Volume 42, numéro 4, 2015

EN :

Why is the North American Cordilleran mountain belt high? We expect a thick crust to support high elevations by isostasy but, remarkably, the Cordilleran crust is thin. There is no crustal root. An important recent recognition is that the high elevation is supported by thermal expansion rather than by thickened crust. The elevation of the Cordillera is only one consequence of the Cordillera being uniformly hot and having a thin lithosphere, in common with most current or recent backarcs. Some other consequences of the high temperatures compared to the adjacent cool craton include: (1) The Cordillera and other backarcs are hot, weak mobile belts that can be deformed by available plate-tectonic forces, in contrast to stable cratons that cannot; (2) Most continental seismicity is concentrated in backarcs; (3) In the Cordillera there is widespread sporadic ‘backarc’ volcanism; (4) The high temperatures result in very low strength in the lower crust that allows lower-crust detachment; (5) The lower crust weakness facilitates large-scale crustal oroclines that may be independent of the upper mantle; (6) The lower crust in the Cordillera and other backarcs is in amphibolite- to granulite-facies conditions, ~800–900°C at the Moho; (7) In ancient backarcs globally, regional Barrovian metamorphism is concluded to be the result of high temperatures that predate the orogenic collision and deformation. No “heat of orogeny” is required. Following the termination of subduction, backarcs cool with a time constant of 300–500 m.y.

FR :

Pourquoi la chaîne de montagnes de la Cordillère nord-américaine est-elle si haute? On comprend qu’une croûte sur-épaisse puisse expliquer une grande élévation, mais voilà, la croûte de la Cordillère est mince. Il n’existe pas de racine crustale. Or, récemment, une conclusion importante s’est imposée, soit que cette haute élévation s’explique par l’expansion thermique plutôt que par l’existence d’une croûte sur-épaisse. L’élévation de la Cordillère n’est qu’une des conséquences d’une Cordillère uniformément chaude flottant sur une lithosphère mince, caractéristiques communes aux zones d’arrière-arc actuelles ou récentes. Quelques unes des autres conséquences de cette haute température, par opposition aux froids cratons adjacents, comprennent: (1) La Cordillère et d’autres zones d’arrièresarcs sont des zones chaudes et facilement déformables par les forces tectoniques ambiantes, contrairement aux cratons stables; (2) La majorité de l’activité sismique continentale est concentrée dans le zones d’arrière-arc; (3) Dans la Cordillère l’activité volcanique sporadique est généralisé; (4) Ces températures élevées explique la très faible rigidité de la croûte inférieure et les décollements qu’elle subit; (5) La flaccidité de la croûte inférieure facilite la formation d’oroclinaux de grandes magnitudes qui peuvent être indépendants du manteau supérieur; (6) La croûte inférieure de la Cordillère et d’autres zones d’arrière-arc sont dans la zone de faciès amphibolite à granulite, soit 800 à 900oC à la discontinuité Moho; (7) Globalement dans les anciennes zones d’arrière-arc, le métamorphisme régional barrovien s’explique alors comme étant le résultat des hautes températures antérieures à la collision et à la déformation orogénique. Aucune « chaleur orogénique » n’est nécessaire. Après la période de subduction, les zones d’arrière-arc se refroidissent à l’intérieur d’un intervalle de temps de 300 à 500 millions d’années.

EN :

The Ottawa River Gneiss Complex (ORGC) in the western Grenville Province of Ontario and Quebec is interpreted as the exhumed mid-crustal core of a large metamorphic core complex. This paper concerns the post-peak evolution of the Muskoka domain, the highest structural level in the southern ORGC that is largely composed of amphibolite-facies straight gneiss derived from retrogressed granulite-facies precursors. It is argued that retrogression and high strain occurred during orogenic collapse and that the Muskoka domain acted as the ductile detachment zone between two stronger crustal units, the underlying granulite-facies core known as the Algonquin domain and the overlying lower grade cover comprising the Composite Arc Belt. Formation of the metamorphic core complex followed Ottawan crustal thickening, peak metamorphism and possible channel flow, and took place in a regime of crustal thinning and gravitational collapse in which the cool brittle–ductile upper crust underwent megaboudinage and the underlying hot ductile mid crust flowed into the intervening megaboudin neck regions. Post-peak crustal thinning in the Muskoka domain began under suprasolidus conditions, was facilitated by widespread retrogression, and was heterogeneous, perhaps attaining ~90% locally. It was associated with a range of ductile, high-temperature extensional structures including multi-order boudinage and associated extensional bending folds, and a regional system of extension-dominated transtensional cross-folds. These ductile structures were followed by brittle–ductile fault propagation folding at higher crustal level after the gneiss complex was substantially exhumed and cooled. Collectively the data record ~60 m.y. of post-peak extension on the margin of an exceptionally large metamorphic core complex in which the ductile detachment zone has a true thickness of ~7 km. The large scale of the core complex is consistent with the deep level of erosion, and the long duration of extensional collapse is compatible with double thickness crust at the metamorphic peak, the presence of abundant leucosome in the mid crust and widespread fluidfluxed retrogression, collectively pointing to the important role of core complexes in crustal cooling after the peak of the Grenvillian Orogeny.

