A neutron activation analysis procedure for the simultaneous determination of Au, Pd and Ir, and separate determination of Os is described and applied to the determination of these metals in the Mount Albert ultramafic pluton, Quebec. The Mount Albert is an alpine-type ultramafic body whose petrography, geology and geochemistry has been discussed in some detail by MacGregor (1962, 1964). It consists mainly of serpentinized dunite and peridotite. However, it is distinguished by the presence of an eastern lobe which is essentially unserpentinized. In addition to ferromagnesians, two varieties of spinel including disseminated accessory chrome spinel and massive, discordant chromite veins or schlieren are important mineralogical constituents. Twenty samples were analyzed including 5 fresh dunites and peridotites, 8 serpentinized equivalents, 4 disseminated chrome spinels, 1 clinopyroxenite, and 2 massive chromite. The concentrations (in p. p. b.) of average fresh ultramafics and their serpentinized equivalents are:-------------------------------------- ---------------------Pd----Os----Ir----Au------------------------------------------- Fresh rocks------------7.7----7.2--2.5--0.99------------------------------------------- Serpentinized rocks---10----6.6--2.2---2.4-------------------------------------------- The piuton was intruded as a nearly solid mass of olivine and some orthopyroxene with about 15 weight per cent melt. A small concentration of the precious metals, a factor of 2 to 3, in the melt relative to crystalline phases appears to have occurred. The disseminated chrome spinel and massive chromite appear to concentrate the precious metals. In particular, Os and Ir content of the massive chromite is approximately 10 times that of fresh or serpentinized whole rocks. There is little change in average precious metal content with serpentinization. Pd shows a slight increase, and Ir and Os slight decreases in concentration with degree of serpentinization. Only Au appears significant to be enriched in serpentinized rocks where a twofold increase occurs. The variation in precious metal content of all four metals increase when the rocks are serpentinized: When normalized to chondrite meteorites, the precious metal data give fractionation trends similar to that of average chondrite. These trends are compatible with a model in which alpine ultramafics are regarded as residua from the partial melting of parental material of approximately chondritic composition. / Thesis / Master of Science (MSc)

Structures and deformation mechanisms of magmatic rocks are controlled by rheology. An increase in melt fraction can weaken a rock body and localises significant amount of strain. This interplay between rheology, melting and deformation in a magma reservoir, however, is not always clearly documented in literature. Therefore, this thesis illustrates the Syn-Magmatic Deformation Features (SMDFs) discovered in the Slaufrudalur pluton in Iceland. The goal of this thesis is to test whether these features formed during the emplacement of the Slaufrudalur pluton. Field mapping, microscopy, geochemistry analysis, electron microprobe analysis (EMPA) and Raman spectroscopy were employed to document and investigate the formation of these features and their relationships with the pluton. The SMDFs bear sharp contacts with the host granite and are divided into two types according to their morphology: 1) Type I SMDFs resemble shear zone with internal deformation fabric. 2) Type II SMDFs resemble magmatic dykes. The Type I SMDFs are interpreted as melt-assisted shearing structures while Type II SMDFs are interpreted as magmatic dykelets. Previous studies postulated that amalgamation of magma batches was responsible for the emplacement of the large plutons. Frequent injection of magma batches built up internal pressure and increased internal temperature of the emplacing pluton, which allowed the pluton to stay partially molten and mechanically weak. This allowed the mixing and mingling of different magma batches, resulting in the occurrence of various structures within the pluton. Solidified magma batches could also be re-mobilised to form mush or magma. The difference in formation mechanisms hints different rheology heterogeneity within the Slaufrudalur pluton. Hence, the occurrence of SMDFs is directly linked to the Slaufrudalur pluton during its emplacement. / Linking Magma Batch Intrusion to the Construction of Geothermal Systems and Mineral Deposits

