Dissertations / Theses on the topic 'Roches métamorphiques'

L’évolution d’une zone de subduction est reliée aux transformations pétrologiques de la plaque plongeante et à leurs cinétiques. Plusieurs exemples illustrant cette relation ont été étudiés expérimentalement, à l’aide des techniques de haute-pression haute température et de la diffraction X source synchrotron. (i) La vitesse de transformation de la coésite en quartz a été déterminée. Cette cinétique de rétromorphose permet de discuter l’exhumation des roches de ultra-haute pression. (ii) La déstabilisation de l’antigorite (serpentine), dans des conditions de faible activité d’H2O, libère des fluides à une vitesse de 3. 10-6 à 3. 10-8 m3fluide. M3roche. S-1. Ces taux de production de fluides pourraient occasionner une hydrofracture de la matrice rocheuse, expliquant la séismicité du plan inférieur des zones à doubles plans de Bénioff. (iii) L’assemblage minéralogique d’un basalte de ride médio-océanique (MORB) dans le manteau inférieur est constitué majoritairement de Mg-pérovskite, Ca-pérovskite et stishovite. De 800 à 1150 km de profondeur, deux phases alumineuses sont présentes, la calcium ferrite et la new aluminum phase (NAL), et représentent 20% pds de l’assemblage. A 1150 km, la phase NAL disparaît alors que les autres phases restent stables au moins jusqu’à 1400 km. De 800 à 1400 km, la densité de la croûte océanique à l’équilibre thermique est plus élevée que celle du manteau environnant. La disparition de la NAL conduit à un saut de densité de +1% qui pourrait expliquer les réflecteurs profonds observés dans les subductions péri-Pacifiques. (iv) Enfin, des investigations sur l’analyse chimique d’échantillons de pétrologie expérimentale par sonde ionique nano-Sims sont présentées

La Nappe de Lindås, au sein de l'Arc de Bergen, Norvège, est un massif anorthositique enfoui et partiellement éclogitisé en profondeur au cours de l'orogénèse calédonienne, qui fut relativement protégé de la rétromorphose pendant son retour vers la surface. L'étude de ces roches du faciès éclogitique nous permet donc de mieux comprendre le détail des processus d'éclogitisation et ses conséquences en terme d'exhumation et de circulation crustale dans les zones de collision. Les grenats granulitiques, bien que relativement résistants aux réactions métamorphiques, subissent lors de l'éclogitisation une fracturation intense et une rééquilibration partielle par diffusion à partir de leur frontière. L'observation au MEB (BSE) des différentes générations de grenat associées à l'épisode éclogitique, et l'estimation des compositions minérales d'équilibre par des méthodes thermobarométriques multi-équilibre, permet de mettre en lumière la vitesse de diffusion beaucoup plus lente du Ca par rapport aux cations métalliques dans le grenat granulitique lors de sa rééquilibration dans le faciès éclogitique. La distribution des orientations des fractures qui parcourent les grenats granulitiques hérités, montre que leur formation est la conséquence directe de la diminution de volume associée aux réactions métamorphiques. La propagation à petite échelle des domaines éclogitisés ne procède donc pas simplement par diffusion du fluide, mais par un processus complexe couplant diffusion, réactions métamorphiques et fracturation des minéraux granulitiques. La caractérisation de la cinématique de la déformation dans le faciès éclogitique de l'île d'Holsnøy, au sein de la Nappe de Lindås montre sa grande cohérence à l'échelle de la zone d'étude (5*5 km), reflétant l'action de forces aux limites, plutôt que de contraintes locales liées aux réactions métamorphiques. Le cisaillement en moyenne vers l'Est, géométriquement restauré dans le contexte de la subduction calédonienne, est interprété comme reflétant le découplage d'unités crustales du panneau plongeant, qui commencent ainsi leur retour vers la surface. La validité d'un tel modèle, où l'éclogitisation permet l'initiation de l'exhumation, est analysée dans le cadre du modèle analytique du chenal de subduction. L'éclogitisation, qui n'est ni instantanée ni spatialement homogène, modifie les propriétés de la croûte, notamment sa densité et sa viscosité. Alors que l'augmentation de densité réduit sa flottabilité, son adoucissement mécanique lui permet de se découpler du manteau lithosphérique qui la tire vers la profondeur. La compétition entre ces deux phénomènes, variable suivant la progression des transformations métamorphiques, est intégrée dans un unique paramètre adimensionnel, le nombre d'exhumation, dont la valeur décrit la capacité de la croûte à être exhumée. La subduction d'une croûte à fort nombre d'exhumation entraîne la création dans le canal de subduction d'un flux retour à partir du domaine partiellement éclogitisé. L'analyse des conditions de ce flux retour montre entre autres que les vitesses d'exhumation de l'ordre des vitesses de convergence des plaques lithosphériques ne sont possibles que pendant le régime transitoire entre l'enfouissement de croûte à faible et fort nombre d'exhumation. Ce travail, qui montre l'importance des réactions d'éclogitisation pour l'exhumation et plus généralement pour la dynamique des zones de collision, souligne en conséquence la nécessité de décrire avec précision les mécanismes micro- et macroscopiques qui permettent la progression et la propagation de l'éclogitisation.

L'étude de la dynamique de la lithosphère, en particulier les processus de transports verticaux et horizontaux de matière, requiert de pouvoir reconstruire avec la plus grande précision l'évolution géodynamique des chaînes de montagne. C'est le rôle des trajets pression-température-temps-déformation (P-T-t-e) qui permettent, pour un fragment de roche, de reconstruire son histoire à partir de l'étude texturale et chimique des minéraux métamorphiques à l'équilibre. En effet, les roches métamorphiques présentent des mosaïques de paléo-équilibres thermodynamiques locaux entre des minéraux de paragénèses qui cristallisent à différentes conditions de pressions et de températures. Le problème abordé dans ce mémoire est celui de la reconstruction des trajets pression-température, en combinant l'utilisation d'approches thermobarométriques directes, comme les pseudosections calculées par minimisation d'énergie, et indirectes, comme la technique du multi-équilibre avec une vision en deux dimensions grâce à une approche micro-cartographique. Cependant, l'utilisation conjointe de techniques d'imagerie chimiques et d'estimations thermobarométriques requiert un grand nombre de calculs, et donc des logiciels conviviaux à la disposition de la communauté. Dans cette thèse, nous proposons des programmes pour la cartographie et les calculs thermodynamiques, puis un nouveau modèle de solution solide pour les chlorites et, enfin, des exemples d'applications dans les Alpes et en Himalaya. Nous avons développé un jeu de programmes écrits en Matlab, qui permettent (1) de traiter des images chimiques et de calculer des cartes pression-température : XMapTools, et (2) de chercher des équilibres thermodynamiques et de tracer des réactions chimiques : PT-lines, MultiPlot et Meamp. Un modèle de solution solide pour les chlorites a été proposé en ajoutant un pôle pur di-trioctahédriques. Ce modèle permet de calculer, par minimisation d'énergie, des pseudosections à basse température, ou encore de modéliser des interactions fluide-roche. Dans un deuxième temps, nous proposons d'appliquer les techniques de micro-cartographie et de thermobarométrie à des exemples naturels variés afin d'essayer d'apporter des contraintes supplémentaires pour reconstruire des modèles d'évolutions géodynamiques des chaînes de subduction-collision. Pour les Alpes, des trajets P-T-e et P-T-t ont été proposés pour des unités où jusqu'ici, faute de techniques disponibles, les estimations étaient basées uniquement sur la présence de minéraux index du métamorphisme. Ces nouvelles données ont permis de mettre en évidence un fort couplage entre l'exhumation du prisme océanique et l'écaillage crustal de la plaque continentale subduite. Pour l'Himalaya, nous avons montré qu'il est possible de reconstruire un trajet pression-température continu à partir d'images chimiques en utilisant notre nouvel outil : XMapTools.

L'etude geomorphologique fait ressortir deux points particuliers aux massifs de roches metamorphiques tres redressees : l'influence des structures planaires des roches sur la localisation des vallees secondaires et le role de ces memes structures dans l'evolution dissymetrique des vallees qui leur sont paralleles. Les formations superficielles de versant sont constituees de paleosols rougeatres tronques, de formations rubefiees deplacees, d'arenes non rubefiees en place et de sols peu evolues de type ranker. Les observations experimentales sur le drainage des sols soulignent l'influence de la relation entre la pente topographique et la direction des structures planaires des roches sur la circulation des eaux. Les exportations en solution des rankers proviennent essentiellement des apports d'elements mineraux atmospheriques et du fonctionnement des cycles biogeochimiques. Les investigations hydrogeochimiques mettent en evidence la remontee d'elements mineraux par la vegetation et la presence occulte de roches sedimentaires dans les bassins-versants. Sur gneiss, micaschistes et leptynites, l'alteration actuelle des roches metamorphiques porte en moyenne sur 5,3 a 9,4 tonnes d'oxydes km2 an. Elle presente un caractere nettement bisiallitique (re d'y. Tardy = 3,0 a 3,2). Les vitesses de desodisation totale des roches atteignent des valeurs tres elevees : 18 a 30 mm 1000 ans. De l'examen des vitesses obtenues, il ressort notamment qu'une forte porosite d'interstices des roches, lorsqu'elle se traduit par une evapotranspiration plus elevee, ne constitue pas un facteur globalement favorable a l'alteration. Les mesures de l'erosion mecanique des sols, realisees a differentes echelles spatiales, montrent que les pertes de terre sont negligeables sous couvert vegetal, alors qu'elles atteignent 1600 t km2 an en moyenne sur une parcelle defrichee. Les analyses granulometriques enseignent que depuis le debut de leur formation, les rankers ont perdu entre 0 et 35% seulement des materiaux mineraux initiaux. La minceur des formations superficielles recentes s'explique donc, malgre l'efficacite de l'alteration actuelle, par la modestie de l'arenisation depuis la fin de la derniere periode glaciaire.

La compréhension de l'évolution des chaînes de montagnes nécessite la reconstruction des chemins pression-température-temps suivis par les roches métamorphiques. La datation U-Pb est souvent utilisée pour dater des événements métamorphiques, mais le lien entre les conditions du métamorphisme et l'âge fourni par les datations U-Pb sur zircon n'est pas direct. Les isotopes de l'oxygène sont proposés dans cette étude pour mettre en relation la croissance du zircon avec celle du grenat dans les roches métamorphiques du domaine égéen. L'étude de quatre échantillons de l'île de Naxos a montré que cette relation est possible si (i) l'équilibre isotopique de l'oxygène est atteint entre le grenat et le zircon au moment de leur formation et (ii) le grenat et le zircon sont restés clos pour l'oxygène et le plomb après leur formation. Cette méthode a permis de dater le début de l'exhumation des roches métamorphiques de Naxos entre 40 et 60 Ma, et le début du chemin rétrograde entre 13 et 19 Ma. A Ikaria et à Naxos, la croissance préférentielle du zircon entre 40 et 60 Ma localisée dans des roches provenant de zones riches en schistes indique que la pression et les circulations de fluides sont les paramètres qui ont favorisé la formation des zircons pendant le métamorphisme
The knowledge of pressure - temperature - time paths in metamorphic rocks is necessary to the understanding of orogenic belts evolution. U-Pb method is commonly used for dating metamorphic events, but the link between metamorphic conditions and ages obtained on zircon is not straightforward. Oxygen isotopes are proposed in this study for likening zircon to garnet growth in metamorphic rocks of the Aegean domain. The study of four samples from Naxos island showed that this correlation is possible if (i) isotopic equilibrium of oxygen is reached between garnet and zircon during their formation and (ii) garnet and zircon remained in closed system for oxygen and lead after their formation. This method permitted to date the beginning of the exhumation of metamorphic rocks from Naxos between 40 and 60 Ma, and the beginning of the retrograde path between 13 and 19 Ma. The preferential formation of zircon between 40 and 60 Ma in rocks localised in schist rich zones indicate that pressure and fluid circulation are the parameters that triggered zircon formation during the metamorphism

Cette thèse de doctorat présente les résultats d'études détaillées de terrain, microstructures, pétrologie et géochimie, effectuées sur deux large terrane migmatitique d'âge Varisque: l'unité Gföhl de la zone Moldanubienne, du massif de Bohême et Vosges (France). Les données ont été utilisé pour contraindre l'origine des roches migmatitiques, ainsi que permettre une meilleure compréhension du transport de produits fondus dans la croûte. Un nouveau modèle est proposé pour l'infiltration des produits fondus, à partir d'une source externe, pour expliquer (1) les variations dans l'apparence des migmatites et (2) le modèle “reactive porous melt flow” par le mouvement de produits fondus dans la croûte. Ce conception implique une infiltration de matériel à partir d'une source externe pendant l’exhumation, ou ce matériel se déplace le long des limites de grains, à travers l'ensemble du volume des roches, changeant ainsi l'apparence macroscopique et microscopique des roches
This thesis represents an outcome of detailed field, microstructural, petrological and geochemical studies on two large Variscan migmatitic terranes, Gföhl Unit of the Moldanubian Zone in Bohemian Massif and Vosges Mts. In France. Obtained data are used to constrain the origin of the migmatitic rocks and for better understanding of the melt transport in the crust. We introduce a new possible model of melt infiltration from external source to explain the variations in the migmatite appearance and “reactive porous melt flow” for the melt movement on a crustal scale. In this concept melt passes pervasively along grain boundaries through the whole rock volume and changes macroscopic and microscopic appearance of the rock. We suggest that the individual migmatite types represent different degrees of equilibration between the host rock and migrating melt. It should be emphasized, that all these processes occur along a retrograde path during exhumation of the Gföhl Unit

