Sur Mars, la datation par comptage de densité de cratères est actuellement la seule méthode utilisée pour dater les surfaces planétaires. Cependant, sur Mars, elle n’a pas encore été corrigé et complété par des datations absolues. Ce travail consiste à développer un prototype démontrant le potentiel d’une nouvelle approche expérimentale basée sur la méthode K-Ar pour dater les roches martiennes in situ. L’objectif à terme est de proposer une solution instrumentale de datation absolue pour un futur rover d’exploration.Un laser Nd :YAG quadruplé pour tirer à 266 nm ablate un échantillon basaltique mis sous vide secondaire. L’observation du plasma par « Laser Induced Breakdown Spectroscopy » apporte des informations sur la concentration en K et sur la nature chimique et minéralogique de la cible. Puisque l’ablation est faite par un laser UV et sous vide secondaire, l’ablation est reproductible par minéralogie. La reconnaissance stoechiométrique permet donc d’estimer la masse vaporisée. Après purification des gaz libérés, un spectromètre de masse quadripolaire détermine la quantité d’argon.L’ensemble de ces mesures pourvoit un âge avec une incertitude théorique de 13% dans les meilleures conditions.Les calibrations du dispositif expérimental ont apporté de nombreuses informations sur des effets sur les spectres LIBS provoqués par l’ablation sous vide secondaire. L’augmentation de la pression e tla variation de géométrie du cratère d’ablation ont des effets opposés sur les pics des éléments.Nous avons aussi démontré que l’instrument était capable de mesurer l’âge de la mésostase de roche basaltique et qu’il offre des perspectives intéressantes sur certaines phases minérales comme la biotite. / Crater counting is the only method used on Mars to give relative geochronological information but it never had been fitted and corrected by absolute geochronology. This work is about the development of a new prototype demonstrating the ability of a protocol using in situ K-Ar dating. The goal is to propose a solution of an absolute geochronology for the next explorations rovers. A quadrupled Nd:YAG laser at 266 nm ablates a basaltic sample under high vacuum. The light collection by a spectrometer (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) gives the rate of potassium and the chemical or the mineralogy of the target. Thanks to the specificities of the ablation in highvacuum and with a UV laser, the ablated mass has a good reproducibility per mineralogy. Thus, theLIBS identification gives an estimation of the ablated mass. After the purification of the released gas,a quadrupole mass spectrometer determines the quantity of argon. All these measures give an age with a theoretical uncertainty of 13% in the best conditions.The calibration of the experiment had given new information about the effects on LIBS spectrarelated to the ablation under high vacuum. The rise of the pressure and the variation of geometry of the pit have opposite effects on the elements peaks. We also demonstrated that the instrument was capable of measuring the age of the groundmass of basalt and has some interesting perspectives on some mineral phases such as biotite.

Lors de cette étude, 47 nouveaux âges ont été obtenus par la technique Cassignol-Gillot, complétant à 128 âges le nombre de données disponibles sur l'île de Basse-Terre. La très bonne reproductibilité des âges obtenus dans cette étude, et la cohérence de ces derniers sur l'ensemble des massifs, appuie l'utilisation de la méthode K-Ar pour la datation des laves des Petites Antilles. Les données géochronologiques ont été associés à des analyses géochimiques et géomorphologiques dans le but de contraindre l'évolution spatio-temporelle du volcanisme de Basse-Terre, mais également d'apporter de nouvelles contraintes sur les taux de construction et d'érosion en contexte tropical.Le volcanisme récent de Basse-Terre, i.e. inférieur à 1 Ma, se concentre dans la moitié sud de l'île. Composée de trois massifs volcaniques (Piton de Bouillante, Sud Chaîne Axiale et le Complexe Volcanique de Grande-Découverte), son activité a débuté au nord-ouest par la mise en place du Piton de Bouillante entre 906 ± 13 et 712 ± 12 ka, avec un taux de construction de 0.7 ± 0.2 km3/kyr. Les nouvelles données obtenues lors de cette étude montrent qu'aucun effondrement de flanc majeur n'a affecté cet édifice. L'activité volcanique a ensuite rapidement migrée vers le sud-est pour former entre 681 ± 12 et 509 ± 10 ka les volcans de Moustique, Matéliane, Capesterre et Icaque, qui