Pour comprendre l'évolution tectono-métamorphique des unités de type Thiviers-Payzac dans la chaîne hercynienne, trois secteurs d'études ont été choisis: le Rouergue-Albigeois, le Quercy et la Vendée. Ces études pétrostructurales et géochronologiques ont permis de présenter l'évolution tectonique suivante:<br /> Au Dévonien moyen, un premier épisode provoque le charriage vers le SW de l'Unité Supérieure des Gneiss sur l'Unité Inférieure des Gneiss. Dans le Rouergue, les granites syntectoniques ont aussi enregistrés cette déformation. Vers 360 Ma, un deuxième épisode tangentiel provoque le charriage des unités de type Thiviers-Payzac vers le NW en contexte métamorphique barrovien. Lors d'une troisième phase vers 330 Ma, les unités précédemment structurées sont charriées vers le Sud sur l'ensemble Albigeois-Montagne Noire. La signification du deuxième épisode est également discutée en termes de géodynamique.

Les dômes métamorphiques extensifs formés en contexte post-orogénique sont parfois associés à des bassins sédimentaires développés durant leur exhumation le long de zones de cisaillement d'ampleur crustale. A partir de l'exemple des Cordillères Bétiques (Sud de l'Espagne), qui figurent parmi les terrains idéaux pour l'étude de l'exhumation des roches métamorphiques, cette thèse vise à établir un modèle géodynamique accompagné d'un calendrier cinématique intégrant à la fois les phénomènes superficiels (les bassins) et profonds (les roches métamorphiques). Elle repose sur l'analyse de deux enregistrements de la déformation crustale: celui des bassins sédimentaires, dont est tirée la subsidence tectonique (subsidence en fonction du temps, S-t), et celui des roches métamorphiques (chemins pression – température – temps, P-T-t); leurs histoires étant intimement liées au fonctionnement des zones de cisaillement extensives (Ε). Le but est ici, d'une part, de répondre à une problématique régionale, en comparant les enregistrements de ces deux marqueurs témoignant d'une cause unique, l'extension post-orogénique et la formation de la mer d'Alboran, et d'autre part, de proposer un modèle méthodologique. La première partie de cette thèse vise à lire et contraindre la déformation du substratum au travers de l'enregistrement sédimentaire de deux bassins situés au toit d'un accident majeur à partir de l'histoire de leur subsidence (articles 1 et 2). Ces bassins sont nés d'une extension méridienne synchrone de l'exhumation finale des dômes métamorphiques, au moins en partie réalisée par un étirement crustal E-W. La subsidence démarre au Serravallien et se poursuit jusqu'au Tortonien supérieur avant une phase d'inversion tectonique, il y a environ 8 Ma. La seconde partie, principalement structurale (article 3), tente d'expliquer le paradoxe apparent de ces deux directions d'extension perpendiculaires, en étudiant l'évolution de la déformation du mur des zones de cisaillement. Une succession continue de cinq stades de déformation est reconnue, intégrée dans un modèle structural de l'exhumation des roches métamorphiques. Les dômes de la Sierra de los Filabres et de la Sierra Alhamilla se sont formés dans le contexte d'un étirement E-W sous un détachement majeur avec un cisaillement vers l'Ouest. Leur structuration est visible dans les derniers stades de la déformation dès que la zone de cisaillement entre dans le faciès des Schistes Verts. La formation de ces dômes d'axe E-W contrôle l'extension, localement N-S et la formation des bassins dans la croûte supérieure. La troisième partie apporte de nouvelles contraintes à la fois en « Pression-Température » et en « temps » qui permettent de préciser le calendrier du modèle précédent (articles 4 et 5). Ainsi, les trois unités métamorphiques constitutives des dômes métamorphiques étudiés font-elles l'objet de l'utilisation conjointe de différentes méthodes de quantification P-T, apportant des résultats totalement nouveaux. Le volet radiochronologique de l'étude apporte les contraintes temporelles nécessaires à l'intégration des résultats à toutes les échelles. Il s'agit de datations 39Ar/40Ar in-situ par ablation laser des phengites en fonction de leur position structurale et de leur composition. Il est donc possible de dater les différents points du chemin P-T-t. Le maximum de pression (20 kbar pour l'unité de Bédar-Macael et 14 kbar pour l'unité de Calar Alto) est atteint avant 30 Ma, vraisemblablement vers 40 ou 50 Ma. L'exhumation post-orogénique rapide commence alors vers 30 Ma. Elle est réalisée le long d'un chemin isotherme jusque vers 19 Ma, puis le long d'un gradient HT-BP jusqu'à 8 Ma environ, la transition cassant-ductile étant traversée vers 14 Ma. Enfin, dans une dernière partie, ces résultats sont synthétisés et intégrés à des échelles de temps et d'espace croissantes depuis celle des bassins sédimentaires jusqu'à celle de l'évolution de la Méditerranée Occidentale (évolution 3-D de portions de lithosphère) en passant par l'échelle des dômes métamorphiques. L'intégration à l'échelle de la chaîne (prenant en compte le complexe Alpujarride) et de la Méditerranée Occidentale, est discutée dans l'article 6.

