Journal articles on the topic 'Roches, Mécanique des – Granite'

La coupole de Montebras est un petit massif de granite à métaux rares (Sn, W, Li, Nb-Ta) situé au nord du Massif Central Français qui se met en place au Carbonifère supérieur dans un encaissant plus ancien, le granite de Chanon (357,2 ± 2,1 Ma). Deux épisodes magmatiques, un microgranite (316,1 ± 4,3 Ma) et un leucogranite albitique (309,8 ± 3,9 Ma), sont distingués. Le second développe à son toit des formations de contact, notamment une puissante pegmatite stockscheider (309,7 ± 4,5 Ma), passant vers l’est à des greisens à lithium et des filons plats de quartz stannifères anciennement exploités (303,8 ± 4,8 Ma). Le dépôt de cassitérite (associée à la manganocolumbite) s’étale depuis la phase magmatique avec des cristaux disséminés dans le leucogranite, jusqu’à la fin de la phase pneumatolytique marquée par des filons de quartz stannifères. Cet étalement se traduit par une baisse progressive des concentrations en éléments-traces (Nb, Ta, Fe, Mn, Mg, Ti) dans la cassitérite mais sans que soit atteint le domaine des compositions typiquement hydrothermales. Lors de la phase pneumatolytique, la cassitérite est accompagnée de rare scheelite, de la rarissime qitianlingite et d’une wolframite fréquente dont la composition (hübnérite) indique une origine magmatique pour le métal et les fluides impliqués dans le dépôt du tungstène. La paragenèse à sulfures riches en Cu, As et Sn (löllingite, chalcopyrite, tennantite, stannoïdite, mawsonite…) marque le passage à la phase hydrothermale et suggère une origine dans les roches encaissantes pour le cuivre et l’arsenic. L’événement fluo-barytique liasique se manifeste par l’apparition locale de fissures à fluorine violette, barytine et manganapatite. La coupole de Montebras fournit un exemple représentatif des granites à métaux rares de la chaîne varisque. Elle est contemporaine des autres magmas granitiques à éléments rares du nord Massif central avec lesquels elle présente des points de similitude mais aussi des différences. Sa mise en place pourrait relever d’un mécanisme de type cauldron subsidence.

Les massifs rocheux sont des milieux généralement discontinus et hétérogènes et souvent anisotropes. Leur comportement dépend aussi bien de la matrice rocheuse que des discontinuités initialement présentes dans le massif ou se formant au cours de leur histoire. La mécanique complexe qui en résulte est souvent difficilement prévisible sans l’apport des modèles numériques continus et/ou discontinus.

Greenstone belts are long, curvilinear accumulations of mainly volcanic rocks within Archean granite−greenstone terranes, and are subdivided into two geochemical types: komatiite−tholeiite sequences and bimodal sequences. In rare instances where basement is preserved, the basement is unconformably overlain by platform to rift sequences consisting of quartzite, carbonate, komatiite and/or tholeiite. The komatiite−tholeiite sequences consist of km-scale thicknesses of tholeiites, minor intercalated komatiites, and smaller volumes of felsic volcanic rocks. The bimodal sequences consist of basal tholeiitic flows succeeded upward by lesser volumes of felsic volcanic rocks. The two geochemical types are unconformably overlain by successor basin sequences containing alluvial–fluvial clastic metasedimentary rocks and associated calc-alkaline to alkaline volcanic rocks. Stratigraphically controlled geochemical sampling in the bimodal sequences has shown the presence of Fe-enrichment cycles in the tholeiites, as well as monotonous thicknesses of tholeiitic flows having nearly constant MgO, which is explained by fractionation and replenishment of the magma chamber with fresh mantle-derived material. Geochemical studies reveal the presence of boninites associated with the komatiites, in part a result of alteration or contamination of the komatiites. Within the bimodal sequences there are rare occurrences of adakites, Nb-enriched basalts and magnesian andesites. The greenstone belts are engulfed by granitoid batholiths ranging from soda-rich tonalite−trondhjemite−granodiorite to later, more potassic granitoid rocks. Archean greenstone belts exhibit a unique structural style not found in younger orogens, consisting of alternating granitoid-cored domes and volcanic-dominated keels. The synclinal keels are cut by major transcurrent shear zones. Metamorphic patterns indicate that low pressure metamorphism of the greenstones is centred on the granitoid batholiths, suggesting a central role for the granitoid rocks in metamorphosing the greenstones. Metamorphic patterns also show that the proportion of greenstones in granite−greenstone terranes diminishes with deeper levels of exposure. Evidence is presented on both sides of the intense controversy as to whether greenstone belts are the product of modern plate tectonic processes complete with subduction, or else the product of other, lateral tectonic processes driven by the ‘mantle wind.’ Given that numerous indicators of plate tectonic processes – structural style, rock types, and geochemical features − are unique to the Archean, it is concluded that the evidence is marginally in favour of non-actualistic tectonic processes in Archean granite−greenstone terranes.RÉSUMÉLes ceintures de roches vertes sont des accumulations longiformes et curvilinéaires, principalement composées de roches volcaniques au sein de terranes granitique archéennes, et étant subdivisées en deux types géochimiques: des séquences à komatiite–tholéite et des séquences bimodales. En de rares occasions, lorsque le socle est préservé, ce dernier est recouvert en discordance par des séquences de plateforme ou de rift, constituées de quartzite, carbonate, komatiite et/ou de tholéiite. Les séquences de komatiite-tholéiite forment des épaisseurs kilométriques de tholéiite, des horizons mineurs de komatiites, et des volumes de moindre importance de roches volcaniques felsiques. Les séquences bimodales sont constituées à la base, de coulées tholéiitiques surmontées par des volumes mineurs de roches volcaniques felsiques. Ces deux types géochimiques sont recouverts en discordance par des séquences de bassins en succession contenant des roches métasédimentaires clastiques fluvio-alluvionnaires associées à des roches volcaniques calco-alcalines à alcalines. Un échantillonnage à contrôle stratigraphique des séquences bimodales a révélé la présence de cycles d’enrichissement en Fe dans les tholéiites, ainsi que des épaisseurs continues d’épanchements tholéiitiques ayant des valeurs presque constante en MgO, qui s’explique par la cristallisation fractionnée et le réapprovisionnement de la chambre magmatique par du matériel mantélique. Les études géochimiques montrent la présence de boninites associées aux komatiites, résultant en partie de l’altération ou de la contamination des komatiites. Au sein des séquences bimodales, on retrouve en de rares occasions des adakites, des basaltes enrichis en Nb et des andésites magnésiennes. Les ceintures de roches vertes sont englouties dans des batholites granitoïdes de composition passant des tonalites−trondhjémites−granodiorites enrichies en sodium, à des roches granitoïdes tardives plus potassiques. Les ceintures de roches vertes archéennes montrent un style structural unique que l’on ne retrouve pas dans des orogènes plus jeunes, et qui est constitué d’alternances de dômes à cœur granitoïdes et d`affaissements principalement composés de roches volcaniques. Les synclinaux formant les affaissements sont recoupés par de grandes zones de cisaillement. Les profils métamorphiques indiquent que le métamorphisme de basse pression des roches vertes est centré sur les batholites, indiquant un rôle central des roches granitoïdes durant le métamorphisme des roches vertes. Les profils métamorphiques montrent également que la proportion de roches vertes dans les terranes granitiques diminue avec l’exposition des niveaux plus profonds. On présente les arguments des deux côtés de l’intense controverse voulant que les ceintures de roches vertes soient le produit de processus moderne de la tectonique des plaques incluant la subduction, ou alors le produit d’autres processus tectoniques découlant du « flux mantélique ». Étant donné la présence des indicateurs des processus de tectonique des plaques – style structural, les types de roches, et les caractéristiques géochimiques – ne se retrouvent qu’à l’Archéen, nous concluons que les indices favorisent légèrement l’option de processus tectoniques non-actuels dans les terranes granitiques de roches vertes à l’Archéen.

