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 late-orogenic evolution of the South Armorican Domain (West European Variscan Belt), 0is characterized by a gravitational collapse of the thickened crust in an extensional tectonic setting. In the entire domain, this stage is coeval with a generalized crustal melting of the middle to lower crust, and with the exhumation of the deep metamorphic rocks. This multidisciplinary study allows us to put geochronological constraints on the crustal partial melting events and to analyse the deformation mechanisms responsible for the exhumation of the metamorphic rocks. One of the scientific approaches was to combine the structural and kinematic analyses of the extensional deformation, and their dating (monazite U-Th/Pb chemical and mica Ar/Ar methods). In a western part of the South Armorican Domain, this approach allows us to highlight a continuum of deformation of 20 Ma, coeval with the metamorphic rocks exhumation between 325 Ma and 300 Ma. The geophysical study of the Carnac granitic complex, using ASM and gravity surveys, allows us to define the internal structure of the granite and its deep geometry. The emplacement of this granitic complex is interpreted as the marker of the earliest stage of the extensional continuum. The migmatite partial melting and the emplacement of granitic plutons, interpreted both as the triggering factor and as the consequence of the crustal stretching and of the exhumation, is estimated between 335 Ma and 320 Ma. This generalized anatexis, synchronous in the entire domain, provides a renewed view on the late-orogenic evolution of the South Armorican Domain. The structural study of the extensional deformation and the exhumation processes in the western and eastern parts argue for contrasted tectonics, suggesting a most important exhumation in the eastern parts of the South Armorican Domain.

De nombreuses études ont montré l’impact de la déformation sur le système K-Ar, et donc les âges ⁴⁰Ar/³⁹ Ar. Ces études se limitent souvent à une comparaison des âges obtenus dans des roches déformées et un protolithe indemne de déformation. La première partie de cette étude a inversement consisté à étudier la distribution de la déformation à différentes échelles et à décrire finement les gradients d’intensité de la déformation. L’étude a porté sur deux protolithes de nature granitique, associés à une différence d’âge entre leur formation et les évènements tectonométamorphiques faible (< 1 Ma ; massif d’Ikaria) ou élevée (>240 Ma ; massif du Tende). Pour le premier cas, la déformation entraine une perte de 40Ar dans les clastes des phases potassiques, interprétée comme résultant de la réduction des tailles des domaines de diffusion qui n’est pas accentuée par une intensité de déformation croissante. Pour le second cas, l’héritageen 40Ar du protolithe se traduit par la circulation de fluides et de 40Ar externe au système via les structures se déformant activement, produisant parfois un vieillissement des âges grandissant dans la phengite des structures les plus localisantes, alors que sur d’autres coupes il est observé un rajeunissement plus logique. Pour les deux cas,l’interprétation des âges obtenus dans les phases néoformées pendant la déformation est ambiguë entre refroidissement,cristallisation et mélange, et nécessite un examen détaillé des données confrontées aux températures de fermeture possibles. Les interprétations indiquent pour le cas d’Ikaria une localisation de la déformation ductile en moins de 1-3Ma le long d’un gradient de second ordre d’une dizaine de mètre d’épaisseur. La localisation de la déformation à l’échelle d’une zone de cisaillement se réalise plus rapidement dans le cas de l’exhumation post-orogénique d’un MCC(~7 Ma) que dans le cas de l’exhumation de matériel continental impliqué dans un prisme de subduction (~14-10 Ma). / Numerous studies have shown the impact of deformation on the K-Ar system, and therefore ⁴⁰Ar/³⁹ Ar ages. These studies often do not provide data characterizing deformation and are limited to a comparison of the ages obtained indeformed rocks and an undeformed protolith. The first part of this study thus consisted in studying the strain distribution at different scales and finely describing strain intensity gradients. The study focused on two granitic protoliths, associated respectively with a difference in age between the formation of the protolith and the age of the tectonometamorphic events that is low (<1 Ma ; Ikaria Island) or inversely high (> 240 Ma ; Tenda massif). In the firstcase study, deformation results in a 40Ar loss in K-bearing phases, interpreted as resulting from the reduction of diffusion domains sizes which is not accentuated by an increasing strain intensity. In the second case study, the 40Arinheritance of the protolith results in fluids and extraneous 40Ar circulation through the actively deforming structures,ages in phengite being increasingly older approaching the most localizing structures in some sections, while others behave in an opposite way, more in line with the progressive strain localization in time. For both cases, interpretation of ages obtained in the newly formed phases during deformation is ambiguous between cooling, crystallization and mixing, and requires a detailed examination of the data confronted with the possible closing temperatures.Interpretations indicate for the Ikaria case study a strain localization in less than 1-3 Ma along a second order gradient of about ten meters in thickness. Strain localization at the scale of a shear zone occurs more rapidly in the case of a post-orogenic exhumation of a MCC (~ 7 Ma) than in the case of the exhumation of continental material involved in a subduction prism (~ 14-10 Ma).

