Dissertations / Theses on the topic 'Craton Ouest Africain'

La dynamique des cratons reste, encore actuellement, énigmatique dans la mesure où ceux-ci sont souvent considérés comme des domaines stables à l’échelle des temps géologiques. Dans ce travail, nous avons reconstitué l’évolution d’un des plus grands cratons, le Craton Ouest Africain. Nous nous sommes également penchés sur l’étude de ses bordures nord et ouest (Anti-Atlas et marge atlantique respectivement). Cette étude utilise les méthodes de thermochronologie basse-température (traces de fission et (U-Th-Sm)/He sur apatite) ainsi que la géologie structurale. Le choix de ce craton est justifié par les multiples contextes géologiques dont témoignent ses bordures au cours du Phanérozoïque (plateforme, avant-pays distal, marge passive). Ces contextes variés au cours du temps en font donc une cible idéale pour évaluer l’influence des diverses forces susceptibles d’affecter le craton.Tout d’abord, suite à une subsidence importante au cours du Paléozoïque, le craton enregistre un refroidissement important entre le Jurassique supérieur et le Crétacé inférieur, postérieurement à l’ouverture de l’Atlantique Central. Cet événement n’est pas directement lié aux seuls processus affectant les marges passives puisque non seulement la marge est affectée, mais aussi l’intérieur du craton (jusque 800 km à l’intérieur des terres) et le domaine mobile non-cratonique au Nord. Ce refroidissement traduit une phase d’exhumation kilométrique qui permet alors le dépôt d’une épaisse séquence détritique sur la plateforme saharienne. L’hypothèse d’un raccourcissement comme explication n’est pas valide et l’hypothèse d’une anomalie thermique mantellique à cette époque rend mieux compte de cet événement d’érosion majeur. L’hypothèse thermique possède un autre avantage : celui de rendre compte du réchauffement qui suivit à l’Apto-Albien et au début du Crétacé supérieur, à la fois par le craton mais aussi par ses bordures, par le biais de la subsidence thermique.Deuxièmement, à partir du Crétacé supérieur, la tendance générale est au refroidissement dans toute la région étudiée, synchrone avec l’initiation de la convergence Afrique/Europe. La chaîne du Haut Atlas au Maroc représente à ce moment un témoin privilégié des déformations se produisant pendant le Cénozoïque. Nous avons déterminé un calendrier tectonique précis dans l’avant-pays méridional de la chaîne, afin d’avoir un point de comparaison avec l’enregistrement cratonique. Ainsi, une première phase tectonique se déroule à l’Eocène supérieur. Celle-ci fait écho à un événement de déformation de plus grande échelle qui affecte toute le craton, résultant sans doute d’une réorganisation de grande ampleur dans la dynamique de la convergence. La phase récente Plio-Quaternaire est bien décrite à l’échelle de l’Afrique du Nord dans la chaîne Atlasique, mais pourrait s’avérer trop récente pour pouvoir être décelée par nos thermochronomètres à l’intérieur du domaine cratonique. Enfin, une phase de soulèvement spécifique au domaine atlasique marocain est enregistrée pendant le Miocène inférieur-moyen et met en place des nappes dans la chaîne. Les thermochronomètres basse-température ne la détectent pas à l’intérieur du craton, et elle pourrait donc être géographiquement restreinte au domaine atlasique.Ce travail a démontré que l’absence de sédiments au cours du Méso-Cénozoïque, qui en première approche font de ce craton une zone dite « stable », occulte une réalité géologique autre, faite de la succession de plusieurs phases épeirogéniques. Une évaluation des processus à l’œuvre permet de proposer que les phénomènes mantelliques ainsi que les transferts de contraintes sont des acteurs majeurs à l’origine de ces mouvements. Néanmoins, la juste contribution de chacun de ces processus nécessite encore un travail approfondi
The dynamic evolution of cratonic domains remains enigmatic as they are usually considered as stable through geological times. In this work, we unraveled the evolution of one of the largest cratonic area, the West African Craton (WAC), and its north and west boundaries (Anti-Atlas and Atlantic passive margin, respectively), through low-temperature thermochronology (apatite fission-track and (U-Th)/He thermochronology) and structural geology. The WAC was studied since its boundaries witnessed many different geological settings (platform, distal foreland, passive margin) during the Phanerozoic, making it a good candidate to evaluate the various driving forces acting on the craton.First, after a continuous Paleozoic subsidence, the craton records the most important cooling event between Late Jurassic and Early Cretaceous, postdating the onset of the Central Atlantic Ocean spreading. This event is unrelated to the sole passive margin in itself and affected both the craton (up to 800 km inland) and the mobile boundary in the north (Anti-Atlas and High Atlas). It represents kilometer-scale erosion that led to the deposition of thick detrital formations, the red beds, across the whole Saharan platform. This event is not characterized by shortening and is better explained through a mantle-related thermal anomaly during this exhumation. The thermal hypothesis explains the subsequent thermal subsidence undergone by the craton and its north boundary during the Aptian-Albian and the early stages of the Late Cretaceous.Second, from Late Cretaceous onward, dominant cooling trend has imprinted the thermal histories of the studied region, coevally with the onset of the Africa/Europe convergence.The High Atlas belt in Morocco is an accurate witness of the deformations occurring during Cenozoic times. We determined the precise tectonic schedule in the southern foreland of the belt and compared this evolution with the cratonic one. We show that the first Eocene tectonic event echoes to a major craton-scale deformation and results probably from a significant geodynamic change in the convergence zone. The Pliocene-Quaternary phase, well known at the North African scale, is only recorded in the Atlas belt, but might be too recent to have significantly imprinted the thermochronological record inside the craton. Finally, another uplift specific to the Moroccan Atlas Belt during Early to Middle Miocene led to the emplacement of tectonic nappes. This event is not recorded by LTT on the craton and may be restricted to its mobile boundary.This work demonstrates that, despite the lack of Mesozoic-Cenozoic sediment record that may advocate for a stable geological history, the West African Craton suffered significant epeirogenies during this period. Deep seated processes as well as stress transmission prove to be good candidates to account for these cratonic motions, although further work is needed to unravel the exact contribution of these various processes

Cette thèse porte sur l'histoire géologique paléoprotérozoique du Craton Ouest Africain au nord du Ghana, pendant l'orogenèse Éburnéenne (2.15-2.07 Ga). La géologie régionale est présentée à l'aide de nouvelles cartes lithologique, métamorphique et structurale, issues de l'interprétation de données géophysiques et de terrain. Le nord du Ghana est constitué de ceintures de roches vertes, de gneisses et de granitoïdes. Ceux-ci ont une affinité calco-alkaline ou sont analogues aux TTG archéens, et se sont formés entre 2.21 et 2.11 Ga. L'isotopie Lu-Hf indique que l'ensemble des magmas est juvénile, avec des temps de résidence crustaux de 2.45-2.30 Ga. Le métamorphisme au nord du Ghana révèle une diversité de régimes thermiques. Des reliques métamorphiques témoignent d'un géotherme apparent froid (BT-HP, 15°C/km). Elles sont sur-imprimées par un épisode métamorphique MP - MT (20°C/km) dans les faciès amphibolite à granulite, à partir de 2145 Ma, puis par une autre phase métamorphique en faciès amphibolite (25-30°C/km) entre 2125 et 2105 Ma. L'évolution métamorphique est interprétée comme la conséquence d'une interaction entre épaississement crustal et fluage gravitaire de la pile orogénique. Il est proposé qu'un événement magmatique produise des fragments d'une croute juvénile précoce, précurseur du Craton Ouest Africain à partir de 2.45 Ga. Le nord du Ghana pourrait représenter une suture entre deux compartiments cratoniques distincts entrés en collision. La géodynamique paléoprotérozoique semble unique dans l'histoire de la Terre et représente un état transitoire de son évolution séculaire, entre un régime " archaïque "' et la tectonique des plaques moderne
This thesis focuses on the Paleoproterozoic geological evolution of the West African Craton in northern Ghana. New lithological, metamorphic and structural regional maps are built from the interpretation of field and airborne geophysical data. The crust in northern Ghana comprises greenstone belts gneissic terranes, and granitoids. The latter have a calc-alkaline affinity, or are analogue to Archean TTGs, and formed between 2.21 and 2.11 Ga. Lu-Hf isotope analyses show that the magmas are juvenile and derived from a source extracted from the mantle at 2.45-2.30 Ga. The Eburnean metamorphic record of northern Ghana reflects a diversity of thermal regimes. Metamorphic relics record conditions that correspond to a cold apparent geothermal gradient (BT-HP, ~15°C/km). They are overprinted by amphibolite- to high-P granulite-facies metamorphism (MP-MT, 20°C/km) starting at 2145 Ma, followed by another metamorphic phase in the amphibolite facies (25-30°C/km) between 2125 and 2105 Ma. The metamorphic evolution is interpreted to reflect the interplay between crustal thickening and gravitational flow of the orogeny. We suggest that a major magmatic event started at 2.45 Ga and produced fragments of juvenile crust, that formed the protolith of the West African Craton's crust. Northern Ghana may represent a suture zone between two distinct cratonic fragments that collided. Its geological record shares some similarities with modern orogenic belts, although it is not strictly identical. The Paleoproterozoic geodynamic settings may be unique in the history of the Earth, and represent a transitional regime in its secular evolution, between archaic geodynamics and modern plate tectonics