RÉSUMÉ Des expériences ont été entreprises afin de mesurer les variations de longueur que présentent, au cours d'alternances d'humidification et de séchage, différentes pierres naturelles, en particulier des calcaires. Tous les échantillons étudiés subissent des variations de longueur allant de 1 à 18 nmlcm. Certains échantillons présentent un allongement permanent qui s'accroît avec le nombre de cycles. Ce phénomène correspond probablement à la désagrégation mécanique des roches par humidification/séchage. La comparaison des résultats obtenus avec les caractéristiques connues des roches permet de considérer que c'est probablement l'eau adsorbée dans les pores les plus fins et dans les argiles qui est responsable des dilatations observées.

Les contraintes que le gel développe dans une roche poreuse humide sont de deux espèces : 1) des contraintes d’origine thermique intrinsèquement en régime transitoire; 2) des contraintes dues au gonflement de l’eau humectant la roche lors de l’engel. Ce sont ces contraintes que nous étudions ici à partir d’un modèle mathématique simple : une sphère creuse à l’intérieur de laquelle se développe une pression pi. Lamé (1852) a donné l’équation des contraintes qui apparaissent en un point quelconque de la masse solide en fonction de pi. Par ailleurs, les théories de l’élasticité permettent de déterminer la pression Peq qui se développe dans la cavité au moment de l’engel. Connaissant cette pression, la répartition des contraintes qu’elle provoque dans la matière et la résistance de la roche, on peut déterminer s’il y a ou non fissuration ou éclatement de la roche sphérique. En étendant ce principe aux roches poreuses, il est possible de déterminer un taux critique de porosité au-dessus duquel le gel conduit à la rupture. Mais dans les roches, il faut tenir compte du fait que les canalicules du réseau de porosité débouchant à l’extérieur, il y a extrusion de la glace au moment de l’engel. D’autre part, les roches de la couche superficielle de l’écorce terrestre ayant subi de nombreux cycles de contraintes dues aux variations de température en particulier accusent une certaine fatigue qui diminue leur résistance mécanique.

RÉSUMÉ Entre Montréal et Granby, dans une véritable plaine à inselbergs, ces derniers correspondent à des intrusions tantôt syénitiques, tantôt basiques : ils sont plus résistants que les calcaro-schistes cambro-ordoviciens. L'intrusion la plus orientale est celle du mont Mégantic, qui comporte un croissant syénitique enveloppant une bosse de granite. Les intrusions de granite dévonien de l'Estrie et du nord du Vermont sont souvent en creux, ce qui peut s'expliquer soit par leur composition granodioritique (alvéole d'Island Pond), soit par une intense microfissuration (alvéole de Scotstown). La position culminante des White Mountains paraît due (en grande partie) à l'érosion différentielle. Les séries de Littleton, où les unités schisteuses sont aussi résistantes que les éléments quartzitiques et gneissiques. dominent, au nord, les gneiss olivériens, dont la position déprimée est attribuable à leur fracturation, non suivie de recristallisation, et ailleurs, les granites de Bickford, pourtant relativement acides. En position culminante se placent également les syenites et les granites à hastingsite mésozoïques. Quant aux granites dits de Conway, tantôt ils sont troués par d'amples cuvettes, tantôt ils constituent des fiers monolithes limités par des diaclases espacées. C'est que ces roches sont très hétérogènes, tantôt blanches et acides, tantôt grises et riches en biotite et en hornblende, ainsi qu'en plagioclases. Au total, les roches occupant le sommet de l'échelle de dureté sont celles où les perthites et les microperthites constituent une trame continue. Pour les autres variétés de roches, le degré de microfissuration et la composition minéralogique jouent alternativement le rôle principal.

Le tunnel ferroviaire de la société TRIDEL SA à Lausanne (Suisse) a été entièrement réalisé dans la formation molassique caractéristique de la région. Le présent article propose une classification des différents types de roches constituant cette formation molassique (Molasse aquitanienne ou Molasse grise de Lausanne) sur la base des critères lithologiques établis selon les relevés des géologues. Les caractéristiques mécaniques propres à chaque type de roche ont été déterminées à partir des essais de résistance uniaxiale avec mesure du module d’élasticité, des essais triaxiaux et des essais brésiliens. Les corrélations entre les différentes propriétés mécaniques sont analysées en fonction des types de molasse sur plus de 350 échantillons prélevés lors de la réalisation du tunnel. Les corrélations obtenues ont été utilisées pour définir les paramètres des critères de rupture pour la roche intacte selon Hoek & Brown et Mohr-Coulomb. Dans le cas particulier des marnes (roches argileuses tendres), les résultats des essais triaxiaux ont été analysés en appliquant les principes de l’état critique par analogie à la mécanique des sols pour définir les paramètres des lois de rupture.