constitue le massif Sud Chaine Axiale. La contemporanéité des âges obtenus sur l'ensemble des édifices, et le taux de construction calculé à 0.5 km 3/kyr, appuient la mise en place du sud de la Chaine Axiale par un unique massif volcanique, contredisant les hypothèses d'effondrement de flanc précédemment proposées. L'homogénéité géochimique observée sur l'ensemble du massif supporte l'hypothèse d'un seul édifice. Entre 500 et 450 ka, le flanc ouest du massif Sud Chaîne Axial a été affecté par un slump actuellement matérialisé par le volcan d'Icaque. La dépression formée a permis la mise en place du volcan du Sans-Toucher entre 451 ± 13 et 412 ± 8 ka. Entre 400 et 200 ka, très peu d'activité effusive a pu être mise en évidence. Depuis 200 ka, l'activité volcanique se concentre dans le sud de l'île, avec la mise en place du Complexe Volcanique de la Grande-Découverte, par une succession de phases de construction et de destruction. La dernière activité volcanique a permis la construction du dôme actuel de La Soufrière. Les investigations géomorphologiques nous ont également permis de contraindre les taux d'érosion ayant affecté l'île de Basse-Terre. Ainsi, le Piton de Bouillant subit une érosion de 1 250 ± 700 t/km'/an depuis 700 ka. Pour les volcans du Sans-Toucher, et des Monts-Caraïbes, nous avons obtenus un taux d'érosion similaire, respectivement de 940 ± 380 et 610± 550 t/km2/an. Malgré une localisation et une morphologie initiale différentes, la similarité des taux d'érosion obtenus pour les volcans de Basse-Terre met en évidence l'absence d'un effet barrière sur l'érosion à long terme, pourtant majeur à plus courte échelle de temps. / In this study, forty-seven new ages have been obtained by the Cassignol-Gillot technique, increasing to 128, the geochronological database available for the Basse-Terre Island. The very good reproducibility of the ages obtained in this study, added to a strickly consistency observed between the volcanic edifices, support the use of the K-Ar method in the dating of the Lesser Antilles lavas. This new geochronological dataset has been combined with geochemical and geomorphological analyses in order to constrain the volcanic history of Southern Basse-Terre Island as well as to compute construction and erosion rates.Southern part of Basse-Terre hosts the recent volcanic activity since the last 1 Myr. Composed by three volcanic massifs (Piton de Bouillante, Southern Axial Chain and the Grande-Découverte Volcanic Complex), its activity has begun in the northwest part by the construction of the Piton de Bouillante between 906 ± 13 and 712 ± 12 ka, with a construction rate of 0.7 ± 0.2 km3/kyr. Our new data show that no major flank collapse have affected this volcano. Then, volcanic activity has migrated to the southeast, constructing between 681 ± 12 and 509 ± 10 ka the Southern Axial Chain massif, composed by Moustique, Matéliane, Capesterre and Icaque volcanoes. The contemporaneity of the ages for the whole massif together with the construction rate computed at 0.5 km3/kyr suggest the formation of the southern Axial Chain by a unique volcanic edifice, which did not experienced major flank collapses as previously proposed. The geochemical homogeneity observed throughout the massif supports this single volcano hypothesis. Between 500 and 450 ka, a slump has affected the western part of the Southern Axial Chain and forming the Icaque volcano. The resulting depression has allowed the construction of the Sans-Toucher volcano from 451 ± 13 to 412 ± 8 ka. After the construction of the Sans-Toucher volcano, only few evidences for an effusive activity occurring between 400 and 200 ka can be found. Since 200 ka, volcanic activity is present in the southern part with the construction of the Grande-Découverte Volcanic complex (GDVC), alternating constructive and destructive phase. The last volcanic activity formed the 1530 AD La Soufrière dome. Geomorphological investigations have also allowed us to constrain the erosion rates having affected Basse-Terre Island. Thus, Piton de Bouillante volcano have suffered of an erosion rate of 1,250 ± 700 t/km²/yr since 700 ka. We have obtained for the Sans-Toucher and Monts-Caraïbes volcanoes similar rates of 940 ± 380 and 610 ± 550 t/km²/yr, respectively. Despite a different location and different initial morphology, the similarity erosion rates observed for each massif suggest that the barrier effect does not significantly affect the long-term erosion budget while it plays a major role at much shorter time-scale.

