EN:

This article is a synopsis of an informal meeting that was convened in Montreal last May to discuss strategic planning for the "Solid Earth Sciences" in Canada. Five possible approaches for developing a new research program are discussed and the lessons from LITHOPROBE are reviewed. This is followed by a brief overview of existing and emerging Solid Earth Science projects that are focussed on the Continental, Far North, Marine, and Planetary realms. There is also a section on future directions of federal and provincial geological surveys. Finally, at least two workshops are proposed to define and flesh out research themes, and identify funding pathways. One should deal with research in continental geology, perhaps using the "Taking the Pulse of Planet Earth" proposal as a starting point. A second should explore research opportunities for solid earth scientists in planetary science and attempt to develop funding links with the Canadian Space Agency.

FR:

Le présent article est un compte rendu sommaire des débats d'une réunion informelle tenue à Montréal et portant sur la planification stratégique dans le domaine des « sciences de la Terre solides » au Canada. On y décrit cinq approches distinctes visant à mettre sur pied un nouveau programme de recherche, et on passe en revue les leçons tirées du programme Lithoprobe. Puis, on revient brièvement sur les projets émergeants en sciences de la Terre solides et qui portent sur les secteurs de recherche sur le continent, le grandnord, la mer et les planètes. Il y a aussi un segment discutant des orientations des services de levés géologiques fédéral et provinciaux. Finalement, on propose la création d'au moins deux ateliers de remue-méninges afin de définir en détails des thèmes de recherche et de cibler des processus de financement. Un premier atelier devra porter sur la recherche en géologie du continent, en prenant s'il y a lieu, comme point de départ, le projet « Prendre le pouls de la planète Terre ». Un deuxième atelier portera sur les possibilités de recherche intéressant les chercheurs des sciencesde la Terre solide dans le domaine des sciences des planètes, et essaiera de définir des pistes de financement avec l'Agence spatiale canadienne.

EN:

The standard explanation for vagaries of our climate, championed by the IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), is that greenhouse gases, particularly carbon dioxide, are its principal driver. Recently, an alternative model that the sun is the principal driver was revived by a host of empirical observations. Neither atmospheric carbon dioxide nor solar variability can alone explain the magnitude of the observed temperature increase over the last century of about 0.6°C. Therefore, an amplifier is required. In the general climate models (GCM), the bulk of the calculated temperature increase is attributed to "positive water vapour feedback". In the sun-driven alternative, it may be the cosmic ray flux (CRF), energetic particles that hit the atmosphere, potentially generating cloud condensation nuclei (CCN). Clouds then cool, act as a mirror and reflect the solar energy back into space. The intensity of CRF reaching the earth depends on the intensity of the solar (and terrestrial) magnetic field that acts as a shield against cosmic rays, and it is this shield that is, in turn, modulated by solar activity.

Cosmic rays, in addition to CCN, also generate the so-called cosmogenic nuclides, such as beryllium-10, carbon-14 and chlorine-36. These can serve as indirect proxies for solar activity and can be measured e.g., in ancient sediments, trees, and shells. Other proxies, such as oxygen and hydrogen isotopes can reflect past temperatures, carbon isotopes levels of carbon dioxide, boron isotopes the acidity of ancient oceans, etc. Comparison of temperature records from geological and instrumental archives with the trends for these proxies may enable us to decide which one of the two alternatives was, and potentially is, primarily responsible for climate variability. This, in turn, should enable us to devise appropriate countermeasures for amelioration of human impact on air quality and climate.

FR:

Généralement, les raisons données pour expliquer les caprices de notre climat, les mêmes que celles avancées par le CICC (Comité intergouvernemental sur le changement climatique), veulent que ce soient les gaz à effet de serre, particulièrement le dioxyde de carbone, qui en soient le moteur principal. Récemment, une série d'observations empiriques ont ravivé l'intérêt pour un autre modèle voulant que ce soit le soleil qui en soit le moteur principal. Mais seuls, ni le dioxyde ce carbone ni les variations d'activité solaire ne permet d'expliquer la hausse de température observée au cours du siècle dernier, soit environ 0,6 °C. D'où la nécessité d'un facteur d'amplification. Dans les modèles climatiques généraux (GCM), le gros de l'accroissement calculé de température est dû à « la rétroaction positive de la vapeur d'eau ». Dans le modèle à moteur solaire, ce pourrait être le flux de rayonnement cosmique (FRC), ce pourrait être l'effet des particules énergiques qui en frappant l'atmosphère entraînent une génération possible de nucléus de condensation des nuages (NCN). Alors, les nuages se refroidissent et, comme un miroir, réfléchissent l'énergie solaire dans l'espace. L'intensité du FRC atteignant le sol dépend de l'intensité des champs magnétiques du soleil et de la Terre, lesquels agissent comme un bouclier à l'endroit des rayons cosmiques, le pouvoir de ce bouclier étant à son tour modulé par l'activité solaire.

