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Rare Earth elements (REE) share a similar behaviour during magmatic processes. They are refractory, lithophile elements so that they concentrate in the silicate Earth. Among them, we count two long-lived isotope systematics: 138La-138Ce (T1/2 = 295.5 Ga) et 147Sm-143Nd (T1/2 = 106 Ga). Their coupling provides temporal constraints on the evolution of the silicate reservoirs (mantle – crust). Cerium is also known to be a redox sensitive element, able to change its mobility according to the other REE. During this thesis, my objectives were (1) to better constrain the Ce-Nd isotopic composition of the Earth and its different silicate reservoirs and (2) to investigate the potential of the 138La-138Ce systematics for tracing the recycling during subduction.Small variations on 138Ce/142Ce ratios limit the study of the 138La-138Ce systematics, so that the Ce isotopic compositions of the silicate reservoirs are poorly constrained, especially for the continental crust. Recent developments on thermo-ionization mass spectrometers (using 1013 Ω amplifiers) have improved the precision on the isotope measurements. During the course of this study, I analysed 135 samples from various contexts to represent the major silicate reservoirs.The analysis of mid-ocean ridge basalt and aeolian sediments are used to define the isotopic compositions of the depleted mantle and of the upper continental crust, respectively. The isotopic variability of the mantle is estimated on the basis of the measurements of mid-ocean ridges basalts and ocean islands basalts. Their repartition is called the mantle array. The comparison between the mantle array and mixing models resulting from a mantle-crust mass balance budget shows that the mantle-crust complementarity is not sufficient to explain the mantle isotopic variability. The mantle array is best reproduced by including the contribution of the recycling of oceanic crust and oceanic sediments older than 2 Ga, before the Great Oxygenation Event.The mass balance of the crust also suggests the middle to lower continental crust to show Ce-Nd isotopic compositions distinct from the mantle array and from the upper continental crust. This hypothesis is discussed by analysing upper to lower continental crust samples, from various terrains and with different ages. Among them, Siberian xenoliths show Ce-Nd isotopic composition is in agreement with models. The fractionation of REE in the lower crust should be able to decouple the 138La-138Ce and 147Sm-143Nd systems.The distinct Sr-Nd-Pb isotopic compositions of oceanic island basalts are produced by the recycling of various surface material into the mantle. Ce-Nd isotopic compositions measured in samples, which isotopic signature is characteristic of the enrich mantle endmembers EM-1 and EM-2, show distinct compositions. EM-2-type samples plot on the mantle array and EM-1-type samples deviate from it. The formers can be reproduced by the recycling of upper continental crust or oceanic sediments older than 2 Ga while the latter need the addition of ancient oceanic crust or lower continental crust., Les terres rares (REE) sont des éléments chimiques partageant des comportements très similaires lors des processus magmatiques. Lithophiles et réfractaires, ils se concentrent dans la fraction silicatée de la Terre. Parmi les REE, quatre éléments constituent deux systématiques isotopiques de longue vie : 138La-138Ce (T1/2 = 295.5 Ga) et 147Sm-143Nd (T1/2 = 106 Ga). Ces systèmes permettent d’apporter une contrainte temporelle à l’évolution de la composition des réservoirs silicatés (croûte – manteau) et de comprendre leur évolution. Par ailleurs, le cérium est sensible aux conditions d’oxydation du milieu et donc présente un comportement différent des autres REE. Dans cette thèse, j’ai couplé les mesures isotopiques Ce-Nd pour mieux contraindre la formation des réservoirs et leur évolution au cours du temps, comme par exemple l’impact du recyclage lors de la subduction sur la composition du manteau.Les très faibles variations du rapport 138Ce/142Ce expliquent pourquoi la systématique 138La-138Ce a été très peu étudiée. Ainsi, la composition isotopique en cérium des réservoirs silicatés, notamment celle de la croûte continentale, n’est pas bien définie. Les mesures développées par spectrométrie de masse à thermo-ionisation (utilisation des amplificateurs 1013 Ω) ont permis d’augmenter considérablement la précision. Dans le cadre de cette thèse, j’ai ainsi mesuré 135 échantillons de contextes divers représentant les principaux réservoirs silicatés étudiés. L’analyse de basaltes de rides médio-océaniques et de sédiments éoliens a permis d’obtenir une estimation des compositions isotopiques respectives du manteau supérieur appauvri et de la croûte continentale supérieure. La variabilité isotopique du manteau en Ce-Nd est précisée par les mesures sur des basaltes d’îles et de rides océaniques. Ils forment la tendance mantellique. La comparaison de cette tendance avec les modèles de mélange issus du bilan de masse croûte-manteau pour les REE montre que la complémentarité manteau-croûte est insuffisante pour expliquer la variabilité de composition isotopique du manteau. La tendance mantellique est mieux reproduite lorsque les modèles intègrent la contribution du recyclage ancien de croûte océanique et de sédiments océaniques, formés avant l’oxygénation des océans (>2 Ga). Le bilan de masse pour les REE implique également que la croûte continentale moyenne à inférieure présente des compositions isotopiques en Ce-Nd distinctes de la tendance mantellique et de la croûte continentale supérieure. Pour vérifier ce modèle, j’ai analysé des roches continentales d’origine superficielle à profonde, d’âges et de régions différents. Parmi ces roches, les xénolithes de Sibérie ont les compositions isotopiques attendues. Un fractionnement des REE dans la croûte profonde pourrait expliquer le découplage des systématiques 138La-138Ce et 147Sm-143Nd. Les compositions isotopiques en Sr, Nd et Pb des basaltes d’îles océaniques reflètent l’existence de pôles de composition dans le manteau, produits par le recyclage de matériaux différents. Les compositions isotopiques en Ce-Nd de certains groupes d’échantillons, caractéristiques d’un manteau enrichi correspondant aux pôles EM-1 et EM-2, ont des compositions distinctes. Les échantillons de signature EM-2 restent strictement alignés sur la tendance mantellique en Ce-Nd et ceux de signature EM-1 en dévient. Les premiers semblent particulièrement bien refléter l’effet du recyclage ancien (> 2 Ga) de croûte continentale supérieure ou de sédiments océaniques anciens, tandis que les seconds nécessitent, en plus, le recyclage ancien de croûte océanique, ou de croûte continentale inférieure.

The PhD work presented in this manuscript focuses on the recognition and the manifestation of Archean crustal differentiation processes. The Archean eon which represents 1/3 of the geological record is featured by both lithologies unrecognized in younger eons and cryptic geodynamics. Most of investigations concentrate on the characterisation of aluminium-rich lithologies that allow an accurate determination of the pressure-temperature evolution underwent by crustal materials during crustal thickening geodynamics. However, aluminium-rich lithologies - mainly represented by metasediments - account for only 10% on average of Archean terranes whereas orthoderived gneisses - which also testify for crustal differentiation processes - form around 75% of these terranes. The following contribution depicts an Archean composite grey gneiss complex located at the northern edge of the Kaapvaal craton is South Africa. Results carried out during this PhD study have major consequences on Archean geodynamics. The zircon U-Pb/Lu-Hf isotope Investigation coupled with strong petro-metamorphic observations show that composite grey gneiss complexes may be built over a protracted time span, achieved through self-refinement of crustal materials, i.e. the crustal block evolved in a thermodynamically closed system. Grey gneiss compiexes are only moderately investigated even though information enclosed in these lithologies is complementary with those from aluminium-rich rocks. Therefore, deeper investigations of these geological objects must be a central scope in order to improve the knowledge of the Archean eon and appears necessary for the building of even more realistic geotectonic models, Le travail de thèse reporté dans ce manuscrit se focalise sur la reconnaissance ainsi que l'expression des processus de différenciation crustale à l'Archéen. Cet éon représente à lui tout seul 1/3 des temps géologiques, et se caractérise notamment par des lithologies diagnostiques, ainsi que des contextes géodynamiques complexes. La majorité des études sont portées sur l’investigation des phases alumineuses qui permettent de contraindre précisément les événements métamorphiques au-cours d’une géodynamique d’épaississement crustal. Toutefois, ces phases alumineuses représentent rarement plus de 10% des terrains archéens, alors qu’ils sont faits à plus de 75% de gneiss orthodérivés. L'étude qui suit est une caractérisation du complexe de gneiss gris composite de la marge Nord du craton archéen du Kaapvaal en Afrique du Sud. Les résultats produits durant cette investigation ont amené à plusieurs conclusions importantes au regard de la géodynamique archéenne. L'étude isotopique U-Pb/Lu-Hf sur zircon couplée à des analyses pétro-métamorphiques montre que la construction d’un complexe de gneiss gris composite correspond à une géodynamique prolongée dans le temps, accomplie au-travers de processus de différenciations crustales internes à la Zone accrétée, 1.e. le bloc crustal évolue en système thermodynamiquement fermé. Les complexes de gneiss gris ne sont que modérément étudiés toutefois, les informations contenues dans ces lithologies apparaissent complémentaires avec celles obtenues par les études métamorphiques sur les lithologies alumineuses. Il est donc nécessaire d'approfondir ce type d’investigations afin de mieux contraindre les modèles géodynamiques archéens