Cette thèse s'intéresse à un segment de croûte d'âge Paléoprotérozoïque du craton ouest-africain. Les roches de la zone d'étude comprennent des roches volcaniques et volcanoclastiques mafiques à felsiques, des paragneiss de haut grade métamorphique et des ensembles volcano-sédimentaires faiblement métamorphisés. De nouvelles cartes lithologiques, métamorphiques et structurales sont construites à l'aide d'une approche intégrée, couplant cartographie de terrain et interprétation des données géophysiques aéroportées à l'échelle régionale. L'analyse des données géochimiques et géochronologiques des suites magmatiques de la ceinture de roches vertes de Sefwi révèle une affinité marquée avec le magmatisme calco- alcalin, produit des arcs volcaniques modernes et avec les TTGs d'âge Néoarchéen, impliquant une certaine diversité des sources et des processus pétrogénétiques. Des coeurs de zircons hérités, présents au sein de la suite magmatique livrent des âges autour de ca. 2250 à 2270 Ma. Leurs couronnes révèlent des âges de mise en place compris entre ca. 2189 et 2081 Ma. L'analyses Lu-Hf sur zircon livre des valeurs eHf positives et des âges modèles pour la croûtes situés entre 2650 et 2250 Ma. Ces valeurs indiquent l'existence d'une proto-croûte à tendance radiogènique et des temps de séjour limités pour ces magmas évoluant au sein de cette proto-croûte. L'évolution des magmas montre qu'ils ont été générés de façon concomitante, vers 2155 Ma, certains dérivants de la fusion d'une source mafique faiblement enrichit en potassium et formant des magmas sodiques, riches en silice, de type TTGs, d'autres de composition plus dioritiques, générés à partir de la fusion du manteau métasomatisé et enrichit en LILE. La mise en place plus tard vers ca. 2136 Ma de monzonites, présentant de teneurs élevées en potassium, soutient l'hypothèse d'une interaction avec des magmas de refusion de TTG existants au sein de la croûte. Le dernier stade du magmatisme est caractérisé par la mise en place de granites à deux micas et de leucogranites, le long de la marge nord-ouest de la ceinture de roches vertes vers ca. 2092 et 2081 Ma, marquant le stade de la collision au sein de l'orogène Eburnéenne. L'évènement tectono-métamorphique d'âge Eburnéen est caractérisé par un métamorphisme initialement de faciès amphibolite de haute pression, associé à un gradient géothermique assez froid (HP-MT, ~ 15-17 ° C / km). Le raccourcissement D1, orienté NNO-SSE, a généré une foliation pénétrative (S1), parallèle au litage des roches et des plans de chevauchement à tendance décrochant, orienté E-W. Cette tectonique précoce a provoquée l'enfouissement de roches supra-crustales (sédiments, roches volcaniques) et un épaississement de la croûte. Cet évènement métamorphique précoce évolue dans le temps et l'espace vers le facies amphibolite-granulite et l'anatexie. Les données SHRIMP U-Pb in-situ sur monazite livré des âges autour de ca. 2073 Ma. Ces monazites sont présentes au sein de paragénèses métamorphiques (D2) soulignant la foliation S2. Ces âges sont interprétés comme marquant le début de l'exhumation et du refroidissement de la croûte inférieure. Des détachements normaux, orientés NNE-SSO et des structures constrictives se sont formés conjointement au sein d'un régime de déformation D2 globalement transtensif, à jeux sénestre. Un régime compressif plus tardif (D3) a ensuite causé une réactivation en mouvement dextre de ces structures cisaillantes orientées NE-SO avec une rétrogression en schistes verts. Nous proposons que les segments de croute juvénile ont été générés en contexte d'arc intra-océanique, associé à un magmatisme intense et varié, issus des processus de subduction qui prendront fin lors des stades d'accrétion et de collision de ces segments d'autres terranes birimiens. La marge nord-ouest de la ceinture de roches vertes de Sefwi est interprétée comme une zone de suture entre des segments d'arc originellement séparés
This thesis investigates the Palaeoproterozoic crust of the West African Craton in southwest Ghana, providing insight into its controversial geodynamic and tectonic evolution. Rocks of the study area comprise greenschist- to amphibolite facies, mafic to felsic volcanic and volcaniclastic rocks, high-grade paragneisses and low-grade volcano-sedimentary packages, all of which are extensively intruded by multiple generations of granitoids. New lithological, metamorphic and structural maps are constructed using integrated field mapping and interpretation of regional airborne geophysical datasets. This approach is used to constrain the deformation history of the sparsely exposed rocks of the NE- to NNE-striking Sefwi Greenstone Belt and the adjacent volcano-sedimentary domains deformed during the Eburnean Orogeny (2150-2070 Ma). Combined geochemical and geochronological analysis of the magmatic suites of the Sefwi Greenstone Belt reveal calc-alkaline, volcanic arc affinities, as well as a striking similarity to Neoarchean TTGs that require diverse magma sources and petrogenetic processes. Rare inherited zircon cores from the Palaeoproterozoic magmatic suite yield ages of ca. 2250 to 2270 Ma, with granitoid emplacement ages ranging between ca. 2189 and 2081 Ma. Zircon Lu-Hf analysis reveals consistently positive eHf(t) values and two-stage crustal model ages between 2650 and 2250 Ma, indicative of a radiogenic proto-crust and short crustal residence times. The magmatic evolution reveals the coeval generation of sodic, high-silica TTGs derived from partial melting of low-K mafic sources and dioritic magmas generated in a metasomatised, LILE-enriched mantle wedge at ca. 2155 Ma. Subsequent emplacement of high-K quartz monzonites at ca. 2136 Ma supports the interaction of mantle-derived magmas and remelting of existing TTGs. The final stage of magmatism is characterised by the emplacement of two-mica-granites and leucogranites along the NW margin of the Sefwi Greenstone Belt between ca. 2092 and 2081 Ma, interpreted as a terminal collisional event during the Eburnean Orogeny. Eburnean metamorphism and deformation is characterised in the study area by initial high-pressure amphibolite facies metamorphism corresponding with low apparent geothermal gradients (HP-MT, ~15-17°C/km). D1 NNW-SSE shortening generated a ubiquitous bedding-parallel foliation (S1) and ~E-W striking thrust faults, resulting in the burial of supracrustal rocks and crustal thickening. In the high-grade terrane, subsequent amphibolite-granulite facies metamorphism is associated with anatexis. In-situ SHRIMP U-Pb monazite ages at ca. 2073 Ma, hosted within, D2 mineral assemblages, are interpreted as the initial timing of cooling and exhumation, significantly later than paroxysmal metamorphism in NW Ghana and central Ivory Coast (2150-2130 Ma). NNE-striking normal detachments and constrictional deformation structures formed during sinistral ENW-WSW transtension (D2), during which segments of the middle- and lower crust were juxtaposed with low-grade domains. Subsequent E-W directed shortening (D3) caused the dextral re- activation of NE-SW striking shear zones, associated with a localised greenschist facies metamorphic overprint. We propose that the juvenile crust of southwest Ghana was generated in an intra-oceanic arc setting, associated with diverse and intense subduction-related magmatism until subsequent terrane accretion and collision. The north-western margin of the Sefwi Greenstone Belt in interpreted as a suture between the separate arc terranes, diachronously accreted during the Eburnean Orogeny. The Palaeoproterozoic crust of the southern portion of the West African Craton represents a juvenile crustal growth event, recording the unique geodynamic and orogenic processes associated with nascent subduction-related plate tectonics in the early Earth

Le craton ouest-africain héberge de nombreux gisements et occurrences aurifères encaissés dans des terrains paléoprotérozoïques. Ces terrains birimiens se sont formés et accrétés lors du cycle orogénique éburnéen qui s’est déroulé entre 2,25 et 1,98 Ga. Six gisements d’or situés au Burkina Faso et au Ghana ont été étudiés dans le but d’établir une corrélation entre les différentes phases de l’orogenèse et le (ou les) événement(s) minéralisateur(s). L’étude détaillée de la minéralisation de ces six gisements a confirmé leur nature orogénique, mais a également révélé la présence d’un porphyre à Cu (±Au) dans le district minier de Gaoua, Burkina Faso. Par ailleurs, nos observations ont mis en évidence le caractère polyphasé de la minéralisation au sein d’un même gisement. Les datations Re-Os menées sur des sulfures directement liés à la minéralisation en or permettent de distinguer deux grandes périodes métallogéniques au sein de l’orogenèse éburnéenne. La première période se déroule lors de la phase d’accrétion magmatique D1 et de la phase de transition D2, soit entre 2200 et 2120 Ma. Cette période est caractérisée par une minéralisation à faibles teneurs disséminée dans les roches encaissantes. La deuxième période métallogénique prend place lors des stades cassants tardifs de l’orogenèse, aux alentours de 2050-2040 Ma. Elle est représentée par une minéralisation à or visible à plus fortes teneurs, concentrée dans des veines, des brèches et des zones de cisaillement. La mise en évidence de l’existence de minéralisations aurifères précoces pourrait avoir des conséquences sur la compréhension des gisements de type paléoplacer observés notamment au Ghana. Ces minéralisations primaires pourraient en effet constituer la source de l’or des paléoplacers tarkwaïens, mis en place à partir de 2130 Ma, qui demeure inconnue
The West African craton is a region enriched in gold deposits and occurrences which are hosted in Paleoproterozoic terrains. These Birimian terrains formed during the Eburnean orogeny which took place between 2.25 and 1.98 Ga. Six gold deposits situated in Burkina Faso and Ghana were studied in order to define a correlation between the different orogenic phases and the mineralizing event(s). The detailed study of the mineralization of the six deposits confirmed the importance of the orogenic gold deposits in the West African craton. Moreover, the existence of a Cu (±Au) porphyry deposit was revealed in the mining district of Gaoua, southwestern Burkina Faso. Our observations highlighted the polyphased character of gold mineralization within nearly all of the studied deposits. Re-Os dating performed on sulfides directly linked to the gold mineralization permitted two main metallogenic periods to be distinguished. The first period was coincident with the D1 and D2 orogenic phases, occurring between 2200 and 2120 Ma, and representing respectively magmatic accretion and transition towards a collisional regime. This period was characterized by low grade disseminated gold mineralization. The second metallogenic period took place during the later brittle deformational phases of the orogeny, ca. 2050-2040 Ma. This secondary mineralization contains visible gold concentrated in veins, breccias and shear zones, and displays higher gold grades. Geochronological evidence for the existence of early gold mineralization could have consequences for the understanding of paleoplacer-type deposits, observed primarily in Ghana. Indeed, this primary mineralization could represent a potential source for gold found in Tarkwaian paleoplacers, which formed after 2130 Ma, and for which the provenance of the gold remains unidentified

L'altération supergène compte parmi les processus les plus importants de la modification de la surface de notre planète. Néanmoins, à ce jour, la variable temporelle liées aux mécanismes de genèse et d'évolution des manteaux d'altération reste difficile à contraindre, faute de chronomètre absolu. La présence dans les formations tropicales latéritiques de minéraux manganésifères supergènes riches en potassium,i. E. Les cryptomélanes (Ki1-2 Mn8 O16,nH2O) permet théoriquement d'appliquer la methode de datation 40 Ar/39 Ar. Notre objectif, dans ce travail,consiste à comprendre et dater les épisodes de formation des latérites de l'Afrique de l'Ouest. Pour cela, nous avons étudié le gisement superagène manganésifère de Tambao(Nord Burkina-Faso), connu pour sa richesse en cryptomélane et dont les reliefs résiduels sont représentaifs de la morphogenèse latéritique régionale. Dans un premier temps, nous avons vérifié le champ d'application de la méthode à travers une étude préliminaire menée sur deux concrétions de cryptomélane prélevées" au cœur de la formation. .
Supergene weathering is one of the most important processes in modifying the Earth's surface Nevertheless, until now, the importance of time in determining the genesis and the evolution of the weathering mantels is poorly nown due to the absence of absolute chronometers. In tropical laterites, the occurrence of K-rich supergene manganese oxides,i. E. Cryptomelanes (k1-2Mn8 O16, nH2 O), allows the theoretical use of the 40 Ar/39 Ar dating method. The aim of this study is to understand and to date the laterite formation episodes in West Africa. The manganiferous lateritic ore of Tambao (Northern Burkina-Faso), well known to be a cryptomelane rich ore where the residual outcrops are representative of the regional lateritic morphogenesis, was studied. Firstly, we verified the range of the method through the study of two cryptomelane concretions carried out at the core of the formation. The quality of the results and their consistency proved that the method provides reliable and significant time control. .