L'objectif de cette thèse est de caractériser les principales étapes de l'exhumation d'unités métamorphisées à haute pression, dans un contexte de subduction continentale profonde de la plaque européenne plongeant sous la plaque apulienne. Les cibles choisies sont les massifs de Vanoise Sud et d'Ambin (Zone Briançonnaise Interne des Alpes Occidentales). Ils renferment des unités de socle et de couverture, ayant toutes été métamorphisées à haute pression.<br /><br />Notre travail de terrain permet de cartographier en détail les macrostructures (schistosités, linéations, plis, bandes de cisaillement), et de proposer un calendrier des déformations. L'étude des microstructures, associée à l'analyse pétrologique des phases minérales, nous permet de définir les assemblages minéralogiques développés à chaque étape de déformation (D1, D2). Les estimations thermo-barométriques, couplées aux datations Ar-Ar in situ sur phengite (inédite dans les deux massifs), nous permettent de reconstituer dans un espace Pression-Température-temps-déformation, les principales étapes de l'exhumation des unités de socle et de couverture :<br /><br />- Une première phase alpine (D1) se développe dans le faciès des Schistes Bleus vers 50 Ma, et correspond au début de l'exhumation des unités subductées. Dans le massif de Vanoise Sud, nous montrons un fort contraste métamorphique entre les unités de socle (17kbar-480°C) et de couverture (11kbar–300°C). Nous l'interprétons comme la conséquence d'un découplage précoce au cours de l'enfouissement, en relation avec les cisaillements syn-Schistes Bleus à vergence NW.<br /><br />- L'événement D2 débute à 43 Ma dans le faciès des Schistes Bleus de bas grade, et se poursuit dans le faciès des Schistes Verts. L'événement cisaillant majeur à vergence est (C2) débute à 37 Ma et atteint son paroxysme à 34 Ma. D2 est associé à un réchauffement généralisé dans l'ensemble de la pile structurale (+100°C), qui permet d'atteindre le pic thermique (530°C-7kbar dans le socle, et 350°C–6kbar dans la couverture).<br /><br />- En Vanoise Sud, les unités de socle et de couverture sont juxtaposées autour de 30 Ma, à la faveur des cisaillements vers l'Est (3-4kbar-350°C). Nous repoussons la limite des dernières déformations ductiles à 28 Ma (3kbar-300°C).<br /><br />- L'exhumation tardive des unités se produit dans le domaine cassant, en trois étapes :<br />(i) entre 28 et 20 Ma : vitesses élevées atteignant 1.5 km/Ma.<br />(ii) entre 20 et 5 Ma : les unités stationnent à 3km de profondeur (période de stabilité thermique, vitesse de refroidissement = 1°C/Ma).<br />(iii) depuis 5Ma, nouvelle accélération de l'exhumation (0.6 km/Ma).

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.

