Les propriétés statistiques invariantes d'échelle isotropes et anisotropes de morphologies terrestres d'érosion fluviatile ont été caractérisées dans cette étude à l'aide d'images satellitaires. En premier lieu, les propriétés invariantes d'échelle isotrope de différentes sections du réseau de drainage du Plateau éthiopien ont été déterminées à partir d'images de régions spectrales variées des satellites Landsat TM 5 et ERS-1. Ensuite, une méthode a été développée pour évaluer les propriétés anisotropes invariantes d'échelle de surfaces d'érosion fluvio-tectonique. Deux types de réseau de drainage ont alors été choisis: le réseau de la Rivière Jaune sur le Plateau de L?ss en Chine et celui de la Green River dans le Utah aux États-Unis. Dans cette deuxième partie, des images du visible du satellite TERRA ASTER ont été analysées. Enfin, la méthode de caractérisation de l'anisotropie indépendante de l'échelle a été appliquée sur les données du Plateau éthiopien afin de mieux y cerner les processus impliqués; les données satellitaires Landsat TM 5 et TERRA ASTER ont été utilisées pour cette partie de la recherche. Les deux régions sélectionnées sur le Plateau éthiopien, "plateau" et "canyon", possèdent des degrés d'érosion très différents. Une première distinction des propriétés invariantes d'échelle isotropes a été trouvée à l'aide d'images Landsat TM 5 dans le visible et d'images ERS-1 dans les micro-ondes. Cette différence a été liée au degré d'érosion mécanique entre ces deux régions, "plateau" (peu érodé) et "canyon" (très érodé). Une deuxième différence statistique a été révélée par les analyses d'invariance d'échelle isotrope des images Landsat TM 5 dans l'infrarouge moyen, qui sont plus sensibles aux argiles. Cette distinction est associée à la présence d'une couche d'altération des minéraux sur le "plateau", couche qui n'est pas retrouvée dans la région "canyon" à cause de l'érosion mécanique plus importante. Ainsi, ces analyses statistiques révèlent la présence active de deux processus distincts agissant sur le Plateau éthiopien, soit l'érosion mécanique et l'érosion chimique. L'étude de l'anisotropie sur des images de réseaux fluviaux a permis de trouver des différences statistiques significatives entre les différents réseaux de drainage. Les analyses de l'anisotropie montrent aussi que celle-ci doit être caractérisée dans un cadre d'invariance d'échelle. Les analyses d'invariance d'échelle isotrope (paramètre fi) permettent de différencier les images très dendritiques (densité de drainage très élevée) du réseau de drainage du Plateau de Loess chinois des autres images moins densément dendritiques. Cependant, elles ne donnent pas la possibilité de distinguer les images du Utah de celles de la Chine où l'érosion est plus poussée et les réseaux plus développés. Dans ce cas, les propriétés anisotropes distinctes reliées aux différentes lithologies des régions permettent de les différencier. De plus, l'anisotropie invariante d'échelle permet de distinguer les images de différentes parties d'un même réseau, par exemple le Plateau de Loess chinois, qui présente des contrastes associés au degré de maturité (ou au développement) du réseau et aux différences lithologiques et structurales régionales. Les analyses effectuées sur l'anisotropie du réseau de drainage du Plateau éthiopien ont confirmé les différences associées aux processus d'érosion et d'altération chimique des sols. Dans l'ensemble, cette étude montre la portée de l'utilisation des images satellitaires en relation avec les analyses d'invariance d'échelle sur les champs de données. Les analyses statistiques anisotropes des structures sur une grande gamme d'échelles complémentent de façon adéquate les analyses isotropes. La méthode développée dans cette étude est d'utilisation relativement simple et pourrait fournir une caractérisation quantitative plus systématique échelle par échelle des surfaces terrestres et des processus dynamiques sous-jacents.

Ce travail porte sur 3a géochimie isotopique (Sr-Nd-Pb) des sédiments accumulés le long de la dorsale de Reykjanes, au sud de l'Islande. Son but est d'apprécier les différentes provinces sources impliquées dans les apports sedimentaires et de préciser les mécanismes gouvernant les dépôts dans cette région de la ride médio-Atlantique Nord. Dans ce cadre, des sédiments de surface (trois carottes-boîtes de 25, 35 et 50 cm) et profonds (deux carottes par piston de -10 m de longueur) ont été sélectionnés dans le domaine axial et les flancs de la portion de la dorsale comprise entre 58° et 60°N. Des analyses dites "fraction totale" de la composition isotopique du plomb, strontium et néodyme et de teneurs élémentaires (Sm, Nd, COT, CaCO3) ainsi que des analyses minéralogiques, sédimentologiques et de la composition en i8O et 13C des tests de foraminifères planctoniques Neogloboquadrina pachyderma lévogyre (Npl) et de Globigerina bulloides (Gb) ont été effectuées. Ces dernières ont permis de proposer le cadre chronostratigraphique de la présente étude. Ainsi, les deux carottes longues étudiées correspondent à une série qui englobe les stades isotopiques 1 à 10, dans le domaine axial et, de 1 à 19 sur le flanc ouest de la dorsale. Ceci correspond à un enregistrement continu des derniers 700 000 ans. Les échantillons des sédiments de surface correspondent généralement au stade isotopique 1, soit à la période de l'Holocène. La composition isotopique en Pb, Sr et Nd des sédiments des carottes-boîtes (c.à.d. les dépôts actuels et holocènes) révèle l'existence d'une hétérogénéité isotopique entre les tranches sommitale et basale des profils de surface. Cette hétérogénéité isotopique est marquée par l'obtention de signatures typiquement mantelliques pour les sommets des profils et comparativement enrichies et plus radiogéniques en Sr et Pb pour leurs tranches basâtes. Les diagrammes Pb-Pb montrent qu'une grande proportion du Pb des sédiments de tranches sommitales des carottes-boîtes est mixte (basaltes-masses d'eau superficielles/polluants atmosphériques canadien et américain). La diminution de l'est vers l'ouest, dans la quantité des apports de particules mantellique et anthropogénique, est en partie liée aux conditions hydrodynamiques imposées par les courants en bordures et traversant la dorsale. Dans les tranches basales, les données isotopiques du plomb mettent également en évidence un mélange entre deux composantes crustales continentales dominantes, soit à faible et à fort rapport 238U/204Pb. Les sédiments des carottes longues démontrent, au cours des derniers 700 