We propose an elasto-plastic model coupled with damage for the behavior of geomaterials in compression. The model is based on the properties, shown in [S. Andrieux, et al., Un modèle de matériau microfissuré pour les bétons et les roches, J. Mécanique Théorique Appliquée 5 (1986) 471?513], of microcracked materials when the microcracks are closed with a friction between their lips. That leads to a macroscopic model coupling damage and plasticity where the plasticity yield criterion is of the Drucker–Prager type with kinematical hardening. Adopting an associative flow rule for the plasticity and a standard energetic criterion for damage, the properties of such a model are illustrated in a triaxial test with a fixed confining pressure.

Ever since the late 1960s when Warren Hamilton proposed that the great Cordilleran batholiths of the western Americas are the roots of volcanic arcs like the Andes and were generated by longstanding eastward subduction, most geologists have followed suit, despite the evergrowing recognition that many Cordilleran batholiths are complex, composite bodies that developed with intervals of intense shortening and exhumation between and during periods of magmatism. The Peninsular Ranges batholith of Southern and Baja California provides a superb place to unravel the complexities because there is a lot of data and because it is longitudinally composed of two parts: an older western portion of weakly to moderately deformed, low-grade volcanic and epizonal plutonic rocks ranging in age from ~128–100 Ma; and a more easterly sector of deformed amphibolite grade rocks cut by compositionally zoned, mesozonal plutonic complexes of the La Posta suite, emplaced from 99–86 Ma. While plutons of the La Posta suite are generally considered to be the product of continued eastward subduction, they are enigmatic, because they and their wall rocks were rapidly exhumed from as deep as 23 km and eroded during, and just after, their emplacement, unlike plutons in magmatic arcs, which are generally emplaced in zones of subsidence. Here we resolve the enigma with a model where westward-dipping subduction led to arc magmatism of the western sector, the Santiago Peak–Alisitos composite arc, during the period ~128–100 Ma. Arc magmatism shut down when the arc collided with a west-facing Early Cretaceous passive margin at about 100 Ma. During the collision the buoyancy contrast between the continental crust of the eastern block and its attached oceanic lithosphere led to failure of the subducting slab. The break-off allowed subjacent asthenosphere to upwell, adiabatically melt, and rise into the upper plate to create the large zoned tonalite–granodiorite–granite complexes of the La Posta suite. While compositionally similar to arc plutons in many respects, the examples from the Southern California and Baja segments of the batholith have geochemistry that indicates they were derived from partial melting of asthenosphere at deeper levels in the mantle than typical arc magmas, and within the garnet stability field. This is consistent with asthenosphere upwelling through the torn lower-plate slab. We identify kindred rocks with similar geological relations in other Cordilleran batholiths of the Americas, such as the Sierra Nevada, which lead us to suggest that slab failure magmatism is common, both spatially and temporally.SOMMAIREDepuis la fin des années 1960, Warren Hamilton a proposé que les grands batholites de la Cordillère de l'ouest des Amériques sont les racines d’arcs volcaniques andéens issus de la subduction vers l'est de longue durée, et depuis la plupart des géologues ont emboîté le pas, bien qu’un nombre croissant d’indications montrent que de nombreux batholites de la Cordillère sont des entités composites complexes qui se sont développés lors d’intervalles intenses de contraction et d’exhumation, durant et entre les périodes de magmatisme. Le batholite Peninsular Ranges du Sud de la Californie et de Baja California est un excellent endroit permettant de démêler les choses parce qu'il y a beaucoup de données et parce qu'il est composé longitudinalement de deux parties: une partie occidentale plus ancienne, faiblement à modérément déformée, de roches volcaniques de faible métamorphisme et de roches plutoniques épizonales âgées d’environ 128 Ma à 100 Ma; et, d’un segment plus à l'est de roches amphiboliques déformées recoupées par des roches de composition zonée des complexes mésozonaux plutoniques de la suite de la Posta, mises en place entre 99 Ma et 86 Ma. Bien que les plutons de la suite La Posta sont généralement considérés comme le produit d’une subduction soutenue vers l’est, ils posent problème, parce qu'avec leurs roches encaissantes, ils ont été rapidement exhumés de profondeurs aussi grandes que 23 km, et érodées durant et juste après leur mise en place, contrairement aux plutons des arcs magmatiques, qui sont généralement mis en place dans les zones de subsidence. Dans le présent article, nous proposons une solution à ce problème, avec un modèle de subduction vers l'ouest qui conduit à un magmatisme d'arc du secteur ouest, l'arc composite de Santiago Peak-Alisitos, durant la période d’environ 128 Ma à 100 Ma. Le magmatisme d’arc s’est arrêté lorsque l'arc est entré en collision avec une marge passive à pendage ouest du début du Crétacé, il y a environ 100 Ma. Lors de la collision, le contraste de flottabilité entre la croûte continentale du bloc de est et la lithosphère océanique qui y est rattachée a conduit à l'avortement de la plaque plongeante. La cassure a entrainé la remontée de l’asthénosphère sous-jacente, sa fusion adiabatique, et sa remontée dans la plaque supérieure pour former les grands complexes zonés de tonalite-granodiorite-granite de La Posta. Bien que de composition similaire aux plutons d'arc à bien des égards, les exemples des segments de batholites de Californie du Sud et de Baja ont une géochimie qui indique qu'ils proviennent de la fusion partielle de l’asthénosphère à des niveaux plus profonds dans le manteau que les magmas d'arc typiques, à l’intérieur du domaine de stabilité du grenat. Ce qui correspond à une remontée d’asthénosphère à travers une dalle de plaque inférieure cassée. Nous connaissons des roches semblables avec les relations géologiques similaires dans d'autres batholites de la Cordillère des Amériques, tel celles de la Sierra Nevada, ce qui nous amène à penser que le magmatisme de cassure de plaque est commun, tant spatialement et temporellement.