L'objectif de ce travail de thèse est de comprendre le rôle de la déglaciation et l'influence de l'évolution géomorphologique de la basse vallée glaciaire de la Romanche sur l'initiation et la localisation des instabilités gravitaires de ses versants rocheux.<br />Une étude multidisciplinaire combinant des données géologiques, morphologiques, géophysiques, et chronologiques a ainsi été menée à deux échelles spatiales différentes : celle de la basse vallée de la Romanche et celle du mouvement de terrain de Séchilienne.<br />La détermination de la fracturation du massif, obtenues par morphologie de surface, indiquent que les caractéristiques lithologiques et structurales sont des facteurs importants dans la localisation et l'initiation des instabilités gravitaires. De plus, le surcreusement glaciaire très important de la vallée, mis en évidence par prospection géophysique, a probablement engendré une modification importante de l'état des contraintes dans le massif rocheux. Cependant, ce processus érosif, associé à la décompression élastique générée par la fonte des glaciers et aux facteurs litho-structuraux, ne semble pas avoir été suffisant pour déclencher des instabilités gravitaires de manière immédiate après le retrait glaciaire. Les données chronologiques obtenues sur l'escarpement sommital de Séchilienne suggèrent en effet que ce mouvement a été déclenché avec un délai d'au moins 5400 ans par rapport au retrait glaciaire, et probablement suite à une modification brusque du climat correspondant à l'optimum climatique de l'Holocène. En particulier, le régime pluviométrique apparaît être un facteur majeur dans l'initiation et dans la dynamique du mouvement de terrain de Séchilienne.

Cette thèse étudie la boutonniére d'Ifni dans son cadre général : Anti-Atlas, strtigraphique et tectonique. Une approche géochronologique la compléte.

Le massif du Cantal, localisé dans la province volcanique Cénozoïque du Massif Central (France), est le plus grand complexe volcanique Miocène d'Europe. Il est majoritairement constitué de brèches volcanoclastiques qui lui confèrent des dimensions impressionnantes et une morphologie surbaissée. Des observations de terrain, couplées à des datations K-Ar, nous ont permis de reconstituer l'évolution morpho-structurale, la dynamique éruptive et l'histoire volcanique du massif. Après avoir contraint dans l'espace et dans le temps une séquence stratigraphique identique tout autour du massif, nous montrons qu'il existe des évidences chrono-stratigraphiques, structurales et géomorphologiques en faveur de la formation d'une caldeira centrale de 8 x 10 km il y a environ 8 Ma occupée par un lac. L'étude morphologique et sédimentologique de la principale unité bréchique du massif, le Grand Écoulement Bréchique, nous a conduit à le définir comme l'un des plus importants debris flow syn-éruptifs connus au monde dont nous estimons un volume de l'ordre de 100 km3. Nous proposons que cet écoulement résulte d'une éruption sous-lacustre intracaldeira majeure. L'interaction entre un magma juvénile et l'eau du lac de caldeira, selon un dynamisme surtseyen, a initié la formation du debris flow qui s'est propagé sur les pentes externes du volcan à 360° jusqu'à plus de 25 km de sa source. Cette étude ouvre des perspectives d'une part quant aux risques volcaniques liés aux éruptions sous-lacustres intracaldériques majeures, et d'autre part quant à la possibilité de reconstituer la morphologie passée de la source d'un écoulement bréchique volcanoclastique âgé de plusieurs Ma, par l'étude de son dépôt selon des critères sédimentologiques et morphologiques.Dans un deuxième temps, la combinaison de nouvelles datations K-Ar et d'observations de terrain nous ont permis de reconstituer l'histoire volcanique du plateau du Cézallier, siège de la plus jeune activité volcanique de France métropolitaine, du plateau de l'Aubrac, et également la chronologie du volcanisme le long du Sillon Houiller. Nous avons pu ainsi établir les relations spatio-temporelles entre le massif du Cantal et les provinces volcaniques adjacentes révélant le rôle important des fractures héritées de l'Hercynien pour la remontée des magmas. Nous confirmons ainsi une migration spatio-temporelle vers le nord du volcanisme en Auvergne. Finalement, l'acquisition au cours de ce travail de 47 nouveaux âges K-Ar de 12,8 Ma à 9 ka complète la chronologie du volcanisme du Massif Central en précisant sa distribution spatio-temporelle.