000 ans, de fortes variations isotopiques qui se traduisent par des rapports 206Pb/204Pb de 18,7 à 19,6, 87Sr/86Sr de 0,707 à 0,720 et des valeurs eNd(0) comprises entre -13 et +3. Ces résultats sont interprétés en termes de mélange entre des composantes issues pour la plupart de la marge groenlandaise orientale (deux composantes distinctes), de l'Arctique, des apports mixtes du calédonien et du bouclier baltique, de l'Islande et de la dorsale de Reykjanes. Dans les deux colonnes sédimentaires, ces variations montrent des cyclicités isotopiques, en relation avec les changements climatiques, les paramètres minéralogiques et sédimentologiques, ainsi que les teneurs élémentaires. On relève ainsi que la plus grande composante, d'origine islando-Reykjanes et Est-groenlandaise, est formée de matériaux fins et pauvres en Nd et que celle-ci se dépose pendant les épisodes de réchauffement, ou encore les stades interglaciaires. Dans la carotte prélevée sur le flanc ouest de la dorsale, la période allant des stades isotopiques 19 à 11 a été marquée durant les stades glaciaires par une dominance nette du matériel enrichi en Nd et d'origine baltique et islandaise, alors que les stades interglaciaires sont totalement dominés par les composantes arctique et groenlandaise relativement appauvries en Nd. En revanche, la période allant du stade 10 au stade 2 se voit marquée par la dominance des composantes arctiques et groenlandaises riches en Nd. Le découplage entre les traceurs radiogéniques (Sr-Nd-Pb), au cours de la période du stade 8 à 5, semble traduire l'expression d'une alternance entre ces différentes composantes. Ceci est à mettre en relation avec, probablement, les phénomènes de re-suspension du sédiment et/ou un changement du régime hydrodynamique dont l'un à faible débit de la DSOW et de la NEADW, et l'autre à fort débit de ces courants; comme le montrent les profils granulométriques. Dans les sédiments de la carotte prélevée dans la région axiale de la dorsale, la sédimentation est pratiquement dominée durant les stades interglaciaires par les apports mantelliques (c.à.d., les basaltes tertiaires du Groenland, de l'Islande ou des Iles Féroes, et de la dorsale de Reykjanes). Les apports issus des provinces baltiques et de la région néovolcanique de l'Islande restent cependant majeurs durant les stades glaciaires. Sur la base de ces données, il ressort que la variabilité du signal isotopique est largement modulée par le contexte physiographique de la dorsale (c.à.d., rift et flanc de la dorsale) et que la superposition d'un contrôle climatique et courantologique se marque par une variation des proportions relatives des différentes provinces distributrices. Par ailleurs, un régime courantologique et sédimentaire durant les stades 19 à 11, assez similaire à celui de l?Holocène, de même que l'existence d'un "synchronisme" entre les apports liés aux vêlages des calottes glaciaires du Nord de l'Europe et des régions de l'Arctique d'une part, de l'Islande et du Groenland d'autre part sont proposés pour la région d'étude.

La cristallisation est un aspect important de la pétrologie ignée et son étude peut être faite grâce aux textures présentes dans les roches. L'étude qualitative de ces textures est utilisée fréquemment et ce, contrairement à l'étude quantitative qui est moins développée. Cette étude quantitative peut être effectuée grâce à la méthode de la distribution de la taille des cristaux (DTC). L'objectif général de ce projet vise donc à caractériser le matériel rhyolitique qui forme la chaîne volcanique des dômes Inyo à l'aide de la DTC mise en parallèle avec la géochimie et la pétrologie. Les trois dômes volcaniques de la chaîne Inyo, Obsidian Dome, Glass Creek Dome et Deadman Dome forment une chaîne volcanique nord-sud longue de 11 kilomètres qui se trouve sur le flanc nord-ouest de la caldeira de Long Valley. Les dômes sont composés de différents types de rhyolites présents sous forme de trois groupes texturaux distincts: le groupe coarsely porphyritic (Cp), avec plus de 25% de phénocristaux de plagioclase et de sanidine, celui finely porphyritic (Fp) avec moins de 5% de phénocristaux de feldspath et un groupe intermédiaire au point de vue du pourcentage de cristaux (Im). Le groupe textural Fp est subdivisé en trois sous-groupes (Fp (1 ,2 et 3)). Cette subdivision est un outil qui permet d'effectuer des distinctions entre les échantillons au point de vue de la DTC ainsi que d'en observer les variations spatiales. Les limites de chacun de ces sous-groupes sont définies selon leur contenu en Th, Se et Ba afin de faciliter la classification des échantillons. La distribution des échantillons selon le groupe auquel ils appartiennent, à l'intérieur des dômes volcaniques, permet de constater que Obsidian Dome, au nord de la chaîne volcanique, est exclusivement composé des échantillons de Fp et plus particulièrement des groupes Fp (1) et Fp (2) ainsi que du groupe Fp (3) mais de façon plus locale. Alors que Glass Creek Dome et Deadman Dome sont formés par les échantillons des groupes texturaux Cp, Im ainsi que de quelques échantillons du groupe Fp (3). La DTC est représentée par une courbe et elle indique la quantité de cristaux par taille dans un intervalle donné. Des courbes de DTC sont effectuées pour les échantillons des groupes texturaux provenant des trois dômes volcaniques. Les courbes de DTC des groupes Fp (1) et Fp (2) sont similaires, elles sont droites et courtes. Alors que celles des groupes Fp (3), Cp et Im ont une forme concave et sont plus longues. L'interprétation de ces courbes jumelée à l'étude géochimique permet de distinguer deux principaux processus de cristallisation dans ce système volcanique. Les échantillons des groupes Fp (1 et 2), qui forment principalement Obsidian Dome, montrent un processus de fractionnement. Alors que ceux des groupes Fp (3), Cp et Im, qui constituent Glass Creek Dome et Deadman Dome, montrent plutôt un processus de mélange de deux populations de cristaux qui peut être modélisé par la juxtaposition de deux droites de représentant ces différentes populations. Les différences au point de vue de la DTC ainsi que de la géochimie permettent de distinguer des différences entre Obsidian Dome, qui se situe au nord de la chaîne volcanique, et Glass Creek Dome ainsi que Deadman Dome qui sont au sud. La source des magmas ayant contribué à la mise en place des dômes peut soit être unique avec des conduits provenant de niveaux différents de la chambre magmatique ou être constituée de deux systèmes à chaque extrémité de la chaîne volcanique.

