Thesis (M.Sc.)--Memorial University of Newfoundland, 1993. / Typescript. Bibliography :l. 302-314. Also available online.

Thesis (M.S.)--Brigham Young University. Dept. of Geological Sciences, 2008. / Includes bibliographical references (p. 39-44).

Thesis (doctoral)--Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, 1983. / Summary also in English and Greek. Includes bibliographical references (p. 151-163).

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2005. / Titre de l'écran-titre (visionné le 28 septembre 2005). Bibliogr.

<p> Ophiolites are generally regarded as fragments of ancient oceanic crust and upper mantle emplaced on the continents. Thetford Mines ophiolites probably formed in a marginal or back-arc basin by three separate but related igneous events. The first event involved the partial melting of a rising mantle diapir. The melt produced later underwent extensive fractional crystallization involving olivine, spinel, pyroxene and plagioclase to form a layered sequence of dunitic, pyroxenitic and gabbroic cumulate rocks. The residual magma fraction after this extensive fractional crystallization was later erupted as part of hypabyssal rocks and MgO, Cr and Ni poor lavas. During the second and third stages, the residual mantle material from the first episode of melting was remelted to produce melts from which low TiO2 lavas were formed. The low TiO2 lavas are also depleted in other incompatible elements such as Zr and Y which presumably were lost into the magma produced by the first stage melting of the mantle. The mantle residue after the multi-stage melting of the mantle is believed to be represented by the harzburgite occurring at the base of the ophiolite suite.</p> <p> The cumulates display wide variability in their major and trace as well as noble metal contents principally in response to fractional crystallization while the harzburgite displays uniform chemistry, compatible with its origin as a residue of extensive partial melting of the mantle. However, on the average, Thetford Mines plutonic rocks have similar noble metal contents to Mt. Albert pluton, Gaspe, but have higher PGE than the Troodos ophiolites. Thetford Mines rocks are also depleted in the noble metals in comparison to the stratiform layered complexes such as Bushveld and Stillwater. The volcanic rocks can be classified into three groups on the basis of their noble metal contents viz., i) low Ir, low Pd lavas, ii) low Ir, high Pd and iii) high Ir, high Pd lavas. These groups correspond to the lavas produced during the first, second and third igneous events respectively. The noble metal contents of the first group are similar to most ocean floor basalts while the third group lavas are comparable only to oceanic island and intraplate basalts.</p> <p> During fractional crystallization of the parental magma of the cumulates, Ir was strongly partitioned into early formed rocks such as the olivine-chromite cumulates while Pt and Pd were progressively enriched in the residual magma fraction. Au, however, was less sensitive to fractional crystallization than the PGE.</p> <p> After the formation of the ophiolites, the lavas and hypabyssal rocks were metamorphosed to greenschist facies by hydrothermal sea water, and the ultramafic rocks were serpentinized, first in the oceanic environment by sea water and later on the continent by meteoric water, Most of the major and trace elements were mobilized during the hydrothermal alteration of the lavas but the PGE were immobile. It is suggested that the redox potential of the hydrothermal solution was not high enough to oxidize the noble metals and so permit mobilization. Au, however, shows some degree of mobilization, and it is believed that some Au occurred along grain boundaries and was carried as particulate material (mechanically) by hydrothermal solution. The noble metals were only slightly mobilized during the continental serpentinization episode. Their inertness during the oceanic serpentinization episode is attributed to the reducing condition of the oceanic environment which prevented formation of soluble noble metal complex ions.</p> <p> Unlike many ophiolite occurrences, Thetford Mines rocks appear to have very little economic potential with respect to base and noble metals, principally because of lack of abundant sulfides to act as concentrators of the metals.</p> / Thesis / Doctor of Philosophy (PhD)

