A petrographic study of upper Devonian sandstones (Endicott and Hammond Terranes), Philip Smith Mountains and Arctic quadrangles, Brooks Range, Alaska, shows that the sand-sized detritus was derived from two petrographic provenances. Detrital modes, calculated from point counts of thin sections, show that the provenance for the Devonian clastic wedge (Endicott Terrane) was a recycled orogenic belt with major components of quartz, chert, and lithic fragments. Three petrofacies are distinguished. Their distribution indicates compositional changes vertically and laterally which reflect changing compositions in the source area. A petrographically different provenance supplied the sandstones that overlie the Skajit Limestone (Hammond Terrane). Characterized by high feldspar and abundant volcanic rock fragments, this petrofacies indicates first-cycle deposition close to the source area. A magmatica arc provenance is suggested.

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

La zone de déformation compressive des Brooks Range et des British-Barn située entre l’Alaska (Etats-Unis) et la région du Nord Yukon (Canada), en position arrière-arc, se développe dans un contexte cinématique et géodynamique depuis longtemps débattu. L’histoire tectonique du bloc continental Arctique d’Alaska, situé dans l’avant-pays de Brooks Range, est diversement interprétée dans les reconstructions de l’ouverture du bassin canadien. La chaîne de Brooks se développe à partir du Crétacé inférieur et sa mise en place se poursuit au Cénozoïque. Mieux contraindre son histoire d’exhumation, en relation avec le raccourcissement est essentiel dans cette région arctique où la cinématique des plaques, associée à l’ouverture du bassin canadien au Nord, fait l'objet de nombreux modèles géodynamiques controversés. La relation avec la subduction active Pacifique au Sud et les grands décrochements en arrière de la subduction fait de cette chaîne, en position arrière arc, une zone-clef pour affiner les reconstructions géodynamiques régionales et notre compréhension des processus orogéniques. Si le lien n'est pas établi entre la déformation mise en jeu dans cette subduction au Mésozoïque et la déformation dans la chaîne de Books, ce lien est en revanche assez bien documenté à l'heure actuelle. Il est donc légitime d'appréhender les événements sud-alaskans dans l'étude de cette chaîne de Brooks. La croissance de la chaîne au Cénozoïque est également mal comprise. Or, il s’agit d’un exemple quasi-unique de chaîne en milieu arctique active durant le Cénozoïque et qui a donc potentiellement enregistré des bouleversements climatiques majeurs, en l'occurrence depuis l‘optimum climatique à la transition Paléocène-Eocène, le refroidissement Oligocène jusqu’à la mise en place de glaciers et de la calotte nord-américaine au Quaternaire. Cet orogène est donc clef pour étudier voire quantifier l'impact du climat sur la construction topographique nord-alaskane. Ce travail a combiné une étude thermochronométrique basse-température multidatation (FT, (U-Th)/He) dans les massifs granitiques et dans les sédiments, qui ont fait l'objet de modélisation thermo-cinématiques via Pecube, dans le but de contraindre la construction orogénique depuis 100 Ma jusqu’à l’actuel. En parallèle, une approche structurale de terrain (Nord Yukon et Brooks Range) et l'analyse de données de subsurface ont été menées. Les données thermochronologiques, couplées à des analyses thermométriques RSCM et de la modélisation thermique soulignent la mise en place de reliefs au Crétacé supérieur avec une exhumation modérée (0.2 km/Ma) qui se poursuit jusqu'à la fin de l'Eocène, où les taux d'exhumation dans les chaînes de Brooks et British-Barn sont clairemement orogéniques (1.25-1.29km/Ma), et associés à la migration de la déformation vers les bassins adjacents. Ce travail souligne une migration de la déformation du SO vers le NE. Dans les deux segments de la chaîne un événement d'exhumation distinct est identifié à l'Oligocène : celui-ci est clairement associé dans la partie interne de la chaîne de Brooks à la mise en place hors-séquence d'un duplex crustal ; et associé à la migration de la déformation compressive en mer au large de la chaîne de British-Barn. Si le calendrier tectonique est semblable dans ces deux zones d'étude, il existe une différence majeure dans le style de déformation entre ces deux régions. Le front de déformation semble beaucoup plus éloigné de la chaîne et les failles beaucoup plus espacées dans la partie canadienne, éloignement et espacement probablement liés à l’épaisseur de sédiments syn-sédimentaires présents dans le bassin... / The kinematics and geodynamics associated with the compressional deformation in the Brooks Range and British-Barn Mountains, respectively in Alaska (USA) and North Yukon (Canada), in a back-arc setting has long been debated. In particular, the tectonic history of the Arctic Alaska continental block located in the foreland of the Brooks Range has been diversely interpreted in the plate reconstructions proposed for the Canadian basin. The Brooks Range mountain chain develops from the Lower Cretaceous to the Cenozoic. Constraining its exhumational history and its link with shortening evolution is essential in this arctic area where plate tectonics, associated to the Canadian basin opening in the North, has led to controversial geodynamic models. Tectonic coupling with the active Pacific subduction in the south as well as major seismogenic strike-slip faulting make this orogen a key area where to refine the regional plate reconstructions and understanding of orogenic processes. The Cenozoic evolution of the Brooks Mountains is poorly understood although it is a nearly unique example of arctic orogen, which have potentially recorded major climate changes like Paleocene-Eocene Thermal Maximum, the Oligocene cooling and Quaternary glaciations. This orogen is a key to study and quantify the climate impact on the north-alaskan topographic growth. This study combined low-temperature thermochronometry (FT, U-Th/He) on granitic and sedimentary rocks, which were thermo-kinematically modeled using Pecube in order to define the orogenic evolution of this arctic region since 100 Ma. In parallel, a field-based structural study (North Yukon and Brooks Range) was combined with the analysis of subsurface data. Thermochronological data, coupled to thermometric RSCM analyses and thermal modeling first define a slow exhumation period (0.2 km/Ma) from Upper Cretaceous up to the Eocene. With the Eocene, exhumation rates drastically increased to reach 1.25-1.29km/Ma as the deformation also migrates from SW toward NE. In both alaskan and canadian parts of mountains ranges a clear Oligocene exhumational event is identified. This event is linked to out-of-sequence crustal duplexing in the internal part of the range in the Brooks Range, contemporaneous with the propagation of deformation offshore, along British and Barn Mountains...

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