L'étude pétrologique, géochimique et statistique a été utilisée conjointement afin de comparer la composition de six ceintures de roches métasédimentaires archéennes. Parmi ces six ceintures il y a quatre grands bassins métasédimentaires : Nemiscau, Opinaca, Pontiac et Quetico de même que deux petits bassins situés à l'intérieur de ceintures de roches vertes : Beardmore-Geraldton et Bordeleau. Le principal objectif de cette étude est la comparaison de la composition des quatre grands bassins métasédimentaires. Afin de réaliser cet objectif, une série d'objectifs spécifiques devront être atteint. Ainsi, il faut établir la composition moyenne des métasédiments de chaque bassin. La présence des bassins de Beardmore-Geraldton et de Bordeleau, dont les compositions sont clairement différentes des grands bassins, sert à valider le test statistique subséquent sur la similitude et les différences de composition des grands bassins. Tous ces bassins métasédimentaires sont dominés par des métasédiments turbiditiques : métagrauwackes et métapélites. La minéralogie des métagrauwackes se compose principalement de biotite, de quartz, de plagioclase et de minéraux accessoires comme le zircon et le rutile. Il y a aussi quelques niveaux riches en grenats. Alors que les métapélites contiennent de la muscovite, de la cordiérite, de l'andalousite et de la staurotide. Les textures généralement observées dans ces lithologies sont les textures granoblastiques, porphyroblastiques et schisteuses. Globalement, la géochimie des éléments majeurs montre un enrichissement en Fe2O3, en MgO, en Al2O3, en K2O et en TiO2 des roches métapélitiques. Ces oxydes sont contrôlés par la distribution des phyllosilicates. L'observation des diagrammes des éléments des terres rares à déterminer que la source de ces métasédiments pour ces éléments est en majeure partie contrôlée par les roches mafiques. Par contre, une grande quantité de matériel felsique, en particulier les volcaniques felsiques a participée à la composition des sédiments des six bassins. La détermination de la composition moyenne, l'analyse de la variance, la méthode de Tukey et les diagrammes en boîtes ont permis de déterminer que les roches métasédimentaires de trois bassins diffèrent : Beardmore-Geraldton, Bordeleau et Pontiac. Par conséquent, les caractéristiques similaires des bassins de Nemiscau, d'Opinaca et de Quetico suggèrent que ces bassins ne sont qu'un seul et même bassin linéaire. Alors que les trois bassins qui présentent des caractéristiques géochimiques différentes n'auraient pas le même environnement tectonique ni la même source.

La Formation de La Motte-Vassan (FLV), datée à 2714 ± 2 Ma, représente la base du Groupe de Malartic, un assemblage volcano-sédimentaire de la Zone Volcanique Sud de la ceinture de l'Abitibi. La FLV, d'une épaisseur d'environ 6 km, est composée principalement de laves komatiitiques (95%). L'emphase de cette étude est mise sur la volcanologie physique et la géochimie des coulées komatiitiques de Spinifex Ridge, plus spécifiquement une zone affleurante de 60x40 m. L'ensemble des coulées a été affecté d'un métamorphisme régional au faciès des schistes verts et la minéralogie primaire est difficilement reconnaissable. Les morphologies des coulées observées découlent directement de la faible viscosité des laves komatiitiques. La lave a été mise en place selon deux morphofaciès principaux: les coulées en feuillet et en forme de tube, et probablement un troisième, en coulées massives. Les deux morphofaciès principaux ont des épaisseurs semblables (0,96 m); toutefois, l'extension latérale est beaucoup plus grande pour les coulées en feuillet (> 28 m) par rapport à celle des coulées en forme de tube (4,9 m). Les terminaisons latérales des coulées sont biseautées, ce qui suggère une faible viscosité. Les coulées possèdent les deux zones texturales typiques aux komatiites enveloppées d'une croûte cohérente. Les plus petits tubes démontrent un réseau polygonal de fractures de refroidissement et les plus gros présentent la division A2 (spinifex en lamelles à distribution aléatoire). Certaines coulées en forme de tube ont un centre avec des cavités remplies de quartz, ce qui suggère un écoulement dynamique de la lave. La morphologie et la nature des contacts concordants des morphofaciès principaux suggèrent un écoulement laminaire. La seule coulée massive observée est beaucoup plus épaisse (5 m), n'a pas de croûte et tronque la coulée sous-jacente. Localement, on retrouve des dépôts de tuf turbiditique ultramafique, de 10 à 50 cm d'épaisseur, finement laminés, granoclassés et concordant à la stratigraphie. La chimie des roches est définie par une