En plus d'entraîner la formation de NCN, les rayons cosmiques, génèrent aussi ce qu'on appelle des nucléides cosmogéniques, comme le béryllium-10, le carbone-14 et le chlore-36. Ces nucléides peuvent servir d'indicateurs indirects de l'activité solaire puisqu'on peut en mesurer la teneur dans des sédiments anciens, des arbres, et des coquilles, par exemple. D'autres indicateurs indirects comme les isotopes d'oxygène et d'hydrogène peuvent refléter les températures de jadis, les isotopes de carbone peuvent refléter les niveaux de dioxyde de carbone, les isotopes de bore peuvent refléter l'acidité des anciens océans, etc. La comparaison entre des registres de mesures de température directes et d'archives géologiques, avec les courbes de tendance de tels indicateurs indirects peut nous permettre de décider laquelle de deux options était et continue possiblement d'être la cause principale des variations climatiques. On pourrait alors décider de contre-mesures appropriées permettant d'atténuer l'impact des activités humaines sur la qualité de l'aire et sur le climat.

EN:

Oceanic islands tend to occur at the young ends of hotspot trails because they record the passage of oceanic plates over rising convection cells (plumes) in the mantle, or the propagation of cracks in the lithosphere. Basaltic volcanism on oceanic islands is generally unexplosive and, although potentially destructive, poses less threat to human life than volcanism in other tectonic environments. However, the possibility of giant tsunamis from the catastrophic gravitational collapse of islands is of real concern for major cities surrounding the ocean basins.

Two series of magmas are recognized in oceanic islands. Tholeiites form at lower pressures than alkali basalts, from higher percentages of decompression melting. The former contain a low-Ca pyroxene and the latter can crystallize nepheline. Furthermore, minerals common to both series (chromite, olivine, augite, plagioclase, magnetite and ilmenite) are compositionally distinct reflecting fundamental chemical differences between the two magma series.

Mineral compositions vary as magmas evolve in sub-volcanic, lithospheric magma chambers by assimilation and differentiation. Magmas assimilate wall rocks in these chambers. Time-scales for differentiation (mostly crystal fractionation) are generally less than a few thousand years. Early olivine, pyroxene, chromite and immiscible sulfide formation cause compatible elements (e.g., Ni, Co, Cr) to decline rapidly as differentiation proceeds. Plagioclase dramatically removes Sr at intermediate stages and alkali feldspars sequester Ba and Rb as late-stage trachytes and phonolites form in alkaline magmas. The high-field-strength elements are generally incompatible but locally decline reflecting apatite (P) and Fe-Ti oxide (Ti, Nb, Ta) removal. Studies of layering in individual lava flows suggest that rising volatiles may effect mass transfer of complexed ions during differentiation in magma chambers.

FR:

Les îles océaniques se trouvent généralement à l'extrémité la plus jeune des traînées de points chauds parce qu'elles sont la marque du passage de plaques océaniques au-dessus de cellules de convection ascendantes (panaches) dans le manteau ou de la propagation de fissures de la lithosphère. En général, le volcanisme basaltique des îles océaniques n'est pas explosif, et bien qu'il puisse être destructeur, il présente moins de danger pour les humains que le volcanisme d'autres environnements tectoniques. Cependant, la formation possible de tsunamis géants provoqués par l'effondrement d'îles constitue un danger réel pour les grandes agglomérations situées au pourtour des basins océaniques.

On distingue deux séries magmatiques dans les matériaux constitutifs des îles océaniques. Les tholéiites qui se forment à des pressions plus faibles que les basaltes alcalins, et plus souvent sous des conditions de fusion par décompression, et les basaltes alcalins. Les premières contiennent un pyroxène à faible teneur en calcium et l'autre permet la cristallisation de la néphéline. De plus, les minéraux communs à ces deux séries (chromite, olivine, augite, plagioclase, magnétite et ilménite) ont des compositions distinctes qui reflètent les différences de composition chimique intrinsèques de ces deux séries magmatiques.

Les compositions minérales varient puisque les magmas changent de composition dans les chambres magmatiques lithosphériques pré-volcaniques par assimilation et différentiation. Les magmas absorbent les roches des murs d'enceinte dans ces chambres. Les échelles de temps de ces différentiations (principalement de fractionnement cristallin) s'étalent généralement sur quelques milliers d'années. D'abord, la formation d'olivine, de pyroxène, de chromite et de sulfures immiscibles entraîne un appauvrissement rapide du magma en éléments compatibles (Ni,Co, Cr par ex.). Puis, aux stades intermediaires, la formation de plagioclases réduit considérablement la teneur en Sr et, aux stades finaux, la formation de feldspaths alcalins en extrait le Ba et le Rb alors que se forment les trachytes et les phonolites à partir de magmas alcalins. Les éléments les plus fortement polarisés sont généralement incompatibles mais, localement, leur teneur décline, reflétant ainsi la formation d'apatite (P) et d'oxydes de Fe-Ti (Ti, Nb, Ta). Les résultats d'études sur la formation en couche de coulées de laves indiquent que l'ascension gravitation-nelle des volatils pourrait avoir un effet sur le transfert de masse d'ions complexes durant la différenciation dans les chambres magmatiques.