Les reliques néoprotérozoïques d’un système d’arc intra-océanique affleurent dans l’Anti-Atlas au Sud du Maroc, dans les fenêtres du Sirwa et de Bou Azzer. Les deux zones présentent des ensembles fortement tectonisés représentés au Nord par une séquence ophiolitique d’arrière-arc charriée sur des complexes d’arc accrétés au Sud. Ces complexes d’arc (complexes de Tachakoucht, Tazigzaout et Bougmane) sont composés de gneiss granodioritiques et d’amphibolites dont les protolithes, datés entre 750 et 730 Ma, montrent des signatures typiques d’arcs océaniques. Ces derniers ont été enfouis, déformés et métamorphisés sous des conditions de MP-MT (700°C – 8 kbar) à Tachakoucht et de HP-MT à Bougmane (750°C – 10 kbar) avant que des magmas basiques hydratés (hornblendites, gabbros à hornblende) d’affinités d’arcs océaniques ne les intrudent successivement à ~700 et ~650 Ma. Ces épisodes magmatiques ont bouleversé le régime thermique de l’arc entrainant la granulitisation et la fusion partielle des roches encaissantes à plusieurs niveaux crustaux de l’arc et générant des magmas granodioritiques à granitiques recoupant la section crustale du paléo-arc et de l’ophiolite sus-jacente. Cette étude de terrain, pétrologique, géochimique et géochronologique a mis en évidence trois épisodes de magmatisme océanique d’arc sur une période de plus de 120 Ma (de 760 à 640 Ma). La croissance de ce paleo-arc fut contrôlée par les phases successives d’alimentation magmatique mais aussi par des processus tectoniques d’épaississement en domaine intra-océanique et ce, avant l’obduction de l’arc sur le Craton Ouest africain autour de 630-600 Ma. / Relics of an intra-oceanic arc system are exposed in the Anti-Atlas in southern Morocco, in the Sirwa and Bou Azzer windows. Both of these areas form a highly tectonized patchwork made of a back-arc ophiolitic sequence to the north thrusted onto accreted arc complexes to the south. These arc complexes (Tachakoucht, Tazigzaout and Bougmane complexes) are made of granodioritic gneisses and amphibolites with typical oceanic arc signature and for which igneous ages range from 750 to 730 Ma. These magmas were buried, deformed and metamorphosed under MP-MT conditions in Tachakoucht (700°C - 8kbar) and HP-MT in Bougmane (750°C - 10 kbar) prior to several magmatic events dated at 700 and 650 Ma and the intrusion of hydrous basic magmas (hornblende gabbros, hornblendites) with oceanic arc signatures. This episodic magmatism strongly perturbed the thermal regime of the arc leading to the granulitization of the host rocks at different levels of the arc crust and to the genesis of intermediate to felsic magmas (granodioritic to granitic). These ones have been segregated through the crustal section intruding both stacked paleo-arc and ophiolitic remnants. This field, petrological, geochemical and geochronological study established that oceanic arc magmatism in the Anti-Atlas occurred in three flare-ups on a 120 Ma long time span (760 to 640 Ma). The growth of the arc was controlled and driven both by successive magmatic inputs and intra-oceanic tectonic thickening processes while final collision of the intraoceanic system with the West African Carton occurred later, around 630-600 Ma.

