Le massif de l'Agly a subit un métamorphisme hercynien haute température – basse pression dont le gradient apparent est comparable à celui des zones volcaniques actuelles (120°C.km-1). Ce gradient anormal a donné lieu à plusieurs hypothèses (i) des déformations structurales (amincissement crustal, délamination), (ii) un apport thermique (activité magmatique).Les affleurements du massif de l'Agly permettent l'observation d'une succession sans hiatus apparent des faciès métamorphiques de schistes verts à granulites. Le socle est constitué de gneiss précambriens et d'orthogneiss cambriens. En discordance sur le socle repose une couverture de sédiments paléozoïques. De nombreux granitoïdes tardi-carbonifère se sont mis en place à dans le massif.Nous avons actualisé les données thermobarométrique selon deux approches (la modélisation thermodynamique NKFMASHTL et des calibrations thermobarométrique). Les résultats barométriques indiquent une pression maximale de 4,5 ± 0,5 kbar pour les terrains les plus profonds et un hiatus de l’ordre de 1,5 kbar entre socle et couverture. Le pic du métamorphisme est suivi par des réactions correspondant à une décompression.Une modélisation thermique de la conduction de sills nous a permis de tester l'effet de différents paramètres : conductivité, capacité calorifique ; géotherme initial ; épaisseur de la croûte ; réactions métamorphiques ; fréquence, géométrie, température et profondeur d'injection des sills. Un amincissement crustal ou un apport de chaleur mantellique purement conductif ne sont pas suffisant, sans la mise en place de sills à une profondeur équivalente à celle du haut du socle, pour expliquer les observations. / The Agly massif undergone a high temperature - low pressure metamorphism which shows an apparent thermal gradient comparable to that of present-day volcanic zones (120°C.km-1). Such abnormal thermal gradients have given way to various hypotheses, including structural deformations (crustal thinning, delamination), or heat input due to a magmatic activity.The outcrops through the Agly massif allow the study of an apparently hiatus-free succession of metamorphic facies ranging from greenschists to granulites. The massif is composed of a basement of precambrian gneisses and cambrian orthogneisses. The basement is unconformably overlain by a paleozoïc sedimentary cover. The late-Carboniferous granitoïds, associated to mafic intrusions, are observed at all levels.We have used thermodynamic modelling and thermobarometric calibrations to revisited the thermobarometric data for both cover and basement rocks. Both methods provide consistent barometric results, 4,5 ± 0,5 kbar for the deepest parts of the massif and a hiatus in the range of 1,5 kbar between the basement and the cover. Post-peak reactions correspond to a decompression. A conductive thermal modelling of sills injection allow us to test the influence of various parameters on the heat flow through the crust modeled : thermal conductivity and heat capacity ; initial geotherm ; crust thickness ; metamorphic reactions ; timing, geometry, temperature and depth of sill injection. Crustal delamination, thinning or magma emplacement in the lower crust cannot reproduce the observed HT-LP metamorphic conditions, unless associated with magma injection at the depth corresponding to the one of the top of the Agly basement.