La chaîne de collision d'âge néoprotérozoïque de Jiangnan, orientée NE-SW, marque la limite entre les blocs duYangtze et de Cathaysia. Son évolution tectonique reste encore débattue. Une des questions les plus controversées est l'âge de la collision entre les deux blocs. Afin d'acquérir une meilleure compréhension de ce problème, nous avons collecté des échantillons dans les couches sédimentaires situées au-dessus et au-dessous de la discordance dans le but de comparer les spectres d'âge des zircons détritiques et aussi de les confronter à ceux décrits dans les séries néoprotérozoïques des régions du Yangtze, Jiangnan et Cathaysia. En outre, nous nous sommes intéressés aux plutons granitiques d'âge néoproterozoïque de Sanfang et Yuanbaoshan, de type-S, situés dans la partie occidentale de la chaîne de Jiangnan afin de tracer l'évolution tectonique de la région depuis 830 Ma par la mise en œuvre de méthodes pluridisciplinaires : géologie structurale, géochronologie U-Pb, AMS, modélisation gravimétrique et thermochronologie Argon.Notre étude montre les résultats suivants : (i) La chaîne de Jiangnan s'est formée par la collision des blocs de Yangtze et Cathaysia entre ca. 865 and 830 Ma ; (ii) Les intrusions granitiques de 830 Ma se sont mises en place dans des formations encaissantes du groupe Sibao plissées et faillées. Les plutons ont été construits par accumulation latérale E-W de filons N-S, avec un écoulement horizontal du magma du sud vers le nord ; (iii). Un cisaillement ductile du haut vers l'Ouest a été reconnu dans la partie supérieure des plutons. Des âges Ar/Ar vers 420 Ma obtenus sur plusieurs grains de muscovite et biotite déformés impliquent que le cisaillement ductile peut être : a) formé pendant l'orogenèse du Paléozoïque inférieur de Chine du Sud, ou b) pendant la mise en place des plutons au Néoprotérozoïque dans une croûte chaude, sous la température de fermeture du chronomètre argon, puis lors de l'orogenèse du Paléozoïque inférieur, ce domaine crustal de Chine du Sud est passé au-dessous de 350°C; (iv) Durant la période 420-240 Ma, la région de Sanfang-Yuanbaoshana connu un refroidissement lent qui pourrait correspondre au ré-équilibrage isostatique de la croûte. / The Jiangnan Orogenic Belt is a NE-SW trending Neoproterozoic collisional suture, marking the boundary between the Yangtze Block and the Cathaysia Block. Its tectonic evolution is still debated. One of the most controversial questions is the timing of the collision between the Yangtze and Cathaysia blocks. In order to have a better understanding of this problem, we have collected the sedimentary rocks from the strata both overlying and underlying the Neoproterozoic unconformities to compare the detrital zircon age spectra between them, as well as to compare the detrital zircon spectra of Neoproterozoic sequences among the Yangtze, Jiangnan and Cathaysia regions. Moreover, we paid attention to the Neoproterozoic S-type granite plutons located in the western Jiangnan region in order to trace the crustal evolution in the Sanfang-Yuanbaoshan area since 830 Ma by multidisciplinary methods, including structural geology, geochronology, AMS, gravity modelling and Argon isotopic dating.Our study shows that : (i) The Jiangnan Orogenic Belt was built up due to the assembly of the Yangtze and Cathaysia blocks between ca. 865 and 830 Ma ; (ii) The 830 Ma granitic magma intruded into the pre-existing folds and faults in the Sibao group, the tongue-and/orsill-shaped plutonswere constructed by anE-W lateral accumulation of N-S oriented dykeswith adominantly northward horizontal magma flow from south to north ; (iii)A top-to-the-W ductile shearband has been identified on the top of plutons, (iv) the coherent mica Ar-Ar age of ca. 420 Ma, obtained from the deformed muscovite, implies that this shearing may be formed either a)during the Early Paleozoicorogeny, or b) during the Neoproterozoic plutons emplacement, then the plutons were exhumed by the Paleozoic orogeny ; (iv) During the 420-240 Ma period, the Sanfang-Yuanbaoshan area has experienced a slow cool ingrate, which may correspond to the isostatic re-equilibration of the crust.