L'évolution tardive du Domaine Sud Armoricain (segment de la chaîne Varisque Ouest Européenne), se traduit par un effondrement gravitaire de la croûte préalablement épaissie dans un contexte tectonique extensif. Cette extension s'accompagne, dans tout le domaine, d'une fusion partielle de la croûte moyenne à inférieure et de l'exhumation des roches métamorphiques issues de niveaux crustaux profonds. L'approche pluridisciplinaire conduite dans cette étude permet de proposer un calendrier précis de la fusion crustale et d'étudier les mécanismes de la déformation responsable de l'exhumation de la croûte moyenne à inférieure. Une des démarches adoptées associe l'identification structurale et cinématique précise des témoins de l'étirement et leur datation multiméthodes (U-Th/Pb sur monazite, et A/Ar sur micas). Dans la partie occidentale du Domaine Sud Armoricain, cette approche permet ainsi de documenter un continuum de déformation extensive durant plus de 20 Ma, qui accompagne en partie l'exhumation des roches de haut grade qui elle, se développe entre 325 Ma et 300 Ma. L'étude géophysique, combinant ASM et gravimétrie, permet en outre de caractériser la structure interne et la géométrie en profondeur du complexe granitique de Carnac, dont la mise en place apparaît être le témoin du stade le plus précoce de ce continuum. La fusion partielle des migmatites et la mise en place des plutons granitiques, interprétées à la fois comme le moteur et la conséquence de l'étirement et de l'exhumation, est estimée entre 335 Ma et 320 Ma. Cette anatexie généralisée apparaît synchrone à l'échelle de tout le domaine, ce qui permet un regard nouveau sur les stades tardi-orogéniques du Domaine Sud Armoricain. L'étude de la déformation extensive et de l'exhumation dans les portions occidentale et orientale, met en évidence des contrastes de style tectonique, suggérant une exhumation plus importante des parties orientales du Domaine Sud Armoricain.

The complete consumption of the oceanic domain of a tectonic plate by subduction into the upper mantle results in continent subduction, although continental crust is typically of lower density than the upper mantle. Thus, the sites of former oceanic domains (named suture zones) are generally decorated with stratigraphic sequences deposited along continental passive margins that were metamorphosed under low-grade, high-pressure conditions, i.e., low temperature/depth ratios (< 15°C/km) with respect to geothermal gradients in tectonically stable regions. Throughout the Mesozoic and Cenozoic (i.e., since ca. 250 Ma), the Mediterranean realm was shaped by the closure of the Tethyan Ocean, which likely consisted in numerous oceanic domains and microcontinents. However, the exact number and position of Tethyan oceans and continents (i.e., the Tethyan palaeogeography) remains debated. This is particularly the case of Western and Central Anatolia, where a continental fragment was accreted to the southern composite margin of the Eurasia sometime between the Late Cretaceous and the early Cenozoic. The most frontal part of this microcontinent experienced subduction-related metamorphism around 85-80 Ma, and collision-related metamorphism affected more external parts around 35 Ma. This unsually-long period between subduction- and collision-related metamorphisms (ca. 50 Ma) in units ascribed to the same continental edge constitutes a crucial issue to address in order to unravel how Anatolia was assembled. The Afyon Zone is a tectono-sedimentary unit exposed south and structurally below the front high-pressure belt. It is composed of a Mesozoic sedimentary sequence deposited on top of a Precambrian to Palaeozoic continental substratum, which can be traced from Northwestern to southern Central Anatolia, along a possible Tethyan suture. Whereas the Afyon Zone was defined as a low-pressure metamorphic unit, high-pressure minerals (mainly Fe-Mg-carpholite in metasediments) were recently reported from its central part. These findings shattered previous conceptions on the tectono-metamorphic evolution of the Afyon Zone in particular, and of the entire region in general, and shed