La finalité de ce travail est de développer un modèle thermomécanique 2D pour analyser en détails les effets de la dissipation visqueuse et de l'hydratation du coin de manteau sur l’état thermique et la dynamique dans les zones de subduction. L’état thermique et la dynamique résultant des modèles prenant en compte la dissipation visqueuse et/ou l'hydratation du manteau sont comparés aux modèles ne les prenant pas en compte (Marotta and Spalla, 2007), afin d’analyser leurs effets sur la viscosité et sur la vitesse de déformation. Notre nouveau modèle démontre l’activation de la convection du manteau à courte longueur d’onde en fonction de l'hydratation et de la serpentinisation du coin de manteau. Il en résulte un recyclage des croûtes continentales et océaniques subduites. En outre, les effets de la vitesse de subduction sur l’ampleur de la région hydratée ont été analysés. Les évolutions des conditions P-T des marqueurs de crustaux et l'état thermique enregistré dans les différentes portions du complexe de subduction sont utilisés pour avoir une meilleure compréhension de la distribution et de l'évolution, dans le temps et dans l'espace, de conditions métamorphiques caractérisées par des rapports P/T contrastés. Une fois ces modèles établis, les évolutions P-T prédites par les modèles sont comparées aux données métamorphiques naturelles observées dans la chaine varisque, plus particulièrement dans les Alpes et le Massif Central français. Afin de prendre en compte l’exhumation de croûte subduite jusqu’aux niveaux les plus superficiels, le modèle prend en compte le rôle de l'atmosphère et donc des mécanisme d’érosion et de sédimentation. / The aim of this work was to develop a 2D thermo-mechanical model to analyse in detail the effects of the shear heating and mantle wedge hydration on the thermal state and dynamics of an ocean/continent subduction system. The thermal setting and dynamics that result from models with shear heating and/or mantle hydration are directly compared to a model that does not account for either (Marotta and Spalla, 2007) to analyse their effects on both the strain rate and the viscosity. The new model show the activation of short-wavelength mantle convection related to the hydration and the serpentinisation of the mantle wedge, with the consequent recycling of oceanic and continental subducted material. The effects of the subduction velocities on the size of the hydrated area are also analysed, andpredictions of the pressure-temperature evolutions of crustal markers and the thermal field, which affect different portions of subduction systems, are used to infer the thermal regimes that affect the models. Similarly, the model can help to understand extensively both the distribution and the evolution, in time and space, of metamorphic conditions characterised by contrasting P/T ratios in subduction systems. In a second phase, P-T predicted by the model has been compared with natural P max -T estimates related to the Variscan metamorphism, from both the present domains of the Alps and from the French Central Massif. However, the model did not allow to compare simulated P-T paths with successive metamorphic stages recorded and preserved by the rocks during their metamorphic evolution, because of the lack of exhumation of subducted material up to the shallowest portion of the crust.

La neige est un matériau poreux dont la microstructure change en permanence. L'ensemble de ces transformations, qui prend le nom de ``métamorphisme", est susceptible d'affecter les propriétés thermiques, mécaniques et électromagnétiques de la neige au niveau macroscopique. En particulier, les échanges d'énergie et de matière à l'intérieur du manteau neigeux et entre la neige et l'atmosphère sont fortement influencés par l'évolution au cours du temps de la microstructure de la neige. Une représentation adéquate du métamorphisme dans les modèles de manteau neigeux s'avère donc cruciale. La microstructure d'un matériau poreux peut être raisonnablement décrite en se servant d'un nombre réduit de variables. En effet, la masse volumique, la surface spécifique (SSA) et la distribution de courbure permettent de caractériser la microstructure d'un matériau. Cependant, dans le cas de la neige cette approche n'en est qu'à ses débuts et n'a pas encore été appliquée de façon systématique. Des variables semi-empiriques, difficiles à mesurer et dépourvues de lien direct avec d'autres propriétés physiques, sont encore largement utilisées dans les modèles détaillés de manteau neigeux. Ce travail de thèse s'inscrit dans cette tentative de représenter la microstructure de la neige au cours du temps à l'aide de variables bien définies et mesurables sur le terrain. Parmi ces variables, nous nous sommes attachés notamment à la SSA, qui constitue une grandeur essentielle pour l'étude du manteau neigeux et de son évolution temporelle. Différentes lois d'évolution de la SSA ont été étudiées, à partir de relations empiriques basées sur des ajustements de données expérimentales jusqu'aux modèles physiques qui représentent le flux de la vapeur d'eau