Since vegetation exerts strong controls on local ecosystem processes, understanding the effects of disturbance on short-term and long-term revegetation patterns is a critical component of understanding the effects of climate change on the Arctic. Arctic landscapes underlain by massive ground ice and ice-rich permafrost are inherently unstable and often display evidence of past and present thaw subsidence. Retrogressive thaw slumps are permafrost thaw features which are progressively backwasting and tend to go through cycles of activity, resulting in dramatic changes to the landscape. The cyclic pattern of disturbance and stabilization related to these thaw slumps results in a patchy tundra landscape where there are easily identifiable geomorphic units reflecting the stage of stabilization and the time since disturbance. This research investigates natural revegetation and patterns of succession following permafrost disturbance by retrogressive thaw slumps on Herschel Island, Yukon. With future warming expected, the presence and areal extent of thaw slumps on Herschel Island and the Yukon North Slope are predicted to increase. The research objectives of this work include determining the diagnostic features of disturbed surfaces, describing the vegetation succession following thaw slump disturbance, and creating a baseline vegetation dataset for future comparison. Seven sites were chosen for the study, representing undisturbed areas in addition to 250 year old, 20 year old, and 10 year old stabilized thaw slumps. Species presence, diversity, and cover are used to describe the plant community. Percent cover vegetation data are analyzed using non-metric multidimensional scaling (NMDS), multi-response permutation procedures (MRPP), and hierarchical clustering analysis (HCA). Indicator species are identified for each age class, and the pH, organic matter content, active layer depth, and gravimetric water content of each age class' soil are presented. Results indicate that distinct vegetation communities and soil characteristics are associated with each age class, with the least differentiation occurring between the 10 and 20 year old sites. The observation that after 250 years the stabilized slump area does not support the same vegetation community as the undisturbed tundra has important implications for the complex biotic relationships of the Western Arctic. These findings suggest that if future climate warming leads to an increase in the number of retrogressive thaw slumps, the species composition of the area will be altered and certain plant species may become scarcer. / La végétation exerce des contrôles puissants sur le fonctionnement des écosystèmes. Comprendre les effets des perturbations sur les motifs de revégétalisation à court et long terme est donc un élément crucial dans la compréhension des effets des changements climatiques sur l'Arctique. Les paysages Arctiques qui reposent sur des dépôts massifs de glace souterraine et de pergélisol riche en glace sont essentiellement instables et montrent souvent des signes de subsidence dus au dégel dans le passé et dans le présent. Les glissements rétrogressifs dus au dégel sont des traits caractéristiques du retrait progressif des glaces et ont tendance à entrer dans des cycles d'activités, pouvant amener des changements drastiques au paysage. Les motifs cycliques des perturbations et stabilisations reliées à ces glissements dus au dégel donnent comme résultat un paysage de toundra inégal où les unités géomorphologiques reflétant l'étape de stabilisation et le moment de la perturbation sont facilement identifiables. Ce projet mène une enquête sur la revégétalisation naturelle et les motifs de succession suite à des perturbations dues à des glissements rétrogressifs dus au dégel sur l'Île Herschel au Yukon. Vue le réchauffement prévu dans le future, la présence et superficie des glissements dus au dégel sur l'Île Herschel et du Versant nord du Yukon sont prévus d'augmenter. Les objectifs de recherche de ce projet sont de déterminer les caractéristiques diagnostiques des surfaces perturbées, de décrire la succession de la végétation suite au glissement dû au dégel, et de créer une base de données référant à la végétation qui pourra servir lors de comparaisons futures. Sept sites ont étés choisis pour ce projet, représentant des zones non-perturbées ainsi que des zones de glissements dus au dégel stabilisés depuis 250 ans, 20 ans, et 10 ans. La présence des espèces, la diversité et la couverture ont été utilisés afin de décrire la communauté végétale. Les données sur le pourcentage de couverture végétale ont étés analysés avec le positionnement multidimensionnel non-métrique (NMDS), le multi-response permutation procedures (MRPP), et la classification ascendante hiérarchique (CAH). Les espèces indicatrices ont été identifiés selon leur classe d'âge, et pour chacune le pH, le contenu de matière organique, la profondeur de la couche active et la teneur en eau pondérale du sol sont présentés. Les résultats indiquent que les communautés végétales et caractéristiques du sol distinctes sont associées à chaque classe d'âge, la différentiation la moins importante ayant lieu à l'intervalle des sites de 10 et 20 ans. L'observation qu'après 250 ans la zone de glissement stabilisée ne supporte plus la même communauté végétale que les zones non-perturbées de la toundra a des implications importantes pour notre compréhension des relations biotiques complexes dans l'Arctique de l'ouest. Ces résultats suggèrent que si le réchauffement climatique futur mène à une augmentation des glissements rétrogressifs dus au dégel, la composition des espèces sera modifiée et certaine espèces végétales pourraient devenir plus rare.