light on the necessity to revise the regional extent of subduction-related metamorphism by re-inspecting the petrology of poorly-studied metasediments. In this purpose, I re-evaluated the metamorphic evolution of the entire Afyon Zone starting from field observations. Low-grade, high-pressure mineral assemblages (Fe-Mg-carpholite and glaucophane) are reported throughout the unit. Well-preserved carpholite-chloritoid assemblages are useful to improve our understanding of mineral relations and transitions in the FeO-MgO-Al2O3-SiO2-H2O system during rocks’ travel down to depth (prograde metamorphism). Inspection of petrographic textures, minute variations in mineral composition and Mg-Fe distribution among carpholite-chloritoid assemblages documents multistage mineral growth, accompanied by a progressive enrichment in Mg, and strong element partitioning. Using an updated database of mineral thermodynamic properties, I modelled the pressure and temperature conditions that are consistent with textural and chemical observations. Carpholite-bearing assemblages in the Afyon Zone account for a temperature increase from 280 to 380°C between 0.9 and 1.1 GPa (equivalent to a depth of 30-35 km). In order to further constrain regional geodynamics, first radiometric ages were determined in close association with pressure-temperature estimates for the Afyon Zone, as well as two other tectono-sedimentary units from the same continental passive margin (the Ören and Kurudere-Nebiler Units from SW Anatolia). For age determination, I employed 40Ar-39Ar geochronology on white mica in carpholite-bearing rocks. For thermobarometry, a multi-equilibrium approach was used based on quartz-chlorite-mica and quartz-chlorite-chloritoid associations formed at the expense of carpholite-bearing assemblages, i.e., during the exhumation from the subduction zone. This combination allows deciphering the significance of the calculated radiometric ages in terms of metamorphic conditions. Results show that the Afyon Zone and the Ören Unit represent a latest Cretaceous high-pressure metamorphic belt, and the Kurudere-Nebiler Unit was affected by subduction-related metamorphism around 45 Ma and cooled down after collision-related metamorphism around 26 Ma. The results provided in the present thesis and from the literature allow better understanding continental amalgamation in Western Anatolia. It is shown that at least two distinct oceanic branches, whereas only one was previously considered, have closed during continuous north-dipping subduction between 92 and 45 Ma. Between 85-80 and 70-65 Ma, a narrow continental domain (including the Afyon Zone) was buried into a subduction zone within the northern oceanic strand. Parts of the subducted continent crust were exhumed while the upper oceanic plate was transported southwards. Subduction of underlying lithosphere persisted, leading to the closure of the southern oceanic branch and to subduct the front of a second continental domain (including the Kurudere-Nebiler Unit). This followed by a continental collisional stage characterized by the cease of subduction, crustal thicknening and the detachment of the subducting oceanic slab from the accreted continent lithosphere. The present study supports that in the late Mesozoic the East Mediterranean realm had a complex tectonic configuration similar to present Southeast Asia or the Caribbean, with multiple, coexisting oceanic basins, microcontinents and subduction zones. / Kontinentale Subduktion resultiert aus dem Abtauchen des ozenanischen Gebiets einer tektonischen Platte in den Oberen Erdmantel. Dies geschieht obwohl die kontinentale Erdkruste normalerweise eine geringere Dichte besitzt als der Obere Erdmantel. Die Lage ehemaliger ozeanischer Gebiete (auch als Suturzonen bezeichnet) ist dementsprechend durch stratigraphische, sedimentäre Gesteinsabfolgen gekennzeichnet, die entlang des passiven Kontinentalrandes abgelagert wurden. Anschließend wurden diese Gesteine unter niedrigen Temperaturen und hohem Druck umgewandelt, auch niedrig-gradige Hochdruckmetamorphose genannt. Während der gesamten Zeitspanne des Mesozoikums und