entre les grains de neige. Ces lois ont été dans un premier temps testées à l'aide d'un modèle simplifié de manteau neigeux et puis introduites directement dans le modèle SURFEX/ISBA-Crocus. Pour ce faire, la SSA dans Crocus a été transformée en variable prognostique, en remplaçant d'autres variables semi-empiriques préexistantes. Les différentes formulations de l'évolution temporelle de la SSA ont été comparées à des mesures de terrain, acquises lors de deux campagnes à Summit (Groenland) et au Col de Porte (France). Ces mesures ont été effectuées en utilisant de nouvelles techniques optiques et ont permis d'obtenir un riche jeu de données avec une grande résolution verticale. Les résultats montrent que les différentes formulations sont comparables et reproduisent bien les mesures, avec un écart quadratique moyen entre les valeurs de SSA simulées et observées inférieur à 10 m^2/kg. Enfin, nous avons contribué à faire le pont entre la microstructure de la neige et ses propriétés macroscopiques. En particulier, nous nous sommes intéressés au lien entre, d'une part, la SSA et, d'autre part, les propriétés mécaniques et optiques. Dans le premier cas, nous avons investigué la corrélation entre la SSA et la résistance à l'enfoncement mesurée avec un Snow Micro Pen (SMP). Les résultats encore préliminaires semblent indiquer que la SSA peut être dérivée de la masse volumique et de grandeurs micro-mécaniques estimées à partir du signal du SMP avec un modèle statistique. Dans le deuxième cas, nous avons simulé l'albédo de surface à Summit à partir des profils mesurés de masse volumique et de SSA et du contenu en impuretés. Les résultats de cette étude ont démontré que l'albédo spectral peut être correctement simulé à l'aide d'un modèle de transfert radiatif et l'énergie absorbée par le manteau neigeux peut être estimée avec une précision d'environ 1%. / Snow is a porous medium whose microstructure is constantly subjected to morphological transformations. These transformations, which take the name of ``metamorphism", are likely to affect the thermal, mechanical and electromagnetic properties of snow at the macroscopic level. Specifically, the exchange of energy and matter within the snowpack and between the snow and the atmosphere above are strongly impacted by the evolution over time of the snow microstructure. Therefore, an adequate representation of metamorphism in snowpack models is crucial. The microstructure of a porous medium can be reasonably described using a reduced number of variables. Indeed, the density, the specific surface area (SSA) and the curvature distribution are able to characterize the microstructure of such a material. However, in the case of snow this approach is still in its infancy and has not yet been systematically applied. Semi-empirical variables, difficult to measure and not directly linked to other relevant physical properties, are still widely used in so-called detailed snowpack models. This work contributes to the attempt to represent the state of the snow using well-defined and easily measurable microstructural variables. Among these variables, we focused particularly on the SSA, which is a key quantity for the study of snow and its temporal evolution. Different evolution laws of SSA were studied, starting from empirical relationships based on experimental data adjustments to physical models that represent the flow of water vapor between snow grains. These laws were initially tested using a simplified snowpack model and then introduced directly into the SURFEX/ISBA-Crocus snowpack model. To this end, the SSA in Crocus was turned into a prognostic variable, replacing other preexisting semi-empirical variables. The different formulations of the temporal evolution of the SSA were compared with field measurements, acquired during two campaigns at Summit (Greenland) and the Col de Porte (France). These measurements were carried out using new optical techniques and yielded a rich dataset with high vertical resolution. The results show that the different formulations are comparable and reproduce well the observations, with an average root-mean-square deviation value between simulated and measured SSA lower than 10 m^/kg. Finally, we contributed to bridge the gap between snow microstructure and macroscopic properties. In particular, we investigated the link between the SSA on the one hand and the mechanical and optical properties on the other hand. In the first case, we investigated the correlation between the SSA and the penetration resistance measured with a Snow Micro Pen (SMP). The preliminary results suggest that the SSA can be retrieved from the snow density and the micro-mechanical parameters estimated from the SMP signal using a statistical model. In the second case, we simulated the surface albedo at Summit from the measured profiles of density, SSA and impurities within the snowpack. The results of this study showed that the spectral albedo can be simulated successfully using a radiative transfer model and the energy absorbed by the snowpack can be estimated with a good accuracy (about 1%).

