Le gisement de tungstène de Salau (Ariège, France), est reconnu comme étant du type skarn à scheelite. Les roches composant une grande partie de la gangue du minerai sont formées par l'altération des roches d'origine métasomatique. Ces roches sont de deux types : (¤) Des skarns zonés et massifs, développés aux dépens de l'encaissant carbonaté, (¤) des skarnoïdes développés sur des alternances de pélites et de marbres, appelées barrégiennes. Le premier type compose 10 % des roches d'origine métasomatique, le reste étant constitué par les barrégiennes. C'est surtout à ces dernières que nous nous intéressons dans cette thèse. L'étude entreprise a abouti à la connaissance de l'évolution pétrographique et minéralogique de ces roches. La formation d'origine composée de bancs de calcite et de lits de pélites : Biotite , chlorite, feldspath, quartz, subit plusieurs phénomènes successifs : (#) Une transposition de stratification marquée par la cristallisation de clinozoïsite dans une schistosité, ainsi que dans les lits pélitiques, avec développement de salite dans la roche. (#) Un métamorphisme de contact développant le grenat et la vésuvianite. (#) Une métasomatose d'infiltration avec formation de pyroxène et de grenat. (#) Une altération siliceuse affectant essentiellement le pyroxène, accompagnée par la cristallisation de la scheelite. (#) Une altération hydrothermale développant les sulfures, et oblitérant la structure de la roche. L'étude minéralogique est complétée par une étude géochimique. Enfin une discussion sur les conditions de formation des différentes roches est proposée.

Situé au nord de la Nouvelle-Calédonie, le massif de Tiébaghi, d'où a été extraite la majeure partie de la production de chromite de l'île, fait partie de l'ensemble ultramafique calédonien, charrié à l''Eocène supérieur sur le bâti sialique calédonien. Ce massif est constitué presque exclusivement de péridotites à textures de tectonites. L'étude pétrographique et structurale de l'ensemble du massif permet de reconstituer les principales phases de déformation, et de définir l'organisation des roches ultramafiques par une série différenciée clans laquelle les faciès dominants sont successivement, de bas en haut et du Nord-Est au Sud-Ouest, les dunites et harzburgites, les harzburgites à clinopyroxènes et les lherzolites à spinelle - dans ces dernières, le plagioclase apparaît localement par rééquilibrage métamorphique de faciès riches en pyroxènes. Les principales concentrations chromifères se placent suivant un nombre réduit de "niveaux" dans la zone de transition entre les unités harzburgitique et lherzolitique. Les morphologies des gisements et leurs relations structurales avec l'encaissant ultramafique sont contrôlées principalement par les déformations plastiques subies par l'ensemble de la série, Les différents faciès ultramafiques s'intègrent dans une évolution géochimique continue et, dans le détail, séquentielle. Des évolutions, également séquentielles et sans discontinuité majeure entre les différentes unités de la série, apparaissent dans les compositions des minéraux, lesquelles ont pu être modifiées par des rééquilibrages ou des recristallisations partielles en liaison avec les déformations. La différenciation de la série de Tiébaghi peut s'expliquer par la cristallisation fractionnée d'un liquide basaltique tholéitique (pauvre en titane et en alcalins) contenant en suspension - ou imprégnant - un matériel constitué principalement d'olivines magnésiennes, et éventuellement d'orthopyroxènes et de spinelles. Au cours de cette différenciation, des diminutions de pression, accompagnées éventuellement de l'influx de liquides peu différenciés, peuvent être à l'origine des accumulations de chromite.

Le présent travail porte sur le problème géologique de formation de roches à configuration complexe, appelée skarns. Un des intérêts de ces roches provient de ce qu'elles contiennent des composants ayant une valeur économique certaine. Après avoir mis en place le langage à utiliser et donné une idée des échelles des phénomènes, nous fournirons un modèle qui espère représenter l'évolution des skarns en prenant en considération plusieurs composants chimiques, plusieurs dimensions d'espace et des conditions limites variables en "lieu" et "temps". On aboutit à un système d'équations aux dérivées partielles relativement complet dont on diminue la taille en évoquant des hypothèses géologiques simplificatrices. Dans la mesure où l'on attendra des solutions faibles (avec "chocs") de ces systèmes, on essaiera de préciser la forme exacte des équations à traiter (liée aux quantités "effectivement conservées"), ce qui n'a pas toujours été évident par le passé. Afin de nous donner les moyens d'un traitement numérique de notre problème, nous fournirons une méthode de transport-écroulement en dimension d'''espace" quelconque finie, un prolongement heuristique de cette méthode à des cas plus complexes, y compris aux multiples problèmes de conditions limites rencontrés. Seront aussi présents divers paragraphes techniques utilisés systématiquement dans les autres parties. On fera enfin une programmation des diverses méthodes avancées avec, entre autres, des sorties graphiques couleur. Nous voudrions préciser avant de nous engager dans cette étude, que le travail que nous avons pu effectuer ici n'était pas évident à mener à terme : Il s'agit en effet là d'un travail de pionnier, avec au départ, du point de vue mathématique, très peu de formulations faites.