Continental lithosphere is physically and chemically segmented. The mapping at a continent size scale of radiogenic isotopes from plutonic acid rocks, sampling the continental crust, and from mafic lavas, sampling the mantle, has similarities with the seismic mapping of the underlying lithosphere. These similarities allow to interpret the seismic observations by studying their chemical characteristics and age. Lead isotopes are used to date and identify the stacking of crustal segments that form the crust. The deviation of Lead model ages with other system is used to identify crustal recycling and the heating of the crust above the Lead-Lead system closing temperature. The Lead-Lead system also give access to the under-studied Th/U ratio that constrains the depth of the continental rock sources. Somes samples from the Western U.S. are coming from the lower crust, formed by crustal extension or crustal flowing within the crust. Neodymium and Hafnium isotopes identify the fusion of an enriched lithospheric mantle under the Colorado Plateau, a place where lithospheric delamination has been observed. This mantle melts by adiabatic decompression due to localized expansion or asthenospheric upwelling caused by secondary convection. At the end, the merging of Lead, Neodymium, and Hafnium isotopic systems with seismology is a powerful tool to study the formation and deformation of the continental lithosphere., La lithosphère continentale est physiquement et chimiquement segmentée. La cartographie des isotopes radiogéniques de roches plutoniques acides, représentatives de la croûte continentale, et de laves basiques, représentatives du manteau, possède des similarités avec la cartographie sismique de la lithosphère sous-jacente. Ces similitudes permettent d’interpréter les observations sismiques en étudiant leurs caractéristiques chimiques et leur âge. Les isotopes du plomb permettent de dater et d’identifier l’empilement de segments crustaux qui forment la croûte. L’écart des âges modèles du plomb avec d’autres systèmes identifie le recyclage crustal et le réchauffement de la croûte au dessus de la température du système plomb-plomb. Le système plomb-plomb donne également accès au sous-étudié rapport Th/U qui contraint la profondeur de la source des roches continentales. Certains échantillons de l’ouest U.S.A. proviennent de la croute inférieure, et se sont formés par l’extension crustale ou par un flux de matériel au sein de la croûte. Les isotopes du néodyme et de l’hafnium marquent la fusion du manteau lithosphérique enrichis sous le Colorado Plateau, une région où est observée le détachement du manteau lithosphérique sub-continental. Ce manteau fond par décompression adiabatique, par extension localisée ou remontée asthénosphérique engendrée par la convection locale. Au final, l’association des systèmes isotopiques du plomb, du néodyme, et de l’hafnium avec la sismologie est une approche puissante pour étudier la formation et la déformation de la lithosphère continentale.

The present-day crustal structure of the Andean chain results from deformation processes and magmatic activity since the onset of subduction. One line of investigation to resolve questions about the mechanism of crustal thickening is to get information about the composition of the crust and upper-mantle by imaging the structures in velocity and Poisson's ratio (or Vp/Vs). A high density seismic network was operated during six months in 1994 across the whole Andean chain. The P and S travel times of the best located local earthquakes, mainly situated in the subduction zone, have been inverted for Vp and Vp/Vs using Thurber's 3D iterative simultaneous inversion method. The resulting models, giving short-scale information about the crustal and upper-mantle composition, provide new limits on the respective involvement of crustal shortening and magmatism in the thickening of the Andean crust. Beneath the Western Cordillera, the seismic properties are well explained by typical active volcanic arc processes, and the thickening of the crust is explained by magmatic addition. Conversely, beneath the Central Altiplano Basin and the Eastern Cordillera, our results preclude significant volume of magmatic addition from the mantle and reinforce crustal shortening as the main thickening process. Moreover, cratonic lower crust and subcontinental lithospheric upper-mantle are observed under the Eastern Cordillera up to 67°W, evidence of the underthrusting of the Brazilian craton, which drives the crustal shortening. Beneath the Central Altiplano Basin, a thin lithospheric mantle is observed above a well marked asthenospheric wedge which extends in depth below the western part of the Eastern Cordillera. Thus partial melt is observed in the shallow mantle west of the Western Cordillera up to the Brazilian craton.

Arrival-times of local events recorded in northern Chile and southern Bolivia were used to determine the P velocity structure above the subducted Nazca plate. The data were recorded between June and November 1994 by the French “Lithoscope” network: 41 vertical and 14 three-component short-period seismic stations were installed along a 700 km long profile crossing the main structures of the Andean chain, from the Coastal Cordillera to the Subandean Zone. The inversion method used is a modified version of Thurber’s 3D iterative simultaneous inversion code. The results were compared with a model obtained from previous German nearby refraction seismic studies and supplemented by field geological observations. The relocated seismicity is consistent with an ∼30° dipping slab between 0 and 170 km depth. We found a variation of about 30 km of the Moho depth along the profile. The crustal thickness is about 47 km under the Coastal Cordillera, 70 km under the Western Cordillera and the western part of the Eastern Cordillera, and 60–65 km beneath the Altiplano. Close to the surface, a good agreement between the velocity model and the geological structures is observed. Generally, in the upper crust, high velocities coincide with zones where basement is present near the surface. Low velocities are well correlated with the presence of very thick sedimentary basins or volcanic material. At greater depth, the trend of the velocity model is consistent with the existence of asymmetrical west-dipping imbricated blocks, overthrusting toward the east, which explain the asymmetrical pattern of the sedimentary basins. Beneath the Western Cordillera, the active volcanic arc, a large zone of low velocity is observed and interpreted to be due to partially molten material. A clear velocity contrast appears between the western and eastern parts of the upper mantle beneath the Andes; this geometry suggests the existence of a low velocity wedge in the mantle above the slab and the presence of a thick old lithosphere in the eastern part of the Andes.

Within the framework of the joint FAUST (French Australian Seismic: Transect) program, the Australian research vessel Rig-Seismic recorded a series of multichannel seismic profiles between the New Hebrides Arc and the Australian Margin. The very high quality of these profiles allows the examination of the continental or oceanic basement over the whole area surveyed. In basins beneath the eastern margin of the northern Lord Howe Rise and the New Caledonia Basin, where the crust is thinner, the Moho discontinuity is present at about 8.5 seconds two-way time (TWT) (about 12–13 km) on the profiles processed onboard. The data collected suggest that the sedimentary section within the basins includes syn-rift Cretaceous sediments that are not yet definitively identified. The Upper Eocene-Middle Oligocene subduction of the Australian plate beneath the Pacific plate is highlighted by thrust faults concentrated along the Lord Howe, Norfolk and Fairway Ridges. This episode probably corresponds to the period of convergent tectonism associated with the Upper Eocene obduction of the New Caledonian ophiolites.

