La topographie de l’Afrique du Nord est marquée en domaine intraplaque par des bombements topographiques importants, associés à du magmatisme cénozoïque. Le Bouclier Touareg, un de ces bombements, est constitué d’un socle précambrien structuré à l’orogénèse panafricaine et culminant à plus de 2400 m d’altitude. Les séries paléozoïques affleurent actuellement sous forme de cuestas autour de ce bombement topographique. Localement, des témoins sédimentaires d’âge présumé crétacé, en discordance sur le socle précambrien, traduisent l’affleurement de celui-ci au Mésozoïque. Le volcanisme cénozoïque, qui se met également en place sur le socle, est actif entre 35 Ma et aujourd’hui. Afin de mieux contraindre l’évolution du Bouclier Touareg durant le Phanérozoïque, nous avons mené deux études : des travaux de modélisation géophysique, et une étude de thermochronologie basse température. L’étude géophysique a consisté en la modélisation de quatre profils longue distance permettant d’imager la structure lithosphérique. Nous avons montré que le bombement du Hoggar est actuellement soutenu par un important amincissement lithosphérique. En outre, nous avons estimé que sans cet amincissement, la topographie serait négative : le bassin ainsi reconstitué avant amincissement de la lithosphère aurait permis le dépôt d’une couverture sédimentaire d’épaisseur plurikilométrique. L’étude de thermochronologie basse température s’est portée sur deux méthodes : les analyses de traces de fission sur apatite, et les analyses (U-Th)/He sur apatite. Les analyses (U-Th)/He ont montré que le socle du Bouclier Touareg, avant d’avoir subi une importante exhumation à l’Eocène Supérieur, étant enseveli sous une couverture sédimentaire et chauffé à approximativement ~80°C. Les analyses de traces de fission ont permis de préciser que cette phase de chauffe, probablement sous couverture sédimentaire, du Bouclier Touareg a eu lieu entre 100 et 50 Ma. Ainsi, le bombement du Hoggar constituait probablement un bassin sédimentaire de grande dimension au cours du Crétacé supérieur/Paléocène. Ces résultats nous ont permis de discuter des mécanismes géodynamiques possiblement actifs durant le Cénozoïque. Nous proposons que le bombement actuel du Bouclier Touareg, ainsi que son magmatisme, soient liés à des perturbations thermiques des parties superficielles de l’asthénosphère. Ces perturbations seraient induites par d’importantes variations d’épaisseur de la lithosphère saharienne, et pourraient expliquer la présence d’autres bombements en Afrique du Nord. / The North-African intraplate topography is underlined by massive topographic swells associated with Cenozoic volcanism. The Tuareg Shield, which is one of these swells, consists of Precambrian basement which has been structured by the Pan-African orogeny and reaches currently an altitude of 2400 m. The Paleozoic sedimentary series are outcropping as important cuestas surrounding the topographic swell. Locally, some Mesozoic sedimentary remnants, lying unconformably over the basement, testify of its exposure during the Mesozoic. The Cenozoic volcanism, which is also taking place on the basement, shows ages from 35 Ma to Quaternary. In order to improve the knowledge of the Phanerozoic evolution of the Tuareg Shield, we performed two separated studies: geophysical modelling works, and a low temperature thermochronology study. The geophysical study consisted of the modelling of four long-distance profiles allowing imaging the lithospheric structure. We have shown that the Tuareg Shield swell is currently sustained by a strong lithospheric thinning. Moreover, we have estimated that without this thinning, the topography would be negative and that such basin, prior to thinning, would have allowed the deposition of a plurikilometric sedimentary cover. The low temperature thermochronological study has focused on two methods: apatite fission-track analysis, and apatite (U-Th)/He analysis. The latter shown that the Tuareg Shield, before an important Late Eocene exhumation, was buried under a sedimentary cover and heated at ~80°C. The fission-track analyses have shown that this heating stage of the Tuareg Shield, related to burying, occurred from 100 and 50 Ma. Thus, the Tuareg Shield was probably a wide scale sedimentary basin during the Upper Cretaceous – Paleocene. These results allowed us to discuss the geodynamic mechanisms potentially active during the Cenozoic. We proposed that the current doming of the Tuareg Shield, as well as its volcanism, were related to thermal perturbations of the shallower levels of the asthenosphere. These instabilities would have been generated by strong Saharan lithospheric thickness variations, and could explain the presence of others swells in North Africa.