Brazil’s heritage buildings were built using different types of natural stone, including sandstone, limestone, quartzite, granite, gneiss, steatite (soapstone) and schist. Historic buildings are located in cities such as Recife, Olinda, Salvador, Rio de Janeiro, Congonhas and Ouro Preto; some are over 300 years old. They show evidence of different alteration and decay processes, with the latter leading to a loss of value because of physical and chemical modifications in intrinsic properties of the natural stones used. Consequently, these buildings function as open-air laboratories, and contribute to the study of deterioration in such monuments. On going investigation of alteration and decay reveals that they are affected by a diverse group of processes that are, in part, influenced by lithological factors. This understanding will contribute to the choice of preservation methods that will be applied in order to arrest degradation.RÉSUMÉLes édifices classés brésiliens ont été batis en roches variées. On a employé des grès, des calcaires, quartzites, granites, gneiss, ainsi que la stéatite et des schistes. Les bâtiments historiques, dont certains ont plus de 300 ans, se trouvent dans des villes comme Recife, Olinda, Salvador, Rio de Janeiro, Congonhas et Ouro Preto. Ils présentent les marques de différents processus d'altération et de deterioration, ce dernier conduisant à une perte de valeur, en raison de modifications physiques et chimiques dans les propriétés intrinsèques des pierres naturelles utilisées. De la sorte, ces bâtiments fonctionnent comme des laboratoires à ciel ouvert et contribuent à l’étude des modalités de dégradation des monuments. L’étude en cours des phénomènes d’altération et de décomposition révèle la diversité des processus en cours et leur relation avec la lithologie. La reconnaissance de ces phénomènes aidera à choisir les méthodes de conservation destinées à bloquer la dégradation.

Recent investigations in geochronology and tectonics provide important new insights into the evolution of the Grenville Orogen in North America. Here, we summarize results of this research in the USA and focus upon ca. 1.4–0.98 Ga occurrences extending from the Adirondack Mountains to the southern Appalachians and Texas. Recent geochronology (mainly by U/Pb SHRIMP) establishes that these widely separated regions experienced similar tectonomagmatic events, i.e., the Elzevirian (ca. 1.25–1.22 Ga), Shawinigan (ca. 1.2–1.14 Ga), and Grenvillian (ca. 1.09–0.98 Ga) orogenies and associated plate interactions. Notwithstanding these commonalities, Nd model ages and Pb isotopic mapping has revealed important differences that are best explained by the existence of contrasting compositions of deep crustal reservoirs beneath the Adirondacks and the southern Appalachians. The isotopic compositions for the Adirondacks lie on the same Pb–Pb array as those for the Grenville Province, the Granite-Rhyolite Province and the Grenvillian inliers of Texas suggesting that they all developed on Laurentian crust. On the other hand, data from the southern Appalachians are similar to those of the Sunsas Terrane in Brazil and suggest that Amazonian crust with these Pb–Pb characteristics was thrust onto eastern Laurentia during its Grenvillian collision with Amazonia and subsequently transferred to the latter during the late Neoproterozoic breakup of the supercontinent, Rodinia, and the formation of the Iapetus Ocean. The ca. 1.3–1.0 Ga Grenville Orogen is also exposed in the Llano Uplift of Texas and in small inliers in west Texas and northeast Mexico. The Llano Uplift contains evidence for a major collision with a southern continent at ca. 1.15–1.12 Ga (Kalahari Craton?), magmatic arcs, and back-arc and foreland basins, all of which are reviewed. The Grenvillian Orogeny is considered to be the culminating tectonic event that terminated approximately 500 m.y. of continental margin growth along southeastern Laurentia by accretion, continental margin arc magmatism, and metamorphism. Accordingly, we briefly review the tectonic and magmatic histories of these Paleoproterozoic and Mesoproterozoic pre-Grenvillian orogens, i.e., Penokean, Yavapai, and Mazatzal as well as the Granite-Rhyolite Province and discuss their ~5000 km transcontinental span.SOMMAIREDes recherches récentes en géochronologie et en tectonique révèlent d’importants faits nouveaux sur l’évolution de l’orogénie de Grenville en Amérique du Nord. Nous présentons ici un sommaire des résultats de cet effort de recherche aux USA en mettant l’accent sur les indices datés entre env. 1,4 et 0,98 Ga, à partir des monts Adirondack jusqu’au sud des Appalaches et au Texas. Des données géochronologiques récentes (par microsonde SHRIMP principalement) indiquent que les roches de ces régions très éloignées les unes des autres ont subies l’effet d’épisodes tectonomagmatiques similaires, par exemple, aux orogenèses de l’Elzévirien (env. 1.25–1.22 Ga), de Shawinigan (env. 1.2–1.14 Ga), et du Grenvillien (env. 1.09–0.98 Ga), ainsi que des interactions des plaques associées. Malgré ces points communs, la chronologie Nd et la cartographie isotopique Pb a révélé des différences importantes qui s’expliquent plus aisément par des compositions contrastées des réservoirs profonds de croûte sous les Adirondacks et le sud des Appalaches. Les compositions isotopiques des Adirondacks sont de la même gamme Pb-Pb que ceux de la Province de Grenville, de la Province Granite-rhyolite et des boutonnières grenvilliennes du Texas, suggérant qu'ils se sont tous développées sur la croûte des Laurentides. Par ailleurs, les données des Appalaches du sud sont semblables à celles du terrane de Sunsas au Brésil, ce qui incite à penser que la croûte amazonienne, avec de telles caractéristiques Pb-Pb, a été poussée sur la portion est de Laurentia lors de sa collision grenvillienne avec l’Amazonie puis laissée à cette dernière au cours de la rupture du supercontinent Rodinia vers la fin du Néoprotérozoïque, avec la formation de l'océan Iapetus. L’orogène de Grenville (1,3 à 1,0 Ga env.) est également exposé dans le soulèvement de Llano au Texas et dans de petites boutonnières dans l'ouest du Texas et le nord du Mexique. Le soulèvement de Llano montre des indices d'une collision majeure avec un continent au sud, entre env. 1,15 et 1,12 Ga (craton de Kalahari?), des zones d’arcs magmatiques, d'arrière-arc et de bassin d'avant-pays, chacun étant présenté ci-dessous. L'orogenèse de Grenville est considéré comme l'événement tectonique culminant qui marqué la fin d’une période d’environ 500 ma d’accroissement de la marge continentale le long de la bordure sud-est de la Laurentie, par accrétion, magmatisme d’arc de marge continentale, et métamorphisme. C’est pourquoi, nous passons brièvement en revue l'histoire tectonique et magmatique de ces orogènes pré-grenvilliennes paléoprotérozoïques et mésoprotérozoïques, pénokéenne, de Yavapai, et de Mazatzal ainsi que la Province de Granite-rhyolite, et discutons de son étendue sur env. 5 000 km.