Les gisements de manganese du paleozoique des hautes pyrenees (france) sont associes a des jaspes a radiolaires de la base du carbonifere. Les oxydes de manganese, resultent de la transformation supergene, d'une part d'une phase carbonatee initiale (rhodochrosite), d'autre part d'une phase silicatee (rhodonite, friedelite, spessartine, tephroite,. . . ) dont la formation est incompatible avec les conditions thermodynamiques rencontrees lors de la daigenese, mais qui resultent du metamorphisme regional. A ces parageneses stratiformes des jaspes dinantiens a carbonates et silicates de manganese, s'ajoute des parageneses strictement confinees a des fissures (tardives) et constituees de rhodochrosites, friedelite, hubnerite, helvite, mn-humites, welinite et divers sulfures. Nous y avons observe des mineraux riches en vanadium (mn-v-allanite, mica a v, vuorelainenite,. . . ). Il est donc permis de penser que les gites de mangenese ont subi outre un metamorphisme regional, une alteration hydrothermale que l'on peut relier a l'une des intrusions granitiques tardivarisques (borderes, neouvielle, tramesaygues) qui affleurent a proximite

La reaction metamorphique hp, bt jd+qz ab donne des assemblages eclogitiques dans un contexte geodynamique de type subduction ou obduction. Les echantillons etudies proviennent de la zone sesia-lanzo (alpes occidentales) pour laquelle les conditions paroxysmales de temperature et de pression sont d'environ 550-600c pour 1,5-1,6 gpa. Les echantillons ont ete etudies au microscope optique et au met, afin d'examiner trois problemes: (1) relation entre reaction metamorphique et deformation; (2) orientation des cristaux d'albite par rapport aux cristaux de jadeite a partir desquels ils se sont formes, (3) systemes de glissement des dislocations dans la jadeite. Il a ainsi ete montre que la reaction a facilite la deformation de la roche, mais que la transformation metamorphique ne semble pas dependre de l'etat de deformation. Autour des cristaux de jadeite, l'albite se forme avec une orientation quelconque dans les zones terminales, et avec une orientation relative particuliere dans les zones laterales. On montre ainsi que les directions 001 des deux mineraux sont paralleles ou presque paralleles, et que les plans d'accolement des mineraux pourraient etre (110) jd//(010)ab. Enfin, des systemes de glissement des dislocations ont ete caracterises dans la jadeite: (hko) 001 et (110) 110

L’évolution progressive des conditions thermiques enregistrées dans les roches métamorphiques suggère que la géodynamique globale est passée d’un régime archéen peu mobile à la tectonique des plaques moderne telle que nous la connaissons. La présence de styles tectonométamorphiques contrastés au Paléoprotérozoïque implique que cette période est clé et transitoire, mais le moment de l’initiation de la transition, sa durée et son expression géologique sont encore largement débattus. Un des éléments de réponse se trouve dans la croûte moyenne à inférieure qui joue un rôle primordial lors de la collision continentale en stabilisant la masse orogénique en réponse au raccourcissement. La quantification du métamorphisme des séquences supracrustales de cet âge sert alors de base à la compréhension des processus accrétionnaires qui s’opèrent au cœur des orogènes en particulier d’âge paléoprotérozoïque, et permet à la fois de discuter du comportement des géochronomètres lors d’épisodes d’anatexie prolongés et d’investiguer la nature des terranes granulitiques. Une approche pétrochronologique quantitative est appliquée sur des séquences supracrustales de l’Orogène Trans-Hudson (OTH), combinant des observations de terrain, de la pétrographie optique, de la microcartographie élémentaire SEM-MLA et microXRF, de la géochimie des éléments majeurs et traces EPMA et LA-ICP-MS, de la modélisation d’équilibres de phases, et de la géochronologie Lu-Hf sur grenat et U-Pb sur zircon, monazite et rutile. Les résultats permettent de définir des chemins Pression-Température-temps-Chimie-Déformation (P-T-t-X-D) et de quantifier le métamorphisme prograde et rétrograde, l’initiation, la durée et les conditions d’épisodes de fusion partielle, ainsi que les taux d’enfouissement et d’exhumation. Finalement, nos résultats permettent d’estimer l’initiation de la collision continentale par un enregistrement métamorphique direct et s’insèrent dans la. Cette thèse s’intéresse au matériel de croûte moyenne provenant du sud-est de la Province du Churchill (SEPC), une branche de l’OTH coincée entre les cratons du Supérieur et Nord Atlantique qui affleure au Québec et au Labrador, Canada. Un échantillonnage ciblé le long d’un transect est-ouest permet de retracer l’histoire tectonométamorphique de la province, principalement affectée par l’épisode orogénique trans-husonien entre ~1900 et 1800 Ma. L’empreinte métamorphique de l’OTH est diachrone d’un bord à l’autre du SEPC, et principalement enregistrée dans les deux ceintures orogéniques du Nouveau Québec et des Torngat. On estime l’âge de la collision continentale à ~1885 Ma dans l’Orogène des Torngat et argumente que la marge occidentale du craton Nord Atlantique n’a pas été remobilisée durant cet épisode. Le collage des domaines de Kuujjuaq et de George, deux blocs crustaux du centre de la province, est daté à ~1836 Ma. La collision continentale dans l’ONQ est estimée autour de 1800 Ma et associée au développement d’une discontinuité tectonométamorphique entre la plaque supérieure de l’Orogène du Nouveau Québec (Domaine de Kuujjuaq) et son propre bassin d’avant-pays (Zone Rachel-Laporte) en réponse au raccourcissement. Une exception métamorphique est enregistrée dans le Complexe de Mistinibi, un des blocs lithotectoniques paléoprotérozoïques du SEPC, où l’épisode granulitique est daté autour de ~2100 Ma. On avancedes arguments pétrochronologiques datant le métamorphisme prograde à ~2150 Ma suivi d’une longue histoire suprasolidus (~55-70 Ma) entre 2140 et 2070 Ma. Nous interprétons que ce domaine a agi comme un bloc restitique rigide placé en position super-crustale lors de l’évènement majeur hudsonien, ce qui a permis de préserver son histoire métamorphique et empêché une remobilisation subséquente. Dans l’ensemble, ce modèle diachrone de collisions et collages crustaux successifs est en accord avec un régime accrétionnaire à collisionnel en contexte modérément chaud. Le SEPC expose alors des caractéristiques communes à des régimes tectoniques archéens et à la tectonique des plaques moderne.
L’évolution progressive des conditions thermiques enregistrées dans les roches métamorphiques suggère que la géodynamique globale est passée d’un régime archéen peu mobile à la tectonique des plaques moderne telle que nous la connaissons. La présence de styles tectonométamorphiques contrastés au Paléoprotérozoïque implique que cette période est clé et transitoire, mais le moment de l’initiation de la transition, sa durée et son expression géologique sont encore largement débattus. Un des éléments de réponse se trouve dans la croûte moyenne à inférieure qui joue un rôle primordial lors de la collision continentale en stabilisant la masse orogénique en réponse au raccourcissement. La quantification du métamorphisme des séquences supracrustales de cet âge sert alors de base à la compréhension des processus accrétionnaires qui s’opèrent au cœur des orogènes en particulier d’âge paléoprotérozoïque, et permet à la fois de discuter du comportement des géochronomètres lors d’épisodes d’anatexie prolongés et d’investiguer la nature des terranes granulitiques. Une approche pétrochronologique quantitative est appliquée sur des séquences supracrustales de l’Orogène Trans-Hudson (OTH), combinant des observations de terrain, de la pétrographie optique, de la microcartographie élémentaire SEM-MLA et microXRF, de la géochimie des éléments majeurs et traces EPMA et LA-ICP-MS, de la modélisation d’équilibres de phases, et de la géochronologie Lu-Hf sur grenat et U-Pb sur zircon, monazite et rutile. Les résultats permettent de définir des chemins Pression-Température-temps-Chimie-Déformation (P-T-t-X-D) et de quantifier le métamorphisme prograde et rétrograde, l’initiation, la durée et les conditions d’épisodes de fusion partielle, ainsi que les taux d’enfouissement et d’exhumation. Finalement, nos résultats permettent d’estimer l’initiation de la collision continentale par un enregistrement métamorphique direct et s’insèrent dans la. Cette thèse s’intéresse au matériel de croûte moyenne provenant du sud-est de la Province du Churchill (SEPC), une branche de l’OTH coincée entre les cratons du Supérieur et Nord Atlantique qui affleure au Québec et au Labrador, Canada. Un échantillonnage ciblé le long d’un transect est-ouest permet de retracer l’histoire tectonométamorphique de la province, principalement affectée par l’épisode orogénique trans-husonien entre ~1900 et 1800 Ma. L’empreinte métamorphique de l’OTH est diachrone d’un bord à l’autre du SEPC, et principalement enregistrée dans les deux ceintures orogéniques du Nouveau Québec et des Torngat. On estime l’âge de la collision continentale à ~1885 Ma dans l’Orogène des Torngat et argumente que la marge occidentale du craton Nord Atlantique n’a pas été remobilisée durant cet épisode. Le collage des domaines de Kuujjuaq et de George, deux blocs crustaux du centre de la province, est daté à ~1836 Ma. La collision continentale dans l’ONQ est estimée autour de 1800 Ma et associée au développement d’une discontinuité tectonométamorphique entre la plaque supérieure de l’Orogène du Nouveau Québec (Domaine de Kuujjuaq) et son propre bassin d’avant-pays (Zone Rachel-Laporte) en réponse au raccourcissement. Une exception métamorphique est enregistrée dans le Complexe de Mistinibi, un des blocs lithotectoniques paléoprotérozoïques du SEPC, où l’épisode granulitique est daté autour de ~2100 Ma. On avancedes arguments pétrochronologiques datant le métamorphisme prograde à ~2150 Ma suivi d’une longue histoire suprasolidus (~55-70 Ma) entre 2140 et 2070 Ma. Nous interprétons que ce domaine a agi comme un bloc restitique rigide placé en position super-crustale lors de l’évènement majeur hudsonien, ce qui a permis de préserver son histoire métamorphique et empêché une remobilisation subséquente. Dans l’ensemble, ce modèle diachrone de collisions et collages crustaux successifs est en accord avec un régime accrétionnaire à collisionnel en contexte modérément chaud. Le SEPC expose alors des caractéristiques communes à des régimes tectoniques archéens et à la tectonique des plaques moderne.
The secular changes of thermal conditions recorded by metamorphic rocks suggest that the Earth’s geodynamic regime transitioned froman Archean stagnant lid toward the modern global plate tectonic regime. The occurrence of contrasting tectonometamorphic styles during the Paleoproterozoic Era imply that this time period was a pivotal point but the timing, duration and geological expression of this geodynamic transition are still debated. Some of the answers occur in the middle-to-lower crustal rock record which plays a major role during collision as it accommodates the shortening and stabilizes the whole orogenic structure. Thus, themetamorphic record of supracrustal sequences constitutes a direct window on the accretionary processes that occur in the core of Paleoproterozoic orogens and the nature of granulitic terranes. We apply a systematic integrated petrochronology approach that combines field work; optical petrography; SEM-MLA and micro XRF mapping; EPMA and LA-ICP-MS major and trace element chemistry; phase equilibria modeling; and Lu-Hf garnet and U-Pb zircon, monazite, rutile geochronology on supracrustal sequences from the Paleoproterozoic Trans-Hudson Orogen (THO). The results are integrated interm of quantitative PressureTemperature-time-chemistry-Deformation (P-T-t-X-D) paths that enable to asses prograde and retrograde metamorphic conditions, on set, duration and conditions of anatexis, burial and exhumation rates, and to discuss the behaviour of geochronometers during long-lived anatexis episodes. Our results also provide a robust framework to date the continental collision initiation by direct prograde metamorphic record. This thesis investigates mid-crustal material from the Southeastern Churchill Province (SECP), a branch of the THO squeezed between the Superior and North Atlantic cratons that outcrops in Québec and Labrador, Canada. A systematic sampling along a west-to-east transect of the SECP serves as the basis for deciphering its tectonometamorphic history, mainly related to the THOepisode at ~1900-1800 Ma. The THOmetamorphic imprint is diachronous from one side of the SECP to the other, and principally recorded in the New Quebec (NQO) and Torngat (TO) orogenic belts bounding the province. We argue that continental collision in the TO was initiated at c. 1885 Ma and that the occidental margin of the North Atlantic Cratonwas not remobilized during this event. We date the collage and amalgamation of the Kuujjuaq and George River domains, two lithotectonic blocks in the centre of the province, at 1836 Ma. We estimate the continental collision in the NQO at 1800 Ma and highlight the presence of a tectonometamorphic discontinuity between the upper plate of the NQO (Kuujjuaq Domain) and its own foreland basin (Rachel-Laporte Zone) that developed as a response to the horizontal shortening. A metamorphic exception is recorded in one of the Paleoproterozoic lithotectonic blocks, the Mistinibi-Raude Domain, whose granulitic episode is estimated around ~2.1 Ga. We provide petrochronologic arguments for subsolidus prograde metamorphism at ~2150 Ma, and a long-lived mid-crustal partial melting history from 2140 to 2070 Ma (~55-70 Myr). We interpret that this domain has acted as a rigid restitic block in a superstructural position during the 1.9-1.8 Ga THO, which has prevented its remobilization and any loss of its early metamorphic record. This diachronic model of successive collisions and crustal amalgamations agrees with an accretionary to collisionnal tectonic regime in a moderate thermal environment. The SECP exposes metamorphic and architectural features from Archean and modern plate tectonic regimes.
The secular changes of thermal conditions recorded by metamorphic rocks suggest that the Earth’s geodynamic regime transitioned froman Archean stagnant lid toward the modern global plate tectonic regime. The occurrence of contrasting tectonometamorphic styles during the Paleoproterozoic Era imply that this time period was a pivotal point but the timing, duration and geological expression of this geodynamic transition are still debated. Some of the answers occur in the middle-to-lower crustal rock record which plays a major role during collision as it accommodates the shortening and stabilizes the whole orogenic structure. Thus, themetamorphic record of supracrustal sequences constitutes a direct window on the accretionary processes that occur in the core of Paleoproterozoic orogens and the nature of granulitic terranes. We apply a systematic integrated petrochronology approach that combines field work; optical petrography; SEM-MLA and micro XRF mapping; EPMA and LA-ICP-MS major and trace element chemistry; phase equilibria modeling; and Lu-Hf garnet and U-Pb zircon, monazite, rutile geochronology on supracrustal sequences from the Paleoproterozoic Trans-Hudson Orogen (THO). The results are integrated interm of quantitative PressureTemperature-time-chemistry-Deformation (P-T-t-X-D) paths that enable to asses prograde and retrograde metamorphic conditions, on set, duration and conditions of anatexis, burial and exhumation rates, and to discuss the behaviour of geochronometers during long-lived anatexis episodes. Our results also provide a robust framework to date the continental collision initiation by direct prograde metamorphic record. This thesis investigates mid-crustal material from the Southeastern Churchill Province (SECP), a branch of the THO squeezed between the Superior and North Atlantic cratons that outcrops in Québec and Labrador, Canada. A systematic sampling along a west-to-east transect of the SECP serves as the basis for deciphering its tectonometamorphic history, mainly related to the THOepisode at ~1900-1800 Ma. The THOmetamorphic imprint is diachronous from one side of the SECP to the other, and principally recorded in the New Quebec (NQO) and Torngat (TO) orogenic belts bounding the province. We argue that continental collision in the TO was initiated at c. 1885 Ma and that the occidental margin of the North Atlantic Cratonwas not remobilized during this event. We date the collage and amalgamation of the Kuujjuaq and George River domains, two lithotectonic blocks in the centre of the province, at 1836 Ma. We estimate the continental collision in the NQO at 1800 Ma and highlight the presence of a tectonometamorphic discontinuity between the upper plate of the NQO (Kuujjuaq Domain) and its own foreland basin (Rachel-Laporte Zone) that developed as a response to the horizontal shortening. A metamorphic exception is recorded in one of the Paleoproterozoic lithotectonic blocks, the Mistinibi-Raude Domain, whose granulitic episode is estimated around ~2.1 Ga. We provide petrochronologic arguments for subsolidus prograde metamorphism at ~2150 Ma, and a long-lived mid-crustal partial melting history from 2140 to 2070 Ma (~55-70 Myr). We interpret that this domain has acted as a rigid restitic block in a superstructural position during the 1.9-1.8 Ga THO, which has prevented its remobilization and any loss of its early metamorphic record. This diachronic model of successive collisions and crustal amalgamations agrees with an accretionary to collisionnal tectonic regime in a moderate thermal environment. The SECP exposes metamorphic and architectural features from Archean and modern plate tectonic regimes.