The subduction zone in southern Peru is imaged using converted phases from teleseismic P, PP, and PKP waves and P wave tomography using local and teleseismic events with a linear array of 50 broadband seismic stations spanning 300 km from the coast to near Lake Titicaca. The slab dips at 30° and can be observed to a depth of over 200 km. The Moho is seen as a continuous interface along the profile, and the crustal thickness in the back-arc region (the Altiplano) is 75 km thick, which is sufficient to isostatically support the Andes, as evidenced by the gravity. The shallow crust has zones of negative impedance at a depth of 20 km, which is likely the result of volcanism. At the midcrustal level of 40 km, there is a continuous structure with a positive impedance contrast, which we interpret as the western extent of the Brazilian Craton as it underthrusts to the west. Vp/Vs ratios estimated from receiver function stacks show average values for this region with a few areas of elevated Vp/Vs near the volcanic arc and at a few points in the Altiplano. The results support a model of crustal thickening in which the margin crust is underthrust by the Brazilian Shield. Por pares

Nd, Hf, Pb and Sr isotopic compositions of river sediments are often considered to be representative of those of their source rocks. Thus, they are widely used to trace sediment provenance or to average the isotopic compositions of the drained lithologies. The influence of sedimentary processes on the isotopic composition of these sediments is however poorly known. The aim of the present study is to characterize the extent of the isotopic variability that can be generated by mineral sorting process during sediment transport in fluvial system. To do this, we analyzed trace element concentrations and Nd, Hf, Pb and Sr isotopic compositions in river bank, bedload and suspended load sampled at several locations in the Ganga fluvial system draining part of the Himalayan orogen. We also measured the chemical and isotopic compositions of numerous mineral and granulometric fractions separated from these sediments to better understand the contribution of each mineral species to the bulk isotopic budget of river sediments. When the drained lithologies are mainly crystalline and sedimentary, we show that Nd isotopes are very little affected by mineral sorting processes because, whatever the sediment type, those isotopes are always controlled by the same minerals i.e. monazite and allanite. In contrast, Hf, Pb and Sr isotopic systems are significantly affected by mineral sorting processes. Both Hf and Pb isotopes are affected by a zircon effect that generates large isotopic variations between bedload and suspended load. For Sr, variations between the different sediment types more likely result from variable proportions of K-feldspar and mica. When the main drained lithologies are characterized by strong differences in erodibility i.e. basalts versus crystalline rocks, we show that the combined effects of differential erosion in the drainage basin and sediment sorting in the water column are responsible for significant Nd, Pb and Hf isotopic variations between bedload and suspended load. Our calculations suggest that basaltic erosion products are preferentially transported in suspension, near the water surface, whereas the erosion products of more crystalline rocks are preferentially concentrated in bottom sediments. Finally, we suggest that the isotopic variations observed between bedload and suspended load on continents may have important implications for the isotopic systematics of oceanic terrigenous sediments and the long-term evolution of the mantle if these latters are recycled in subduction zones., Les compositions isotopiques en Nd, Hf, Pb et Sr des sédiments de rivière sont souvent considérées comme étant représentatives de celles de leurs roches sources. Elles sont donc largement utilisées pour tracer la provenance des sédiments ou pour moyenner les compositions isotopiques des lithologies drainées. L'influence des processus sédimentaires sur les compositions isotopiques de ces sédiments est cependant mal connue. L'objectif de l'étude présentée ici est de caractériser l'ampleur de la variabilité isotopique pouvant être générée par les processus de tri minéralogique au cours du transport des sédiments dans le milieu fluviatile. Pour ce faire, nous avons analysé les concentrations en éléments traces et les compositions isotopiques en Nd, Hf, Pb et Sr dans différents types de sédiments de rivière (bedload, suspended load, bank) échantillonnés à plusieurs endroits dans le système fluviatile du Ganges qui draine une partie de l'orogène Himalayenne. Nous avons également mesuré les compositions chimiques et isotopiques de nombreuses fractions minérales et granulométriques séparées de ces sédiments afin de mieux comprendre l'influence de chaque espèce minérale dans le budget isotopique total d'un sédiment de rivière. Dans le cas où les lithologies drainées sont essentiellement cristallines et sédimentaires, nous montrons que les isotopes du Nd dans les sédiments de rivière sont très peu affectés par les processus de tri minéralogique puisqu'ils sont toujours contrôlés par les mêmes minéraux, à savoir la monazite et l'allanite. Au contraire, les systèmes isotopiques de l'Hf, du Pb et du Sr s'avèrent particulièrement touchés par les processus de tri minéralogique. Les isotopes de l'Hf et du Pb sont tous deux affectés par un effet zircon qui génère de larges variations isotopiques entre les sédiments de fond de rivières et ceux transportés en suspension. Pour le Sr, les variations observées entre les différents types de sédiments résultent des proportions variables de micas et feldspath-K qu'ils contiennent. Dans le cas où les principales lithologies drainées présentent de forts contrastes d'érodabilité i.e. basaltes versus roches cristallines, nous montrons que les effets combinés de l'érosion différentielle dans le bassin de drainage et du tri sédimentaire dans la colonne d'eau sont responsables d'importantes variations isotopiques en Nd, Hf et Pb entre les sédiments de fond de rivière et ceux transportés en suspension. Nos calculs suggèrent que les produits d'érosion basaltique, relativement fins, sont préférentiellement transportés en suspension, proche de la surface de l'eau, alors que les produits d'érosion des roches plus cristallines sont préférentiellement concentrés dans les sédiments de fond de rivière. Enfin, nous suggérons que les variations isotopiques observées entre les différents types de sédiments transportés par les rivières sur les continents pourraient avoir d'importantes implications pour les systématiques isotopiques des sédiments océaniques terrigènes et sur l'évolution à long terme du réservoir mantellique si ces derniers sont recyclés au niveau des zones de subduction.

We developped a direct method to measure palaeo-strain rate from syntectonic dykes in the Ailao Shan-Red River strike slip shear zone. Our method combines 232Th/208Pb dating on monazites and quantification of deformation of these dykes. Strain rate measurements (≈ 3*10-14s-1) are one order of magnitude inferior to strain rates independantly estimated for the bulk shear zone. Quartz piezometer yield palaeo-stress estimates that allow to calculate strain rates inferring a power flow law. Comparison of strain rate results obtained with both methods permit to discuss these power flow laws of the continental crust. This study aims to better constrain the continental lithosphere rheology and associated deformation mechanisms.; Nous avons développé une méthode de mesure directe de paléovitesse de déformation à partir de filons syntectoniques dans la zone de cisaillement décrochante du Fleuve Rouge. Notre méthode combine datations 232Th/208Pb sur monazites et quantification de la déformation de ces filons. Les vitesses de déformation obtenues à l'échelle d'un affleurement (≈ 3*10-14s-1) sont inférieures d'un ordre de grandeur à celles calculées pour l'ensemble de la zone de cisaillement. Des mesures de paléocontraintes par paléopiézométrie permettent de calculer des vitesses de déformation avec différentes lois de fluage. La comparaison des vitesses de déformation obtenues par les deux méthodes permet de discuter les lois de fluage expérimentales de la croûte continentale. Ce travail vise à mieux contraindre la rhéologie de la lithosphère continentale et les mécanismes de déformation associés.

We developped a direct method to measure palaeo-strain rate from syntectonic dykes in the Ailao Shan-Red River strike slip shear zone. Our method combines 232Th/208Pb dating on monazites and quantification of deformation of these dykes. Strain rate measurements (≈ 3*10-14s-1) are one order of magnitude inferior to strain rates independantly estimated for the bulk shear zone. Quartz piezometer yield palaeo-stress estimates that allow to calculate strain rates inferring a power flow law. Comparison of strain rate results obtained with both methods permit to discuss these power flow laws of the continental crust. This study aims to better constrain the continental lithosphere rheology and associated deformation mechanisms., Nous avons développé une méthode de mesure directe de paléovitesse de déformation à partir de filons syntectoniques dans la zone de cisaillement décrochante du Fleuve Rouge. Notre méthode combine datations 232Th/208Pb sur monazites et quantification de la déformation de ces filons. Les vitesses de déformation obtenues à l'échelle d'un affleurement (≈ 3*10-14s-1) sont inférieures d'un ordre de grandeur à celles calculées pour l'ensemble de la zone de cisaillement. Des mesures de paléocontraintes par paléopiézométrie permettent de calculer des vitesses de déformation avec différentes lois de fluage. La comparaison des vitesses de déformation obtenues par les deux méthodes permet de discuter les lois de fluage expérimentales de la croûte continentale. Ce travail vise à mieux contraindre la rhéologie de la lithosphère continentale et les mécanismes de déformation associés.

