Thermal regime of the lithosphere in the Canadian ShieldThis article is one of a series of papers published in this Special Issue on the theme Lithoprobe — parameters, processes, and the evolution of a continent .
Abstract
Des etudes geothermiques ont ete effectuees dans le cadre du projet Lithoprobe afin de systematiquement documenter les variations du flux thermique et de la production de chaleur a la surface dans les grandes provinces geologiques du Bouclier canadien. L'une des principales constatations a ete que, dans le Bouclier, les variations de flux thermique a la surface sont dominees par la generation de chaleur par la croute. Les variations horizontales dans le flux thermique du manteau sont trop petites pour etre resolues par des mesures du flux thermique. Differentes methodes limitent le flux thermique a la plage de 12-18 unites de flux calorique. La plupart des anomalies de flux thermique (hautes et basses) sont dues a des variations dans la composition et la structure de la croute. La distribution verticale des radioelements est caracterisee par un indice de differenciation D-I qui mesure le rapport entre la surface et la generation moyenne de chaleur par la croute dans une province. La determination de la temperature du manteau exige la connaissance a la fois du flux thermique a la surface et du D-I. Les temperatures du manteau augmentent avec le flux thermique en surface mais diminuent avec un indice D-I croissant. La stabilisation de la croute est obtenue par differenciation crustale ce qui engendre des temperatures decroissantes dans la croute inferieure. Les temperatures actuelles du manteau, deduites d'etudes sur les xenolites et des variations dans la velocite des ondes sismiques primaires (P-n) du manteau obtenues des leves de sismique refraction, concordent avec les geothermes calcules a partir du flux thermique. Ces resultats soulignent le fait que les temperatures lithospheriques profondes n'augmentent pas toujours avec le flux thermique a la surface. La couverture dense de donnees qui a ete atteinte dans le Bouclier canadien permet une certaine discrimination entre les effets de la temperature et de la composition sur la vitesse des ondes sismiques dans le manteau lithospherique.