Le Rif, au Maroc, et les Cordillères Bétiques, en Espagne, constituent la terminaison occidentale des chaînes alpines méditerranéennes. Les nouvelles données structurales et métamorphiques collectées dans les zones internes du Rif et les Cordillères Bétiques (Domaine d'Alboran) permettent de dresser un schéma d'évolution commun pour l'exhumation du complexe Sebtide-Alpujarride caractérisée par une extension globalement N-S durant l'Oligocène et le début du Miocène. Cette déformation est associée à une décompression essentiellement isotherme dans les unités de haute-pression basse-température et s'effectue probablement entre 29 et 20 Ma pour les unités rifaines. Dans la partie inférieure du complexe, l'amincissement est contemporain de conditions de haute-température basse-pression et un fort événement thermique est enregistré jusqu'à de faibles profondeurs au Miocène. De nouvelles données collectées dans le Rif externe montre que les unités Temsamane ont également enregistré un métamorphisme de moyenne-pression basse-température dont l'âge minimum serait de 23-20 Ma. L'exhumation de ces unités est caractérisée par des cisaillements vers l'WSW et s'est probablement déroulée entre 17 et 8 Ma. Ces nouvelles données permettent de proposer un schéma d'évolution pour l'arc bético-rifain, caractérisée tout d'abord par une subduction vers le Nord de la plaque africaine probablement durant l'Eocène. Un partie des unités ont ensuite été exhumées durant l'Oligo-Miocène avec une extension globalement N-S. Au Miocène, l'exhumation est caractérisée par une direction d'extension globalement E-W mettant en évidence un changement du régime de subduction à cette période
The Rif in northern Morocco and the Betic Cordilleras in southern Spain represent the western termination of the Alpine Mediterranean orogen. New structural and metamorphic data collected in the internal zones of the Rif and the Betic Cordilleras (Alboran Domain) allow us to draw a common tectonic framework for the exhumation of the Sebtide-Alpujarride Complex characterized by a roughly N-S direction of extension. P-T estimates in the high-pressure low-temperature (HP-LT) units of this complex show that this deformation is associated with nearly isothermal decompression, which probably took place between 29 and 20 Ma. In the lowermost levels of this complex, ductile thinning is coeval with high-temperature low-pressure (HT-LP) condition and a strong thermal event is recorded in the whole crustal sequence during the Miocene. New data from the external Rif show that the Temsamane units have recorded medium-pressure low-temperature with a minimum age of 23-20 Ma. The exhumation of these units is characterized by top-to-the-WSW senses of shear and is probably clustered between 17 and 8 Ma. These new data allow proposing an evolution scheme for the betico-rifan arc, first characterized by the subduction towards the north of the African plate probably during the Eocene. Then, the Alpujárride and Sebtide units were exhumed during the Oligocene and the Early Miocene with a roughly N-S direction of extension. During the Miocene, the exhumation is characterised by an E-W direction showing that the subduction regime probably change during that period

Les semelles métamorphiques sont des unités d’origine océanique (≤ 500 m d’épaisseur) situées à la base des grandes ophiolites obductées (≤ 20 km d’épaisseur). Ces unités sont caractérisées par un gradient métamorphique inverse, où les conditions de pression (P) et de température (T) de cristallisation augmentent de la base vers le contact avec l’ophiolite sus-jacente : depuis 500±100˚C et 0.5±0.2 GPa jusqu'à 800±100˚C et 1.0±0.2 GPa. Formées et exhumées au cours des 2 Ma suivant l’initiation des subductions océaniques, les semelles sont des témoins directs de leur dynamique précoce. Les assemblages minéralogiques qu’elles portent et leur déformation fournissent des contraintes majeures, et rares, sur l’évolution de la structure thermique et sur le comportement mécanique de l’interface de subduction naissante. Au terme d'une étude pétrologique, (micro-) structurale et expérimentale sur les amphibolites naturelles de la semelle de Semail (Oman, UAE) et synthétisées en laboratoire, nous proposons un modèle où la semelle métamorphique résulte d’épisodes multiples d’accrétion d’unités homogènes en P–T (donc sans gradient métamorphique) au cours des premières étapes de subduction océanique. L’écaillage subséquent résulte de changements majeurs dans la distribution de la déformation, du fait des variations des propriétés mécaniques des roches à l’interface de subduction lors de son équilibration thermique et de l’augmentation au cours du temps de la proportion de sédiments entrant en subduction. Ce modèle rend compte d’une grande complexité thermique et mécanique à l’interface de subduction, encore insuffisamment examinée dans les études numériques actuelles
Metamorphic soles are m to ~500 m thick tectonic slices welded beneath most large-scale ophiolites (usually ≤ 20 km thick). They typically show a steep inverted metamorphic structure where the pressure (P) and temperature (T) conditions of crystallization increase upward, from the base of the sole (500±100ºC at 0.5±0.2 GPa) to the contact with the overlying peridotite (800±100ºC at 1.0±0.2 GPa). Soles are interpreted as a result of heat transfer from the incipient mantle wedge toward the nascent slab during the first My of intra-oceanic subduction. Metamorphic soles are therefore direct witnesses of petrological processes during early subduction. Their mineralogical assemblage and deformation pattern provide major constraints on the evolution of the thermal structure, on the migration of fluids and on the effective rheology along the nascent slab interface. We present a detailed petrological, (micro-)structural and experimental study, with refined P–T estimates obtained with pseudosection modelling and EBSD measurements, on the garnet-bearing and garnet-free (natural and synthetized) amphibolite. We suggest a new tectonic–petrological model for the formation of metamorphic soles below ophiolites, which involves the stacking of several homogeneous slivers (without any T gradient) of oceanic crust to form the present-day structure of the sole. These successive thrusts are the result of rheological contrasts between the slab material and the peridotites of the upper plate as the plate interface progressively cools. This model outlines the thermal and mechanical complexity of the early subduction dynamics, and highlights the need for more refined numerical modelling studies

Dans le massif de Rocroi (Ardenne, France), des filons de dolérite et leur encaissant gréso-pélitique ont subi un métamorphisme varisque en faciès schistes verts (450-300°C, 250-100 MPa). Les filons les plus épais comme celui de la "Grande Commune" montrent une différenciation chimique, minéralogique et texturale progressive et continue entre coeur et bordure. Le premier assemblage métamorphique, à actinote, oligoclase, épidote, chlorite et ilménite est préservé uniquement au coeur. Il a été remplacé dans les bordures par un assemblage synchrone de la schistosité, à quartz, calcite, chlorite, albite et rutile. Les inclusions fluides de veines synschisteuses à quartz-calcite-chlorite ont enregistré le piégeage successif de trois familles de fluides appartenant aux systèmes de composition H2O~sels~N2-CH4-C02, N2-CH4( -C02) et H2O-NaCI. Le premier fluide est responsable des transformations chimiques et minéralogiques de la diabase. Les quantités de CO2 et de H2O consommées par les réactions et quantifiées par des bilans de matières impliquent l'infiltration de l'éponte par un volume de fluide qui vaut au moins 1,8 fois celui de la roche. Malgré ce flux important, les différences de XC02 entre les inclusions primaires des veines et celles des quartz de l'encaissant du filon montrent que la composition du fluide dans le filon est resté largement contrôlée par le pouvoir tampon des réactions. Les constituants volatils des inclusions (N2, CH4 et CO2) proviennent de la déstabilisation de micas riches en ammonium et de graphite présents dans les schistes encaissant. La déformation est le principal moteur de la mobilisation des fluides au cours de l'évolution rétrograde.