The formation of the continental crust is one of the main topics of geosciences and, in this debate, the geologist plays a major role allowing the knowledge of the composition of the Earth surface and timing of the events responsible for the building of the crust. Once achieved the space and time framework of a given " piece " of continental crust, the main problems concern both the processes by which the crustal matter is created and those by which this matter differentiates, which may include chemical (magmatism, hydorthermalism) and physical (déformation, metamorphism) processes. This memoir is an attempt to reconstruct the mechanisms reponsible for the building and differentiation of the Archean crust of the south-western part of W-Africa from the data collected during different mapping projects of the BRGM in eastern and centre Guinea (south-east Guinea, 1998-1999 ; north-east Guinea, 1998-1999 ; centre Guinea, 2001-2003). My approach is essentially magmatologic with the aim of deciphering the origin of magmas and their mechanisms of differentiation. For this aim, the method used is mainly systematic and based on a comparison between the geochemical signatures of Archean rocks and those of recent rocks, as well as on a measure of the trace element fractionation of the sources of Archean magmas relative to a primordial mantle and to the sources of recent magmas. In the south-western part of W-Africa, the formation and differentiation of the Archean craton (the Kénéma-Man domain) has resulted from four major stages : 1/ Paleoarchean (~ 3.5 Ga) ; 2/ Leonean (~ 3.1-2.95 Ga) ; 3/ Liberian (~ 2.9-2.8 Ga) ; 4/ Late-eburnean (~ 2.1-2 Ga). The Paleoarchean stage is marked by the emplacement of moderately potassic granitoids with the common geochemical signatures of magmas derived from the high-P melting of subducted basic materials (" slab melts "). A the same time, basic rocks were actually subducted, eclogitised and stored in the subcontinental mantle and those rocks reappeared during the Mesozoic (~ 100-200 Ma) as enclaves in kimberlites from Sierra Leone (Barth et al., 2002b). Most of them are deeply contaminated by the kimberlitic magma. The geochemical signatures of the Paleoarchean granitoids suggest that they resulted from the low degree partial melting of a primordial basaltic protolith, and rare (one or two) uncontaminated eclogites actually show the geochemical signature required for that protolith. The Leonean stage resulted in the emplacement of basaltic (greenstone) to felsic (gneiss, granitoids), and rarely ultramafic, magmatic rocks, and some sedimentary rocks (quartzites, Fe-quartzites, paragneiss ...). The main point is the clearly orogenic signature of some of the basaltic rocks which suggests the working of an Archean " cold " (or at least " mild ") subduction comparable to recent ones. In addition, the signatures of some of the basic magmatic rocks suggests the persistence of a primordial mantle below the Archean craton during the Leonean. Finally, the intermediate to felsic magmatic rocks appear to have been largely contaminated by the Paleoarchean crust. In Guinea as in Ivory Coast (Kouamélan et al., 1977a-b), the Liberian appears as a major stage of crustal differentiation rather than one of crustal accretion. Some rare basic rocks witness the persistence of a primordial mantle as that time, but more than 99% of the Liberian magmatism is composed of felsic rocks. The most abundant are moderately to highly potassic granitoids with high contents of incompatible elements (Th, LREE ...), and they are often closely associated with migmatites. Amongst the granitoids, charnockite constitutes a petrologically important, despite volumetrically restricted, type, which attests for high-T metamorphic conditions in the lower crust probably responsible for the Liberian event. This event is interpreted as a generalized stage of partial melting of the lower crust under water-undersaturated conditions. Such conditions enable the partial melting at a limited degree of the Paleoarchean to Leonean felsic rocks and therefore a marked enrichment of the magmas in incompatible elements. It is suggested that the Liberian thermic event could have resulted from an injection of mafic magmas at the base of the Paleoarchean to Leonean crust but this question should required further investigations. The last " orogenic " event suffered by the craton is a partial remobilization during the late Paleoproterozoic (Late-Eburnean event) associated with strike-slip tectonics probably caused by the collision between the newly formed Birimian crust (~ 2.2-2.1 Ga) and the Archean craton. Shortly before this event, juvenile ultramafic (komatiites) to mafic (tholeiites) lavas emplaced along the margin of the craton. Their geochemical signatures suggest the involvement of both a primordial mantle and a Th-depleted constituent thought to resulted from the recycling of Paleoarchean to Leonean subducted slabs. Finally, as suggested by its mean surface composition, the Archean upper continental crust of W-Africa appears slightly more felsic and less mafic than the average present upper continental crust (Taylor and MacLennan, 1985). Nevertheless, these slight differences cannot account for some major differences between the geochemical signatures. In particular, the Archean crust of W-Africa is four-times poorer in Ta and Nb than the average upper continental crust, but it is significantly more HREE-fractionated and LREE-enriched. Is is also 1.5- to 2-times richer in Th and Ba. Thus, the Archean events have resulted in the production of an upper continental crust with a granodioritic composition very close to the average upper continental crust, but with a specific and more " orogenic " and " slab-melt-like " signature; La formation de la croûte continentale est l'un des problèmes majeurs posés aux géoscientifiques. Parmi eux, le géologue peut apporter des éléments de réponse fondamentaux, c'est effectivement lui qui " image " la surface de la croûte au travers de la carte et en retrace les principaux " actes fondateurs " au travers des reconstitutions lithostratigraphiques. Une fois ces cadres posés, la réflexion porte à la fois sur les mécanismes qui ont produit la matière et ceux qui l'ont façonnée, qu'il s'agisse de phénomènes chimiques (magmatisme, hydrothermalisme) ou physiques (déformation, métamorphisme). L'objet de ce mémoire est de tenter de comprendre quels processus ont opéré durant les grandes étapes de la formation de la croûte archéenne de la partie SW de l'Afrique de l'Ouest, à partir des informations collectées dans le cadre de projets de cartographie du BRGM dans l'est et le centre de la Guinée (sud-est Guinée, 1998-1999 ; nord-est Guinée, 1998-1999 ; centre Guinée, 2001-2003). L'approche est essentiellement magmatologique, avec comme objectifs de cerner l'origine des magmas et leurs mécanismes de différenciation. Dans ce but, une démarche systématique est largement utilisée, qui s'appuie sur une comparaison entre les " signatures " géochimiques des roches archéennes et celles de roches modernes, ainsi que sur une mesure de l'état de fractionnement des sources des magmas archéens relativement au manteau primordial et aux sources des magmas modernes. Dans le SW de l'Afrique de l'Ouest, la formation et la différenciation du craton archéen (le domaine de Kénéma-Man) a procédé en quatre étapes majeures : 1/ paléoarchéenne (~ 3,5 Ga) ; 2/ léonienne (~ 3,1-2,95 Ga) ; 3/ libérienne (~ 2,9-2,8 Ga) ; 4/ tardiéburnéenne (~ 2,1-2 Ga). L'étape paléoarchéenne est principalement marquée par la mise en place de granitoïdes assez potassiques, aux signatures géochimiques communes de magmas produits par fusion à haute pression de matériaux basiques (ou " slab melts "). A la même époque, des roches basiques sont effectivement subductées, éclogitisées, puis stockées dans le manteau sous-continental, et c'est seulement au Mésozoïque (~ 100-200 Ma) que des kimberlites du Sierra Leone raméneront en surface ces témoins de " slabs " archéens, dont la plupart sont profondément contaminés par les magmas kimberlitiques (Barth et al., 2002b). Les signatures géochimiques des granitoïdes permettent de les interpréter comme des produits de la fusion partielle à faible degré d'un matériau basaltique primordial dont pourraient témoigner un ou deux rares échantillons d'éclogite ayant échappé à la contamination par les kimberlites. L'étape léonienne se traduit par la mise en place d'un ensemble de roches magmatiques basaltiques (greenstone) à acides (gneiss, granitoïdes), rarement ultramafiques, et de roches sédimentaires (quartzites, Fe-quartzites, paragneiss ...). Le point essentiel est la signature clairement orogénique de certaines roches basaltiques qui suggère le fonctionnement d'une subduction " froide " (ou tout au moins " tiède ") comparable aux subductions actuelles. Par ailleurs, le magmatisme léonien porte la trace de la permanence d'un manteau primordial à l'aplomb du craton et d'une différenciation possible des magmas vers des termes intermédiaires et acides dont certains semblent largement contaminés par la croûte paléoarchéenne. En Guinée comme en Côte d'Ivoire (Kouamélan et al., 1997a-b), l'étape libérienne est essentiellement une période de différenciation crustale, sans indice d'une accrétion significative. Quelques rares roches basiques témoignent de la permanence d'un manteau primordial à l'aplomb du craton, mais plus de 99% des roches libériennes visibles en surface sont acides. Les granitoïdes, souvent assez potassiques et particulièrement riches en éléments incompatibles (Th, terres rares légères ...), sont les plus abondants et des migmatites leur sont souvent étoitement associées. Parmi les granitoïdes, des charnockites constituent un type subordonné, mais qui témoigne des conditions de haute température probablement à l'origine de l'événement libérien. Celui-ci est interpété comme un épisode de fusion généralisé de la croûte, en conditions sous-saturées en H2O, ayant permis la production des granites riches en éléments incompatibles par fusion partielle à taux limité de précurseurs acides paléoarchéens à léoniens. Le moteur thermique de cet événement pourrait être l'injection de magmas mafiques en base de croûte, mais ce point reste à étayer. Le dernier événement " orogénique " subi par le craton est une remobilisation partielle au Paléoprotérozoïque supérieur (événement tardi-éburnéen), associée à une tectonique décrochante liée à la collision entre la croûte birimienne (~ 2,2-2,1 Ga) à peine achevée et le bloc archéen. En prélude à cet événement, un magmatisme juvénile se développe à la marge du craton qui associe des laves ultramafiques (komatiites) et mafiques (tholéiites). Là encore, les magmas semblent largement alimentés par un réservoir mantellique primordial qui recycle partiellement un constituant sélectivement appauvri en Th interprété comme l'héritage de " slabs " précédemment subductés. Finalement, telle qu'en témoigne sa composition de surface, la croûte supérieure archéenne d'Afrique de l'ouest apparaît un peu plus acide et très légèrement moins mafique que la moyenne proposée pour la croûte continentale supérieure moyenne (Taylor et MacLennan, 1985). Néanmoins, ces différences ne peuvent en expliquer d'autres, qui portent spécifiquement sur les éléments incompatibles. En premier lieu, la croûte archéenne d'Afrique de l'ouest apparaît quatre fois plus pauvre en Ta et Nb et significativement plus fractionnée en terres rares lourdes et plus enrichie en terres rares légères que la croûte supéreure moyenne. Elle est également plus riche en Ba et Th. Globalement, les processus archéens ont permis la production d'une croûte supérieure très proche de la croûte moyenne et globalement granodioritique, mais cette croûte archéenne présente une signature géochimique spécifique, plus " orogénique " que celle de la croûte moyenne, et où l'effet du slab melting transparaît nettement.

