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 séismes provenant de la ride médio-atlantique et du nord canadien ont été utilisés afin de dégager les structures de la croûte et du manteau supérieur au Groenland. Ces tremblements de terre, enregistrés aux stations sismiques permanentes et temporaires du projet GLATIS (Greenland Lithosphere Analysed Teleseismically on the Ice Sheet), ont permis d'acquérir plus de 3200 trajectoires séisme-station, couvrant ainsi la majorité de la région à l'étude. Afin d'identifier les structures de la croûte et du manteau supérieur au Groenland, nous avons analysé les composantes verticales des données sismiques provenant de ces trajectoires séisme-station et avons obtenu des courbes de dispersion de vitesses de groupe d'onde de Rayleigh au moyen de la méthode d'analyse en filtrage multiple. Nous avons construit des cartes tomographiques de vitesses de groupe pour une gamme de périodes de 15 à 50 secondes à partir d'une inversion tomographique pour un milieu isotropique. Les résultats de l'inversion des vitesses de groupe ont été utilisés afin de construire des courbes de dispersion unidimensionnelles. Nous avons procédé à une inversion des courbes ayant un intérêt géologique afin de dégager des modèles de vitesses d'ondes de cisaillement en fonction de la profondeur pour quatre profils. Les modèles présentent une structure de vitesse élevée Vs par rapport au modèle de référence (iasp91 modifié) pour la partie sud du Groenland, sus-jacente à une structure de faible vitesse plus en profondeur. Des variations de l'ordre de 10 % supérieur au modèle de référence ont été observées dans la portion centre-sud au sein de la croûte continentale. Cette structure est interprétée comme étant la partie précambrienne du Groenland, soit le craton archéen et la ceinture protérozoïque Nagssugtoqidian. Une structure circulaire, observée sur les cartes tomographiques de vitesse de groupe, été notée dans la partie centrale. Cette dernière pourrait être reliée à des structures à l'interface de la croûte continentale et du manteau supérieur, suggérant ainsi une épaisseur de croûte plus grande dans la partie centrale-est. Les courbes de dispersion unidimensionnelles proposent également une épaisseur de croûte plus importante dans la partie centrale du Groenland comparativement au sud. Les modèles réalisés lors de cette étude, similaires aux études tomographiques globales, ont permis d'augmenter significativement la résolution au Groenland et également l'obtention de nouvelles structures dans la croûte continentale et le manteau supérieur. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Groenland, structure, croûte, ondes de Rayleigh, vitesses de groupe

