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Numerical models contribute to a substantial part of research conducted in Earth sciences. To be executed on a computer, the mathematical representations they depict are transformed into a computer program. The present article aims at following this transformation and at questioning the implications of rendering a representation computationally executable. It uses to this end a case study of the so-called “sticky air” numerical method employed in geodynamics, which consists of putting a layer of a hybrid material — a hundred thousand quintillion (1023) times more viscous than air — on top of the Earth crust. Far from being only a marginal and automatic step in the modelling process, the constitution of an executable computer code is the result of a profoundly creative and negotiated practice. Les modèles numériques nourrissent une part substantielle de la recherche en sciences de la Terre. Afin de pouvoir être exécutées sur ordinateur, les représentations mathématiques des processus qu’ils décrivent sont transformées en programme informatique. L’article se propose de suivre ce passage et d’interroger ce qu’implique le fait de rendre exécutable, au moyen de l’étude d’une méthode numérique employée en géodynamique et dite de « l’air collant ». Cette dernière consiste à surmonter la croûte terrestre d’un matériau hybride d’une viscosité cent mille milliards de milliards (1023) de fois supérieure à l’air et atteste des transformations requises afin de composer avec les contraintes du traitement numérique. Loin de n’être qu’une étape marginale et automatique du processus de modélisation, l’élaboration d’un code exécutable relève ainsi de pratiques profondément créatives et négociées. Los modelos numéricos constituyen una parte sustancial de la investigación en ciencias de la tierra. Para ser ejecutadas en una computadora, las representaciones matemáticas de los procesos que describen son transformados en programas informáticos. Este artículo pretende seguir este proceso y examinar lo que supone el hacer ejecutable un método numérico utilizado en geodinámica, conocido como «aire pegajoso». Este método consiste en superar la corteza terrestre con un material híbrido cuya viscosidad es cien mil trillones (1023) veces mayor que la del aire, y da fe de las transformaciones necesarias para hacer frente a las limitaciones del procesamiento digital. Lejos de ser un paso marginal y automático en el proceso de modelización, el desarrollo de código ejecutable es, por tanto, una práctica profundamente creativa y negociada. Numerische Modelle sind ein wesentlicher Bestandteil der Forschung in den Geowissenschaften. Um auf einem Computer ausgeführt werden zu können, werden die mathematischen Darstellungen der Prozesse, die sie beschreiben, in ein Computerprogramm umgewandelt. Der Artikel verfolgt diesen Prozess und untersucht, was es bedeutet, etwas ausführbar zu machen. Dafür untersucht er eine numerische Methode der Geodynamik, die sogenannte Methode der „klebrigen Luft“ (sticky air method). Bei dieser Methode wird die Erdkruste mit einem Hybridmaterial überzogen, dessen Viskosität hundert Trillionen (1023) Mal höher ist als die von Luft; sie veranschaulicht die Transformationen, die notwendig sind, um mit den Einschränkungen der numerischen Verarbeitung zurechtzukommen. Die Entwicklung eines ausführbaren Codes ist also keineswegs nur eine marginale und automatische Phase des Modellierungsprozesses, sondern ein zutiefst kreatives und ausgehandeltes Verfahren.

Numerische Modelle sind ein wesentlicher Bestandteil der Forschung in den Geowissenschaften. Um auf einem Computer ausgeführt werden zu können, werden die mathematischen Darstellungen der Prozesse, die sie beschreiben, in ein Computerprogramm umgewandelt. Der Artikel verfolgt diesen Prozess und untersucht, was es bedeutet, etwas ausführbar zu machen. Dafür untersucht er eine numerische Methode der Geodynamik, die sogenannte Methode der „klebrigen Luft“ (sticky air method). Bei dieser Methode wird die Erdkruste mit einem Hybridmaterial überzogen, dessen Viskosität hundert Trillionen (1023) Mal höher ist als die von Luft; sie veranschaulicht die Transformationen, die notwendig sind, um mit den Einschränkungen der numerischen Verarbeitung zurechtzukommen. Die Entwicklung eines ausführbaren Codes ist also keineswegs nur eine marginale und automatische Phase des Modellierungsprozesses, sondern ein zutiefst kreatives und ausgehandeltes Verfahren. Les modèles numériques nourrissent une part substantielle de la recherche en sciences de la Terre. Afin de pouvoir être exécutées sur ordinateur, les représentations mathématiques des processus qu’ils décrivent sont transformées en programme informatique. L’article se propose de suivre ce passage et d’interroger ce qu’implique le fait de rendre exécutable, au moyen de l’étude d’une méthode numérique employée en géodynamique et dite de « l’air collant ». Cette dernière consiste à surmonter la croûte terrestre d’un matériau hybride d’une viscosité cent mille milliards de milliards (1023) de fois supérieure à l’air et atteste des transformations requises afin de composer avec les contraintes du traitement numérique. Loin de n’être qu’une étape marginale et automatique du processus de modélisation, l’élaboration d’un code exécutable relève ainsi de pratiques profondément créatives et négociées. Numerical models contribute to a substantial part of research conducted in Earth sciences. To be executed on a computer, the mathematical representations they depict are transformed into a computer program. The present article aims at following this transformation and at questioning the implications of rendering a representation computationally executable. It uses to this end a case study of the so-called “sticky air” numerical method employed in geodynamics, which consists of putting a layer of a hybrid material — a hundred thousand quintillion (1023) times more viscous than air — on top of the Earth crust. Far from being only a marginal and automatic step in the modelling process, the constitution of an executable computer code is the result of a profoundly creative and negotiated practice. Los modelos numéricos constituyen una parte sustancial de la investigación en ciencias de la tierra. Para ser ejecutadas en una computadora, las representaciones matemáticas de los procesos que describen son transformados en programas informáticos. Este artículo pretende seguir este proceso y examinar lo que supone el hacer ejecutable un método numérico utilizado en geodinámica, conocido como «aire pegajoso». Este método consiste en superar la corteza terrestre con un material híbrido cuya viscosidad es cien mil trillones (1023) veces mayor que la del aire, y da fe de las transformaciones necesarias para hacer frente a las limitaciones del procesamiento digital. Lejos de ser un paso marginal y automático en el proceso de modelización, el desarrollo de código ejecutable es, por tanto, una práctica profundamente creativa y negociada.

Les modèles numériques nourrissent une part substantielle de la recherche en sciences de la Terre. Afin de pouvoir être exécutées sur ordinateur, les représentations mathématiques des processus qu’ils décrivent sont transformées en programme informatique. L’article se propose de suivre ce passage et d’interroger ce qu’implique le fait de rendre exécutable, au moyen de l’étude d’une méthode numérique employée en géodynamique et dite de « l’air collant ». Cette dernière consiste à surmonter la croûte terrestre d’un matériau hybride d’une viscosité cent mille milliards de milliards (1023) de fois supérieure à l’air et atteste des transformations requises afin de composer avec les contraintes du traitement numérique. Loin de n’être qu’une étape marginale et automatique du processus de modélisation, l’élaboration d’un code exécutable relève ainsi de pratiques profondément créatives et négociées. Numerical models contribute to a substantial part of research conducted in Earth sciences. To be executed on a computer, the mathematical representations they depict are transformed into a computer program. The present article aims at following this transformation and at questioning the implications of rendering a representation computationally executable. It uses to this end a case study of the so-called “sticky air” numerical method employed in geodynamics, which consists of putting a layer of a hybrid material – a hundred thousand quintillion (1023) times more viscous than air – on top of the Earth crust. Far from being only a marginal and automatic step in the modelling process, the constitution of an executable computer code is the result of a profoundly creative and negotiated practice. Los modelos numéricos constituyen una parte sustancial de la investigación en ciencias de la tierra. Para ser ejecutadas en una computadora, las representaciones matemáticas de los procesos que describen son transformados en programas informáticos. Este artículo pretende seguir este proceso y examinar lo que supone el hacer ejecutable un método numérico utilizado en geodinámica, conocido como «aire pegajoso». Este método consiste en superar la corteza terrestre con un material híbrido cuya viscosidad es cien mil trillones (1023) veces mayor que la del aire, y da fe de las transformaciones necesarias para hacer frente a las limitaciones del procesamiento digital. Lejos de ser un paso marginal y automático en el proceso de modelización, el desarrollo de código ejecutable es, por tanto, una práctica profundamente creativa y negociada. Numerische Modelle sind ein wesentlicher Bestandteil der Forschung in den Geowissenschaften. Um auf einem Computer ausgeführt werden zu können, werden die mathematischen Darstellungen der Prozesse, die sie beschreiben, in ein Computerprogramm umgewandelt. Der Artikel verfolgt diesen Prozess und untersucht, was es bedeutet, etwas ausführbar zu machen. Dafür untersucht er eine numerische Methode der Geodynamik, die sogenannte Methode der „klebrigen Luft“ (sticky air method). Bei dieser Methode wird die Erdkruste mit einem Hybridmaterial überzogen, dessen Viskosität hundert Trillionen (1023) Mal höher ist als die von Luft; sie veranschaulicht die Transformationen, die notwendig sind, um mit den Einschränkungen der numerischen Verarbeitung zurechtzukommen. Die Entwicklung eines ausführbaren Codes ist also keineswegs nur eine marginale und automatische Phase des Modellierungsprozesses, sondern ein zutiefst kreatives und ausgehandeltes Verfahren.

The main objective of this PhD thesis is the reconstruction of the geological history and geodynamics of the Deseado Massif, located in the central Patagonia foreland (Argentina). This goal, apart from its regional aspect aiming to constrain a poorly known area’s history, is also linked to a more global scientific question. Indeed, the Deseado Massif is a cratonic area, which its dynamic is linked to large scale processes (Gondwana fragmentation, Andean subduction...), and thus the understanding of its history allows to learn more about the mechanisms that trigger the dynamics of cratonic and stable zones over a long time, with more than a hundred million years.This study is based on a low temperature thermochronometers approach, which allow constraining the rocks evolution through time and space. The particular aspect of this study relies on the combination of multiple thermochronometers (fission tracks and (U-Th)/He on apatite and (U-Th)/He on iron and manganese oxides), the calibration of a helium diffusion model and the use of data inversion methods. This study allows the quantitative reconstruction of the burial and exhumation history of the Deseado Massif over the last 200 million years, and thus for the first time provide relevant calendar of its geodynamics. The results of this PhD thesis also demonstrate the unique dynamics of the Deseado Massif during the Gondwana break-up and the South Atlantic Ocean opening, compared to the other part of Patagonia.Finally, apart from its regional contributions, this thesis contributes to establish a new thermochronology methodologies adapted to study stable geodynamic areas over long periods of time., L’objectif de ce travail de thèse est la reconstruction de l’histoire géologique et plus particulièrement géodynamique du Massif du Deseado, situé dans l’avant-pays de la Patagonie centrale (Argentine). Cet objectif, en dehors de son aspect régional visant à contraindre l’histoire d’une zone peu investiguée, est aussi à rattacher à une problématique scientifique plus globale. En effet, le Massif du Deseado est une zone cratonique dont la dynamique est à relier des processus grande échelle (fragmentation du Gondwana, dynamique de la subduction Andine…), et ainsi comprendre son histoire c’est en apprendre plus sur les moteurs de la dynamique des zones cratoniques et stable sur de longues périodes, supérieur à la centaine de millions d’années.Pour se faire, cette étude se base sur l’utilisation de thermochronomètres basses températures, permettant de contraindre l’évolution des roches dans le temps et l’espace. L’aspect particulier de cette étude repose sur la combinaison de multiples thermochronomètres (traces de fission et (U-Th)/He sur apatite et (U-Th)/He sur oxydes de fer et de manganèse), la calibration d’un modèle de diffusion de l’hélium et l’utilisation de méthodes d’inversions des données. Cette étude a permis de reconstruire quantitativement l’enfouissement et l’exhumation du Massif du Deseado au cours des 200 derniers millions d’années, et de la sorte fournir pour la première fois un calendrier de son évolution géodynamique. Les résultats de cette thèse démontrent également la dynamique unique du Massif du Deseado au cours de la fragmentation du Gondwana et de l’ouverture de l’océan Atlantique Sud, au regard du reste de la Patagonie.Enfin, en dehors de ses apports régionaux, cette thèse participe à établir une nouvelle méthodologie en thermochronologie adaptée à l’étude des zones géodynamiques stables sur de longues périodes

