undersaturated, in contrast to the strongly orthopyroxene- normative compositions of the Gusev Crater ferropicrites, and have enriched incompatible trace element profiles characteristic of modern mildly alkaline OIB-type basalts. Inconsistencies between trace elements and major element modeling suggest, however, that the original parental magma may have had a significant carbonate component that was largely lost from the volcanic rocks upon eruption, but partially retained in the cumulate ferropicritic rocks of Pulpwood Harbour. / La découverte de basaltes picritiques riches en fer à la surface de Mars (notamment dans le cratère Gusev) a ravivé l'interêt des chercheurs pour les magmas terrestres de même type, bien plus faciles d'accès. En effet, de nombreuses ferropicrites ont été identifiées dans les terrains Archéens, et une étude détaillée de leur minéralogie et de leur contexte géologique pourrait, par analogie avec la Terre primitive, nous renseigner sur la pétrogenèse des ferropicrites martiennes. L'un des meilleurs affleurements de ferropicrites terrestres se situe dans la séquence volcanique de Pulpwood Harbour à Heron Bay (~2.6-2.7Ga), au sein de la ceinture de roches vertes de Schreiber-Hemlo, dans la Province géologique du Supérieur au Canada. Les affleurements de ferropicrites sont constitués de cumulats à leur base, et d'une partie supérieure de laves riches en fer. L'évolution des compositions de ces ferropicrites peut être expliquée par l'accumulation progressive de cristaux d'olivine (~Fo76), puis de clinopyroxenes et d'oxides de Fe et Ti, dans un système relativement clos, avec de plus en plus de liquide interstitiel contenu dans les cumulats. Les laves riches en fer situées au-dessus des cumulats représentent des liquides très riches en fer, avec jusqu'à 17 pds.% FeO*, et sont co-magmatiques avec les cumulats. Bien que la composition chimique des bordures figées des horizons lithologiques ressemble à celle de laves martiennes provenant du cratère Gusev, les liquides ferropicritiques de Pulpwood Harbour sont légèrement sous-saturées en Silice, contrairement aux compositions fortement normatives en orthopyroxenes des ferropicrites martiennes. Ils sont aussi enrichis en éléments incompatibles à la manière des basaltes alcalins modernes de type îles océaniques. Des incohérences entre nos modélisations des éléments traces et celles des éléments majeurs suggèrent cependant que le magma parent des ferropicrites contenait une quantité importante de carbonates. Ces carbonates se seraient échappés des roches volcaniques lors de leur éruption, mais auraient été partiellement retenus dans les cumulats ferropicritiques de Pulpwood Harbour.