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As climate change continues to drive glacier retreat in the Cordillera Blanca, Peru, the fraction of dry season runoff derived from groundwater baseflow is increasing. Therefore, it is necessary to improve our understanding of proglacial hydrogeology to forecast how groundwater can offset decreasing meltwater resources. Unfortunately, little is known about high-elevation groundwater, the physical hydrogeological properties of aquifers, or contributions to stream flows in the Cordillera Blanca, Peru. This thesis addresses these knowledge gaps and presents the results from a groundwater investigation of two glaciated watersheds in the Cordillera Blanca during the July 2012 dry season. Investigative techniques include drilling with a portable drill, slug tests to measure permeability, and hydrochemical mixing model analysis. In the Llanganuco Pampa, glaciofluvial outwash and glacial till aquifers were identified with hydraulic conductivities of 10-4 and 10-5 m/s and groundwater flow velocities of 0.62 and 0.09 m/day, respectively. In the Quilcayhuanca Pampa, a buried talus aquifer was identified with an average hydraulic conductivity of 10-5 m/s and an average groundwater flow velocity of 0.10 m/day. The buried talus aquifer extended across the valley and was hydraulically connected to recent talus slope deposits along the valley side. Talus slopes are ubiquitous features in the Cordillera Blanca and the results presented here show that they are a significant pathway for groundwater recharge of valley aquifers and springs. Tracers from surface water and groundwater samples were used in a binary mixing model to estimate tributary and groundwater contributions to stream flow. Groundwater contributions to stream flow were 18% in the Llanganuco Upper Pampa and 21% in the Quilcayhuanca Pampa. These results suggest that discharge from the studied valley aquifers are a crucial component of dry season stream flow in the Cordillera Blanca. Further research is still needed to identify and quantify the sources of groundwater recharge (i.e. precipitation, glacial meltwater, and/or bedrock fracture flow) to better understand the ability of groundwater to buffer dry season flows in the context of melting glaciers. / Pendant que le retrait des glaciers de la Cordillera Blanca, Pérou, se poursuit à cause des changements climatiques, la part des eaux de ruissèlement provenant du débit de base des eaux souterraines augmente durant la saison sèche. Par conséquent, il est nécessaire d'améliorer nos connaissances en hydrogéologie périglaciaire afin de prévoir comment les eaux souterraines peuvent compenser la diminution des ressources en eaux de fontes. Malheureusement, les propriétés physico-hydrogéologiques des eaux souterraines de hautes altitudes, ainsi que leur contribution à l'écoulement des cours d'eau de la Cordillera Blanca, Pérou, sont très largement incomprises. Cette thèse présente les résultats de l'étude des eaux souterraines dans deux bassins versants de la Cordillera Blanca, menée en juillet 2012 durant la saison sèche. Pour se faire, les techniques d'investigation incluent des forages à la foreuse portative, des essais de perméabilité et des analyses de modèles hydrogéochimiques de mélange. Dans la Pampa Llanganuco, Il a été évalué que les aquifères d'épandages fluvio-glaciaires et de tills glaciaires atteignent respectivement des conductivités hydrauliques de 10-4 et 10-5 m/s et des vitesses d'écoulement d'eaux souterraines de 0.62 et 0.09 m/jour. Dans la Pampa Quilcayhuanca, le système aquifère de talus a été identifié avec, en moyenne, une conductivité hydraulique de 10-5 m\s et une vitesse d'écoulement d'eaux souterraines de 0.10 m/jour. Ce système s'étend à travers la vallée tout en étant hydrauliquement relié aux récents dépôts de débris rocheux le long des flancs. Les résultats présentés ici montrent l'omniprésence des dépôts de débris rocheux dans la Cordillera Blanca ainsi que leur importance dans la recharge des aquifères et des sources de la vallée. Les traceurs dans les échantillons d'eaux de surface et d'eaux souterraines ont été utilisés dans un modèle mixte à deux composantes pour estimer la contribution des affluents et des eaux souterraines dans l'écoulement du cours d'eau principal. La contribution des eaux souterraines à l'écoulement du cours d'eau était de 18% dans la Pampa Llanganuco et 21% dans la Pampa Quilcayhuanca. Ces résultats suggèrent que les eaux souterraines, provenant des aquifères des vallées, représentent une part importante de l'écoulement des cours d'eau durant la saison sèche dans la Cordillera Blanca. De plus amples recherches sont cependant nécessaires pour identifier et quantifier les sources de recharge en eaux souterraines (précipitations, eaux de fontes glaciaires et/ou écoulement dans les fractures du substrat rocheux) afin de mieux comprendre la capacité des eaux souterraines à entretenir l'écoulement des cours d'eau durant la saison sèche dans le contexte de la fonte des glaciers.