Le but de cette thèse est de déterminer l'évolution tectono-métamorptlique d'un segment de croûte continentale archéenne. L'objet choisi est la région de l'Am saga (R.1. Mauritanie), dans la Dorsale Réguibat (Craton Ouest Africain). L'étude géochronologique (Rb-Sr, Sm-Nd, U-Pb et Pb-Pb) met en évidence au moins quatre épisodes de croissance crustale : vers 3,5 Ga; à 3,0 Ga; vers 2,85 Ga et vers 2,74 Ga. La région est affectée par un événement tectono-métamorphique majeur, synchrone (ou immédiatement postérieur) du dernier épisode de croissance crustale. L'étude pétro-structurale montre que cet épisode est caractérisé par un fort raccourcissement sub-horizontal NW-SE en régime globalement coaxial. La déformation est accommodée par le biais de structures verticales: foliations, plis et décrochements en fin d'évolution et s'accompagne d'un métamorphisme -granulitique HT-BP (800 ± 50°C, 5±1 kb). La migmatisation d'une partie de la région au cours du métamorphisme provoque la diminution de aH20 et permet l'acquisition des paragénèses granulitiques. Le chemin P-T suivi au cours du métamorphisme est un chemin horaire dont l'évolution rétrograde s'effectue dans un premier temps par décompression isotherme. Différents ensembles magmatiques (gabbro et granites), datés à 2,7 Ga se mettent en place, postérieurement au métamorphisme granulitique, pendant la remontée des séries. L'étude géochimique (majeurs, traces et isotopes) de ces massifs indique trois types de source pour les protholithes _ magmatiques: 1/ mantellique (gabbro des Iguilid); 2/ fusion partielle de roches G-rthodérivées (granite de Touijenjert); 3/ fusion partielle de métasédiments (granite d'Ioulguend). La mise en place de ces granites marque donc le début du recyclage crustal dans la région. Le gradient géothermique moyen au cours du métamorphisme granulitique (55°C.km-1), en accord avec le caractère enrichi (LREE) de la source des magmas basiques et les données géochronologiques, permet d'envisager la présence d'un plume mantellique à l'aplomb de la région pendant l'événement tectono-métamorphique principal. L'étude géochronologique révèle que la région est le siège de plusieurs événements thermiques postérieurs au métamorphisme principal : vers 2,3 Ga, vers 1,5 Ga et peut - être vers 2,4-2,5 Ga. Ce réchauffement protérozoïque se fait apparemment sans déformation associée mais provoque : 1/ la rétromorphose des paragénèses granulitiques; 2/ des perturbations géochimiques importantes (éléments majeurs, traces, REE), une partie de celles-ci pouvant également résulter de l'événement granulitique; 3/ des ouvertures successives des différents systèmes isotopiques. Ces phénomènes secondaires sont essentiellement localisés aux * abords des grands accidents mylonitiques qui découpent la région. La synthèse de ces différents résultats et des données existantes sur le reste de la Dorsale Réguibat archéenne et protérozoïque permet de suggèrer un modèle d'évolution géodynamique de cette partie du craton Ouest africain.

Les terrains Paléoprotérozoïque du Burkina Faso Oriental sont constitués de plutons de granite à biotite intrusifs dans un socle de ceintures de roches vertes et roches granito-gneissiques à affinités de TTG. Les Fabriques magnétiques et microstructures permettent de proposer trois mécanismes pour la mise en place de ces plutons. Le pluton de Kouaré, le plus précoce (~2128), se met en place dans la croûte TTG préexistante alors qu'elle est encore facile à ramollir, par interaction entre poussée diapirique et déformation transcurrente. Les granites de l'alignement Tenkodogo-Yamba se mettent en place un peu plus tard (~2117 Ma) dans des structures dilatantes d'une croûte devenue fragile lors d'une tectonique transcurrente localisée et de sens dextre. Enfin, dans ce même contexte rhéologique et probablement un peu plus tard, le petit pluton de Nanéni (non daté), issu des granites précédents par cristallisation fractionnée, se serait injecté sous pression entre les granitoïdes TTG de l'encaissant et les métavolcanites des ceintures de roches vertes
Paleoproterozoic terrains from eastern Burkina Faso are composed of plutons of biotite granites, emplaced in a basement of greenstone belts and gneiss-granitoid rocks with TTG affinities. Magnetic fabrics and microstructures allow us to propose three mechanisms of plutons emplacement. The pluton of Kouaré was the earliest (~2128 ± 6 Ma) to be emplaced in the pre-existing TTG crust that was softened by the presence of the granite and subjected to diapirism combined with a component of regional transcurrent shear. The granites of the alignment of Tenkodogo-Yamba (~2117 Ma) were then emplaced within tension gashes of an already brittle TTG crust subjected to localised dextral shearing. In the same rheological context and likely later, the small pluton of Naneni (not yet dated), which likely derives from the previous granites by fractional crystallization, was likely injected under pressure between the TTG basement and the metavolcanic belts

La lithostratigraphie des formations des sillons birimiens (paléoprotérozoïque) en Afrique de l'Ouest a fait l'objet d'interprétations diverses contradictoires : bassin sédimentaire intra-crustal sialique comblé par des sédiments et des produits volcaniques ou bien substratum volcanique recouvert par une pile sédimentaire. De nouvelles études pétrostructurales et géochimiques, appuyées par quelques datations radiochronologiques, permettent de définir une nouvelle lithostratigraphie des formations du sillon de Toumodi-Fettekro au centre de la Côte-d’Ivoire. En réalité, il faut envisager la succession de deux évènements tectono-magmatiques distincts qui génèrent deux ensembles lithologiques. Le premier ensemble est constitué de métabasites tholeiitiques, de nature océanique, et de métasédiments pelitiques appartenant à des ceintures de roches vertes. Ces roches sont disposées sur le bord des massifs de granitoïdes qui les métamorphisent. Le deuxième ensemble est constitué de laves calco-alcalines andésitiques, de volcano-sédiments et de sédiments détritiques. Il occupe un bassin sédimentaire qui borde la ceinture et est intrudé par de nouveaux granitoïdes. Les mesures pb/pb sur monozircons donnent des âges de 2. 087 10 ma et 2. 079 11 ma pour la genèse de ces derniers granitoïdes. Un âge plus ancien a 2. 160 18 ma est donné par des zircons également présents dans ces granitoïdes. Il s'agit de zircons hérités de formations sialiques du site de magmatogénèse correspondant probablement à la première granitisation. Ces âges sont conformes aux données géochronologiques récentes de haute précision. Dans les ceintures, les déformations observées se limitent à des plis isoclinaux et à une linéation très pentée en relation avec la mise en place des plutons de granitoïdes. Dans le bassin, la déformation est caractérisée par des plis droits et serrés avec schistosité de plan axial résultant d'un raccourcissement ne-sw. Des granites se mettent en place durant cette période marquée par des mouvements transcurrents intenses. Ces mouvements produisent une linéation horizontale le long de couloirs de mylonitisation. L’évolution géodynamique du sillon de Toumodi-Fettekro peut s'interpréter selon le schéma suivant : 1 - accrétion d'une écorce océanique, 2 - genèse des premiers granitoïdes et constitution de blocs crustaux sialiques bordes par les restes des roches océaniques, 3 - tectonique verticale extensive le long des blocs crustaux avec volcanisme andésitique et formation de bassins sédimentaires, 4 - tectonique transcurrente et production de nouveaux granitoïdes.

Cette thèse correspond à une étude comparative détaillée de trois gisements aurifères birimiens (~ 2 Ga) du craton ouest africain (Syama, Tabakoroni et Tellem), situés sur la ceinture de Bagoé au Mali. La minéralisation se concentre dans les roches où les structures de déformation fragile sont les plus développées (basaltes et métasédiments bréchifiés, microgranite à Tellem) et se développe préférentiellement en bordure des veines. Les sulfures majeurs (pyrite à Syama et pyrite + arsénopyrite à Tabakoroni et Tellem) sont zonés avec : i) un cœur arsénifère riche en inclusions d'albite, d'ankérite et de rutile (accessoirement pyrrhotite); ii) une bordure limpide, globalement moins arsénifère que le coeur mais présentant une fine zonation avec des alternances de zones riches en As et de zones pauvres en As. L'or se présente sous forme d'or invisible inclus dans le réseau cristallin des sulfures, de petits grains individualisés en inclusion dans les sulfures, souvent accompagnés de sulfoantimoniures, notamment la tétraédrite et la chalcostibite, et d'or libre associé au quartz. Les pyrites arsénifères et les arsénopyrites des gisements de la ceinture de Bagoé sont parmi les plus riches en or invisible de tous les gisements d'or de l'Afrique de l'Ouest et tout à fait comparables à ceux de la ceinture d'Ashanti au Ghana
This thesis presents a comparative study of the Syama, Tabakoroni and Tellem gold deposits, located in the N-S trending Bagoé greenstone belt of Mali. Mineralization is found preferentially along the edges of millimetre- to centimetre-sized quartz, quartz-albite, quartz-ankerite, dolomite-quartz veins developed in tension gaps that formed during brittle deformation. Gold mineralization is mostly associated with pyrite in the three deposits, and also with arsenopyrite at Tabakoroni and Tellem. These sulphides are zoned with (i) an arsenic-rich core containing several albite, ankerite and rutile inclusions (less commonly, pyrrhotite) and (ii) a clear border of finely alternating As-rich and As-poor bands. Gold occurs in the form of i) invisible gold included in their crystal lattices, ii) small individual grains bound to these sulphides, frequently accompanied by sulphoantimonides, mainly tetrahedrite and chalcostibite and iii) free gold associated with quartz. The arseniferous pyrites and arsenopyrites of the Bagoé belt deposits are among the richest in invisible gold in all gold deposits in West Africa and are quite comparable to those of the Ashanti Belt in Ghana