Ce travail a porté sur l'application de la microtomographie à rayons X à la caractérisation de la géométrie de fractures et milieux poreux soumis à des réactions de dissolution, afin de mieux comprendre les relations existant entre les réactions chimiques, les modifications de géométrie, et l'évolution des écoulements et du transport réactif. Les observations ont permis de mettre en évidence la nature instable des phénomènes de dissolution, qui peuvent conduire à une augmentation rapide de la perméabilité. L'implication de la minéralogie et de la texture des roches naturelles paraît également déterminante dans l'évolution de la rugosité des surfaces, du transport des éléments à l'interface eau-minéral, et des motifs de dissolution. Le modèle de transport réactif HYTEC a ensuite été utilisé afin de mettre en évidence le rôle de la géométrie, de la relation porosité - diffusivité, et de la valeur des nombres de Damköhler et de Péclet dans l'évolution du transport des espèces en solution.

Etude de systèmes hydrothermaux de volcans actifs : Misti (Pérou) et Stromboli (Italie) ; Approches géophysiques et géochimiques. Ce mémoire présente une nouvelle méthodologie d'étude des systèmes hydrothermaux appliquée aux volcans Misti (Pérou) et Stromboli (Italie), par couplage de méthodes géophysiques (Polarisation Spontanée : PS) associées aux circulations d'eau et géochimiques (gaz du sol : CO2) associées aux remontées de gaz. A l'échelle de l'édifice volcanique, l'analyse des relations PS/altitude sur des profils radiaires permet de réaliser une cartographie précise des variations des processus d'électrofiltration au sein de l'édifice correspondant à des variations latérales de lithologie (ex: Misti). La méthode des gaz du sol couplée à la méthode PS a montré que des phénomènes de scellage coïncident avec l'extension des systèmes hydrothermaux (ex : Misti et Stromboli). Ces phénomènes ont été identifiés par des concentrations en CO2 proches des valeurs atmosphériques à l'intérieur du système hydrothermal délimité en PS, et par un dégazage significativement plus élevé à l'extérieur du système hydrothermal. Dans le cadre des études réalisées à Stromboli, nous avons mis en évidence que les limites structurales d'origine volcanique, relativement superficielles, telles que des limites de caldeira ou de cratère, constituent des zones préférentielles de drainage des fluides. A plus de 300 mètres des cratères actifs, ce phénomène se matérialise par une corrélation négative entre minima PS et pics de CO2, indiquant des descentes hydriques associées à des remontées de gaz, alors qu'à proximité des sources thermiques, une corrélation positive entre maxima PS et pics de CO2 prend le pas sur la précédente, indiquant à la fois des remontées de gaz et de vapeur d'eau. Toutefois, dans les deux cas, ces anomalies toujours localisées le long de limites structurales sont particulièrement réduites (40-80 m de largeur) et nécessitent pour être mises en évidence un pas d'échantillonnage resserré (<= 20 m). A l'échelle de l'édifice du Stromboli, les failles régionales, exemples de structures plus profondes, se manifestent uniquement par des anomalies de CO2. Près des zones actives, l'analyse des anomalies PS de courte longueur d'onde (5-10 m) permet de suivre le cheminement du réseau hydrique superficiel drainant les fluides depuis les anomalies thermiques en direction du minimum topographique.