Développer une échelle de temps à haute résolution temporelle et commune aux différentes archives climatiques est une étape importante afin de quantifier avec précision les rapides variations climatiques passées et pour les placer dans un cadre chronologique unifié facilitant leurs inter-comparaisons et la quantification d’éventuels déphasages entre évènements, marqueurs ou archives climatiques.Le champ magnétique terrestre (CMT) regroupe l’ensemble des caractéristiques désirées pour développer un tel outil chronostratigraphique (expression dipolaire globale à la surface du globe, enregistrement dans diverses archives, variations en intensité indépendantes des variables climatiques). Bien que porteurs d’enregistrements continus, les sédiments ne donnent accès qu’aux variations relatives d’intensité du CMT. De plus, quand leur échelle de temps ne peut plus être placée sur celle des glaces polaires, elle est généralement obtenue par forçage orbital. Les laves, émises sporadiquement, enregistrent l’intensité absolue du CMT et sont datables par méthodes ⁴⁰Ar/³⁹Ar et K-Ar (indépendantes des variables climatiques). Elles fournissent ainsi des couples âge-paléointensité (A-PI) permettant de calibrer les enregistrements sédimentaires et de les transférer sur des échelles de temps et d’intensité absolues. L’échelle de temps ainsi obtenue est par la suite transférable à diverses archives climatiques. Cette étude se focalise sur les derniers 200 ka. Les laves étudiées proviennent des jeunes volcans d’Ardèche et des phases récentes du volcanisme canarien. Les laves ardéchoises ont délivré des résultats de paléointensité non exploitables et des incertitudes trop importantes sur les âges. Aucun couple A-PI pertinent n’a donc été obtenu. Cependant, nos résultats géochronologiques démontrent l’importance de combiner les 2 méthodes de datation K-Ar et ⁴⁰Ar/³⁹Ar pour tester l’exactitude et la signification géologique des âges obtenus. Pour ces laves, porteuses d’indices de contamination crustale et mantellique, nous suggérons que l’excès d’argon est situé dans des sites de rétention basses températures (<600°C). Les âges ⁴⁰Ar/³⁹Ar obtenus, apparemment non affectés par l’excès d’argon, décomposent l’activité volcanique en 3 phases : 1 au Nord (180±30 ka) et 2 au Sud (31±4 ka et 24±8 ka).Les laves canariennes ont produit 14 nouveaux couples A-PI (dont 9 datés conjointement en K-Ar et ⁴⁰Ar/³⁹Ar). Ces données ont été combinées à celles disponibles et triées de manière à ne garder que celles issues de protocoles d’analyses robustes et suffisamment précises. Les 51 données retenues ont été comparées aux courbes sédimentaires disponibles afin d’obtenir de nouvelles contraintes temporelles sur 0-200 ka. Sur 0-80 ka, les données confirment la bonne calibration de GLOPIS-75 initialement basée le minimum d’intensité de l’excursion du Laschamp et sur l’évolution du CMT entre 20 et 10 ka. En particulier, 3 de nos données réparties entre 45 et 60 ka sont cohérentes avec l’évolution du signal magnétique présentée par GLOPIS-75, complétant ainsi le jeu de contraintes sur cet intervalle. De 80 à 140 ka, les données retenues, bien qu’ayant des incertitudes temporelles parfois importantes, sont cohérentes avec les courbes sédimentaires validant ainsi leur niveau moyen de calibration sur cette période. Ces données confirment également la baisse d’intensité lors de l’épisode ancien du Blake à 120 ka, baisse d’intensité bien documentée par PISO-1500 mais très lissée sur SINT-2000. Avant 140 ka, les données sédimentaires et volcaniques disponibles sont trop incohérentes : aucune calibration n’a donc été entreprise sur cette période. Enfin, 2 données produites suggèrent un évènement géomagnétique bref vers 155 ka. Un tel événement n’est pas observé dans les courbes sédimentaires globales et les modèles disponibles vers 155 ka mais quelques études individuelles