Les processus de déformation contrôlant l'amincissement de la lithosphère continentale sont encoremal contraints. Nos connaissances sont principalement basées sur la modélisation thermomécaniqued'extension à l'échelle de la lithosphere—utilisant des lois rhéologiques derivées expérimentalement,l'imagerie géophysique et l'analyse de xénolithes provenant de rift continentaux actifs à ce jour, tels quele Rift Est-Africain. L'originalité de ce travail reside dans l'étude des deux plus grands massifs depéridotites sous-continentales ayant enregistrées des conditions primaires du facies à diamant: lesmassifs de Beni Bousera au nord du Maroc et de Ronda au sud de l'Espagne, respectivement. Lesstructures et la zonation petrologique et métamorphique —impliquant une évolution polybarique etpolythermique— préservéees dans ces massifs offrent une opportunité unique pour étudier l'évolutionthermo-mécanique du manteau sous-continental dans un contexte extensif.Dans ce travail, nous avons étudié les mécanismes de déformation des péridotites et despyroxénites afin de contraindre les modes d'exhumation du manteau lithosphérique sous-continental,depuis des conditions du facies des lherzolites à grenat, jusqu'au facies à spinelle et enfin à plagioclase.Nous avons combiné la cartographie des faciès tectono-métamorphiques et des structures ductiles dedéformation, l'analyse des microstructures, la mesure d'orientations préférentielles de réseau (OPR), etla géothermobarométrie conventionelle couplée à la modélisation thermodynamique (PerpleX) afin decontraindre les conditions de pression et température de la déformation. Nous avons montré quel'exhumation précoce du facies à grenat au facies à spinelle était accomodée par une faille transtensiveaffectant le manteau lithosphérique. Dans ce contexte, la zonation tectono-métamorphique et legradient thermique important (ca. 100ºC/km) préservés à Beni Bousera résultent de la juxtapositionmécanique de domaines lithosphériques initialement équilibrés à différentes pressions et températures,fossilisée à une profondeur de ca. 60 km durant l'Oligocène supérieur (ca. 25 Ma). L'exhumation finaledu facies de lherzolite à spinelle au facies à plagioclase et l'emplacement final dans la croûte, mieuxenregistrés dans Ronda, se sont produits par inversion et plissement de la section lithosphériquefortement amincie dans un contexte arrière-arc, probablement lors du retrait vers le sud de lalithosphère subduite et la collision de l'arc avec les paléo-marges maghrébines au Miocène inférieur(21-23 Ma). / The mantle deformation processes that control the thinning and break-up of continentallithosphere remain poorly understood. Our knowledge is restricted to either lithospheric scalethermo-mechanical models —that use experimentally derived flow laws—, geophysicalimaging and/or rare xenoliths from active continental rifts, such as the East African Rift System.The originality of this work relies on the study of the two largest outcrops of diamond faciessubcontinental lithospheric mantle in the world: the Beni Bousera and Ronda peridotite massifsin N Morocco and S Spain, respectively. The structures and petrologic and metamorphic zoningpreserved in these massifs —implying a polybaric and polythermal evolution— provide aunique opportunity to investigate the thermo-mechanical evolution of thick subcontinentallithospheric mantle in extensional settings.In this thesis we studied the deformation mechanisms in both peridotites andpyroxenites to constrain the modes of exhumation of subcontinental lithospheric mantle fromgarnet-, to spinel-, and finally, to plagioclase lherzolite facies conditions. We combined fieldmapping of tectono-metamorphic domains and structural mapping of ductile structures,microstructural analysis, crystal preferred orientations (CPO) measurements and conventionalthermobarometric calculations and thermodynamic modeling (Perple_X) to unravel the pressureand temperature conditions of deformation. We showed that exhumation from garnet- to spinellherzolite facies conditions was accommodated by fast shearing —in thermal disequilibrium—along a lithospheric scale transtensional shear zone. In this context, the petrological zoning andthe large temperature gradient (ca. 100ºC/km) preserved in the Beni Bousera massif representthe mechanical juxtaposition of progressively deeper and hotter lithospheric levels at depths ofca. 60 km in the latest Oligocene (ca. 25 Ma). Final exhumation from spinel- to plagioclasefacies lherzolite and emplacement into the crust is best recorded in the Ronda massif where itoccurred by inversion and lithospheric scale folding of the highly attenuated continentallithosphere in a back-arc region, probably in relation with southward slab rollback andsubsequent collision with the palaeo-Maghrebien passive margin in the early Miocene (21-23Ma).