Ce travail retrace l’évolution de la suture panafricaine le long de l’axe Anti-Atlas, Hoggar occidental, Gourma, depuis l’activité tectono-magmatique néoprotérozoïque pré-panafricaine jusqu’à l’activité magmatique anorogénique cénozoïque via l’étude de quatre massifs basiques-ultrabasiques disposés à la périphérie du craton ouest-africain. Le massif d’Amalaoulaou (Gourma, Mali) est interprété comme la racine d’un insulaire arc intra-océanique ayant enregistré la mise en place de magmas basiques (unité des métagabbros) à un stade immature de l’évolution de l’arc (subduction naissante) vers 800-790 Ma. Les gabbros quartziques (~720 Ma) et les gabbros à hornblende de l’unité supérieure ont des signatures de magmas d’arc plus franche, témoins d’une source mantellique plus enrichie par l’apport de la plaque océanique plongeante. Les métagabbros sont ensuite affectés par une recristallisation et localement par une l’anatexie en conditions du faciès granulitique. De nombreuses veines leucocrates se développent à ce stade, ce sont principalement des anorthosites et des tonalites (mises en place vers 660 Ma) provenant de la fusion partielle des métagabbros (850°C-1000°C, P>10 kbar). Cette fusion génère également des résidus denses à grenat-clinopyroxène-rutile, associations fréquemment présentes dans les racines d’arcs plus récents et reflétant la maturation de l’arc. L’arc d’Amalaoulaou est ensuite exhumé et charrié sur le craton ouest-africain dans des conditions de basse température et moyenne pression (550°C, 6-9 kbar), probablement au même moment que l’exhumation des éclogites du Gourma (~620 Ma). L ‘épisode de subduction océanique est suivi par la subduction continentale dans le Gourma et le Hoggar occidental. Les éclogites/amphibolites de Tiléouine et Tin Zebbane (Hoggar occidental) sont des métabasaltes tholéiitiques enrichis et alcalins intracontinentaux ayant plongé à 60 km de profondeur (600°C, 17 kbar) lors de la subduction d’une partie du terrane du Tassendjanet. Même si la nature géochimique du protolithe est encore reconnaissable, ces métabasaltes ont subi une différenciation chimique lors de la recristallisation à haute pression par interaction avec les fluides issus de la déshydratation des métasédiments. L’exhumation (615-600 Ma) se fait relativement lentement, ce qui induit un rééquilibrage thermique (750°C, ~10 kbar) avant l’exhumation à basse température (660 °C, 7-8 kbar) précédant de peu voire synchrone à la phase collisionnelle. L’intrusion basique-ultrabasique de Tiléouine marque la fin de la collision panafricaine dans le Hoggar occidental (600-590 Ma). C’est une ancienne chambre magmatique différenciée, mise en place entre 10 et 20 km de profondeur, et montrant une évolution magmatique depuis des cumulats ultramafiques riches en olivine, spinelle et pyroxène vers des gabbros riches en plagioclase. Le magma parental est d’affinité tholéiitique enrichie et tire probablement sa source de la lithosphère sous-continentale. La mise en place de cette intrusion est contemporaine d’un contexte tectonique transtensif induisant un amincissement lithosphérique au niveau du Tassendjanet. Cette suture péri-cratonique est réactivée au Cénozoïque, lors de la convergence Afrique-Europe, ce qui se marque par la mise en place de laves alcalines, notamment dans l'Est de l’Anti-Atlas marocain (Saghro : 10-3 Ma). Les néphélinites du Saghro sont issues de faibles taux de fusion partielle d’une source mantellique contenant un composant HIMU et localisée à la limite asthénosphère/lithosphère (70-100 km sous l’Anti-Atlas). La cristallisation fractionnée de ces magmas génère des phonolites, par fractionnement de feldspath, néphéline, apatite et sphène, principalement. L’étape finale de différenciation se marque par la formation de phases peu communes comme la hainite et la lorenzenite. Ces magmas se sont mis en place à la faveur de fentes de tension et de fractures ouvertes ayant la même orientation que la contrainte principale au Mio-Pliocène
This study focuses on the Neoproterozoic to Cenozoic evolution of the eastern and northern border of the West African Craton. Four massifs, characterised by a basic-ultrabasic association located in Gourma (Mali), Western Hoggar (Algeria) and Anti-Atlas (Morocco) are investigated in order to constrain the evolution of the peri-cratonic suture from the Neoproterozoic to the Cenozoic. The Amalaoulaou massif (Gourma, Mali) represents the root of a Neoproterozoic intra-oceanic island arc. Its evolution begun with the emplacement (800-790 Ma) of tholeiitic basic magmas (now recrystallised in metagabbros) that have a source only slightly enriched by slab-derived components. This event corresponds to the beginning of the subduction, when the arc is still immature. Quartz and hornblende gabbros from the upper unit (~720 Ma) represent chilled melts that have a more pronounced arc signature, thus reflecting a higher degree of enrichment by slab-derived components in the mantle source. The syn- to late-magmatic evolution is marked by recrystallisation and localised melting in the deep arc crust, forming anorthositic to tonalitic melts (660 Ma) and garnet-clinopyroxene-rutile residues. The arc root is exhumed at low T conditions (550°C, 6-9 kbar), probably at the same time as the UHP eclogite exhumation. Oceanic slab subduction is rapidly followed by continental subduction. The Tiléouine/Tin Zebbane eclogites/amphibolites are intracontinetal tholeiitic metabasalts recrystallised under HP conditions (600°C, 17 kbar) during subduction of the Tassendjanet terrane. The eclogites were subject to chemical differentiation during HP recrystallisation due to interaction with fluids derived from the dehydration of continental sediments. Eclogites were subject to thermal reequilibration during the first steps of exhumation (750°C, ~10 kbar) and these conditions were progressively overprinted by low-T conditions (660°C, 7-8 kbar) just before the collision stage. The basic-ultrabasic intrusion of Tiléouine (Western Hoggar) is emplaced just after the collision stage (600-590 Ma). The parental magma of the series is most probably a continental tholeiitic basalt having a lithospheric mantle source. It has crystallised ultramafic cumulates dominated by olivine, spinel and pyroxenes and progressively followed by plagioclase-rich gabbros. Magma emplacement at 10-20 km depth is coeval with transtensional tectonics that probably induced lithospheric thinning. Reactivation of the peri-cratonic suture in intraplate anorogenic setting is marked by the emplacement of Cenozoic alkaline lavas in the Anti-Atlas (Saghro volcanic field, Morocco). The mantle-derived nephelinites are low degree partial melts products of a HIMU-bearing mantle source that was probably located close the asthenosphere/lithosphere boundary. Fractional crystallisation of K-feldspar, nepheline, apatite and titanite lead the parental magma towards phonolitic composition. Late-stage magmatic evolution of the phonolites is responsible for the development of accessory minerals that are usually found in agpaitic systems (hainite and lorenzenite). The magmas were emplaced along tension gashes or open fractures that have the same orientation as the principal stress in the southern Atlas system during Mio-Pliocene times

L'objectif de ce travail de thèse était de réaliser une étude structurale détaillée des minéralisations et des zones d'altération associées, de trois gisements d'or situés au Nord-Ouest du Ghana, sur la marge orientale du Craton Ouest Africain: Kunche et Bepkong, situés dans la ceinture de Wa-Lawra, et Julie situé dans la ceinture de Julie. Ces trois gisements présentent de multiples différences d'ordre géologique, structural, tectonique et géochimique, mais leur caractéristique commune est que leur minéralisation est associée à un métamorphisme de faciès schiste vert. A Julie, la minéralisation aurifère est encaissée dans des granitoïdes de composition tonalite-trondhjemite-granodiorite (TTG) alors qu'à Kunche et Bepkong elle est localisée au sein de formations sédimentaires volcanoclastiques et de schistes graphiteux fortement silicifiés. Cette minéralisation est associée à un réseau de veines souvent boudinées de quartz formées en relation avec une zone de cisaillement orientée Est-Ouest à Julie, mais N à NNO à Kunche et Bepkong, constituant un couloir de déformation de 0.5 à 3,5 km de longueur et de 20 à 300 m de puissance suivant les gisements. La paragenèse d'altération dominante de la zone minéralisée est à séricite, quartz, carbonate et sulfures, et suivant la nature de la roche hôte se rajouteront par exemple la tourmaline dans les granitoïdes et la chlorite dans les schistes ou les métavolcanites. A Julie, l'or est étroitement associé à la pyrite alors qu'à Kunche et Bepkong l'or est associé à l'arsénopyrite. Deux générations d'or sont distinguées ; la première correspond à de l'or invisible associé aux zones de croissance primaire des cristaux de pyrite à Julie et d'arsénopyrite à Bepkong, et de l'or visible tardif en inclusion et plus fréquemment en remplissage de fractures
The objective of this thesis was to perform a detailed structural, mineralization and associated alteration studies of three gold deposits located in northwest Ghana, on the eastern margin of the West African Craton. Thus, the Kunche and Bepkong deposits, located in the Wa-Lawra belt and Julie deposit located in the Julie belt. These three deposits have multiple differences interms of geological, structural, tectonic and geochemical characteristics but gold mineralization in these deposits are all associated with a green schist facies metamorphism. In Julie, the gold mineralization is hosted in granitoids with its composition akin to tonalite-granodiorite-trondhjemite (TTG) where as in the Kunche and Bepkong deposits, the gold mineralization are localized within volcaniclastic sedimentary formations and strongly silicified graphitic schists. The gold mineralization is associated with a network of quartz veins often boudinaged and formed in connection with a shear zones, oriented E-W in the Julie deposit and N to NNW at Kunche and Bepkong deposits. The dominant alteration in the mineralized zone is sericite, quartz, carbonate and sulfides with influences from the host rock. For example, the granitoid is influenced by tourmaline and chlorite in the schists or in themetavolcanic rocks. At Julie, gold is closely associated with pyrite whereas Kunche and Bepkong gold is associated with arsenopyrite. Two generations of gold are distinguished; the first corresponds to the invisible gold associated with primary growth areas in the pyrite crystals in Julie and arsenopyrite in Kunche and Bepkong, and late visible gold inclusions which are frequently found in fracture fillings. In Julie, the mineralizing fluid is rich in CO2, and has low to moderate salinity (NaCl-H2O-CO2 system), trapped in P / T conditions around 220 ° C and <1 kbar; whilst in Bepkong, the mineralizing fluid is associated with quartz are rich in CH4, with a low salinity (CH4-CO2-SO2-H2O system) which indicates that the visible trapping temperatures is around 320°C

Le Degré Carré de Massigui (Mali Sud) est composé de roches métavolcano-sédimentaires et de grandes masses de roches plutoniques d’âge paléoprotérozoïque. Il est traversé par une zone de cisaillement d’échelle crustale qui se localise à l’interface du batholite de Massigui et des roches métavolcano-sédimentaires encaissantes. Cette zone de cisaillement est jalonnée de corps dioritiques et granitoïdiques. Sa compréhension représente un enjeu au niveau régional.Les roches paléoprotérozoïques sont peu affleurantes et la région est recouverte par d’abondantes formations latéritiques qui empêchent de voir les contacts entre les différents ensembles lithostructuraux et peu d’études géologiques fondamentales ont été faites sur la région malgré son fort potentiel minier. La compréhension de la géologie de la région requiert une approche multidisciplinaire alliant des travaux de terrain et en laboratoire (étude pétrostrucurale, observations microscopiques, géochimie des roches et des minéraux), utilisée dans cette thèse.Les données récoltés dans le cadre de cette thèse, indiquent une mise en place parentée des roches dioritiques et granitoïdiques qui jalonnent la zone de cisaillement du Banifing. Cette mise en place se fait à la faveur du fonctionnement de l’accident cisaillant du Banifing le long duquel se met en place une suite magmatique qui montre une évolution complète depuis les diorites jusqu’aux granites en passant par les monzodiorites et les granodiorites. Cette suite magmatique a été appelée suite plutonique du Banifing
The Massigui degree sheet (South Mali) is composed of metavolcano sedimentary rocks and large masses of plutonic rocks of Paleoproterozoic age. It is crossed by a shear zone of crustal scale, which is set up in the interface of the batholith and metavolcano sedimentary sequences. The shear zone is littered with bodies of dioritic and granitoid rocks. The understanding and studying of such matter have become a regional issue.Paleoproterozoic rocks don’t crop out well and the area is covered by abundant lateritic formations, which prevent us from seeing the contacts between different units and few academic geological studies have been done on the region despite its high mineral potential. The understanding of the geology of the region required a multidisciplinary approach combining both field work and laboratory, (e.g. petrostructural study, microscopic observations, geochemistry of rocks and minerals) which were undertaken in this thesis.The data collected as part of this thesis, indicate a fundamental link between dioritic rocks and granitoid that line the shear zone Banifing. This establishment is to support the functioning of the occurrence of shearing Banifing along magmatic suite implements, which shows a complete evolution from diorites to the granites through the monzodiorites and granodiorites. This suite has been called magmatic plutonic suite of Banifing