In geodynamics, most of the deformation is accommodated at the edges of tectonic plates. However, the propagation of stress beyond these boundaries is at the origin of so-called "intraplate" deformations, which are of moderate intensity but control several processes, especially fluid circulations and mineralizations. These deformations, and in particular their link with the tectonic agenda established at the plate boundary, are still poorly understood today: are they anterior, coeval or posterior to the formation of the orogens? Are they single or multiple episodes, and over what duration? The work presented here aims to answer these questions by characterizing the intraplate domain located north of the Pyrenean Chain, in the Corbières, Languedoc and Grands Causses domains. The U-Pb geochronology on fault-related calcite, partly developed in the GEOPS laboratory during this work, is associated with a structural analysis of each domain in order to date its compressive deformation. The results obtained allow us to (1) clarify/establish the geodynamic timetables for each domain (2) place these intraplate deformations into the global geodynamic context and (3) establish the link between these deformations in the intraplate domain and those at the plate edges. Our results for the Corbières region, at the front of the orogen, reveal a phase of deformation during Lutetian times, offset from the paroxysm of exhumation in the chain at the Late Eocene. The region also records a miocene tectonic event coeval with the formation of the high elevation of low-relief surfaces of the Pyrenees and a deformation episode described on the Spanish side of the Pyrenees. The Languedoc area, and in particular the Cevennes Fault System, shows deformations associated with a continuous Pyrenean compression throughout the Eocene. In addition, U-Pb data indicate an albian activity of this fault system, coeval with the opening of the Pyrenean basins. Finally, the Grands Causses sector, corresponding to the study area farthest from the belt, shows a long and continuous deformation from the Lower Cretaceous to the Upper Eocene. All these results demonstrate that deformation in the intraplate domain is not limited to the paroxysmal phases of plate boundary deformation as previously proposed. Indeed, the intraplate domain presents a high sensitivity to plate edges deformation and thus, a strong deformability over important time periods, before, during and after the formation of plate boundary orogens., En géodynamique, l’essentiel des déformations est accommodé aux limites des plaques tectoniques. Pourtant, la propagation de la contrainte au-delà de ces frontières est à l’origine de déformations dites « intraplaques », d’intensité modérée mais qui contrôlent notamment des circulations de fluides et minéralisations. Ces déformations, et en particulier leur lien avec l’agenda tectonique établi en limite de plaque, sont aujourd’hui encore mal comprises : sont-elles antérieures, contemporaines, postérieures à la formation des orogènes ? S’agit-il d’épisodes uniques ou multiples, et sur quelle durée ? Les travaux présentés tentent de répondre à ces questions en s’appuyant sur la caractérisation du domaine intraplaque situé au Nord de la chaîne Pyrénéenne, dans la région des Corbières, du Languedoc et des Grands Causses. La méthode de datation U-Pb sur calcite de faille, développée en partie au laboratoire GEOPS au cours de ce travail, est couplée à une analyse structurale de chacune des zones afin de dater de manière absolue la déformation compressive dans les divers secteurs. Les résultats obtenus permettent ainsi de (1) préciser/établir les calendriers géodynamiques de chacun des secteurs (2) replacer ces déformations intraplaques dans le contexte géodynamique global et (3) établir le lien entre les déformations dans le domaine intraplaque et celles en bordure de plaque. Les travaux réalisés dans la région des Corbières, au front de l’orogène, mettent en évidence une phase de déformation au Lutétien, en décalage avec le paroxysme d’exhumation de la chaîne à l’Eocène supérieur. La région a également enregistré un évènement tectonique au Miocène, contemporain d’une phase d’exhumation de la chaîne, de la formation des surfaces « perchées » des Pyrénées et d’un épisode de déformation décrit sur le versant espagnol des Pyrénées. Le secteur du Languedoc, et en particulier le système de faille des Cévennes, enregistre une déformation associée à la compression pyrénéenne continue tout au long de l’Eocène. Par ailleurs les données U-Pb indiquent une activité à l’Albien de ce faisceau de failles, contemporaine de l’ouverture des bassins pyrénéens. Enfin, la région des Grands Causses correspondant au secteur d’étude le plus distal à la chaîne enregistre une déformation longue et continue du Crétacé inférieur à l’Eocène supérieur. L’ensemble de ces travaux démontre ainsi que la déformation en domaine intraplaque n’est pas limitée à l’enregistrement des phases paroxysmales de déformation en limite de plaque comme cela a pu être proposé auparavant, mais que le domaine intraplaque présente une grande sensibilité aux déformations en bordure de plaque, et donc une forte déformabilité sur des durées importantes avant, pendant et après la formation des orogènes en limite de plaque.

The western Pyrenean Mauléon basin allows to discuss the tectono-sedimentary and thermal evolution of a hyperextended rift through an entire Wilson cycle. During Permian time, the western Pyrenees record the shift between N-S convergence recorded in the Pyrenean Axial Zone (310 to 290 Ma) and dominant E-W extension (290 to 275 Ma). This latter stage is responsible for a complex thermal, structural and compositional inheritance of the Pyrenean lithosphere. The preservation of the original Permian-Triassic paleogeography and structure in the “Basque Massif” indicates that there was no major east-west Mesozoic strike-slip motion between the Iberian and European plates in this part of the Pyrenees, questioning the mechanisms responsible for the opening of the Early Cretaceous North-Pyrenean rift system. The Cretaceous Mauléon hyperextended rift basin was inverted during the Alpine orogeny. Reactivation of the former rift structures leads to the formation of a lithospheric scale pop-up whose edges are characterized by differing tectonic reactivation style, localized (Iberia) vs distributed (Europe). The previously exhumed mantle acts as a buttress inhibiting the complete closure of the basin. In 3D, the N120° thrusts systems edging the pop-up are composed of different thrust segments branching into the inherited Permian N20° transfer zones, highlighting the non-cylindrical geometry of the Pyrenean structures. Permian and Cretaceous structural inheritance both control the synrift and post-collisional thermal evolution of the Mauléon basin. Synrift paleogeothermal gradients gradually increased from the margins (~ 34°C/km) to the basin (~ 60°C/km). Maximum peak temperatures are both controlled by sedimentary burial and mantle heat flow (100 mW.m-2). The different post-collisional thermal responses of the Mauléon basin pop-up edges is linked to their tectonic reactivation style. On the European margin, the postrift isotherms were passively transported onto the proximal margin (« thin-skinned »). On the Iberian margin, peak temperatures were acquired after thrusting (« thick-skinned »). The review of the hyperextended Iberian-Eurasian plate boundary basins shows that they strongly differ from classical Atlantic-type passive margins. Three main stages of continental crust thinning can be inferred to describe the evolution of this smooth-slope type extensional basin : (1) a dominant ductile thinning of the lower crust, without significant brittle deformation of the upper crust, resulting in the formation of a symmetric sag basin; (2) basinward gliding of the prerift cover along the Late Triassic evaporites; (3) hyper-extension with brittle deformation on the proximal margins and dominant ductile thinning on the hyperextended rift domain (HT/LP metamorphism)., Localisé dans les Pyrénées occidentales, l’étude du bassin de Mauléon, permet d’appréhender l’évolution tectono-sédimentaire et thermique d’un rift hyper-aminci de son héritage pré-extensif à son inversion (cycle complet de Wilson). L’épisode permien reflète le passage de la convergence N-S enregistrée dans la Zone Axiale (310 à 290 Ma) à une phase d’extension E-W (290 et 275 Ma), conférant un héritage thermique, structural et rhéologique complexe à la lithosphère des Pyrénées occidentales. La préservation des traits paléogéographiques permo-triasiques rend impossible la réalisation d’un mouvement décrochant sénestre E-W au Mésozoïque entre l’Ibérie et l’Europe, dans cette partie des Pyrénées, questionnant les modalités d’ouverture des bassins nord-pyrénéens au Crétacé. Au cours de l’orogenèse alpine, le bassin hyper-étiré de Mauléon est inversé. La réactivation des structures crétacées conduit à la formation d’un pop-up lithosphérique dont les bordures présentent des styles de réactivation différents, localisé (Ibérie) vs distribué (Europe). La protubérance mantélique héritée de la phase de rifting crétacée empêche l’inversion complète du rift en jouant le rôle de buttoir. En 3D, les systèmes de chevauchement sont composés de plusieurs segments délimités par les zones de transferts N20° héritées du Permien conférant un caractère non-cylindrique au structures orogéniques pyrénéennes. L’héritage permien et crétacé contrôle à la fois l’évolution thermique synrift et post-collisionnelle du bassin de Mauléon. Les paléo-gradients géothermiques synrifts augmentent de manière graduelle des marges (~ 34°C/km) vers le bassin (~ 60°C/km). La température maximale est alors contrôlée par l’enfouissement et le flux thermique mantélique (100 mW.m-2). La différence de réponse thermique observées sur les bordures du bassin de Mauléon est liée au style de déformation compressive : diminution du gradient dans le domaine hyper-étiré et la marge européenne ~ 25.0 ± 2.7°C/km vs augmentation du gradient sur la marge ibérique < 30°C/km). L’étude tectono-sédimentaire des bassins mésozoïques adjacents d’Arzacq et de Tartas, couplée à un travail de synthèse sur les bassins péri-ibériques souligne les nombreuses différences existant entre ces bassins et ceux des marges hyper-étirées atlantiques. L’évolution de ces « bassins extensifs à pente douce » comprend trois grands stades de déformation : (1) un amincissement ductile de la croûte inférieure, sans déformation cassante significative dans la croûte supérieure, formant un rift symétrique (sag) ; (2) un glissement de la couverture prerift sur les évaporites du Trias; (3) une phase d’hyper-extension avec déformation fragile des marges proximales et amincissement ductile du domaine distal hyper-étiré (métamorphisme HT/BP).