The ability of wetlands to sequester carbon has given them a considerable amount of attention, especially in light of global climate change. To date, many wetland studies have focused on peatlands, however very few studies have been conducted on marshes. This study used the eddy covariance (EC) technique to measure net ecosystem carbon exchange (NEE) and energy exchange at a temperate freshwater cattail marsh near Ottawa, Canada. The objectives of the study were to use a four year dataset to determine the environmental controls on the variability of carbon and water vapour exchange. The annual cumulative NEE was on average -246 ± 31 gCm-2yr-1 ranging from -216 to -260 gCm-2yr-1. The variability in accumulation between years was a result of the timing of spring and fall transitions in the carbon uptake and the length of the growing seasons, each of which were determined by prevailing weather conditions. Evaluation of the interannual variability indicated that the marsh may be sensitive to carbon (C) losses through enhanced respiration under warmer autumn periods. Maximum daily average values of evapotranspiration (ET) reached 10.75, 9.07, 11.70 and 8.36 mm day-1 in 2005, 2006, 2007 and 2008, respectively. Bowen ratio values varied seasonally with values well below unity during the growing season (May to October) illustrating the dominance of latent heat. Evaluation of the evaporative fraction and Priestley-Taylor α indicated the seasonal importance of ET and mid-season high values of the decoupling coefficient (Ω) indicated that the marsh ET is radiatively driven owing its smooth aerodynamic surface and abundance of water. Overall, the marsh ecosystem was a large annual sink for CO2 as compared to other wetland ecosystems and ET rates were highly dependent on radiative input. / La capacité des milieux humides à séquestrer du carbone a beaucoup attiré l'attention, notamment dans le contexte des changements climatiques. À ce jour, bien que plusieurs études aient été menées sur les tourbières, très peu portent sur les marais. Cette étude a utilisé la technique de covariance des turbulences afin de mesurer l'échange écosystémique net (EEN) de CO2 et l'échange d'énergie d'un marécage de quenouilles de l'est de l'Ontario, Canada. Les objectifs de cette étude étaient d'utiliser un ensemble de données de quatre ans afin de déterminer les contrôles environnementaux sur la variabilité des échanges de carbone et de vapeur d'eau. Le EEN annuel cumulé était en moyenne de -246 ± 26,8 gCm-2a-1 allant de -216 à -260 gCm-2a-1. La variabilité de l'accumulation entre les années était le résultat de la synchronisation du printemps et de l'automne au niveau de l'absorption du carbone et de la longueur des saisons de croissance, chacune ayant été déterminée par les conditions météorologiques qui prévalaient. L'étude de la variabilité interannuelle a indiqué que le marécage pourrait être sensible aux pertes de C causées par une augmentation de la respiration au cours de périodes plus chaudes d'automne. Les valeurs moyennes quotidiennes maximales d'évapotranspiration (ET) ont atteint 10,75, 9,07, 11,70 et 8,36 mm jour-1 en 2005, 2006, 2007 et 2008 respectivement. Les valeurs du rapport de Bowen variaient selon la saison, avec des valeurs bien en dessous de l'unité pendant la saison de croissance (mai à octobre), illustrant la dominance de la chaleur latente. Une évaluation de la fraction d'évaporation et du facteur α de Priestley-Taylor indiquaient l'importance saisonnière de l'ET et les valeurs élevées de mi-saison du facteur de découplage (Ω) indiquaient que l'ET du marais est dominé par les radiations en raison de sa surface aérodynamique lisse et de l'abondance d'eau. Dans l'ensemble, l'écosystème du marais était un grand puits de carbone annuel par rapport aux écosystèmes de tourbière et les taux d'ET étaient fortement dépendants de l'apport radiatif.