mentionnent localement un évènement géomagnétique vers 150 ka (Autriche, Russie et Mer de Chine). / The understanding of climatic mechanisms and rapid climate changes requires a high-resolution, robust, and precise timescale which allows long-distance and multi-archives correlations.An appropriate tool to construct such a timescale is provided by the Earth magnetic field (EMF). The EMF is independent from climatic variations and its past evolution, global at the surface of the Earth, is recorded by most of the geological/climatic archives. Sedimentary sequences provide continuous records of relative intensities of the EMF on timescales usually based on ice core age models or orbital tuning. Lavas, though discontinuously emitted through time, record the absolute intensity of the EMF during their cooling at the surface of the Earth. Lavas are dated using 2 complementary methods: ⁴⁰Ar/³⁹Ar and K-Ar, both independent from climatic parameters. Lavas have therefore the potential to deliver tie-points (age-paleointensity couples) enabling the time calibration of sedimentary sequences and their transfer onto absolute intensity scale and chronological time scale. This timescale can then be transferred to other climatic archives. The present study focusses on the last 200 ka with lavas sampled from young volcanoes of Ardèche (South Massif Central, France) and recent phases of volcanism in the Canary Islands.Lava flows from Ardèche provided unexploitable paleointensity results and ages with large uncertainties. Therefore, they failed to provide suitable tie-points. However, our geochronological results evidence how crucial the combination of both the K-Ar and 40Ar/39Ar methods is to test the accuracy and geological meaning of the ages. Ardèche lavas have abundant mantellic and crustal xenoliths, potential carriers of excess ⁴⁰Ar*. Our study suggests that the argon excess is located in sites that decrepitate at low temperature (<600°C). Because ⁴⁰Ar/³⁹Ar ages are not affected by excess ⁴⁰Ar*, they provide reliable results. The new age dataset indicates that the volcanic activity of Ardèche can be divided in 3 phases: the oldest one (180±30 ka) took place in the northern part of the studied area and 2 younger phases are expressed in the South (31±4 ka and 24±8 ka).The study of the Canarian lavas produced 14 tie-points (9 out of 14 dated combining K-Ar and ⁴⁰Ar/³⁹Ar results). These data have been added to the available ones for the same time period. The published data have been selected on the basis of robust analytical protocols and accuracy. The 51 data finally selected are compared to available sedimentary stacks. Over the last 80 ka, the volcanic data corroborate the calibration of GLOPIS-75, initially based on volcanic and archeomagnetic data between 10-20 ka and the low intensity observed in the Laschamp excursion. Three newly produced data, dated between 45 and 60 ka, extend the database initially used to older periods and they are also consistent with the initial calibration of GLOPIS-75. Between 80 and 140 ka, though volcanic data have significant uncertainties (in age and/or paleointensity), they are consistent with available sedimentary records and validate their calibration level on the long-term. At a shorter time scale, volcanic data corroborate the intensity low reached during the older phase of the Blake excursion (120 ka) by PISO-1500, whereas this low does not appear in SINT-2000. For ages older than 140 ka, not only the volcanic data are scattered, but also the sedimentary records are different from one another and no conclusions could be drawn. Finally, 2 of our data suggest a brief geomagnetic event around 155 ka. Such an event cannot be seen on available global sedimentary stacks or models, even though some individual studies report a local geomagnetic event around 150 ka (Austria, Russia, and China Sea).