National audience

This thesis intends to identify the roles between tectonic and sedimentation which are responsible for the spatial variability inside karst bauxite ore and particularly inside the Villeveyrac bauxitic basin (SE of France). During the “Mid”-Cretaceous, South of France endured several geological events leading to bauxite formation and accumulation. Bauxite overlain unconformably a Jurassic karstified and deformed bedrock; this implies a polyphase evolution of the bauxitic event: 1-in-situ laterisation and bauxitisation of silica-alumina rocks and 2-dismantling and trapping inside karst cavities downstream.Sedimentology studies combined with mineralogical and geochemical analyses on two drill cores through the bauxitic infilling and its cover highlight various lateritic sources and different degrees of alteration. Lateritic profiles were eroded, transported and trapped inside karst cavities, as a reverse sequence of a lateritic profile, arguing the allochthonous nature of the deposit. The material comes from periodic and rapid mud-flow-type transportation under high hydrolyzing climate. The Late Cretaceous sedimentary cover corresponds to calcareous detrital series deposited on a paralic environment. Clay assemblages indicate a decrease of kaolinite correlated to an increase of smectite associated with the preservation of detrital material (illite/chlorite). This suggests a climatic change towards less hydrolyzing conditions and a more arid climate as the cover deposits.Structural evaluation on the Jurassic bedrock in the Villeveyrac basin allows to propose a chronology of all the deformations recorded inside the basin and, to identify a NE-SW extensive regime responsible for NW-SE block-faulting in Languedoc, leading to erosion and karstification of the Jurassic carbonate. A N060/N150 joint system, occurring in the Jurassic carbonate, was used as a dissolution vector for karstification contributing to the metric paleo-lapiaz topography. NW-SE normal faults caused collapse basins, increasing the accommodation space for bauxite deposition. The late Pyrenean compression resulted in the syncline shape of the basin and open fractures formation in the ore, used as drains for an iron mobilization fluid.Geostatistical analyses on the bauxitic thickness inside the basin, has identified 3 structural phenomena: 1- the karstified surface (±4m deep paleolapiaz), 2- collapse sinkhole (±300m diameter) and 3- NW-SE normal fault activity (spaced out ±1300m and linked to thickest bauxitic infillings). Geostatistical analyses on the major oxides grades (SiO2, Al2O3, TiO2, Fe2O3) show a global random behavior, excepted in the N060 direction, corresponding to the synclinal hinge zone. We suggest that the fractures are associated with de-ironing along the hinge zone led to the concentration of the other oxides.Finally, U-Pb datings on detrital zircons coming from three bauxitic ores in Languedoc, bracket the bauxitic deposit from Early to “Mid-“Albian. Provenance studies indicate: 1- a Variscan basement source (Montagne Noire) whose influence decreases eastward and, 2- a sedimentary source which is generalized to the South-East basin.The characterization of these structural and sedimentary phenomena controlling the bauxitic episode in Languedoc establishes a significant input in the regional geodynamic context occurring in the “Mid”-Cretaceous, but also to the understanding of the Villeveyrac bauxitic ore, contributing to its sustainable exploitation., Cette thèse propose d’identifier les rôles de la tectonique et de la sédimentation responsables des variabilités spatiales d’un gisement de bauxite karstique et particulièrement dans le bassin de Villeveyrac (SE de la France). Pendant le Crétacé « moyen », le sud de la France a connu des évènements géologiques conduisant à la formation et l’accumulation de bauxite. Les bauxites reposent en discordance sur un substratum Jurassique carbonaté, karstifié et déformé ; cela implique une évolution polyphasée de l’événement bauxitique: 1-latérisation et bauxitisation in-situ de roches alumino-siliceuses et 2-démantèlement et piégeage des bauxites dans des karsts situés en aval.Les études sédimentologiques associées à des analyses minéralogiques et géochimiques sur deux forages carottés, à travers le remplissage bauxitique et sa couverture, mettent en évidence des sources latéritiques diverses et de degrés d’altération différents. Les profils latéritiques ont été érodés, transportés et piégés dans les cavités karstiques, suivant une séquence inverse d’un profil d’altération, confirmant l’allochtonie des dépôts. Le matériel est issu de coulées boueuses périodiques et rapides, sous climat latérisant. La couverture sédimentaire Crétacé supérieur correspond à des séries détritiques marneuses déposées en domaine paralique. Les assemblages argileux montrent une diminution de la kaolinite au profit de la formation de smectite et la préservation du détritisme au sommet de la couverture, suggèrent des conditions hydrolysantes moins intenses et un climat plus aride.L’analyse structurale du substratum Jurassique du bassin de Villeveyrac permet d’établir une chronologie des déformations enregistrées et d’identifier un régime extensif NE-SW responsable de la structuration en blocs de failles NW-SE en Languedoc, conduisant à l’érosion et la karstification du substratum Mésozoïque. Un réseau de joints N060/N150, présent dans le Jurassique, a été utilisé comme vecteur principal de karstification conduisant à une topographie de lapiaz métrique. Les failles normales NW-SE ont provoqué des zones d’effondrement dans le bassin, augmentant l’espace disponible pendant le dépôt des bauxites. La compression Pyrénéenne, ultérieure, a conduit au plissement synclinal et a entraîné la formation de fractures dans le gisement, dont certaines directions (N060) ont été utilisées comme drains principaux à un fluide mobilisateur en fer.L’analyse géostatistique des puissances minéralisées dans l’ensemble du bassin, identifie 3 phénomènes structurant les dépôts bauxitiques : 1- la surface karstifiée (paléolapiaz de ± 4 m de profondeur, identifiée sur le terrain), 2- des dolines d’effondrement (± 300 m de diamètre) et 3- l’activité des failles NW-SE (espacées de ±1300 m associées aux plus fortes puissances minéralisées). L’analyse géostatistique des teneurs moyennes (SiO2, Al2O3, TiO2, Fe2O3) montre que les variables ont un comportement fortement aléatoire, excepté dans la direction N060, parallèle à l’axe du pli Pyrénéen tardif. Ces résultats suggèrent que les fractures liées au plissement et affectant le gisement, sont associées à une déferrification le long de ces fractures, concentrant les autres oxydes dans cette direction.Enfin, la datation U-Pb des zircons détritiques extraits des bauxites dans trois gisements du Languedoc, permet de dater les dépôts de l’Albien inférieur à moyen. Le traçage des sources latéritiques indique : 1- une source issue de l’altération du socle Hercynien de la Montagne Noire, dont l’influence diminue vers l’est et 2- une source d’origine sédimentaire, généralisée à l’ensemble du bassin du Sud-Est.La caractérisation des phénomènes structuraux et sédimentaires contrôlant l’épisode bauxitique en Languedoc, constitue un apport significatif à la géodynamique régionale du Crétacé « moyen », mais aussi à la compréhension du gisement de bauxite de Villeveyrac, en proposant un guide fiable pour son exploitation durable.

In the Ionian Sea (central Mediterranean) the slow convergence between Africa and Eurasia results in the formation of a narrow subduction zone. The nature of the crust of the subducting plate remains debated and could represent the last remnants of the Neo-Tethys ocean. The origin of the Ionian basin is also under discussion, especially concerning the rifting mechanisms as the Malta Escarpment could represent a remnant of this opening. This subduction retreats toward the south-east (motion occurring since the last 35 Ma) but is confined to the narrow Ionian basin. A major lateral slab tear fault is required to accommodate the slab rollback.This fault is thought to propagate along the eastern Sicily margin but its precise location remains controversial.This PhD project focussed on the deep sedimentary and crustal structures of the eastern Sicily margin and the Malta Escarpment (ME). Two two-dimensional P wave velocity models were modelled by forward Modelling of wide-angle seismic data, acquired onboard the R/V Meteor during the DIONYSUS cruise in 2014.A 3D gravity model of the region was also performed to constrain the depth of the subducting slab bellow the Calabro-Peloritan backstops. The seismicity of the three structures identified in the velocity models (ME, Alfeo fault System, Ionian Fault System) permits to study their recent activity. The results image an oceanic crust within the Ionian basin as well as the deep structure of the Malta Escarpment, which presents characteristics of a transform margin. A deep and asymmetrical sedimentary basin is imaged south of the Messina strait and seems to have opened between the Calabrian and Peloritan continental terranes. In the western lobe of the Calabrian accretionary prism, the southern velocity model allows to observe the indentation of the internal clastic wedge into the external evaporitic wedge, thus showing the recent activity of this lobe. The interpretation of the velocity models suggests that the major STEP fault is located east of the Malta Escarpment, along the Alfeo Fault System., Le bassin Ionien, en Méditerranée centrale, abrite une zone de subduction à vergence Nord-Ouest où la plaque Afrique plonge sous les blocs Calabro-Péloritain au Nord-Est de la Sicile. Cette subduction résulte de la lente convergence entre les plaques tectoniques Afrique et Eurasiatique. Bien que de nombreuses campagnes d’exploration scientifique ont été menées dans cette zone particulière, plusieurs questions géodynamiques restent débattues. Tout d’abord la croûte pavant le bassin Ionien pourrait être soit de nature continentale amincie et représenter une extension de la plaque Afrique, soit océanique (Néo-Téthys) faisant de ce bassin l’un des plus anciens domaines océaniques au monde. L’escarpement de Malte représente un vestige de l’ouverture du bassin, mais les mécanismes de rifting et notamment la géométrie d’ouverture du bassin restent débattus. Cette subduction est en retrait vers le Sud-Est depuis les derniers 35 Ma, mais est aujourd’hui confinée à l’étroit bassin Ionien. Afin d’accommoder ce retrait de la plaque plongeante dans le bassin, une grande faille de déchirure lithosphérique de bord de subduction (STEP fault en anglais pour « subduction Transform Edge Propagator ») doit se propager le long de la marge Est-Sicilienne. Cependant, sa position en surface reste difficile à déterminer dans l’épais prisme d’accrétion recouvrant le bassin. Ces questions ont été explorées par modélisation des données de sismique grand angle de la campagne DIONYSUS (Octobre 2014, R/V Meteor) le long de deux profils perpendiculaires à la marge Est-Sicilienne. Des modélisations gravimétriques en 3D ont aussi été réalisées dans le but de localiser la plaque plongeante en profondeur sous les blocs Calabro-Péloritains. La sismicité des trois structures majeures du bassin : l’escarpement de Malte, l’AFS (Alfeo Fault System), et l’IFS (Ionian Fault System) a permis d’étudier leurs activités à l’actuel. Les résultats obtenus permettent d’observer une croûte océanique au fond du bassin. La structure profonde de l’escarpement de Malte est observée comme une zone d’amincissement crustal abrupt, ce qui est caractéristique des marges transformantes. Un profond bassin sédimentaire asymétrique (11 km) est observé au Sud du détroit de Messine. Il s’est probablement ouvert récemment entre les blocs continentaux Péloritain et Calabre. Dans le lobe Ouest du prisme d’accrétion Calabrais, le modèle de vitesse permet d’observer l’indentation du prisme clastique interne dans le prisme évaporitique externe. Des modélisations analogiques utilisant sable et silicone ont permis de démontrer la récente activité de ce lobe. L’interprétation des modèles de vitesse permet de localiser la faille STEP le long de l’AFS sur les deux profils.

Le projet de recherche Modélisation multiéchelle de la rhéologie des minéraux du manteau (dont l’acronyme anglais est RheoMan) a été lauréat de l’ERC (European research Council) suite à l’appel d’offre Advanced Grant de 2011. Il visait à proposer une nouvelle approche de la rhéologie du manteau basée sur une approche de physique des minéraux qui intègre les avancées les plus récentes de la modélisation numérique des matériaux. Ce ebook rédigé en anglais décrit le projet, son contexte et les principaux résultats obtenus. Partant de l’échelle des défauts cristallins à l’échelle atomique, le projet RheoMan a permis d’obtenir les premières lois rhéologiques purement numériques qui sont applicables aux déformations naturelles sans extrapolation. Au cours de ce travail, de nouveaux mécanismes sont apparus : les disclinaisons aux joints de grains ou la montée pure qui éclairent la rhéologie du manteau terrestre (et des intérieurs planétaires) sous un nouveau jour. The research project Multiscale modelling of the rheology of mantle minerals (acronym RheoMan) was awarded by the European Research Council in response to its 2011 Advanced Grant call. Its aim was to provide a new approach of the rheology of the mantle from the mineral physics point of view which would take advantage of the most recent developments of computational materials science. The RheoMan project ended in May 2018. This ebook describes the project and the main results obtained. Starting from the atomic scale and the structure of crystal defects, the RheoMan project provides the first numerical rheological laws applicable without extrapolation to natural conditions. In the course of this project, new mechanisms emerged: disclinations at grain boundaries and pure climb creep, providing new paradigms for the rheology of the Earth’s mantle and planetary interiors.