L’ophiolite de Nouvelle Calédonie présente une des plus grandes sections de manteau océanique obductées au monde, offrant une perspective unique pour l’étude des processus du manteau supérieur. Les roches du manteau appartiennent à une séquence ophiolitique “atypique”, dominée par des harzburgites réfractaires avec quelques lherzolites à spinelle et à plagioclase. À l'exception de quelques cumulats mafiques-ultramafiques, la partie crustale de l'ophiolite est totalement absente. Cette ophiolite a été étudiée depuis plusieurs décennies, toutefois sa nature ultra-appauvrie a rendu très difficile une caractérisation géochimique détaillée. La littérature scientifique ne regroupe que quelques données sur les éléments en trace et les données isotopiques sont totalement inexistantes. Dans ce travail de thèse, une étude géochimique exhaustive (éléments majeurs, en trace et isotopes Sr-Nd-Pb) des péridotites et des roches mafiques associées à l’ophiolite a été réalisée. Les péridotites sont des tectonites avec des textures porphyroclastiques. Les lherzolites à spinelle ont 7-8 vol.% de clinopyroxène riche en Na2O et Al2O3 (jusqu’à Na2O 0.5 wt.%; 6.5 wt.% Al2O3), teneur en Fo de l’olivine de 88.5 à 90.0 mol.%, bas valeurs du Cr# du spinelle (13-17), attestant la nature fertiles de ces roches. A l’inverse les harzburgites costituent des roches très réfractaires : ils ne contiennent pas de clinopyroxène primaire et les teneurs en Fo de l’olivine (90.9-92.9 mol.%), le Mg# de l’orthopyroxène et le Cr# du spinelle (39-71) sont élevés. Les spectres de concentrations en REE présentent des caractéristiques typiques de formation dans un environnement abyssal pour les lherzolites à spinelle, alors que les harzburgites ont des spectres en U typiques d’environnement d’avant-arc. Les compositions en REE des lherzolites à spinelle sont compatibles avec un bas degré de fusion fractionnée (8-9%) d'une source DMM, commençant dans le domaine de stabilité du grenat. Au contraire les concentrations en REE des harzburgites indiquent un haut degré de fusion d’une source DMM, en accord avec une fusion hydratée en environnement d’avant-arc. Les lherzolites à plagioclase présentent des microtextures d’imprégnation, des spinelles riches en Cr2O3 et TiO2 et un enrichissement progressif en REE, Ti, Y, Zr. Les modèles des éléments en trace indiquent que les lherzolites à plagioclase résultent des lherzolites à spinelle par séquestration des liquides MORB très appauvris au sein de la lithosphère océanique.Les roches intrusives sont des gabbronorites à olivine avec des compositions très appauvries (87.3≤Fo ol≤88.9 mol.%, 87.7≤Mg# Cpx≤92.2, An Pl=90-96 mol.%). Le haut Mg#, le bas teneur de TiO2 des pyroxènes, la composition en anorthite du plagioclase et le modèle des éléments en trace montrent que les magmas parents des gabbronorites sont des magmas primitifs, très appauvries, formés dans un environnement de subduction. / The New Caledonia ophiolite hosts one of the largest obducted mantle section in the world, hence providing a unique insight for the study of upper mantle processes. These mantle rocks belong to an “atypical” ophiolitic sequence, which is dominated by refractory harzburgites but it also includes minor spinel and plagioclase lherzolites. Upper crust is notably absent in the ophiolite, with the exception of some mafic-ultramafic cumulates cropping out in the southern part of the island. Although the New Caledonia ophiolite has been under investigation for decades, its ultra-depleted nature has made its characterization an analytical challenge, so that few trace element data are available, while isotopic data are completely missing. In this thesis a comprehensive geochemical study (major, trace element and Sr-Nd-Pb isotopes) of the peridotites and the associated intrusive mafic rocks from the New Caledonia ophiolite has been carried out. The peridotites are low-strain tectonites showing porphyroclastic textures. Spinel lherzolites are undepleted lithotypes, as attested by the presence of 7-8 vol.% of Na2O and Al2O3-rich clinopyroxene (up to 0.5 wt.% Na2O; 6.5 wt.% Al2O3), Fo content of olivine (88.5-90.0 mol.%) and low Cr# of spinel (13-17). Conversely, harzburgites display a refractory nature, proven by the remarkable absence of primary clinopyroxene, very high Fo content in olivine (90.9-92.9 mol.%), high Mg# in orthopyroxene (89.8-94.2) and Cr# in spinel (39-71). REE contents show abyssal-type patterns for spinel lherzolites, while harzburgites display U-shaped patterns, typical of fore-arc settings.Spinel lherzolites REE compositions are consistent with relatively low degree (8-9%) of fractional melting of a DMM source, starting in the garnet stability field. Conversely, REE models for harzburgites indicate high melting degrees (20-25%) of a DMM mantle source under spinel faies conditions, consistent with hydrous melting in forearc setting. Plagioclase lherzolites exhibit melt impregnation microtextures, Cr- and TiO2-enriched spinels and REE, Ti, Y, Zr progressive increase with respect to spinel lherzolites. Impregnation models indicate that plagioclase lherzolites may derive from spinel lherzolites by entrapment of highly depleted MORB melts in the shallow oceanic lithosphere. Mafic intrusives are olivine gabbronorites with a very refractory composition, as attested by high Fo content of olivine (87.3-88.9 mol.%), very high Mg# of clinopyroxene (87.7-92.2) and extreme anorthitic content of plagioclase (An = 90-96 mol.%). The high Mg#, low TiO2 concentrations in pyroxenes and the anorthitic composition of plagioclase point out an origin from ultra-depleted primitive magmas in a convergent setting. Geochemical trace element models show that the parental melts of gabbronorites are primitive magmas with striking depleted compositions, bearing only in part similarities with the primitive boninitic melts of Bonin Islands. The first Sr, Nd and Pb isotope data obtained for the New Caledonia ophiolite highlight the presence of DM mantle source variably modified by different processes.Nd-Sr-Pb isotopic ratios for the lherzolites (+6.98≤ƐNdi≤+10.97) indicate a DM source that suffered low-temperature hydrothermal reactions. Harzburgites are characterized by a wide variation of Sr, Nd and Pb isotopic values, extending from DM-type to EMII compositions (-0.82≤ƐNdi≤+17.55), suggesting that harzburgite source was strongly affected by subduction-related processes. Conversely, combined trace element and Sr-Nd-Pb isotopic data for gabbronorites indicate a derivation from a source with composition similar to Indian-type mantle, but affected by fluid input in subduction environment.