Känozoikums (seit etwa 250 Millionen Jahren bis heute) wurde der mediterrane Raum durch die kontinuierliche Schließung des Tethyschen Ozeans (dem heutigen Mittelmeer) geprägt, der vermutlich in zahlreichen kleineren Ozeanen und Mikrokontinenten aufgeteilt war. Dennoch bleiben die genaue Anzahl und Lage der tethyschen Ozeane und Kontinente (die Paläogeographie der Tethys) bis heute umstritten. Das ist insbesondere der Fall in West- und Zentral-Anatolien, wo im Zeitraum zwischen der Oberen Kreide (vor 98 bis 65 Mio. J.) und dem unteren Känozoikum (vor 65 bis 40 Mio. J.) ein kontinentales Fragment am südlichen Kontinentalrand der Eurasischen Platte angelagert wurde (auch als Akkretion bezeichnet). Der vorderste Bereich von diesem Fragment erfuhr vor etwa 85-80 Millionen Jahren eine metamorphe Umwandlung, die mit den Prozessen der fortschreitenden Subduktion assoziiert werden können. Hingegen wurden die hinteren Bereiche erst später vor ca. 40-30 Mio. J. durch die Kollison der zwei Platten metamorph überprägt. Die ungewöhnlich lange Zeitspanne von etwa 40-50 Mio. J. zwischen den metamorphen Prozessen der Subduktion und der Kollision, stellt eine entscheidende Frage zum Verständnis der Entstehung von Anatolien dar. Die Afyon Zone repräsentiert hierbei eine tektonisch-beanspruchte sedimentäre Gesteinseinheit, die in einer strukturell tieferen Position bezüglich des frontalen metamorphen Hochdruckgürtels liegt und südlich von ihm anzutreffen ist. Die Afyon Zone besteht aus mesozoischen sedimentären Einheiten (250 bis 65 Mio. J. alt), die auf präkambrischem (älter als 545 Mio. J.) bis paläozoischem Untergrund (bis vor 250 Mio J.) abgelagert wurden, und vom nordwestlichen bis zentralen Anatolien, entlang der vermutlichen Tethys-Suturzone, verfolgt werden können. Obwohl die Afyon-Zone als eine niedrig-temperierte metamorphe Gesteinseinheit bezeichnet wird, wurde in letzter Zeit von Vorkommen von Hochdruckmineralen (v.a. Eisen(Fe)-Magnesium(Mg)-Karpholith in metamorphen Sedimenten) im zentralen Bereich berichtet. Diese neuen Erkenntnisse stellen die bisherigen Interpretationen zur tektonisch-metamorphen Entstehung der gesamten Region in Frage, insbesondere der der Afyon-Zone. Deshalb war eine erneute gründliche Überarbeitung und Untersuchung der wenig studierten metamorph-überprägten Sedimentgesteine in diesem Gebiet notwendig. Deshalb, überarbeitete ich die metamorphe Entwicklung der gesamten Afyon Zone, beginnend mit intensiver Geländearbeit und -beobachtungen. Mineralvergesellschaftungen aus Karpholith und Glaukophan, die unter niedrigen Temperaturen und hohem Druck entstanden sind, wurden in der gesamten Gesteinseinheit gefunden. Guterhaltene Mineralvergesellschaftungen aus Karpholith und Chloritoid sind nützlich für das Verständnis unter welchen Temperatur- und Druck-Bedingungen die Gesteine in die Tiefe gelangen (prograde Metamorphose). Durch die Untersuchungen von Gesteinsgefügen und der Eisen-Magnesium-Verteilung zwischen den Mineralien Karpholith und Chloritoid lassen sich Aussagen zu der Bildungstemperatur und dem Druck dieser Minerale machen. Dafür benutzte ich eine verbesserte Datenbank mit Mineraleigenschaften, die mir die Modellierung von Temperatur und Druck erlaubte und im Einklang mit den chemischen und mikroskopischen Beobachtungen steht. Es ergab sich, dass die Karpholith-haltigen Gesteine in der Afyon-Zone einen Temperaturanstieg von 280 zu 380°C (bei einer Tiefe von 30-35 km) erfahren haben. Um noch bessere Aussagen über die Entstehung zu treffen, wurden auch radiometrische Datierungen an Proben aus der Afyon-Zone, sowie an zwei weiteren Sedimentgesteinseinheiten (Ören- und Kurudere-Nebiler-Einheit aus SW Anatolien) gemacht. Für die Altersbestimmung benutzte ich die weitverbreitete 40Ar-39Ar Datierungsmethode an Hellglimmer-Mineralien in den Karpholith-haltigen Gesteinen. Temperatur und Druck können auch bestimmt werden, wenn man den Übergang von einer Mineralvergesellschaftung zu einer anderen Vergesellschaftung beobachtet. Dies gilt zum Beispiel für den Übergang von einer Karpholith-haltigen Zusammensetzung zu einer Quartz-Chlorit-Glimmer und Quartz-Chlorit-Chloritoid