The Nahlin ophiolite represents one of the largest (~80 km long) and best-preserved ophiolites in the Cordillera of British Columbia and Yukon, Canada, yet it has been understudied compared to other ophiolites worldwide. Bedrock mapping at 1:20,000 scale in the Menatatuline Range area shows that the ophiolite is structurally disrupted with mantle bodies divisible into two massifs: Hardluck and Menatatuline. Studies of 30 samples show that both massifs consist of spinel harzburgites and minor lherzolites that have been strongly depleted by melt extraction (<2 wt % Al2O3 and ~45 wt % MgO). Clinopyroxene REE abundances determined by LA-ICP-MS illustrate different extents of depletion between the two massifs, with YbN varying from 2.3 – 5.0 and 1.7 – 2.2 in the Hardluck and Menatatuline massifs, respectively. Inversion modelling of the clinopyroxene REE abundances yields ~10 – 16% melting in the Hardluck massif and ~16 – 20% melting in the Menatatuline massif, with melt compositions that are compositionally similar to the gabbros and basalts proximal to the mantle rocks. All these extrusive and intrusive rocks in the ophiolite have an arc-signature, implying that the Nahlin ophiolite formed in a supra-subduction zone (SSZ) environment. The Nahlin peridotites document a two-stage evolution: depletion of a locally heterogeneous mantle source by hydrous fractional melting, followed by refertilization of the refractory harzburgite in the mantle wedge evidenced by LREE enrichment in clinopyroxene and whole-rock chemistry. This two-stage evolution is also recorded by the thermal history of the harzburgites. The REE-in-two-pyroxene thermometry has been reset following cryptic and modal metasomatism and relatively slow cooling, whereas major element two pyroxene geothermometry records temperatures varying from near solidus (~1290 °C) to ~800 °C, with the highest temperatures recorded in samples from the Menatatuline massif. The refractory nature of the Menatatuline harzburgites in combination with the arc-influenced volcanic geochemistry provides overwhelming evidence for a SSZ origin. Peridotite from the Hardluck massif displays characteristics of both abyssal and SSZ peridotites. These geochemical and geothermometric constraints can be reconciled by evolution of the Hardluck and Menatatuline massifs as two separate segments along a backarc ridge system, later juxtaposed by dextral strike-slip faulting. Alternatively, the Nahlin ophiolite may represent proto-forearc seafloor spreading associated with subduction initiation akin to the proposed origins of the Izu-Bonin-Mariana arc (Stern et al. 2012; Maffione et al. 2015). In any case, the geochemical data for peridotites and magmatic rocks herein require that the SSZ-type Nahlin ophiolite reside in the upper plate at an intraoceanic convergent margin. This interpretation has strong implications for models of northern Cordilleran tectonics, where the Cache Creek terrane is typically shown as a subducting ocean basin during Cordilleran orogenesis. / Graduate

L'ophiolite de la Nouvelle-Calédonie (Sud-Ouest Pacifique) correspond à l'une des plus grandes du monde (500 km de long, 50 km de large et 2 km d'épaisseur). Celle-ci se compose d'un massif principal au Sud de l'île et de petites klippes localisées le long de la côte Ouest. Les péridotites sont majoritairement de nature harzburgitique, à l'exception de massifs les plus au Nord, également constitués de lherzolites. Mise en place durant l'Éocène, cette ophiolite chevauche l'unité magmatique de Poya, principalement composée de basaltes océaniques de type MORB, associés à quelques basaltes de bassin arrière-arc et d'île océanique. Cette unité s'est également mise en place durant l'Éocène, avant l'obduction de la nappe ultrabasique. Basée sur une approche à la fois pétrologique, géochimique et minéralogique et sur le développement de nouvelles techniques d'analyses, notre étude montre que l'ophiolite de la Nouvelle-Calédonie a été affectée tout au long de son évolution par de multiples processus magmatiques, métamorphiques et d'altération. Les analyses géochimiques effectuées sur les péridotites démontrent que les péridotites du complexe ophiolitique ont subi deux processus de fusion successifs: (1) un premier en contexte de ride lors de l'ouverture du bassin Sud Loyauté, durant la période