Les travaux présentés dans ce mémoire ont pour but de mieux définir et quantifier lesprocessus d'érosion actuels en domaine glaciaire et proglaciaire. Le Glacier des Bossons,situé dans le massif du Mont-Blanc (Haute-Savoie, France), est un bon exemple de systèmenaturel non anthropisé permettant d'étudier cette thématique. Il repose sur deux lithologiesprincipales (le granite du Mont-Blanc et le socle métamorphique) et cette singularitépermettra de déterminer l'origine des sédiments glaciaires. Afin de comprendre lesmécanismes d'érosion mécanique et de transport particulaires en domaine glaciaire, lessédiments ont été prélevés à la surface du glacier, sous le glacier et dans les torrents sousglaciaires.L'étude des distributions granulométriques et des provenances des sédiments a étéeffectuée par une analyse lithologique à macro-échelle (à l'oeil nu) et géochimique à microéchelle(datation U-Pb sur zircons). Elles ont permis de préciser les caractéristiques del'érosion et du transport glaciaire. (1) la charge supra-glaciaire issue de l'érosion des versantsrocheux est essentiellement composée de sédiments grossiers et ne se mélange pas ou peu à lacharge sous-glaciaire, excepté au niveau de la langue terminale ; (2) les vitesses d'érosionsous-glaciaire ne sont pas homogènes, l'érosion sous la glace tempérée (0,4-0,8mm.an-1) estau moins seize fois supérieure à celle sous la glace froide (0,025-0,05mm.an-1) ; (3) lessédiments sous-glaciaires contiennent une fraction silteuse et sableuse résultant des processusd'abrasion et de crushing qui est évacuée par les torrents sous-glaciaires. L'acquisition hauterésolutiontemporelle de données hydro-sédimentaires durant la saison de fonte entre le 5 Maiet le 17 Septembre 2010 a permis de définir le comportement saisonnier des fluxhydrologiques et sédimentaires. La majeure partie des flux détritiques est concentrée sur lasaison de fonte, et une quantification de la quantité de sédiments exportés par le torrent desBossons complétée par une mesure régulière de l'évolution de la topographie du systèmefluvio-glaciaire permet d'effectuer un bilan global de l'érosion des domaines glaciaires etproglaciaires. Au cours de l'année 2010, près de 3000 tonnes de sédiments ont été érodés dont430 tonnes se sont déposeés sur le plan des eaux. Grâce à une analyse de l'évolution desconcentrations de matières en suspension en entrée et en sortie de la plaine alluviale fluvioglaciairedu torrent des Bossons, les composantes glaciaires et non-glaciaires de l'érosion ontpu être découplées. L'érosion des moraines dénudées encadrant le plan des eaux au cours desévénements orageux est responsable au minimum de 59% du flux de sédiments transporté parle torrent des Bossons, l'érosion glaciaire (41% du flux) est donc relativement moins efficace.L'évolution à long terme des systèmes glaciaires en période de réchauffement climatiquemontrerait donc une érosion soutenue des environnements proglaciaires (versants et moraines)récemment libéré des glaces et de ce fait une intensification des flux détritiques. Le glacierdes Bossons protège le sommet du Mont-Blanc, l'érosion différentielle entre les zones sous laglace et non-glaciaires pourrait mener à un accroissement de la différence d'altitude entre lesvallées et les sommets.

Les travaux présentés dans ce mémoire ont pour but de mieux définir et quantifier lesprocessus d’érosion actuels en domaine glaciaire et proglaciaire. Le Glacier des Bossons,situé dans le massif du Mont-Blanc (Haute-Savoie, France), est un bon exemple de systèmenaturel non anthropisé permettant d’étudier cette thématique. Il repose sur deux lithologiesprincipales (le granite du Mont-Blanc et le socle métamorphique) et cette singularitépermettra de déterminer l’origine des sédiments glaciaires. Afin de comprendre lesmécanismes d’érosion mécanique et de transport particulaires en domaine glaciaire, lessédiments ont été prélevés à la surface du glacier, sous le glacier et dans les torrents sousglaciaires.L’étude des distributions granulométriques et des provenances des sédiments a étéeffectuée par une analyse lithologique à macro-échelle (à l’oeil nu) et géochimique à microéchelle(datation U-Pb sur zircons). Elles ont permis de préciser les caractéristiques del’érosion et du transport glaciaire. (1) la charge supra-glaciaire issue de l’érosion des versantsrocheux est essentiellement composée de sédiments grossiers et ne se mélange pas ou peu à lacharge sous-glaciaire, excepté au niveau de la langue terminale ; (2) les vitesses d’érosionsous-glaciaire ne sont pas homogènes, l’érosion sous la glace tempérée (0,4-0,8mm.an-1) estau moins seize fois supérieure à celle sous la glace froide (0,025-0,05mm.an-1) ; (3) lessédiments sous-glaciaires contiennent une fraction silteuse et sableuse résultant des processusd’abrasion et de crushing qui est évacuée par les torrents sous-glaciaires. L’acquisition