Mineralvergesellschaftung wenn tief subduzierte Gesteine wieder nach oben gelangen (Exhumation). Damit lassen sich die radiometrischen Alter den metamorphen Prozessen zu bestimmten Temperaturen und Drücken zuordnen. Mit diesen Erkenntnissen lassen sich die Afyon-Zone und die Ören-Einheit einem Hochdruck-Gebirgsgürtel in der späten Kreidezeit zuordnen, während die Kurudere-Nebiler Einheit durch die mit der Subduktion in Verbindung stehende Metamorphose vor ca. 45 Mio. J. beeinflusst wurde. Später wurde diese Einheit durch die Metamorphose, resultierend aus der Kollision vor 26 Mio. J., abgekühlt. Die Ergebnisse dieser und anderer Arbeiten erlauben es die Anlagerung von Kontinenten in West-Anatolien besser zu verstehen. Es wird gezeigt, dass mindestens zwei (im Gegensatz zu vorher einem) voneinander unabhängige Ozeanarme während der Subduktion von 92 bis 45 Millionen Jahren geschlossen wurden. Zwischen 85-80 und 70-65 Millionen Jahren, wurde ein schmales kontinentales Gebiet (welches die Afyon-Zone beinhaltet) in die Subduktionszone hineingzogen. Teile der subduzierten kontientalen Kruste kamen wieder an die Oberfläche (Exhumation), während die obere ozeanische Platte südwärts transportiert wurde. Die anhaltende Subduktion im oberen Bereich des Erdmantels (Lithosphäre) führte zu der Schließung des südlichen Ozeanarms und zu der Subduktion des zweiten kontinentalen Gebietes (welches die Kurudere-Nebiler-Einheit beinhaltete). Darauf folgte die kontinentale Kollisionsphase unter dem Ausklingen der Prozesse der Subduktion, der Krustenverdickung und der Abtrennung der subduzierten ozeanischen Platte von der akkretionierten kontientalen Lithosphäre (auch als Delamination bezeichnet). Die hier präsentierte Arbeit unterstüzt die Annahme das während der Oberen Kreidezeit das Ost-Mediterrane Gebiet tektonsich komplex angeordnet war, vergleichbar mit dem heutigen Südost-Asien oder der Karibik, mit ihren vielen gleichzeitig existierenden ozeanischen Becken, Mikrokontinenten und Subduktionszonen.

The Mount Somers Volcanic Group (MSVG) and Mandamus Igneous Complex (MIC) are the magmatic manifestations of the transition from convergence to extension at the Gondwana margin, which culminated in the separation of New Zealand from Australia and Antarctica. The MIC has been correlated both geochemically and temporally with the Central Marlborough Igneous Province (CMIP). The MSVG and CMIP are located in the Eastern Province of New Zealand. The MSVG is restricted to the Rakaia terrane, whereas the CMIP is restricted to the Pahau terrane. The Rakaia and Pahau terranes are thick accretionary complexes, which were strongly deformed as a result of prolonged subduction at the Gondwana margin. The Pahau terrane is the younger of the two and continued to be deposited and deformed until the abrupt cessation of subduction, which in the Marlborough sedimentary record occurred in the Motuan (100 - 105 Ma). Following the cessation of subduction, after an interval of 2-7 Ma of relative quiescence and subsidence of the Pahau terrane, the MSVG and MIC were erupted/emplaced. The production of MSVG and MIC magmas occurred simultaneously and the activity was of short-lived duration. SHRIMP geochronology yielded crystallisation ages of 97.0 ± 1.5 Ma to 98.0 ± 1.2 Ma from zircons separated from MSVG rhyolites. The SHRIMP ages are within error of the previously published Rb-Sr age for the MIC. The SHRIMP geochronology also confirmed the presence of inherited zircons which yielded ages consistent with their derivation from the Rakaia terrane. Ar-Ar geochronology confirmed the coeval nature of the MSVG and MIC magmatism, but yielded consistently younger ages (94.5 ± 3 Ma for the MSVG and 94.2 ± 1.7 Ma for the MIC). The systematic differences in ages obtained by SHRIMP and Ar-Ar are believed to be method-dependent. The MSVG comprises a calc-alkaline volcanic assemblage, which ranges in composition from basaltic-andesite lavas (SiO₂ = 54.5%) to high-silica rhyolites and ignimbrites (SiO₂ ≤ 78.1%). The MSVG had an original extent of at least 18 000 km². The magmas from the MSVG had high LILE/HFSE, high LILE/REE and moderately high LREE/HFSE