teneur moyenne en MgO de 26%, par un rapport Al2O3/TiO2: de 21 et par un spectre de terres rares, 0,5 à 7 x chondrites, légèrement appauvri en ÉTRL. Toutes ces caractéristiques sont typiques des komatiites non appauvries en aluminium. Il est envisagé que les coulées sous-marines en feuillet et en forme de tube de Spinifex Ridge sont respectivement analogues aux coulées subaériennes pahoehoe en feuillet et aux lobes coalescents. Ainsi, lorsque la lave komatiitique est émise à la surface sur des planchers océaniques, elle s'étend latéralement dû à sa faible viscosité. Une mince couche se forme à la surface de la lave, qui devient graduellement une croûte solide issue de l'interaction eau-magma. Le développement d'une croûte cohérente est contrôlé par le type d'écoulement (laminaire ou turbulent). Cette croûte sert d'isolant et permet à la lave de se répandre sur de grandes distances à l'intérieur de tubes par l'inflation (l'injection de lave sous une croûte solidifiée). Par contre, l'absence de croûte peut faciliter le transfert de chaleur d'un médium à l'autre et ainsi favoriser l'érosion thermique. La variation architecturale verticale, de coulées en feuillet à coulées en forme de tube, indique un changement du comportement de l'écoulement, de lave libre à captive, résultant d'une baisse d'approvisionnement en lave et/ou d'un changement de relief topographique. L'empilement cyclique des morphofaciès et la présence des dépôts de tuf entre les coulées permettent d'avancer l'hypothèse que la mise en place de ces laves était épisodique avec de courtes périodes d'interruption.

Cette thèse présente une étude géophysique du Bouclier canadien à l'aide de données gravimétriques et magnétiques. La première partie concerne les méthodes utilisées. Les outils classiques sont introduits ainsi que des méthodes de traitement de données à l'aide de la transformée en ondelettes. Une méthode de caractérisation des sources responsables des anomalies du champ est exposée ainsi qu'une méthode de calcul de l'épaisseur élastique de la lithosphère. La seconde partie de la thèse concerne les applications. L'étude du prolongement des structures géologiques Protérozoïques de l'orogène Trans-Hudson et Archéennes de la province du Supérieur sous le couvert sédimentaire du bassin de Williston fait l'objet d'un chapitre. Nous avons produit des cartes des champs gravimétrique et magnétique afin d'effectuer une interprétation visuelle des structures géologiques. Les détails ont été rehaussés à l'aide de dérivées horizontales des champs. Nous avons étudié les champs à différentes échelles grâce à la transformée en ondellettes. Une carte de la profondeur du socle magnétique a été produite en utilisant la déconvolution d'Euler. Grâce à cette étude, nous avons montré que certaines structures géologiques qui composent l'orogène transhudonien dans le nord du Manitoba et du Saskatchewan se prolongent au moins jusqu'à la frontière américaine et que les sous-provinces du Supérieur se prolongent vers l'ouest sous les sédiments dans le Manitoba. Nous nous sommes intéressé à deux structures tectoniques: une zone de contact entre deux provinces géologiques et une faille majeure. Nous avons déterminé leurs positions et avons caractérisé leurs extensions verticales et leurs pendages. Le chapitre suivant traite du calcul de l'épaisseur élastique dans l'est du Bouclier canadien. Nous avons calculé cette épaisseur avec une méthode traditionnelle. Nous avons montré que la lithosphère au Québec et au Labrador est très rigide. Nous avons développé une méthode utilisant la transformée en ondellettes afin d'étudier l'anisotropie de ce paramètre. Cette méthode a montré que la rigidité est très anisotrope dans la province du Supérieur et beaucoup plus isotrope dans la province de Grenville. Dans le dernier chapitre, nous présentons l'étude des champs de gravité et magnétique dans la Baie d'Ungava. Ce travail s'inscrit dans le cadre du programme LITHOPROBE ECSOOT (Eastern Canadian Shield Onshore-Offshore Transect). Nous avons établi des cartes de champs de potentiel en compilant des données de différentes origines: données de terrain et satellitaires pour le champ gravimétrique, données aéroportées et marines pour le champ magnétique. L'interprétation de ces cartes nous a permit de conclure qu'une petite partie de la province du Supérieur se trouvait à l'est de l'orogène du Nouveau-Québec au Labrador et que certaines structures géologiques présentes au Labrador traversent la Baie d'Ungava jusqu'à la Terre de Baffin. Ce chapitre a fait l'objet d'un article publié dans le volume de synthèse du projet ECSOOT dans le Journal Canadien des Sciences de la Terre.