L'etude geochimique des roches metamorphiques du limousin a permis de distinguer quatre formations orthoderivees et de les comparer. Le cogenetisme de l'ensemble des facies suit un processus de cristallisation fractionnee. Le caractere peralumineux de l'arc de la dronne en fait une source potentielle de leucogranites uraniferes. Les formations paraderivees sont representees par 3 unites micaschisteuses et 2 formations gneissiques. Les elements en trace permettent de designer un environnement tectonique instable en bordure d'un continent de type arc insulaire continental pour les materiaux sources des formations gneissiques paraderivees

L'origine et l'évolution physico-chimiques des fluides carbo-azot2s, et la reconstitution des principaux stades de production et de migration de ces fluides, ainsi que leur rôle dans les processus metallog2niques, au cours du métamorphisme constitue l'objet principal de ce mémoire. Les travaux réalisés sur trois zones métamorphiques, au Maroc (Jebilet centrales, Tichka) et au sud-ouest du massif central français, ont permis de: 1) faire un inventaire des fluides en équilibre avec les schistes noirs et leur phase de production dans des contextes de métamorphisme de contact; 2) d'aborder le rôle de ces fluides dans le contrôle des équilibres entre fluides et minéraux; 3) de proposer une chronologie relative entre les phases de migration des fluides carbo-azotés et des fluides sans espèces volatiles, en relation avec la mise en solution et le dépôt de l'uranium (bondons), de l'or (Tichka) et du graphite (Jebilet). Ce travail basé essentiellement sur l'étude des fluides du système chons, a permis d'obtenir des résultats originaux sur: 1) le calage précis des phases de production et de migration de ces fluides en fonction de l'évolution des conditions p-t-x et des dépôts de minéraux; 2) l'utilisation de plusieurs techniques nouvelles (microspectroscopie infrarouge, microsonde nucléaire) pour la caractérisation des sites de l'azote et la quantification de sa concentration; 3) la présentation d'un modèle de la genèse des minéralisations de graphite

On distingue des corps composes uniquement de perodotites mantelliques et des corps mixtes. Les massifs mixtes, les plus nombreux en limousin, contiennent tous des roches cumulatives. La coexistence a l'affleurement de tectonites et de roches cumulatives permet d'assimiler les massifs "stratifies" a des elements constitutifs d'un complexe ophiolitique. Les massifs purement matelliques sont representes par trois exemplaires; l'etude des massifs de la rebiere et du larzac montre qu'ils sont constitues de lherzolites a spinelle d'origine sous continentale, contenant des niveaux websteritiques. Ces deux types de massifs n'ont pas subi la meme evolution metamorphique. Leur mise en place est egalement differente

L'étude des circulations fluides associées à des "Metamorphic Core Complexes" a été réalisée sur les Alpes Apennins (Italie du Nord) et sur le Shuswap MCC (Canada). La structure caractéristique des MCC est définie par une unité tectonique supérieure, séparée des unités inférieures métamorphiques, par une zone de détachement. Les travaux ont mis en évidence des interactions entre plusieurs réservoirs fluides : (i) des fluides aquo-carboniques à CO2 dominant (±CH4, N2), rarement H2S, typiques d'une interaction fluide-roche en domaine métamorphique, et avec une origine profonde. (ii) des fluides aqueux d'origine météorique ou parfois plus profonde, avec une salinité variable en raison d'interactions diverses avec les encaissants. L'étude des inclusions fluides et la reconstitution des conditions de pression et température de piégeage des inclusions ont permis de retracer le chemin P-T-x suivi pour les différentes unités lithotectoniques des MCC lors des stades tardifs de leur évolution
Fluid circulation in metamorphic core complex (MCC) were studied in the Apennines Alps (North Italy) and the Shuswap MCC (Canada). The MCC geological structure is characterized by an upper unit juxtaposed with a lower metamorphic unit along a low-angle detachment. The aim of the fluid inclusion study was to determine the nature and pathways of fluids during the late evolution of MCC. Results show the presence of several fluid reservoirs and mixing processes when reservoirs are connected: (i) aqueous-carbonic fluids, with dominant CO2 ± (CH4, N2), and rarely H2S, from a deep origin, typical of fluid-rock interactions in metamorphic formations. (ii) several aqueous fluids, of meteoric or deeper origin, and with variable salinity owing to various degree of interaction with the host rocks. Reconstitution of pressure-temperature conditions during fluid inclusions trapping enables to determine the P-T-x pathway of the different lithotectonic units in late stages of MCC evolution

Etude des granulites et roches basiques associées de Madagascar et du massif central. Description des paragenèses et associations minérales soulevant le problème de la rareté du disthene et explication graphique à la diversité des associations minéralogiques. Des associations faisant intervenir des minéraux rares sont décrites: serendibite, clintonite, staurotide magnesienne, saphirine. Une étude petrogenetique d'un complexe gabbro-anorthosique sud malgache est présentée. S'appuyant sur les données pétrologiques recueillies, un modèle géodynamique d'extension lithosphérique, suivi d'un épisode compressif, il s'intègre dans le modèle collisionnel envisagé pour la ceinture mobile mozambicaine.

Le "groupe leptyno-amphibolique" de la vallee du lot est une association magmatique bimodale affectee par une evolution metamorphique de haut degre. Il est constitue des metagabbros metadolerites, pyrigarnites, eclogites et leptynites, encaisses dans un ensemble de gneiss d'origine sedimentaire et volcano-sedimentaire. La composition lithologique et les caracteres de ses constituants excluent, pour ce complexe, toute analogie avec les associations ophiolitiques; ils sont en acord avec un cadre de mise en place ensialique, dans un environnement de type marginal

La géométrie actuelle de l'est du plateau Tibétain, constitué par le Songpan Ganze et les Longmen Shan, est probablement dictée par une différence de rhéologie entre le craton du Yangtze à l'est, et le Songpan Ganze à l'ouest, qui vient buter contre la marge du craton en réponse à la collision Inde-Asie. L'histoire géodynamique de la région a été reconstituée depuis le Néoprotérozoïque, afin d'évaluer l'influence des différents cycles orogéniques sur la structure thermique, minéralogique et chimique actuelle. L'étude des massifs cristallins bordant le craton du Yangtze et de l'ophiolite de San Dao Qiao a montré que durant le Néoprotérozoïque, le craton était bordé par une marge active, avec ouverture de bassins marginaux sous l'influence de panaches mantelliques. L'étude pétrologique et structurale du complexe métamorphique de Danba permet de déterminer que lors de l'orogénèse Indosinienne (200-180Ma), l'exhumation des niveaux structuraux profonds se produit par extrusion le long d'un grand chevauchement ductile. La position des granites du Songpan Ganze par rapport aux sutures au sein du plateau Tibétain permet de proposer un double retrait de slab sous le Songpan Ganze à la fin de l'orogénèse Indosinienne qui explique la diversité des granitoïdes. Ce double retrait de slab et la différence de réponse à la contrainte entre le Songpan Ganze et le craton du Yangtze a conduit à un déchirement de slab. La délamination complète de la partie mantellique de la lithosphère du Songpan Ganze à la fin de l'orogénèse Indosinienne peut expliquer l'accolement d'une lithosphère à croûte épaisse et manteau fin contre une lithosphère cratonisée à la bordure est du plateau Tibétain
The present geometry of the Eastern Tibetan plateau, made of the Songpan Ganze terrane and the Longmen Shan range, is probably due to a rheological contrast between the Yangtze craton to the East, and the Songpan Ganze, which bump into the craton margin in response to the India-Asia collision. We reconstituted the geodynamic evolution of the area from Neoproterozoic times to present to evaluate how the different orogenic cycles influence the thermal, mineralogical and chemical structures observed today. Studies of the crystalline massifs of the western margin of the Yangtze craton and of the San Dao Qiao ophiolite show that during the Neoproterozoïc times, the craton margin was a subduction zone with opening of marginal basin due to mantle plumes. Petrologic and structural studies of the Danba metamorphic complex allow determining that during the Indosinian orogeny (200-180 Ma), exhumation mechanism of the deep structural level of the complex is an extrusion along a ductile thrust. Plutons position relative to sutures zones in the Tibetan plateau lead to a model of double slab roll-back under the Songpan Ganze at the end of the Indosinian orogeny which explain the diversity of the granites. The double slab roll-back and the difference in deformation between the Songpan Ganze and the Yangtze craton lead to a slab tear along the craton margin. The complete delamination of the lithospheric mantle under the Songpan Ganze terrane can explain the present juxtaposition of a thick crust and thin mantle lithosphere against a cratonized one

Étude de la mise en place et de la géochimie des roches constituant les trois grands ensembles lithostructuraux de la moitié orientale de la boutonnière précambrienne de Tagragra d'Akka (anti-atlas) : les granites, les roches métamorphiques et les filons basiques

Apres avoir identifie les problemes particuliers que rencontre l'hydrogeologie des petites iles, d'apres les travaux anterieurs realises dans le monde, les chapitres 2 et 3 presentent une synthese de la geologie des iles syros, tinos, paros et antiparos et un apercu du cadre climatique. Dans la serie des terrains metamorphiques constituant le sous-sol de ces iles, des zones aquiferes ont pu se mettre en place a la faveur de la fracturation tectonique et de l'alteration (gneiss, schistes) et de la karstification (marbres). La discontinuite de ces aquiferes est mise en evidence par les essais sur forages. L'etude chimique des eaux souterraines permet de demontrer que le facies de la roche n'est pas preponderant mais que l'influence marine -biseau sale et embruns- regit la qualite de ces eaux. L'implication socio-economique des eaux souterraines dans le developpement de ces iles des cyclades, fait l'objet d'un dernier chapitre

L'étude géologique du massif de fondation du futur barrage de Puylaurent (Massif Central français) a été menée en considérant que la connaissance de l'organisation structurale régionale est fondamentale pour l'interprétation des caractéristiques géotechniques du massif rocheux. Pour cela, les épisodes tectoniques qui ont faconné la région ont été analysés; ainsi ont été établis la genèse, la géométrie et les jeux des accidents résultants. Une étude structurale fine du massif rocheux cristallophyllien qui constitue la fondation du barrage a permis d'établir, outre la géométrie des déformations qu'il a subies, une filiation hiérarchique et chronologique avec les discontinuités régionales. L'existence éventuelle d'anisotropie de contraintes actuelles a été recherchée au moyen de mécanisme au foyer de séismes, de mesures de contraintes in situ et de mesures de vitesses sismisques. Celles-ci ont réussi à mettre en évidence une direction de sollicitation actuelle N*S à NNE-SSW. la confrontation des données géologiques et des résultats de travaux de reconnaissance (sondages, essais Lugeon, galeries) montre divers cas où une perméabilité élevée du massif de fondation est liée à l'orientation des sollicitations actuelles.

La compréhension des processus et des modalités de l’inversion des systèmes extensifs et plus particulièrement les domaines de marges amincies, dans les chaines de collision est un enjeu majeur. La chaîne intracontinentale des Pyrénées constitue un exemple d’inversion de marges passives hyper-amincies, associées à un métamorphisme HT-BP et intégrées dans le prisme orogénique. La première partie de cette étude est centrée sur l’étude de la répartition du métamorphisme HT-BP associé à la phase de rifting et de l’exhumation du manteau lithosphérique. L’apport des données de TRSCM a permis, dans un premier temps, de définir l’enveloppe de la ZIM caractérisée par des températures comprises entre 400 et 630°C à l’échelle de l’ensemble de la chaîne et de montrer qu’il n’existe pas de gradient significatif des températures maximales à cette échelle. Dans un second temps, cette étude a permis de mettre en évidence des sauts de température importants au travers de failles majeures et de distinguer des gradients de températures latéraux à l’échelle des différents bassins constituant la ZIM, en particulier dans l’ouest de la chaîne sur l’exemple de la Nappe de Marbres. Cette partie de l’étude montre également l’importance d’une tectonique salifère antérieure au métamorphisme de HT-BP. La seconde partie de cette étude, concernant la structure de la ZIM met en évidence trois phases de déformation, associées à l’orogenèse pyrénéenne ainsi que le rôle du niveau de décollement des évaporites du Trias supérieur dans l’allochtonie généralisée de la ZIM. De plus, les failles majeures observées dans la ZNP, montrent un mouvement inverse avec une composante décrochante sénestre. L’interprétation de l’ensemble de ces résultats suggère que la ZIM et la ZNP ne forme qu’une seule unité découplée du socle varisque au niveau du Trias supérieur et déplacée par des chevauchements plats issus de l’héritage extensif, lors du début de la convergence. Le mode de déformation est alors de type thin-skinned, puis devient, lors de la collision des deux paléomarges, de type thick-skinned, avec le développement de faille majeures associées à l’exhumation des blocs de socle (Massifs Nord-Pyrénéens) qui ont découpé l’ensemble de la ZIM
The understanding of the processes and scenarios of the inversion of extensional systems, and more specifically of hyper-extended margins, in collision thrust belts is a major issue. The intracontinental belt of the Pyrenees is an example of inversion of hyper-extended margins, associated with a HT-LP metamorphism and then integrated within the orogenic wedge. The first part of this study is focused on the distribution of the HT-LP metamorphism associated with rifting and the exhumation of lithospheric mantle. A new set of TRSCM data allows the recognition of the geometry of the IMZ, characterized with temperature ranging from 400 to 630°C and shows the absence of a regional gradient at this scale. This study then shows significant temperature gaps across major faults and distinguishes lateral temperature gradients at the scale of the different basins constituting the IMZ, especially in the westernmost part of the belt, in the Nappe des Marbres Basin. This part of the study moreover shows the importance of a salt tectonics prior to the HT-LP metamorphism. The second part shows the existence of three main tectonics phases during the Pyrenean orogeny and the role played by the Late Triassic evaporites as a decollement level in the generalized allochthony of the IMZ. A left-lateral component along the main faults within and along the boundaries of the North Pyrenean Zone (ZNP) is also shown. The interpretation of these observations is that the IMZ and ZNP form a single tectonic unit, decoupled from the Variscan basement by the decollement in the Late Triassic deposits and displaced above shallow-dipping thrust faults inherited from the rifting episode, during the first stages of the convergence. Deformation mode is then thin-skinned and becomes thick-skinned when the two paleomargins collide, with the development of major steeper faults linked with the exhumation of basement blocks (North Pyrenean Massifs) that dissected the IMZ

L'unité supérieure des gneiss représente la plus grande partie du Bas-Limousin. Elle se caractérise par la présence de nombreuses intercalations de roches basiques qui s'éparpillent dans un encaissant gneissique. Nous pouvons distinguer deux groupes d'intercalations. Le premier groupe comprend les roches à reliques magmatiques (méta-dolérites et méta-gabbros). Les reliques sont essentiellement de nature texturale et sont comparables à celles observées généralement dans les roches filoniennes (dykes et sills). Ces intercalations sont qualifiées d'autochtones car leur mise en place magmatique est syn-métamorphe. Le second groupe d'intercalations comprend les roches à paragenèse relique de métamorphisme de haute pression (anciennes éclogites). Ces intercalations sont qualifiées d'allochtones car leur mise en place est postérieure au métamorphisme de haute pression. La paragenèse pré-éclogitique est celle d'un faciès schiste vert ou amphibolite. Cela implique que la formation des éclogites s'est produite dans un domaine crustal sous l'effet d'un sous-charriage. L'ensemble des roches basiques présente un caractère chimique qui marque une évolution progressive de leur affinité magmatique. Cette dernière évolue de celle des roches tholéitiques transitionnelles à caractère continental vers celle des roches tholéitiques de type N-MORB à caractère océanique. Les caractères pétrographiques et géochimiques de ces roches, indiquent que leur mise en place s'est produite dans un environnement distensif purement continental. Cet environnement correspond à un domaine où se développe un rift.