Objectifs<br />- Décrypter l'évolution géodynamique de la Péninsule de Biga (Turquie du N-O), à travers l'analyse de deux objets géologiques peu connus: (1) le mélange d'accrétion de Çetmi, (2) et l'ophiolite d'Ezine et son substratum sédimentaire.<br />- Préciser les relations tectonique/sédimentation pendant l'exhumation Tertiaire du Kazdag Core Complex, péninsule de Biga, substratum métamorphique du mélange.<br /><br />Méthodes<br />- Cartographie de terrain (7 mois effectifs).<br />- Sédimentologie de faciès (silicoclastique et carbonaté) et pétrographie sédimentaire.<br />- Micropaléontologie.<br />- Pétrographie et géochimie sur roche totale des roches basiques.<br />- Datations radiochronologiques.<br />- Géodynamique.<br /><br />Principaux Résultats<br />- Le mélange de Çetmi:<br />- Il s'agit d'un mélange non métamorphique, de type tectonique.<br />- Inventaire complet et description des lithologies du mélange et détermination de leur âge: le mélange est constitué de blocs de calcaires néritiques et pélagiques (Trias), de radiolarites (Jurassique), de roches basiques de type VAB and WPB, de turbidites, et d'éclogite, dans une matrice de greywacke-shale (Albien-Cénomanien).<br />- Le mélange a cessé de fonctionner avant le Cénomanien (concordance des âges de la lithologie la plus jeune et de la série discordante sus-jacente).<br />- Classification: mélange de type fore-arc.<br />- Proposition de corrélations avec les mélanges Rhodope (Grèce/Bulgarie) et non avec les mélanges turcs.<br />- L'ophiolite et son substratum:<br />- Le substratum de l'ophiolite est une séquence sédimentaire carbonatée continue, subdivisée en trois formations. Son âge est Permien moyen-Trias inférieur.<br />- Cette série sédimentaire est interprétée comme une série carbonatée transgressive en contexte extensif (formations inférieures), précédant une série syn-rift (formation supérieure).<br />- Proposition de corrélations de cette série avec la marge sud Rhodope.<br />- Reconnaissance et datation de la semelle métamorphique de l'ophiolite (125 Ma, âge Ar/Ar).<br />- Exhumation du Kazdag Core Complex:<br />- Elle est accomodée à la fin de l'Oligocène par l'activité d'une faille de détachement à faible pendage.<br />- Cette faille contrôle le dépôt d'un bassin sédimentaire continental syn-tectonique, de type "supra-detachement basin".<br />- Une deuxième phase de surrection Plio-Quaternaire, accomodée par des failles normales à fort pendage, reprend toutes les structures précédentes.<br />- Proposition d'un scénario pour l'évolution géodynamique Permo-Crétacé de la Péninsule de Biga (reconstructions paléogéographiques).