Experiments have been carried out on a metagreywacke and a petapelite in a large P-T range in order to study phase relationships of such rocks in the subducted continental crust and to determine the variations of mineral compositions. In the case of metagreywacke, the mineralogical assemblage phe + cpx + grt + qtz/coes is stable above 2.3 GPa.Contrary to basic rocks, at T, Des expériences ont été réalisées à partir d'un métagrauwacke et d'une métapélite saturée en silicate d'alumine dans un vaste domaine P-T (P=0,5-0,8 GPa; T=750-1000°C) pour étudier les relations de phases dans les roches subduites et les variations de composition des minéraux. Pour le grauwacke , l'assemblage minéralogique phg + cpx + grt + qtz/ coes est stable à P>2,3 GPa, alors que l'assemblage bt +pl + grt + qtz est stable entre 0,5 et 2,0 GPa. pour T

We studied the migration of cyanobacteria in desert crusts from Las Bárdenas Reales (Spain). The crusts were almost exclusively colonized by the filamentous cyanobacterium Oscillatoria, which formed a dense layer approximately 600 microm thick located between 1.5 and 2.1 mm deep. Laboratory and field experiments showed that saturation of the crust with liquid water induced a migration of the cyanobacteria leading to a significant greening of the surface within a few minutes. Under light and rapid evaporation, the green color rapidly disappeared and the crust surface was completely devoid of filaments within 60 min. In contrast, 260 min was required to recover the original white color of the crust when slow evaporation was experimentally imposed. The up and down migration following wetting and drying occurred also in the dark. This demonstrates that light was not a required stimulus. Addition of ATP synthesis inhibitors prevented the cyanobacterium from migrating down into the crust, with filaments remaining on the surface. Therefore, the disappearance of the green color observed during desiccation can only be attributed to an active cyanobacterial motility response to the decrease in the water content. The simplest explanation that can account for the evidence gathered is the presence of a mechanism that links, directly or indirectly, these motility responses to gradients in water content, namely a form of hydrotaxis.

International audience; A new three-dimensional delay traveltime tomography is performed to image the intermediate structure of the western Gulf of Corinth. A large data set, collected in 1991 during a two-month passive tomographic experiment, has been reanalysed for the reconstruction of detailed Vp and Vs images. An improved tomography method, based on an accurate traveltime computation, is applied to invert simultaneously delayed P and S first-arrival traveltimes for both velocity and hypocentre parameters. We perform different synthetic tests to analyse the sensitivity of tomography results to the model parametrization and to the starting 1-D model selection. The analysis of the retrieved Vp and Vs models as well as deduced Vp/Vs and Vp·Vs images allows us to interpret and delineate the distribution of lithological variation, porosity/crack content and fluid saturation in the upper 9–11 km of the crust beneath the gulf. The tomographic models image a rather complex crustal structure, which is characterized by a vertical change in both velocity features and seismicity distribution. We identify a shallower zone of the crust (0–5 km depth), in which velocity distributions seem to be controlled by the still active N–S extensional regime and a deeper zone (7–11 km depth), which matches the seismogenic zone. The correlation between this latter and a specific unit of the Hellenic mountain structure (the Pyllite–Quartzite series) allows us to suggest a possible explanation for seismicity concentration in a narrow band at 7–9 km depth. Finally, the occurrence of clusters showing low-angle normal fault mechanisms in areas characterized by high Vp/Vs values indicates a possible role of fluids in triggering brittle creep along the identified low-angle normal faults.