L'Anatolie occidentale, prolongement vers l'est du domaine égéen, est constituée de plusieurs unités tectono-métamorphiques au sein desquelles affleurent des roches de haute-pression/basse température (HP-BT). Si certaines d'entre elles sont des vestiges des orogenèses Pan-Africaine et Cimmérienne, d'autres témoignent de l'orogenèse Alpine. Au Sud-Ouest de la Turquie, le massif du Menderes forme un large domaine chevauché au Nord par les unités de la zone de suture d'Izmir-Ankara, à l'Est par la Zone d'Afyon, et au Sud par les nappes lyciennes. Ce travail de thèse a permis de mettre en évidence l'existence de paragenèses à Fe-Mg-carpholite largement distribuées dans les sédiments des nappes lyciennes, ainsi que dans les séries de couverture de la partie la plus méridionale du massif du Menderes. Cette découverte révèle que ces deux complexes de nappes ont enregistré des conditions de HP-BT pendant l'orogenèse Alpine. Les conditions P-T du pic de métamorphisme sont de 10-12 kbar/400ʿC pour les nappes lyciennes, et de 12-14 kbar/470-500ʿC pour le massif du Menderes, ce qui correspond à un enfouissement d'au moins 30 km pendant le processus de subduction et d'empilement de nappes. L'analyse de la déformation ductile couplée à des calculs thermobarométriques basés sur la notion d'équilibres multiples indique que les métasédiments des nappes lyciennes ont enregistré des chemins d'exhumation distincts après le pic de métamorphisme. Les roches situées loin du contact entre les nappes lyciennes et le massif du Menderes, là où les paragenèses de HP sont préservées, ont enregistré des chemins froids (décompression en refroidissement) accompagnés de cisaillements vers le NNE liés à là zone de cisaillement d'Akçakaya. Cette zone de localisation de la déformation est un contact intra-nappe qui a fonctionné pendant les premiers stades d'exhumation des roches de HP, dans le champ de stabilité de la Fe-Mg-carpholite. En revanche, les roches situées au contact avec le massif du Menderes, là où les paragenèses de HP sont totalement rétromorphosées en chlorite et mica, ont enregistré des chemins d'exhumation plus chauds (décompression avec réchauffement) associés à un cisaillement intense vers l'est. Cette déformation s'est produite postérieurement à la mise en place des nappes lyciennes vers le sud, et est contemporaine de la réactivation du contact 'massif du Menderes/nappes lyciennes' en une zone de cisaillement majeure (la zone de cisaillement de Gerit) le long de laquelle se sont exhumées les paragenèses de HP sous des gradients plus chauds. .
Western Anatolia that represents the eastward lateral continuation of the Aegean domain is composed of several tectono-metamorphic units showing occurrences of high-pressure/low-temperature (HP-LT) rocks. While some of these metamorphic rocks are vestiges of the Pan-African or Cimmerian orogenies, others are the result of the more recent Alpine orogenesis. In southwest Turkey, the Menderes Massif occupies an extensive area tectonically overlain by nappe units of the Izmir-Ankara Suture Zone in the north, the Afyon Zone in the east, and the Lycian Nappes in the south. In the present study, investigations in the metasediments of the Lycian Nappes and underlying southern Menderes Massif revealed widespread occurrences of Fe-Mg-carpholite-bearing rocks. This discovery leads to the very first consideration that both nappe complexes recorded HP-LT metamorphic conditions during the Alpine orogenesis. P-T conditions for the HP metamorphic peak are about 10-12 kbar/400ʿC in the Lycian Nappes, and 12-14 kbar/470- 500ʿC in the southern Menderes Massif, documenting a burial of at least 30 km during subduction and nappe stacking. Ductile deformation analysis in concert with multi-equilibrium thermobarometric calculations reveals that metasediments from the Lycian Nappes recorded distinct exhumation patterns after a common HP metamorphic peak. The rocks located far from the contact separating the Lycian Nappes and the Menderes Massif, where HP parageneses are well preserved, retained a single HP cooling path associated with top-to-the-NNE shearing related to the Akçakaya shear zone. This zone of strain localization is an intra-nappe contact that was active in the early stages of exhumation of HP rocks, within the stability field of Fe-Mg-carpholite. The rocks located close to the contact with the Menderes Massif, where HP parageneses are completely retrogressed into chlorite and mica, recorded warmer exhumation paths associated with top-to-the-E intense shearing. This deformation occurred after the southward emplacement of Lycian Nappes, and is contemporaneous with the reactivation of the 'Lycian Nappes-Menderes Massif contact as a major shear zone (the Gerit shear zone) that allowed late exhumation of HP parageneses under warmer conditions. .

L’évolution tectonique de la chaine varisque méridionale est certainement moins comprise que celle de la chaine varisque de l’Europe centrale. La raison la plus importante est la rééquilibration alpine des roches varisques, qui est particulièrement puissante dans la zone axiale des Alpes. Au contraire, la rééquilibration alpine des socles varisques dans les domaines externes des Alpes n’est pas omniprésente et ils bien préservent l’héritage varisque. Pour cette raison, les domaines externes des Alpes sont importants pour comprendre la chaine varisque méridionale. Les sujets de cette Thèse sont les roches varisques du socle de l’Argentera-Mercantour (domaine helvétique), du domaine Sud-Alpine, et du Massif des Maures-Tanneron. Ce dernier a été ici considéré parce que il est le segment de chaine varisque le plus proche des Alpes et donc une excellente référence pour établir une corrélation entre le varisque "alpine" et le varisque européen. L’objectif de ce projet est la description quantitative de l’évolution tectonique varisque et alpine de ces socles. Le projet a prévu l’étude géologique-structurale du terrain à différentes échelles, intégré avec des analyses micro-structurelles et chimiques des roches et des minéraux. Les conditions métamorphiques des roches sont estimées par les méthodes de la thermo-barométrie et de la modélisation pétrologique et intégrées par des datations relatives et absoutes. Ce faisant, il a été possible de examiner différentes phases tectoniques varisques et alpines, depuis le début du Cambrien jusqu’à le Tertiaire, dans le cadre géodynamique et paléogéographique des deux chaines. Les résultats se réfèrent à quatre phases tectoniques principales, depuis la subduction de l’océan varisque jusqu’à la collision alpine
The tectonic evolution of the Southern Variscan belt is still poorly understood in comparison with that of the central European Variscan belt. That is mostly due to intense late-Variscan to Alpine re-working, which is particularly pervasive in the axial zone of the Alps. At odds, the Variscan rocks of the external domains of the Alps are little affected by the Alpine re-equilibration. For these reasons, these domains well preserve the Variscan record and are of the greatest importance for constraining the evolution of the Southern Variscan belt.This thesis is focused on the Variscan basement rocks in the Argentera-Mercantour Massif (Helvetic domain), Orobic basement (Southalpine domain), and Maures-Tanneron Massif (southern Alpine foreland). The latter is included as a benchmark for the Variscan belt just outside the Alpine area. The aim of the research is to provide new constrains on the Variscan and Alpine tectonic evolution of the external domains of the Alps, as well as of the Alpine foreland.This study required structural mapping (1:10.000 to 1:100 scale) integrated by microstructural, chemical, and mineral-chemical analyses. Metamorphic conditions that affected the Variscan basements have been estimated in terms of pressure and temperature and constrained in time by relative and absolute ages. By doing so, several stages of the Variscan and Alpine tectonics are here addressed, from early Cambrian to Tertiary times, and discussed in light of the geodynamic and paleogeographic reference models for both the Variscan and Alpine belts. The results refer to four main tectonic stages of Southern Variscan belt, from the subduction of the Variscan Ocean to the Alpine collision

On distingue deux méga ensembles : les formations dabakaliennes et birrimiennes. Les formations dabakaliennes sont caractérisées par une énergique déformation pénétrative, synchrone d'un métamorphisme largement instauré dans le faciès amphibolite mais devenant rétrograde sous le joug de l'orogénèse éburnéenne. Les formations birrimiennes, dont l'étude, beaucoup plus complète, d'ordre stratigraphique, pétrographique, minéralogique, et géochimique, permet la propositin d'un schéma d'évolution, géodynamique du birrimien

La richesse en Th et en U de la monazite en fait un excellent géochronomètre pour dater les roches magmatiques et métamorphiques de la croûte terrestre. Peu sensible à la diffusion du Pb dans sa structure cristalline, elle peut enregistrer des évènements géologiques de haute température sans risque de remise à zéro de son géochronomètre. Réservoir principal des actinides et des lanthanides, elle participe à de nombreuses réactions minéralogiques, faisant aussi d'elle un très bon traceur pétrogénétique. Coupler sa chimie à son isotopie permet donc d'interpréter précisément la nature des processus géologiques dont elle enregistre l'âge. L'étude de trois objets géologiques distincts a permis de montrer que la monazite est très sensible aux interactions avec les fluides. Ils vont induire sa dissolution partielle ou totale, suivie de la recristallisation de nouveaux grains. De multiples paramètres vont influencer son comportement face au fluide. Ainsi, à basse température (350°C - 450°C) dans un microgranite, un fluide riche en fluor et carbonates va favoriser la dissolution-précipitation de la monazite, alors qu'un fluide riche en éléments alcalins n'aura aucun effet sur elle. Par contre, à plus haute température (> 600°C) dans des roches métapélitiques, ce même fluide va induire sa dissolution-précipitation. En fonction de la mobilité du Pb, du Th et de l'U, le mécanisme de dissolution-précipitation peut avoir différents impacts sur le géochronomètre : ainsi, l'âge des grains recristallisés peut soit correspondre à l'âge du grain initial, soit dater l'interaction avec le fluide, soit n'avoir aucune signification géologique. Les systèmes isotopiques U-Pb et Th-Pb peuvent également être affectés par l'incorporation de Pb commun dans la monazite lors de sa cristallisation (jusqu'à plusieurs centaines de ppm), ce qui va artificiellement vieillir les âges enregistrés. L'ensemble de ces observations montre que l'âge enregistré par la monazite s'interprète au cas par cas. Dans l'avenir, l'optimisation de l'utilisation de la monazite comme géochronomètre doit passer par (1) une amélioration des techniques d'analyses (augmentation de la résolution spatiale pour résoudre des problèmes géologiques à l'échelle nanométrique, standardisation avec des monazites homogènes) et (2) un couplage de différents types d'analyses (chimie, datation, isotopes de l'oxygène). Ceci devrait permettre d'interpréter aux mieux les âges qu'elle enregistre.