L'Adrar de Mauritanie représente l'extrémité ouest du bassin de Taoudeni (1 500 000 km2, Afrique de l'Ouest). La succession sédimentaire, qui repose en discordance fondamentale sur un socle archéen, débute autour de 1 milliard d'années (1 Ga) et s'achève au Dévonien, ici non étudié. Trois séries sont décrites. LA SÉRIE 1 ou inférieure est épaisse de 1750 mètres. Sa partie inférieure est finement clastique ; sa partie moyenne est composée d'une alternance de shales et siltites et de calcaires dolomitiques à stromatolites ; et sa partie supérieure de grauwackes fines à très fines. Des datations Rb/Sr et K/Ar sur matériel argileux, et la comparaison des stromatolites avec les formes du Riphéen d'URSS, suggèrent que la Série 1 s'est déposée entre 1000 et 650 Ma, c'est-à-dire au Protérozoïque supérieur. Il s'agit d'une sédimentation clastique fine à très fine, dans une mer très peu profonde balayée par de forts courants de marée de direction NNE-SSW orientant les récifs stromatolitiques, et probablement interrompue par deux épisodes glaciaires dont l'étude reste à faire. LA SÉRIE 2 ou moyenne, épaisse de 1200 mètres, repose en discordance angulaire faible sur la Série 1 ou le socle. Elle débute par une triade présente dans tout le Bassin de Taoudeni : tillite basale - calcaires à barytine - silexites, et se poursuit par des dépôts clastiques fins puis moyens, rougeâtres, continentaux. A sa partie supérieure des grès à scolithes (limite Cambrien-Ordovicien) marquent le retour de la mer. La tillite basale, qui serait d'âge marinoan, est homogène sur plus de 500 km et déposée dans un environnement de basse énergie. LA SÉRIE 3 ou supérieure, épaisse de 175 mètres, débute par un groupe clastique d'origine glaciaire, daté au Maroc du Caradoc, équivalent de l'Unité IV du Hoggar. Il est caractérisé par de nombreux remaniements, vallées au profil en U et paléoeskers de toutes tailles. Les glaces progressaient de l'ESE vers l'WNW. Cette glaciation, lithologiquement très semblable à celle du Quaternaire de l'hémisphère nord, diffère totalement de celle de la base de la série 2. Le groupe supérieur argileux marque la transgression eustatique de la mer ; il est silurien et des faunes de Graptolites ont permis d'y distinguer Llandovery, Gala-Tarannon, Wenlock et Ludlow eß1. EN SOMME en Adrar de Mauritanie, Protérozoïque supérieur et Paléozoïque inférieur sont représentés par des dépôts clastiques fins avec, entre 1000 et 400 Ma, quelques passées carbonatées à stromatolites et deux à quatre incursions glaciaires aux caractéristiques inhabituelles. Cette sédimentation à long terme, en milieu marin très peu profond ou en milieu continental, constante sur de grandes étendues, entrecoupée de discordances presque imperceptibles, est typique des couvertures cratoniques.

L'Adrar de Mauritanie représente l'extrémité ouest du bassin de Taoudeni (1 500 000 km2, Afrique de l'Ouest). La succession sédimentaire, qui repose en discordance fondamentale sur un socle archéen, débute autour de 1 milliard d'années (1 Ga) et s'achève au Dévonien, ici non étudié. Trois séries sont décrites. LA SÉRIE 1 ou inférieure est épaisse de 1750 mètres. Sa partie inférieure est finement clastique ; sa partie moyenne est composée d'une alternance de shales et siltites et de calcaires dolomitiques à stromatolites ; et sa partie supérieure de grauwackes fines à très fines. Des datations Rb/Sr et K/Ar sur matériel argileux, et la comparaison des stromatolites avec les formes du Riphéen d'URSS, suggèrent que la Série 1 s'est déposée entre 1000 et 650 Ma, c'est-à-dire au Protérozoïque supérieur. Il s'agit d'une sédimentation clastique fine à très fine, dans une mer très peu profonde balayée par de forts courants de marée de direction NNE-SSW orientant les récifs stromatolitiques, et probablement interrompue par deux épisodes glaciaires dont l'étude reste à faire. LA SÉRIE 2 ou moyenne, épaisse de 1200 mètres, repose en discordance angulaire faible sur la Série 1 ou le socle. Elle débute par une triade présente dans tout le Bassin de Taoudeni : tillite basale - calcaires à barytine - silexites, et se poursuit par des dépôts clastiques fins puis moyens, rougeâtres, continentaux. A sa partie supérieure des grès à scolithes (limite Cambrien-Ordovicien) marquent le retour de la mer. La tillite basale, qui serait d'âge marinoan, est homogène sur plus de 500 km et déposée dans un environnement de basse énergie. LA SÉRIE 3 ou supérieure, épaisse de 175 mètres, débute par un groupe clastique d'origine glaciaire, daté au Maroc du Caradoc, équivalent de l'Unité IV du Hoggar. Il est caractérisé par de nombreux remaniements, vallées au profil en U et paléoeskers de toutes tailles. Les glaces progressaient de l'ESE vers l'WNW. Cette glaciation, lithologiquement très semblable à celle du Quaternaire de l'hémisphère nord, diffère totalement de celle de la base de la série 2. Le groupe supérieur argileux marque la transgression eustatique de la mer ; il est silurien et des faunes de Graptolites ont permis d'y distinguer Llandovery, Gala-Tarannon, Wenlock et Ludlow eß1. EN SOMME en Adrar de Mauritanie, Protérozoïque supérieur et Paléozoïque inférieur sont représentés par des dépôts clastiques fins avec, entre 1000 et 400 Ma, quelques passées carbonatées à stromatolites et deux à quatre incursions glaciaires aux caractéristiques inhabituelles. Cette sédimentation à long terme, en milieu marin très peu profond ou en milieu continental, constante sur de grandes étendues, entrecoupée de discordances presque imperceptibles, est typique des couvertures cratoniques.