L'utilisation de la technique K-Ar Cassignol-Gillot nous a permis de définir les limites temporelles du volcanisme effusif sub-aérien de l'île de Basse-Terre (Guadeloupe) et de préciser les périodes d'activité des quatre principaux massifs constituant l'île, jusque-là mal contraintes. Le Complexe Basal [2,79 ± 0,04 - 2,68 ± 0,04 Ma], la Chaîne Septentrionale [1,81 ± 0,03 - 1,15 ± 0,02 Ma], la Chaîne Axiale [1023 ± 25 - 435 ± 8 ka] et le complexe récent de la Grande-Découverte [205 ± 28 - actuel] illustrent la migration du volcanisme à Basse-Terre depuis 3 Ma suivant une direction principale Nord-Sud et une vitesse moyenne de l'ordre de 20 km/Ma. Nous proposons que les principales directions d'extraction des magmas soient contrôlées par les systèmes de graben E-W et failles normales en échelon NW-SE affectant l'archipel de la Guadeloupe. Les taux d'extrusion, calculés sur la base d'observations et modélisations morphologiques sont compris entre 1,4 10-5 (Complexe Basal) et 4,5 10-4 km3/yr (Chaîne Axiale). Les principales périodes d'activité du complexe le plus récent de l'île ont été déterminées. Le complexe de Trois-Rivières - Madeleine, situé au sud du volcan de la Grande-Découverte, est contraint entre 87 ± 5 ka et l'actuel. C'est la première fois que des âges K-Ar sont réalisés dans cette zone. Ils démontrent que les diverses phases d'activité effusive de ce complexe sont contemporaines de celles du volcan de la Grande-Découverte. Les coulées de Trois-Rivières (87 ± 5 ka) puis la mise en place de l'alignement E-W du dôme de la Madeleine et des coulées du Palmiste entre 70 et 45 ka permettent de dater une phase de propagation du rift de Marie-Galante. La reconnaissance et la datation de coulées jeunes < 10 ka dans l'environnement du dôme de la Madeleine permettent d'étendre la zone d'activité volcanique actuelle à l'extrémité sud de l'île. De fait, ceci nous conduit à considérer l'aléa volcanique dans une zone qui n'est plus restreinte uniquement au dôme de la Soufrière et à son voisinage immédiat, mais à l'étendre jusqu'au sud de l'île dans la zone du massif de La Madeleine - Trois-Rivières. Enfin, des phénomènes d'effondrements de flancs majeurs, ont pu être datés sur les îles de Basse-Terre (640 et 550 ka), La Dominique (100 ka), Martinique (330 ka) et Sainte-Lucie (100 ka), et nous proposons une relation causale entre la récurrence de ces phénomènes catastrophiques et les changements climatiques globaux.

La chaîne hercynienne construite à la fin du Paléozoïque résulte de la convergence entre deux plaques majeures Laurussia et Gondwana. L'objectif de ce travail est d'étudier le potentiel des bassins sédimentaires à enregistrer la naissance des reliefs et l'exhumation des roches au cours des stades précoces de cette orogène. Les séries sédimentaires étudiées (Ordovicien à Carbonifère de l'Unité des Mauges, Domaine-Sud Armoricain, France), bien que localisées dans les zones internes de la chaîne, sont faiblement déformées. Une approche pluridisciplinaire (structurale, sédimentologique, géochronologique) a été développée pour contraindre la paléogéographie de la chaîne et la nature du matériel en cours d'érosion durant sa construction. Les séries sédimentaires ordoviciennes à dévoniennes enregistrent un rifting Dévonien inférieur marqué par une discordance (formation d'épaulements de rift). Cet évènement pourrait être lié à l'ouverture d'un bassin arrière-arc (St-Georges-sur-Loire). L'existence de l'arc magmatique est enregistrée par des zircons détritiques à ca. 400 Ma dans la Fm de Sainte-Anne. La lacune de sédimentation du Dévonien moyen pourrait être liée à une période d'émersion. Le retour de la mer après une destruction des premiers reliefs a lieu au Dévonien supérieur. La collision intervient à la transition Dévonien/Carbonifère. Les séries carbonifères (Fm d'Ancenis) sont préservées dans un bassin grâce à une réactivation de la zone de suture du bassin arrière-arc. La méga-séquence régressive identifiée enregistre une surrection des reliefs et l'exhumation progressive du matériel hercynien (roches magmatiques et métamorphiques).