Un des enjeux majeurs en Sciences de la Terre est la compréhension des mécanismes de déformation de la lithosphère continentale dans des zones de convergence. Le plateau Tibétain constitue un laboratoire naturel idéal pour l'étude des processus crustaux profonds actifs dans ces contextes, du fait de sa superficie et de son altitude remarquables. Le soulèvement et l'épaississement de la croûte Tibétaine ont été classiquement attribués aux effets de la collision Inde-Asie Tertiaire. Cependant, cette interprétation a été récemment mise en question par une série d’observations géologiques et géophysiques non concordantes, à différents endroits du plateau.L'objectif de cette thèse est de quantifier l’importance de l’héritage géologique dans la déformation à long-terme et à court-terme d’une chaîne active, en déchiffrant les différentes étapes de la structuration des Longmen Shan, la bordure la plus énigmatique du plateau Tibétain. Dans la chaîne des Longmen Shan la croûte Tibétaine est très épaissie (>60 km) et l'activité tectonique est localisée le long des failles d’échelle lithosphérique, comme démontré par les séismes de Wenchuan 2008 (Mw 7.9) et de Lushan 2013 (Mw 6.6). Un fort gradient topographique est présent, bien que les taux de convergence mesurés par GPS soient très faibles (<3 mm/an). Ces caractéristiques ne sont pas explicables par un modèle unique de déformation crustale, ce qui suggère une forte contribution de l'héritage géologique acquis avant la collision Inde-Asie dans la structure actuelle de la chaîne.Une étude pétro-chronologique qui combine des observations microstructurales avec la cartographie chimique des minéraux majeurs et accessoires, la modélisation thermodynamique et la datation in-situ par méthode 40Ar/39Ar et U-Pb/Th sur mica et allanite a été appliquée aux roches métamorphique à l’affleurement de chaque côté des faille majeures. L’analyse haute résolution montre que les minéraux métamorphiques dans la matrice des sédiments à grenat provenant des unités internes de la chaîne préservent dans leur composition le témoignage de différentes étapes du métamorphisme. Ceci s’explique par un rééquilibrage chimique incomplet en raison de la variabilité des fluides disponibles au cours du métamorphisme. Les différentes étapes du métamorphisme sont aussi enregistrées dans le signal 40Ar/39Ar des micas et dans la composition des minéraux accessoires.La compréhension des processus pétrologiques à petite échelle a été intégrée aux observations de terrain afin de quantifier l’épaississement de la croûte Tibétaine au Mésozoïque (> 30 km) et de mettre en évidence un saut métamorphique >150°C à travers les failles majeures, hérité de la tectonique Mésozoïque. Si les unités internes de la chaîne ont été fortement déformées, découplées du socle cristallin et métamorphisées à T ~580-600°C (P ~11 kbar), les unités externes apparaissent moins déformées et épaissies (T< 400°C, P< 5 kbar). Une exhumation partielle du socle depuis c. 20 km de profondeur a été également documentée à 120-140 Ma et reliée à un évènement tectonique méconnu auparavant.Cette thèse a ainsi permis de quantifier la durée et les conditions qui caractérisent les différentes étapes de la maturation de la chaîne: les unités internes atteignent la relaxation thermique 40 Ma après le début de la propagation du prisme orogénique. Le socle est réactivé 40 Ma plus tard, lorsqu’il atteint des conditions thermiques proches de celles de sa couverture sédimentaire. L’héritage géologique Mésozoïque contrôle fortement l’état thermique et rhéologique de la croûte supérieure au moment de la réactivation Cénozoïque ainsi que la structure actuelle de la chaîne.L’étude petro-chronologique de différents segments de la chaîne a aussi mis en évidence une segmentation métamorphique héritée du Mésozoïque qui correspond à la segmentation actuelle des failles. Ceci suggère que des structures héritées pourraient en partie contrôler la localisation des séismes