Le plateau Caraïbe s'est formé, sans doute dans le Pacifique, par la fusion de la tête d'un panache mantellique. Il s'est ensuite accrété autour des Caraïbes et sur la côte ouest de l'Amérique du sud. Nous avons étudié des échantillons de l'île de Curaçao et de la ride de Béata, dans les Caraïbes, et de l'île de Gorgona dans le Pacifique. Ces échantillons sont des roches volcaniques (basaltes, komatiites et picrites) ou plutoniques (gabbros, dolérites, dunites et wehrlites). Nos méthodes sont celles de la pétrologie et de la géochimie élémentaire et isotopique (Nd, Sr, O).<br />La ride de Béata est formée de gabbros et de dolérites. Ces roches, comme celles de Curaçao, dérivent de liquides basaltiques et montrent des spectres de terres rares (TR) plats. Leur source est isotopiquement appauvrie. L'âge des roches de Béata suggère une longue histoire magmatique pour la formation du plateau en trois épisodes (90 Ma, 76 Ma et 55 Ma).<br />Toutes les roches plutoniques de Gorgona (gabbros, dunites et wehrlites) dérivent de liquides basaltiques montrant des spectres de TR plats ou appauvris en TR légères. Les picrites et les komatiites dérivent de liquides ultra-magnésiens appauvris ou très appauvris en TR légères. Les compositions isotopiques de Nd indiquent deux sources mantelliques : une appauvrie et une plus enrichie (epsilon Nd +10 et +6). La similitude des rapports d'éléments incompatibles et des compositions isotopiques suggère que certaines roches plutoniques dérivent par différenciation des liquides komatiitiques. Ces magmas se mettent ensuite en place dans des sills à faible profondeur.<br />Les conclusions principales sont :<br />(a) le système d'alimentation du plateau est complexe<br />(b) les liquides parents sont hétérogènes : ultra-magnésiens ou basaltiques, appauvris ou non en éléments incompatibles. La source comprend un composant enrichi et un composant appauvri.<br />(c) la tête du panache est zonée. Ceci est lié au processus de fusion partielle. Au cœur, de haute température, les liquides ultra-magnésiens se forment. Un processus de fusion fractionnée avancé permet de former des liquides très appauvris et l'échantillonnage du composant appauvri. Dans les bordures, plus froides, les liquides basaltiques se forment par des taux de fusion fractionnée moindres, ce qui favorise l'échantillonnage du composant enrichi. Ces liquides sont ensuite homogénéisés et acquièrent des signatures géochimiques uniformes.

