Les processus de déformation contrôlant l'amincissement de la lithosphère continentale sont encoremal contraints. Nos connaissances sont principalement basées sur la modélisation thermomécaniqued'extension à l'échelle de la lithosphere—utilisant des lois rhéologiques derivées expérimentalement,l'imagerie géophysique et l'analyse de xénolithes provenant de rift continentaux actifs à ce jour, tels quele Rift Est-Africain. L'originalité de ce travail reside dans l'étude des deux plus grands massifs depéridotites sous-continentales ayant enregistrées des conditions primaires du facies à diamant: lesmassifs de Beni Bousera au nord du Maroc et de Ronda au sud de l'Espagne, respectivement. Lesstructures et la zonation petrologique et métamorphique —impliquant une évolution polybarique etpolythermique— préservéees dans ces massifs offrent une opportunité unique pour étudier l'évolutionthermo-mécanique du manteau sous-continental dans un contexte extensif.Dans ce travail, nous avons étudié les mécanismes de déformation des péridotites et despyroxénites afin de contraindre les modes d'exhumation du manteau lithosphérique sous-continental,depuis des conditions du facies des lherzolites à grenat, jusqu'au facies à spinelle et enfin à plagioclase.Nous avons combiné la cartographie des faciès tectono-métamorphiques et des structures ductiles dedéformation, l'analyse des microstructures, la mesure d'orientations préférentielles de réseau (OPR), etla géothermobarométrie conventionelle couplée à la modélisation thermodynamique (PerpleX) afin decontraindre les conditions de pression et température de la déformation. Nous avons montré quel'exhumation précoce du facies à grenat au facies à spinelle était accomodée par une faille transtensiveaffectant le manteau lithosphérique. Dans ce contexte, la zonation tectono-métamorphique et legradient thermique important (ca. 100ºC/km) préservés à Beni Bousera résultent de la juxtapositionmécanique de domaines lithosphériques initialement équilibrés à différentes pressions et températures,fossilisée à une profondeur de ca. 60 km durant l'Oligocène supérieur (ca. 25 Ma). L'exhumation finaledu facies de lherzolite à spinelle au facies à plagioclase et l'emplacement final dans la croûte, mieuxenregistrés dans Ronda, se sont produits par inversion et plissement de la section lithosphériquefortement amincie dans un contexte arrière-arc, probablement lors du retrait vers le sud de lalithosphère subduite et la collision de l'arc avec les paléo-marges maghrébines au Miocène inférieur(21-23 Ma). / The mantle deformation processes that control the thinning and break-up of continentallithosphere remain poorly understood. Our knowledge is restricted to either lithospheric scalethermo-mechanical models —that use experimentally derived flow laws—, geophysicalimaging and/or rare xenoliths from active continental rifts, such as the East African Rift System.The originality of this work relies on the study of the two largest outcrops of diamond faciessubcontinental lithospheric mantle in the world: the Beni Bousera and Ronda peridotite massifsin N Morocco and S Spain, respectively. The structures and petrologic and metamorphic zoningpreserved in these massifs —implying a polybaric and polythermal evolution— provide aunique opportunity to investigate the thermo-mechanical evolution of thick subcontinentallithospheric mantle in extensional settings.In this thesis we studied the deformation mechanisms in both peridotites andpyroxenites to constrain the modes of exhumation of subcontinental lithospheric mantle fromgarnet-, to spinel-, and finally, to plagioclase lherzolite facies conditions. We combined fieldmapping of tectono-metamorphic domains and structural mapping of ductile structures,microstructural analysis, crystal preferred orientations (CPO) measurements and conventionalthermobarometric calculations and thermodynamic modeling (Perple_X) to unravel the pressureand temperature conditions of deformation. We showed that exhumation from garnet- to spinellherzolite facies conditions was accommodated by fast shearing —in thermal disequilibrium—along a lithospheric scale transtensional shear zone. In this context, the petrological zoning andthe large temperature gradient (ca. 100ºC/km) preserved in the Beni Bousera massif representthe mechanical juxtaposition of progressively deeper and hotter lithospheric levels at depths ofca. 60 km in the latest Oligocene (ca. 25 Ma). Final exhumation from spinel- to plagioclasefacies lherzolite and emplacement into the crust is best recorded in the Ronda massif where itoccurred by inversion and lithospheric scale folding of the highly attenuated continentallithosphere in a back-arc region, probably in relation with southward slab rollback andsubsequent collision with the palaeo-Maghrebien passive margin in the early Miocene (21-23Ma).