Les données isotopiques et en éléments en traces sur roches et minéraux de la région de Mako au Sénégal, mettent en évidence l'existence au sein de la croûte birimienne de roches magmatiques diversement différenciées (de cumulats ultramafiques à rhyolite) provenant de trois sources magmatiques parfaitement identifiées : une source déprimée plus juvénile à l'origine de la lignée tholéiitique 1 ; une source faiblement enrichie à l'origine de la lignée tholéiitique 2 et une source très enrichie dont est issue la lignée calco-alcaline. On peut ainsi proposer pour le groupe de Mako l'évolution géodynamique suivante : i) ouverture d'un océan entrainant la mise en place des roches de la lignée tholéiitique 1 au niveau d'une dorsale océanique, ces dernières ayant des caractéristiques proches des MORB ; ii) subduction intra-océanique induisant un magmatisme conduisant à la formation d'un arc insulaire immature qui se caractérise par un magmatisme tholéiitique dont les roches de la lignée tholéiitique 2 seraient les témoins ; iii) maturation de l'arc insulaire et mise en place des roches de la lignée calco-alcaline liée à l'enfoncement de la plaque plongeante et à l'épaississement de la partie crustale de l'arc
The isotopic and trace element data on rocks and minerals in the Birimian Mako region of Senegal reveal the existence of variously differentiated magmatic rocks (from ultramafic to rhyolite cumulates) from three perfectly identified magmatic sources: a more juvenile depleted source at the origin of the tholeiitic series 1; a weakly enriched source at the origin of the tholeiitic series 2 and a highly enriched source from which the calc-alkaline series originates. We can thus propose for the Mako group the following geodynamic evolution: i) opening of an ocean resulting in the emplacement of the rocks of the tholeiitic series 1 in the setting of an oceanic ridge, the rocks having characteristics close to the MORB ; ii) intra-oceanic subduction inducing magmatism leading to the formation of an immature insular arc which is characterized by a tholeiitic magmatism represented by the tholeiitic series 2; iii) Maturation of the insular arc and emplacement of rocks of the calc-alkaline series related to the subduction of the plate and thickening of the crustal portion of the arc

Les formations birrimiennes d'Afrique de l'Ouest sont représentées par un ensemble volcanique bimodal à dominante basique et un ensemble volcano-sédimentaire, constitué de formations acides à intermédiaires dont les relations stratigraphiques sont encore discutées. Les travaux en cours suggèrent qu'ils se sont formés durant un court laps de temps, vers 2,1 ga. Concentrations en terres rares et compositions isotopiques du sr et nd des basaltes du craton ouest-africain ont été déterminées. Trois isochrones smnd ont été obtenues en Mauritanie, au Burkina Faso et au Sénégal avec des âges et des valeurs de epsnd respectivement de 215942 ma et 2,90,8, 215227 ma et 2,40,8 et 206135 ma et 2,60,8. Bien que les variations du rapport sm/nd et l'écart des valeurs de epsnd excluent une origine commune pour ces magmas, les hétérogénéités isotopiques initiales n'introduisent pas d'incertitude sur les âges isochrones et sont cohérents avec les âges zircons upb (boher et al. , 1989). La présence de laves en pillow et de sédiments sans contamination crustale suggère que les terrains birrimiens se sont formés loin de toute influence continentale. Les hétérogénéités isotopiques ne sont pas cohérentes avec une source mantellique de type morb. Les basaltes birrimiens sont légèrement appauvris en tr légères et dérivent de 5 à 15% de fusion d'une source lherzolitique légèrement appauvrie. Les basaltes des plateaux océaniques, structures ultérieurement accolées aux continents, représentent un bon équivalent moderne des basaltes protérozoïques. La remontée de panaches mantelliques profonds à travers une croute et une lithosphère immatures peut générer des volumes importants de tholeites en un court laps de temps. L'extension spatiale de l'événement magmatique a 2,1 ga en Afrique de l'ouest est comparable à celle de l'activité mantellique des provinces orogéniques archéennes et protérozoïques majeures. Le caracte

Cette thèse nous a permis de produire des cartes de vitesse de groupe du mode fondamental des ondes de Rayleigh, en utilisant les séismes et les corrélations du bruit sismique ambiant. En plus de la méthode moindres carrées amortis, nous avons adapté la nouvelle méthode d’inversion, SOLA-Backus-Gilbert dans un contexte régional. À courte période, les cartes de vitesse de groupe présentent des vitesses rapides pour la croûte océanique et des vitesses lentes pour la croûte continentale. Pour les périodes intermédiaires, le bassin de Taoudeni se caractérise par de faibles vitesses par rapport au reste du craton ouest africain en raison de l’épaisseur de la couche sédimentaire. A longue périodes, les racines des dorsales Man-Leo et Reguibat sont caractérisées par des vitesses rapides, montrant une lithosphère froide et épaisse sous le craton, tandis que nous avons trouvé des vitesses de groupe lentes sous les zones de ceinture mobile panafricaine indiquant une lithosphère mince
This thesis allowed us to produce group velocity maps of the fundamental mode of Rayleigh waves, using both earthquakes and seismic ambient noise correlation. In this study, in addition to the damped least squares method, we adapted for the very first time a new inversion method, called SOLA-Backus-Gilbert in regional context. At short periods, the group velocities maps exhibit fast velocities for the oceanic crust and slow velocities for the continental crust. For the intermediate periods, the Taoudeni Basin is characterized by low velocities compared to the rest of the west african craton due to the thickness of the sedimentary layer. Over long periods, the roots of the Man-Leo and Reguibat shields are characterized by fast velocities, showing a cold and thick lithosphere under the craton, while we found slow group velocities under the Pan-African orogenic belts zones indicating a thin lithosphere

L'objectif de cette thèse est d'étudier le rôle joué par les zones de cisaillement sur la localisation de la déformation et de l'exhumation de la croûte inférieure grâce à une série de modèles numériques thermomécaniques 2D et 3D que nous avons appliqué à deux cas d'étude: le craton ouest-africain (WAC) et les zones de failles alpines en Nouvelle Zélande. En ce qui concerne la localisation de la déformation dans la croûte supérieure, différentes orientations pour un système de décrochement en ramification ont été testées. Sous un régime compressif, les résultats montrent que les zones de failles internes, ainsi que les unités de roches présentes entre ces failles réagissent de façon plus fragile que les unités rocheuses présentes à l'extérieur de ces domaines. Pour le cas d'un régime de déformation en cisaillement simple, nous avons exploré le processus de réorganisation qui s'est produit aux limites de deux plaques (i.e. Australie et Pacifique) au sud de la Nouvelle-Zélande. Les modèles montrent que la déformation se concentre le long des zones de cisaillement étroites, situées au centre du modèle, lorsque les coefficients d'amollissement sont élevés. Inversement, la contrainte cisaillante ressort de façon plus diffuse à travers le modèle lorsque les coefficients d'amollissement sont faibles. Les cisaillements s'expriment alors sur l'ensemble du modèle bien que les taux de cisaillement restent les plus élevés sur les bordures du modèle. Afin de tester l'impact de failles héritées et de bassins préexistants sur l'exhumation de la croûte inférieure, des modèles 2D et 3D ont été testés avec différentes conditions aux limites (traduisant extension, transtension et compression). * En contexte extensif, dans les portions Est et Ouest des corridors fortement métamorphisés du Nord-Ouest Ghana, des roches partiellement fondues, issues de la croûte inférieure, ont pu être exhumées au sein des croûtes moyenne à supérieure. Dans la partie centrale du domaine de Bolé-Bulenga, des roches très métamorphisées ont été exhumées grâce au couplage de deux mécanismes: (1) la concentration de roches partiellement fondues entre les failles de Jirapa et de Bolé-Nangodi; ces failles convergent vers le sud, induisant un rétrécissement de l'espace disponible pour accueillir ce matériel fondu; (2) la concentration de roches partiellement fondues dans la partie centrale, induite par un jeu de failles héritées d'orientation Est-Ouest. * En contexte de transtension, dans le terrane de Sefwi au Sud-Ouest Ghana, le domaine de Kukuom-Juaboso (KJD), composé majoritairement par des roches à faciès de type amphibolite à migmatitique, semble s'être mis en place sous forme d'intrusions au sein d'une zone relais située entre les zones de cisaillements de Kenyase et de Ketésso. Ces deux zones de cisaillement sont marquées par un stade de croissance puis de maturation qui semblent être reliés aux phases de déformation D1 puis D2 reconnues régionalement. L'exhumation régionale des roches très métamorphisées dans le terrane de Sefwi s'est probablement produite en moins de 5 Ma. * En régime compressif, l'impact joué par les bassins volcano-sédimentaires sur le processus d'exhumation de la croûte inférieure a été testé numériquement. Les modèles suggèrent que de multiples injections de magmas granitoïdiques, dérivant soit de matériaux subductés, soit d'une fusion de produits crustaux ou de matériel mantellique accumulés en profondeur, ont pu être canalisées au sein de diapirs avant de venir nourrir la croûte supérieure. Ce modèle suggère également une asymétrie des structures entre la croûte supérieure d'une part, et la croûte inférieure à moyenne d'autre part: i.e. (i) les bassins de roches vertes faiblement métamorphisés de la croûte supérieure reposent sur les diapirs métamorphisés et (ii) les bassins de roches vertes très métamorphisés constituent le soubassement des dômes granitoïdiques de la croûte supérieure
The objective of this thesis is to explore the role shear zones play in localization of deformation and exhumation of the lower crust by using a series of 2D and 3D thermo-mechanical numerical models using the West African Craton (WAC) and the Alpine Fault zones as study areas. With respect to the localization of deformation in the upper crust, different orientations of a system of branched strike-slip faults were studied. Under compression boundary conditions, the results show that the internal fault zones as well as the host rocks in between the faults behave as relatively weaker domains than the external regions. Under simple shear boundary conditions, we explored the process of self-organization of the Australian-Pacific plate boundary fault in southern New Zealand. The models show that deformation is focused along narrow high-strain shear zones in the centre of the model when the softening coefficients are high, whereas the strain is more diffuse with many shear zones spread over the model and possibly some high-strain shear zones focused near one border at lower softening coefficients. Regarding the role pre-existing faults and basins play in exhumation of the partially molten lower crust, 2D and 3D models with different boundary conditions were tested (including extension, transtension and compression). * Under extension, in the Eastern and Western parts of the high grade rock corridors in NW Ghana, partially molten rocks exhumed from the lower into middle-upper crustal levels are interpreted to have been dominantly facilitated by the km-scale high-strain corridors. In the central part of the Bole-Bulenga domain, the high grade rocks are interpreted to have been exhumed as a result of a coupling between two mechanisms: (1) the concentration of partially molten rocks between the Jirapa and Bole-Nangodi faults increases due to the reduction in space from north to south; (2) the concentration of lower partially molten rocks in the central part, as a result of inherited orthogonal (E-W) faults. * Under transtension, in the Sefwi terrane of SW Ghana, the Kukuom-Juaboso domain (KJD) composed of up to amphibolite-migmatite facies could result from the concentration of upwelling partially molten rocks in the relay zone between the Ketesso and Kenyase shear zones during transtension. The two shear zones probably underwent two main stages for growth and maturation from the D1 to D2 deformation phases. The regional exhumation of the high grade rocks in the Sefwi terrane probably occurred within a duration of less than 5 Ma. * Under compression, the role of volcano-sedimentary basin on spatial-temporal evolution of the lower crust exhumation was tested. The models suggest that a series of sheet-like granitoids possibly derived from either subducted mélanges, lower crust and/or mantle melting accumulated at depths of the subcontinental mantle would channel along diapirs before feeding the upper crust. When the granitoids arrive at the solidified lids of the diapirs, they would favour migrating horizontally and intruding into the upper crust through weakening zones between the diapirs. This model also suggests an asymmetry of structures between the upper and middle-lower crust, with the dome-like granitoids overlying high-grade sedimentary synforms and high-grade diapirs underlying low-grade greenstone belts