Les modalités paléogéographiques et tectoniques du passage du système cordillérain occidental nord-américain au domaine caraïbe sont abordées à partir d'études géologiques régionales de divers secteurs du Mexique méridional. Le mémoire comporte six parties. Les cinq premières sont consacrées à la stratigraphie et à l'évolution paléogéographique et structurale des secteurs étudiés. Les données sont complétées par des observations en dehors de ces secteurs et par l'information bibliographique concernant l'ensemble des grands domaines géologiques sud-mexicains et centro-américains. La sixième partie a pour objet partant des données géologiques du Mexique méridional et de l'Amérique Centrale et en les intégrant dans un cadre très large, de proposer un modèle d'évolution géodynamique allant de la reconstruction de la partie occidentale de la pangée perme-triasique au dispositif actuel des plaques nord et sud-américaines, de la plaque caraïbe et de la plaque de Cocos. Dans l'introduction le Mexique méridional est d'abord situé dans son cadre géologique et géodynamique actuel. On définit, de façon nouvelle, ses grands domaines continentaux en s'appuyant sur leurs particularités stratigraphiques, la polarité orogénique des édifices montagneux -schématiquement la structuration est de plus en plus récente d'Ouest en Est -, leur vergence, orientale en règle générale, et la présence de limites faillées majeures. Du domaine marin Golfe du Mexique - mer des Caraïbes à l'Est, à l'Océan Pacifique, à l'Ouest, ces grands ensembles sont: 1°/_ L'avant-pays maya, tabulaire. 2°/_ Le domaine olmèque et chiapanèque prolongé par le domaine quichê. au Nord de l'Amérique Centrale et les "Mexican Ridges" immergées du Golfe du Mexique. C'est une large ceinture plissée occupant la position la plus externe. Les terrains sédimentaires mésozoïques et tertiaires, de type plate-forme reposent sur un socle paléozoïque affleurant dans la partie interne de la ceinture. Elle a été structurée tardivement, au Miocène supérieur. 3°/_ La Sierra de Juanez. Elle est située dans le prolongement de la Sierra Madre Orientale du Mexique septentrional. C'est un édifice montagneux chevauchant la ceinture plissée précédente et comportant notamment des sédiments mésozoïques épimétamorphisés à éléments ophiolitiques. Sa structuration est antérieure à celle de la ceinture externe, polyphasée, due aux phases subhercynienne et laramienne principalement. 4°/_ Le bioc d'Oaxaea. C'est un haut-plateau situé à l'Ouest de la Sierra de Juarez contre laquelle il bute par failles verticales (système cuicatèque). Le socle précambrien et paléozoïque affleure largement. La couverture mésozoïque néritique de sa région centrale est peu déformée. Celle de ses bordures orientale et occidentale, à cachet plus profond, a été fortement plissée et cisaillée au cours de la phase laramienne. 5/_ Le système cordillérain occidental nord americain Il est représenté par des terrains appartenant à son extrémité méridionale. Ils chevauchent la bordure occidentale du bloc d'Oaxaca. Il s'agit principalement de roches volcanogènes andésitiques d'âge Jurassique supérieur à Cénomanien. Cette partie de la ceinture marginale pacifique mésozoïque a été structurée au cours des phases "orégonienne" , subhercynienne ? et laramienne. Les trois derniers ensembles sont largement cachetés par des molasses continentales tertiaires discordantes et par des formations volcaniques andésitiques cénozoïques. Le volcanisme anté-miocène se rattache à celui de la Sierra Madre Occidentale du Mexique septentrional. Le volcanisme plus récent s'est déplacé progressivement vers l'Ouest et n'existe dans la ceinture plissée externe que depuis 3 m.a. L'édifice plissé externe, la ceinture olmèque, chiapanèque et quiché, est limité au Sud par le système décrochant sénestre Polochic-Motagua et son prolongement mexicain jusqu'à la côte pacifique du Chiapas, éléments du réseau de failles de la frontière nord-caraïbe actuelle. Les autres édifices sont tronqués au Sud par l'un des paléo-prolongements occidentaux de la frontière nord-caraibe , le système de failles Atoyac, parallèle aux côtes méridionales du Mexique, à l'Ouest de l'isthme de Tehuantepec. Le système Atoyac et la fosse d'Acapulco sont les limites nord et sud d'un paléo-couloir de cisaillement sénestre de largeur comparable au couloir actif nord-caraïbe centro-américain encadré par les failles des systèmes Polochic et Jocatan-Chamelecon. Au paléo-couloir mexicain correspond la province physiographique de la Sierra Madre du Sud s.s., lanière du système cordillérain occidental juxtaposée par coulissage sénestre aux régions méridionales du bloc d'Oaxaca et de la Sierra de Juarez.