which are characteristic of subduction derived magmas. Geochemical modelling suggests that the MSVG magmas were formed from partial melting of a subduction-modified mantle wedge, with high degrees of crustal assimilation. The assimilant had an isotopic composition similar to that of the Rakaia terrane, which is consistent with the geological setting of the MSVG. The MSVG has ⁸⁷Sr/⁸⁶Sri from 0.7055 to 0.7100 and ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Ndi from 0.51254 to 0.51230 (ɛNd +0.5 to -4.2), which reflects varying degrees of contamination by Rakaia terrane. Radiogenic isotope modelling suggests that the MSVG end-members were derived from the same parent magma, which evolved through AFC processes from basaltic-andesite to rhyolite. The modelling strongly suggests that assimilation played a lesser role in the petrogenesis of the Malvern Hills magmas than in the petrogenesis of the other units. AFC modelling requires the degree of assimilation to increase as the magmas evolved. Oxygen isotope data are consistent with high degrees of crustal assimilation, and may indicate that the assimilant had higher ¹⁸O characteristics than the Rakaia terrane samples analysed. The MIC is an alkaline suite which ranges in composition from basalt and gabbro to syenite, trachyte and phono-tephrite. The MIC is interpreted to have formed from enriched asthenospheric mantle, with a composition similar to HIMU (²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pbi ranges from 19.2 to 20.3). The samples range in isotopic composition from ⁸⁷Sr/⁸⁶Sri = 0.7030 to 0.7036, ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Ndi = 0.51275 to 0.51268 (ɛNd +4.6 to +3.3). The range in isotopic composition is due to varying degrees of contamination by Pahau terrane, which reaches a maximum of 25% but in most samples is < 10%. The MIC is contaminated to a much lesser extent than the MSVG which is interpreted to be related to the thinner nature of the Pahau crust in the mid-Cretaceous. The latest phases of activity in the MIC were subjected to lower degrees of contamination which is interpreted to reflect the passage of magmas through pre-existing pathways. The onset of MSVG and CMIP magmatism coincided with the initiation of major rift-related depositional basins, and the eruption of the MSVG is demonstrably associated with normal faulting. The tectonic trigger responsible for the sudden onset of magmatism and rifting in the Eastern Province terranes was the detachment of the previously subducting slab following the cessation of subduction due to the arrival of the Hikurangi Plateau at the margin and the subsequent stalling of the Pacific spreading centre. The capture of the Gondwana margin led to the propogation of extension into the margin by the divergent Pacific plate. The ensuing extension aided the detachment of the subducting slab beneath the Eastern Province terranes. The slab-detachment promoted decompression melting of the sub-lithospheric mantle wedge to produce the MSVG magmas and triggered the ascent of asthenospheric mantle through the slab window, which melted through decompression to produce the CMIP magmatism. The asthenospheric mantle tapped by the slab detachment episode was highly enriched relative to N-MORB and is akin to the similar age HIMU-OIB affinity melts documented from Antarctica and Australia. The short-lived duration of activity is typical of slab-detachment related magmatism which occurs as a passive response to plate reconfiguration. The similarity in geochemistry of the MIC with OIB-affinity igneous centres in Australia and Antarctica implies an enriched mantle domain of large geographical extent. The distribution of relatively small volumes of OIB magmatism is suggestive of a fossil plume component, which was tapped in response to lithospheric extension producing relatively short-lived HIMU magmatism. The same fossil plume component has previously been implicated in the formation of the Cenozoic West Antarctic Rift System and may be responsible for the late Cretaceous magmatism in the Chatham Islands and Tertiary volcanics of the South Island of New Zealand.