L'évolution paléogéographique à l'Ediacarien (635-542 Ma) est dominée par la dispersion finale du supercontinent Rodinia formé il y a 1 Ga, et par la formation du Gondwana qui sera un élément constitutif majeur du supercontinent Pangée. Pour cette période géologique, les reconstructions paléogéographiques sont très débattues principalement à cause du faible volume de données paléomagnétiques de bonne qualité. La base de données la plus documentée mais aussi la plus problématique provient du continent Laurentia dans laquelle de très grandes et rapides oscillations des pôles paléomagnétiques sont observées sur la période 615 à 565 Ma. Si ces oscillations sont interprétées en terme de mouvement des continents, Laurentia aurait parcourue plusieurs aller-retours entre les pôles et l'équateur en atteignant des vitesses extrêmement rapides qui ne sont pas envisagées par des mécanismes tels que la tectonique des plaques. D'autres hypothèses moins conventionnelles ont été proposées telles qu'un champ magnétique dominé par l'alternance entre un dipôle équatorial et un dipôle axial ou par des épisodes de True Polar Wander (TPW), impliquant le mouvement global de la Terre solide par rapport à son axe de rotation. Si ce genre de mécanismes s'est produit au cours de l'Ediacarien, les oscillations paléomagnétiques observées sur Laurentia devraient être des oscillations globales et par conséquent être observées aux mêmes âges sur d'autres continents. Pour tester le caractère global de ces oscillations, nous avons mené une étude paléomagnétique sur des séries volcaniques édiacariennes et cambriennes au Maroc, qui proviennent donc d'un autre continent, le craton ouest africain. L'analyse des directions paléomagnétiques enregistrées dans ces roches nous a permis d'identifier une réaimantation d'âge Hercynien et deux autres composantes paléomagnétiques que nous interprétons d'âge Ediacarien/Cambrien. À partir de ces résultats et d'une sélection de pôles effectuée depuis la littérature, nous avons construit un chemin de dérive apparent des pôles pour le craton ouest africain dans lequel nous avons identifié une grande oscillation du pôle entre 615 et 565 Ma, comparable à une de celles observées sur le continent Laurentia. Cette oscillation est par ailleurs aussi observée sur d'autres continents aux mêmes âges et est cohérente avec les contraintes géologiques sur la position relative des continents. Cette grande dérive du pôle semble donc être une oscillation globale et implique des vitesses compatibles avec les hypothèses de TPW ou d'oscillations entre un champ magnétique dominé par un dipôle équatorial et un dipôle axial. À partir des paléogéographies proposées dans cette étude pour l'Ediacarien, nous avons testé l'hypothèse de TPW en utilisant un modèle simple de dynamique du manteau. Nos résultats sont compatibles avec l'hypothèse du TPW durant l'Ediacarien même si nous n'excluons pas que des oscillations du champ magnétique se soient produites au cours de cette période
The paleogeographic evolution during the Ediacaran is dominated by the dispersion of Rodinia and the assembly of Gondwana. Paleogeographic reconstructions for this epoch are still highly debated due the low amount of reliable paleomagnetic data. The most documented but also the most problematic database cornes from the continent Laurentia which displays fast large oscillations of the paleomagnetic poles from high to low latitudes between 615 and 565 Ma. Such oscillations, if interpreted as plate drift, imply extremely high plate velocities which are inconsistent with plate tectonics. Less conventional hypothesis have been proposed in literature such as the oscillation of a magnetic field dominated by an equatorial and an axial dipole or True Polar Wander episodes, the latter implying large tumbling of the bulk Earth with respect to its spin axis. If one of these two mechanisms occurred, the rapid and large oscillations observed for Laurentia should be recorded in any other rocks of the same age from other continents. In this study, we tested these hypotheses by bringing new paleomagnetic data on Ediacaran and Cambrian volcanic series from another continent, the West African Craton (WAC). We identified a Hercynian remagnetization and two paleomagnetic components which could be of Ediacaran/Cambrian age. By comparing these results with those from literature, we constructed an apparent polar wander path for the WAC where we identified a large oscillation from 615 to 565 Ma, comparable to one of those observed for Laurentia. This oscillation is also observed in other continents and is consistent with geological constraints on the relative position of these continents. Therefore, it seems that this oscillation is a global feature and implies velocities compatible with the TPW hypothesis or with the oscillation of an Earth magnetic field dominated by an equatorial and axial dipole. We tested the True Polar Wander hypothesis by integrating the paleogeographic reconstructions we propose in this study into simple mantle dynamics models. These results seem compatible with such a mechanism even if we cannot exclude that perturbations of the Earth magnetic field could have occurred during the Ediacaran

Les formations paléoproterozoiques du craton ouest africain sont reconnues pour leur potentiel minier important. La boutonnière de Kédougou-Kéniéba (BKK) renferme plusieurs gisements importants dans un contexte litho-tectonique complexe. Le déchiffrement du contexte litho-tectonique de ces formations permet d’améliorer notre compréhension de l'évolution de cette partie du craton. Ce travail présente l’évolution litho-tectonique de la BKK basée sur l’intégration de données multiples : les données géophysiques aéroportées, gravimétriques, géochronologique et de terrain associées à l’analyse métallogénique de gisements au sein de la partie malienne de la BKK. Les résultats de cette intégration permettent de fournir une nouvelle carte litho-structurale de la partie malienne de la BKK. Dans une première partie, la structure régionale de l’ensemble de la BKK a été analysée sur la base de l’interprétation des données aéromagnétiques et gravimétriques. Cette analyse et la caractérisation de la première phase de déformation dans la ceinture de Mako a permis de montrer que les formations métavolcaniques et plutoniques de Mako sont antérieures aux métasédiments et d’obtenir une meilleure définition des limites des formations. L’interprétation des données aéromagnétiques et gravimétriques a permis de mettre en évidence plusieurs nouvelles structures qui n’avaient encore jamais été identifiées dans la BKK. Elles ont été confirmées à partir de la méthode des « worms gravimétriques » et leur pendage a été déterminé. Il est également démontré à partir de ces données géophysiques que la BKK s'étend à l'est sous le bassin de Taoudeni mais pas à l'ouest, où il est limité par la ceinture panafricaine des Mauritanides. L'extension vers l'est de la BKK a été déduite à partir de la continuité d'anomalies aéromagnétiques et gravimétriques à orientations et caractéristiques similaires des deux côtés de la limite entre le bassin de Taoudeni et la BKK. Dans une deuxième partie, la validation de l’interprétation des données aéromagnétiques et gravimétriques a fait l’objet de discussion sur la base de campagnes de terrain. Ces travaux de terrain ont été menés dans la partie malienne de la BKK et une base de données lithologique et structurale a été construite. Ces données de terrain combinées à l’interprétation géophysique ont permis de contrôler, valider et de fournir la nouvelle carte litho-tectonique de la partie malienne de la BKK. L’agencement spatio-temporel 2D des différentes lithologies et structures de la nouvelle carte a été défini à partir de l’analyse de coupes géologiques réalisées sur la carte produite. Les roches volcaniques de Mako affleurent à l’ouest et les roches sédimentaires de Dialé-Daléma et de Kofi à l’est. Les roches volcaniques et sédimentaires sont affectées par une structure polyphasée avec une schistosité S2 subverticale de plan axial de plis isoclinaux droits transposant la foliation S0-1. Cette déformation intense transpose les contacts lithologiques et ne permet pas d’identifier la nature du contact initial entre les roches volcaniques et les roches sédimentaires
Paleoproterozoic formations of the West African Craton are recognized for their significant mineral potential. The Kédougou-Kéniéba Inlier (KKI) contains several world-class deposits in a complex litho-tectonic context. The deciphering of the litho-tectonic context of these formations led us to improve our understanding of the evolution of this part of the craton. This work outlines the litho-tectonic evolution of the KKI based on the integration of multiple data including airborne magnetics, ground gravity, geochronological and field data associated with the metallogenic analysis of deposits within the Malian part of the KKI. The results of this integration led us to produce a new litho-structural map of the Malian part of the KKI. Firstly, the regional structure of the KKI was investigated based on the interpretation of aeromagnetic and gravimetric data. These interpretations and the characterization of the first phase of deformation within the Mako belt indicate that the Mako metavolcanic formations predate the metasediments by and provide better constrain the limits of formations. The interpretation of the aeromagnetic and gravimetric data highlight several new structures which have never been identified in the KKI. These structures were confirmed using the “gravimetric worms” method and their dip has been determined. It is also demonstrated from the analyses of geophysical data that the KKI extends to the east, underneath the Taoudeni basin, but not to the west, where it is limited by the Mauritanides belt. The eastward extension of the KKI was deduced from the continuation of anomalies with similar orientation and characteristics at both sides of the KKI-Taoudeni basin boundary. Subsequently, the confirmation of the interpretation of aeromagnetic and gravimetric data was discussed on the basis of field campaigns. These field works were carried out in the Malian part of the KKI and a lithological and structural database was built. These field data combined with geophysical interpretation enabled us to control, validate and provide the final new litho-tectonic map of the Malian part of the BKK. The 2D spatio-temporal relationship of the different lithologies and structures of the new map was defined from the analysis of geological sections made on the produced map. The volcano-plutonic Mako belt outcrops to the west and the sedimentary series of Dialé-Daléma and Kofi to the east. The volcano-plutonic and sedimentary rocks are affected by polyphased deformation events with a subvertical S2 schistosity of axial plane of isoclinic folds transposing the S0-1 foliation. This polyphase deformation transposes the lithological contacts and impedes the characterization of the nature of the initial contact between the volcano-plutonic and the sedimentary rocks