The Core Zone, a broad region located between the Superior and North Atlantic cratons and predominantly underlain by Archean gneiss and granitoid rocks, remained until recently one of the less well known parts of the Canadian Shield. Previously thought to form part of the Archean Rae Craton, and later referred to as the Southeastern Churchill Province, it has been regarded as an ancient continental block trapped between the Paleoproterozoic Torngat and New Quebec orogens, with its relationships to the adjacent Superior and North Atlantic cratons remaining unresolved. The geochronological data presented herein suggest that the Archean evolution of the Core Zone was distinct from that in both the Superior and North Atlantic (Nain) cratons. Moreover, the Core Zone itself consists of at least three distinct lithotectonic entities with different evolutions, referred to herein as the George River, Mistinibi-Raude and Falcoz River blocks, that are separated by steeply-dipping, crustal-scale shear zones interpreted as paleosutures. Specifically, the George River Block consists of ca. 2.70 Ga supracrustal rocks and associated ca. 2.70–2.57 Ga intrusions. The Mistinibi-Raude Block consists of remnants of a ca. 2.37 Ga volcanic arc intruded by a ca. 2.32 Ga arc plutonic suite (Pallatin) and penecontemporaneous alkali plutons (Pelland and Nekuashu suites). It also hosts a coarse clastic cover sequence (the Hutte Sauvage Group) which contains detrital zircons provided from locally-derived, ca. 2.57–2.50 Ga, 2.37–2.32 Ga, and 2.10–2.08 Ga sources, with the youngest concordant grain dated at 1987 ± 7 Ma. The Falcoz River Block consists of ca. 2.89–2.80 Ga orthogneiss intruded by ca. 2.74–2.70 granite, tonalite, and granodiorite. At the western margin of the Core Zone, the George River Block and Kuujjuaq Domain may have been proximal by ca. 1.84 Ga as both appear to have been sutured by the 1.84–1.82 Ga De Pas Batholith, whereas at its eastern margin, the determination of metamorphic ages of ca. 1.85 to 1.80 Ga in the Falcoz River Block suggests protracted interaction with the adjacent Lac Lomier Complex during their amalgamation and suturing, but with a younger, ‘New Quebec’ overprint as well. The three crustal blocks forming the Core Zone add to a growing list of ‘exotic’ Archean to earliest Paleoproterozoic microcontinents and crustal slices that extend around the Superior Craton from the Grenville Front through Hudson Strait, across Hudson Bay and into Manitoba and Saskatchewan, in what was the Manikewan Ocean realm, which closed between ca. 1.83–1.80 Ga during the formation of supercontinent Nuna.RÉSUMÉLa Zone noyau, une vaste région située entre les cratons du Supérieur et de l’Atlantique Nord et reposant principalement sur des gneiss archéens et des roches granitiques, est demeurée jusqu’à récemment l’une des parties les moins bien connues du Bouclier canadien. Considérée auparavant comme faisant partie du craton archéen de Rae, puis comme la portion sud-est de la Province de Churchill, on l’a perçue comme un ancien bloc continental piégé entre les orogènes paléoprotérozoïques des Torngat et du Nouveau-Québec, ses relations avec les cratons supérieurs adjacents et de l’Atlantique Nord demeurant nébuleuses. Les données géochronologiques présentées ici permettent de penser que l’évolution archéenne de la Zone noyau a été différente de celle des cratons du Supérieur et de l’Atlantique Nord (Nain). De plus, la Zone noyau elle-même se compose d’au moins trois entités lithotectoniques distinctes avec des évolutions différentes, appelées ici les blocs de la rivière George, de Mistinibi-Raude et de la rivière Falcoz, lesquels sont séparées par des zones de cisaillement crustales à forte inclinaison, conçues comme des paléosutures. Plus précisément, le bloc de la rivière George est constitué de roches supracrustales d'env. 2,70 Ga, et d’intrusions connexes d'env. 2,70–2,57 Ga. Le bloc Mistinibi-Raude est constitué de vestiges d’un arc volcanique d'env. 2,37 Ga, recoupé par une suite plutonique d’arc d'env. 2,32 Ga (Pallatin) et de plutons alcalins péné-contemporains (suites Pelland et Nekuashu). Il contient également une séquence de couverture clastique grossière (le groupe Hutte Sauvage) renfermant des zircons détritiques de sources locales, âgés d'env. 2,57–2,50 Ga, 2,37–2,32 Ga et 2,10–2,08 Ga, le grain concordant le plus jeune étant âgé de 1987 ± 7 Ma. Le bloc de la rivière Falcoz est formé d’un orthogneiss âgé d'env. 2,89–2,80 Ga, recoupé par des intrusions de granite, tonalite et granodiorite âgées d'env. 2,74–2,70 Ga. À la marge ouest de la Zone noyau, le bloc de la rivière George et du domaine de Kuujjuaq peuvent avoir été proximaux il y a 1,84 Ga env., car les deux semblent avoir été suturés par le batholithe De Pas il y a environ 1,84–1,82 Ga, alors qu’à sa marge est, la détermination des datations métamorphiques de 1,85 à 1,80 Ga dans le bloc de la rivière Falcoz suggère une interaction prolongée avec le complexe adjacent du lac Lomier durant leur amalgamation et leur suture, mais affecté aussi d’une surimpression « Nouveau Québec » plus jeune. Les trois blocs crustaux formant la Zone noyau s’ajoutent à une liste croissante de micro-continents et d’écailles crustales « exotiques » archéennes à paléoprotérozoïques très précoces qui s’étalent autour du craton Supérieur depuis le front de Grenville jusqu’au Manitoba, à travers le détroit d’Hudson, la baie d’Hudson jusque dans le Manitoba et la Saskatchewan, là où s’étendait l’océan Manikewan, lequel s’est refermé il y a environ 1,83–1,80 Ga, pendant la formation du supercontinent Nuna.