Four theoretical models isostatically compensated were prepared and compared between themselves in order to analyze either the isostatic equilibrium or the probable mechanisms for justifying the Central Andean uplift. They are: Model 1, or Airy Model: in this classical model the isostatic compensation would take place at the maximum Moho depth's level: 61.7 km. Model 2: this model justifies the Andean elevation by means of a combination of lithospherical thermal root and crustal root. In this case, the last one is diminished 5.3 km respect to crustal root's thickness of Model 1. Isostatic compensation takes place here at the bottom of thermal lithosphere: 140 km deep. Model 3: this model explains the elevation by means of a combination of the subsidence that the subducted Nazca Plate could produce, and the crustal root effect, that is 6 km thicker than the first model's root. The isostatic compensation could take place at a depth of 300 km. Model 4: this model involves Models 1, 2 and 3 mechanisms; the isostatic compensation takes place at a depth of 300 km. Crustal shortenings S are sensitive to the upper mantle's heterogeneity, varying from 17% to +18%, h as it is shown by the following values: S = 278 km (Model 1), S = 230 km (Model 2), S = 338 km (Model 3) and h h h S = 288 km (Model 4). h We also demonstrate that the model selected for evaluating the Andean isostatic equilibrium in this zone of the anomalous upper mantle is not critical. The analysis of the two EW gravity sections at 22°S and 24.5°S latitudes favors Model 2 as the most likely, since the crustal thickness found from it is clearly consistent with seismic data available at 24.5°S. Nevertheless, we can admit other gravimetric models. Fueron preparados cuatro modelos teóricos compensados isostáticamente que al ser comparados entre sí, permitieron analizar el equilibrio isostático y los mecanismos probables que justifican el levantamiento de los Andes Centrales. Ellos son: Modelo 1 o Modelo de Airy: En este clásico modelo la compensación isostática se realiza en la máxima profundidad del Moho, a 61.7 km. Modelo 2: Este modelo justifica la elevación andina por medio de una combinación de una raíz térmica litosférica y de una raíz cortical. En este caso, la última raíz disminuye 5.3 km respecto de la raíz cortical del Modelo 1. La compensación isostática toma lugar en el fondo de la litosfera térmica a 140 km de profundidad. Modelo 3: En este modelo la compensación isostática se explica por medio de una combinación de la subsidencia que la subducción de la Placa de Nazca podría producir y del efecto de la raíz cortical que se incrementa en 6 km respecto de la raíz del primer modelo. La compensación isostática se realizaría a 300 km de profundidad. Modelo 4: Este modelo involucra los mecanismos de los Modelos 1, 2 y 3. También en este modelo la compensación isostática se realiza a 300 km de profundidad. Los acortamientos corticales S son sensibles a las heterogeneidades del manto superior, variando h entre 17% a +18% como se demuestra con los siguientes valores: S = 278 km (Modelo 1), S = 230 km (Modelo h h S = 338 km (Modelo 3) y S = 288 km (Modelo 4). h h Demostramos también que el modelo seleccionado para evaluar el equilibrio isostático andino no es crítico. El análisis de dos secciones gravimétricas EW en 22° y 24.5° de latitud Sur señala al Modelo 2 como el mas probable, debido a que el espesor cortical de ellos es claramente consistente con los datos sísmicos disponibles en 24.5°S. No obstante es posible admitir otros modelos gravimétricos. Palabras clave: Levantamiento de los Andes Centrales, Equilibrio isostático, Modelos gravimétricos, Raíz térmica, Raíz cortical.

New findings of the structure of the crust and the upper mantle across the Dead Sea rift and Israel were obtained by applying P and PKP wave relative travel time residuals inversion of 612 teleseisms, recorded by the seismic networks in Israel and Jordan. Independently of the relative teleseismic travel time residuals, the Bouguer gravity anomalies were used as an additional aid to examine the structure of the crust and upper mantle. An examination of the teleseismic travel time residuals in Israel suggests the existence of two prominent provinces of distinct crustal structure. The northward increase of the teleseismic travel time residuals is in good agreement with a gradual thickening of the sedimentary sequence and a simultaneous thinning of the crust. Examination of the inverted velocity anomalies indicates that the upper and lower crusts are sub-divided into a number of structures. We identify several velocity anomalies that are associated with prominent geological structures. The southern Dead Sea basin is characterized with the largest decrease of velocity, in both upper and lower crustal layers, due to the infilling of light material relative to the surrounding material. The velocity anomaly in the Carmel structure is probably associated with variations in the upper part of the upper mantle. Examination of a cross-section that traverses the Dead Sea transform supports the existence of lighter mass density material on the eastern side relative to that on the western side.

Direct earthquake-to-station Rayleigh and Love wave data observed on high gain broadband records are analyzed in order to improve the lateral resolution of the uppermost mantle in the southwest Pacific region. We used data of nine permanent Geoscope and Iris stations located in the southern hemisphere and nine other stations as part of two temporary networks, the first one installed in New Caledonia and Vanuatu (hereafter named Cavascope network) by ORSTOM and the EOST from Louis Pasteur University in Strasbourg (France) and the second one installed in the Fiji, Tonga and Niue islands (hereafter named Spase network) by Washington University in St. Louis (USA). In order to collect more significant details on the surficial structures, we included the analysis of short period waves down to 8 s. A multiple frequency filtering technique has been used to recover phase velocities of Rayleigh and Love waves for selected earthquakes with magnitude greater than 5.5 and with known centroid moment tensor (CMT). About 1100 well-distributed seismograms have been processed in the period range 8–100 s and corrections for topography and water depth have been applied to the observed phase velocities. The geographical distribution of phase velocity anomalies have then been computed using the tomographic method developed by Montagner [Montagner, J.P., 1986a. Regional three-dimensional structures using long-period surface waves. Ann. Geophys. 4 (B3), 283–294]. Due to a poor knowledge of dense, well-distributed, crustal thickness values and corresponding velocity models, we did not perform or speculate on the construction of an S-wave 3D velocity model; therefore, we limited this study to the interpretation of the phase velocity distribution. The location of phase velocity anomalies are well determined and the deviations are discussed within the framework of the geological context and compared with other tomographic models. At long periods, from 40 s to 100 s, our results agree well with most of previous studies: the tomographic imaging shows a large contrast between low and high phase velocities along the Solomon, New Hebrides and Fiji–Tonga trenches. The lowest phase velocity anomalies are distributed beneath northern and southern Fiji basins and the Lau basin (corresponding to the volume situated just above the dipping slabs), whereas the highest values are displayed beneath the Pacific plate and the eastern part of Indian plate downgoing under the North Fiji basin. At shorter periods, our results show that the phase velocity distributions are well correlated with the large structural crustal domains. The use of local temporary broadband stations in the central part of the studied area gives us the opportunity to observe surface waves showing well-dispersed trains, allowing extended velocity measurements down to 8 s although aliasing due to multipaths become important. The continental regions (Eastern Australia, New Guinea, Fiji islands and New Zealand) show low velocities which are likely due to thick continental crust, whereas the Tasmanian, D'Entrecasteaux, and the Northern and Southern Fiji basins are characterized by higher velocities suggesting thinner oceanic crust. Additional analysis including the anisotropic case and S-wave velocity inversion with depth is in progress.

En Equateur, les volcans de Riobamba (Chimborazo, Tungurahua, Sangay, ...) forment la terminaison sud de la zone volcanique nord-andine. Ils se trouvent au-dessus d'une lithosphère océanique subductéee plus ancienne et donc plus froide que celle située sous les autres volcans d'Equateur. La comparaison de leurs caractéristiques pétro-géochimiques avec celles des autres volcans présente donc un intérêt particulier pour la compréhension des processus magmatiques actifs dans la région. (Résumé d'auteur)

To illustrate the Neogene shortening distribution in the back-arc units of the Central Andes and to estimate the contribution of the shortening to crustal thickening, two balanced crustal cross sections have been constructed across the northern and southern branches of the Bolivian orocline. Total Neogene shortening, which varies from 191 to 231 km, is accommodated by a crustal duplex below the Cordillera Oriental, but is insufficient to produce the 70 km of crustal thickness evidenced by geophysical data below the Altiplano. The best explanation for this anomalous thickening seems to be crustal underplating by material tectonically eroded from the continental margin ; this process probably caused the Altiplano uplift. The subduction of oceanic lithosphere coupled with this underplating and a brief episode of gravity spreading of the Altiplano constituted the driving forces that produced Neogene shortening and development of the Central Andes. (Résumé d'auteur)