<p> Groundwater samples from seven boreholes at the Atikokan research area, northwestern Ontario, have been analysed to determine their Sr content and isotopic composition. Whole rock and mineral separates have also been analysed. The groundwaters can be broadly divided into two groups. The 'shallow' waters have low Sr content and high and variable isotopic ratios (.705 - .728) while the 'deep' Sr-rich saline groundwaters have low and constant 87Sr/86Sr ratios (.706 - .707). The saline waters are in isotopic equilibrium with plagioclase and the role of other major rock forming minerals in controlling the isotopic and chemical composition of these waters is negligible. Gypsum is in isotopic equilibrium with the saline waters and appears to be 'young'.</p> <p> The degree of water-plagioclase interaction appears to have been extensive implying low water/rock ratios (ie., 'closed' system. The chemistry of the Atikokan groundwaters is similar to several Shield mine waters. If seawater was a precursor of these waters, there is no evidence for it today. Some degree of mixing with surface waters is indicated in all samples. </p> <p> The granites of the Eye-Dashwa lakes pluton are very Sr-rich. This is reflected in the low isotopic ratios of plagioclase and other minerals and in turn in the low ratios for the saline groundwaters, which are some of the lowest values yet reported.</p> / Thesis / Master of Science (MSc)

Il est maintenant avéré que la plupart des grands corps magmatiques sont construits par amalgamation d’intrusions plus petites. Ces incréments sont pour la plupart des sills, qui sont considérés comme les briques élémentaires des corps magmatiques plus grands. Malgré de nombreuses études, certains aspects de la mise en place des plutons sont encore mal compris : aucun modèle ne contraint leur taille et on ne sait toujours pas comment l’encaissant se déforme lors de leur mise en place incrémentale. La taille des réservoirs magmatiques, construits par injections répétées de magma, dépend de la taille des sills qui le constituent, et notamment de l’extension latérale de ces sills. Cette extension latérale pourrait être contrôlée par la solidification du magma lors de la mise en place du sill. Des expériences analogiques de laboratoire ont donc été réalisées afin de quantifier les effets de la solidification sur 1) la formation des sills et 2) la dynamique de propagation, la géométrie et la taille des sills. De l’huile végétale chaude, analogue du magma se solidifiant lors de sa propagation, est injectée dans un solide de gélatine plus froid, analogue des roches encaissantes. Le premier set d’expérience montre qu’avec l’augmentation des effets de la solidification, différents types d’intrusions sont observés (dykes traversant l’interface, sills et dykes stoppés à l’interface). Contrairement à des expériences où le refroidissement ne peut pas affecter la formation des sills, la présence d’une interface a priori mécaniquement favorable n’est donc pas suffisante pour former un sill ; les effets de la solidification restreignent la formation des sills. Le second set d’expérience montre deux comportements extrêmes pour la dynamique de propagation et la géométrie des sills. Quand les effets de la solidification sont faibles, la propagation du sill est continue et leur surface est lisse et régulière. A l’inverse, quand les effets sont forts, la propagation est discontinue et la géométrie des sills est complexe (e.g. lobes et surfaces cordées). De plus, des effets de la solidification plus importants entraînent des surfaces de sills plus faibles : en restreignant l’extension latérale des sills, le refroidissement du magma et la solidification sont susceptibles d’impacter directement la taille des plutons construits par amalgamation de sills. Les grandes déformations induites par la mise en place incrémentale des plutons sont encore mal comprises. Les modèles actuels négligent généralement les rhéologies cassantes et plastiques observées sur le terrain. Dans un premier temps, une mission de terrain dans les Henry Mountains (Utah, USA) a été réalisée afin de mieux comprendre les déformations entourant trois intrusions de tailles différentes : le Maiden Creek Sill, le Trachyte Mesa Laccolith et le Black Mesa Bysmalith. L’intensité de la déformation, la réduction de porosité et l’augmentation de microstructures liées à une forte déformation sont positivement corrélées. L’intensité de ces paramètres augmente à l’approche du contact encaissant / intrusion, et est plus marquée pour les contacts latéraux que pour les contacts supérieurs et inférieurs. Plus la taille de l’intrusion est importante, plus l’encaissant situé sur les côtés est déformé sur une grande distance. En revanche, la déformation observée au sommet du bysmalite est peu étendue, ce qui est dû à la présence d’une faille ayant permis une translation de l’encaissant plutôt que sa déformation importante. Dans un deuxième temps, des expériences analogiques de laboratoire multi-injections ont été effectuées pour essayer de mieux caractériser ces déformations. Ces expériences permettent d’observer la création d’un corps principal constitué de plusieurs sills empilés les uns sur les autres, par sur ou sous-accrétion. L’extension latérale de ce corps principal est fortement contrainte par la taille du premier sill mis en place. (...) / It is now accepted that the majority of large magma bodies is constructed by amalgamation of smaller magmatic intrusions. These increments are mostly sills and are thought as building blocks for larger magma bodies. Despite numerous studies, some aspects of their emplacement are still misunderstood: no model exists to constrain the size of plutons and we still do not know how the host rock is deformed during their incremental emplacement. The size of magma reservoirs, constructed by repeating magma pulses, depends on the size