SUMMARYThe Bushveld Complex has continued to serve as the basis for study into the fundamental nature of petrological processes for layered intrusion formation and for oxide and sulphide hosted Platinum Group Element (PGE)–Cu–Ni ore deposits. These studies have included discoveries in terms of the physical extent of Bushveld magmatism, both laterally and internally. Lateral variations in the mafic to ultramafic Rustenburg Layered Suite of the Northern Lobe of the complex have also revealed petrologically distinctive Upper Critical Zone equivalent rocks (the so-called Flatreef) with enhanced contamination and mineralization traits that reflect a transition between Eastern and Western Lobe equivalent stratigraphy and Platreef-style complexity. Traditional magma mixing models have been re-examined in light of radiogenic isotopic evidence for crustal involvement early in the chromite precipitation or formation process, combined with evidence for associated heterogeneous fluid contents, cryptic layering profiles, and textural evidence. A wide variety of alternative ore-genesis models have been proposed as a consequence. The fundamental mechanics of magma chamber processes and the existence of the magma chamber as an entity have been called into question through various lines of evidence which have promoted the concept of progressive emplacement of the complex as a stack of not-necessarily-quite-sequentially intruded sills (with or without significant quantities of transported phenocrysts), emplaced into variably crystallized and compacted crystal-liquid mush mixtures, modified by compaction-driven late magmatic fluid (silicate and aqueous) activity. Alternatively, petrological and geochemical observations have been used to discount these interpretations in favour of more conventional cooling and gravity-driven accumulation of silicate and ore minerals in a large, liquid-dominated system.RÉSUMÉLe complexe de Bushveld a demeuré à la base d’études sur la nature fondamentale des processus pétrologiques de formation d’intrusions litées et des gîtes des éléments du groupe platine (ÉGP)-Cu-Ni hébergés dans les oxydes et les sulfures. Ces études ont comporté des découvertes sur l’étendue physique, à la fois latérale et interne, du magmatisme de Bushveld. Les variations latérales de la suite stratifiée et mafique à ultramafique Rustenburg du lobe nord du complexe ont également révélé des roches équivalentes pétrologiquement distinctes de la zone critique supérieure (le communément désigné Flatreef) avec des traits de contamination et de minéralisation accrus qui reflètent une transition entre la stratigraphie équivalente des lobes est et ouest et la complexité de type Platreef. Les modèles traditionnels de mélanges magmatiques ont été réexaminés à la lumière de preuves isotopiques radiogéniques indiquant une implication de la croûte au début du processus de précipitation ou de formation de la chromite, combinées à des preuves de contenu fluide hétérogène associé, de profils de litage cryptique et de preuves texturales. Ainsi, une grande variété de modèles alternatifs de genèse de minerai a été proposée. La mécanique fondamentale des processus de la chambre magmatique et l'existence de la chambre magmatique en tant qu'entité ont été remises en question au moyen de divers éléments de preuve qui ont mis en avant le concept de mise en place progressive du complexe sous forme d'un empilement non-nécessairement séquentiel de sills injectés (avec ou sans quantités significatives de phénocristaux transportés) mis en place dans des mélanges de bouillie cristaux/liquide à cristallisation et compaction variable, modifiés par une activité tardive de fluide magmatique (silicaté et aqueux) induite par la compaction. Alternativement, des observations pétrologiques et géochimiques ont été utilisées pour écarter ces interprétations en faveur d'un processus plus conventionnel de refroidissement et d’accumulation de minérais silicatés et minéralisés induite par la gravité dans un vaste système à dominance liquide.