In this thesis, we present the results of structural analysis in different segments of Archaean continental crust (>2.5 Ga) in which strain patterns are compatible with the development of crustal-scale gravity instabilities. We also present analog experiments simulating the development of these gravity instabilities in order to constrain their thermomechanical significance within the Archaean continental lithosphere. Structural results A structural study of several greenstone belts from the Dharwar Supergroup (Dharwar craton, India) leads to a progressive deformation model for the initiation of gravit y instabilities between the basin and its basement located in the upper structural lev el of the crust. The basal unconformity of the Dharwar Supergroup acted as a décollement zone. The kinematic criteria within this décollement are aIl compatible with a displacement of the supracrustal rocks toward the internaI parts of the greenstone belts. The décollement-related structures are progressively refolded ab ove the zone of maximum subsidence. In sorne of the greenstone belts, the gravity strain pattern interfers with the regional strain field, which is characterized by predominant E-W shortening and N-S trending strike-slip shear zones. In the Dharwar intracratonic basin, the sagging episode was contemporaneous with the last tectonometamorphic event recognized within the craton, c.a. 2.5 Ga ago. This episode is characterized by the formation of granulites at depth as weIl as by large-scale migmatization associated with the emplacement of a large amount of juvenile material. We consider that the high mantle heat flux and partial melting led to the softening of the continental crust and this allowed the development of the gravity instabilities. Within the western Reguibat rise (Mauritania), structural analysis reveals the occurrence of dome-and-basin structures. The strain patterns associated with these structures are interpreted as the result of interference between the diapiric rise of granitoid domes within the greenstone sequences and regional E-W shortening. At the scale of the southern part of the Archaean Reguibat rise, the strain trajectories have the same overall trends in both the high-grade and medium-grade terrains. No major tectonic break has been identified between these metamorphic domains. This implies that the formation of diapiric domes was penecontemporaneous with granulite metamorphism and regional deformation within the lower crust, which occurred c.a.2.7 Ga ago. Experimental results We used temperature-dependent viscosity material (Gum Rosin) and an new experimental apparatus to simulate unstable granite/ greenstone layers. A vertical temperature gradient was maintained, and the deformation was driven by gravit y alone. For a fixed temperature at the bottom of the model, the relative thicknesses of the different layers were changed from one experiment to another. Insome experiments, a brittle material (sand) was introduced as a superficial layer. The experiments show that : (1) the triggering of gravity instabilities is possible only if the materials at the unstable boundary (cover/basement contact) are ductile and (2) the growth rate of gravity instabilities is an exponential fonction of the temperature at the unstable interface and the tempe rature gradient at the top of the uns table layer. These results suggest that this type of gravity instability could not develop within a modern continental lithosphere., Dans cette thèse, on présente les résultats de l'analyse structurale de différentes portions de croûte continentale archéenne (> 2.5 Ga) dans lesquelles les champs de déformation sont compatibles avec le développement d'instabilités gravitaires d'échelle crustale. Sont présentés également des modèles expérimentaux visant à simuler le développement de telles instabilités gravitaires, afin de comprendre leur signification thermomécanique à l'intérieur de la lithosphère continentale archéenne. Résultats de l'étude structurale L'étude structurale de différentes ceintures du Super.groupe de Dharwar (craton de Dharwar, Inde), permet de décrire, dans un modèle de déformation progressive, les premiers stades du développement d'instabilités gravitaires entre le bassin et son socle dans les niveaux structuraux supérieurs de la croûte archéenne du craton. La discordance basale du Supergroupe de Dharwar est tectonisée en un niveau de décollement dont la cinématique traduit un déplacement des séries supracrustales vers le coeur des ceintures de roches vertes. Les structures développées aux marges des ceintures sont replissées à l'aplomb des zones de subsidence maximale. Selon la ceinture de roches vertes considérée, le phénomène gravitaire a pu interagir avec le champ de déformation régional caractérisé par un raccourcissement E-W et des cisaillements transcurrents de direct'ion moyenne N-S. Cette déformation gravitaire du bassin intracratonique de Dharwar est associée au dernier épisode tectonométamorphique ayant affecté le craton, il y a environ 2.5 Ga. Cet épisode est caractérisé par la formation généralisée de granulites dans la croûte profonde ainsi que par une migmatisation régionale associée à la mise en place d'une quantité importante de matériel juvénile. On considère que l'important flux de chaleur mantellique et la fusion partielle permettent l'amollissement de la croûte continentale, favorisant ainsi le développement des instabilités gravitaires décrites. Dans la Dorsale Reguibat occidentale (Mauritanie), l'analyse structurale révèle la présence de structures en dôme-at-bassin. Les champs de déformation sont interprétés comme le résultat de l'interférence entre la mise en place diapirique de dômes de granitoïdes dans les séries de roches vertes et un raccourcissement régional E-W. A l'échelle de la partie méridionale de la Dorsale Reguibat archéenne, les trajectoires de déformation sont compatibles dans les terrains granulitiques et dans les terrains de degré métamorphique intermédiaire. Entre ces deux domaines métamorphiques, aucune discontinuité structurale majeure n'est identifiée. Ceci impliquerait que la formation des dômes diapiriques soit sub-synchrone de la formation des granulites et de la déformation régionale dans la croûte inférieure, c'est-à-dire vers -2.7 Ga. Résultats expérimentaux Grâce à l'emploi d'une resme thermosensible et d'un dispositif permettant le chauffage des modèles expérimentaux, il a été possible de réaliser des expériences simulant les bicouches granite/roches vertes gravitairement instables, soumis à un gradient vertical de température et aux seules forces gravitaires. Pour une température fixée à la base des modèles, les paramètres que l'on a fait varier d'une expérience à l'autre sont les épaisseurs relatives des différentes couches. On a pu également introduire dans les modèles une couche superficielle à rhéologie fragile (sable). Les expérie"ces révèlent (1) que le déclenchement d'instabilités gravitaires n'est possible que si les matériaux situés au niveau de l'interface instable (contact socle/couverture) ont des rhéologies ductiles et (2) que la vitesse du développement des instabilités est une fonction exponentielle de la température au niveau de l'interface instable et du gradient de température au sommet de la couche instable. Ces résultats suggèrent que ce type d'instabilités gravitaires ne puisse pas se développer à l'intérieur d'une lithosphère continentale moderne.

In 1994, a temporary network of 41 short-period seismic stations operated for 6 months along an east-west profile in Northern Chile and Bolivia. The profile crossed the entire Andean chain at a latitude of 20°S. We present the results of the teleseismic tomography of the crust and mantle along an east-west vertical cross-section beneath the profile. The most striking feature of the tomographic image is the identification of the subducted Nazca plate. It appears as a zone of high velocities which is continuous over the aseismic part of the slab down to the 660 km discontinuity. In the continental lithosphere, strong lateral P-wave velocity variations are found in the crust whereas the upper mantle shows only small velocity variations. Major lateral changes in crustal velocity coincide with the limits of the main structural units of the Andean range. The distribution of velocity anomalies in the crustal layer matches the lateral changes in crustal thickness and average velocity deduced from refraction surveys. A comparison with a previous tomographic experiment in Northern Bolivia confirms that the northern and southern segments of the Bolivian orocline have different lithospheric structures.

The 21-25-km-thick crust of the southern Kerguelen Plateau consists of three units: (1) a ≤ 2.3-km-thick sedimentary cover; (2) a 3-6-km-thick basaltic layer with velocities ranging from 4.5 to 6.2 km/s; and (3) a 15-17-km-thick lower crust with velocities from 6.6 to 6.9 km/s, including a 3-6-km-thick transition zone located at the base of the crust. The low-velocity transition zone has an average velocity of 6.7 km/s and exhibits several internal wide-angle reflections. The velocity-depth structure of the crust differs significantly from that of other hotspot-related oceanic plateaus and suggests that the southern Kerguelen Plateau may be a fragment of a volcanic passive margin composed of a thinned continental crust overlain by basalt flows.