The present thesis is inserted in the SALSA project (Seryipe Alagoas Seismic Acquisition), which was conducted by a collaboration between the Department of Marine Geosciences : IFREMER, the Laboratory of Oceanic Domain IUEM, the Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (IDL, Portugal), the Universidade de Brasilia (Brazil) and PETROBRAS (Brazil).Seismic shot, Multi-Channel Seismic acquisition (MCS) and Ocean Bottom Seismometers (OBS) deployments were performed by the R/V L'Atalante (IFREMER) along 1-2 profiles.Among them, five were extended onshore by Land Seismic Stations (LSS). P-wave velocity models were constructed based on the joint interpretation of multichannel and wide-angle seismic data using the RAYINVR software.We present models derived from wide-angle refraction and coincident reflection data along two parallel profiles located on the Sergipe-Alagoas basin (SL01 and SL02), extending approximately 220 km and 200 km from the continental shelf to the distal Sergipe basin north to the Vaza-Barris Transfer zone, and one of them, the SL02 prolongates for 150 km through the continent, on Sergipe -Alagoas continental basin and its basement, the Sergipana FoId Belt.The foward modelling of the passive margin in the Sergipe Alagoas basin precisely constrains crustal geometries and segmentation. The crustal geometry puts in question the origin of the Sergipana Fold Belt, when compared with the geometries of the adjacent geological domains, the Sao Francisco Craton and the Borborema Province.The differences between the profiles illuminate the influence of the tectonic inheritance resulted by the Vaza-Barris Transfer Zone. These integrated information allowed some new conjectures around the geodynamic history of the region., La présente thèse s'insère dans le projet SALSA (Sergipe Alagoas Seismic Acquisition), mené en collaboration entre le Département de Géosciences Marines; I'IFREMER, I'IUEM, la Faculté des sciences de I'Université de Lisbonne (IDL, Portugal), I'Université de Brasilia (Brésil) et la PETROBRAS (Brésil). Des acquisitions conjointes de sismique réflexion (MCS) et de sismique grand-angle (OBS) ont été réalisées sur le N/O L'Atalante (IFREMER) Ie long de 12 profils sur la région du point triple de Camamú, NE, Brazil. Le point triple de Camamú, où le système de rift avorté Recôncavo-Tucano-Jatobá est relié aux systèmes de rift Jequitinhonha-Camamú-Almada et Jacuípe-Sergipe-Alagoas, a joué un rôle essentiel dans l'ouverture de I'océan Atlantique Sud. Parmi eux, cinq ont été prolongés à terre par des stations sismiques terrestres (LSS). Les modèles de vitesse d'onde P ont été construits sur Ia base de I'interprétation conjointe de données sismiques réflexion et grand-angle en utilisant le logiciel RAYINVR. Nous présentons des modèles de vitesse le long de deux profils parallèles situés dans le bassin de Sergipe-Alagoas (SL01 et SL02), s'étendant sur 220 km et 200 km, respectivement du plateau continental au bassin profond de Sergipe au nord de la zone de transfert de Vaza-Barris. L'un d'eux, le profil SL02 se prolonge sur 150 km à travers le continent, dans la partie continentale du bassin de Sergipe -Alagoas. La modélisation de la marge passive du bassin de Sergipe Alagoas contraint précisément les géométries crustales et la segmentation. Les différences entre les profils éclairent I'influence de I'héritage tectonique résultant de Ia zone de transfert de Vaza-Barris. Ces informations intégrées permettent de nouvelles conjectures autour de I'histoire géodynamique de la région.

International audience; Piaba is an orogenic gold deposit (~ 3.5 Moz) of the São Luís cratonic fragment in north-northeastern Brazil. The deposit is epizonal–mesozonal and associated with the development of a subvertical strike–slip fault that cut across Rhyacian metavolcano-sedimentary rocks and granitoids. The metavolcano-sedimentary sequence comprises carbon-bearing schists, andesite/dacite, ultramafic rocks and felsic tuffs formed at 2240 ± 5 Ma to 2227 ± 33 Ma that were intruded at 2214 ± 3 Ma by fine-grained, subvolcanic granophyric granodiorite. Whole-rock geochemistry indicates that the hosting metavolcano-sedimentary sequence formed in a subduction-related (arc, back-arc?) setting, which has previously been interpreted as the early-arc stage of an accretionary orogen (2240–2214 Ma) that was followed by voluminous subduction-related calc-alkaline arc magmatism (2168–2145 Ma) and by a collisional phase (2100 ± 15 Ma) that produced several bodies of peraluminous granites. The hydrothermal alteration of the host rocks produced early, distal carbonization and hematitization and proximal, ore-related chlorite–sericite–carbonate–sulfide alteration. Two styles of mineralization, occurring in association, are present: (1) a network of thin quartz ± sulfide veinlets and subordinate narrow breccia veins with refractory- to free-milling gold dissemination in hydrothermally-altered host rocks, and (2) subordinate low-sulfide Au-quartz veins with free-milling gold. Fluid inclusions and stable isotopes characterize the mineralizing solution as a relatively reduced (log fO2 = − 30 to − 35), neutral to slightly alkaline (pH 5 to 6.2), low-salinity (average 5% NaCl), aqueous-carbonic (XCO2 = 5 to 59 mol%, XH2O = 40 to 93 mol%, XN2 and XCH4 < 1 mol%) metamorphic fluid (δ18OH2O = + 5.5 to + 8.9‰, δDH2O = − 8 to − 69‰), and suggest that gold mineralization occurred at 250° to 330 °C and 1.25 to 2.8 kbar in response to phase separation and fluid–rock interactions that produced sulfidation and minor carbonatization. Sulfur (δ34S = − 2.7 to − 3.8‰) is from an undetermined source, probably magmatic (oxidized) or sedimentary. Lead isotope compositions of gold, ore-related pyrite and K-feldspar from regional rocks suggest that collision-related granitoids of ca. 2100 ± 15 Ma are the most likely sources for Pb in the ore, although mantle and lower crustal sources are also observed. 40Ar/39Ar in hydrothermal sericite yielded a plateau age of 1980 ± 13 Ma, which is similar to the Pb–Pb model age of gold of 1959 Ma. These are considered the minimum age for gold mineralization, whereas the maximum age of 2009 ± 11 Ma is given by a small gold-hosting intrusion in the same region.

The Rare Earth Elements (REE) are of great economic interest and first order geological tracers. However, their metallogenic cycle remains poorly defined. The Grenville Province exposes its orogenic root and shows numerous REE occurrences that are especially associated with pegmatitic granite dykes (“PGD”) in the central Grenville. Two hypotheses can account for the genesis of these PGD, whether (i) the partial melting of the orogenic root composed of reworked Archean and/or Proterozoic pre-existing continental crust, or (ii) the extreme differentiation of mantle melts produced during post-orogenic extension. A multi-method approach (field geology, petrogeochemistry, geochronology and isotopy) allow to characterize the PGD and discuss their petrogenesis during the geodynamic evolution of the province. They intruded at ca. 1005-1000 Ma (U-Pb on monazite and zircon) metaplutons (mineralization hosted in allanite) or metasedimentary sequences (mineralization hosted in monazite) from the mid-pressure allochthonous crustal segment. U-Pb dating on monazite and apatite from a single leucosome of these migmatitic paragneisses evidence for a peak of metamorphism at ca. 1080-1050 Ma that was followed by a slow cooling at a rate of 2 to 6°C/Ma, first under suprasolidus conditions until the close to wet-solidus intrusion of PGD, and then under subsolidus conditions down to the 450-500°C isotherm dated at ca. 970-950 Ma. The intrusion of the PGD is coeval with the initiation as early as ca. 1005 Ma of the protracted (> 20 Ma) partial melting of underlying parautochthonous paragneisses. The peraluminous character of the PGD, the investigation of pristine magmatic zircon of the PGD (U-Pb-Hf-O isotopes and trace elements), and the petrogeochemical investigations of parautochthonous Paleoproterozoic-Archean metapelites that derive from the Laurentian margin’s erosion, points to the derivation of the PGD from their partial melting. To the contrary, one PGD derived from the reworking of allochthonous plutonic units is poorly mineralized in REE, and confirms that REE from the central Grenville occurrences are issued from crustal rocks of the Superior Craton, Les éléments de terres rares (ÉTR) sont des métaux de grand intérêt économique et des traceurs géologiques de premier ordre mais leur cycle métallogénique reste encore méconnu. La Province de Grenville expose sa racine orogénique et présente une grande concentration d’occurrences d’ÉTR, notamment associées à des granites pegmatitiques (« PGD ») dans le Grenville central. Deux mécanismes peuvent être à l’origine de ces PGD, (i) la fusion partielle d’une croûte continentale archéenne et/ou paléoprotérozoïque de la racine orogénique, ou (ii) l’extrême différenciation de magmas mantelliques produits en contexte d’extension post-orogénique. Une approche multi-méthodes (terrain, pétrogéochimie, géochronologie et isotopie) permet de caractériser ces PGD à ÉTR et de discuter leur pétrogénèse dans le cadre de l’évolution géodynamique de la province. Ils ont intrudé à ~1005-1000 Ma (U-Pb monazite et zircon) des métaplutons (minéralisation en allanite) ou des séries métasédimentaires (minéralisation en monazite) du segment de moyenne pression de la ceinture Allochtone. La datation U-Pb sur monazite et apatite d’un leucosome de ces paragneiss migmatitiques met en évidence un pic de métamorphisme au faciès granulite à 1080-1050 Ma suivi d’un refroidissement lent à un taux de 2 à 6°C/Ma, d’abord dans les conditions suprasolidus jusqu’à l’intrusion des PGD dans des conditions proches du solidus hydraté, puis dans des conditions subsolidus jusqu’à l’isotherme 450-500°C enregistré à 970-950 Ma. L’intrusion des PGD est synchrone de l’initiation dès ~1005 Ma de la fusion partielle prolongée (> 20 Ma) des métasédiments parautochtones sous-jacents. Le caractère peralumineux des PGD, l’étude de zircons néoformés des PGD (isotopes U-Pb-Hf-O et éléments traces), et l’étude pétrogéochimique des PGD et des métapélites paléoprotérozoïques à archéennes de la ceinture Parautochtone, issues de l’érosion de la marge de Laurentia, traduisent la formation des PGD par leur fusion partielle. Au contraire, un PGD issu de la remobilisation de plutons allochtones est peu minéralisé en ÉTR, confirmant que l’extraction des ÉTR de ces occurrences du Grenville central est associée à des roches d’affinité crustale du Craton du Supérieur

The Earth is a telluric planet that formed by collision with and accretion of multiple differentiated proto-planetary bodies. The latest of these collisions, the Moon-forming impact, occurred between the proto-Earth and a Mars-sized impactor ~4.35-4.55 Ga ago. Kinetic energy released during impact likely induced global melting of the silicate Earth over depths of thousands of kilometers. Crystallization of this magma ocean then resulted in the differentiation of primordial crustal and mantle reservoirs that were subsequently rehomogenized by convective stirring. The aim of this project is constrain the timing and differentiation mechanisms of the early silicate Earth (>4 Ga ago), using a multi-isotopic approach combining coupled 146,147Sm-142,143Nd chronometry and 176Lu-176Hf systematics. These isotopic tools were used to study well-preserved mafic to ultramafic rocks from the Nulliak assemblage (3.78 Ga, Saglek block, Labrador) and from the Ukaliq Supracrustal Belt (3.75 Ga, Superior Province, Quebec). Application of coupled 147Sm-143Nd and 146Sm-142Nd systematics to Archean rocks from this study provides a precise differentiation age of 4.40±0.03 Ga for the early silicate Earth. This event predates the final stage of magma ocean solidification on the Moon by 25 GPa). We interpret our observations to reflect differentiation of shallow cumulates during the final stage of magma ocean crystallization, followed by overturn and foundering of these dense cumulates in the deep mantle. The Archean 142Nd record may thus primarily reflect episodic sampling of these primordial heterogeneities by hot mantle plumes rather than progressive mixing of highly depleted Hadean reservoirs, La naissance de la Lune, il y a environ 4.35-4.55 Ga, fut le résultat d'une collision majeure entre la proto-Terre et un embryon planétaire de la taille de Mars. L'énergie cinétique libérée lors de cet impact "géant" a sans doute été suffisante pour engendrer la fusion totale du manteau terrestre sur une profondeur de plusieurs milliers de kilomètres. La première croûte et réservoirs mantelliques différenciés furent ainsi produits par cristallisation de cet océan magmatique, avant d'être en grande partie réhomogénéisés par le recyclage crustal et le mélange convectif. Ce projet vise à apporter de nouvelles contraintes sur la chronologie et les mécanismes précoces (>4 Ga) de différenciation du manteau et de la croûte terrestres. A cet effet, une approche multi-isotopique combinant les systèmes 146,147Sm-142,143Nd et 176Lu-176Hf a été appliquée aux roches mafiques et ultramafiques de l'assemblage de Nulliak (3.78 Ga, Bloc de Saglek, Labrador) et de la ceinture supracrustale d'Ukaliq (3.75 Ga, Craton du Supérieur, Québec). L'application du système couplé 146,147Sm-142,143Nd aux échantillons de cette étude a permis de déterminer précisément l'âge de différenciation de la Terre silicatée, à 4.40±0.03 Ga. Cet âge est similaire à celui des plus anciennes roches lunaires, et légèrement antérieur à l'âge de cristallisation de l'océan magmatique lunaire (4.36±0.03 Ga). Les signatures 142,143Nd observées dans les roches Eoarchéennes de Nulliak et les laves Néoarchéennes de Theo's Flow (2.7 Ga, Abitibi) sont remarquablement similaires, et suggèrent une source mantellique commune, différenciée il y a ~4.4 Ga et préservée du mélange convectif sur une échelle de temps de plusieurs milliards d'années. L'application de la systématique 176Lu-176Hf aux metakomatiites de Nulliak indique que leur manteau source était caractérisé par des rapports Lu/Hf et Sm/Nd superchondritiques, impliquant un épisode antérieur de différenciation dans le champ de stabilité du grenat (P=3-25 GPa). De manière plus générale, il apparaît que l'ensemble des komatiites Eo- et Mesoarchéennes définissent une corrélation εHf-εNd de pente distincte (~4) à celle de la corrélation εHf-εNd du manteau moderne (~1.5). Cette signature est caractéristique d'une différenciation mantellique en présence de grenat et ne peut être attribuée à la cristallisation de pérovskite aux pressions du manteau inférieur. L'ensemble de ces observations est interprété comme reflétant une différenciation du manteau supérieur lors de la phase finale de cristallisation de l'océan magmatique, suivi du recyclage de ces cumulats superficiels dans le manteau profond par un mécanisme d'overturn. L'enregistrement isotopique Archéen en 142Nd pourrait ainsi refléter un échantillonnage ponctuel de ces hétérogénéités primordiales dans des contextes de points chauds au cours des deux premiers milliards d'années de l'histoire de la Terre