récents. / One of the major challenges in Earth Sciences is understanding how the continental lithosphere deforms in convergent settings, according to which timescales. For its elevation and extension the Tibetan plateau is an ideal natural laboratory for the study of deep crustal processes in active convergent settings. The rise and thickening of the Tibetan plateau has generally been related to the only collision between the Eurasian and Indian plates during the Cenozoic. However, this interpretation has been recently put into question by apparently contrasting geophysical and geological features observed at different locations on the plateau.The aim of this PhD is to quantify the importance of the geological inheritance in the long-term and short-term deformation of an active thrust belt, focusing on the Longmen Shan orogen, the most enigmatic border of the Tibetan plateau. In the Longmen Shan (eastern Tibet) the Tibetan crust is over thickened (>60 km), the tectonic activity is localized along lithospheric faults -as demonstrated by the occurrence of the Mw 7.9 Wenchuan (2008) and Mw 6.6 Lushan (2013) earthquakes- and a high topography survives despite low convergence rates measured by GPS (<3 mm/yr). These observations are hardly reconcilable in a unique model of crustal deformation, suggesting a contribution of the geological inheritance from the geological history preceding the India-Asia collision.A petro-chronological approach that combines microstructural observations, compositional mapping of major and accessory mineral phases, thermodynamic modelling, in-situ 40Ar/39Ar dating, Ar diffusion modelling and in-situ U/Pb-Th allanite dating was applied to metamorphic rocks on each side of the major faults that strike parallel to the belt. This high-resolution study shows that in garnet-bearing rocks of the internal units of the belt matrix minerals record different stages of the metamorphic path in their composition. This is due to an incomplete chemical re-equilibration explained by a variable fluid availability during metamorphism. Different stages of metamorphism and fluid-assisted reactions sequences are also recorded in the 40Ar/39Ar signal of micas and in the composition and textures of the accessory phases.The understanding of petrological processes at the small scale was combined with field observations to quantify the Mesozoic thickness of the Tibetan crust at > 30 km and to unravel a metamorphic jump of greater than 150°C across the major faults, inherited from the Mesozoic tectonics. While internal units of the belt were strongly deformed, decoupled from the basement and metamorphosed at T ~ 580-600°C (P ~11 kbar), external units were less deformed and experienced lower temperatures conditions (T < 400°C, P < 5 kbar). The partial exhumation of the crystalline basement from c. 20 km depth along the major fault (in both internal and external units) occurred at c. 120-140 Ma during a previously poorly documented tectonic event.The multi-method approach applied on a wide geographical area and on a large time interval enabled to quantify the rates and conditions of the different stages of the maturation of the belt; internal units reached the thermal relaxation at ~600°C 40 Ma after the beginning of the propagation of the orogenic load. The basement was re-activated 40 Ma later, at similar thermal conditions than its sedimentary cover. The Mesozoic geological inheritance is therefore a key element in the present structure of the belt and strongly controlled the rheological and structural state of the upper crust at the moment of the Cenozoic re-activation.The petro-chronological study of different segments of the belt showed an along-strike metamorphic segmentation of the Longmen Shan inherited from the Mesozoic. This segmentation corresponds to the present fault segmentation, underlying the potential role of inherited structure in controlling the geographic distribution of the recent earthquakes.