Cette thèse de doctorat se focalise sur la fin du Précambrien, le Néoprotérozoïque, une période charnière dans lhistoire de la Terre, par létude dunités ophiolitiques datées entre 800 et 700 Ma. Les travaux présentés ici portent sur létude pétrographique, géochimique et magnétique des serpentinites de ces ophiolites. Associées à des sutures panafricaines en bordure des cratons ouest africain et amazonien, ces ophiolites sont les témoins des subductions et de la lithosphère océanique associées à la dislocation du supercontinent Rodinia. Létude de ces ophiolites permet de proposer des contextes de formation pour ces sections de lithosphère océanique. Une autre question à lorigine de ce travail était : Létude de la serpentinisation et de lhydrothermalisme associé permet-elle dapporter des contraintes sur le paléoenvironnement océanique ? Les travaux sur les serpentinites et les roches mafiques associées des unités ophiolitiques de lAraguaia belt (757 ± 49 Ma1, Brésil) constituent la première étude géochimique réalisée sur ces unités. La chimie des spinelles couplée à des travaux de modélisation géochimique, portant essentiellement sur les concentrations en REE, attestent dun protolithe hautement réfractaire, ayant enduré entre 14 et 24 % de fusion partielle. Ces travaux témoignent aussi de laffinité abyssale de ces serpentinites, confirmée par les signatures N-MORB et E-MORB des basaltes associés. Il apparait que la serpentinisation de ces unités sest probablement opérée en deux temps, en domaine océanique, puis par interaction avec des fluides dérivés des sédiments encaissants, aboutissant à de forts enrichissements en LILE, en B et en Li dans ces serpentinites. Finalement, nous proposons que ces sections de lithosphère océanique, ainsi que les métasédiments les abritant (Tocantins group), soient les reliques dune transition océan-continent (TOC) en bordure est du craton amazonien. Les études de terrain, pétrographiques et géochimiques sur les sections ophiolitiques de Khzama (762 ± 2 Ma2) et dAït Ahmane (Anti-Atlas, Maroc) ont dans un premier temps permis de confirmer le lien supposé entre ces deux ophiolites. Les spinelles des serpentinites de ces unités sont caractérisés par des Cr# très élevés et des Mg# bas témoignant dun protolithe ayant enduré des taux de fusion supérieurs à 25 %, confirmant leur affinité avec la zone de subduction anti-atlasique. Ceci est corroboré par de très faibles concentrations en éléments incompatibles comme Al, Ti, HREE et HFSE. Le contexte le plus probable concernant la genèse de ces sections de lithosphère est ainsi un même centre daccrétion arrière-arc intra-océanique, à la marge du supercontinent Rodinia. Létude comparative des serpentinites de ces ophiolites a aussi permis de mettre en évidence en évidence lintérêt des mesures magnétiques pour tracer le degré daltération des spinelles chromifères dans les serpentinites, approche pouvant être étendue à dautres types de roches. Notamment, nous montrons que la Cr-magnétite et la ferritchromite peuvent être identifiées à laide des mesures de susceptibilité magnétique en chauffe. Enfin, lassociation des méthodes magnétiques, pétrographiques et géochimiques nous permet de proposer un modèle concernant la formation des veines de magnétite massives de lunité dAït Ahmane Nord. Nous montrons que le triptyque : serpentinites et spinelles altérés et veines de magnétite centimétriques, constitue un système hydrothermal abyssal fossile, de type fumeur noir. Dans ce contexte, les compositions isotopiques en oxygène des veines de magnétite permettent de proposer une valeur du 18O des océans néoprotérozoïques profonds de -1.33 ± 0.98 (VSMOW), soit une valeur très similaire à lactuel (entre -1 et +1 VSMOW). Elle tranche aussi le débat sur lévolution du 18O des océans au cours des temps géologiques en