Les zones de convergence sont des objets clés à la compréhension de la dynamique de la lithosphère. Elles sont le siège de déformations majeures comme en témoignent la concentration et l’intensité des séismes qui leur sont associées. A plus grande échelle de temps et d'espace, ces déformations résultent généralement en un empilement d’unités dont l’étude offre l'accès aux différents niveaux structuraux mis en jeu dans l'organisation de la chaîne de montagnes. Caractériser précisément la dynamique de structuration de ces unités ainsi que les paramètres contrôlant cette dynamique constitue une étape cruciale permettant d’aller plus loin, notamment quantitativement, dans notre connaissance de la dynamique lithosphérique. Cette thèse a comme double objectif (1) de préciser le comportement rhéologique des roches aux conditions Pressions-Température P-T du faciès éclogitique au sein de l' interface de subduction et (2) de caractériser et quantifier l' influence de la rhéologie de la plaque supérieure, et plus spécifiquement, le rôle de sa partie crustale, sur l'évolution spatio-temporelle des zones de convergence. Pour cela, une approche multi-disciplinaire a été utilisée. Dans un premier temps, je présente une analyse multi-échelle couplant travail de terrain et de pétrologie métamorphique qui a permis d'étudier la déformation au sein de roches HP-BT à l' interface de subduction au niveau de la klippe du Mont-Emilius (Alpes occidentales, Italie). Je détaille ensuite une étude quantitative alliant modélisation numérique thermo-mécanique 3D et 2D de zones de convergence. L'ensemble des modèles a permis d'analyser de nombreux paramètres influençant la structure rhéologique de la plaque supérieure tels que le géotherme initial, l'épaisseur de la lithosphère et de la croûte et la nature des matériaux impliqués. L'ensemble des modèles réalisés sont contraints/confrontés par/aux des données issues d'exemples naturels. Les résultats de l'étude sur des roches déformées au sein de l’interface de subduction mettent en évidence le possible comportement cassant des roches à des conditions de pression et température de l'ordre de 2.15-2.40 GPa, 500-550 °C, i.e., dans le faciès éclogitique. L’enregistrement d’un tel mode de déformation est d'une importance capitale car il remet en question le paradigme d’un comportement ductile sans résistance au niveau de l’ interface de subduction. Les résultats obtenus via les modèles numériques montrent par ailleurs que la rhéologie de la plaque supérieure, ainsi que celle de sa seule partie crustale, a une influence de premier ordre sur la dynamique globale des zones de convergence en modifiant notamment le mode de subduction, la cinématique de la fosse, le mode d'exhumation lors d'une collision, le timing de la déchirure du slab et de la formation de bassins d'arrière-arc, la répartition et l'intensité de la déformation au sein de la plaque supérieure. La combinaison des méthodes de pétrologie et de modélisation numérique a permis d'obtenir une analyse quantifiée de l' influence de la rhéologie des lithosphères impliquées dans les zones de convergence sur la dynamique de ces zones. Cette thèse présente ainsi de nouvelles contraintes à notre compréhension de la réponse mécanique de la lithosphère, en fonction de sa structuration rhéologique et de sa place au sein des zones de convergence à petite et grande échelle. Les nouvelles données présentées révèlent l' impact majeur de la rhéologie de la lithosphère dans les zones de convergence. Ce paramètre amène ainsi à reconsidérer notre vision actuelle des zones de convergence
Convergence zones are key objects to the understanding of the lithosphere dynamics. They are the location correspond to places of intense deformation as evidenced by the concentration and magnitude of recorded earthquakes. On a larger scale of time and space, these deformations generally result in nappes stacking whose study offers access to the different structural levels involved in the mountain belt structuration. Precisely characterizing the structuring dynamics of these units as well as the parameters controlling this dynamic is a crucial step that would allow in particular a better quantification of lithospheric dynamics. The aim of this thesis is twofold: (1) clarifying the rheological behavior of rocks in the Pressure-Temperature (P-T) conditions of the eclogitic facies at the subduction interface and (2) characterizing and quantifying the influence of the overriding plate rheology, and more specifically, the role of its crustal part, on the spatio-temporal evolution of convergence zones. For this, I used a multi-disciplinary approach. First, I present a multi-scale analysis combining fieldwork and metamorphic petrology, which allowed me to study the deformation within High Pressure-Low Temperature (HP-LT) rocks at the subduction interface in the Mont-Emilius klippe (Western Alps, Italy). Then, I show the results of a quantitative study combining 3D and 2D thermo-mechanical modeling of convergence zones. The entire set of models allowed me to analyze different parameters influencing the rheological structure of the overriding plate, such as the initial geotherm, the thicknesses of the lithosphere and the crust, and the nature of the involved materials. All the performed models are constrained/compared by/with data from natural examples. The results of the study on deformed rocks within the subduction interface highlight the possible brittle behavior of rocks at pressure and temperature conditions on the order of 2.15-2.40 GPa and 500-550 °C, i.e., in the eclogitic facies. The recording of such a deformation mode is of paramount importance because it challenges the paradigm of subduction interface caracterized by ductile behavior without resistance. The results obtained with the numerical models show that the rheology of the overriding plate, as well as that of only its crustal part, has a first-order influence on the overall dynamics of the convergence zones by modifying the mode of subduction, trench kinematics, the mode of exhumation during collision, the timing for slab break-off and back-arc basin formation, the location and intensity of deformation within the overriding plate. The combination of petrology and numerical modeling methods allowed me to obtain a quantified analysis of the influence of the rheology of the lithospheres involved in convergence zones on the dynamics of these zones. This thesis presents new constraints for our understanding of the mechanical response of the lithosphere at different spatial scales as a function of its rheological structure. The new data presented here reveal the major impact of the lithosphere rheology in convergence zones. This parameter leads us to reconsider our current view of the convergence zones

Le présent travail regroupe un ensemble de 4 parties distinctes, qui ont pour point commun l'analyse géochimique. La 1ère partie présente, sous la forme d'un recueil d'articles, la méthode de dilution isotopique et ses applications. En particulier, il y est traité de la théorie de la dilution isotopique, avec le détail des calculs impliqués, des avantages de cette méthode "absolue" sur les mesures comparatives, et de la puissance de la combinaison séparation chimique-dilution isotopique pour le dosage très précis des éléments en trace dans les échantillons géologiques. La 2de partie est consacrée à la séparation chimique des Lanthanides et du Hf en vue des analyses isotopiques des 2 systèmes élément radioactif -élément radiogénique Sm-Nd et Lu-Hf. Trois méthodes nouvelles de séparations sont décrites et comparées. Les protocoles analytiques utilisés dans le cas de mesures par MC -ICP-Ms sont détaillés, et les différents pièges analytiques rencontrés ont été clairement identifiés, et une solution a été proposée à chaque fois. La 3e partie décrit et caractérise divers dispositifs d'introduction de l'échantillon pour les appareils à source plasma, essentiellement axés sur la désolvatation cryogénique et l'introduction à micro-débit, et montre un exemple d'application avec un appareil MC-ICP-Ms. La 4e partie et dernière partie présente quelques unes des données géochronologiques Sm-Nd et Lu-Hf obtenues sur différents environnements métamorphiques de haut grade (granulites hercynienne en xénolites du Maroc, granulites hercynienne d'Europe Centrale (Autriche, Pologne), et éclogites de la zone de Sesia-Lanzo (Alpes). Nous y montrons que la géochronologie comparée fait face, dans le cas des roches crustales, à une complexité du comportement des géochronomètres beaucoup plus importante que ce qui est généralement admis

Deux domaines tectono-métamorphiques sont distingués dans le Sud Ouest du Congo : la chaîne précambrienne du Mayombe qui s'étend le long du littoral atlantique depuis le Gabon jusqu'au Nord de l'Angola ; le socle polycyclique de Guéna. Les séries constituant la chaîne du Mayombe sont affectées par deux phases tectoniques qui correspondent aux déformations pan-africaines caractérisées par une schistosité I de direction N130 et pendage SW, une schistosité II, subverticale, sensiblement de même direction qui replisse la première. Elles ont été affectées par un métamorphisme de moyenne pression dont l'intensité diminue progressivement d'Ouest en Est depuis le faciès amphibolite jusqu'à l'anchizone. L'ensemble des formations de la chaîne du Mayombe résulterait de l'ouverture, puis de la fermeture d'un bassin océanique s'achevant par la colision entre un socle occidental, éburnéen (socle de Guéna) et deux socles archéens orientaux (le Chaillu au Nord et le Kasaï au Sud)

Les aspects tectonometamorphiques et plutoniques du complexe metamorphique du karakorum (kmc) on ete etudies dans le secteur du chogo lungma (n. Pakistan). Quatre ensembles d'orthogneiss, repris dans l'evolution tectonometamorphique, ont ete identifies, certains presentant des similitudes avec des granitoides deja connus plus au nord : l'ensemble bukpun est un equivalent des plutons de subduction cretaces de type hunza ou ghamu bar ; l'ensemble basha d'origine crustale probable presente quelques similitudes avec le granite oligo-miocene du baltoro ; l'ensemble bolocho a des caracteres intermediaires entre des complexes subalcalins et alcalins (d'ages cretaces a paleogenes). Les caracteristiques du quatrieme (aralter) sont originales dans le karakorum. L'histoire tectonometamorphique du kmc inclut : (i) des plis isoclinaux n100e a vergence sud associes a une schistosite s1 plan axial et formes dans un regime en aplatissement dominant. Ils correspondent au pic de metamorphisme (620 - 730c pour 7,5 - 11 kbar) ; (ii) des domes allonges n100e a n140e qui reprennent et deforment s1. Ils sont associes a une evolution metamorphique principalement en decompression (7,5 a 4 kbar). Ces domes seraient issus d'une deformation heterogene avec extrusion - a composantes verticale et decrochante - le long du mkt. Ils sont contemporains de la mise en place du pluton syenitique d'hemasil, magma potassique probablement issu d'une source mantellique enrichie et ayant certainement subi une contamination crustale. Les donnees #4#0ar/#3#9ar permettent d'estimer un age de mise en place a 9 ma. Il apparait donc qu'une partie de l'evolution tectonometamorphique et magmatique du kmc est tres recente et probablement en relation avec l'activation des grands decrochements regionaux. Elle est a rapprocher de celle du haut himalaya du nanga parbat situe au sud-ouest.

Étude de la lithostratigraphie et des déformations de la région situé au nord-ouest du quadrilatère ferrifère de Minas Gerais. Elle présente deux séries supracrustales d'âge archeen et protérozoïque inférieur. Ce socle a été affecté par la mise en place de granitoïdes. Deux évènements de déformation majeurs sont relevés. Une étude isotopique permet de dater la différenciation crustale et l'orogénèse minas, les conditions pression-température du métamorphisme sont déterminées. Deux hypothèses sont envisagées pour expliquer une altération métasomatique remarquable dans le supergroupe de Rio Das Velhas

Dans le cadre de la recherche de nouvelles sources d'énergie propres et durables, nous étudions les mécanismes de formation du dihydrogène (H2) dans les environnements intra-cratoniques. Des émanations naturelles de H2 ont précédemment été décrites à proximité des dorsales médio-océaniques et des ceintures ophiolitiques. Cette production naturelle de gaz, telle que documentée dans la littérature, est étroitement liée au métasomatisme de roches ultrabasiques d'origine mantellique, riches en minéraux ferromagnésiens, à travers les réactions de serpentinisation. Au Kansas (USA), des émanations de H2 intra-cratonique ont été révélées dès les années 80 par l'étude de puits riches en H2. Nos travaux s'appuient sur un nouveau forage, D#2 (Kansas, USA), ainsi que deux forages existants depuis les années 80, Heins#1 et Scott#1 (Kansas, USA). Le puits D#2 permet d'accéder à un aquifère modérément profond (~300 m) chargé en H2. Le gaz est composé également de N2 et de CH4 tout comme le gaz issu des contextes ophiolitiques. Du He est présent en quantité substantielle -comparé aux contextes précédents- dans ces forages. Afin de comprendre les processus engendrant la production de H2 dans ce contexte géologique, de quantifier le gaz ainsi généré, et de déterminer la relation du H2 avec les autres espèces gazeuses une étude multidisciplinaire gaz/eau/roche a été réalisée. Les résultats obtenus lors de l'étude de ces fluides mis en parallèle avec le contexte géologique régional et les lithologies observées ont permis (1) de proposer différents scénarios pour expliquer les associations de gaz observées et (2) de discuter de l'origine et des processus de production du H2, de l'He, et du N2
As part of the search for new sources of clean and sustainable energy, the mechanisms for the formation of dihydrogen (H2) in intracratonic environments were studied. Natural emissions of H2 have been described in the vicinity of mid-ocean ridges and ophiolite belts. This natural gas production, as documented in the literature, is closely related to the metasomatism of mantle rocks which are rich in mafic minerals, through the serpentinization reaction. In Kansas (USA), intracratonic H2 seepages were revealed in the 80’s by studies of H2-rich wells. Our work is based on a new borehole D#2 (Kansas, USA), and two boreholes previously studied in the 80s, Heins#1 and Scott#1 (Kansas, USA). The D#2 well provides access to a moderately deep aquifer (~ 300 m) loaded with H2. The gas is also composed of N2 and CH4 similarly to the gases issued from ophiolitic contexts. Helium is present in substantial quantities -compared to preceding contexts- in these boreholes. A multidisciplinary gas/water/rock study was carried out to understand the processes generating the production of H2 in this geological setting, to quantify the gas so generated, and to determine the relationship of H2 with other gaseous species. The results of these studies in parallel with the regional geological setting and observed lithology allowed (1) to propose several scenarios to explain the observed associations of gas and (2) to discuss the origin and production process of H2, He and N2