Les montagnes du Schakalsberg du Sperrgebiet en Namibie sont considérées comme partie intégrante de la Ceinture Néo protérozoïque de Gariep (745-550 Ma), qui est connue pour le gisement de métaux de base de Rosh Pinah (30 millions de tonnes, Zn-Pb-Cu-Ag). La zone étudiée, propriété EPL 2757 acquise par la compagnie sud-africaine Kumba Resources, fait partie du terrane de Marmora et s'étend de 28°00'00" à 28°07'30" sud, et de 16°30'00" à 16°37'30" est. La zone cartographiée représente un segment des montagnes du Schakalsberg dont la superficie est de 225 km2. La cartographie par lithofaciès a révélé une succession à dominance volcanique d'une épaisseur d'environ 1.4 km qui présente les caractéristiques d'un mont sous-marin. La stratigraphie composite du secteur montre une séquence de haut fond dont la base est dominée par les roches volcaniques mafiques et où la partie supérieure est dominée par les roches volcanoclastiques. Deux principaux lithofaciès et un lithofaciès subordonné sont associés avec le mont sous-marin du Schakalsberg et incluent : 1) lithofaciès volcanique mafique, 2) lithofaciès volcanoclastique, et 3) lithofaciès de brèche sédimentaire. Le lithofaciès de carbonates, identifié dans la zone à l'étude, est probablement l'équivalent latéral de la séquence de mont sous-marin, mais est séparé par une faille de chevauchement majeure. Le lithofaciès volcanique mafique, allant jusqu'à 1 km d'épaisseur, qui est composé exclusivement de coulées mafiques et roches intrusives mafiques, a été divisé en multiples faciès en se basant sur la nature des phénocristaux, la composition chimique et les relations de recoupement. Les faciès (i) aphanitique, (ii) microporphyrique, (iii) feldspath-phyrique, (iv) pyroxène±feldspath-phyrique, et (v) phonolitique sont des coulées sous-marines massives, cousinées, et bréchiques. Des joints columnaires ont été observés dans la portion massive des coulées et de gros tubes sont visibles par endroits. Les unités de brèche de coussins sont restreintes au faciès aphanitique qui est situé dans la partie supérieure du mont sous-marin. À l'opposé, les faciès à phénocristaux se retrouvent principalement à la base de la séquence. Le faciès volcanique intrusif de gabbro est considéré comme contemporain avec le volcanisme effusif sous-marin et se distingue par la géochimie des éléments majeurs, traces et terre rares. Le lithofaciès volcanoclastique est la contrepartie autoclastique remaniée et explosive des coulées sous-marines et est divisé selon les faciès de (i) tuf, (ii) tuf à lapilli, et (iii) tuf à bloc. Le faciès de tuf d'une épaisseur de 0.10 à 90 m, composé de fins lits parallèles et granoclassés qui peuvent être dérivés d'explosions sous-marines ou d'un processus de granulation thermique, a été déposé via des courants de turbidité dilués et des dépôts de suspension. Le faciès de tuf à lapilli, d'épaisseur de 0.20 à 1.5 m, est composé de lits massifs à granoclassés et des lits à lamination parallèle à entrecroisée, le premier étant le résultat de (re)déposition de coulées trubiditiques de haute concentration et de coulées de masse, tandis que le dernier est considéré comme un dépôt pyroclastique primaire produit par des courants de densité alimentés par les éruptions. Le faciès de tuf à bloc, ayant une population hétérolithique de fragments, est un dépôt volcanoclastique remanié que a été transporté du sommet vers les pentes par un processus de coulée de débris laminaire. Le lithofaciès de brèche sédimentaire est observé seulement dans le faciès de tuf de 90 m et est considéré comme un dépôt de coulée de masse relié à du glissement synsédimentaire. La caractéristique frappante des montagnes du Schakalsberg est l'altération hydrothermale pénétrante en carbonate qui peut être tracée sur au moins 20 km. L'altération est bien développée dans la partie supérieure de la séquence stratigraphique en raison de la prédominance du lithofaciès volcanoclastique. L'organisation d'altération semi conforme est commune aux dépôts de sulfures massifs archéens de type Mattabi. L'assemblage d'altération est composé de calcite (CaCOs), dolomite [CaMg(CO3)2] dolomite ferrifère [Ca(Mg,Fe)(CO3)2], avec une augmentation du contenu en Mg et Fe du nord-ouest au sud-est à l'échelle de la propriété. Cet assemblage, considéré comme l'équivalent du halo d'altération distale (calcite) à intermédiaire (clacite-dolomite ferrifere) des gisements de type Mattabi, est compatible avec les patrons d'altération de fonds sous-marin anciens et modernes. L'altération en carbonates a été produite par la circulation dans l'édifice du mont sous-marin de fluides hydrothermaux riches en CO2. La source supposée pour le (CO3)'2 est le lithofaciès de carbonate, car il est l'équivalent latéral du mont sous-marin du Schakalsberg. Deux types de minéralisation ont été identifiés: 1) minéralisation en Fe composée de (i) aiguilles, um à mm, d'hématite (Fe2O3) disséminées dans la matrice des roches volcaniques, et (ii) remplacement de la magnétite (Fe3C>4) par de l'hématite (Fe2Û3) le long des plans de clivage, et 2) minéralisation en manjiroite, [(Na,K)(Mn4+, Mfrr)8Oi6-n(H2O)], oxyhydroxydes de Mn, en amas massifs ou bréchiques de 2 à 6m d'épais et traçable jusqu'à 1 km en longueur. La minéralisation en Fe est une minéralisation de basse température qui a été déposée dans un environnement oxydant, avec les roches carbonatisées agissant comme scellant. Cette minéralisation pourrait représenter une phase distale, de basse température, d'un gisement de SMV. La minéralisation en Mn est supergène et a été produite par la percolation de fluide et le lessivage des roches avoisinantes après la déformation du mont sous-marin (quaternaire?). L'évolution structurale du segment des Montages du Schakalsberg est compatible avec une ceinture de plissement et de chevauchement qui a été subséquemment sujette à une transpression senestre. La structure dominante est la faille de chevauchement des Red Dunes qui sépare le lithofaciès de carbonate d'avec la séquence à prédominance volcanique des montagnes du Schakalsberg. Cette faille de chevauchement a une attitude et des linéations d'étirement compatibles avec un mouvement du sud sur le nord. La zone à l'étude a été divisée selon la schistosité principale (Sp) en trois domaines structuraux: (i) domaine 1 avec un Sp moyen de 158/84, (ii) domaine 2 de 355/65 et (iii) domaine 3 de 149/40. La zone à l'étude du Schakalsberg montre l'évolution d'un mont sous-marin précambrien pendant l'ouverture de la mer d'Adamastor (proto-Atlantique). Une altération hydrothermale pénétrante en carbonates avec des zones locales de minéralisation en Fe a été observée. La minéralisation est principalement restreinte aux unités volcanoclastiques poreuses qui forment supposément la partie de haut-fond de la séquence de mont sous-marin. La zone étudiée est le premier exposé détaillé d'une séquence volcaniquevolcanoclastique dans le Sperrgebiet de Namibie.