Cette étude vise caractériser le manteau lithosphérique du massif du Hoggar (Algérie) et son évolution, grâce à une étude multidisciplinaire (pétrologique, géochimique et pétrophysique) d'enclaves mantelliques échantillonnées par le volcanisme cénozoïque. L'échantillonnage provient de deux districts volcaniques (Tahalagha et Manzaz) situés respectivement en périphérie et au coeur du bombement du Hoggar. Le district de Tahalgha est par ailleurs situé à cheval sur un grand cisaillement pan-africain (le 4°35), séparant deux domaines structuraux majeurs du socle du Hoggar : le Hoggar Central Polycyclique à l'Est (domaine LATEA) et le Hoggar occidental à l'Ouest (bloc d'Iskel). Les xénolites étudiés apportent des informations sur l'évolution du manteau lithosphérique depuis l'orogenèse pan-africaine, au cours de laquelle s'est structuré le socle de cette région (le Bouclier Touareg), jusqu'aux événements cénozoïques responsables du bombement topographique et du volcanisme.L'héritage pan-africain est essentiellement préservé dans les échantillons du district périphérique de Tahalgha, sous la forme de lherzolites équilibrées à basse température (750 - 900°C), à clinopyroxènes appauvris en terres rares légères. Ces échantillons sont considérés comme représentant la lithosphère sous-continentale à l'issue des processus de réjuvénation qui ont marqué les derniers stades de l'orogenèse pan-africaine. Ils montrent des textures de déformation (porphyroclastiques à equigranulaires) bien préservées, attribuées à ces événements et caractérisées par des orientations cristallographiques préférentielles (OPRs) de l'olivine (axiales-[010]) compatibles avec un régime transpressif. Les événements cénozoïques sont marqués par un recuit partiel de ces textures, particulièrement prononcé à Manzaz et dans les échantillons de Tahalgha équilibrés à des températures moyennes à élevées (900-1150°C), et affectés par différents degrés de métasomatisme. Les xénolites de Tahalgha représentent un cas d'étude exemplaire du métasomatisme mantellique, couplant variations texturales, minéralogiques et chimiques le long de gradient locaux de température. Une modification des OPRs d'olivine est observée, qui résulterait à la fois de l'infiltration de liquides métasomatiques et d'une réactivation des accidents pan-africains en cisaillement pur.Des implications importantes de cette étude résident dans l'échelle des variations de premier ordre attribuées aux interactions lithosphère-asthénosphère au Cénozoïque. Celles-ci sont essentiellement à l'échelle du bombement du Hoggar (différences entre Manzaz et Tahalga, c'est-à-dire entre Hoggar central et périphérique) ou à celle de conduits magmatiques et de leurs épontes (variabilité locale des xénolites de Tahalgha). Par contre, les résultats obtenus montrent peu de variations significatives pour les échelles intermédiaires, notamment pour des localités de Tahlagha situées de part et d'autre ou à différentes distances du 4°35. Ceci favorise plutôt, pour l'origine du bombement volcanique du Hoggar, les modèles faisant appel à des structures d'assez grande échelle telle qu'un panache mantellique ou une cellule de convection asthénosphérique de type « Edge Driven Convection », plutôt qu'un processus essentiellement lié à la réactivation des failles lithosphériques pan-africaines. / This study aims to characterize the lithospheric mantle of the Hoggar swell (Algeria) and its evolution through time via a multidisciplinary (petrological, geochemical and petrophysical) study of mantle xenoliths sampled by Cenozoic volcanism. The samples were collected in two volcanic districts (Tahalagha and Manzaz) located in the periphery and in the central part of the Hoggar massif, respectively. The Tahalgha sampling also straddles a mega pan-African shear zone (the 4°35 fault) between two major structural domains of the Tuareg Shield basement: the Central Polycyclic Hoggar to the East (LATEA terranes) and the Western Hoggar domain to the West (Iskel block). The studied xenoliths provide information on the evolution of the lithospheric mantle from the Pan-African orogeny – i.e. the period when the Tuareg Shield was structured – to the Cenozoic events responsible for topographic upwelling and volcanism in the Hoggar swell.The Pan-African heritage is found in xenoliths from the peripheral Tahalgha district. These samples are distinguished by low equilibrium temperatures (750-900°C) and LREE-depleted clinopyroxene compositions. They are considered to represent the sub-continental lithosphere after the rejuvenation process that marked the later stages of the Pan-African orogeny. They show well preserved deformation textures (porphyroclastic to equigranular) assigned to these events and characterized by preferential crystallographic orientations (CPOs) of olivine (axial-[010]) consistent with a transpressional regime. The Cenozoic events are marked by partial annealing of these textures, particularly pronounced in the Manzaz samples, as well as in the Tahalgha xenoliths equilibrated at medium to high temperatures (900-1150°C). These samples were affected by different degrees of metasomatism. The Tahalgha xenoliths represent a rather unique case study of mantle metasomatism, where coupled textural, mineralogical and chemical variations occur along local temperature gradients. The Cenozoic events were also responsible for a change in olivine CPOs, resulting from both infiltration of metasomatic fluids and reactivation of Pan-African accidents in a pure-shear regime.Important implications of this study lie in the scale at which the first-order lithosphere modifications ascribed to the Cenozoic event are observed, i.e. either at the scale of the whole Hoggar swell, as shown by the increasing degree of textural annealing and metasomatism from Tahalgha to Manzaz (i.e. from outer to central Hoggar), or at the small scale of magma conduits and their wall rocks, as shown by the local variability registered by the Tahalgha xenoliths. Conversely, our data show little changes at intermediate scales, as might be expected, for instance, among the Tahalgha localities situated on either sides - or at different distances - from the 4°35. As regards the origin of the Hoggar volcanic swell, this result favours the models involving relatively large-scale structures such as a mantle plume or "Edge Driven Convection", rather than a process involving merely the reactivation of pan-African lithospheric faults.