Les roches volcaniques et plutoniques représentent une excellente fenêtre d'observation sur le manteau terrestre. Les études isotopiques sur le volcanisme océanique suggèrent un manteau actuel hétérogène, composé de pôles appauvris (DM, PREMA) et enrichis (EM1 et EM2) par rapport à la valeur initiale chondritique. En contexte continental, la contamination par la croûte participe largement à compliquer l'identification des réservoirs mantelliques dans la genèse d'une suite magmatique continentale. Cette thèse présente les résultats de deux études sur roches volcaniques/plutoniques appartenant respectivement à des dépôts volcaniques distaux jeunes (téphras) retrouvés dans une séquence de varves carbonatées des Alpes italiennes (Formation de Piànico, Alpes du Sud, Italie) et à une province ignée continentale ancienne (les Collines Montérégiennes, Québec, Canada). Le but commun à ces deux études est d'identifier et quantifier la contribution des sources magmatiques dans des situations « ambiguës » et difficiles d'interprétation, en utilisant le couplage des isotopes (isotopes radiogéniques et gaz rares) et des éléments majeurs et traces. Dans le premier cas (téphras de Piànico), l'ambiguïté dans la détermination des sources volcaniques est liée à la distance entre les dépôts (Alpes italiennes) et les sources présumées (Massif Central, France; Province Magmatique Romaine, Italie). Dans le deuxième cas (Collines Montérégiennes), la contamination crustale des magmas a masqué ou modifié sensiblement la signature isotopique originale de la source mantellique, rendant ambiguë sa détermination (manteau inférieur versus manteau supérieur). La thèse est composée de trois chapitres, chacun étant un article scientifique publié ou soumis dans une revue internationale avec comité de révision. Le premier article (publié en 2009 dans Quaternary International) traite d'une étude géochimique et isotopique (Nd-Sr) sur deux téphras jeunes, T21d et T32, retrouvés dans la séquence interglaciaire de Piànico (Italie). Le téphra rhyolitique T21d, précédemment daté par la méthode K-Ar à 779 ± 13 ka, semble provenir du complexe Mont Dore-Sancy dans le Massif Central français. Le téphra T32 représente les produits de la Province Magmatique Romaine, et plus particulièrement d'une éruption de l'un des centres éruptifs des Monts Sabatini, daté entre 802 ± 74 ka et 783 ± 77 ka. L'utilisation des systèmes isotopiques du Sr et Nd a permis d'établir un âge relatif des dépôts d'environ 780 ka pour les deux téphras, cohérent avec la datation K-Ar de T21 d ainsi qu'avec de récentes études paléomagnétiques sur la formation de Piànico qui ont montré une inversion de polarité assignée à la période Matuyama-Brunhes correspondant à la période interglaciaire MIS 19 du Pléistocène Moyen. Le deuxième article (en révision pour soumission dans la revue Lithos) fait l'objet d'une étude géochimique et isotopique sur des intrusions alcalines formant les Collines Montérégiennes. Le couplage des isotopes de Nd, Sr, Hf et Pb ainsi que l'étude géochimique des éléments majeurs et traces a permis de montrer pour la première fois l'implication du manteau lithosphérique sub-continental (SCLM) dans la formation de ces magmas. Les données des isotopes du Pb (207Pb/204Pb et 208Pb/204Pb) montrent clairement l'implication d'une composante qui pourrait être celle d'un manteau lithosphérique Archéen. Cette étude a permis de s'interroger sur les deux grandes hypothèses fournies dans les années 80 sur la formation des magmas des Montérégiennes: 1) un point chaud (impliquant des magmas issus d'un manteau inférieur) et 2) un rift continental (impliquant des magmas issus d'un manteau supérieur). L'hypothèse du point chaud est fortement ébranlée par les conclusions présentées dans l'article 2. On suggère que la formation des Montérégiennes soit le résultat de la réactivation du rift Ottawa-Bonnechère successive à l'ouverture de l'Océan Atlantique Nord. Le troisième article (en révision pour soumission dans la revue Chemical Geology) présente une étude sur les isotopes des gaz rares (4He et 36,38,40Ar) et les isotopes de l'azote (δ15N) analysés dans des clinopyroxènes et amphiboles séparés des roches mafiques des Montérégiennes. Les signatures isotopiques de l'Ar, He et N ont permis de mettre en évidence une source mantellique similaire à celle d’un manteau supérieur de type MORB ou bien de type SCLM, et d’exclure l’hypothèse d’une source mantellique profonde de type OIB (point chaud). On a en particulier mis en évidence pour la première fois une corrélation entre les isotopes de l'azote, les isotopes du plomb 208Pb/204Pb et 207Pb/204Pb) et certains rapports d’éléments traces (La/Nb et Ba/Nb), permettant ainsi de confirmer une source dominante de type SCLM. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Province des Montérégiennes (Québec), Rb-Sr, Sm-Nd, Lu-Hf, Pb commun, gaz rares (He-Ar), azote, manteau lithosphérique, Tépho-chronostatigraphie, Formation de Piànico (Italie), complexe Sancy -Mont-Dore, Province Magmatique Romaine.

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.

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.

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.

Le socle de Finlande orientale est formé de trois grands ensembles archéens, typiques des associations "Granites-greenstone" de ~ a degré métamorphique: - Les gneiss gr~s (2,9 - 2,7 Ga); - Les ceintures de roches vertes (2,65 Ga); - Les granitoIdes -"tardifs" (2,5 - 2,4 Ga). Ce travail, consacré à l'étude du magmatisme tardif, constitue un élément d'une démarche globale qui tente de retracer l' histoire géologique de ce segment de croûte. L'exposé s'articule en quatre parties: 1 - Une présentation sommaire des diverses formations qui composent le socle 'de Finlande orientale. 2 - La mise en évidence, la caractérisation pétrographique, géochimique et isotopique des plutonites tardives. 3 - L'étude du fractionnement géochimique afin d'expliquer la pétrogenèse des roches considérées. 4 Une synthèse fixant les contraintes pour l'élaboration d'un modèle dynamique. Parmi l'ensemble des résultats, nous retiendrons les principaux: * mise en évidence * de deux périodes magmatiques distinctes, tardi- mise en place des ceintures. * la première période datée à 2,5 Ga, se manifeste * par un plutonisme granodioritique (type Arola), * par un volcanisme intermédiaire à acide ( type Luoma, cycle volcanique supérieur des ceintures). * Le magma parent des granodiorites d'Arola résulte d'un processus de fusion des gneiss anciens ; magma qui subit ensuite une évolution par cristallisation fractionnée. Une partie du magma est affectée par des phénomènes de contamination (assimilation de roches amphibolitiques des ceintures et calcitisation). * Le second épisode magmatique daté à 2,4 Ga, se traduit par l'intrusion de petits massifs leucogranitiques (type Arola). Les roches très homogènes, montrent des caractères géochimiques tout à fait semblables à divers autres leucogranites, quelques soient leur âge et leur position géographique ... * L'origine de ce magmatisme est expliquée par de faibles taux de fusion partielle de la croûte continentale ancienne. * L'accrétion de la croûte continentale de Finlande orientale s'opère en deux étapes principales: d'abord formation des gneiss gris à partir du manteau selon un processus en deux temps (manteau croûte basal tique gneiss) . Ensui te formation des granitoïdes "tardifs" par palingenèse de la croûte précédemment constituée.