This thesis is focused on the Attico-Cycladic orogenic wedge formed during the Alpine orogeny. From a multi-method and multi-scale approach using structural geology, petrography, mineral thermobarometry, element and isotope geochemistry, and PVTX data of associated fluid inclusions, this study deciphers the relationships between fluid circulation, fluid-rock interactions and mobilisation-transport-deposits of metals. Marbles and schists from the Evia Island and the Lavrion peninsula testify to a complex orogenic history marked by an Eocene burial phase followed by syn- and post-orogenic exhumation. Cu-Pb-Zn-Fe-Ag mineralisations from the Lavrion area are synchronous with the formation of the low-angle post-orogenic detachment and the emplacement of granodioritic magmas. The structural position of the deposits attests of an emplacement during ductile to brittle deformation conditions. Deposits associated with ductile to ductile-brittle deformation (skarn, carbonate replacement) are related to a marble decarbonation and magmatic fluid circulation. The progressive exhumation of the orogenic wedge allows the transition toward brittle conditions and opens the system to surficial meteoritic fluids. This meteoritic fluid circulation is responsible to remobilisation of metals from primary deposits allowing thus a second phase of deposition in a pure brittle deformation (epithermal veins), Cette thèse est centrée sur la ceinture orogénique Attico-Cycladique formée durant l'orogénèse Alpine. Par une approche multi-méthodes et multi-échelles combinant géologie structurale, pétrographie, thermobarométrie des assemblages minéraux, géochimie élémentaire et isotopique, et données PVTX des inclusions fluides associées, ce travail vise à caractériser et comprendre les relations entre circulations fluides, interactions fluides/roches, déformation, et mobilisation-transport-dépôt des métaux. Les marbres et schistes de la péninsule du Lavrion et de l'île d'Eubée témoignent d'une évolution orogénique complexe marquée par une phase d'enfouissement à l'Eocène suivie par deux phases d'exhumation successives syn-et post-orogéniques. Les minéralisations de type Cu-Pb-Zn-Fe-Ag de la région du Lavrion sont synchrones de l’activation du détachement post-orogénique et de la mise en place de plutons de granodiorite. Leurs positions structurales témoignent d’un piégeage depuis un régime de déformation ductile jusqu'à fragile. Les minéralisations mises en place durant le régime de déformation ductile à ductile-fragile (skarn et remplacement de carbonate) sont associées à la décarbonatation des niveaux de marbres et à la circulation des fluides magmatiques. L'exhumation progressive de la racine orogénique se traduit par la transition des roches depuis une déformation ductile vers un régime fragile associé à l’ouverture du système aux fluides de surface et notamment aux fluides météoriques. Cette circulation est responsable d’une remobilisation des métaux des minéralisations primaires permettant alors une seconde phase de précipitation dans un régime cassant (veines épithermales)

Si les cavernes sont des conservatoires exceptionnels de l’histoire de l’humanité que symbolisent des noms comme Niaux, Lascaux, la grotte Chauvet, le karst est aussi un marqueur remarquable de l’histoire géologique récente. Le groupe Médi-Terra, UMR 7194 depuis janvier 2014, de l’université de Perpignan, s’est tourné récemment vers ce domaine avec pour objectif d’étudier les rythmes de l'incision des vallées dans les Pyrénées et les implications géodynamiques à partir de la datation de l’aba...

Cenozoic is marked by climatic instability and accelerating continental uplifts. Increasing sediment yield is generated, buffered and transferred by river to the deep sea. Four of the major turbidite systems in the world are located on the northern and the western margins of the Indian Ocean: the Ganges-Brahmaputra, the Indus, the Zambezi and the Tanzanian systems. This work aims to understand forcings affecting sedimentation and morphology of two main turbidite systems (Tanzanian system and Ganges-Brahmaputra system) and results have been compared with their nearest neighbors (respectively Zambezi and Indus). Based on a multiproxies approach in both area, our main results are as follows: (1) during Cenozoic, tectono-sedimentary evolution of the Tanzania margin led to the development of an atypical turbidite system wherein morphology attest of a strong structural control; (2) the Ganges-Brahmaputra system has a sedimentary activity mainly forced by sea level variations. This turbidite system records variations in many forcings impacting sedimentation from the catchment to the deep sea. Turbidite system activity and architecture revealed a strong variability mainly linked to the geodynamic and physiographic context of each studied margin. It appears necessary to integrate all forcings (affecting both the catchment and the deep sea) in the study and the understanding of sedimentary activity in a turbidite system., Le Cénozoïque est marqué par une instabilité climatique et l’accélération des surrections continentales. Ces phénomènes engendrent une augmentation de la production sédimentaire, transférée par les fleuves vers le domaine marin profond. Les façades nord et ouest de l’océan Indien voient se mettre en place quatre des plus grands systèmes sédimentaires au monde : le Gange-Brahmapoutre, l’Indus, le Zambèze et le système tanzanien. Ce travail vise à comprendre les forçages agissant sur la sédimentation et l’architecture de deux des principaux systèmes turbiditiques de l’océan Indien (système tanzanien et du Gange-Brahmapoutre), pour ensuite les comparer avec leurs plus proches voisins (respectivement le Zambèze et l’Indus). Nos principaux résultats, basés sur une approche multiproxy dans les deux zones, mettent en évidence plusieurs points : (1) l’évolution tectono-sédimentaire de la marge tanzanienne au cours du Cénozoïque a mené au développement d’un système turbiditique majeur et atypique, dont la morphologie moderne atteste de l’importance de l’activité tectonique sur sa construction ; (2) le système du Gange-Brahmapoutre enregistre une activité sédimentaire polyphasée, en lien principalement avec les variations du niveau marin. Ce système est capable d’enregistrer les variations de nombreux forçages, influençant à la fois les bassins versants et le domaine marin. Le fonctionnement sédimentaire et l’architecture des systèmes turbiditiques ont révélé une grande diversité selon le contexte géodynamique et physiographique des façades étudiées. La nécessité d’intégrer l’ensemble des forçages (agissant depuis le bassin versant jusque dans le domaine marin profond) dans l’étude de l’activité sédimentaire d’un système turbiditique apparait essentielle de nos jours.

The origin of the Earth's atmosphere remains poorly understood. Its elemental and isotopic compositions have been shaped by numerous events in the history of our planet, such as extraterrestrial contributions, mantle degassing, atmospheric escape etc. This study aimed to analyze the composition of atmospheric gases trapped in several billion years old samples in order to better understand the origin and evolution of the Earth's atmosphere. Isotope analyses of xenon, a noble gas, demonstrate that part of the atmosphere was not brought by meteorites but might have been delivered to the Earth's atmosphere by volatile-rich bodies such as comets. Furthermore, the isotopic composition of atmospheric Xe evolved over geological ages and can be linked to the progressive oxidation of the atmosphere that permitted the emergence and development of modern forms of life., L'origine de l'atmosphère terrestre demeure énigmatique. De plus, de nombreux évènements tels que les contributions de matière extraterrestre, le dégazage de la Terre solide ou encore les fuites de l'atmosphère vers l'espace ont modifié la composition de l'atmosphère au cours du temps. Ces travaux de thèse visaient à analyser précisément la composition de l'atmosphère ancienne piégée dans des roches âgées de plusieurs milliards d'années afin de mieux contraindre son origine et son évolution. L'analyse des isotopes du xénon, un gaz rare, démontre qu'une fraction de l'atmosphère terrestre ne peut avoir été apportée par les météorites mais plutôt par des corps riches en eau et en éléments volatils tels que les comètes. De plus, la composition isotopique de l'atmosphère a évolué au cours du temps jusqu'à il y a deux milliards d'années environ. Cette évolution du fractionnement est peut-être concomitante à celle l'oxygénation progressive de l'atmosphère qui a permis le développement de la vie telle que nous la connaissons aujourd'hui.

The Canadian basin is among the few basins worldwide for which the nature and the geometry of the substratum, and therefore the opening mode, are still unknown. Paleogeographic models based on the few data available are subject to controversy, with different mechanisms and inception ages. According to current paleogeographic models, the margins of Canadian basin either considered as extensional or transform margins. Detailed study of their structures and chronologies is a preliminary exercise to discriminate between permissible models. The most sollicited opening model assumes a change of polarity of the overall subduction south to the canadian basin during the multiphase Brookian orogeny.The Brooks orogen is located north of the alaskan peninsula and south of the canadian basin. It constitutes one of the main assembly stage of terranes in the Northern Cordillera : docking of the Arctic-Alaska-Chukotka terrane with the peri-Pacific arcs system. Its collisional stage is deemed synchronous of the opening of the Canada Basin, which is likely to provide clues about the coupling between tectonics of the north basin and intra-Alaska Cordillera deformation. This orogen has both recorded and influenced the geodynamic history of the Canadian basin. The relative chronology of the development of the two structures is essential and any reconstruction of regional geodynamics must reconcile them in terms of kinematics and boundary conditions., Le bassin canadien figure parmi les rares bassins au monde dont la nature et la géométrie du substratum, et donc le mode d'ouverture, ne sont aujourd'hui pas connus. Les modèles paléogéographiques contraints par les rares données disponibles sont sujets à des interprétations controversées avançant des mécanismes et des âges d'ouverture différents, voire contradictoires. Selon les modèles paléogéographiques proposés, les marges du bassin canadien sont tantôt extensives, tantôt transformantes. L'étude de leurs structures et de leurs histoires détaillées est un exercice préalable à la discrimination des modèles plausibles. Le modèle d'ouverture le plus couru fait appel à un changement de polarité de la subduction au sud du bassin canadien au cours de l'orogenèse brookienne polyphasée.La chaîne de Brooks se situe au nord de la péninsule alaskane et au sud du bassin canadien. Elle est un des nombreux stades d'assemblage des "terranes" de la Cordillère Nord-Américaine : celui de l'implication d' " Arctic-Alaska-Chukotka (AAC) " Son stade collisionnel est réputé synchrone de l'ouverture du bassin canadien. C'est donc là qu'il faut chercher les indices des couplages entre la tectonique du bassin au Nord, la déformation intra-cordillère en Alaska et le système de subductions au Sud. Cette orogène est un témoin actif de l'ouverture du bassin canadien, il a enregistré et modifié les conditions aux limites qui ont présidé à son ouverture. La chronologie relative du développement des deux structures est donc essentielle et toute reconstruction de la géodynamique régionale se doit de les concilier en termes de cinématique et de conditions aux limites.