La pétrographie des pyroxénites à grenat du massif orogénique de Beni Bousera (Rif, Maroc) apporte des informations sur les modalités de son exhumation. Les pyroxénites à grenat contenant des agrégats de graphite se sont bien formées à des profondeurs asthénosphériques comme en atteste la découverte de microdiamants préservés dans ces agrégats. Les diamants millimétriques, précurseurs de ces agrégats, composaient la paragenèse primaire de ces pyroxénites avec le grenat et les pyroxènes, comme l’indique la composition des inclusions de silicate contenues dans les agrégats de graphite. Les silicates primaires enregistrent des températures supérieures à 1200°C. Une première phase de remontée asthénosphérique conduit à la graphitisation du diamant. Puis, la décomposition des pyroxènes primaires en lamelles de Cpx, d’Opx et de grenat se produit dans une lithosphère amincie et chaude d’une épaisseur de 80-100 km. La croissance des grenats secondaires a lieu sous la température de blocage des échanges Mg-Fe entre grenat et pyroxènes, estimée à environ 1050°C (à 15-20 kbar). Des couronnes de symplectite se développent autour du grenat lorsque le massif atteint la base de croûte continentale constituée de kinzigite, à une profondeur de 30-40 km. La présence d’amphibole, de plagioclase et de films de silicate préservés dans les agrégats de graphite témoigne d’un évènement de réchauffement tardif, responsable de la fusion partielle des pyroxénites en présence d’eau. La présence d’amphibole et de phlogopite dans une webstérite à grenat et dans une péridotite à spinelle témoigne d’une série d’évènements métasomatiques mantelliques ayant affecté le massif au cours de son exhumation
The petrological study of garnet pyroxenites from the orogenic Beni Bousera massif (Rif, Morocco) brings important constraints on the conditions of its uplift. The garnet pyroxenites which contain graphite aggregates formed at asthenospheric levels, as indicated by the preservation of submicrometric diamonds in these aggregates. The original macrodiamonds belonged to the primary paragenesis along with garnet and pyroxenes as indicated by the composition of silicate inclusions now included in the aggregates. The primary silicates record temperatures in the order of 1200°C but could have formed at higher temperature. A first stage of uplift in the asthenosphere probably led to the graphitization of diamond. Further on, within a thinned and hot lithosphere (80-100 km thick), primary clinopyroxene first decomposed into lamellar Cpx and Opx before garnets were further exsolved. The growth of these secondary garnets took place below the blocking temperature of Mg-Fe exchanges between garnet and pyroxenes (ca. 1050°C at 15-20 kbar). Symplectite rims formed around garnet while the massif reached the lower crustal levels composed of kinzigite, at a depth of around 30-40 km. A late heating event led to partial melting of the pyroxenites as evidenced by the presence of silicate films preserved in the graphite aggregates and the occurrence of interstitial amphibole and plagioclase. Previous events of mantle metasomatism are testified by the presence of amphibole and phlogopite in a garnet websterite and in a spinel peridotite

La rupture des versants rocheux est une source de risque majeur dans toutes les regions montagneuses. Les terrains metamorphiques anisotropes presentent tout l'eventail des mecanismes de deformation, lesquels sont analyses dans la premiere partie de ce travail a partir d'exemples europeens. L'etude pluridisciplinaire des ruines de sechilienne, presentee en seconde partie, revet un interet particulier du fait de la complexite du phenomene et par l'ampleur des moyens d'auscultation et de surveillance mis en uvre pendant une decennie (1988-1998). Nous avons menees trois approches complementaires : geologique, geomecanique, hydrogeologique. L'approche geologique a permise une description fine de la structure du versant a toutes les echelles. L'approche geomecanique a consiste a elaborer un modele structural simplifie et a tester numeriquement differentes hypotheses par la methodes des elements distincts. Ceci nous autorise a proposer un mecanisme en accord qualitatif avec les observations de terrain et les mesures de deplacement. Ce mecanisme de rupture interne, controle par les grandes familles de discontinuites preexistantes, induit des concentrations de contrainte et des efforts de traction pouvant provoquer un endommagement progressif et irreversible du massif. Enfin, l'approche hydrogeologique s'est attachee a analyser le debit, la temperature ainsi que la composition chimique et isotopique des eaux du massif, pour preciser leur origine et leur mode d'ecoulement. En couplant les trois approches, on a pu proposer un modele hydromecanique global expliquant l'influence de la pluviometrie sur le rythme de la deformation du versant. Des pistes sont avancees pour etudier la geometrie probable de la rupture. Par contre, la prevision de la date de la rupture reste hors d'atteinte. Enfin, l'observation du versant sud de la toura, a saint-christophe-en-oisans, suggere que le mecanisme de rupture interne pourrait etre plus repandu qu'on ne le croit.

La chaîne varisque des Pyrénées représente une région de choix pour analyser l'ensemble des processus. En effet des complexes ultramafiques (UM) et mafiques (M) apparaissent dans de nombreux massifs situés à différents niveaux structuraux de la croûte. Le massif nord-pyrénéen du Castillon constitue l'exemple type de massif granulitique où les formations UM et M affleurent largement et présentent de bonnes conditions de fraicheur. Dans la coupe du Couret du Loup on observe au sein des leptynites une série de sills et de corps d'extension décamétrique et d'épaisseur métrique. A la base de la coupe ces sills sont formées par des UM (dunites, harzburgites, orthopyroxénites). Ils sont surmontés par une série mafique avec de la base au sommet : - des norites alternant avec des amphibolites dites de type 1 ; - des alternances de lits ou de bancs de norites, gabbro-norites, gabbros et amphibolites dites de type 2 ; aux amphibolites de type 2 sont associées des niveaux de roche à saphirine qui deviennent relativement abondants dans la partie haute de la coupe. Dans le massif de Gavarnie-Héas situé dans la Zone Axiale des Pyrénées centrales les roches UM et M constituent au sein des formations anatectisées infrasiluriennes de la croûte moyenne des enclaves métriques et des massifs kilométriques : le massif des Gloriettes formé essentiellement de norites, avec des enclaves de roches UM ; le massif de Troumouse formé principalement de diorites avec des enclaves de norites et le massif de l'Aguila formé de diorites avec des enclaves de norites et d'hornblendites. La comparaison entre les roches UM et M de la croûte inférieure (massif de Castillon) et celles de la croûte moyenne (massif de Gavarnie) montre qu'elles sont très différentes au niveau du gisement, au niveau pétrographique et minéralogique, au niveau géochimique (majeurs et terres rares) et au niveau isotopique. Ces deux séries ne peuvent pas provenir du même évènement magmatique. Il faut donc envisager une origine et une évolution différentes du magmatisme basique varisque d'une part dans les Massifs Nord-Pyrénéens et d'autre part dans la Zone Axiale des Pyrénées Au cours de l'orogenèse varisque dans le massif nord pyrénéen du Castillon on observait la cristallisation d'une série ultrabasique-basique directement issue d'une fusion mantellique alors qu'au niveau de Gavarnie on observait la cristallisation d'une série plus évoluée issue de la fusion d'un matériel basique et felsique mis en place antérieurement (Ordovicien?) dans la croûte inférieure. Le processus de cristallisation des roches mafiques s'achève dans les deux massifs au Permien inférieur
In the Variscan Pyrenees DM and M magmatic complexes occur in various geological context and crustallevels. In the North Pyrenean the Castillon Massif consists of numerous sills of ultramafic (UM) and mafie (M) rocks intruded within granulitic metasedimentary rocks (leptynites and kinzigites). In the cross section of the Couret du Loup the succession of the different petrographie facies and their relationship can be observed. At the bottom of the cross section occur UM rocks (dunites, harzburgites, orthopyroxenites). They are overlayed by a mafic series. With from the bcttom to the top: norites alternating with type 1 amphibolites; alternations of layers of norites, gabro-norites, gabbros and type 2 amphibolites; type 2 amphibolites are associated with of sapphirine-bearing rocks more frequent in the top of the section. In the Gavarnie-Heas dome located in the Axial Zone of the Central Pyrenees UM and M rocks constitute within the infrasilurian anatectic series bodies metric in size and massifs kilometric in size: Gloriettes, Troumousse and Aguila massifs. The Gloriettes massif consists of norites with enclaves of DM ; the massif of Troumouse mainly consisting of diorites with enclaves of norites and the massif of Aguila consisting of diorites with enclaves of norites and of hornblendites. The comparison between the UM and M rocks occurring in the lower crust (Castillon Massif) and in the middle crust (Gavarnie massifs) shows that they strongly differ with regard to their occurrence type, their petrography and mineralogy, their chemical characteristics and their isotopie signatures. These series can not belong to the same magmatic event. This allows to proposedifferent origin and evolution for the Variscan basic magmatism from the North Pyrenean massifs in one hand and from the domes of the Axial Zone in the other hand. During the Variscan orogeny in the North Pyrenean massif of Castillon UM and M series originating from the partial melting of mantle crystallize within the granulitic crust whereas in the Axial Zone (Gavarnie-Heas dome) a more evolved UM and M series originating from the melting of basic and felsic series prior emplaced in the lower crust crystallize within the anatectised formations. The crystalIization processes of the ultramafic and matie series ended in bath domains during the lower Permian

L'étude de deux carrières permet de subdiviser les roches y affleurant en trois ensembles : - les granitoïdes intrusifs représentés par des diorites dans le Massif de Burguillos et par des granites dans le Massif de Brovales ; - les roches de type skarn formées par l'effet de métasomatose ; - les roches carbonatées et les cornéennes a silicates calco-magnésiens et ferrifères

Les basaltes en pillows lavas d'Anou n'Izme appartenant au précambrien II affleurent en un petit massif bien intercalé dans les bancs greso-pelitiques avec lesquels il est concordant. La paragénèse de ces roches correspond à celle de schistes verts. Ces basaltes, à caractère tholeiitique seraient issus d'une péridotite par fusion partielle. La série volcanique d'Ouarzazate, attribuée au précambrien III, constitue une suite continue allant des andésites basiques aux rhyolites et ignimbrites, et présente une affinité magmatique calcoalcaline comparable à celle des marges continentales actives de type andin. La génèse de ces roches est complexe et sans doute en relation avec une subduction en compartiments d'une lithosphère océanique au niveau de l'accident sud atlasique

Le domaine valaisan dessine une suture qui marque la limite entre les zones internes et externes des Alpes occidentales. Cette suture est constituée de roches magmatiques d'affinité tholéïtique (le complexe du Versoyen) dont l'interprétation géodynamique était controversée. En effet, suivant les auteurs, cette suture pourrait représenter: 1) une klippe d'origine piémontaise (suture d'hyper-collision), 2) une écaille ophiolitique située au front d'un prisme d'accrétion (suture océanique), 3) un complexe magmatique lié à un amincissement crustal (inversion structurale). Le but de ce travail était de trouver des arguments qui permettaient de résoudre cette controverse. Ainsi les résultats acquis au cours de cette thèse montrent que: ― Le magmatisme tholéïtique du Versoyen, dans les régions du col du Petit Saint Bernard (frontière franco-italienne) et de Visp (Suisse), présente des caractères géochimiques et isotopiques identiques qui sont intermédiaires entre ceux des N-MORB et des T-MORB. Ces tholéïtes dériveraient de la fusion partielle d'un manteau appauvri (de type N-MORB), avec probablement la participation d'une source enrichie (de type OIB). ― Dans la région du col du Petit Saint Bernard, certaines tholéïtes sont recoupées par des filons leucocrates qui correspondent à des liquides différenciés, cogénétiques du magmatisme. Les datations U/Pb sur les zircons contenus dans l'un de ces filons indiquent un âge Carbonifère supérieur pour le magmatisme du Versoyen. ― Le complexe du Versoyen est affecté par un métamorphisme polyphasé de type éclogitique, schiste bleu et schiste vert. La paragénèse éclogitique correspond à des conditions de Haute-Pression et Basse-Température qui traduisent un enfouissement à grande profondeur, lié à une subduction. Les datations Ar/Ar réalisées sur les phengites donnent des âges de refroidissement proches de 33 Ma et permettent d'affiner le chemin P-T-t de ce complexe au cours de l'exhumation des éclogites. ― Le complexe du Versoyen est affecté par une déformation syn-schiste vert qui correspond à un jeu normal vers le SE. Cette déformation apparait dès l'Èocène supérieur ― Oligocène et explique en partie l'exhumation des éclogites. Ce jeu normal est contemporain de chevauchements dans la zone externe et pourrait accomoder un réamincissement crustal au cours de la collision alpine. Ces données permettent une réinterprétation de la signification géodynamique du complexe du Versoyen dont l'individualisation est liée au cycle hercynien alors que son évolution tectonométamorphique est contrôlée par l'orogénèse alpine