Dans cette thèse, on présente les résultats de l'analyse structurale de différentes portions de croûte continentale archéenne (> 2.5 Ga) dans lesquelles les champs de déformation sont compatibles avec le développement d'instabilités gravitaires d'échelle crustale. Sont présentés également des modèles expérimentaux visant à simuler le développement de telles instabilités gravitaires, afin de comprendre leur signification thermomécanique à l'intérieur de la lithosphère continentale archéenne. Résultats de l'étude structurale L'étude structurale de différentes ceintures du Super.groupe de Dharwar (craton de Dharwar, Inde), permet de décrire, dans un modèle de déformation progressive, les premiers stades du développement d'instabilités gravitaires entre le bassin et son socle dans les niveaux structuraux supérieurs de la croûte archéenne du craton. La discordance basale du Supergroupe de Dharwar est tectonisée en un niveau de décollement dont la cinématique traduit un déplacement des séries supracrustales vers le coeur des ceintures de roches vertes. Les structures développées aux marges des ceintures sont replissées à l'aplomb des zones de subsidence maximale. Selon la ceinture de roches vertes considérée, le phénomène gravitaire a pu interagir avec le champ de déformation régional caractérisé par un raccourcissement E-W et des cisaillements transcurrents de direct'ion moyenne N-S. Cette déformation gravitaire du bassin intracratonique de Dharwar est associée au dernier épisode tectonométamorphique ayant affecté le craton, il y a environ 2.5 Ga. Cet épisode est caractérisé par la formation généralisée de granulites dans la croûte profonde ainsi que par une migmatisation régionale associée à la mise en place d'une quantité importante de matériel juvénile. On considère que l'important flux de chaleur mantellique et la fusion partielle permettent l'amollissement de la croûte continentale, favorisant ainsi le développement des instabilités gravitaires décrites. Dans la Dorsale Reguibat occidentale (Mauritanie), l'analyse structurale révèle la présence de structures en dôme-at-bassin. Les champs de déformation sont interprétés comme le résultat de l'interférence entre la mise en place diapirique de dômes de granitoïdes dans les séries de roches vertes et un raccourcissement régional E-W. A l'échelle de la partie méridionale de la Dorsale Reguibat archéenne, les trajectoires de déformation sont compatibles dans les terrains granulitiques et dans les terrains de degré métamorphique intermédiaire. Entre ces deux domaines métamorphiques, aucune discontinuité structurale majeure n'est identifiée. Ceci impliquerait que la formation des dômes diapiriques soit sub-synchrone de la formation des granulites et de la déformation régionale dans la croûte inférieure, c'est-à-dire vers -2.7 Ga. Résultats expérimentaux Grâce à l'emploi d'une resme thermosensible et d'un dispositif permettant le chauffage des modèles expérimentaux, il a été possible de réaliser des expériences simulant les bicouches granite/roches vertes gravitairement instables, soumis à un gradient vertical de température et aux seules forces gravitaires. Pour une température fixée à la base des modèles, les paramètres que l'on a fait varier d'une expérience à l'autre sont les épaisseurs relatives des différentes couches. On a pu également introduire dans les modèles une couche superficielle à rhéologie fragile (sable). Les expérie"ces révèlent (1) que le déclenchement d'instabilités gravitaires n'est possible que si les matériaux situés au niveau de l'interface instable (contact socle/couverture) ont des rhéologies ductiles et (2) que la vitesse du développement des instabilités est une fonction exponentielle de la température au niveau de l'interface instable et du gradient de température au sommet de la couche instable. Ces résultats suggèrent que ce type d'instabilités gravitaires ne puisse pas se développer à l'intérieur d'une lithosphère continentale moderne.

La période à 2.1 Ga du Craton d'Afrique de l'Ouest est une période de production massive de leucogranites. Le batholite de Ferkessédougou (Côte d'Ivoire) est, tant du point de vue de sa localisation, de son extension, que de son histoire dans la littérature géologique, un élément majeur de l'interprétation de la géodynamique du Paléoprotérozoïque. Tour à tour considéré comme un granite de ride augéosynclinale puis un granite typique de collision de type moderne, il n'en demeure pas moins le jalon d'un accident crustal NNE-SSW important du Paléoprotérozoïque : le linéament GFB (Greenville-Ferkessédougou-Bobodioulasso). Son étude et son interprétation s'inscrivent dans le débat sur la validité de la tectonique des plaques à cette période. Par analyse satellitale, nous montrons que ce batholite de 400 km de long sur une cinquantaine de large est en fait constitué d'une grande quantité de plutons adjacents relativement proches pétrographiquement. Le contexte général de son encaissant métavolcanique et/ou métasédimentaire birimien (2.2 Ga à 2.1 Ga) faiblement déformé et épizonal ainsi que l'absence de déformations tangentielles additionnelles traduisent la faiblesse de l'épaississement crustal synchrone de sa genèse. Sa fabrique déterminée par analyse structurale classique et par analyse de susceptibilité magnétique est double. La première "magmatique" est le plus souvent coaxiale, d'orientation et de pendages variables. Elle dessine des trajectoires courbes et traduit la mise en place des plutons. Elle est l'équivalent de ce qui a été rapporté à la déformation D1 autour de granites anciens. La seconde, magmatique à post-solidus, beaucoup mieux réglée, souvent constrictive ou non-coaxiale, est l'image d'un champ de contrainte régional transcurrent qui se rapporte à la déformation D2 classique dans la chronologie du craton birimien. Les plutons du batholite granitique de Ferké sont syntectoniques de cette grande phase de raccourcissement (2.1 Ga à 2.07 Ga) du birimien. Le passage en revue des différents modèles de plutons, l'analyse du secteur SW de la Côte d'Ivoire présentant des dykes granites à deux micas et des faciès métamorphiques de plus haut grade, un survol des formations de l'Imataca au Surinam, ainsi que le bilan de l'analyse structurale, nous amènent à proposer un modèle 3D pour le batholite de Ferké. Il correspondrait à un ensemble de petits plutons de forme laccolithique engagés dans la croûte superficielle entre les métasédiments épizonaux birimiens dits "de bassin", des gneiss et micaschistes probablement d'âge compris entre 2.2 et 2.1 Ga. Ces plutons seraient alimentés par un faisceau de dykes issus de la fracturation par ouverture en pull-apart du bassin sédimentaire SASCA-Bandama-Bobodioulasso. La fusion de la croûte essentiellement de type ceinture verte/TTG (absence de traces de matériel archéen), à la verticale du bassin subsident, aura incorporé du matériel sédimentaire de bassin. L'apport de chaleur nécessaire à la compensation de la faiblesse de l'épaississement aurait été fourni par le jeu décrochant des fractures majeures des pull-aparts. La place nécessaire à la mise en place des plutons exige une montée de ces derniers à la fin de la période extensive à la faveur de multiples cauldron-subsidences. Les conditions et régimes des deux déformations principales impliquent un lapse de temps très court entre la stabilisation de l'ouverture des bassins et leur fermeture. Par ailleurs, la variation du niveau structural du Nord-Est vers le Sud-Ouest, en particulier vers la zone probable de l'équivalent-racine au Vénézuéla-Surinam, montre un approfondissement et le rapprochement d'une croûte archéenne vers le SW alors qu'elle n'était jusqu'à présent reconnue que vers l'Ouest (Guinée, Dorsale de Man) ou soupçonnée vers l'Est au Ghana.

Ce travail de thèse est consacré à l’étude de la structure électrique de la croûte terrestre dans deux régions du Vietnam, au Nord dans le delta du Fleuve Rouge et au Sud dans la région de la faille de la Rivière Saigon, et en Afrique de l’Ouest, où les données utilisées sont celles acquises durant l’Année Internationale de l’Electrojet Equatorial (AIEE). La technique utilisée est celle du sondage magnétotellurique. Deux des régions étudiées (le sud du Vietnam et l’Afrique de l’Ouest) sont situées au voisinage de l’équateur magnétique. Du fait de la présence de l’électrojet équatorial, l’hypothèse de l’onde plane, sur laquelle est basée la magnétotellurique, n’y est vérifiée que pour une gamme de périodes limitée. La modélisation de l’induction par un électrojet gaussien nous a permis de caractériser l’effet de source associé à l’électrojet équatorial, et de déterminer pour chacune des zones étudiées les gammes de périodes pour lesquelles cet effet de source est négligeable. Nous avons par ailleurs montré que l’effet de source associé à l’électrojet équatorial dépend des principales caractéristiques de la structure électrique du sous-sol, et de la distance entre le centre de l’électrojet équatorial et la position examinée. Dans le delta du fleuve Rouge, le profil magnétotellurique est orienté SO-NE. Long d’environ 32 km, il recoupe les failles majeures du système de failles du Fleuve Rouge. Les données magnétotelluriques ont été inversées pour obtenir une coupe transversale de résistivité électrique pour les trois premiers kilomètres. Cette coupe de résistivité électrique et une coupe de densité obtenue par modélisation des données gravimétriques acquises le long du même profil, ainsi que des informations déduites de forages effectués au voisinage du profil ont été utilisées pour proposer une coupe géologique de la région étudiée. Dans la région de la faille de la Rivière Saigon, le profil magnétotellurique, long d’environ 15 km, recoupe le trajet supposé de la faille. La structure électrique des premiers kilomètres de la croûte a été déterminée par inversion 2-D des données pour les gammes de périodes qui ne sont pas affectées par l’électrojet équatorial (< 0,7 s). La coupe transversale de résistivité électrique ainsi obtenue nous a permis de proposer une nouvelle localisation de la faille de la Rivière Saigon, à la limite entre un domaine résistant, le bloc de Da Lat au nord-est, et un domaine moins résistant, le bloc de Can Tho au sud-ouest. Cette nouvelle localisation est à environ 2,2 km au sud-ouest de la localisation généralement supposée pour cette faille. En Afrique de l’Ouest, nous avons montré que les données de jour sont affectées par l’électrojet équatorial pour toute la gamme de période étudiée (>120 s); ces données n’ont donc pas été utilisées pour déterminer la structure électrique de la croûte et du manteau supérieur. L’inversion 2-D des données de nuit, montre la présence d’une structure subverticale, relativement conductrice, qui sépare le Craton Ouest-africain très résistant des terrains situés sous le bassin du fleuve Sénégal
This thesis is devoted to the study of the electrical structure of the Earth’s crust in two regions of Vietnam (the Red River Delta in the north and the region of the Saigon River fault in the south) and in West Africa. The data were those acquired during the International Year of the Equatorial Electrojet (IYEE). The technique used is the magnetotelluric (MT) sounding method. Two of the regions studied (southern Vietnam and West Africa) are located near the magnetic equator. Due to the presence of the equatorial electrojet in these regions, the assumption of plane wave, on which MT relies, is valid for a limited range of periods. Modeling of the induction by a Gaussian electrojet allowed us to characterize the source effect associated with the equatorial electrojet, and to determine for each studied region the period ranges for which the source effect is negligible. We have also shown that the source effect associated with the equatorial electrojet depends on the main features of the electrical structure of the basement, and the distance between the center of the equatorial electrojet and the location of the considered station. In the Red River Delta at the north, the MT profile is oriented SW-NE. It is about 32 km long, and goes across the major faults of the Red River fault system. MT data were applied 2-D inversion to obtain a electrical cross-section for the first three kilometers of the crust. This electrical cross-section, a density cross-section obtained by modeling of gravity data collected along the same profile, and information derived from holes drilled in the vicinity of the profile, both were used to construct a geological section of the study area. In the region of the Saigon River fault, the magnetotelluric profile is about 15 km long. It goes across the supposed location of the fault. The electrical structure of the first three kilometers of the crust was determined by 2-D inversion of data for periods which are not affected by the equatorial electrojet (< 0.7 s). The electrical cross-section obtained allowed us to propose a new location for the Saigon River fault; it corresponds to the boundary between a resistant domain, the block of Da Lat in the north-east, and a less resistant domain, the block of Can Tho in the south-west. This new location is about 2.2 km southwest of the location currently assumed for this fault. In West Africa, we have shown that electromagnetic impedances derived using day time data are affected by the equatorial electrojet for the whole range of period studied (> 120 s), so these data have not been used to determine the electrical structure of the crust and the upper mantle. The 2-D inversion of nighttime data shows the presence of a subvertical structure, relatively conductive, which separates the West African Craton which is very resistant from the geological structures beneath the Senegal River basin