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.

Pour la première fois, une étude par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourrier et par microsonde ionique des minéraux majeurs de la croûte inférieure et des péridotites mantelliques a été entreprise afin de mieux caractériser les mécanismes d’incorporation et les teneurs en eau de ces minéraux nominalement anhydres, et de déterminer leurs compostions isotopiques en H, O, et Li pour retracer les échanges latéraux et horizontaux de l’eau dans la lithosphère continentale profonde. Les résultats montrent que: (1) Les minéraux nominalement anhydres, comme les pyroxènes et plagioclase, dans les granulites de la croûte inférieure contiennent de l’eau en trace essentiellement sous forme hydroxyles et accessoirement sous forme moléculaire, avec des concentrations (exprimées en poids H2O) allant de 200 à 2330 ppm pour les clinopyroxènes, de 60 à 1875 ppm pour les orthopyroxènes, de 65 à 900 ppm pour les plagioclases. Les teneurs calculées pour chaque roche totale d’après sa composition minéralogique et la teneur en eau des minéraux varient de 155 à 1100 ppm. (2) Les teneurs en H2O des minéraux majeurs et en roche totale de la croûte continentale inférieure sont manifestement plus élevées que celles du manteau lithosphérique sous-jacent, suggérant des variations verticales de la quantité d’H2O dans la lithosphère continentale profonde. Un tel contraste peut affecter de façon notable le comportement rhéologique de la lithosphère continentale. (3) Les rapports isotopiques de l’oxygène des pyroxènes étudiés, et probablement les roches totales, exprimés en [delta]18OSMOW , vont de ~ 4,5 à 12,5‰. Ceci indique la contribution de matériaux recyclés de la croûte continentale durant la pétrogenèse des échantillons ayant un TM18O élevé. (4) Les minéraux de la granulites sont caractérisés par des valeurs de élevées TMD, avec des valeurs de -80~-10‰ exprimées en [delta]DSMOW; les minéraux sont le plus souvent en équilibre les uns avec les autres lorsque l’on considère leurs compositions isotopiques moyennes. (5) Les compositions isotopiques du Lithium mesurée dans les minéraux de nos échantillons de granulites, exprimées en [delta]7Li par rapport à Lsvec, varient de -13 à +4.7 ‰. Ces valeurs sont donc pour la plus part inférieures à celles mesurées sur les MORB (2 – 6‰). La dispersion des valeurs reflètent l’hétérogénéité de la source des granulites, et les valeurs bassent resultent probablement de la perte par diffusion de Li pendant la mise en place des liquides silicatées provenant du manteau dans la croûte inférieure. (6) La grande hétérogénéité des teneurs en eau et en Lithium, et des compositions isotopiques de H-O-Li indique l’absence de circulation de fluide pervasive au travers de la croûte inférieure, qui aurait pour effet de supprimer les hétérogénéités à petite échelle et de les diminuer fortement à grande échelle / For the first time, systematic investigations of water content and H-O-Li isotopic compositions of minerals in lower crustal granulites, as well as water content of minerals in mantle peridotites, from eastern China have been carried out by Fourier transform infrared spectrometer and ion microprobe. The results show that: (1) Nominally anhydrous minerals, such as pyroxenes and plagioclase, in the lower crust generally contain trace amounts of structural water, with their content (H2O by wt.) varying from 200 to 2330 ppm for clinopyroxene, 60 to 1875 ppm for orthopyroxene, 65 to 900 ppm for plagioclase and 155 to 1100 ppm for the estimated bulk compositions. (2) Water contents of minerals in lower crustal granulites from eastern China, and their bulk values, are significantly higher than those in the underlying upper mantle, implying vertical heterogeneities of water distribution in the deep continental lithosphere; the contrast in water content even affect the rheological strength of the lithosphere. (3) The O-isotopic compositions of pyroxenes in the lower crustal granulites from eastern China are highly variable between different localities (~ 4.5 to 12.5‰, expressed in [delta]18OSMOW values), indicating variable influences from recycled crustal materials on their protoliths. (4) The H-isotopic compositions of granulite minerals from eastern China, are mostly in the range of -80 to -10‰ expressed in [delta]DSMOW values, and these minerals are usually in equilibrium with their [delta]D values. The relatively high [delta]D of granulite minerals may be related with degassing loss of H during the genesis of granulites. (5) The Li-isotopic compositions of granulite minerals from eastern China are usually in the range of -13 to 4.7‰, mostly lower than those of MORB (2-6‰). They reflect the source heterogeneity and are probably results of high-T Li diffusion during the intrusion of their original melts into the preexisting lower crust. (6) The large dispersion of Li and water contents and of H-O-Li isotopic results indicate the absence of any pervasive fluids in the lower crust

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 / 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