The spectacular angular unconformity at Siccar Point is the most famous site associated with James Hutton (1726–1797), but it was not his only place of insight. In 1785, three years before he discovered Siccar Point, Hutton examined outcrops in the still-remote valley of Glen Tilt, in the Scottish Highlands. He documented contact relationships between Precambrian metasedimentary rocks and Paleozoic granite bodies, although he had no knowledge of their true ages. Near to the hunting lodge where he and his colleague John Clerk of Eldin stayed, veins of granite clearly cut through relict bedding in the stratified rocks and disrupt their layering, breaking apart individual strata and leaving fragments (xenoliths) surrounded by granite. Hutton correctly deduced that the granite must originally have been in a ‘state of fusion’ and was forcefully injected into much older ‘schistus’. Such conclusions contravened prevailing ideas that granite bodies formed from aqueous solutions, and also refuted a wider philosophical view that granite and other crystalline rocks were the oldest and first-created parts of the Earth. Hutton’s key outcrops in Glen Tilt are easy to visit, although they do require a long (but easy) roundtrip hike of some 25 km. These are certainly not the most spectacular intrusion breccias that I have ever seen, but they are very instructive, and were very influential, because they sparked a long, and at times acrimonious, debate about the origins of igneous rocks and especially granite. This controversy had many strange twists and turns. These include the disappearance of Hutton’s original manuscript after his death, and its serendipitous rediscovery a century later, and the similar loss and rediscovery of exquisite drawings by John Clerk, almost two centuries after they were first penned. Among the lost drawings is an early example of detailed outcrop-scale mapping, which would become a key field-work technique. Hutton’s vision of granite as the product of hot, liquid material that moved upward in the Earth’s crust (plutonism) eventually prevailed over the idea that crystalline rocks formed from a primordial ocean that once enveloped the Earth (neptunism), but this victory did not come easily or quickly. In another strange twist of history, new evidence from the Cape of Good Hope in South Africa eventually acted to further the plutonist cause. Glen Tilt has changed very little since the time of Hutton, but the observations that were made here, and the long debate that followed, brought fundamental changes in our understanding of the Earth. Although Siccar Point should remain the first entry on the bucket list of any prospective geopilgrim to Scotland, the long and beautiful valley of the River Tilt should also be a priority. RÉSUMÉLa spectaculaire discordance angulaire de Siccar Point est le site le plus célèbre associé à James Hutton (1726–1797), mais ce n'était pas le seul lieu qui l’ait inspiré. En 1785, trois ans avant de découvrir Siccar Point, Hutton a examiné des affleurements dans la vallée encore enclavée de Glen Tilt, dans les Highlands écossais. Il a documenté les contacts entre les roches métasédimentaires précambriennes et les corps granitiques du Paléozoïque, bien qu'il ne connût pas leur véritable âge. Près du pavillon de chasse où lui et son collègue John Clerk of Eldin ont séjourné, des veines de granit ont clairement percé le litage relique dans les roches stratifiées et perturbé leur superposition, brisant les strates individuelles et laissant des fragments (xénolithes) entourés de granit. Hutton a correctement déduit que le granit devait à l'origine être dans un « état de fusion » et qu'il avait été injecté de force dans des « schistes » beaucoup plus anciens. De telles conclusions contrevenaient aux idées dominantes selon lesquelles des corps granitiques se formaient à partir de solutions aqueuses et réfutaient également une vision philosophique plus large selon laquelle le granit et d'autres roches cristallines étaient les parties de la Terre les plus anciennes et les premières créées. Les principaux affleurements de Hutton à Glen Tilt sont faciles à visiter, bien qu'ils nécessitent une longue randonnée (mais facile) d'environ 25 km aller et retour. Ce ne sont certainement pas les brèches d'intrusion les plus spectaculaires que je n’ai jamais vues, mais elles sont très instructives et ont eu un rôle très influent, car elles ont déclenché un long débat, parfois acrimonieux, sur les origines des roches ignées et en particulier du granit. Cette controverse a eu de nombreux rebondissements étranges. Ceux-ci incluent la disparition du manuscrit original de Hutton après sa mort, et sa redécouverte fortuite un siècle plus tard, et la perte et la redécouverte similaires de dessins remarquables de John Clerk, près de deux siècles après qu’ils aient été esquissés. Parmi les dessins perdus, se trouve un premier exemple de cartographie détaillée à l'échelle des affleurements, qui deviendra une technique clé de travail sur le terrain.La vision de Hutton du granit en tant que produit d'un matériau chaud et liquide qui s'est déplacé vers le haut dans la croûte terrestre (plutonisme) a finalement prévalu sur l'idée que des roches cristallines se sont formées à partir d'un océan primordial qui enveloppait autrefois la Terre (neptunisme), mais cette victoire n'est pas venue facilement ou rapidement. Dans une autre tournure étrange de l'histoire, de nouvelles preuves provenant du Cap de Bonne-Espérance en Afrique du Sud ont fini par faire avancer la cause plutoniste. Glen Tilt a très peu changé depuis l'époque de Hutton, mais les observations qui ont été faites ici, et le long débat qui a suivi, ont apporté des changements fondamentaux dans notre compréhension de la Terre. Bien que Siccar Point devrait rester en haut de la liste des lieux à visiter de tout visiteur potentiel lors d’un pèlerinage géologique en Écosse, la longue et belle vallée de la rivière Tilt devrait également être une priorité.