This study examines the elements of the water balance of a small catchment near Riobamba in the Ecuadorian Andes, where Eucalyptus Globulus was introduced in 1865. The study location is a 30-ha eucalyptus plantation into which 0.35-ha of acacias –Acacia Macracantha- were planted in 2003. A primary forest located 20km away at the same altitude was also studied for comparison purposes. The infiltration rates, moisture content and organic matter content were significantly lower in the eucalyptus forest, larger in the acacia patch and vastly superior in the primary forest. Higher evaporation rates were encountered in the eucalyptus forest due to (i) the poor canopy cover provided by eucalyptus and (ii) to their allelopathy, which results in bare soils, further desiccation and a loss in organic matter. This in turn negatively affects infiltration rates, moisture content and soil structural stability. A 1-D, 3-layer model was developed using the data from field experiments to simulate the water balance of the eucalyptus and mixed acacia-eucalyptus plantations. The model results indicate that while transpiration is be 15% higher in the mixed plantation, the evaporation, decreased by 43%, allows for the groundwater recharge to be multiplied by 4. The models suggest that adding acacias to eucalyptus monocultures could lead to a more efficient use of water in dry areas. It would also improve groundwater recharge and thus would have a positive impact on the water balance of the region. / L'eucalyptus, originaire d'Australie, est une espèce d'arbre largement cultivée à travers le monde pour la construction, l'industrie du papier et comme combustible pour usage domestique. Sa croissance rapide en a fait une espèce très populaire parmi les pays en voie de développement, mais ses impacts négatifs sur l'environnement, notamment sa forte consommation d'eau et son allélopathie, l'ont mis au centre d'une controverse (Calder et al., 1997; del Moral & Muller, 1970; Kholi & Singh, 1991; Scott & Prinsloo, 2008). Récemment, certaines études portant sur l'ajout d'acacias à des monocultures d'eucalyptus ont montré que cette combinaison permettait une utilisation plus efficiente des ressources en eaux et que les propriétés physiques du sol étaient améliorées (Forrester et al., 2006; Forrester et al., 2010). Cette étude porte sur les éléments de la balance hydrique de deux types de plantations : l'une composée d'eucalyptus et l'autre composée d'eucalyptus et d'acacias, dans laquelle les acacias ont été plantés en 2003. Le lieu d'étude est situé près de Riobamba dans les Andes Équatoriennes, où l'Eucalyptus globulus a été introduit en 1865. Une forêt primaire située à 20km de là à la même altitude a aussi été étudiée pour des fins de comparaison. La vitesse d'infiltration, la conteneur en eau et en matière organique étaient faibles pour le sol de la plantation d'eucalyptus, un peu meilleures dans la biculture d'acacias et eucalyptus, et largement supérieure dans la forêt primaire. L'élévation du taux d'évaporation dans la forêt d'eucalyptus a été attribué à sa canopée plus sporadique et à son allélopathie, qui entraine des sols dénués de végétation. La perte de matière organique entraine à son tour des taux d'infiltrations et de conteneur en eau plus bas, et contribue à l'érosion des sols. Un modèle 1-D de 3 couches de la balance hydrique a montré que, au cours de l'année, bien que la biculture d'acacias et eucalyptus menait à une augmentation de 15% en transpiration par rapport à la monoculture d'eucalyptus, les pertes en évaporation diminuaient de 43% et le volume d'eau infiltrée était multipliée par 4. Ceci implique que l'ajout d'acacias dans les monocultures d'eucalyptus pourrait contribuer à une meilleure utilisation de l'eau dans les zones arides à semi-arides des Andes, en limitant les pertes dues à l'évaporation. Les recharges en eaux souterraines pourraient être augmentées, ce qui aurait un impact positif sur la balance hydrique de la région.

We present the first year-long climatology of a new real-time global Lagrangian diagnostic system for stratosphere-troposphere exchange. This Environment Canada data set has been producing and archiving daily data since July 20th, 2010. A set of trajectories are calculated every day starting at 00:00UTC using the operational global forecast. They are seeded every 5 hPa between 600 and 10 hPa over the entire globe with even horizontal spacing of 55 km. We examine the mass fluxes across i) the dynamical tropopause,which is taken to be the 2 PVU iso-surface, and ii) the 380K temperature surface. Pole-ward of approximately 20o these two surfaces form a wedge called the Lowermost Stratosphere (LMS). The dynamics responsible for the transport across these two surfaces are very different. Mass flux across 380K, the upper surface, is driven by diabatic effects associated with the Brewer-Dobson circulation. Transport across the dynamical tropopause is dominated by quasi-isentropic mixing associated with baroclinic wave activity. The details of the transport across these two surfaces is known to determine the rate of injection of stratospheric ozone into the troposphere. This transport process is still today one of the major causes of uncertainty concerning the tropospheric ozone budget. Here we present the first one-year climatology of high-resolution global mass transport in the LMS, including geographical distributions