L'étude pétrographique et géochimique des granites Taourirts est entreprise. Le chapitre 1 fait la synthese des études sur la géologie du Hoggar ( 1981) Le chapitre 2 aborde la répartition et l'étude des intrusions de granite de type Taourirt et les minralisations associées Le chapitre 3 traite de la pétrographie de ces intrusions Le chapitre 4 aborde l'aspect géochimie.

La topographie de l'Afrique du Nord est marquée en domaine intraplaque par des bombements topographiques importants, associés à du magmatisme cénozoïque. Le Bouclier Touareg, un de ces bombements, est constitué d'un socle précambrien structuré à l'orogénèse panafricaine et culminant à plus de 2400 m d'altitude. Les séries paléozoïques affleurent actuellement sous forme de cuestas autour de ce bombement topographique. Localement, des témoins sédimentaires d'âge présumé crétacé, en discordance sur le socle précambrien, traduisent l'affleurement de celui-ci au Mésozoïque. Le volcanisme cénozoïque, qui se met également en place sur le socle, est actif entre 35 Ma et aujourd'hui. Afin de mieux contraindre l'évolution du Bouclier Touareg durant le Phanérozoïque, nous avons mené deux études : des travaux de modélisation géophysique, et une étude de thermochronologie basse température. L'étude géophysique a consisté en la modélisation de quatre profils longue distance permettant d'imager la structure lithosphérique. Nous avons montré que le bombement du Hoggar est actuellement soutenu par un important amincissement lithosphérique. En outre, nous avons estimé que sans cet amincissement, la topographie serait négative : le bassin ainsi reconstitué avant amincissement de la lithosphère aurait permis le dépôt d'une couverture sédimentaire d'épaisseur plurikilométrique. L'étude de thermochronologie basse température s'est portée sur deux méthodes : les analyses de traces de fission sur apatite, et les analyses (U-Th)/He sur apatite. Les analyses (U-Th)/He ont montré que le socle du Bouclier Touareg, avant d'avoir subi une importante exhumation à l'Eocène Supérieur, étant enseveli sous une couverture sédimentaire et chauffé à approximativement ~80°C. Les analyses de traces de fission ont permis de préciser que cette phase de chauffe, probablement sous couverture sédimentaire, du Bouclier Touareg a eu lieu entre 100 et 50 Ma. Ainsi, le bombement du Hoggar constituait probablement un bassin sédimentaire de grande dimension au cours du Crétacé supérieur/Paléocène. Ces résultats nous ont permis de discuter des mécanismes géodynamiques possiblement actifs durant le Cénozoïque. Nous proposons que le bombement actuel du Bouclier Touareg, ainsi que son magmatisme, soient liés à des perturbations thermiques des parties superficielles de l'asthénosphère. Ces perturbations seraient induites par d'importantes variations d'épaisseur de la lithosphère saharienne, et pourraient expliquer la présence d'autres bombements en Afrique du Nord.

Ce mémoire comprend trois parties qui ont été conçues pour pouvoir être lues indépendemment 1 ~ Géologie régionale et structurale, lithostratigraphie et tectonique. 2 - Etude pétrographique et géochimique de quelques formations gneissiques métamorphisrne et processus de remobilisation. 3 - Géochronologie.