hauterésolutiontemporelle de données hydro-sédimentaires durant la saison de fonte entre le 5 Maiet le 17 Septembre 2010 a permis de définir le comportement saisonnier des fluxhydrologiques et sédimentaires. La majeure partie des flux détritiques est concentrée sur lasaison de fonte, et une quantification de la quantité de sédiments exportés par le torrent desBossons complétée par une mesure régulière de l’évolution de la topographie du systèmefluvio-glaciaire permet d’effectuer un bilan global de l’érosion des domaines glaciaires etproglaciaires. Au cours de l’année 2010, près de 3000 tonnes de sédiments ont été érodés dont430 tonnes se sont déposeés sur le plan des eaux. Grâce à une analyse de l’évolution desconcentrations de matières en suspension en entrée et en sortie de la plaine alluviale fluvioglaciairedu torrent des Bossons, les composantes glaciaires et non-glaciaires de l’érosion ontpu être découplées. L’érosion des moraines dénudées encadrant le plan des eaux au cours desévénements orageux est responsable au minimum de 59% du flux de sédiments transporté parle torrent des Bossons, l’érosion glaciaire (41% du flux) est donc relativement moins efficace.L’évolution à long terme des systèmes glaciaires en période de réchauffement climatiquemontrerait donc une érosion soutenue des environnements proglaciaires (versants et moraines)récemment libéré des glaces et de ce fait une intensification des flux détritiques. Le glacierdes Bossons protège le sommet du Mont-Blanc, l’érosion différentielle entre les zones sous laglace et non-glaciaires pourrait mener à un accroissement de la différence d’altitude entre lesvallées et les sommets. / The study presented in this PhD memory aim at better define and quantify the present timeerosion processes in glacial and proglacial domain. The Glacier des Bossons, situated in theMont-Blanc massif (Haute-Savoie, France), is a good example of a natural and nonanthropizedsystem which allows us to study this topic. This glacier lies on two mainlithologies (the Mont-Blanc granite and the metamorphic bedrock) and this peculiarity is usedto determine the origin of the glacial sediments. The sediments were sampled at the glaciersurface and at the glacier sole and also in the subglacial streams in order to understand themechanisms of mechanical erosion and particle transportation in glacial domain. The study ofthe granulometric distribution and the origin of the sediments were performed by a lithologicanalysis at macro-scale (naked-eye) and a geochemical analysis at micro-scale (U-Pb datingof zircons). These analyses allowed specifying the characteristics of glacial erosion andtransport. (1) the supraglacial sediments derived from the erosion of the rocky valley sides aremainly coarse and the glacial transport does not mix these clasts with those derived from thesub-glacial erosion, except in the lower tongue; (2) the sub-glacial erosion rates areinhomogeneous, erosion under the temperate glacier (0,4-0,8mm.an-1) is at least sixteen timesmore efficient than the erosion under the cold glacier (0,025-0,05mm.an-1); (3) the sub-glacialsediments contain a silty and sandy fraction, resulting from processes of abrasion andcrushing, which is evacuated by sub-glacial streams. The high-resolution temporal acquisitionof hydro-sedimentary data during the 2010 melt season, between the May 5th and theSeptember 17th, allowed defining the seasonal behavior of the hydrologic and sedimentaryfluxes. The sediment exportation occurs mainly during the melt season therefore, quantify thesediment fluxes in the Bossons stream and measure regularly the topographic evolution of thefluvio-glacial system allows to perform a sedimentary balance of the erosion of glacial andnon-glacial domains. During the year 2010, about 3000 tons of sediments were eroded with430 tons settled on the fluvio-glacial system. By analyzing the evolution of suspendedparticulate matter concentrations in the Bossons stream upstream and downstream the fluvioglacialsystem, the part of glacial erosion and non-glacial denudation in the sedimentarybalance could be proportioned. The erosion during the stormy events of the uncoveredmoraines, confining the fluvio-glacial system of the Bossons stream, furnishes at least 59% ofthe sediments exported by the Bossons stream and glacial erosion (41 % of the flux) istherefore less efficient comparatively. The long-term evolution of the glacial systems inperiod of global warming would show a sustained erosion of proglacial environments(mountain sides and moraines) recently exposed and therefore an increasing of the detritalfluxes. The Glacier des Bossons protects the summit of the Mont-Blanc, the differentialerosion between zones under the ice and non-glacial could lead to an increase of thedifference of altitude between valleys and summits.

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.