attestant dune constance de celui-ci, au moins depuis le Néoprotérozoïque. / This Doctoral thesis focus on the end of the Precambrian, the Neoproterozoic, a pivotal period in the Earth history, by the study of ophiolitic units dated between 800 and 700 Ma. This work essentially deals with the petrography, geochemistry and magnetism of serpentinites from these ophiolites. They are associated with Panafrican orogenic belts along the West African and the Amazonian cratons and witnesses the subductions and the oceanic lithosphere associated to the break-up of the supercontinent Rodinia. The study of these neoproterozoic ophiolites allowed us to propose the formation settings for these sections of oceanic lithosphere. Another question behind this work is: Does the study of serpentinization and associated hydrothermalism allows one to provide constraints on the oceanic paleoenvironment? Work on the serpentinites and associated mafic rocks from the Araguaia belt ophiolitic units (757 ± 49 Ma1, Brazil) constitute the first geochemical study realized on these units. The Cr-spinel chemistry coupled with geochemical modeling, concerning essentially the REE concentrations, attest to a highly refractory protolith that endured between 14 and 24% of partial melting. This work also indicate an abyssal affinity (i.e. MOR rather than SSZ) of these serpentinites, which is confirmed by the N-MORB and E-MORB geochemical signature of the associated basalts. It appears that the serpentinization of these units probably took place in two steps, first in oceanic domain and then by interaction with fluids derived from the surrounding sediments after obduction, leading to strong LILE, B and Li enrichments in the serpentinites. Finally, we propose two potential settings concerning the origin of the sections of oceanic lithosphere presently found in the Araguaia belt: (1) an ocean-continent transition or (2) slices of a more mature lithosphere trapped into an accretionary wedge. Fieldwork, petrography and geochemical analysis on serpentinites from the Khzama (762± 2 Ma²) and Aït Ahmane ophiolitic sections (Anti-Atlas, Morocco) firstly allowed to confirm the supposed link between these two ophiolites. Cr-spinels in serpentinites from these units are characterized by very high Cr# and low Mg# testifying of a protolith having endured partial melting greater the 25%, confirming their affinity with the anti-atlasic subduction zone. This is corroborated by very low incompatible element concentrations such as Al, Ti, HREE and HFSE. Thus, the most likely setting for the genesis of these sections of lithosphere is a same intra-oceanic back-arc spreading center at the margin of the Rodinia supercontinent. The comparative study of all studied serpentinites from Neoproterozoic ophiolites in different settings also demonstrates the ability of magnetic measurements in monitoring the Cr-spinel alteration degree, a method which can be extended to other types of rocks. In particular, we show that Cr-magnetite and ferritchromite can be identified using thermomagnetic curves. Finally, the association of magnetic, petrographic and geochemical methods allows us to propose a model concerning the formation of the massive magnetite veins of the North Aït Ahmane unit. We show that the triptych consisting in: altered serpentinites, spinels and centimetric magnetite veins, results from a fossil, black smoker type, abyssal hydrothermal system. In this context, the oxygen isotopic compositions of the magnetite veins provide a 18O value of the deep Neoproterozoic oceans of -1.33 ± 0.98 (VSMOW), a value that is very similar to the current one (between -1 and +1 VSMOW). It also settles the debate on the evolution of the 18O of the oceans during geological time, attesting of its consistency, at least since the Neoproterozoic.