Cette thèse présente les résultats d'une étude de l'histoire à long terme (Miocène – actuel) de l'exhumation des Andes vénézuéliennes, ses rapports avec des structures héritées et le développement de la topographie en réponse à la tectonique et les processus de surface. Les Andes vénézuéliennes constituent un exemple idéal pour étudier les rapports entre ces processus. Elles montrent des inversions et réactivations de structures pré-existantes et sont associées à un gradient climatique majeur dû à l'effet orographique de la chaîne. Par ailleurs, de nombreuses données sont disponibles concernant leur récente évolution tectonique. Cette chaîne de montagne résulte de la transpression causée par la convergence oblique du bloc continental de Maracaibo et de la plaque Amérique du Sud contrôlée, à plus grande échelle, par la jonction triple entre les plaques Amérique du Sud, Caraïbe et Nazca. La cinématique complexe de cette interaction triple et l'évolution continue des structures qui y sont liées, couplée avec les processus de surface, ont profondément affecté l'évolution des Andes vénézuéliennes. Une base de données thermochronologiques de basse température est présentée dans cette thèse, composée de 47 nouveaux âges par traces de fission sur apatite (AFT): 24 échantillons in-situ provenant du substratum rocheux, 15 échantillons de sédiments synorogéniques et 8 échantillons de sédiments de rivières actuelles. La base de données a été augmentée de 27 âges AFT du substratum rocheux et 10 âges AFT existants ont été révisés, ces derniers 37 âges ayant été fournis par B.P Kohn (Université de Melbourne, Australie). Les âges AFT ont été convertis en taux d'exhumation à long terme en utilisant des modélisations numériques de l'évolution thermique. Les analyses des données AFT in-situ ont permis de délimiter sept blocs tectoniques avec des histoires d'exhumation variables à travers les Andes Vénézuéliennes. Les blocs de Caparo et de Valera sur les deux extrémités de la chaîne, qui ont été séparés par le mouvement dextre de la faille du Boconó, montrent des âges entre 7 et 27 Ma et entre 11 et 145 Ma respectivement. Ces blocs représentent des zones d'exhumation relativement lente. Dans la partie centrale des Andes Vénézuéliennes, les âges AFT des blocs de la Sierra La Culata (5-8 Ma), d'El Carmen (2-3 Ma) et de la Sierra Nevada (5-8 Ma) enregistrent une exhumation majeure récente qui répond à la transpression et l'érosion au long du système de failles du Boconó. Sur les deux flancs de la chaîne, les âges AFT dans le bloc d'El Escalante (5-6 Ma) au nord, et le bloc chevauché du Cerro Azul (5-8 Ma âge AFT) au sud indiquent une phase de compression importante, à l'origine de la structure à double vergence des Andes vénézuéliennes, pendant le Miocène Supérieur. Les analyses AFT sur apatite détritique dérivé de l'échantillonnage des rivières actuelles ont permis a) d'extrapoler les âges in-situ à travers les Andes vénézuéliennes, b) de déterminer la provenance des sédiments, et c) d'analyser les rapports entre taux d'exhumation et les facteurs de contrôle potentiels. Les résultats indiquent une forte corrélation entre le relief et le taux d'exhumation à long terme mais une absence de corrélation entre les taux d'exhumation à long terme et les précipitations actuelles ou la libération d'énergie sismique (mesurées au cours des 20 dernières années), indiquant que le contrôle de la tectonique et / ou des processus climatiques sur l'exhumation ne peut être distingué d'une manière simple. L'analyse AFT sur des sédiments syn-orogéniques des bassins d'avant-pays de Maracaibo et de Barinas ont permis d'établir un schéma de l'exhumation depuis le Miocène tardif jusqu'à l'actuel. Des analyses Rock-Eval sur sédiments Mio-Pliocènes montrent que ces séries n'ont pas été enfouies plus profondément que la zone de recuit partiel des AFT (PAZ), au moins sur les sections étudiées. Des âges AFT jeunes dans des échantillons provenant de la Formation Parángula sur le flanc sud indiquent que cette formation a probablement un âge Miocène moyen, nettement plus jeune que précédemment admis. Les données AFT combinées avec des analyses palynologiques révèlent que la Formation Pliocène de Betijoque sur le flanc nord correspond à la partie supérieure de la Formation Río Yuca au sud des Andes vénézuéliennes.