Les riches gisements filoniens aurifères de Tirek-Amesmessa, situés dans le Sud algérien, sont liés au fonctionnement d'un cisaillement décrochant majeur, (Zone de Cisaillement Est Ouzzalienne, ZCEO) tardi-panafricain ( 540Ma), dont le compartiment ouest est constitué par l'unité granulitique d'In Ouzzal, d'âge archéen, métamorphisée au cours du cycle éburnéen (2Ga) L'étude pétro-structurale régionale, celle des inclusions fluides (microthermomètrie, analyse par sonde Raman), des isotopes stables (C,O,H) et du plomb des galènes, permettent de découper l'histoire des gisements en trois cycles: Cycle 1 : Une longue période de fonctionnement ductile de la ZCEO, accompagnée de l'intrusion de roches basiques syncinématiques, se termine par une altération hydrothermale complexe (bérisites) localisée dans des couloirs de déformation et suivie de la mise en place de filons de quartz. La déformation ductile, évoluant vers le fragile en fin de cycle se focalise de façon croissante dans les quartz. La future zone minéralisée agit comme une structure drainant un type assez constant de fluides à température décroissante (500 à 300°C) et à profondeur assez stable (18 à 15km): fluides aqueux "métamorphiques" contenant une composante carbonique mantélique en relation avec les intrusions basiques syncinématiques. Le cycle Il : correspond à la maturation tectonique du quartz: microfracturation en plusieurs stades au cours de la remontée vers la surface jusque vers 4-5km. Des fluides de type saumures relaient les précédents. Le cycle III : voit la minéralisation aurosulfurée (sphalérite puis galène-or) se déposer en utilisant la microperméabilité créée précédemment. Le dépôt de l'or résulte d'un mélange de fluides (dont des saumures) qui traversent l'unité granulitique selon des circuits de profondeur différente, dans le contexte d'un hydrothermalisme activé par de grandes intrusions acides tardi-tectoniques. La nature des fluides impliqués, les isotopes du plomb des galènes, les teneurs en or des protolithes granulitiques d'In Ouzzal impliquent que ces derniers constituent les roches mères de l'or.

La chaîne pan-africaine du Hoggar et de l'Adrar des Iforas résulte de la collision du craton ouest-africain et de la zone mobile Pan-Africaine. Au Mali, on y reconnaît la zone de suture, un arc insulaire, un batholite et la zone centrale de l'Adrar des Iforas qui a connu une évolution complexe antérieure à la collision. C'est cette zone qui fait l'objet de ce mémoire et qui a été cartographiée. Les principales unités lithostratigraphiques présentes sont: - l'unité granulitique des Iforas (UGI) à métamorphisme éburnéen , recoupée par des filons doléritiques pré-panafricains et recouverte de sédiments discordants attestant qu'elle affleurait avant l'orogenèse pan-africaine; - des métasédiments de marge passive du Protérozoïque moyen et supérieur; - des métasédiments volcano-détritiques du Protérozoïque terminal; - un ensemble gneissique (assemblage kidalien) résultant du métamorphisme et de la déformation des deux premières unités et d'intrusifs pré-tectoniques déformés en conditions profondes. Pendant la phase de déformation D1, l'UGI et sa couverture autochtone à allochtone du protérozoïque supérieur sont charriées sur l'assemblage kidalien. Les structures, microstructures et la zonéographie du métamorphisme lié à D1 suggèrent un mouvement des nappes du SSW vers le NNE. La succession d'un métamorphisme de pression intermédiaire (D1a) puis de haute température (D1b) est attribuée à un mécanisme de redoublement des isothermes lié à la superposition des nappes. Les phases suivantes sont interprétées en termes de plis de serrage (D2) et de décrochement (D3). Ainsi, les grandes zones mylonitiques sub-méridiennes et subverticales qui caractérisent le Hoggar et l'Adrar des Iforas sont le résultat pour certaines de la superposition de ces trois phases. L'âge de la phase D1 est incertain et pourrait se situer autour de 700 Ma. Les phases D2 et D3 commenceraient à 610-600 Ma pour s'achever vers 535 Ma. Une simulation en élasticité de la collision a été réalisée. Elle confirme les relations entre les phases D2 et D3 et la collision de la zone mobile pan-africaine avec le craton ouest- africain et rend compte de la rotation des directions de raccourcissement en fonction du temps. Elle ne permet pas cependant d'intégrer la déformation D1 dans un processus continu avec D2 et D3 et appuie l'hypothèse de l'antériorité de la tectonique tangentielle par rapport à la collision. Une revue comparative des autres régions du Hoggar en Algérie montre l'existence d'une tectonique tangentielle post-éburnéenne mais anté-pan-africaine. Des études géochronologiques et cinématiques restent nécessaires pour connaître la succession de ces tectoniques dans le temps et leurs directions de raccourcissement. Le bouclier touareg reste le champ d'action idéal pour étudier les modalités de remobilisation des socles.