of the sills that built them, especially the lateral extend of these sills. This lateral extend could be controlled by solidification during sill emplacement. Analogue experiments have thus been carried out to quantify the effects of magma solidification on 1) sill formation and 2) sill propagation dynamics, geometry and size. Hot liquid vegetable oil, the magma analogue that solidifies during its propagation, is injected in a layered colder gelatine solid, the host rock analogue. A first set of experiments shows that as solidification effects increase, several types of intrusions are observed (dykes passing through the interface, sills, and dykes stopping at the interface). Contrary to isothermal experiments, where cooling cannot affect sill formation, the presence of an interface that would be a priori mechanically favorable is not a sufficient condition for sill formation; solidification effects restrict sill formation. A second set of experiments shows two extreme behaviours for sill propagation dynamics and geometry. When solidification effects are small, the propagation is continuous and sills have a regular and smooth surface. Conversely, when solidification effects are important, sill propagation is discontinuous and their geometry is complex (e.g. lobes and ropy structures). Moreover, higher solidification effects induce smaller sill surfaces; in restricting the lateral extent of sills, magma cooling and solidification are likely to impact directly the size of plutons constructed by amalgamated sills. The large deformations induced by incremental pluton emplacement are still misundurstood. Current models usually neglect brittle and plastic rheology, which are observed in the field. Firstly, a field study has been realized in the Henry Mountains (Utah, USA), in order to better understand the deformations around three intrusions of increasing size: the Maiden Creek Sill, the Trachyte Mesa Laccolith and the Black Mesa Bysmalith. The intensity of the deformation, the porosity reduction and the augmentation of microstructures related to large deformation are positively correlated. The intensity of these parameters increases as one gets closer to the host rock / intrusion contact, and is more important for lateral contacts than upper ones. Larger intrusions induce lateral deformation of the host rock over larger distances. However, the deformation at the top of the bysmalith is localized because of a fault allowing the translation of the host rock instead of an intense deformation. Secondarily, analogue laboratory experiments involving multiple injections have been carried out in order to better understand these deformations. The creation of a main body, made of multiple stacked sills emplaced by under or over-acretion can be observed. The lateral extent of this main body is highly dependant on the size of the first sill emplaced. However, the experimental dificulties and the mechanical properties of the gelatine as a crustal analogue limit the usefulness of these experiments.

Ce travail est une contribution à l'étude de l'intrusion des granites supracrustaux dans les domaines orogéniques. Les objectifs sont de déterminer comment ces intrusions se mettent en place, et comment se crée l'espace nécessaire pour l'accommodation du magma dans l'encaissant. Notre étude a consisté en deux travaux complémentaires : (1) Une revue bibliographique des exemples naturels fournis par les granites hercyniens de l'arc ibéro-armoricain (chaîne varisque), ainsi qu'une étude structurale d'un massif sur le terrain, et (2) une étude expérimentale des conditions de formation des laccolites et de la géométrie des intrusions mises en place en contexte de tectonique active. L'exemple des granites syntectoniques de l'arc ibéro-armoricain souligne que beaucoup de ces massifs ont généralement des géométries de type laccolite. Ils se son~ mis en place par expansion latérale, soit dans une couverture sédimentaire ductile au-dessus d'un socle plus résistant, soit le long de zones de cisaillement ductile majeures. L'étude expérimentale concerne les mécanismes de mise en place des granites dans une croûte supérieure. Les résultats permettent d'expliquer beaucoup des caractéristiques des granites syntectoniques, en montrant en ~articulier que: (1) La formation d'un laccolite nécessite l'existence d'une couche de faible résistance entre deux unités résistantes, (2) l'épaisseur critique de la couche de faible résistance nécessaire à la formation d'un laccolite diminue avec l'augmentation de la profondeur, (3) la géométrie des intrusions reflète le contexte tectonique régional régnant lors de leur mise en place. La mise en place de granites le long de zones de décrochement d'échelle crustale ne nécessite pas la création de vides ou l'existence de zones d'extension locale. Dans nos modèles, les intrusions en régime décrochant se mettent en place dans la direction d'élongation maximale de l'ellipsoïde de déformation, les structures fragiles ne contrôlant que d'unl3 manière secondaire la géométrie des intrusions. Les intrusions en régime extensif montrent une forme asymétrique avec un front à fort pendage et une langue basale cisaillée à l'arrière.