The study of the behavior and the structure of large shear zones, as well as their evolution in space and times is essential because shear zones accommodate the main deformation in intermediate and deep crust as well as in the mantle.The Mertz shear zone (MSZ; longitude 145°East, Antarctica) is a key target for the study of the deformation localization. The MSZ is located on the eastern boundary of the Neoarchean to Paleoproterozoic Terre Adélie craton (TAC) and it separates the TAC from a Paleozoic granitic domain to the east. Previous studies suggest that this strike slip structure was probably continuous with the Kalinjala shear zone (KSZ, South Australia) before the opening of the Southern Ocean. Outcrops indicate that the MSZ was formed in the intermediate crust during a transpressive event at 1.7 Ga. The structure of the MSZ was studied from terrain to micrometric scales. The field structural study shows that the Paleoproterozoic deformation is mainly accommodated by localized shear zones that are extremely anastomosed at the MSZ and become more scattered elsewhere in the TAC. Microstructures and crystallographic preferred orientation (CPO) of minerals (quartz, feldspaths, biotite, amphibole and orthopyroxene) of the MSZ indicate similar characteristics that can be interpreted in terms of conditions, cinematic and rate of deformation, which are distinct from those of the the tectonic boudins from the TAC. These tectonic boudins reveal microstructures and CPO including a large variety of mechanisms of deformation developed during their formation at 2.5 Ga. The seismological study (receiver functions and SKS-waves anisotropy) permits the characterization of the deep structure on the MSZ area. Receiver functions results show that crustal thickness is about 40 to 44km in the TAC, 36km above the MSZ and 28km in the Paleozoic domain to the east. Analysis of SKS-waves anisotropy suggests that the mantle structures below the craton (ϕ≈N90°E, δt=0,8-1,6s) are different from the ones below the Paleozoic domain (ϕ≈N60°E, δt=0,6s). Thus, the MSZ constitutes the boundary between two lithospheres with distinct crustal thicknesses and mantle structures. The geochronological study (U-Pb dating on zircon and monazite) reveals that the basement of the domain located to the east of the MSZ has a different age and geodynamical story than the TAC. Inherited Archean and Paleoproterozoic ages are similar to those of the terrains located to the east of the KSZ in South Australia that confirms the connection between the Mertz and Kalinjala shear zones. Moreover, the inherited and metamorphic Paleozoic zircon ages as well as the geographic location of the outcrops west of the Transantarctic mountains suggest that studied samples are derived from a pre-Gondwana passive margin formed in a back-arc basin opened in the continental crust just before the Ross orogeny at ≈514-505Ma.This multi-scale approach thus permits precise the geodynamic evolution of the region located east of the MSZ and provide new elements for Australia-Antarctica connection. Moreover, this thesis highlights the importance of tectonic inheritance in the development of shear zones (with the presence of archean inherited structures in the case of the MSZ), as well as localization processes in cratonic lithospheres from at least the Paleoproterozoic times, L'étude du fonctionnement et de la structure des grandes zones de cisaillement, ainsi que de leur évolution dans l'espace et dans le temps est primordiale car elles accommodent la majeure partie de la déformation dans la croûte intermédiaire, la croûte inférieure et également dans le manteau supérieur. La zone de cisaillement du Mertz (MSZ ; longitude 145°Est, Antarctique) s’est révélée être un objet clé pour étudier la localisation de la déformation. La MSZ se situe sur la bordure Est du craton néoarchéen-paléoprotérozoïque de Terre Adélie (TAC) et le sépare d'un domaine granitique Paléozoïque à l'Est. Les études précédentes suggèrent que cette structure décrochante représente la continuité de la zone de cisaillement de Kalinjala (KSZ, Sud de l'Australie) avant l'ouverture de l'océan Austral. Les roches à l'affleurement indiquent que cette structure a été formée dans la croûte intermédiaire en contexte transpressif dextre à 1.7 Ga. La structure de la MSZ a été étudiée depuis l'échelle du terrain jusqu'à l'échelle du micromètre. L'analyse des structures de terrain indique que la déformation paléoprotérozoïque est principalement accommodée par des zones de cisaillement localisées qui sont extrêmement anastomosées au niveau de la MSZ et qui deviennent plus éparses au sein du TAC. Les microstructures et les orientations préférentielles de réseau (OPR) des minéraux (quartz, feldspaths, biotite, amphibole et orthopyroxène) de la MSZ montrent des caractéristiques communes interprétables en terme de conditions, de cinématique et de régime de la déformation qui se distinguent de celles observées dans les boudins tectonique du TAC. Ces derniers montrent, quant à eux, des microstructures et OPR qui révèlent une variété de mécanismes de déformation développés lors de leur formation à 2.5 Ga.L'étude sismologique (fonctions récepteurs et anisotropie des ondes SKS) permet d'apporter de nouvelles données pour la cartographie des structures profondes de la MSZ, du TAC et du domine paléozoïque. Les résultats des fonctions récepteurs indiquent que la croûte est épaisse d'environ 40 à 44 km sous le TAC, 36 km à l'aplomb de la MSZ et 28 km dans le domaine paléozoïque à l'Est. L'analyse de l'anisotropie des ondes SKS suggère que la structuration du manteau sous le craton (ϕ≈N90°E, δt=0,8-1,6s) est différente de celle sous le domaine paléozoïque (ϕ≈N60°E, δt=0,6s). Ainsi, la MSZ constitue la frontière entre ces deux lithosphères ayant des épaisseurs crustales et une structuration du manteau différentes. Enfin, l'étude géochronologique (U-Pb sur zircons et monazites) révèle que le socle du domaine à l'Est de la MSZ présente des âges et une histoire géodynamique différents du TAC. Les âges hérités archéens et paléoprotérozoïques sont similaires à ceux des terrains situés à l'Est de la KSZ au Sud de l'Australie, confirmant ainsi la connexion entre les zones de cisaillement du Mertz et de Kalinjala. De plus, les âges paléozoïques des zircons hérités et métamorphiques et la position géographique des affleurements à l'ouest de la chaîne Transantarctique suggèrent que les échantillons étudiés sont issus d'une marge passive anté-Gondwana formée au sein d'un bassin arrière arc ouvert dans la croûte continentale juste avant la collision de Ross à ≈514-505 Ma.Ainsi, cette étude permet de préciser l'évolution géodynamique à l'Est de la MSZ, et d'apporter de nouveaux éléments pour la connexion avec les terrains du Sud de l'Australie. Par ailleurs, cette thèse souligne l'importance de l'héritage tectonique dans le développement des zones de cisaillement avec, dans le cas de la MSZ, la présence de structures héritées archéennes, ainsi que des processus de localisation de la déformation au sein des lithosphères cratoniques au moins depuis le Paléoprotérozoïque

Las costas pacíficas del sur de Colombia y del Ecuador son ricas en restos de ocupación humana a veces todavía mal conocidos. Se trata a menudo de litorales bastante inhóspitos (caso de Colombia) y siempre de regiones, que han presentado, hoy como ayer, las huellas de importantes catástrofes naturales. Se puede enumerar rápidamente la presencia de capas de cenizas (riesgo volcánico), las consecuencias de movimientos sísmicos y, ligados, de tsunamis, los movimientos en masa en las laderas y las consecuencias del ahora bastante bien conocido fenómeno del Niño (inundaciones), y del elemento contrario, la Niña (gran sequía). Se puede pensar que las poblaciones costeras han tenido que adaptarse a tales amenazas, pero aquellas han podido llegar a veces a un punto en el que los establecimientos y los cultivos han sido totalmente destruidos, llegando al colapso de la presencia humana. Se propone ilustrar esto, desde un punto de vista geomorfológico, a partir de unos ejemplos que brinda la arqueología. Les côtes pacifiques du sud de la Colombie et de l’Équateur sont riches de restes d’occupations humaines souvent mal connus. Il s’agit parfois de littoraux inhospitaliers comme en Colombie, mais toujours d’environnements, dans le passé et encore actuellement, très marqués par les traces d’importants aléas naturels. On peut citer immédiatement la présence de couches de cendres (risque volcanique), les conséquences de mouvements sismiques et, liés, de tsunamis, les mouvements de masse sur les versants et, enfin, les conséquences du phénomène ENSO, maintenant bien connu par ses inondations (el Niño) et la sécheresse caractéristique de son contraire (la Niña). On peut penser que si les populations côtières ont dû s’adapter à ces contraintes, elles ont été parfois confrontées à des situations de destruction totale des cultures et des habitations aboutissant à la disparition des peuplements. Nous nous proposons d’illustrer ces propos d’un point de vue géomorphologique à partir de quelques exemples observés en archéologie. The Pacific coasts of South Colombia and Ecuador hold the remains of many human occupation, some of which are still unknown. The coast is sometimes inhospitable as in the Colombian case and often strongly affected by important natural hazards. Among these we can rapidly cite the risk from volcanic ash, the consequences of tectonics movements, tsunamis, mass movements of debris on slopes and consequences of well known Niño phenomena (floods), and its counterpart the Niña (drought). The coast populations must have adapted to these limitations, but sometimes constructions and cultivations are totally destroyed resulting in collapse. Our purpose here is to illustrate from an geomorphologic perspective some examples of these situations as observed in archaeology.

National audience; La terre solide évolue en constante interaction avec l'atmosphère et le climat, qui influent profondément sur les processus d'érosion et de sédimentation. Les évolutions du climat laissent donc une trace souvent déchiffrable au sein des couches géologiques. À l'inverse, le sol et la formation des roches agissent sur le climat en affectant le cycle du carbone. Ces connaissances – qui s'enrichissent rapidement pour des périodes très récentes (moins d'une dizaine de milliers d'années) – sont essentielles pour anticiper les changements climatiques à venir.

La Cuenca Oriente Ecuatoriana representa un extraordinario sistema natural, cuya armonía permea desde lo más profundo de su subsuelo, hasta la explosión de vida vegetal y animal que se desarrolla sobre un suelo, cuya morfología se caracteriza por relieves relativemente importantes con respecto a las demás cuencas de ante-país andinas. La alta densidad de información de subsuelo de la Cuenca Oriente, así como la presencia de afloramientos relativamente buenos en su margen occidental, han permitido desarrollar en el cuadro del convenio IRD PETROPRODUCCION varios estudios, a fin de precisar su marco estructural y su evolución geodinámica, conomientos indispensables para guiar las estrategias de exploración y de producción de hidrocarburos. Esto libro es una síntesis de los resultados geológicos obtenidos a partir de varios artículos escritos sobre la temática de la Cuenca Oriente, una parte de estos ya publicados y aprobados por la comunidad científica internacional. Aquí, se presenta una propuesta que intenta explicar, a la luz de los nuevos antecedentes encontrados, los procesos y elementos de la Cuenca Oriente, desde el Precretácico hasta el Presente, y en temas tan diversos como la caracterización del sistema petrolero, de la hidrosedimentología, del volcanismo y de la morfología, que son en su conjunto lo que nos entrega una mejor visión geodinámica y comprensión de la cuenca. Dada la importancia socio-económica de la actividad hidrocarburífera, se recrea el desarrollo histórico de la exploración petrolera de la cuenca, desde el conocimiento inicial de manaderos de crudo, hasta la etapa de madurez actual, con alrededor de 30 mil millones de barilles de petróleo en sitio, acumulados en más de cien campos descubiertos. Se presenta finalmente las características geológicas generales de los principales campos de Petroproducción.