Thesis (DSc)--Stellenbosch University, 2015.
ENGLISH ABSTRACT: Anatexis is the first step in granite genesis. Partial melting in the lower crust may produce leucoratic features of unusual chemical compositions, very different from the final products of crustal differentiation. Therefore, the links that exists between some migmatites and crustal-derived granites can be ambiguous. This study is an investigation of the anatectic history of a high-grade terrain: the Southern Marginal Zone of the Limpopo Belt (SMZ), north to the Kaapvaal Craton in South Africa. The work involved an integrated field, metamorphic, geochemical and geochronogical study of the metasedimentary granulites from two separate quarries in the northern zone of the Southern Marginal Zone, the Bandelierkop quarry and the Brakspruit quarry, where Neoarchean high-grade partial melting features can be observed. The project has aimed to address two main issues: (1) to accurately constrain the pressuretemperature conditions and the age of the metamorphic episode in the SMZ, with implication for the geodynamic processes near the end of the Archean, (2) to investigate the fluid-absent partial melting reactions that control formation of K2O-poor leucosomes and to understand the chemical relationships in the system source-leucosome-melt–S-type granite. The P-T-t record retained in the Bandelierkop Formation metapelites, constrained by phase equilibria modelling as well as zircon LA-ICP-MS geochronology, gives an insight into crustal differentiation processes in the lower crust. Rocks in both quarries indicate high-temperature metamorphism episodes with peak conditions of 840-860 oC and 9-11 kbar at c. 2.71 Ga with formation of leucosomes (L1) during the prograde path. Minor leucocratic features (L2) were produced during decompression to 6-7 kbar. The end of the metamorphic event is marked by the granulites/amphibolites facies transition (< 640 oC) at c. 2.68 Ga. The maximum deposit age for the detrital zircons in the metapelites (c. 2.73 Ga) indicates a rapid burial process ( 0.17 cm.y1). Those evidences strongly support that the Southern Marginal Zone contains sediments deposited in an active margin during convergence, and that the metapelites were metamorphosed and partially melted as a consequence of continental collision along the northern margin of the Kaapvaal Craton at c. 2.7 Ga. The leucocratic features generated along this P-T-t path display an unusual chemistry with low K2O and FeO+MgO content and high CaO content. The combination of field observations, chemical mapping and geochemical analyses leads to the conclusion the major part of the leucosomes (L1) crystallized prior to syn-peak of metamorphism concurrent with melt extraction from the source. This study documents the details of leucosomes formation using field observations in the Southern Marginal Zone and numerical modelling. This work demonstrates that the formation of K2O-poor leucosome in the metasedimentary lower crust is controlled by the difference in volume of equilibration and heterogeneities within the migmatites. The partial melting of the source coupled with melt loss and water diffusivity within the melt transfer site is a potential mechanism to explain the chemical link in the sytem residuum– melt–S-type granite.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Anateksis is die eerste stap in granietgenese. Meganismes wat in die onderste kors aan die werk is, is verantwoordelik vir korsdifferensiasie en bepaal die chemiese samestelling van die graniet. Hierdie studie het’n ondersoek behels van die anatektiese geskiedenis van ’n ho egraadse terrein: die suidelike randstreek van die Limpopo-gordel, noord van die Kaapvaal-kraton in Suid-Afrika. Die werk het ’n ge integreerde veld- , metamorfiese, geochemiese en geochronologiese studie van die metasedimentêre granuliete van twee afsonderlike groewe in die noordelike sone van die suidelike randstreek (SRS), die Bandelierkop-groef en die Brakspruit-groef, waar Neoarge iese ho egraadse gedeeltelike smeltkenmerke waargeneem kan word, ingesluit. Die projek was gerig op die ondersoek van twee belangrike kwessies: (1) om die drukâtemperatuurtoestande en die ouderdom van die metamorfiese episode in die SRS akkuraat te beheer, met implikasie vir die geodinamiese prosesse naby die einde van die Arge ikum, en (2) om die reaksies onder gedeeltelik gesmelte toestande wat die vorming van migmatiete beheer, te ondersoek en die chemiese verwantskappe in die stelsel bron - leukosoom - smelt - S-tipe graniet te begryp. Die P-T-t-rekord wat in die Bandelierkop-formasie metapeliete behoue is, ingeperk deur modellering van fase-ekwilibria asook sirkoon LA-ICP-MS-geochronologie, gee insig in korsdifferensiasieprosesse in die onderste kors. Rotse in albei groewe dui op metamorfismeepisodes teen hoë temperature met piektoestande van 840â860 oC en 9â11 kbar teen ongeveer 2.71 Ga met vorming van leukosome (L1) gedurende die progradeerpad. Geringe leukokratiese eienskappe (L2) het tydens dekompressie tot 6â7 kbar ontstaan. Die einde van die metamorfiese voorval word gekenmerk deur die fasiesoorgang van granuliete / amfiboliete (<640 oC) by ongeveer 2.68 Ga. Die maksimum afsettingsouderdom vir die detitrale sirkone in die metapeliete (ongeveer 2.73 Ga) dui op Å snelle begrawingsproses ( 0.17 cm.y1). Daardie bewyse bied sterk ondersteuning daarvoor dat die SRS sedimente bevat wat gedurende konvergensie in Å aktiewe rand afgeset is, en dat die metapeliete gemetamorfoseer en gedeeltelik gesmelt het as gevolg van kontinentbotsing langs die noordelike rand van die Kaapvaal-kraton teen ongeveer 2.7 Ga. Die leukokratiese eienskappe wat langs hierdie P-T-t-pad opgewek word, toon Å ongewone chemiese samestelling met lae K2O en FeO+MgO-inhoud en ho e CaO-inhoud. Die kombinasie van veldwaarnemings, chemiese kartering en geochemiese ontledings lei tot die gevolgtrekking dat die grootste deel van die leukosome (L1) gekristalliseer het voor die syn-piek van metamorfisme tesame met smeltekstraksie van die bron. Hierdie studie het die besonderhede van leukosoomformasie met behulp van veldwaarnemings in die SRS en numeriese modellering opgeteken. Hierdie werk toon aan dat korsdifferensiasie in die metasedimentêre onderste kors deur Å ander volume van ekwilibrasie en heterogeniteite in die migmatiete beheer word. Die gedeeltelike smelting van die bron gepaard met smeltverlies en waterdiffusiwiteit tot in die smeltoordragterrein is ’n potensiele meganisme om die chemiese skakel in die stelsel residuum-smelt-S-tipe graniet te verklaar.

La tsavorite, grossulaire vert à V-Cr-Mn, est contenue dans des gneiss et roches calco-silicatées graphiteux, souvent associés à des marbres dolomitiques, et appartenant à la ceinture métamorphique néoprotérozoïque mozambicaine. La tsavorite se trouve soit dans des nodules ou des veines de quartz (gisements primaires), soit dans des placers (gisements secondaires). L'étude minéralogique des tsavorites propose un nouveau protocole de certification de leur origine géographique, à partir du rapport V/Cr, de la teneur en Mn et du [delta]18 O. L'étude des gisements de Lemshuku et Namalulu en Tanzanie montre que le métamorphisme des protolithes sédimentaires riches en matière organique et évaporites s'est effectué à P = 7,0 ± 0,4 kbar et T = 677 ± 14°C, à 634 ± 22 Ma (datation U-Th-Pb sur monazite). Le bâti métamorphique s'est refroidi vers 500 Ma (datation 40Ar-39Ar sur muscovite). Deux stades de métasomatose sont reliés à la formation de la tsavorite : (i) une métasomatose de diffusion formant les nodules à P = 5,0-7,4 kbar et T = 580-691°C; (ii) une métasomatose calcique d'infiltration contemporaine de la formation des veines de quartz à P = 3,6-4,9 kbar et T = 505-587°C. Ces dernières sont datées in situ par la méthode Sm-Nd à 606 ± 36 Ma. Les évaporites continentales, déposées dans une sabkha de côte marine avec des sédiments silico-calcaires, sont transformées en tsavorite dans le cas des nodules, alors que les sels fondus sont associés à la formation des veines de quartz. Les minéralisations sont contrôlées par la lithostratigraphie et la tectonique
Tsavorite, a (V, Cr, Mn)-bearing green grossular, is hosted by graphitic gneisses or calc-silicates, often asssociated with dolomitic marbles, and belonging to the Metamorphic Neoproterozoic Mozambique Belt. Tsavorite is found either as nodules or in quartz veins (primary deposits), or in placers (secondary deposits). The mineralogical study of tsavorites suggests a new protocol to certificate their geographical origin, based on the V/Cr ratio, Mn content and delta18O. The study of the Lemshuku and Namalulu deposits in Tanzania has shown that the metamorphism of organic matter-rich and evaporites-rich sedimentary protoliths occurred at P = 7.0 ± 0.4 kbar and T = 677 ± 14°C, at 634 ± 22 Ma (U-Th-Pb dating on monazite). The metamorphic series cooled down at around 500 Ma (40Ar-39Ar dating on muscovite). Two metasomatic stages are linked to the formation of tsavorite : (i) diffusion metasomatism forming nodules at P = 5.0-7.4 kbar and T = 580-691°C; (ii) calcitic infiltration metasomatism forming quartz veins at P = 3.6-4.9 kbar and T = 505-587°C. These last have been dated in situ with Sm-Nd dating at 606 ± 36 Ma. Continental evaporites, deposited in a coastal marine sabkha with (Si, Ca)-bearing sediments, transformed into tsavorite in the case of the nodules, while the molten salts are associated with the formation of the quartz veins. The mineralisations are controlled by lithostratigraphy and structure

Les mécanismes d’exhumation des roches de haute-pression basse-température (HP-BT) au sein des zones de subduction sont nombreux, complexes et toujours activement débattus. L’étude des zones de subduction fossiles permet alors de mieux comprendre ces mécanismes, montrant notamment que l’exhumation des roches métamorphiques HP-BT est en grande partie accommodée le long de zones de cisaillement ductiles d’échelle crustale. Ce travail de thèse vise à contraindre la géométrie, la cinématique et la durée de l’histoire tectono-métamorphique des roches de HP-BT du complexe de subduction des Schistes Bleus Cycladiques située en Grèce. Un des objectifs est de contraindre, à différentes échelles, le calendrier de la localisation de la déformation au cours de l’exhumation dans le but de mieux comprendre le comportement mécanique des zones de subduction. Trois méthodes principales d’investigation ont été utilisées : i) une étude de terrain permettant de caractériser la géométrie, la cinématique et la distribution de la déformation, montrant notamment une localisation progressive de la déformation vers la base de l’unité des Schistes Bleus Cycladiques au cours de l’exhumation et le long de zones de cisaillement, ii) des outils de pétrologie métamorphique permettant de contraindre l’évolution P-T des roches métamorphiques au sein de la zone de subduction, et iii) des datations ⁴⁰AR/³⁹AR afin de déterminer le calendrier de l’histoire tectono-métamorphique des Schistes Bleus Cycladiques et de la localisation de la déformation au sein de zones de cisaillement d’échelle kilométrique à millimétrique associées à des degrés de rétromorphose variés. Une corrélation nette est clairement observée entre l’intensité de la déformation, le degré de rétromorphose et les âges les plus jeunes. Un des résultats de ce travail est que la préservation à l’affleurement d’éclogites et schistes bleus n’implique pas forcément une exhumation rapide. En effet, nos résultats suggèrent que l’unité des Schistes Bleus Cycladiques a enregistré une histoire d’exhumation longue d’environ 30 Ma. Le taux d’exhumation n’est donc pas le seul paramètre contrôlant le degré de rétromorphose des unités HP-BT, la remontée le long d’un gradient métamorphique froid dans le canal de subduction et la localisation progressive de la déformation ductile au cours de l’exhumation étant également des facteurs majeurs
Exhumation mechanisms of high-pressure low-temperature (HP-LT) metamorphic rocks in subduction zones are complex and actively discussed. The study of fossilized subduction zones allows a better comprehension of these mechanisms, showing that exhumation of HP-LT rocks is mainly accommodated along crustal-scale ductile shear zones. This study aims at constraining the geometry, the kinematic and the timing of the tectonometamorphic history of the HP-LT Cycladic Blueschist Unit (CBU) cropping out in Greece. A main objective is to constrain the timing of strain localization at different scales during exhumation to better understand the mechanical behaviour of subduction zones. Three principal methods of investigation have been used, including i) a structural fieldwork that allows to characterize the geometry, the kinematic and the distribution of deformations, highlighting progressive strain localization during exhumation toward the base of the CBU and along shear zones, ii) a metamorphic petrology study aiming at determining the P-T evolution of the CBU, and iii) ⁴⁰AR/³⁹AR dating used to constrain the timing of the tectonometamorphic evolution of the CBU and the timing of strain localization within kilometre- to millimetre-scale shear zones showing different degrees of retrogression. We observe an obvious correlation between the intensity of finite deformation, the degree of retrogression and youngest mica ages. A major result of this thesis work is that the preservation of eclogite and blueschist-facies rocks does not necessarily imply fast exhumation rates. Our results instead suggest that the exhumation history of the CBU is relatively long, spanning over ca. 30 Ma. Consequently, it appears that the exhumation rate is not the main parameter controlling the degree of retrogression of HP-LT metamorphic rocks in the CBU compared to progressive strain localization during exhumation along a cold retrograde P-T evolution within the subduction channel

Les nouvelles données structurales, géochimiques et géochronologiques indiquent un important volume de matériel d'âge protérozoïque supérieur dans le "complexe de base" et dans la "série de Poli". L'évolution tectonique et métamorphique est comparable pour les deux ensembles. Les caractéristiques géochimiques et isotopiques de l'essentiel des formations plutoniques et volcaniques de l'essentiel des formations plutoniques et volcaniques montrent qu'il s'agit de matériel juvénile nouvellement mis en place en bordure d'une croûte plus ancienne. Une chronologie des évènements panafricains est établie. Les nouveaux résultats permettent d'interprêter l'orogénèse panafricaine du Nord Cameroun en terme de tectonique des plaques

Étude pétrographique et géochimique des ultrabasites serpentinisées des chromites associées et du volcanisme basique d'el-aoujda. L'ensemble constitue l'ossature d'un cortège ophiolitique dont la disposition est inversée par le biais d'une technique chevauchante. L'étude réalisée sur la partie volcanique révèle une nature de tholéites océaniques avec un aspect calco-alcalin par endroits, ajoutée d'une lignée alcaline. Ce complexe recéle des minéralisations métalligènes (CR, NI, CO, CU, ETC. . . ) dont certaines ont valeur d'indices. On tire certaines conclusions sous forme de guides de prospection