La méthode de datation par les Traces de Fission (TF) sur apatite, géothermomètre sensible aux faibles températures "150°C) s'est révélée être un outil efficace dans l'étude de l'histoire thermique des roches. Elle permet de contribuer à l'établissement d'une thermochronologie des évènements tectoniques (soulèvement, dénudation, basculement des blocs, etc ... ) survenus dans une région donnée, d'apporter de nouvelles contraintes dans l'interprétation des données géologiques et géophysiques connues, et dans une certaine mesure, d'évaluer des taux apparents de dénudation et d'estimer des paléo-gradients géothermiques. La méthode des traces de fission sur apatite est alors susceptible de fournir des renseignements précieux dans des cadres géologiques divers, où les phénomènes géodynamiques peuvent être liés aussi bien à des zones de divergence de plaques litho sphériques qu'à des zones de convergence. Ainsi, à partir des potentialités d'une même méthodologie (méthode des traces de fission), nous nous sommes proposés d'apporter des données nouvelles d'ordre thermo chronologiques dans deux contextes géologiques différents: une marge continentale passive (dôme de Ponta Grossa, Sud-Est du Brésil) et une chaîne de collision (massif de Belledonne, Alpes occidentales Françaises). Ce mémoire est subdivisé en deux parties principales, soit quatre chapitres. Dans le premier chapitre, nous avons tout d'abord présenté les principes généraux de la méthode des traces de fission: les mécanismes susceptibles de créer des traces de fission, les détecteurs solides capables de les enregistrer, les paramètres intervenant sur leur stabilité ainsi que la technique utilisée pour les rendre visibles au microscope optique. Nous avons ensuite rappelé les principes de la datation par TF, sa mise en équation, les modes d'acquisition et de traitement des données, ses domaines d'application et enfin différents modèles permettant d'attribuer aux âges apparents TF une signification géologique. Le deuxième chapitre est consacré à l'exposé des différentes procédures analytiques utilisées dans notre laboratoire, de nos résultats sur la calibration d'une position d'irradiation en réacteur nucléaire ainsi que sur la détermination des paramètres de l'équation d'âge dépendants des conditions opérationnelles adoptées (facteur de géométrie "g" et "zeta"). Le troisième chapitre, est quant à lui dédié à l'application de la méthode des traces de fission à une marge continentale passive. Nous y exposons la contribution de la méthode à la compréhension de l'histoire thermochronologique des roches du socle du dôme de Ponta Grossa et l'implication avec les phénomènes tectoniques de la région. Le quatrième et dernier chapitre, porte sur l'utilisation de la méthode des traces de fission sur apatite dans le cadre de l'étude d'une chaîne de collision. De l'analyse des résultats obtenus sur les roches métamorphiques du massif de Belledonne, nous avons proposé, à partir de nos dormées Traces de Fission sur apatite, un certaine nombre de contraintes pour l' histoire du refroidissement de la région étudiée et son implication avec le contexte tectonique.