Dans le cadre du projet Européen GTS Next, nous avons obtenu des nouvelles contraintes sur l’âge des étages du Crétacé Supérieur à partir de plusieurs techniques de géochronologie et d’interprétations stratigraphiques au Canada et au Japon. Dans le bassin sédimentaire du Western Interior Canada, nous proposons une nouvelle détermination de l’âge de la limite Crétacé - Tertiaire (K/Pg) enregistrée dans la coupe de Red Deer River (Alberta). Il a été possible de calibrer par cyclostratigraphie haute-résolution cette série sédimentaire fluviatile non-marine et d’identifier 11-12 cycles associés à la précession orbitale de la Terre. En considérant la technique 40Ar/39Ar intercalibrée avec la cyclostratigraphie, l’âge apparent de la base du chron magnétique C29r suggère que la limite K/Pg se trouve entre un minimum et un maximum de l’excentricité, avec une durée pour C29r de 66.30 ± 0.08 à 65.89 ± 0.08 Ma. En supposant que le cycle contenant le niveau de charbon soit associé à un cycle de précession, l’âge révisé de la limite Crétacé - Tertiaire est donné par la plus jeune des populations de zircon datée par U-Pb à 65.75 ± 0.06 Ma.La limite Campanien – Maastrichtien est également enregistrée dans ce même bassin canadien, et se trouve à environ 8 m sous le niveau de charbon No. 10 dans la formation de Horseshoe Canyon. L’étude cyclostratigraphique montre que le dépôt de cette séquence sédimentaire est directement influencé par les changements du niveau marin dû à la précession et dominés par l’excentricité Notre travail montre que la position de la limite Campanien – Maastrichtien dans ce bassin sédimentaire du Western Canada est placée à environ 2.5 cycles d’excentricité au dessus d’un niveau de téphra de la base de la coupe dont l’âge U-Pb est donné par la plus jeune population des zircons, et ~4.9 Myr avant la limite Crétacé - Tertiaire. Nous en déduisons un âge absolu de 70.65 ± 0.09 Ma pour la limite Campanien – Maastrichtien, ce qui est ~1.4 Myr plus jeune que les études récemment publiées.Enfin, à partir des isotopes du carbone et des foraminifères planctoniques enregistrés au centre d’Hokkaido (Pacifique Nord-Ouest), les coupes Crétacé du groupe Yezo ont été corrélée avec les séries européennes et nord-américaines. Plusieurs niveaux de téphra prélevés au sein des coupes de Kotanbetsu et Shumarinai ont été datés par les méthodes 40Ar/39Ar and U-Pb. Deux d’entre eux, placés de part et d’autre de la limite Turonien – Coniacien, ont donné des âges de 89.31 ± 0.11 et 89.57 ± 0.11 Ma, ce qui suggère un âge de 89.44 ± 0.24 Ma pour cette limite. En combinant notre résultat avec les âges récemment publiés, nous pouvons proposer un âge de 89.62 ± 0.04 Ma pour la limite Turonien – Coniacien. / As part of the wider European GTS Next project, I propose new constraints on the ages of the Late Cretaceous, derived from a multitude of geochronological techniques, and successful stratigraphic interpretations from Canada and Japan. In the Western Canada Sedimentary Basin, we propose a new constraint on the age of the K/Pg boundary in the Red Deer River section (Alberta, Canada). We were able to cyclostratigraphically tune sediments in a non-marine, fluvial environment utilising high-resolution proxy records suggesting a 11-12 precession related cyclicity. Assuming the 40Ar/39Ar method is inter-calibrated with the cyclostratigraphy, the apparent age for C29r suggests that the K/Pg boundary falls between eccentricity maxima and minima, yielding an age of the C29r between 65.89 ± 0.08 and 66.30 ± 0.08 Ma. Assuming that the bundle containing the coal horizon represents a precession cycle, the K/Pg boundary is within the analytical uncertainty of the youngest zircon population achieving a revised age for the K/Pg boundary as 65.75 ± 0.06 Ma. The Campanian - Maastrichtian boundary is preserved in the sedimentary succession of the Horseshoe Canyon Formation and has been placed ~8 m below Coal nr. 10. Cyclostratigraphic studies show that the formation of these depositional sequences (alternations) of all scales are influenced directly by sea-level changes due to precession but more dominated by eccentricity cycles proved in the cyclostratigraphic framework and is mainly controlled by sand horizons, which have been related by autocyclicity in a dynamic sedimentary setting. Our work shows that the Campanian - Maastrichtian boundary in the Western Canada Sedimentary Basin coincides with ~2.5 eccentricity cycles above the youngest zircon age population at the bottom of the section and ~4.9 Myr before the Cretaceous - Palaeogene boundary (K/Pg), and thus corresponds to an absolute age of 70.65 ± 0.09 Ma producing an ~1.4 Myr younger age than recent published ages. Finally, using advances with terrestrial carbon isotope and planktonic foraminifera records within central Hokkaido, Northwest Pacific, sections from the Cretaceous Yezo group were correlated to that of European and North American counterparts. Datable ash layers throughout the Kotanbetsu and Shumarinai section were analysed using both 40Ar/39Ar and U-Pb methods. We successfully dated two ash tuff layers falling either side of the Turonian - Coniacian boundary, yielding an age range for the boundary between 89.31 ± 0.11 Ma and 89.57 ± 0.11 Ma or a boundary age of 89.44 ± 0.24 Ma. Combining these U-Pb ages with recent published ages we are able to reduce the age limit once more and propose an age for the Turonian - Coniacian boundary as 89.62 ± 0.04 Ma.