Le massif du Mayo Kebbi au sud-ouest du Tchad est localisé entre le craton du Congo au Sud, le craton Ouest Africain à l'Ouest et le Métacraton du Sahara à l'Est. Formé au cours de l'orogenèse panafricaine, entre 800 et 570 Ma, il est constitué de deux ceintures de roches vertes (Zalbi et Goueygoudoum), trois complexes magmatiques (Chutes Gauthiot, Léré et Figuil) et des intrusions post-tectoniques distingués sur la base de leurs caractères structuraux, pétrologiques, géochimiques et géochronologiques. L'évolution géodynamique de ce massif comprend les phases suivantes:Phase 1: Mise en place d'un complexe mafique et intermédiaire (CMI) dont la métadiorite de Boloro datée à 748 ± 4 Ma (U-Pb sur zircon). Cette métadiorite, riche en terres rares, se caractérise par LaN/YbN ~ 12, Sr/Y > 32, teneurs en LILE, Cr, Ni élevées et des anomalies négatives en Nb-Ta. Ces caractéristiques sont attribuées à la fusion partielle de la plaque océanique plongeante et interaction des magmas produits avec le coin mantellique au cours de leur ascension.Phase 2: Mise en place des métagabbros et métabasaltes (700 ± 10 Ma: U-Pb sur zircon) de la série métavolcano-sédimentaire de Zalbi. Ces roches sont caractérisées par un découplage LILE/HFSE, des anomalies négatives en Nb-Ta et des rapports LaN/YbN indiquant un fractionnement faible à modéré des terres rares. En particulier, leurs caractères géochimiques sont similaires à ceux des bassins arrière-arcs modernes. La signature isotopique en Sr et Nd de ces roches exclut toute contamination par une croûte continentale ancienne au moment de leur mise en place. CMI et série métavolcano-sédimentaires, regroupés dans le cadre des ceintures de roches vertes, représentent ainsi une accrétion juvénile en contextes d'arc insulaire/bassin arrière-arc.Phase 3: La métadiorite quartzique syntectonique du complexe magmatique des chutes Gauthiot (665 ± 1 Ma: âge U-Pb sur zircon, Penaye et al., 2006) correspond à la mise en place de magmas contemporains d'une première collision, qui implique le massif du Mayo Kebbi et le bloc rigide de l'Adamaoua-Yadé à l'Est. Cet évènement marque le début de la fermeture du bassin arrière-arc de Zalbi et d'un épaississement crustal.Phase 4 : L'épaississement est responsable de la différentiation intracrustale par fusion partielle des roches accrétées au cours des phases précédentes à la base de l'arc. Pendant cette phase se mettent en place des magmas tonalitiques, dont la tonalite à hornblende-biotite de Guegou (complexe magmatique de Léré) datée à 647 ± 5 Ma (U-Pb sur zircon). Les magmas produits ont des caractères de magmas TTG et laissent un résidu à grenat à la base de la croûte continentale.Phase 5: La tonalite syntectonique du complexe magmatique de Figuil, datée à 618 ± 6 Ma (U-Pb sur zircon), se distingue par eNd initial = -3 et 87Sr/86Sr initial = 0,7073. Les signatures isotopiques de cette tonalite démontrent l'implication dans le magmatisme d'une croûte Pré-Néoprotérozoïque. Elle est contemporaine d'une deuxième collision qui fait intervenir le massif du Mayo Kebbi et le domaine Occidental de la Ceinture Orogénique d'Afrique Centrale.Phase 6: La mise en place du granite de type A de Zabili à 567 ± 10 Ma (âge U-Pb sur zircon) est associée aux dernières manifestations magmatiques du cycle orogénique panafricain (intrusions post-tectoniques). Les caractères géochimiques (appauvrissement extrême en Sr, Eu, Ca, Mg, Ni) et isotopiques (eNd initial = +3 à +7) de ce granite indiquent une origine par cristallisation fractionnée à partir de magmas d'origine mantellique et contamination de ceux-ci au cours de leur mise en place dans la croûte supérieure par une composante crustale ancienne
The Mayo Kebbi massif (south-western Chad) is located between the Congo craton, the West African craton and the Saharan Metacraton. It consists of two greenstone belts (Zalbi and Goueygoudoum), three magmatic complexes (Gauthiot falls, Lere, Figuil) and post-tectonic intrusions distinguished on the basis of their structural, petrological, geochemical and geochronological characteristics. The geodynamic evolution of this massif includes the following phases:Phase 1: Emplacement of a Mafic to Intermediate Plutonic (MIP) complex. Boloro metadiorite, which belongs to this complex, is dated at 748 ± 4 Ma (U-Pb zircon age). This metadiorite is enriched in REE and characterized by LaN/YbN ~ 12, Sr/Y > 32, high LILE, Cr and Ni contents but negative anomalies in Nb-Ta. These features are attributed to partial melting of the slab followed by interaction of the produced magmas with the mantle wedge during their ascent.Phase 2: Emplacement of metagabbros and metabasalts (700 ± 10 Ma: U-Pb zircon age) of the Zalbi metavolcanic-sedimentary group. These rocks are characterized by a decoupling of LILE and HFSE, negative Nb-Ta anomalies, weak to moderate LREE fractionation relative to HREE. In particular, their geochemical characteristics are similar to modern back-arc basins. The isotopic compositions of Sr and Nd of these rocks preclude contamination by old continental crust of the related magmas during their emplacement. Accordingly, the MIP complex and the Zalbi metavolcanic-sedimentary group are associated to juvenile accretion in an island arc/back-arc basin tectonic setting.Phase 3: The syntectonic quartz metadiorite of Gauthiot Falls magmatic complex (665 ± 1 Ma: U-Pb zircon age, Penaye et al., 2006) is emplaced during a first collision event, which involves the Mayo Kebbi massif and the Adamaoua-Yade domain to the east. This event marks the beginning of the closure of the Zalbi back-arc basin and crustal thickening.Phase 4: The thickening is responsible of intra-crustal differentiation by partial melting of rocks accreted during the previous phases at the base of the arc. During this phase, several tonalitic intrusions are emplaced, including hornblende-biotite tonalites of Gauthiot Falls and Guegou tonalite (Lere magmatic complex). The latter is dated at 647 ± 5 Ma (U-Pb zircon age). The produced magmas have typical features of TTG magmas, leaving a garnet bearing residue at the base of the continental crust.Phase 5: The syntectonic tonalite of Figuil magmatic complex dated at 618 ± 6 Ma (U-Pb zircon age), is characterized by initial ?Nd = -3 and initial 87Sr/86Sr = 0.7073 attesting for the involvement of pre-Neoproterozoic crust on its origin. It marks a second collision event between the Mayo Kebbi massif and the Western domain of the Central African Orogenic Belt to the west.Phase 6: The Zabili A-type granite emplaced at 567 ± 10 Ma (U-Pb zircon age) and is related to the last magmatic events of the Pan-African orogenic cycle (post-tectonic intrusions). The geochemical (low Sr, Eu, Ca, Mg, Ni) and isotopic compositions (initial ?Nd = +3 à +7) of this granite point to an origin involving extreme fractionation of mantle-derived magmas which interacted with an old crustal component during their emplacement in the upper continental crust

Ce travail retrace l’évolution de la suture panafricaine le long de l’axe Anti-Atlas, Hoggar occidental, Gourma, depuis l’activité tectono-magmatique néoprotérozoïque pré-panafricaine jusqu’à l’activité magmatique anorogénique cénozoïque via l’étude de quatre massifs basiques-ultrabasiques disposés à la périphérie du craton ouest-africain.

Le massif d’Amalaoulaou (Gourma, Mali) est interprété comme la racine d’un arc intra-océanique ayant enregistré la mise en place de magmas basiques (unité des métagabbros) à un stade immature de l’évolution de l’arc (subduction naissante) vers 800-790 Ma. Les gabbros quartziques (~720 Ma) et les gabbros à hornblende de l’unité supérieure ont des signatures de magmas d’arc plus franche, témoins d’une source mantellique plus enrichie par l’apport de la plaque océanique plongeante. Les métagabbros sont ensuite affectés par une recristallisation et localement par une anatexie en conditions du faciès granulitique. De nombreuses veines leucocrates se développent à ce stade, ce sont principalement des anorthosites et des tonalites (mises en place vers 660 Ma) provenant de la fusion partielle des métagabbros (850°C-1000°C, P>10 kbar). Cette fusion génère également des résidus denses à grenat-clinopyroxène-rutile, associations fréquemment présentes dans les racines d’arcs plus récents et reflétant la maturation de l’arc. L’arc d’Amalaoulaou est ensuite exhumé et charrié sur le craton ouest-africain dans des conditions de basse température et moyenne pression (550°C, 6-9 kbar), probablement au même moment que l’exhumation des éclogites du Gourma (~620 Ma).

L ‘épisode de subduction océanique est suivi par la subduction continentale dans le Gourma et le Hoggar occidental. Les éclogites/amphibolites de Tiléouine et Tin Zebbane (Hoggar occidental) sont des métabasaltes tholéiitiques enrichis et alcalins intracontinentaux ayant plongé à 60 km de profondeur (600°C, 17 kbar) lors de la subduction d’une partie du terrane du Tassendjanet. Même si la nature géochimique du protolithe est encore reconnaissable, ces métabasaltes ont subi une différenciation chimique lors de la recristallisation à haute pression par interaction avec les fluides issus de la déshydratation des métasédiments. L’exhumation (615-600 Ma) se fait relativement lentement, ce qui induit un rééquilibrage thermique (750°C, ~10 kbar) avant l’exhumation à basse température (660 °C, 7-8 kbar) précédant de peu voire synchrone à la phase collisionnelle.

L’intrusion basique-ultrabasique de Tiléouine marque la fin de la collision panafricaine dans le Hoggar occidental (600-590 Ma). C’est une ancienne chambre magmatique différenciée, mise en place entre 10 et 20 km de profondeur, et montrant une évolution magmatique depuis des cumulats ultramafiques riches en olivine, spinelle et pyroxène vers des gabbros riches en plagioclase. Le magma parental est d’affinité tholéiitique enrichie et tire probablement sa source de la lithosphère sous-continentale. La mise en place de cette intrusion est contemporaine d’un contexte tectonique transtensif induisant un amincissement lithosphérique au niveau du Tassendjanet.

Cette suture péri-cratonique est réactivée au Cénozoïque, lors de la convergence Afrique-Europe, ce qui se marque par la mise en place de laves alcalines, notamment dans l'Est de l’Anti-Atlas marocain (Saghro :10-3 Ma). Les néphélinites du Saghro sont issues de faibles taux de fusion partielle d’une source mantellique contenant un composant HIMU et localisée à la limite asthénosphère/lithosphère (70-100 km sous l’Anti-Atlas). La cristallisation fractionnée de ces magmas génère des phonolites, par fractionnement de feldspath, néphéline, apatite et sphène, principalement. L’étape finale de différenciation se marque par la formation de phases peu communes comme la hainite et la lorenzenite. Ces magmas se sont mis en place à la faveur de fentes de tension et de fractures ouvertes ayant la même orientation que la contrainte principale au Mio-Pliocène.

Doctorat en Sciences
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