The year 2019 is the 150th anniversary of John Wesley Powell’s epic exploration of the Colorado River through Grand Canyon and the 100th anniversary of the establishment of Grand Canyon National Park. This is an excellent moment to look back 150 years to think about where we have come from as a science and society, and look forward 100 years towards the accelerated change we expect in the future. For historians, archaeologists, geologists and astronomers, of course, this century-long time scale is short compared to other perspectives. They might choose also to celebrate the 479th anniversary of the first sighting of Grand Canyon by Europeans in 1540, the 1000th anniversary of Ancestral Puebloan farmers in Grand Canyon, the 12,000th anniversary of the arrival of humans migrating south from the Bering Land Bridge, the 5 millionth anniversary of the integration of the Colorado River through Grand Canyon to the Gulf of California, the 4.6 billionth anniversary of the formation of Earth, or the 13.75 billionth anniversary of the Big Bang and the formation of our Universe. Geology is all about time, and knowing some geology helps with the difficult endeavour of placing human timeframes into perspectives of deep time. This guide is for geology students of all levels and types visiting the South Rim of Grand Canyon. It is designed as a 3-day field trip and introduction to the rocks and landscapes. The term ‘students’ in our view also includes visitors who want to know about the basics of Grand Canyon geology while taking scenic hikes to see the geology first-hand. It is organized as if you enter the Park at its East entrance, near Cameron, and exit the Park at the South entrance, towards Flagstaff, but the three activities can be done in any order. As an introduction, we present a brief summary of the history of geologic maps and stratigraphic columns, and the geologists who made them. The maps and depictions of Grand Canyon geology over the past 160 years record a visual progression of how geoscience knowledge in general has developed and matured. The first sixty years, before the Park was founded, may have been the greatest in terms of the rapid growth that merged geology, art and public outreach. The second fifty years (to about 1969) saw important advances in stratigraphy and paleontology and solid efforts by the Park to apply and interpret Grand Canyon geology for the public. The most recent 50 years have seen major advances in regional geological mapping, dating of rocks, plate tectonics, and improved geoscience interpretation. The next 100 years will hopefully see additional innovative efforts to use the iconic field laboratory of Grand Canyon rocks and landscapes to resolve global geoscience debates, inform resource sustainability imperatives and contribute to science literacy for an international public. The three activities described are as follows: Activity 1 (an hour or two) is an overview from Lipan Point. This is a vehicle pull-out on the East Rim drive and serves as an introduction for those entering the Park, or a recap for those who are leaving. Activity 2 (most of a day) is a day hike on the South Rim with visits to Yavapai Geology Museum and the Trail of Time Exhibit. The Trail of Time is a geology timeline trail laid out at a scale of one metre = 1 million years along the Rim Trail. It is a great family hike, fully accessible, with magnificent views of Grand Canyon. The rocks were collected along the river and have been placed at their ‘birthdays’ along the Trail for you to see and touch and sketch. If you walk the entire 4.56 km (2.8 mile) Trail of Time, a long way, you get a visceral feeling for the age of the Earth and you also go through historic Grand Canyon Village for lunch and shops. Activity 3 (all day) is a hike to Plateau Point along the Bright Angel Trail. One has not really seen and appreciated Grand Canyon geology until you delve its depths. You can go any distance down, but if you do the entire 19 km (12 mile) hike, you descend through a 1 km (3300 foot) thick set of Paleozoic rock layers to a spectacular vista where you feel like you can touch the Colorado River as well as the Grand Canyon Supergroup and Vishnu basement rocks of the inner Granite Gorge. The Plateau Point Trail takes off at Indian Gardens, or alternatively, this guide describes some good geology stops a short way down Garden Creek. The Bright Angel Trail continues to the Colorado River and to Phantom Ranch at the bottom of the canyon, but this is generally done as an overnight endeavour. You can get campground reservations (https://www.nps.gov/grca/planyourvisit/campsite-information.htm) or reservations at Phantom Ranch well in advance through a lottery (https://www.grandcanyonlodges.com/lodging/lottery/). RÉSUMÉL’année 2019 marque le 150e anniversaire de l’exploration épique du fleuve Colorado par John Wesley Powell à travers le Grand Canyon ainsi que le 100e anniversaire de la création du parc national du Grand Canyon. C’est un excellent moment pour regarder 150 ans en arrière et se rappeler le chemin parcouru par la science et la société, et envisager le changement accéléré auquel nous nous attendons pour les 100 prochaines années. Pour les historiens, les archéologues, les géologues et les astronomes, bien sûr, cette échelle d'un siècle est courte par rapport à d'autres perspectives. Ils pourraient également choisir de célébrer le 479e anniversaire de la première observation du Grand Canyon par les Européens en 1540, le 1000e anniversaire des agriculteurs Pueblo ancestraux dans le Grand Canyon, le 12 000e anniversaire de l'arrivée d'humains migrant depuis l'isthme de Béring vers le sud, le 5 millionième anniversaire de l'intégration du fleuve Colorado à travers le Grand Canyon jusqu'au golfe de Californie, le 4,6 milliardième anniversaire de la formation de la Terre ou le 13,75 milliardième anniversaire du Big Bang et de la formation de notre univers. La géologie est une question de temps, et connaître un peu de géologie facilite la tâche difficile qui consiste à placer l’échelle de temps humaine dans le contexte du « temps profond ». Ce guide est destiné aux étudiants en géologie de tous niveaux et de tous types qui visitent le South Rim du Grand Canyon. Il est conçu comme une excursion de trois jours et une initiation aux roches et aux paysages. Selon nous, le terme « étudiants » inclut également les visiteurs qui souhaitent en savoir plus sur la géologie de base du Grand Canyon tout en faisant des randonnées panoramiques pour observer la géologie. Il est organisé comme si vous entrez dans le parc par son entrée est, près de Cameron, et quittez le parc par l’entrée sud, en direction de Flagstaff, mais les trois activités peuvent être effectuées dans n’importe quel ordre. En guise d'introduction, nous présentons un bref résumé de l'histoire des cartes géologiques et des colonnes stratigraphiques, ainsi que les géologues qui les ont réalisées. Les cartes et les représentations de la géologie du Grand Canyon au cours des 160 dernières années montrent une progression visuelle de l'évolution et de la maturation des connaissances géoscientifiques en général. Les soixante premières années, avant la création du parc, ont peut-être été les meilleures en termes de croissance rapide résultant de la fusion de la géologie, de l’art et de la vulgarisation. Les cinquante années suivantes (jusqu’en 1969 environ) ont été marquées par d’importants progrès en stratigraphie et paléontologie et par les efforts soutenus du parc pour permettre au public d'accéder à l’application et l’interprétation de la géologie du Grand Canyon. Au cours des 50 dernières années, la cartographie géologique régionale, la datation des roches, la tectonique des plaques et l'amélioration de l'interprétation géoscientifique ont considérablement progressé. Espérons que les 100 prochaines années verront des efforts novateurs supplémentaires visant à utiliser l’emblématique laboratoire des roches et du paysages du Grand Canyon pour résoudre les débats géoscientifiques mondiaux, informer sur les impératifs de durabilité des ressources et contribuer à la culture scientifique d’un public international. Les trois activités décrites sont les suivantes. L’activité 1 (une heure ou deux) est une vue d’ensemble de Lipan Point. Il s’agit d’une sortie en véhicule sur East Rim Drive et sert d’introduction pour ceux qui entrent dans le parc ou de récapitulation pour ceux qui en partent. L'activité 2 (presque une journée) est une randonnée d'une journée sur le South Rim avec la visite du musée de géologie de Yavapai et de l'exposition « Trail of Time ». Le « Trail of Time » est un sentier chronologique géologique tracé à une échelle d'un mètre pour un million d'années le long de Rim Trail. C'est une excellente randonnée en famille, entièrement accessible, avec des vues magnifiques sur le Grand Canyon. Les roches ont été collectées le long de la rivière et ont été placées à leurs « anniversaires » le long du sentier pour que le public puisse les voir, les toucher et les dessiner. Le parcours entier du « Trail of Time » sur 4,56 km (2,8 miles) offre une représentation intuitive de l'âge de la Terre et permet de passer également par le village historique du Grand Canyon pour déjeuner et faire les boutiques. L'activité 3 (toute la journée) consiste en une randonnée vers Plateau Point, le long de Bright Angel Trail. On n'a pas vraiment vu et apprécié la géologie du Grand Canyon tant qu’on n’en a pas exploré les profondeurs. N'importe quelle distance peut être parcourue, mais en arpentant les 19 km (12 milles) de la randonnée entière, on descend à travers un ensemble de couches de roches paléozoïques épaisses de 1 km (3 300 pieds) jusqu'à une vue spectaculaire où on a l’impression de pouvoir toucher le fleuve Colorado ainsi que le super-groupe du Grand Canyon et les roches du socle de Vishnu de la gorge granitique intérieure. Le Plateau Point Trail commence à Indian Gardens mais ce guide propose d’autres points de départ avec une géologie intéressante non loin de Garden Creek. Le Bright Angel Trail continue vers le fleuve Colorado et le Phantom Ranch au fond du canyon, mais cela se fait généralement de manière nocturne. Des emplacements aux terrains de camping peuvent être réservés (https://www.nps.gov/grca/planyourvisit/campsite-information.htm) ou des réservations au Phantom Ranch peuvent être obtenues bien à l’avance par le biais d’une loterie (https://www.grandcanyonlodges.com/lodging/lottery/).