The Nuvvuagittuq greenstone belt is an Eoarchean/Hadean succession preserved along the eastern coast of Hudson Bay in the Northeastern Superior Province, Quebec, Canada. It is essentially composed of three major lithological units: 1) mafic cummingtonite-amphibolite, known as the "faux-amphibolite", which is the dominant lithology of the belt, 2) ultramafic and mafic sills that intrude the faux-amphibolite, and 3) chemical sedimentary rocks comprising a banded iron formation (BIF) and a silica-formation. The faux-amphibolite has a basaltic to andesitic composition. It is composed of variable proportions of cummingtonite + biotite + quartz, ± plagioclase ± garnet ± anthophyllite ± cordierite and ranges from cummingtonite amphibolite to garnet-biotite schist. Some rocks from the Nuvvuagittuq greenstone belt have lower 142Nd /144Nd ratios than the terrestrial standard (epsilon142Nd = -0.07 to -0.15). The 142Nd/144Nd ratios for the faux-amphibolite correlate positively with their Sm/Nd ratios and produce a 146Sm-142Nd isochron with an age of 4280 +53 –81 million years. The 4.28 Ga faux-amphibolite is intruded by highly deformed gabbro sills yielding a 147Sm-143Nd isochron with a slope corresponding to an age of 4023 ± 110 Ma. The Nuvvuagittuq greenstone belt also comprises 3.8 Ga felsic bands and is surrounded by 3.66 Ga tonalite interpreted to have been produced by the melting of the older mafic faux-amphibolite. The Nuvvuagittuq greenstone belt thus represents an Eoarchean/Hadean crustal section comprising the oldest rocks preserved on Earth. The 4.28 Ga faux-amphibolite is divided into a high-Ti group and a low-Ti group with co-genetic ultramafic sills and separated by a BIF/silica-formation. At the base of the sequence, the high-Ti faux-amphibolite is basaltic in composition and has "tholeitic" affinities. The low-Ti faux-amphibolite above the BIF exhibits a wider range of composition from basalti / La ceinture de roches vertes de Nuvvuagittuq est une succession Éoarchéenne/Hadéenne préservée le long the la côte Est de la Baie d'Hudson dans la Province du Supérieur, Québec, Canada. Elle est essentiellement composée de trois unités lithologique majeures : 1) une amphibolite à cummingtonite appelée « faux-amphibolite » étant la lithologie dominante de la ceinture, 2) des filons-couches mafiques et ultramafiques en intrusion dans la faux-amphibolite, et 3) des roches sédimentaires chimiques comprenant une formation de fer rubanée (BIF) and une formation de silice. La faux-amphibolite est basaltique à andésitique en composition. Elle est constituée de différentes proportions de cummingtonite + biotite + quartz, ± plagioclase ± grenat ± anthophyllite ± cordiérite variant d'amphibolite à cummingtonite à schiste à biotite-grenat. Certaines roches de la ceinture de roches vertes de Nuvvuagittuq présentes des rapports 142Nd/144Nd inférieurs aux standards terrestres (epsilon142Nd = -0.07 to -0.15). Les rapports 142Nd/144Nd de la faux-amphibolite corrèle positivement avec leurs rapports Sm/Nd produisant une isochrone 146Sm-142Nd avec un âge de 4280 +53 –81 millions d'années. Des filons-couches de gabbro hautement déformés en intrusion dans la faux-amphibolite âgée de 4.28 Ga, produisent une isochrone 147Sm-143Nd avec une pente correspondant à un âge de 4023 ± 110 Ma. La ceinture de roches vertes de Nuvvuagittuq compte également des bandes felsiques de 3.8 Ga et est entourée par une tonalite datée à 3.66 Ga interprétée comme étant produite par la fusion des amphibolites mafiques plus âgées. La ceinture de roches vertes de Nuvvuagittuq représente donc une section crustal Éoarchéenne/Hadéenne comprenant les roches les plus vieilles préservées sur la Terre. La faux-amphibolite est divisée en un groupe riche en Ti et un groupe pauvre en Ti avec des filons-c