Située à cheval sur la frontière franco-italienne, à proximité du col du Petit-Saint-Bernard, la zone du Versoyen est pincée entre le houiller briançonnais et les massifs cristallins externes, et se rattache structuralement à la zone des Brèches de Tarentaise (extrémité SW de la zone valaisane). Elle est constituée, d'écailles de serpentinites associées à des lentilles gneissiques, et d'un ensemble volcano-sédimentaire caractérisé par des filons-couches basaltiques différenciés, intrusifs dans une série pélitique d'âge Crétacé inférieur à moyen. Dans les parties sommitales du bâti, un débit en coussins est souvent observé. La trilogie ophiolitique classique n'est pas complète, en effet, sont absents les termes mafiques grenus et le "sheeted dike complexe" proprement dit (qui, en l'occurrence, pourrait être représenté par les sills). L'environnement géotectonique, dans lequel le complexe ophiolitique s'est développé, a pu être mis en evidence grâce à des diagrammes de discrimination géochimiques; il s'agirait d'un petit bassin, engendré dans une faille transformante, de type golfe de Californie. D'autre part, ces ophiolites et leurs sédiments associés ont subi une histoire métamorphique complexe qui a pu être retracée, grâce à une étude pétrographique détaillée et à l'analyse par microsonde des minéraux clés, selon le scénario suivant: Lors de la mise en place des sills se produit un métamorphisme de contact, à caractère thermique et hydrothermal, qui a eu lieu aux contacts sills - sédiments encaissants; il a principalement engendré des roches porcelanées, les adinoles. Un métamorphisme de fond océanique a suivi probablement peu après, occasionnant une remobilisation importante d'éléments volatils et produisant également, en certains secteurs, une spilitisation. Ensuite la zone du Versoyen a ete affectée par le métamorphisme régional alpin, à caractère polyphasé, représenté par 3 faciès; le premier, le faciès éclogitique (déjà mentionné lors d'études précédentes, mais considéré jusqu'alors comme "metamorphisme transporté"), a pu être défini comme s'étant développé in situ". La découverte de l'omphacite dans plusieurs secteurs du Versoyen et l'extension géographique de l'apparition de la jadéite notamment, permettent de cerner les conditions P-T qui ont permis la cristallisation des paragenèses éclogitiques; elles se situent entre 7 et 16 kbars, et 300 et 600* C. Un contexte géodynamique inédit est envisagé, soit une zone de subduction avec, conjointement, des phénomènes de surpression, engendrées par un chevauchement,tectonique majeur. Les faciès métamorphiques qui ont suivi sont : le facies schistes bleus, cristallisant, lui aussi, dans des conditions de P-T relativement extrêmes, et le faciès schistes verts, nettement rétrograde. Une approche géochronologique a été tentée, par l'isochrone, calculée pour les glaucophanes, métamorphisme paroxysmal (HP-BT) à 65 ± 16 M.a. ,

Les basses terres de la baie James forment un bassin sédimentaire majeur ayant enregistré les avancées et retraits de la marge glaciaire de l'inlandsis laurentidien. Malgré cette importance stratigraphique, il y a une grande lacune au niveau de la compréhension des événements quaternaires de cette région; la dernière étude réalisée remontant à plus de 30 ans. De plus, à l'est de la baie James, dans le territoire nordique du Québec, de récents modèles de chronologie relative dans l'écoulement des glaces ont démontré une succession complexe de mouvements glaciaires qui ne sont pas présents dans les reconstitutions paléogéographiques antérieures. Le canevas stratigraphique de cette région doit donc être revu sur la base d'études stratigraphiques et de datations absolues. Ce projet de recherche a consisté en l'échantillonnage de sédiments quaternaires affleurant le long de la rivière Harricana dans la portion des basses terres de la baie James. Les sédiments glaciaires ont été étudiés afin de déduire les grands axes d'écoulement glaciaire et les sédiments d'origine nonglaciaire ont été datés par luminescence optique et au radiocarbone. Les datations de ces unités non-glaciaires, qui sont en contact direct avec les unités glaciaires, ont permis d'apporter de nouvelles contraintes chronologiques sur ces avancées qui ont marqué la dernière glaciation. Plusieurs analyses (Sm-Nd, ³⁹Ar/⁴⁰ Ar, analyses des éléments majeurs et mineurs, etc.) ont été effectuées afin de vérifier les interprétations de terrain et de parfaire les patrons d'écoulements glaciaires régionaux. Les résultats ont permis de mieux définir le comportement de l'inlandsis Laurentidien au cours des cycles glaciaires récents et plus spécifiquement, l'apport des nombreux déplacements des dômes de dispersion dans les enregistrements glaciaires. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Basses terres de la Baie James, Rivière Harricana, Stratigraphie quaternaire, Inlandsis laurentidien, Dômes de dispersion, Séquence d'écoulements glaciaires, Géochronologie, Traceurs radiogéniques.