La chaîne himalayenne constitue le paradigme actuel des chaînes de collision. Cependant, les processus de formation de cette chaîne sont toujours en discussion. Bien que fondamentales pour comprendre la formation de la chaine, les klippes de Haut Himalaya Cristallin (HHC) sont paradoxalement assez peu intégrées dans les différents modèles. Dans la klippe de Jaljala (Centre – Ouest Népal) la combinaison d’études structurales pétrographiques et géochronologiques (40Ar/39Ar) ont permis de caractériser près du front de l’Himalaya la géométrie et la cinématique du Main Central Thrust (MCT) et d'une zone de cisaillement top vers le nord : la zone de cisaillement de Jaljala, failles qui encadrent le HHC. Les résultats montrent que le MCT et la zone de cisaillement de Jaljala ont été replissés et que le que la zone de cisaillement de Jaljala est proche du MCT au nord de la klippe. Une faille normale intra – séquences téthysiennes (TH) a été découverte, faille interprétée comme étant la zone de cisaillement de Jaljala sur le flanc sud de la klippe. Les données pétrographiques montrent une augmentation progressive de la température entre 350 et 550 °C au travers du MCT dans le Haut Himalaya Cristallin alors qu’elle atteint plus de 650 °C au Nord dans les zones internes. Les pseudosections montrent que ce pic de température est atteint après un échauffement isobare à desvaleurs de pression variant entre 7 à 9 kbars. Les âges 40Ar/39Ar sur micas montrent trois populations : environ 20, environ 40 et environ 100 Ma dans le HHC et dans les séquences téthysiennes. Deux hypothèses peuvent être proposées : soit l’exhumation est marquée par les âges à 40 Ma ce qui représente une date relativement ancienne pour l’exhumation du Haut Himalaya Cristallin au front de la chaîne, soit elle est datée à 20 Ma ce qui représente des âges plus communs d’exhumation sur le MCT et sous le STD (South Tibetan Detachment). La nature des roches observées, leurs déformations ainsi que les corrélations avec les résultats des autres klippes montrent que la zone de cisaillement de Jaljala ne peut être connecté au STD des zones internes. Le MCT et le STD ne peuvent se rejoindre en profondeur au front de la klippe ce qui exclut le modèle de prisme tectonique. Enfin la continuité des pressions et températures des zones internes avec les roches de la klippe va à l’encontre du modèle de fluage de croûte chenalisée puisqu’il n’y a pas de fusion partielle dans la klippe de Jaljala. Les structures, les conditions métamorphiques et les âges seraient plutôt compatibles avec la formation d’un duplex de Haut Himalaya Cristallin dont la géométrie est cependant mal contrainte et qui nécessiterait de présenter un système de plat – rampe frontal pour transférer les écailles les plus internes sur le front de la chaîne et ainsi former les klippes comme la klippe de Jaljala qui seront ensuite isolées de la zone interne par la formation d’un duplex Moyen Himalaya. / The Himalayan belt is the actual paradigm of collision mountain belt. However, formation model remains still under discussion. Even fundamental to understand the belt formation, the High Himalaya Cristalline (HHC) klippen are poorly integrated to the different existing models. In the Jaljala klippe (Western Central Nepal) a combination of structural, petrographic and geochronological (40Ar/39Ar) studies have allowed to caracterise close to the Himalaya front, the Main Central Thrust (MCT) and a top - to - the North shear zone : the Jaljala shear zone geometry and kinematics, faults that bordered the HHC. Results show that the MCT and the Jaljala shear zone have been refolded and the Jaljala shear zone is close to the MCT in the North of the klippe. An intra téthyan sequences (TH) have been discovered and interpreted as the Jaljala shear zone in the southern flank of the klippe. Petrographic datas show a progressive augmentation of temperature between 350 and 550 ° C cross to the MCT in High Himalaya Cristalline instead of 650 °C in the internal zones. Pseudosections show this temperature peak is achieved after an isobaric warming at pressure varying between 7 and 9 bars. 40Ar/39Ar ages on micas show three ages populations : about 20, about 40 and about 100 Myrs in the HHC and in Tethyan sequences. Two hypothesis can be proposed : on the one hand, the exhumation can be testified by 40 Myrs ages which represent an ancient age for the High Himalaya Crystalline in the front belt, on the other hand, it is dated at 20 Myrs which represent more commons ages for exhumation on MCT and under STD (South Tibetan Detachment). Rock lithology and their deformations and correlations with results for other klippen show that the STD in the Jaljala klippe cannot be connected width the STD in internal zones. The MCT and the STD cannot converge in depth at the front that excluded the tectonic wedge model. Finally, the pressures and temperature continuities in internal zones and with the klippe rocks excluded the channel flow model because partial melting is absent in the Jaljala klippe. Structures, metamorphic conditions and ages are more compatible with High Himalaya Crystalline duplex formation whose geometry is still poorly constrained and which necessitate a frontal flat - ramp system to transfer crustal nape on the front of the belt and then to form klippe as the Jaljala klippe that will then isolated from internal zones by Lesser Himalaya duplex formation.