Failles sismogènes et fluides L’objectif est de comprendre l’interaction entre activité des failles et fluides (eau, mais aussi gaz et hydrocarbures), aussi bien du point de vue de l’évolution des paramètres (pression, contrainte, flux et composition chimique des fluides) au cours du cycle sismique que du point de vue des relations entre variations de pression de fluide, état de contrainte et activité microsismique. Le projet de forage IODP NanToSEIZE vise à échantillonner et instrumenter dan...

In the central High Atlas of Morocco, the Liassic series present different mud-moundtype carbonate buildups, well developed in the Midelt area, towards the boundary between the Lower and the Upper Sinemurian. Near Foum Tillicht, these structures show a real evolution within the Upper Sinemunan interval, from simple small-scale bodies at the base, up to big and complex forms at the top. Their sedimentological and palaeontological features indicate microbolites and sponge buildings developed in deep and open marine conditions, within the subphotic zone, at the lower part of the storm wave interval. These buildups are closely linked to tectonic processes as they grow on the normal synsedimentary faults which affected the central atlasic area during the Lower Liassic period, leading to the breakup of the Early Sinemurian carbonate platform and the induced installation of the Upper Sinemurian subsiding basin. Silting by hemipelagic sediments led to death of buildings. Similar palaeogeographic changes and geodynamic evolution have been recently described from different structures in North Africa, Western Europe and North America.Le Lías du Haut Atlas central marocain présente diverses"bioconstructions carbonatées de type Mud-mound bien développées au passage Sinémurien inférieur- Sinémurien supérieur au Sud de Midelt. Ces structures évoluent très localement, a Foum Tillicht, dans tout l’intervalle Sinémurien supérieur. Elles présentent des formes et des tailles respectivement simples et réduites a la base de la série et deviennent complexes et de grande dimension au sommet. Leurs caractéristiques sédimentologiques et paléontologiques montrent qu’il s’agit de constructions a microbolites et a spongiaires développées dans un milieu marin ouvert et profond, dans la zone subphotique, a la partie inférieure de la zone d’action des vagues de tempête. L’apparition et le grand développement des bioconstructions boueuses sinémuriennes sont associés a un changement de la morphologie du fond marin induit par la phase majeure de dislocation de la plateforme au passage Sinémurien inférieur-Sinémurien supérieur. L’augmentation verticale de leur taille indiquerait un accroissement de la subsidence et du taux de sédimentation carbonatée, en relation avec l’augmentation de l’intensité de la fracturation. La disparition de ces monticules, au passage Sinémurien-Carixien, est due a un envasement par des sédiments hémipélagiques de bassin consécutif h un approfondissement du milieu. Cet exemple haut atlasique se révèle ainsi comparable aux modèles récemment proposés pour expliquer le développement des mud-mounds connus en Afrique du Nord, en Europe occidentale et en Amérique du Nord.

The Raspas Metamorphic Complex of southwestern Ecuador is regarded as the southernmost remnant of oceanic and continental terranes accreted in the latest Jurassic–Early Cretaceous. It consists of variably metamorphosed rock types. (1) Mafic and ultramafic rocks metamorphosed under high-pressure (HP) conditions (eclogite facies) show oceanic plateau affinities with flat REE chondrite-normalized patterns, eNd150 Ma ranging from +4.6 to 9.8 and initial Pb isotopic ratios intermediate between MORB and OIB. (2) Sedimentary rocks metamorphosed under eclogitic conditions exhibit LREE enriched patterns, strong negative Eu anomalies, Rb, Nb, U, Th, Pb enrichments, low eNd150 Ma values (from � 6.4 to � 9.5), and high initial 87 Sr/ 86 Sr and 206,207,208 Pb/ 204 Pb isotopic ratios suggesting they were originally sediments derived from the erosion of an old continental crust. (3) Epidote-bearing amphibolites show N-MORB affinities with LREE depleted patterns, LILE, Zr, Hf and Th depletion, high eNd150 Ma (>+10) and low initial Pb isotopic ratios. The present-day well defined internal structure of the Raspas Metamorphic Complex seems to be inconsistent with the formerly proposed

The Oman ophiolite offers the possibility to study mantle rocks which are inaccessible at mid-ocean ridges. The presence of five on-axis diapirs and an off-axis diapir allows comparison of magmatic processes occurring in these different settings. The Moho Transition Zone is dominated by dunite in both cases, but off-axis includes massive pyroxenites instead of layered gabbro. The off-axis diapir is surrounded by gabbroic intrusions in the crust and mantle, which are not found elsewhere in the ophiolite. While the on-axis samples have eNd values similar to those of MORB, all of the off-axis rocks have less radiogenic Nd suggesting a larger contribution from melting of pyroxenite veins in the off-axis source. The abundance of clinopyroxene in the off-axis MTZ results from the reaction between the pyroxenite-derived melts and the depleted harzburgite of the lithosphere, which explains the highly depleted incompatible trace element compositions of the clinopyroxenes. The presence of water from the hydrated lithosphere favors the crystallization of clinopyroxene instead of plagioclase, which should normally appear at this depth in the MTZ, as is the case on-axis. The gabbroic intrusions in the mantle and crust surrounding the off-axis diapir crystallized from the residual magma produced by the interaction between the pyroxenite-derived melts and the harzburgite. The off-axis diapir could be viewed as an analog to seamounts currently found near fast-spreading ridges, and could provide information on their internal structure. More generally, this study provides compelling evidence for the existence of pyroxenite veins in the asthenospheric mantle beneath mid-ocean ridges, L'ophiolite d'Oman permet d'observer les roches mantelliques inaccessibles aux dorsales. Avec cinq diapirs à l'axe (dont Maqsad) et un diapir hors-axe (Mansah), elle permet d'étudier les processus magmatiques en jeu dans les diapirs au niveau de la Zone de Transition au Moho, qui est différente entre les deux types de diapirs avec hors-axe des pyroxénites dans la dunite à la place de gabbros lités à l'axe. Le diapir de Mansah est entouré d'intrusions gabbroïques dans le manteau et la croûte. Les roches hors-axe ont des valeurs d'eNd plus faibles que celles à l'axe qui ont des compositions similaires aux MORB, suggérant une source des liquides plus riche en veines de pyroxénite hors-axe. Les eNd montrent aussi que les pyroxénites et les intrusions gabbroïques sont une suite magmatique. L'abondance de clinopyroxenes hors-axe provient de la réaction entre des liquides provenant de la fusion de veines de pyroxénites avec la harzburgite appauvrie de la lithosphère, ce qui donne à ces clinopyroxènes des compositions appauvries en éléments traces. La présence d'eau provenant de la lithosphère hydratée favorise la cristallisation de ces clinopyroxènes à la place du plagioclase qui doit normalement apparaître à cette profondeur dans la MTZ, ce qui est le cas à l'axe. Le diapir hors-axe pourrait fournir une analogie aux seamounts que l'on trouve actuellement à proximité des dorsales rapides et faire la lumière sur les interactions entre la lithosphère appauvrie et le matériel ascendant hors-axe, ainsi que sur les structures internes de ces seamounts. Ce travail offre des évidences probantes pour l'existence de veines de pyroxénites dans le manteau asthénosphérique sous les dorsales

le secteur d'etude concerne le bassin des kseur bassin atlastique occidental...

The Guider pluton (GP), emplaced ~593 Ma in an orthogneissic basement, is mainly constituted by transalcaline diorite and syenite. These formations are thought to result from a large partial melting of a basaltic source with fractional crystallization, crustal assimilation and metasomatism. The Bossoum-Pologozom pluton (BPP) is made of ferropotassic syenite and syenogranite deriving from a granodioritic magma by fractional crystallization. The country-rocks of GP (orthogneiss), emplaced at ca. 632 Ma, have been affected by a dextral transpressive shear deformation N-S to NNE-SSW characterized by a dominant pure shear that began around 612 Ma. The microstructures and AMS suggest that the emplacement of GP took place before the end of this transpressive deformation of its country rocks. The BPP was emplaced around 566 Ma ago, within orthogneissic formations and syntectonic granites. The syntectonic granites are coeval with a shear episode that post-dates the previous transpressive episode. The sense shear of this second event remains unclear. The internal structures of the PBP suggest that this pluton is syn- to late-tectonic with respect to the second episode of transpression. This regional transpression results from the collision between the Mayo-Kébbi domain and the NW-Cameroun domain which ended after ca. 566 Ma. This study also suggests that the trans-alkaline magmatism of the BPP is similar and contemporaneous to those of some plutons of the East-Nigeria and Nordeste in Brazil, and that the second transpressive event of the area under study is contemporaneous to the Patos transpressive shear zone system., Le pluton de Guider (PG), mis en place vers 593 Ma dans des orthogneiss, est composé principalement de diorite et de syénites transalcalines. Le magma parent de ce pluton serait issu d'une large fusion partielle d'une source basaltique, et les différents faciès résulteraient de processus de cristallisation fractionnée, assimilation crustale et métasomatisme. Le pluton de Bossoum-Pologozom (PBP) est composé de syénite et de syénogranite ferro-potassiques issues d'un magma granodioritique essentiellement par cristallisation fractionnée. L'encaissant du PG qui s'est mis en place vers 632 Ma, a subi une déformation transpressive à cisaillement pur dominant dextre, orienté N-S à NNE-SSW, qui a débuté vers 612 Ma. Les microstructures et l'ASM suggèrent que sa mise en place a eu lieu avant la fin de la déformation transpressive de son encaissant. Le PBP s'est mis en place vers 566 Ma, au sein d'orthogneiss et granites syntectoniques. L'installation des granites syntectoniques est synchrone d'un second épisode cisaillant, postérieur à l'épisode transpressif dextre sus-cité. Le sens de cisaillement de ce second épisode reste incertain. Les structures internes du PBP suggèrent qu'il est syn- à tardi-tectonique du second épisode de la transpression. Cette transpression régionale est la conséquence de la collision entre les domaines Mayo-Kébbi et NW-Cameroun qui se serait achevée vers 566 Ma. Enfin le magmatisme transalcalin du PBP est semblable et contemporain du magmatisme de certains plutons de l'Est du Nigéria et du Nordeste brésilien, ce qui à suggère que le second épisode de transpression du secteur de Guider est contemporain des grands cisaillements de la zone de Patos.

Sedimentological and biostratigraphic investigations onshore Lebanon coupled with 2D offshore reflection seismic data allowed proposing a new Mesozoic-Present tectono-stratigraphic framework for the northern Levant Margin and Basin. The seismic interpretation supported by in-depth facies analysis permitted to depict the potential depositional environments offshore Lebanon as no well has yet been drilled. The Levant region has been affected by successive geodynamic events that modified the architecture of its margin and basin from a Late Triassic to Middle Jurassic rift into a Late Cretaceous subduction followed by collision and Miocene-Present strike slip motion. The interplay between major geodynamic events as well as sea level fluctuations impacted on the sedimentary infill of the basin. During Jurassic and Cretaceous, the Levant Margin is dominated by the aggradation of a carbonate platform while deepwater mixed-systems prevailed in the basin during the Oligo-Miocene, three major sedimentary pathways are expected to drive important quantities of clastic material into the Levant Basin: (1) canyons along the Levant Margin, (2) the Latakia region (coastlal Syria) and (3) the Nile Deep sea cone. Regional drainage system analysis was performed to estimate the contribution of the different sediment sources to the infill of the basin. A numerical stratigraphic forward model, Dionisos, was used to test the Middle-Late Miocene source-to-sink scenarios permitting to better assess the plausibility of the expected sedimentary volumes for each source through a comparison with actual drainage systems, Les études sédimentologiques et biostratigraphiques menées au Liban couplés avec données sismiques 2D de réflexion en mer ont permis de proposer un nouveau cadre tectono-stratigraphique pour la région Levantine a partir du Mésozoïque. L'interprétation sismique soutenue par une analyse détaillée des faciès à permis de représenter les environnements de dépôt au large du Liban où aucun puits n'a été foré. Le rifting dans le bassin du Levant prend fin au Jurassique moyen. L'initiation de subduction de la plaque Afro-Arabe sous l'Eurasie au Crétacé supérieur est suivie par des mouvements décrochants à partir du Miocène. L'interaction entre ces événements géodynamiques ainsi que les fluctuations du niveau marin affecte le remplissage sédimentaire du bassin. Au cours du Jurassique et du Crétacé, la marge Levantine est dominée par l'évolution de plate-forme carbonatée tandis qu'un système mixte (silicoclastic et carbonaté) en eau profonde ont prévalu dans le bassin au cours de l'Oligo-Miocène. Trois grandes voies sédimentaires sont attendus à conduire d'importantes quantités de matériel clastiques dans le bassin: (1) les canyons incisant la marge, (2) la région de Lattaquié (Syrie) et (3) le fan profond du Nil. L'analyse régionale des systèmes de drainage a été réalisée pour estimer la contribution au remplissage du bassin des différentes sources de sédiments. Un modèle stratigraphique, Dionisos, a été utilisé pour tester les scénarios du remplissage du bassin pendant le Miocène Moyen et Supérieur. Une comparaison avec les systèmes de drainage actuels a permis une meilleure évaluation de la plausibilité des volumes sédimentaires attendus pour chaque source.