Crétacé Supérieur-Paléocène. Cette fusion aboutit à la formation des basaltes océaniques de l'unité de Poya et de leur résidu associé, les lherzolites des massifs du Nord; (2) un second durant l'Éocène en contexte supra-subductif, entrainant la formation des boninites et des harzburgites composant la majeure partie de l'ophiolite. L'occurrence de ces deux types de fusion au sein de la même ophiolite s'explique par l'initiation forcée de la subduction à (ou à proximité de) l'axe de la ride. Parallèlement à ces évènements magmatiques, nos résultats montrent que les péridotites ont subi une serpentinisation caractéristique des différents environnements dans lesquels l'ophiolite a évolué. Quatre épisodes de serpentinisation ont ainsi pu être mis en évidence: (1) la formation de la lizardite par interaction des lherzolites avec l'eau de mer en contexte de ride durant l'ouverture de bassin Sud Loyauté; (2) la formation de la lizardite au sein des harzburgites par la circulation de fluides métasomatiques extraits de la plaque plongeante durant la subduction Éocène; (3) la formation de l'antigorite par la circulation de fluides métasomatiques associées à l'exhumation isotherme rapide de l'unité métamorphique du Diahot, provoquant l'advection de chaleur sous l'ophiolite; (4) la formation tardive du chrysotile durant l'obduction par la circulation de fluides météoriques. Finalement, une fois sa mise en place terminée (à ~34 Ma), nos résultats montrent que l'ophiolite a subi une forte altération supergène due aux conditions climatiques tropicales. Cette altération se manifeste par un processus de latéritisation entrainant le lessivage de la silice, du magnésium et des terres-rares dans les péridotites de la partie superficielle de l'ophiolite. Ces éléments vont être transportés par la percolation des fluides météoriques jusqu'à la semelle serpentineuse où ils s'accumulent et finalement reprécipitent par sursaturation sous la forme de magnésite, de silice amorphe et de talc. Ainsi, grâce notamment aux développements de nouvelles méthodes analytiques, nous montrons qu'il est possible de retracer l'évolution d'une ophiolite, de sa formation en profondeur jusqu'à son altération en surface.

Situé au nord de la Nouvelle-Calédonie, le massif de Tiébaghi, d'où a été extraite la majeure partie de la production de chromite de l'île, fait partie de l'ensemble ultramafique calédonien, charrié à l''Eocène supérieur sur le bâti sialique calédonien. Ce massif est constitué presque exclusivement de péridotites à textures de tectonites. L'étude pétrographique et structurale de l'ensemble du massif permet de reconstituer les principales phases de déformation, et de définir l'organisation des roches ultramafiques par une série différenciée clans laquelle les faciès dominants sont successivement, de bas en haut et du Nord-Est au Sud-Ouest, les dunites et harzburgites, les harzburgites à clinopyroxènes et les lherzolites à spinelle - dans ces dernières, le plagioclase apparaît localement par rééquilibrage métamorphique de faciès riches en pyroxènes. Les principales concentrations chromifères se placent suivant un nombre réduit de "niveaux" dans la zone de transition entre les unités harzburgitique et lherzolitique. Les morphologies des gisements et leurs relations structurales avec l'encaissant ultramafique sont contrôlées principalement par les déformations plastiques subies par l'ensemble de la série, Les différents faciès ultramafiques s'intègrent dans une évolution géochimique continue et, dans le détail, séquentielle. Des évolutions, également séquentielles et sans discontinuité majeure entre les différentes unités de la série, apparaissent dans les compositions des minéraux, lesquelles ont pu être modifiées par des rééquilibrages ou des recristallisations partielles en liaison avec les déformations. La différenciation de la série de Tiébaghi peut s'expliquer par la cristallisation fractionnée d'un liquide basaltique tholéitique (pauvre en titane et en alcalins) contenant en suspension - ou imprégnant - un matériel constitué principalement d'olivines magnésiennes, et éventuellement d'orthopyroxènes et de spinelles. Au cours de cette différenciation, des diminutions de pression, accompagnées éventuellement de l'influx de liquides peu différenciés, peuvent être à l'origine des accumulations de chromite.