Lorsque des plutons granitiques se mettent en place dans une croate en cours de raccourcissement ils créent des hétérogéneités thermiques et rhéologiques et deviennent des sites de localisation préfèrentielle de la déformation crustale, La déforfmation enregistrée au niveau de ces plutons traduit l'interférence entre le champ de déformation régional et un champ de déformation local lié à l'intrusion des plutons, En analysant les répercussions de cette interférence SI.H le champ de déformation finie dans un ensemble pluton-encaissant, on peut estimer le contexte tectonique de mise en place des plutons et reconstituer la géométrie et la cinématique de la déformation crustale associée, L'utilisation des plutons granitiquescomme marqueurs de la déformation crustale a été testée à l'échelle d'un segment de chaine hercynienne, la méseta marocaine qui constitue le prolongement Sud de la chaine hercynienne Ouest Européenne, La déformation majeure de ce domaine, d'âge tardi carbonifère s'accompagne de la mise en place, dans l'intervalle :32\)- 270 ~a, de granitoides divisés en :3 groupes (mixtes I-S, crustaux S, alcalins), Le caractère syntectonique de la mise en place de ces granites est mis en évidence (1) par la distribution, la forme et l' orientation des plutons, (2) par le développement, de structures tectoniques superposées le Iong de gradients d'intensité de déformation finie en direction des plutons, (3) par l'existence d'un métamorphisme de contact syntectoniquJe (HT, BP), d'intensité croissante vers les plutons, (4) par' la compatibilité entre les trajectoires principales de déformation interne (S1,Le1) et les trajectoires principales de la déformation régionale, (S) par la présence de points triples de schistosi té, (6) par l'évolution des processus d'orthogneissification traduisant une diminution de la température de la déformation interne lors de l'avancement de la cristallisation du pluton, L'intégration à l'échelle du segment de chaine des différents états de déformation enregistrés au niveau des plutons permet de reconstituer le champ de déformation finie postviséen qui est caractérisé par un raccourcissement régional NW-SE avec une extension subhorizontale NE-SW, Les relations entre déformation et déplacement autour des plutons granitiques montrent la prédominance de mouvements subhorizontaux le Iong de décrochements ductiles organisés en deux familles ENE dextre dominante et subméridienne senestre, Ces déplacements horizontaux sont localement perturbés pour devenir décrochevauchants à chevauchants vers le NW ou le SE, Ils sont situés au niveau de fractures crustales existant déjà dans le soubassement précambrien et réactivées préférentiellement dans les zones amollies thermiquement par les plutons, La formation entre 320 et 280 MA de magmas calco-alcalins "crustaux" est compatible avec un processus de subduction continentale syn à post collision, Ces magmas se mettent en place le long de fractures crustales réactivées en décrochements et décrochevauchements, Le fonctionnement tardi tectonique de cisaillements lithosphèriques non rectilignes permet l'ascension des granites alcalins tardifs (270 MA), L'lmportance des mouvements transcurrents enregistrés par les plutons syntectoniques hercyniens permet de penser que la chaine hercynienne du maroc est une chaine en décrochement, Elle est localisée au niveau d'une importante zone de coulissage intracontinental dextre traduisant un découplage Afrique-Europe avec déplacement de l'Afrique vers l'ouest, Cette zone de coulissage est corrélable avec les grands décrochements hercyniens de l'Europe de l'Ouest.