Cette thèse de doctorat se focalise sur la fin du Précambrien, le Néoprotérozoïque, une période charnière dans l'histoire de la Terre, par l'étude d'unités ophiolitiques datées entre 800 et 700 Ma. Les travaux présentés ici portent sur l'étude pétrographique, géochimique et magnétique des serpentinites de ces ophiolites. Associées à des sutures panafricaines en bordure des cratons ouest africain et amazonien, ces ophiolites sont des vestiges des subductions et de la lithosphère océanique associées à la dislocation du supercontinent Rodinia. L'étude de ces ophiolites permet de proposer des contextes de formation pour ces sections de lithosphère océanique. Une autre question à l'origine de ce travail était : L'étude de la serpentinisation et de l'hydrothermalisme associé permet-elle d'apporter des contraintes sur le paléoenvironnement océanique ? / This Doctoral thesis focus on the end of the Precambrian, the Neoproterozoic, a pivotal period in the Earth history, by the study of ophiolitic units dated between 800 and 700 Ma. This work essentially deals with the petrography, geochemistry and magnetism of serpentinites from these ophiolites. They are associated with Panafrican orogenic belts along the West African and the Amazonian cratons and witnesses the subductions and the oceanic lithosphere associated to the break-up of the supercontinent Rodinia. The study of these neoproterozoic ophiolites allowed us to propose the formation settings for these sections of oceanic lithosphere. Another question behind this work is: Does the study of serpentinization and associated hydrothermalism allows one to provide constraints on the oceanic paleoenvironment?

published_or_final_version / Earth Sciences / Doctoral / Doctor of Philosophy

But du travail : Apporter une description pétrographique détaillée de ces massifs ophiolitiques, tel est le but essentiel que nous avons voulu atteindre. Une telle description est doublement interessante; elle aidera en effet à : - déterminer la nature originelle de ces roches vertes et, la même, à préciser leur mode de formation; - mettre en évidence les modifications ultérieures subies par ces roches et ainsi à améliorer nos connaissances sur la nature du métamorphisme qui a affecté cette région.