Ce mémoire rassemble une série d'études conjointes paléomagnétiques et géochronologiques (40Ar/39Ar) sur des intrusions Précambriennes et Paléozoïques du Massif Armoricain ainsi que sur une intrusion Carbonifère Inférieur du sud Portugal. Ces études combinées ont montré qu'il était possible de dater des paléopôles de façon très précise par comparaison des températures de blocage magnétique et de fermeture isotopique. Elles ont néanmoins souligné l'extrême rigueur nécessaire à l'attribution d'un âge à une composante d'aimantation. En effet, la méconnaissance de certains paramètres, telle que la vitesse de refroidissement des corps intrusifs, peut être à l'origine d'une mauvaise estimation de l'âge d'acquisition des composantes d'aimantation. Par contre, une étude paléomagnétique et géochronologique effectuée dans le cadre de tests de contact a clairement montré que, contre toute attente, les système isotopiques et magnétiques d'un même échantillon pouvaient fonctionner dans le cas d'un métamorphisme de contact, de façon totalement disjointe. Sur un plan purement paléomagnétique, les résultats obtenus confirment l'hypothèse selon laquelle le sud du Royaume-Uni, la Tchécoslovaquie et le Massif Armoricain se sont comportés comme une masse continentale cohérente, appelée "plaque Armorica", durant la fin du Précambrien, dans une position proche de celle de Gondwana et ceci, semble-t-iJ, jusqu'à la fin du Silurien. D'autre part, la méthodologie et le champ d'application de la méthode de datation 40Ar/39Ar ont profondément évolué avec la mise au point, en partie dans le cadre de ce travail, d'une sonde laser, qui a permis d'aborder d'une façon nouvelle des problèmes liés à la présence d'excès d'argon, à du recul de l'argon ou à des hétérogénéités au sein de populations minérales.

Les Massifs cristallins externes (M.C.E) des Alpes occidentales sont des témoins de l' orogène hercynien s.1., repris dans la chaine alpine. Leur place et \ leur signification dans le cadre varisque sont mal cernées. Cette méconnaissance résulte essentiellement de la rareté des données pétrologiques, géochimiques et géochronologiques disponibles. L'étude concerne la chaîne de Belledonne et plus spécialement son extré mité méridionale. Ce secteur Sud-Ouest présente en effet une lithologie et une structuration atypiques par rapport à celles du secteur Nord-Est dont les caractères sont proches . de ceux de l'ensemble des M.C.E . L'analyse peut être schématisée par les étapes suivantes: - Le domaine méridional (basse vallée de la Romanche) est constitué par un empilement de formations différant par leur âge et par leur histoire tectonométamorphique. Des datations soulignent (i) la juxtaposition de terrains cambro-ordoviciens et dévono-carbonifères et(ii) l'âge carbonifère inférieur de la tectogenèse . Deux formations d'origine ignée permettent de caractériser le paléomagnétisme paléozoïque et d'en préciser le site originel: * A la limite Cambro-Ordovicien, une distension crustale conduit à l'ouverture d'un bassin marginal (complexe ophiolitique de Séchilienne-Chamrousse). L'extension crustale est balisée par l'évolution géochimique des métabasites. Ce site originel particulier induit divers processus pétrogénétiques qui se traduisent par la dive rsité des produits basiques et acides. Les déformations et les recristallisations a ppartiennent à deux stades, intra-océanique et orogénique. Une évolution polycyclique est de ce fait écartée. * Au Dévonien, une seconde période d'amincissement crustal conduit à la genèse des formations de Rioupéroux et de Livet. Elle se matérialise par un magmatisme de nature bimodale puis - trondhjémitique. La pétrogenèse est complexe et implique des sources mantelliques et crustales ainsi que des phénomènes de contamination et de mélanges. 2 - Dans l'ensemble de la chaîne de Belledone, une comparaison des domaines Nord-Est et Sud-Ouest montre que le domaine septentrional représente un fragment lithosphérique à structuration plus ancienne siluro-dévonienne, et à caractères de zone profonde (métamorphisme de haute pression siluro-dévonien, anatexie dévonienne et granitisations carbonifères). Le dernier épisode métamorphique, carbonifère, y est rétromorphique et associé au fonctionnement d'une zone de décrochements majeurs, alors que le métamorphisme de même âge est prograde et contemporain de chevauchements dans le domaine méridional. La structure de la chaîne de Belledone est interprétée dans le cadre des serrages tardifs lors de la collision intracontinentale. On souligne la progression centrifuge des phénomènes tectoniques et métamorphiques et l'extension de la ceinture orogénique. 3 - Des corrélations sont proposées avec d'autres segments de la chaîne hercynienne ouest-européenne afin (i) de replacer les diverses pieces du "puzzle" de Belledonne' dans la zonation orogénique pré-carboni fère et (ii) de retrouver les secteurs présentant une évolution similaire au Dinantien.