Samli Fe-oxide (+Cu&plusmn / Au) deposit is hosted by Samli pluton and rocks of Karakaya Complex in western Anatolia. The pluton consists of both mafic and felsic phases showing magma mixing textures. 40Ar/39Ar geochronology yielded an age range of 23.2&plusmn / 0.5 to 22.42&plusmn / 0.11 Ma for the Samli pluton, overlapping with 40Ar/39Ar age of 22.33&plusmn / 0.59 Ma and U-Pb age of 23.34&plusmn / 0.19 Ma from alterations. Sr-Nd isotope data are suggestive of a metasomatized subcontinental lithospheric mantle (SCLM) source for the magma. Alteration-mineralization pattern is defined by a series of overlapping halos characterized by sodic-calcic (plagioclase-pyroxene&plusmn / scapolite), calcic (garnet-pyroxene&plusmn / epidote), potassic (biotite+magnetite+chalcopyrite), hematite-limonite, and late stage (chalcedony-calcite+native Cu) alterations. Stable (&delta / 18O, &delta / 34S) and radiogenic (87Sr/86Sr,143Nd/144Nd) isotope compositions suggest a magmatic source for the fluids responsible for alteration-mineralization. Given the spatial-temporal association of alteration- mineralization with magmatic rocks, the hydrothermal system that controls mineralization in Samli appears to be linked with emplacement and cooling of Samli pluton. Samli Fe-oxide (+Cu&plusmn / Au) deposit has features characteristic for both skarn- and Iron-Oxide-Copper-Gold (IOCG) type deposits. The spatial and temporal association with a porphyritic intrusion, widespread calc-silicate assemblage, metal content (abundant Fe-oxide with high copper content) are similar to calcic Fe-Cu skarns, whereas low-Ti (&le / 0.05% TiO2) magnetite/hematite, low-S sulfides (chalcopyrite&gt / pyrite), high Cu (up to 6.78%) and moderate Au (up to 8.82 ppm) grades, local structural control in alteration-mineralization, and the derivation of the causative magma from a SCLM resembles the features pertinent to IOCG type mineralization. Therefore, Samli deposit is defined as a skarn type Fe-Cu mineralization with a potential for IOCG type deposit.

La question du rôle structural et de la signification géodynamique des grandes discontinuités dans les<br />phénomènes tardi-orogéniques se pose dans la chaîne Varisque. Dans le Massif central français, le Sillon Houiller (SH)<br />est une faille lithosphérique dont la cinématique et le fonctionnement anté-Stéphanien restent inconnus. Afin de mieux<br />appréhender le rôle du SH au cours de l' évolution post-orogénique du Massif central, une étude pluridisciplinaire a été<br />réalisée sur des massifs granitiques qui longeaient l' accident : analyses pétro-structurales, géochrono-logiques,<br />anisotropie de la susceptibilité magnétique (ASM), gravimétrie ainsi que le retraitement de données aéro-magnétiques<br />disponibles. Ces nouvelles données géophysiques, de terrain et de l'ASM, ont été intégrées dans des modélisations<br />géophysiques et géologiques, 2D et 3D, directes et inverses qui ont mis en valeur la géométrie et la mise en place de ces<br />plutons syn-tectoniques namuriens. Il apparaît qu' au Namurien, le SH peut être lié à la mise en place de magmas,<br />comme le pluton de Montmarault, ou pas, comme ceux de Glénat, Omps et Boisset. Néanmoins, au Namurien,<br />l' ensemble des plutons granitiques enregistre une linéation d' étirement NW-SE, perpendiculaire à l' orientation générale<br />du SH. Au vu des analyses structurales et cinématiques, au Namurien, le SH s' il existe, ne peut alors que se comporter<br />que comme une zone de dilatation NW-SE.