Le Groupe de Wakeham, situé dans le segment oriental de la Province de Grenville, est principalement composé d'arénites, d'arkoses, de shales et d'un petit volume de roches volcaniques felsiques et mafiques. Les roches sédimentaires sont recoupées par des gabbros et des granites peralumineux, post-tectonique et syn-tectonique tardif. Le Groupe de Wakeham se distingue de la plupart des unités lithotectoniques de la Province de Grenville par une déformation peu prononcée et par la présence de roches métamorphisées au faciès des schistes verts. Afin de caractériser les roches sédimentaires du Groupe de Wakeham et leurs sources, de déterminer leurs provenances et de connaître l'âge de ces sources ainsi que d'évaluer l'âge de dépôt des matériaux sédimentaires, nous avons entrepris une étude géochimique, isotopique (Sm-Nd et Lu-Hf) et géochronologique (Pb-Pb et U-Pb). La géochimie des éléments majeurs indique que le bassin sédimentaire du Groupe de Wakeham renferme à la fois des sédiments très matures (SiC>2 élevé et MgO faible) et des sédiments immatures (S1O2 faible et MgO élevé). Ces roches sont potassiques et de nature essentiellement arénitique à arkosique ce qui reflète la composition de la roche mère qui varie de roche sédimentaire quartzitique à granitique. Les profils de terre rares montrent généralement une grande similarité avec ceux des shales nord américains (NASC). Ceci suggère que la majorité des sédiments du Groupe de Wakeham ont des caractéristiques de roches sédimentaires protérozoïques. Les analyses Sm-Nd sur des arénites, des arkoses et des shales provenant de la partie est du Groupe de Wakeham révèlent des valeurs eNd (1,6 Ga) variant entre -5 et +6. Les âges modèles calculés définissent quatre pics d'âges à 1800, 1900, 2300 et 2700 Ma. Ceci suggère que ces grès sont composés d'un mélange de matériaux provenant de source essentiellement protérozoïque avec une contribution archéenne de moindre importance. Leurs âges modèles font ressortir deux régions-sources majeure: 1) une source à 1900-1800 Ma qui est similaire à ceux de l'orogène trans-labradorien ; 2) une autre source d'âge 2700-2600 Ma qui est semblable aux âges des cratons archéens (provinces du Supérieur, de Rae et de Nain). Les granites intrusifs dans les sédiments du Groupe de Wakeham ont des âges U-Pb qui varient entre 1495 Ma et 1510 Ma et des valeurs eNd (1,5 Ga) entre +1 et +3. Ces données indiquent que les granites ont probablement été contaminés par des sédiments d'une croûte protérozoïque ou ont été le résultat de la fusion d'une croûte protérozoïque. Les données isotopiques du Hf sur des zircons prélevés à partir d'échantillons provenant des parties est et ouest du Groupe de Wakeham sont en accord avec les isotopes du Nd et supportent aussi la présence de sources protérozoïques et archéennes. Des zircons des mêmes échantillons analysés pour les isotopes du Hf ont été datés par la méthode Pb-Pb. Ces âges sont ceux des sources des sédiments du Groupe de Wakeham qui sont semblables aux âges des batholites trans-labradoriens ainsi qu'à ceux trouvés dans les provinces du Supérieur, de Nain et de Rae. Enfin, dans le but de déterminer l'âge d'un événement magmatique affectant le bassin sédimentaire du Groupe de Wakeham, nous avons analysé des zircons de l'échantillon de granite du Lac au 22eme mille qui révèlent un âge U-Pb elzévirien (l,3±0,l Ga). Cet âge dans la partie ouest du Groupe de Wakeham et ceux connues dans la partie est montrent que l'ensemble du bassin sédimentaire du Groupe Wakeham a été affecté par le même événement tectonomagmatique elzévirien.