Pressure tunnels are used to convey water to hydroelectric powerhouses. Usually each project has a forebay reservoir, an intake, a pressurized tunnel, a surface or underground powerhouse and a tailrace tunnel or channel. This thesis deals with the design of unlined pressure tunnels. These were first driven by the Norwegians in hard granitic rock masses, which would constitute the ideal material for this type of structure. However the increase in demand for electrical energy has pushed the industry to implement projects in sites with less favourable geological conditions all over the world. For each pressure tunnel, there are normally three different types of sections along its length: the unlined section, the semi-lined section and the lined section. The unlined pressure tunnel is pervious to a certain extent even if the rock is hard and non-porous and the rock mass is of good quality. Unlined tunnels are thus prone to hydraulic jacking. Semi-lined tunnels use unreinforced shotcrete and/ or concrete whereas fully lined tunnels are defined as those with a steel liner cast in concrete and completed with some annulus grouting to fill voids in the steel-concrete-rock mass system around the tunnel. This type of lining is totally impervious but is very expensive to build. Thus, unlined pressure tunnels, being the most economical, play an important role in the economics of a hydroelectric power project. In this thesis, an extensive review of literature is conducted and most published unlined pressure tunnel design guidelines against hydraulic jacking are reviewed. The thesis places emphasis on the preliminary phase when no field measurements are available. The spatial distribution of the minimum stress required to control hydraulic jacking around unlined pressure tunnel is studied. The topographic effects, the rock cover-to-tunnel diameter ratio, the presence of geological feature are all investigated using FLAC 2D code. Minimum stress results are compared to the mini / Les conduites en charge sont largement utilisées comme galerie d'amenée pour les centrales hydroélectriques. Historiquement, les conduites en charge non revêtues ont été utilisées par les Norvégiens dans des massifs rocheux de type granitique de bonne à excellente qualité. Cependant, la demande sans cesse croissante pour l'énergie électrique à travers le monde, a conduit l'industrie à développer des sites présentant des conditions géologiques de moins en moins favorables. Trois types de revêtement sont possibles, non revêtus, semi-revêtus et blindés. Même si le massif rocheux est de bonne qualité, insoluble et peu poreux, les sections de galerie non revêtues ne sont jamais totalement imperméables. La consolidation des sections non revêtues est constituée de boulons et de béton projeté appliqué localement selon les conditions géologiques. Dans le cas où le roc est légèrement soluble, ou poreux, et en présence d'un massif rocheux de mauvaise qualité, il est requis de couvrir les parois de béton projeté, ou même de béton coffré. Dans les pires conditions, le béton peut être armé et constitue ainsi un semi-revêtement pouvant résister aux fortes pressions internes. Ce revêtement n'est pas complètement étanche puisque les pressions développent des fissures longitudinales dans le béton qui laisse une certaine quantité d'eau s'échapper dépendamment de l'ouverture des fissures. Les galeries blindées sont composées d'un blindage d'acier encastré dans du béton. L'ensemble est par la suite injecté avec du coulis de ciment pour combler notamment les vides laissés lors de la mise en place du béton et par le retrait lors de la cure. Ce revêtement est complètement imperméable et doit être conçu en tenant compte de la réaction du massif rocheux et également des pressions externes lors d'une vidange. Étant donné sont coût très élevé, la longueur de cette section blindée est un élément crucial lors de$

The Baffin Island picrites are interpreted to represent primitive magmas (up to ~22 wt % MgO) that are minimally changed since leaving their mantle source and thus provide important insights into our understanding of high-MgO primary magmas and the heterogeneity of their mantle sources. In this study of olivine-hosted melt inclusions, the ratio of potassium to titanium (K/Ti) is used as a probe for the mantle source as both these elements are incompatible in olivine and plagioclase, K/Ti behaves in a similar manner to La/Sm and remains unaffected by crystal fractionation. We define depleted glass compositions (N-type) as those with K/Ti < 0.2 and enriched glass compositions (E-type) as those with K/Ti > 0.2, based on an apparent population minimum in the melt inclusion data set at ~ 0.2. Whereas N-type melt inclusions are hosted dominantly in the higher-Fo content olivines (Fo89 to Fo87), the E-type melt inclusions are mostly found in the lower-Fo content olivines (Fo87-Fo83), suggesting that the E-type component was less magnesian than the N-type. Both E- and N-type melt