The Dinarides are the mountain belt covering former Yugoslavia, Albania, and Greece; they are divided into Dinarides in the strict sense to the north and Hellenides to the south of the Scutari-Pe¢ transform. This article reminds the evolution of ideas regarding the geology, mainly the tectonics, of this belt, emphasizing the contribution of French teams. This evolution took place in several stages. Before 1890, bases of lithology and stratigraphy have been set, by French geologists firstly, then by the Vienna school during the second half of the 19th century. Only the vertical tectonics was recognized. From 1890 to the Second World War, the nappe tectonics is described in Greece and in the Dinarides s. st., essentially by German-speaking geologists, except in Albania. From 1950 to 1970, major monographs developed by the French teams in Greece establish a detailed knowledge of the stratigraphy of the different zones and of the thrust tectonics affecting them, first described in the outer zones, like the Pindos one, and then in the inner zones with the recognition of tectonic windows like the Olympus one. The general geodynamic interpretation was made within the geosyncline model, with ophiolites considered as autochthonous. Starting in 1970, the models developed in particular by new French researchers working in Yugoslavia (1960-1980) and again in Greece are in terms of plate tectonics. They show a two-stage evolution of the belt, including a palaeodinaric-eohellenic tectonic crisis at the end of the Jurassic, marked by ophiolite obduction, before the great Tertiary nappe tectonics. Since the mid-1980s, progress is being made in understanding the metamorphic units, in explaining their exhumation and the simultaneity and gradual migration of phenomena like compression, exhumation and post-nappe extension, particularly in the Aegean area. Recent models incorporate geophysical data such as seismic tomography which, with the image of a large eastward-dipping slab, strongly supports the favourite hypothesis of the French searchers implying an eastward subduction and a unique eastern origin, from the Maliac-Vardar Ocean, of the main ophiolites., Les Dinarides sont la chaîne de montagnes qui s’étend sur l’ex-Yougoslavie, l’Albanie et la Grèce ; elles se divisent en Dinarides au sens strict au nord et Hellénides au sud de la tranversale de Scutari-Pe¢. Cet article rappelle l’évolution des idées sur la géologie, principalement la tectonique, de cette chaîne, en insistant sur l’apport des équipes françaises. Cette évolution s’est faite en plusieurs étapes. Avant 1890, ont été établies les bases de la lithologie et de la stratigraphie, par des géologues français d’abord, puis par l’école de Vienne dans la seconde moitié du XIXe siècle. Seule la tectonique verticale était reconnue. De 1890 à la Seconde Guerre mondiale, la tectonique de nappes est décrite, en Grèce, puis dans lesDinarides s. str. surtout, sauf en Albanie, par des géologues de langue allemande. De 1950 à 1970, d’importantes monographies élaborées par les équipes françaises en Grèce établissent une connaissance de détail de la stratigraphie des zones, ainsi que les charriages qui lesaffectent, d’abord reconnus dans les zones externes, comme le Pinde, puis dans les zones internes avec la description des fenêtres comme celle de l’Olympe. L’interprétation géodynamique générale est faite alors dans le cadre du modèle géosynclinal, avec des ophiolites autochtones. Àpartir de 1970, les modèles élaborés, notamment par de nouveaux chercheurs français travaillant en Yougoslavie (1960-1980), puis de nouveau en Grèce, le sont en termes de tectonique des plaques. Ils montrent une évolution biphasée de la chaîne, avec une crise paléodinariqueéohelléniqueà la fin du Jurassique, marquée par l’obduction d’ophiolites, avant la grande tectonique de nappes d’âge tertiaire. Depuis le milieu des années 1980, des progrès sont faits dans la connaissance des nappes métamorphiques, dans l’explication de leur exhumation, ainsi que de la simultanéité et de la migration progressive des phénomènes de compression, exhumation et extension post-nappes, notamment dans le domaine égéen. Les modèles récents incorporent les données géophysiques, comme la tomographie sismique qui, avec l’illustration d’un grand panneau plongeant vers l’est, vient étayer fortement l’hypothèse, favorite des Français, d’une subduction vers l’est et d’une origine orientale, maliaco-vardarienne, des principales ophiolites.

Summary Crustal structure of the continent–ocean transition off the Cote d'Ivoire–Ghana transform margin is determined by 2-D modelling of wide-angle seismic data and gravity data. The resulting models, together with geological data recently collected by drilling on the margin, are compared with available thermomechanical models of transform margins. In particular, we test the predicted effects on the transform margin crust of continental heating by the adjacent oceanic lithosphere. These effects include: (i) ductile flow of the lower continental crust either parallel to the transform direction or perpendicular to it, from the continent towards the ocean; and (ii) thermal uplift of the transform margin. In the region of the Cote d'Ivoire–Ghana transform margin, the seismic and gravity data indicate that the continental crust remains uniform in thickness as the continent–ocean boundary is approached. The interpreted models lack a transitional domain between continental and oceanic crusts, and abnormally thin oceanic crust is found along the margin. These results exclude large-scale ductile flow of lower continental crust during the margin formation. The geological data are, moreover, not consistent with thermal uplift of the margin during the period of contact between the transform margin and the spreading centre. Our geophysical and geological data thus infer only moderate heating of the transform continental margin by the adjacent oceanic lithosphere. Moderate heating of the Cote d'Ivoire–Ghana transform margin during margin formation implies that the thermal exchange between the transform margin and the adjacent spreading centre were lower than predicted by available thermal models. Two main factors may have contributed to reduce thermal exchanges across the continent–ocean boundary. The first factor is that the oceanic edge may have been colder than assumed by thermal models. An abnormally cold spreading axis along the transform margin when the oceanic crust was emplaced is supported by the atypical structure of the oceanic crust along the Cote d'Ivoire–Ghana transform margin. The oceanic crustal structure is similar to that found along oceanic fracture zones, where oceanic crust is’also’emplaced near a ridge–transform intersection. In both cases, abnormally low thermal gradients at the spreading centre along the transform margin may be explained by the cumulative effect of: (i) a cold edge effect of the adjacent continental lithosphere; (ii) accretion at the end of a ridge segment, away from the main magma supply point along the spreading axis; and (iii) an efficient upward cooling of the oceanic lithosphere owing to deep hydrothermal circulation within the faulted lithosphere. The second factor causing moderate thermal exchanges is the possibility of large amounts of water in oceanic lithospheric faults, which reduces the lateral thermal conduction in the lithosphere, since water is much less conductive than rock. During the margin formation, the oceanic edge thus seems to have acted as a thermal buffer between the cold continental margin and the hot spreading centre. We propose that this thermal buffer hypothesis may be generalized to most transform margins, implying a lower amount of continental heating than assumed by the available thermomechanical models.

Paleomagnetic results from 61 sites in Tertiary red beds and volcanic rocks from the Bolivian Andes allow quantification of tectonic rotations within the Altiplano domain. A total of 16 sites were also obtained in lower Miocene ignimbrites that cover the forearc of the north Chilean Andes near Arica. In the southern Altiplano (Lipez region) a local clockwise rotation of up to 38° is recorded in lower Miocene volcanic rocks. Farther north, near the Salar de Uyuni, there is no evidence of significant rotations. Counterclockwise rotations are observed in the Northern Altiplano. The largest counterclockwise rotation (28°) is found in Eocene-Oligocene red beds (Tiwanaku Formation) along the eastern border of the Corque syncline. Middle Miocene sediments located within the center of the Corque basin record a counterclockwise rotation of only 10°. About 200 km north of the Corque basin, Eocene-Oligocene sedimentary rocks near the locality of Viacha record only 10° counterclockwise rotation. Paleomagnetic results in lower Miocene ignimbrites from the forearc near the Arica bend do not show evidence for late Cenozoic rotation of the forearc. These new results suggest that the 20° to 25° counterclockwise rotation of the southern Peruvian forearc occurred prior to the Miocene. Anisotropy of magnetic susceptibility (AMS) data show a magnetic fabric mostly controlled by bedding, but slight AMS lineations are found almost parallel to the major regional structural trends such as fold axes. The apparent relationship between tectonic rotations, AMS lineations, and structural trends suggests that rotations occured after or during the final stage of folding. Paleomagnetic data obtained in Paleozoic rocks show evidence of clockwise rotation of the southern sub-Andean ranges. Tectonic rotations during the Neogene are mostly localized on the eastern side of the central Andes. The curvature of the occidental margin near Arica was likely acquired prior to the last stage of Andean deformation. Although the magnitude of the rotations may vary from one locality to the other, there is a consistent pattern showing counterclockwise rotations to the north and clockwise to the south. A large-scale regional mechanism is needed to explain this pattern of tectonic rotations within the central Andes. We propose a model in which along-strike segmentation of the Andean foreland and indentation of the Altiplano by a curved forearc are the major factors controlling tectonic rotations within the Altiplano, Eastern Cordillera, and sub-Andean ranges.

Place of Zekkara, Tarilest and Béni-Snassène granitic massifs in the geodynamic history of hercynian orogeny (Eastern Meseta, Morocco). The paper presents the first detailed geochemical and petrographical study realised in Hercynian Zekkara, Tarilest and Béni-Snassène granitoids. These consist of metaluminous or peralu-minous magmas occuring in the crust at various levels and times. Major and trace elements compositions show a typical calc-alkaline trend characterized by enrichment in K20. The granitoids were formed by fractional crystallization of a magma derived from melt of an igneous crust. Compared with other well-studied Hercynian suites, these rocks are similar to post-collisional granitoids. No evidence to allow the existence of an old oceanic crust , this magmatism must be reattached at a tangential late Hercynian tectonic, a thinning crust and a mantled ascent model seems to be the better proposal., Cette note présente la première étude pétrographique et géochimique détaillée réalisée sur les granitoïdes hercyniens des massifs de Zekkara, Tarilest et Béni-Snassen. Ceux-ci correspondent à des magmas métalumineux ou hyperalumineux, mis en place de manière étagée dans le temps et à différents niveaux de la croûte continentale. Les compositions des éléments majeurs et traces, montrent une évolution typique des suites calco-alcalines potassiques post-collision-nelles. Les trois intrusions dérivent d'un magma crustal de nature ignée dont l'évolution est contrôlée par la cristallisation fractionnée. Aucun argument ne permettant d'évoquer des témoins d'une croûte océanique ancienne ce magmatisme serait à rattacher à une tectonique tangentielle tardi-hercynienne et un modèle d'amincissement crustal et de remontée du manteau est privilégié., El Hadi H., Reddad A., Giret Alain, Chabane Abdelkader, Hertogen J. Place des massifs granitiques de Zekkara, Tarilest et Béni-Snassène dans l'histoire géodynamique de la chaine hercynienne (Meseta orientale, Maroc). In: Géologie Méditerranéenne. Tome 27, numéro 3-4, 2000. pp. 159-173.