Une bonne compréhension du comportement des radiochronomètres est essentielle pour mener des études de thermochronologie visant à contraindre des processus géodynamiques. Cependant, le comportement des radiochronomètres est complexe car dicté par un grand nombre de facteurs intrinsèques et extrinsèques au système étudié. Au cours de cette thèse, nous avons cherché à déterminer quels étaient les facteurs critiques lors des processus de rééquilibrage isotopique survenant durant un événement métamorphique de haut grade. Ainsi, nous avons étudié le comportement des systèmes isotopiques Rb/Sr, Ar/Ar et Sm/Nd lors de l'éclogitisation partielle (contrôlée par la déformation et la circulation de fluides) au Calédonien de roches granulitiques grenvilliennes dans l'Arc de Bergen en Norvège. Nous montrons, grâce à une étude géochronologique fine associée à différentes observations (pétrologiques, géochimiques in situ et sur fractions minérales, diffraction X et isotopes de l'oxygène) permettant de contraindre avec précision le flux des éléments d'un site textural vers un autre au cours des réactions d'éclogitisation, que le facteur principal garantissant un rééquilibrage isotopique complet pour les systèmes Rb/Sr et Sm/Nd lors d'un événement métamorphique de haut grade est la redistribution homogène des éléments à l'échelle de l'échantillon. Cependant, la circulation de fluides et la déformation qui peuvent être associées aux processus de recristallisation ne sont pas nécessairement suffisant pour garantir une telle réhomogénéisation. La mise en solution des éléments d'un système ou la fusion partielle apparaissent comme deux mécanismes de réhomogénéisation bien plus efficaces. Pour le système Ar/Ar, le facteur critique est l'évacuation totale de l'argon radiogénique précédemment accumulé dans le système. Cette évacuation est favorisée, mais non garantie, par la circulation de fluides en raison de la plus forte solubilité de l'argon dans les fluides. Cependant un grand nombre de facteurs vont contrôler ce processus : quantité d'argon radiogénique initialement présente (fonction de la composition chimique de la roche et de son âge), composition chimique du fluide, et circulation en système ouvert ou fermé.

Au Népal central, dans la région de Katmandou, une étude géologique multidisciplinaire a été menée afin de caractériser et de distinguer les nappes cristallines de Katmandou et du Gosainkund, de celles du Moyen Pays (MP). Deux déformations principales ont été reconnues: l'une syn-métamorphique, enregistrée par des microstructures (linéation d'étirement, structures C-S, etc.), l'autre post-métamorphique, enregistrée par un axe anticlinal, orienté globalement W-E et par des plis orientés NNE-SSW. Les conditions P-T syn-métamorphiques diffèrent entre la nappe de Katmandou (900-720 MPa, 700-480°C) et celle du Gosainkund (890-580 MPa, 750-590°C). Entre le MP (750 MPa, 560°C) et la nappe du Gosainkund, les résultats P-T montrent une préservation du métamorphisme inverse. Les nombreuses similitudes pétrographiques et géochimiques existant entre les gneiss oeillés et les granites cambro-ordoviciens de deux nappes montrent que ces formations sont équivalentes. Tel ne saurait être le cas des gneiss oeillés du MP du fait de leur âge protérozoïque. L'âge du refroidissement, déterminée par la méthode 40 Ar/39 Ar sur muscovite, montre un rajeunissement du Sud vers le Nord (de 22 à 13 Ma dans la nappe de Katmandou, de 16 à 5 Ma dans celle du Gosainkund et de 12 à 6 Ma dans le MP). Les points principaux sont: (1) Distinction nette entre deux nappes, marquée par une différence de lithostratigraphie et de métamorphisme, (2) Blocage du mouvement ductile du MCT au Nord de Katmandou depuis environ 25 Ma, (3) Mise en place finale et histoire tardi ou postmétamorphique commune pour les deux nappes, mais le refroidissement plus précoce de la nappe de Katmandou, (4) La surrection actuelle de la région de Katmandou, soulignée encore aujourd'hui par une microséismocité intense, conceme indifféremment les deux nappes, qui forment maintenant un seul domaine tectonique, (6) La surrection conjointe des deux nappes par déplacement sur une rampe de la surface de décollement.