Depuis une vingtaine d'années, la connaissance de la variabilité chimique et pétrographique des laves formées en contexte d'accrétion océanique (MORB) s'est considérablement approfondie. Il est ainsi apparu que le manteau supérieur sub-océanique est beaucoup plus hétérogène que ne le laissait penser la relative homogénéité chimique des MORB. Ainsi, le manteau contient une fraction significative de pyroxénites qui pourraient jouer un rôle important dans la production des basaltes. De même, l'importance des interactions entre les magmas en cours d'ascension et leur encaissant péridotitique a longtemps été sous-estimée. Le transport des magmas basaltiques dans des chenaux dunitiques de haute perméabilité formés par la focalisation des magmas en profondeur est le mécanisme généralement proposé sous les rides médio-océaniques, mais l'ampleur des transformations chimiques subies par les magmas au cours ce processus est encore peu connue. J'ai réalisé des expériences en piston-cylindre entre 0.5 et 2.5 GPa pour caractériser les relations de fusion et les compositions de liquide de trois pyroxénites et pour quantifier les effets des interactions magma/péridotite. La technique d'extraction des liquides par microdike a été utilisée pour obtenir des analyses de verre fiables même à de très faibles degrés de fusion. L'objectif était d'apporter des réponses à trois problèmes importants de la pétrogenèse des MORB : Quel est le rôle des pyroxénites sur la composition en éléments majeurs des MORB ? Quel est le sort des liquides pyroxénitiques durant leur passage à travers le manteau péridotitique ? Quelles sont les transformations induites par la focalisation des magmas et les interactions magma/roche sur la composition chimique des liquides et sur la chimie et la minéralogie de l'encaissant péridotitique ? Les données acquises au cours de cette thèse constituent une base de données importante sur les relations de fusion des pyroxénites et sur les compositions des liquides issus des pyroxénites, en particulier les compositions aux faibles degrés de fusion. Les expériences de fusion partielle menées sur trois pyroxénites représentatives de la variabilité compositionnelle mondiale montrent que, à 1 et 1.5 GPa, la plupart des liquides issus des pyroxénites présentent des compositions en éléments majeurs très similaires à celles des liquides péridotitiques. Ces liquides sont susceptibles de remonter à la surface en interagissant peu ou pas avec le manteau environnant. A plus haute pression, les interactions entre les liquides issus des pyroxénites et le manteau péridotitique subsolidus aboutissent au contraire à une consommation substantielle des liquides et à une forte cristallisation de clinopyroxènes susceptibles d'isoler les pyroxénites de leur encaissant et de créer de nouvelles hétérogénéités lithologiques dans le manteau supérieur. Par conséquent, la fusion partielle des pyroxénites peut avoir des effets significatifs sur la composition minéralogique et chimique du manteau et sur les dynamiques d'extraction et de transport des magmas. Au contraire, dans la plupart des cas, la contribution de liquides issus des pyroxénites n'entraîne pas de changement majeur dans les compositions des magmas basaltiques primitifs. Plus rarement, les pyroxénites produisent des liquides anormalement pauvres en silice et riches en fer dont on retrouve peut-être la signature dans une classe de MORB primitifs avec FeO > 8.5 % et SiO2 < 48.7 % pds. Enfin, les expériences simulant le processus de focalisation des magmas sous les rides médioocéaniques confirment que la focalisation peut expliquer à la fois la formation de chenaux dunitiques et la composition des MORB primitif, en particulier leur sous-saturation en orthopyroxènes.

Les processus de déformation contrôlant l'amincissement de la lithosphère continentale sont encore mal contraints. Nos connaissances sont principalement basées sur la modélisation thermomécanique d'extension à l'échelle de la lithosphère--utilisant des lois rhéologiques derivées expérimentalement, l'imagerie géophysique et l'analyse de xénolithes provenant de rift continentaux actifs à ce jour, tels que le Rift Est-Africain. L'originalité de ce travail reside dans l'étude des deux plus grands massifs de péridotites sous-continentales ayant enregistrées des conditions primaires du facies à diamant: les massifs de Beni Bousera au nord du Maroc et de Ronda au sud de l'Espagne, respectivement. Les structures et la zonation petrologique et métamorphique --impliquant une évolution polybarique et polythermique-- préservéees dans ces massifs offrent une opportunité unique pour étudier l'évolution thermo-mécanique du manteau sous-continental dans un contexte extensif. Dans ce travail, nous avons étudié les mécanismes de déformation des péridotites et des pyroxénites afin de contraindre les modes d'exhumation du manteau lithosphérique sous-continental, depuis des conditions du facies des lherzolites à grenat, jusqu'au facies à spinelle et enfin à plagioclase. Nous avons combiné la cartographie des faciès tectono-métamorphiques et des structures ductiles de déformation, l'analyse des microstructures, la mesure d'orientations préférentielles de réseau (OPR), et la géothermobarométrie conventionelle couplée à la modélisation thermodynamique (PerpleX) afin de contraindre les conditions de pression et température de la déformation. Nous avons montré que l'exhumation précoce du facies à grenat au facies à spinelle était accomodée par une faille transtensive affectant le manteau lithosphérique. Dans ce contexte, la zonation tectono-métamorphique et le gradient thermique important (ca. 100ºC/km) préservés à Beni Bousera résultent de la juxtaposition mécanique de domaines lithosphériques initialement équilibrés à différentes pressions et températures, fossilisée à une profondeur de ca. 60 km durant l'Oligocène supérieur (ca. 25 Ma). L'exhumation finale du facies de lherzolite à spinelle au facies à plagioclase et l'emplacement final dans la croûte, mieux enregistrés dans Ronda, se sont produits par inversion et plissement de la section lithosphérique fortement amincie dans un contexte arrière-arc, probablement lors du retrait vers le sud de la lithosphère subduite et la collision de l'arc avec les paléo-marges maghrébines au Miocène inférieur (21-23 Ma).