L'étude de la subsidence du bassin subandin d'Equateur depuis le maastrichtien, permet de caractériser deux états d'évolution géodynamique : la rupture saccadée de la lithosphère continentale, puis sa subduction sous l'orogène andin. On peut mettre en évidence un raccourcissement compris entre 60 et 180 km depuis le début de l'oligocène. (Résumé d'auteur)

The aim of this thesis is to characterize the tectonic and metamorphic evolution of an Archaean continental segment (>2.5 Ga). The studied area is the Dharwar craton (South India) where deeper and deeper structurallevels outcrop from North to South. This area has not been affected by post-Archaean defonnation. We show that the disclosed strain field is the result of interfering gravitational diapiric bodies and regional shortening. At crustal scale, structures (diapirs and transcurrent shear zones) were developed within a single event that can be dated at around 2.5 Ga. They are synchronous with (i) an episode of juvenile continental crust formation (Closepet batholith) and (ii) regional metamorphism (migmatisation, granulitisation). Strain fields are not consistent with thrusts and stacking structures as usually observed in modern collision belts. The petrographie study reveals that sorne specifie diapiric zones, which underwent fast burial, have recorded a metamorphic prograde history associated with a pressure increase (from 3 to 7-8 kbar). Furthermore, these areas display sorne differences in the fluid phase that seem to be linked with the variations of permeability resulting from the type and the geometry of the metamorphic fabrics. In summary, the Archaean continental crust of D ar craton does not display any structure that could be responsible for the thickening of the crust. The regional strain results from body forces (diapirism) associated with boundary forces (transcurrent shear zones). The gravitational diapiric instabilities which concem large volumes of crust cannot be the result of crustal thickening and constitute a distinctive feature of Archaean tectonics., Le but de cette thèse est de caractériser l'évoiution tectono-métamorphique d'un segment de croûte continentale drchéenne (> 2.5 Ga). L'objet étudié est le craton de Oharwar (Inde du Sud) qui présente, du Nord vers le Sud, une transition continue de niveaux structuraux de plus en plus profonds. Cette région n'est affectée par aucune déformation post-archéenne. Nous montrons que les champs de déformation mis en évidence résultent de l'interférence entre le développement d'instabilités gravitaires diapiriques et un raccourcissement régional. Toutes les structures d'échelle crustale résultantes (diapirs et décrochements) sont générées au cours d'un seul et même événement que nous avons daté aux environs de 2.5 Ga. Elles sont contemporaines (i) d'un épisode de formation de croûte continentale juvénile (batholite du Closepet), (ii) d'un métamorphisme régional parfois intense (migmatisation, granulitisation). La cartographie des champs de déformation nous permet d'infirmer la présence de structures chevauchantes ou d'un empilement caractéristique des zones de collision continentale modernes. L'étude pétrographique révèle que seules certaines zones diapiriques dont la * subsidence a été la plus rapide ont enregistré une évolution prograde avec une augmentation de pression de 3 à 7-8 kbar. De plus, ces régions montlent une hétérogénéité dans la composition de la phase fluide qui semble être associée à une différence de perméabilité induite par la nature et l'orientatiôn des textures des roches métamorphiques. En conclusion, la croûte continentale archéenne du craton de Dharwar ne montre pas de structure tectonique susceptible d'avoir généré un épaississement crusta: important. Sa déformation est due principalement à des forces de volume (diapirisme) et, dans une moindre mesure, à des forces de surface (décrochements). Le développement d'instabilités gravitaires diapiriques, parce qu'il affecte des volumes de croûte considérables et qu'il ne peut être rapporté à aucune évidence structurale d'épaississement crustal, constitue une particularité de la tectonique de l'Archéen.

Des vitesses sismiques (compression et cisaillement) de laboratoire ont été mesurées sur 55 échantillons de la zone d'Ivrée, un affleurement de la croûte continentale intermédiaire à profonde situé en bordure nord-ouest des Alpes méridionales Cette étude a permis de mettre en évidence un certain nombre de corrélations entre les paramètres pétrographiques caractérisant les échantillons étudiés (faciès métamorphique, lithologie, composition chimique) et les paramètres physiques déterminés expérimentalement (vitesses sismiques, densité) ou déduits de ces derniers par calcul (anisotropie sismique, coefficient de Poisson, module de Young) Ces corrélations permettent de donner des indications sur le comportement sismique des roches de la croûte terrestre et peuvent donc être utilisées dans 1'interprétation des profils sismiques. D'autre part, un échantillonnage systématique sur des sections complètes de l'affleurement a permis une modélisation de la croûte continentale et l'établissement d'un profil de vitesse.

No abstract; L’étude de la croûte continentale ne saurait aujourd’hui avoir lieu sans l’aide des méthodes géophysiques, qui permettent l’exploration de domaines hors de portée de l’observation directe.Parmi ces techniques, la sismique réflexion verticale profonde a connu depuis quelques années un essor important, particulièrement grâce au développement des recherches pétrolières. De nombreux programmes de sondages sismiques profonds ont été mis en place sur tous les continents (COCORP, CALCRUST, LITHOPROBE en Amérique du Nord, ECORS, BIRPS, DEKORP, en Europe, ACORP en Australie), dans le but d’étudier des objets géologiques variés (marges, rifts, bassins). Les images obtenues ont permis de vérifier ou de renouveler bon nombre d’hypothèses sur la structure et la genèse de la croûte continentale (voire de la lithosphère continentale).

Not available, Le protérozoïque inferieur ou birimien (2.1 ga) d'Afrique de l'Ouest se caractérise par des séries volcaniques (tholeitiques puis calco-alcalinesa et sédimentaires (sédiments détritiques turbiditiques) recoupées par différentes générations de granitoïdes (calco-alcalins puis alcalins). Ces formations sont affectées par un métamorphisme pouvant atteindre le facies amphibolite et par deux phases de déformations (tangentielle puis transcurrente). Des nappes birimiennes charriées sur le nucleus archéen de Kenema-man ont été observées. L'évolution majeure de la croute birimienne s'est faite très rapidement entre 2.12 et 2.07 ga que ce soit à proximité ou non du nucleus archéen. Un cycle précurseur burkinien s'est déroulé entre 2.18 et 2.14 ga (âge du métamorphisme de haut degré). Les epsilon nd(2.1 ga) positifs et similaires à ceux des basaltes, les temps de résidence crustale inferieurs à 200 ma et l'absence de zircons archéens hérités montrent l'absence de participation archéenne dans la genèse de la croute birimienne. Localement, à la limite archéen-birimien, une participation archéenne a été décelée (Ziemougoula, guinée). En accord avec les interprétations de Abouchami et al. (1990), les données présentées suggèrent que le protolithe à l'origine de la croute birimienne a été crée vers 2.1 ga dans un environnement océanique sans influence du continent archéen. Il y aurait eu ensuite collision du continent birimien avec le nucleus archéen de man, induisant le volcanisme calco-alcalin postérieurement à celui des basaltes. Les processus de croissance crustale éburnéens semblent se rapprocher plus des processus archéens que de ceux plus récents (1.9-1.7 ga). En prenant en compte, les formations protérozoïques de Guyane, la vitesse minimale de croissance crustale serait de l'ordre de 1.6 km#3/an soit 60% plus importante que la vitesse de croissance actuelle mais plus faible que la vitesse de croissance crustale moyenne terrestre

Not available, Le protérozoïque inferieur ou birimien (2.1 ga) d'Afrique de l'Ouest se caractérise par des séries volcaniques (tholeitiques puis calco-alcalinesa et sédimentaires (sédiments détritiques turbiditiques) recoupées par différentes générations de granitoïdes (calco-alcalins puis alcalins). Ces formations sont affectées par un métamorphisme pouvant atteindre le facies amphibolite et par deux phases de déformations (tangentielle puis transcurrente). Des nappes birimiennes charriées sur le nucleus archéen de Kenema-man ont été observées. L'évolution majeure de la croute birimienne s'est faite très rapidement entre 2.12 et 2.07 ga que ce soit à proximité ou non du nucleus archéen. Un cycle précurseur burkinien s'est déroulé entre 2.18 et 2.14 ga (âge du métamorphisme de haut degré). Les epsilon nd(2.1 ga) positifs et similaires à ceux des basaltes, les temps de résidence crustale inferieurs à 200 ma et l'absence de zircons archéens hérités montrent l'absence de participation archéenne dans la genèse de la croute birimienne. Localement, à la limite archéen-birimien, une participation archéenne a été décelée (Ziemougoula, guinée). En accord avec les interprétations de Abouchami et al. (1990), les données présentées suggèrent que le protolithe à l'origine de la croute birimienne a été crée vers 2.1 ga dans un environnement océanique sans influence du continent archéen. Il y aurait eu ensuite collision du continent birimien avec le nucleus archéen de man, induisant le volcanisme calco-alcalin postérieurement à celui des basaltes. Les processus de croissance crustale éburnéens semblent se rapprocher plus des processus archéens que de ceux plus récents (1.9-1.7 ga). En prenant en compte, les formations protérozoïques de Guyane, la vitesse minimale de croissance crustale serait de l'ordre de 1.6 km#3/an soit 60% plus importante que la vitesse de croissance actuelle mais plus faible que la vitesse de croissance crustale moyenne terrestre