and the Northern Hemispheric mass budgets, and will compare our results with previous studies. / Nous présentons la première année de la climatologie en temps réel d'un nouveau système diagnostique lagrangien étudiant les échanges entre la stratosphère et la troposphère. Ce système d'acquisition, en fonction tous les jours à Environnement Canada, de données produit et archive quotidiennement les données depuis le 20 juillet 2010. Un ensemble de trajectoires est calculé chaque jour commençant à 00:00 UTC utilisant les prévisions météorologiques déterminées par Environnement Canada. Ils sont dispersées chaque 5 hPa entre 600 et 10 hPa également autour du globe avec un espacement horizontal de 55 km. Nous examinons le flux de masse i) entre la stratosphère et la troposphère, i.e. au travers de la tropopause dynamique (2PVU iso-surface), et ii) à travers la surface à température de 380K. Dans les extra-tropiques, les deux surfaces se forment un region qu'on appele la haute troposphère et la basse stratosphère. Les dynamiques responsable pour le transport à travers ces deux surfaces sont très différentes. Le flux de masse à 380K, donc la surface supérieure, est déterminé par les effets diabatiques due à la circulation de Brewer-Dobson; alors que le transport à travers la tropopause dynamique est largement dominé par un mélange quasi-isentropique accompagné d'une activité de vagues baroclines. Les détails du transport entre ces deux surfaces sont connus pour déterminer le taux d'injection d'ozone stratosphérique dans la troposphère. Ce processus de transport est encore aujourd'hui une des causes majeures de l'incertitude concernant le budget de l'ozone troposphérique. Dans cette thèse, nous présenterons la première d'une année en climatologie sur le transport de masse global entre la haute troposphère et la basse stratosphère, incluant les distributions géographiques et les budgets de masse de l'hémisphère nord, et nous comparerons nos résultats avec de précédentes études.

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.

Understanding and quantifying fluid flow patterns and the permeability architecture of fault zones is crucial for petroleum development, the safety of nuclear waste repositories, and water resource management. Fault zones have complex permeability patterns that lead to faults acting as hydraulic barriers, conduits, or combined conduit-barriers. How faults affect groundwater flow at a regional scale (1-10km) is especially uncertain. The objective of this work is to determine whether faults affect regional patterns of groundwater discharge to lakes. We use naturally occurring geochemical tracers to quantify the groundwater discharge to lakes underlain by faults and not underlain by faults, and used groundwater discharge as a proxy for permeability. We sampled 54 lakes overlying the Paleozoic Appalachian fold and thrust belt in the Eastern Townships in Québec, and compared results to a previous study of lakes with low groundwater discharge in a crystalline watershed in the Canadian Shield not overlying regional fault zones. About half of the lakes sampled overly regional-scale thrust faults and the remaining lakes are not underlain by a fault. Lake water, inlet water and nearby groundwater were sampled in fall 2011 for radon-222 and chloride. Groundwater and surface water inflows have been quantified for each lake using a steady-state analytical mixing model of mass balance for both tracers, considering tracer input from precipitation, surface water and groundwater inflow, and loss through evaporation, gas exchange, radioactive decay, and surface water outflow. The uncertainty and physical plausibility of the analytical model results were examined using Monte Carlo analysis and numerical modeling, respectively. While the analytical model indicates non-negligible groundwater discharge for most of the lakes, the difference between the discharge rate into the lakes located on faults and the other lakes is not statistically significant. Numerical modeling suggests that fault zone permeability parameters are insignificant compared to watershed parameters such as lake or watershed area. However, the groundwater discharge rate in the Paleozoic fold-belt is significantly higher than lakes overlain crystalline bedrock. Thus, the rate of groundwater discharge is not significantly enhanced or diminished around the thrust fault zones, suggesting that in a regional scale, permeability of fault zones is not significantly different from the bedrock permeability at shallow depth in this old, tectonically-inactive sedimentary fold and thrust belt. / L'étude de la perméabilité des zones de failles, et la caractérisation des écoulements souterrains autour des failles est un défi essentiel pour nombre de champs d'études, comme l'industrie pétrolière, l'enfouissement des déchets nucléaires, ou pour la gestion des ressources en eau. La perméabilité des zones de failles est complexe, et une faille peut se comporter aussi bien comme une barrière hydraulique que comme un conduit, ou encore une association des deux, favorisant les écoulements le long de la faille. L'impact des failles sur les écoulements souterrains est inconnu, en particulier à une échelle régionale (1-10km). L'objectif de notre étude est d'étudier l'effet des failles sur les écoulements souterrains régionaux, en particulier sur les échanges entre les eaux de surface et les