inclusions and pillow margin glasses are low in volatile contents, indicating that both magmas were significantly degassed upon eruption. Higher overall Cl and F contents in the E-type melt inclusions, however, may indicate that the E-type magmas were slightly less degassed than the N-type. The variation in K/Ti observed in the melt inclusions cannot be successfully modeled by crystal fractionation of olivine and plagioclase, by contamination by continental crust, nor by contamination by hydrothermally altered oceanic crust. Therefore, the E-type and N-type components likely reflect small-scale heterogeneities in the mantle source. The similarity in composition between the melt inclusions and the pillow margin glasses indicates that the melt inclusions were trapped immediately before eruption. Melt inclusions in olivines from the same outcrop have restricted K/Ti ratios (within ~0.1), whereas the two components are both present in single hand specimens and in at least one sample within a single olivine phenocryst. This indicates that the two components were present at least on the scale of tens of centimetres (i.e., hand sample), and implies a fine-scale mixing of the two magmas. We conclude that the E- and N-type magmas were distinct in the mantle and partially homogenized in a shallow-level reservoir of less than 4 kilometers depth. / Les picrites provenant de l'île de Baffin sont considérés comme représentant de magmes primitifs (jusqu'à ~ 22% en poids de MgO) qui auront étés peu changés depuis leur extraits de leur source mantellique et sont au cœur de notre compréhension de magmes primaires contenant haute-MgO et les sources mantelliques hétérogènes. Dans cette étude d'inclusions de fonte de silice piégés en olivine, le rapport du potassium au titane (K/Ti) est utilisé comme analogue d'enrichissement d'éléments de trace car ces deux éléments sont incompatibles en olivine et plagioclase, K/Ti se comporte d'une manière similaire à La/Sm et cette proportion est insensible à la cristallisation d'olivine et plagioclase. Nous considérons des compositions de roche comme appauvri (« N-type ») quand leurs rapports de K/Ti <0,2 et enrichies (« E-type ») quand leurs rapports de K/Ti> 0,2. Cette limite est basée sur une population minimale d'inclusions de fonte apparente ~ 0,2. Alors que les inclusions de fonte N-type sont hébergés dans les olivines avec un contenu de forstérite à partir de Fo89 à Fo87, les inclusions E-type se trouvent principalement dans les olivines moins forstéritiques (Fo87-Fo83) ; cela implique que le composant E-type était moins riche en Mg que le composant N-type. Les deux types d'inclusions vitreuses et les bordures vitreuses des laves cousinées sont faibles en matières volatiles, ce qui indique que les deux magmes étaient significativement dégazé à l'éruption. Cependant, des contenus supérieurs de Cl et F dans les inclusions magmatiques de type E peuvent indiquer que les magmes de type E sont légèrement moins dégazés que type N. La variation de K / Ti observée dans les inclusions vitreuses ne peut pas être modélisé avec succès par la cristallisation fractionnée d'olivine et de plagioclase, ni par la contamination par la croûte continentale, ni par la contamination par la croûte océanique subie d'altération hydrothermale. Par conséquent, probablement que les variations de composition de type E et de type N reflètent des petites hétérogénéités dans la source mantellique. La similitude de composition entre les inclusions vitreuses et les bordures vitreuses des laves cousinées, ainsi que des profils de composition plats dans les olivines hébergeant à la fois des inclusions vitreuses de type E et de type N, indiquent que les inclusions vitreuses ont été piégées immédiatement avant l'éruption. Les inclusions vitreuses provenant des mêmes sites geographiques ont des rapports de K/Ti restreints (~ 0,1), tandis que les deux composants sont présents dans les échantillons à la main et dans au moins un échantillon dans un seul phénocristal d'olivine. Ceci indique que les deux composants sont présents au moins sur l'échelle de quelques dizaines de centimètres (c.-à-échantillons à la main), et que les deux composants étaient présents à petite échelle. Nous concluons que les magmes de type E et type N étaient distincts dans le manteau et partiellement homogénéisé dans un réservoir peu profond, moins de 4 kilomètres de profondeur.