L'étude de la distribution des éléments du groupe. du platine (PGE : Ir, Ru, Rh, Pt et pd) et de l'or dans les péridotites orogéniques (Ronda, Beni Bousera) permet de mettre en évidence le comportement différentiel de Cu, Pt et Pd par rapport à Ni, Ir et Ru et d'aborder les mécanismes de leur différenciation au cours de la fusion partielle. Ce comportement résulte d'une extraction de Cu, Pt et Pd par les liquides silicatés sous forme d'une phase sulfurée. A l'inverse, Ir et Ru restent piégés dans les résidus de fusion probablement sous forme de grains réfractaires interstitiels. Alors que dans les péridotites des Beni Bousera le Rh montre un comportement sùnilaire à celui de Pt et Pd (chalcophile), dans les péridotites de Ronda, il est plutôt réfractaire tout comme Ir et Ru. Les mesures de la fugacité en oxygène et les analyses du spinelle écartent l'hypothèse d'une incorporation du Rh dans ce minéral comme le supposent les résul1ats expérimentaux de certains auteurs. Le comportement ambivalent du Rh peut être attribué plutôt à des fugacités en soufre plus faibles dans les péridotites de Ronda que dans celles des Beni Bousera. Par ailleurs, la distribution des PGE dans les xénolites de péridotite à spinelle des basaltes alcalins (France, Sud de l'Espagne) est caractérisée par des spectres des teneurs normalisées au manteau relativement plats et ne semble pas être influencée par le processus de fusion. Elle refléterait une refertilisation ou une rétention d'une fraction sulfurée riche en Pt et en Pd par un manteau plus ou moins déprimé, à la suite de multiples extractions basaltiques. Les profils sensiblement plats caractéristiques du manteau sous-continental ne traduisent pas obligatoirement un matériel mantellique primitif. L'étude des pyroxénites des massifd ultrabasiques de Ronda et des Beni Bousera s'est focalisée principalement sur les pyroxénites à grenat suite à la découverte d'un faciès de clinopyroxénites à grenat ± corindon inhabituel à Ronda. Les spectres des teneurs en PGE et en Au de pente Pd/Ir positive et variable, couplés aux compositions en éléments majeurs et en traces, illustrent l'hétérogénéité géochimique des pyroxénites. Ces dernières peuvent être regroupées dans deux lignées distinctes. Une première (pyroxénites à grenat s.s. et pyroxénites à spinelle s. L) est caractérisée par un rapport AlpJFeOtot < 2.7. Les basses teneurs en Ir, Ru et Rh notées dans ces roches peuvent être reliées à une précipitation précoce de ces éléments en réponse à une augmentation de JO 2 tandis que les teneurs en Pt, Pd et Au sont gouvernées par les sulfures. Certaines similitudes entre les pyroxénites à grenat s.s et les pyroxénites à spinelle s.L suggèrent un lien génétique entre ces deux faciès. La seconde lignée, correspondant à des clinopyroxénites à grenat ± corindon très alumineuses (A1PJFeOtot> 2.7), montre des niveaux de teneurs très faibles, ou au contraire, très riches en PGE. La variation des teneurs observée ne concerne que les PPGE et l'Au et peut être attribuée à une ségrégation d'une faible fraction de sulfures. Cette ségrégation n'est pas à l'origine de l'appauvrissement en Ir et en Ru. Un tel appauvrissement est la conséquence d'un fractionnement de ces éléments antérieurement à la saturation en soufre. Les différences entre les deux lignées précédentes permettent de leur suggérer une origine et une évolution géochimique distinctes. L 'hypothèse d'une origine à partir d'un proto lite riche en plagioclase paraît plausible pour la lignée alumineuse au regard de certaines de ses caractéristiques géochimiques (AlP> anomalie en Eu, PGE). Par ailleurs, les associations de Pt, Pd et Au avec les sulfures, observées au MEB, corifirment la grande dépendance de ces éléments pour le soufre. Toutefois, les minéraux silicatés et le spinelle ne jouent aucun rôle capital dans la concentration des PGE remettant ainsi en question les hypothèses Ù1lpliquant l'affinité des IPGE pour ces phases minérales. Ainsi, l'idée que l'on peut se faire sur le manteau, à travers les divergences* entre les péridotites orogéniques et les péridotites sous,continentale. et la diversité des pyroxénites, est celle d'un domaine très hétérogène. Cette hétérogénéité est acquise suite à des évolutions pétrogénétiques, physico-chimiques et géodynamiques distinctes.