Directeur de thèse : Valérie BOSSE – LANSIGU (MCF, HDR ; LMV, encadrement 65%)

Unité de rattachement : Laboratoire Magmas et Volcans UMR 6524

Etablissement de rattachement : Université Clermont Auvergne

Co-encadrant : Yoann Denèle (GET Toulouse, encadrement 35%)

Collaborateurs internes : Caroline Lotout (MCF), Jean Luc Devidal (I.E.), Mathis Neimard (I.E.)

Collaborateurs externes : Pierre Gautier (Géosciences Rennes), Stéphane Scaillet (ISTO Orléans)

Résumé :

Les zones de cisaillement, expression de la déformation profonde localisée, sont des objets majeurs de la lithosphère. Elles influencent la géométrie et l’évolution des ceintures orogéniques (tectonique de socle) et des rifts (détachement), ainsi que l’ascension et la mise en place des magmas et la circulation des fluides. Ces structures sont présentes dans les domaines de socle à évolution polyphasée, où la séquence chronologique des évènements suscite fréquemment des débats. Les modèles d’évolution dynamique, cinématique et rhéologique de la lithosphère dépendent de notre capacité à les interpréter. Contraindre et distinguer l’âge des déformations sur-imposées est un défi que les développements méthodologiques récents permettent de relever. Pour cela il est indispensable d’employer une approche multidisciplinaire impliquant des spécialistes de la tectonique, des pétrologues du métamorphisme et des géochronologistes, et d’appliquer une approche méthodologique « in situ and in context » dans un cadre de terrain bien défini.

L’objectif est d’établir un lien rigoureux entre les données pétrologiques, géochronologiques et structurales au sein d’un même échantillon. Au cours de cette thèse, nous nous intéresserons à l’étude d’exemples où l’histoire tectonométamorphique polyphasée est discutée. Dans de tels cas, les roches ont enregistré des événements successifs, qu’il est nécessaire de distinguer et caractériser pour aboutir à un scenario géodynamique crédible. Les développements analytiques et une meilleure compréhension de l’enregistrement isotopique par les pétrochronomètres permettent aujourd’hui de dater ces événements avec précision.

L’étude géochronologique couplera plusieurs méthodes in situ : U-Th/Pb, Rb/Sr (L.M.V.) et 39Ar/40Ar (ISTO Orléans) pour une datation croisée (donc plus robuste) des différents stades de déformation identifiés. Les minéraux datés qu’ils soient accessoires (monazite, xénotime, rutile, apatite,…) ou des minéraux majeurs marqueurs de la déformation (micas, feldspaths), seront investigués « en contexte » directement en lame mince, et les âges interprétés au regard des conditions P-T.

La méthode Rb/Sr in situ par LA-ICPMS/MS est en cours de développement au laboratoire. Les datations effectuées au cours de cette thèse permettront d’affiner le protocole d’analyse (avec notamment des développements concernant les standards) et seront les premières applications et résultats obtenus avec cette méthode au LMV.

Trois objets géologiques ont été envisagés pour cette étude : les roches métamorphiques et pegmatites varisques du secteur de Cap Creus (Pyrénées) ; le complexe métamorphique du Rhodope (Grèce, Bulgarie) et les granulites du massif Nord-Pyrénéen d’Ursuya. Ces études couplées sur des objets géologiques distincts permettront de tester l’approche méthodologique sur des protolithes variés (pegmatites, micaschistes à grenat, granulites). Le choix de ces objets géologiques emblématiques permettra de lever des verrous géodynamiques majeurs concernant l’évolution polyphasée des domaines du socle dans les ceintures péri-téthysiennes.