FR :

Le complexe gneissique de la rivière des Outaouais (ORGC) dans la portion ouest de la Province de Grenville au Québec et en Ontario est interprété comme le coeur d’un grand complexe métamorphique à coeur de noyau. Le présent article porte sur l’évolution post-pic du domaine de Muskoka, soit le niveau structural le plus élevé de l’ORGC composé en grande partie d’orthogneiss au faciès amphibolite dérivés de précurseurs au faciès granulite. Nous soutenons que la rétromorphose et les grandes déformations se sont produites durant l’effondrement orogénique et que le domaine de Muskoka en a été une zone de détachement ductile entre deux unités crustales plus résistantes, le coeur au faciès granulite sous-jacent étant le domaine Algonquin, et la chapeau sus-jacent à plus faible grade de métamorphisme comprenant le Ceinture d’Arc Composite. La formation du complexe métamorphique à coeur de noyau est survenue après l’épaississement crustale ottavien, le pic métamorphique et le possible flux en chenal, et s’est produit en régime d’amincissement crustal et d’effondrement gravitationnel au cours duquel la croûte supérieure refroidie a subit un mégaboudinage et où la croûte moyenne chaude et ductile sous-jacente a flué dans les régions entre les mégaboudins. L’amincissement crustale post-pic dans le domaine de Muskoka, qui a débuté en conditions suprasolidus, a été facilité par une rétromorphose généralisée, hétérogène, atteignant à peu près 90 % par endroits. Celle-ci a été associée avec une gamme de structures d’extension ductiles de haute température, incluant du boudinage de plusieurs ordres de grandeur et de plis de flexure d’extension, ainsi qu’un système régional de plis croisés d’origine transtensionnelle. À ces structures ductiles a succédé une phase de plissement de propagation de failles cassantes à ductiles à un plus haut niveau crustal, après que le complexe gneissique ait été exhumé et se soit refroidi. Prises ensemble, les données indiquent une extension post-pic sur la marge d’un complexe métamorphique à coeur de noyau exceptionnellement grand aux environs de 60 m.y. et dans laquelle la zone de détachement montre une épaisseur véritable d’environ 7 km. La grandeur de l’échelle du complexe métamorphique à coeur de noyau concorde avec le fort niveau d’érosion, et la grande durée de l’effondrement d’extension est compatible avec une croûte de double épaisseur au pic de métamorphisme, la présence de leucosomes abondants dans la croûte moyenne et d’une rétromorphose à flux fluidique généralisée, l’ensemble indiquant l’importance du rôle des complexes métamorphiques à coeur de noyau dans le refroidissement de la croûte après le pic de l’orogenèse grenvillienne.

EN :

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 volcanicdominated 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.

FR :

Les 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 coeur 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.

EN :

The Teachers’ Mining Tour is a professional development program for educators hosted at the Canadian Ecology Centre (CEC) located near Mattawa, Ontario. Each year in late summer for three years (2010–2012) approximately thirty Ontario teachers participated in a five day program that included presentations by mineral industry professionals, site visits to mines and mine manufacturing operations, and educational resource workshops. In 2013, to meet demand, the Tour program was expanded to include two tours, annually. The goal of the Tour is to provide teachers with the information and resources that they need to become more proficient Earth Science teachers and to educate their students about the mining industry and, through this increased knowledge and experience, to encourage their students to pursue post-secondary education and careers in Earth Sciences and mining-related disciplines. Additional objectives are to create and cultivate a network of teachers using mining as a theme in their classrooms, and to promote informed opinions amongst participants with regard to the economic, social and environmental aspects of mining. The Tour content focuses on modern mining techniques and technology, environmental responsibility, workplace safety, and mining careers. Tours consistently receive favourable reviews from teachers, industry participants and representatives from sponsor organizations. In addition to the feedback sought through evaluation forms at the conclusion of each Tour program, additional feedback is sought from participants in the following spring of each academic year. A formal survey is circulated, providing teachers with the opportunity to report back about how their Tour experience is influencing their teaching. Respondents report that they are satisfied with the information and resources that they received during the Tour, that the program is directly applicable to the subjects that they are teaching, and that their perceptions about mining changed because of their experience.

FR :

Le Teachers’ Mining Tour est un programme de formation pour enseignants qui se tient au Centre écologique du Canada (CEC) situé à Mattawa, Ontario. Chaque année à la fin de l'été depuis trois ans (2010–2012) une trentaine d’enseignants d'Ontario ont participé à ce programme de cinq jours de présentations par des professionnels de l'industrie minérale, de visites de sites miniers et d’usines de transformation, et d’ateliers sur les moyens éducatifs. En 2013, pour répondre à la demande, le programme du Tour a été porté à deux sessions par année. L’objectif de ce Tour est de fournir aux enseignants les informations et les moyens éducatifs requis pour devenir des enseignants en sciences de la Terre mieux qualifiés pour instruire leurs élèves sur la réalité de l'industrie minière et, par là, d’encourager leurs élèves à poursuivre une formation postsecondaire et opter pour des carrières en sciences de Terre ou dans les disciplines de l’industrie minière. Ce programme vise aussi d’autres objectifs dont ceux de créer et promouvoir un réseau d'enseignants qui utilisent le thème minier dans leur enseignement, et faire en sorte que les participants en ressortent avec des opinions mieux éclairés sur les aspects économiques, sociaux et environnementaux de l'exploitation minière. Le contenu du Tour porte surtout sur les processus et la technologie de l’exploitation minière moderne, l’éco-responsabilité, la sécurité du milieu de travail et les opportunités de carrière dans l’industrie minière. Ce programme d’activités est systématiquement louangé par les enseignants, les participants d'industrie et les représentants des organismes de parrainage. Le niveau de satisfaction est établi par l’administration de formulaires d’évaluation à la fin de chaque session du programme d’activités, et par les réactions colligées auprès des participants au printemps suivant l’année scolaire. Un sondage formel est soumis aux enseignants dans le but d’évaluer l’impact des activités du Tour sur leur enseignement. Les répondants se disent satisfaits des informations reçues et des moyens éducatifs enseignés pendant le Tour, confirment que le programme d’activités est directement applicable aux sujets qu'ils enseignent, et que leurs perceptions de l'exploitation minière en ont été changées.