eaux souterraines. L'étude porte sur 54 lacs des Cantons de l'Est (Québec), dont la moitié recouvre une zone de faille. Les lacs sont situés dans la zone de Dunnage dans les Appalaches, formée de roches du Paléozoïque inférieur. Le débit des eaux souterraines a été estimé pour chaque lac en utilisant un modèle stationnaire incluant des bilans de masse sur deux traceurs présents en grande quantité dans les nappes aussi bien que dans les eaux de surface : le radon-222 et les ions chlorures. Les résultats ont également été comparés à une étude réalisée auparavant sur des lacs à faible décharge souterraine situés dans le bouclier canadien et qui ne recouvrent pas de faille. L'incertitude du modèle, ainsi que sa pertinence physique ont été également évalués à l'aide respectivement d'analyses statistiques incluant des simulations de Monte Carlo, et d'une modélisation numérique. Alors que le modèle analytique donne des débits d'eaux souterraines importants pour presque tous les lacs, aucune différence significative n'a été observée entre les lacs situés sur une faille et les autres. Toutefois, les débits souterrains observés dans les roches sédimentaires et volcaniques des Appalaches sont de façon significative plus élevés que ceux observés dans le bouclier canadien. De la même façon, la modélisation numérique suggère que la perméabilité au sein de la zone de faille ne modifie pas notablement les débits souterrains, comparativement à des paramètres lies à la géométrie du bassin versant, comme la surface du bassin versant. Il en ressort que le débit souterrain ne semble pas notablement accentué en présence de faille, et ainsi, la perméabilité des failles, a une échelle régionale, ne diffère pas significativement de la perméabilité des roches environnantes, pour des aquifères peu profonds, dans cette ceinture.

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. [...]

Severe weather (SW) can have a huge impact on someone's life and property. Presently at Environment Canada (EC), there is no useful automated tool to help the forecasters in their SW forecast. The goal of this thesis was to develop a useful automated tool to help the SW forecasters in their SW predictions. A severe weather intensity (SWI) index was created from the 1-km Global Environmental Multiscale Limited Area Model (GEM-LAM) outputs. The GEM-LAM 1-km was run on summer days in 2008 and 2009 over Alberta, Ontario, and Quebec. The dataset of summer 2009 was used to create algorithms that use the model's outputs to detect severe thunderstorm structural features, compute the quantity of the ingredients needed to initiate severe thunderstorms, and estimate the intensity and the type of SW expected. The post-processed fields were subjectively verified with the SW observations and radar images for the summer of 2009 leading to a decision tree for the SWI index for each region. An object-oriented method was used to verify the SWI index forecasts with the SW observations for the summer of 2008. The results showed that the SWI index forecast was very accurate over Ontario, accurate over Quebec, and much less accurate over Alberta. The lack of SW observations and the model's spin up mainly affected the results. Finally, the skill of the SWI index forecast was compared to the forecaster-derived SW forecast to verify if the index could help the SW forecasters to improve their SW forecast. The results indicate that the SWI index could improve the prediction of SW events, but not the positioning. / Le temps violent (TV) estival peut avoir un impact important sur la vie des gens et leurs biens. En ce moment, aucun outil n'est assez performant pour aider les prévisionnistes à prévoir le TV. Cette thèse a pour but de créer un outil automatisé pour aider les prévisionnistes dans leurs prévisions de TV d'été. Un indice d'intensité de TV à été créé à partir des données du modèle global environnemental à multiéchelles à aire limitée (GEM-LAM) avec une résolution horizontale de 1 km. Le GEM-LAM 1-km à été roulé pour tous les jours d'été 2008 et 2009 sur les régions de l'Alberta, le sud de l'Ontario et le sud du Québec. Les données de l'été 2009 ont été utilisées pour créer des algorithmes qui utilisent les sorties du modèle pour détecter les structures particulières aux orages violents, évaluer les quantités de plusieurs éléments nécessaires à la formation d'orages violents, et estimer l'intensité et le type de TV attendu. Les champs post-traités ont été subjectivement analysé avec les observations de TV et les images radar pour l'été 2009 permettant de bâtir un arbre de décision pour l'indice d'intensité de TV pour chaque région. Une méthode par objet a été utilisée pour faire une vérification des prévisions de l'indice d'intensité de TV avec les observations de TV pour l'été 2008. Les résultats montrent que la prévision de l'indice d'intensité de TV est très juste pour l'Ontario, est assez juste pour le Québec, mais l'ai beaucoup moins pour l'Alberta. Le faible nombre d'observations de TV et le temps d'ajustement du modèle affectent les résultats. Finalement, la précision de l'indice d'intensité de TV et celle de la prévision de TV émit par un prévisionniste ont été comparées de façon à vérifier si l'indice peut aider le prévisionniste à améliorer sa prévision. Les résultats démontrent que l'indice d'intensité de TV pourrait améliorer la prévision d'un évènement, mais pas son positionnement.