Les dépôts de fer (Fe), titane (Ti), phosphore (P) et vanadium (V) sont généralement encaissés dans des complexes ignés lités et dans les massifs anorthositiques. Ces minéralisations sont soit stratifiées, soit discordantes. En effet, la partie supérieure de l'intrusion mafique litée de Sept-îles renferme un gisement de Ti et de P, alors qu'au Complexe de Duluth, les intrusions riches en oxydes «OUI» forment des corps discordants ayant fait intrusion dans l'encaissant troctolitique à la base de l'intrusion. Ce projet de doctorat consiste à caractériser ces deux types de minéralisations afin de déterminer leur origine généralement controversée. Dans les deux localités, les roches riches en oxydes ont été divisées en trois groupes selon les proportions modales des phases oxydes dans la roche : les oxydes disséminés (10-30 %); les oxydes matriciels (30-60 %) et les oxydes massifs (> 60 %). L'ilménite et la magnétite sont présentes dans les deux dépôts. Les phases silicatées qui contrôlent la chimie de ces roches sont le plagioclase, l'olivine et le clinopyroxène. Dans les roches plus évoluées l'apatite est présente. En particulier, dans la partie supérieure de l'intrusion mafique de Sept-îles où les roches riches en oxydes litées se composent de 60 % des oxydes de Fe-Ti et de 30 % d'apatite (nelsonite). Les dépôts d'oxydes de l'intrusion de Sept-îles formés essentiellement de magnétitite et de nelsonite (magnétite, ilménite, apatite et 0 à 5% de phases silicatées) contiennent entre 33.53 et 69.01 % de Fe2O3, entre 7.94 et 26.95 % de TiO2, et entre 0.04 et 12.12% de P2O5, ainsi que des teneurs en V inférieures à 2300 ppm. À Duluth, les OUI se concentrent le long de la marge ouest du complexe. Les dépôts de Boulder Lake North, de Water Hen, de Wyman Creek et de Longear ont été choisis pour cette étude. Les minéralisations renferment entre 22.17 et 64.33 % de Fe2O3, entre 4.28 et 32.69 % de TiO2, entre 0.04 et 4.23 % de P2O5 et entre 153 à 6805 ppm de V. Les compositions des phases minérales des deux dépôts s'étendent entre FÛ72 à F041 pour les olivines et d'Anss à A1144 pour les plagioclases. les magnétites renferment des teneurs qui varient de 8 àl8 % en TiO2 et de 0.1 à 0.2 % en V. L'ilménite contient des teneurs en A12O et en MgO < 3 %. Les simulations en utilisant le programme «Pelé» et la comparaison avec les résultats expérimentaux de Toplis et de Carrol (1995) indiquent que ces compositions sont en équilibre avec le magma tholeitique fractionné et saturé en oxydes de Fe-Ti. Les simulations de la composition géochimique des roches totales en utilisant «Pelé» et l'application des travaux expérimentaux de Toplis et Carrol (1995) démontrent que les roches riches en oxydes peuvent être formées après 50 à 70 % de cristallisation fractionnée d'un magma tholeitique suivi d'une accumulation des phases oxydes et silicatées en équilibre avec le magma fractionné. Une fois le magma saturé en ces éléments, la cristallisation de la magnétite est favorisée suite à une augmentation de JO2 dans le système. Ces conditions d'oxydation sont favorisées à la fois par le processus de cristallisation fractionnée et par la présence de fluides. Ces derniers sont de nature météorique (518O varie entre -2 et 1.8 %o) dans le cas de l'intrusion de Sept-îles et métamorphiques dans le cas de Duluth (Ô18O varie entre 3.908 et 6.044 %o pour les OUI et entre 7.534 et 12.935 %o dans le cas des sédiments). L'oxydation provoque la conversion de Fe2+ en Fe3+ et par conséquent la formation de la magnétite. L'accumulation de cette dernière provoque un appauvrissement du liquide en Fe favorisant par la suite une saturation du magma en P. Une telle saturation déclenche la cristallisation de l'apatite et donne ainsi naissance à des nelsonites et à des gabbro-nelsonites dans le cas de Sept-îles et à des roches riches en apatite à Duluth. Les valeurs de température et de JO2 ont été calculées pour les paires de titanomagnétite et d'ilménite qui coexistent en utilisant le programme QUILF. Les données définissent une trajectoire qui s'étend du tampon FMQ à haute température au tampon IM à basse température. L'intervalle de température s'étale entre 500 et 862°C et celui de la fugacité d'oxygène (log_/D2) entre -17 et -25. Une telle tendance est typique aux intrusions mafiques ignées. Dans le cas de Sept-îles, les oxydes sont accumulés en formant des lits riches en oxydes. Dans le cas de Duluth, les lits riche en oxydes sont formés aussi dans la partie supérieure de l'intrusion, toutefois, dans certains cas les oxydes s'infiltrent dans l'encaissant troctolitque par le biais des failles et forme ainsi les OUIs, ou bien certains lits de magnétitite de la partie supérieure de l'intrusion sont injectés dans les troctolites sousjacents suite à une instabilité gravitationnelle. La composition des phases oxyde (ilménite, magnétite) a été modifiée considérablement au cours du refroidissement de l'intrusion en raison de réactions d'échanges intracristallins et intercristallins. Au cours du refroidissement des deux intrusions, l'oxydation a entraîné la formation des exsolutions d'ilménite de la solution solide de titanomagnétite pour former soit des lamelles distinctes d'ilménite dans la magnétite, soit des exsolutions granulaires d'ilménite autour de grains de magnétite. Les sulfures disséminés sont associés aux oxydes dans les deux intrusions. Les phases sulfurées sont essentiellement la pyrite et la bornite dans le cas de Sept-îles et la chalcopyrite, la cubanite et la pyrrhotite dans le cas des de Duluth. Ces sulfures occupent les interstices des phases oxydes ainsi que les zones d'altérations. L'investigation géochimique suggère que les phases oxydes ne concentrent pas les IEGP. Des diagrammes de corrélation montrent que les PGE sont contrôlés par les phases sulfurées. L'appauvrissement des roches en EGP par rapport au Ni et au Cu peut être expliqué par une ségrégation précoce des sulfures. Par conséquent, les dépôts de Fe-Ti détaillés dans cette étude sont loin d'être une cible d'exploration pour les EGP.