Une bonne compréhension du comportement des radiochronomètres est essentielle pour mener des études de thermochronologie visant à contraindre des processus géodynamiques. Cependant, le comportement des radiochronomètres est complexe car dicté par un grand nombre de facteurs intrinsèques et extrinsèques au système étudié. Au cours de cette thèse, nous avons cherché à déterminer quels étaient les facteurs critiques lors des processus de rééquilibrage isotopique survenant durant un événement métamorphique de haut grade. Ainsi, nous avons étudié le comportement des systèmes isotopiques Rb/Sr, Ar/Ar et Sm/Nd lors de l'éclogitisation partielle (contrôlée par la déformation et la circulation de fluides) au Calédonien de roches granulitiques grenvilliennes dans l'Arc de Bergen en Norvège. Nous montrons, grâce à une étude géochronologique fine associée à différentes observations (pétrologiques, géochimiques in situ et sur fractions minérales, diffraction X et isotopes de l'oxygène) permettant de contraindre avec précision le flux des éléments d'un site textural vers un autre au cours des réactions d'éclogitisation, que le facteur principal garantissant un rééquilibrage isotopique complet pour les systèmes Rb/Sr et Sm/Nd lors d'un événement métamorphique de haut grade est la redistribution homogène des éléments à l'échelle de l'échantillon. Cependant, la circulation de fluides et la déformation qui peuvent être associées aux processus de recristallisation ne sont pas nécessairement suffisant pour garantir une telle réhomogénéisation. La mise en solution des éléments d'un système ou la fusion partielle apparaissent comme deux mécanismes de réhomogénéisation bien plus efficaces. Pour le système Ar/Ar, le facteur critique est l'évacuation totale de l'argon radiogénique précédemment accumulé dans le système. Cette évacuation est favorisée, mais non garantie, par la circulation de fluides en raison de la plus forte solubilité de l'argon dans les fluides. Cependant un grand nombre de facteurs vont contrôler ce processus : quantité d'argon radiogénique initialement présente (fonction de la composition chimique de la roche et de son âge), composition chimique du fluide, et circulation en système ouvert ou fermé.

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This thesis focuses on the analysis of heavy noble gases (argon, krypton and xenon) and halogens (chlorine, bromine and iodine) in Martian meteorites. In the absence of a sample-return mission, Martian meteorite analysis is essential for establishing evidence for an active fluid system, evaluating the potential for life and understanding the formation and evolution of Mars. Noble gas analysis has multiple applications for Martian meteorite study, as described in this thesis. The noble gas isotopic signatures of Earth’s atmosphere, Martian atmosphere and Martian interior are sufficiently different that they can be distinguished through noble gas analysis. Analysis of bulk and mineral separates of shergottites showed that Martian atmospheric Xe was distributed evenly amongst samples, whilst terrestrially weathered samples contained elevated concentrations of terrestrial atmospheric Xe. Both atmospheric components were introduced by weathering. Shock redistribution is responsible for the distribution of Martian atmosphere into more retentive sites. Crustal contamination may be responsible for the presence or absence of detectable 129Xe from the Martian atmosphere. Halogen abundances can be determined as an extension of the Ar-Ar dating technique. As the halogen system on Earth acts as a tracer for important fluid related processes, Martian halogen abundances in meteorites may provide a tracer for the Martian fluid system. Analysis of bulk and mineral separates of nakhlites showed that halogens are distributed amongst minor phases and clear variation of Br/Cl and I/Cl ratios was observed amongst samples. Elevated I concentrations in low temperature releases of finds NWA 998 and MIL 03346 are consistent with terrestrial contamination. Analysis of Nakhla, (a meteorite fall), showed a trend of elevated Br/Cl and I/Cl ratios in crush and low temperature releases, consistent with Br/Cl ratios observed in Martian rocks, soils and weathering products. In contrast, high temperature releases had lower I/Cl and Br/Cl ratios, which are broadly comparable to the terrestrial mantle. This trend may represent mixing of hydrothermal fluids (low Br/Cl and I/Cl) and surface brines (high Br/Cl and I/Cl). An impact-induced hydrothermal system may provide a mechanism for mixing of both fluid types. The crystallisation ages of nakhlite meteorites were determined using the Ar-Ar dating technique. The apparent ages measured were similar to previous Ar-Ar analysis, and older than reported for other chronometers. Previously unrecognised components were observed, including evidence for a trapped hydrous fluid. This Cl-rich component showed strong correlation with 40Ar and had 40Ar/36Ar and 40Ar/129XeXS ratios consistent with Martian atmosphere. As this component was released during crush and low temperature analysis, fluid inclusions formed by percolation of brines from the Martian surface are likely hosts. Both finds showed clear evidence of a trapped component with 40Ar/36Ar ratios similar to either terrestrial atmosphere or the Martian interior. A further component observed in olivine phases had low 40Ar/36Ar ratios, and likely formed by the release of 36Ar formed by cosmic-ray spallation reactions on iron.