Le cycle de condensation/sublimation du CO2 contrôle le climat martien et forme en hiver des dépôts saisonniers glacés, contaminés en glace d’eau et en poussière. L’objectif de cette thèse est de comprendre, caractériser, et si possible quantifier les différents processus microphysiques des dépôts saisonniers durant ce cycle de condensation/sublimation à l’aide de la simulation, en laboratoire, de ces processus à l’intérieur de la cellule expérimentale CarboN-IR. La condensation de glace de CO2 polycristalline sur un régolithe minéral, la modification du régime de condensation de la glace de CO2 dans la nuit polaire en présence de gaz non condensables, la stratification de glace d’eau sur la glace de CO2 lors de la sublimation des dépôts saisonniers et la remontée d’albédo de la glace polycristalline de CO2 lors de sa sublimation au printemps sont les phénomènes ayant été reproduits avec succès dans la cellule expérimentale. La condensation de glace polycristalline de CO2 sur Mars a également été observée durant sa formation, en automne, aux latitudes plus basses que la nuit polaire à l’aide des données du spectromètre OMEGA, de la sonde Mars Express. L’objet le plus lointain du système solaire à avoir été exploré, Pluton, partage de nombreux points communs avec Mars, notamment la couverture d’une partie de sa surface par des glaces (de CH4, N2 et CO pour Pluton) en équilibre avec son atmosphère. L’évolution de ces glaces peut être considérée comme analogue en termes de processus de surface les affectant : stratification des glaces en fonction de leur volatilité lors de leur sublimation où condensation à la surface, formation de glace sous forme polycristalline,... . Les données d’imagerie hyperspectrale (LEISA) fournies par la sonde New Horizons lors de son survol de Pluton en juillet 2015 ont permis la cartographie précise des espèces chimiques présentes à sa surface, ainsi que de leur état physique, étapes préliminaires à toute interprétation géologique. / The condensation/sublimation cycle of CO2 controls the martian climate and, in winter, forms frozen seasonal deposits, contaminated with water ice and dust. This thesis’ objective is to unders- tand, characterize, and if possible, to quantify the different microphysical processes occuring in the seasonal deposits during this condensation/sublimation cycle, with the insight of experimental simulation of these processes inside the CarboN-IR experimental cell. The CO2 ice condensation in a polycristalline form on a mineral regolith, the modification of the CO2 ice condensation regime in the martian polar night due to the presence of non condensable gases, the stratification of water ice onto CO2 ice during the sublimation of the seasonal deposits and the increase of the albedo of CO2 slab ice during its springtime sublimation are all phenomena that have been reproduced successfully inside the experiemental cell. The CO2 slab ice condensation on the Martian surface has been observed during its formation, in autumn, at lower latitudes than polar night limit with hyperspectral imaging from the OMEGA spectrometer onboard of the Mars Express probe. Yet the farthest object explored in the solar system, Pluto, shares many similarities with Mars, parti- cularly a partial icy cover of its surface (of CH4, N2 and CO ices for Pluto) in equilibrium with its atmosphere. The evolution of these ices can be considered similar in terms of the surface pro- cesses affecting them : stratification of ices in function of their volatility during their sublimation or condensation at the surface, formation of slab ice ... The hyperspectral imagery data (LEISA), provided by the New Horizons probe during its Pluto’s flyby in july 2015, allowed to determine the accurate cartography of chemical species at the surface, along with their physical state - the preliminary steps of any geological interpretation.

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / The objectives of this study are, generally, to analyze and understand internal processes that produce melts in an oceanic-continental subduction setting; and, specifically, to understand the assembly of a Cretaceous magmatic arc pluton (Palms pluton), including the timing of melt emplacement(s) and melt evolution from the source. SiO2 concentrations vary from ~ 69-76 % by weight. Whole rock trace element concentrations vary up to 7 times. Zircon analysis shows a minimum age difference in the pluton of 3 my, if considering the uncertainties of the oldest and youngest samples. According to the model made from the HEAT program, this is approximately six times longer than the estimated crystallization time of one batch of melt with the same physical properties as the Palms pluton. Two distinct sources, perceived from chemical analysis of premagmatic zircons, are found throughout the pluton. REE compositional patterns show a hybridization of Proterozoic and Mesozoic sources in some, but not all, Palms pluton granites. This data suggests that the pluton formed from multiple intrusions and the Proterozoic source remained relatively consistent throughout the pluton’s assembly with few additions of younger Mesozoic source material.