A SEDIMENTARY FACIES ANALYSIS OF THE >2£ GA BENIAH AND BELL LAKE FORMATIONS, SLAVE PROVINCE, NORTHWEST TERRITORIES La Province des Esclaves, située dans les Territoires du Nord-Ouest, possède plusieurs dépôts sédimentaires de plate-forme d'âges archéens (2,8-2,9 Ga) adjacents à des zones de failles d'extension régionale d'orientation nord-sud. Les bassins sédimentaires comprennent des quartzarénites, c'est-à-dire des grès minéralogiquement matures qui se forment dans des conditions climatiques, hydrauliques et tectoniques particulières. Ces roches sédimentaires sont interprétées comme ayant été déposées en discordance sur un complexe lité mafique et des gneiss tonalitiques à granodioritiques et elles sont recouvertes par des roches volcaniques mafiques et felsiques de 2,6-2,7 Ga. La Formation de Beniah qui se trouve à environ 150 km au nord-est de la ville de Yellowknife a une épaisseur de 100 à 1000 mètres et est composée de quatre lithofaciès distincts. Ces lithofaciès sont: 1) des conglomérats de 2 à 13 m d'épaisseur, 2) des quartzarénites de 10 à 120 m d'épaisseur, 3) des grès-siltstones de 10 à 16 m d'épaisseur et 4) des siltstone-grès de 5 à 13 m d'épaisseur. Le lithofaciès de conglomérat se subdivise en deux sous-lithofaciès soit celui de conglomérat à cailloux de quartz et celui de brèche sédimentaire. Le lithofaciès de siltstone-grès regroupe le sous-lithofaciès de siltstone à litage ondulé et planaire et le sous-lithofaciès de formation de fer. Localement, les roches volcaniques et volcanoclastiques sont en contact dépositionnel avec les roches sédimentaires de la Formation de Beniah. Ces roches volcaniques sont considérées comme représentant la stratigraphie de la partie supérieure de la formation. La géométrie tabulaire des lithofaciès, la présence de lits entrecroisés composites, les patrons de paléocourants bimodaux et bipolaires et l'abondance des films d'argile suggèrent que les roches sédimentaires de la Formation de Beniah se sont déposées dans un environnement influencé par la marée. De plus, les lits granoclassés, l'alternance entre certains lits de grès et siltstone et les rides superposées sur le flanc des lits entrecroisés indiquent une faible influence des courants de tempêtes et des vagues. L'environnement de déposition proposé est celui d'un milieu sous-marin de faible profondeur d'un complexe estuaire qui contient: 1) des barres de gravier côtières (le lithofaciès de conglomérat), 2) des coulées de débris (lithofaciès de brèche sédimentaire), 3) une série de chenaux de marées(lithofaciès de siltstone-grès et grès-siltstone), 4) des bancs de sable le long de l'avant-plage (lithofaciès de quartzarénite) et S) des sédiments hétérolithiques et sédiments à grain fin déposés en suspension, à la transition entre l'avant-plage inférieure et la haute mer (lithofaciès de grès-siltstone et sous-lithofaciès de formation de fer). Les informations supplémentaires apportées par la Formation de Bell Lake (environ 45 km au nord de Yellowknife) indiquent la présence des trois lithofaciès, suivant: 1) quartzarénite de 2 à 10 m d'épaisseur, 2) grès-siltstone de 1 à 12 m d'épaisseur et 3) formation de fer de moins de 1 à 30 m d'épaisseur. L'abondance des laminations parallèles et des lits entrecroisés de faible pente en forme de lits tabulaires peu épais sont caractéristiques des dépôts de milieu de plate-forme non protégée. Ce milieu fourni des conditions favorabled pour la formation de grès en feuillets (sheet sandstones) influencés par la combinaison de changement dans la marée, les vagues et les tempêtes. La pétrographie et la cartographie suggèrent une discordance plutôt qu'un contact intrusif entre le socle granitique et les roches sédimentaires sus-jacentes. L'empilement des lithofaciès de la Formation de Beniah indique la présence de plusieurs séquences négatives de 10 à 110 mètres de puissance. Cette répétition séquentielle des lithofaciès commence avec le siltstone-grès à la base, suivi du grès-siltstone au milieu, puis de la quartzarénite ou localement du conglomérat au sommet Un contact net entre la quartzarénite ou le conglomérat et le siltstone-grès indique le commencement d'une nouvelle succession. La formation de ces successions négatives est attribuée à la combinaison d'une variation eustatique du niveau de la mer et d'une activité tectonique. Le tectonisme semble avoir une importance considérable dans le développement de la Formation de Beniah. La présence des complexes lités maflques, les séquences négatives des roches sédimentaires, l'abondance des dykes et le volcanisme syn-sédimentaire suggèrent un environnement d'extension. Le modèle tectonique proposé pour la Formation de Beniah et pour d'autres successions de quartzarénite similaires dans la Province des Esclaves (incluant la Formation de Bell Lake et des roches sédimentaires des lacs Patterson, Brown et Winter) implique la présence, il y a 3 milliards d'années, d'un protocontinent de grande étendue formé de tonalité et granodiorite. L'amincissement de la croûte par l'extension et le rifting aurait permis la mise en place des complexes ignés stratiformes. Les failles majeures à grande échelle formées à la suite de l'amincissement de la croûte et le déplacement des blocs ainsi créés ont généré les bassins où les séquences négatives ont pu se développer. L'atténuation subséquente et la séparation du proto- continent ont permis la mise en place des séquences volcaniques subaquatiques aux environs de 2,8 Ga. L'accumulation des quartzarénites des Formations de Beniah et de Bell Lake implique un climat tropical avec des concentrations élevées de CO2 et des températures élevées. De plus, un système plus dynamique entre la terre et la lune pendant l'Archéen en conjonction avec un milieu sédimentaire à haute énergie ont pu favoriser le développement des grès très riche en quartz. Les successions sédimentaires archéennes riches en quartz existent partout dans le monde. Le Craton du Zimbabwe en Afrique, le Craton de Dharwar en Inde et la Province du lac Supérieur du bouclier Canadien en sont des exemples. La lithostratigraphie et l'environnement de déposition pour ces successions sont comparables à ceux des Formations de Beniah et de Bell Lake. Des épisodes de rifting ont également été interprétés pour chacune de ces régions, suggérant ainsi la possibilité d'un événement tectonique majeur et mondial aux environs de 2,8-3,0 Ga sur l'ensemble de la croûte continentale juvénile de la Terre.