Les processus d’anatéxie représentent la première étape dans la genèse des granites. La fusion partielle de la croûte inférieure peut produire des structures leucocrates à signatures chimiques particulières, très différentes. Par conséquent le lien qui existe entre certaines migmatites et les granites crûstaux peut être ambigu. Ce projet de thèse est une étude de l’évolution des processus d’anatexie au sein des métapelites de la formation de Bandelierkop dans le Zone Marginale Sud de la Ceinture du Limpopo en Afrique du Sud. Ce travail comprend une étude complête du métamorphisme, de la géochimie et de la géochronologie des paragneiss granulitiques de deux carrières dans la zone nord de la Zone Marginal Sud, la carrière de Bandelierkop et la carrière de Brakspruit, où la fusion partielle d’une croûte néoarchéenne peut être observée. Le projet a pour but de répondre à deux problématiques principales: (1) contraindre de manière précise les conditions et l’âge de l’épisode métamorphique de la Zone Marginale Sud, avec ce que cela implique pour la géodynamique archéenne, (2) comprendre les réactions de fusion partielle en absence de fluide et leur contrôle sur la chimie des migmatites et le liens qui existent entre les leucosomes, la source, le liquide de fusion et les granites de type S. Les informations P-T-t enregistrées dans les métapelites de la formation de Bandelierkop, contraintes par des diagrammes d’équilibre de phase ainsi que de la géochronologie sur zircon, donnent une idée sur les processus de différentiation crustale dans la croûte inférieure. Les roches des deux carrières enregistrent les conditions de pic de métamorphisme de 840-860 oC et 9-11 kbar a c. 2.71 Ga. Cet épisode est accompagné d’une production importante de leucosome (L1). Des leucosomes de seconde génération (L2) sont produits pendant la décompression à 6-7 kbar. La fin de l’épisode métamorphique est marquée par la transition granulites/amphibolites (< 640 oC) à c. 2.68 Ga. L’âge de dépôt maximum (c. 2.73 Ga) des zircons détritiques dans les métapelites indique un enfouissement rapide ( 0.17 cm.y-1). L’ensemble de ces données montre que la Zone Marginale Sud contient des sédiments déposés dans des conditions de marge active durant un phénomène de convergence. Les métapelites ont par conséquent subi leur métamorphisme et leur fusion partielle durant une collision continentale le long de la marge nord du craton du Kaapvaal à c. 2.7 Ga. Les formations leucocrates générées le long du trajet P-T-t possèdent une signature géochimique spécifique caractérisée par une teneur en K2O et FeO+MgO faible et une teneur élevée en CaO. La combinaison des observations de terrains, de la cartographie chimique et des analyses géochimiques permet de conclure que la majeure partie des leucosomes (L1) cristallisent avant le pic de métamorphisme après extraction du liquide de la source. En s’appuyant sur le laboratoire naturel qu’est la Zone Marginale Sud et utilisant une approche modélisatrice, cette étude présente les détails de la formation des leucosomes. Ce travail démontre que la formation de leucosomes pauvres en potassium dans les sédiments de la croûte inférieure et les processus qui contrôlent la chimie du résidu et des granites de type S sont les différences des volumes d’équilibration et l’hétérogénéité de la source couplées avec des pertes de liquide et diffusion de l’eau dans les structures d’anatexies / Anatexis is the first step in granite genesis. Partial melting in the lower crust may produce leucoratic features of unusual chemical compositions, very different from the final products of crustal differentiation. Therefore, the links that exists between some migmatites and crustal-derived granites can be ambiguous. This study is an investigation of the anatectic history of a high-grade terrain: the Southern Marginal Zone of the Limpopo Belt (SMZ), north to the Kaapvaal Craton in South Africa. The work involved an integrated field, metamorphic, geochemical and geochronogical study of the metasedimentary granulites from two separate quarries in the northern zone of the Southern Marginal Zone, the Bandelierkop quarry and the Brakspruit quarry, where Neoarchean high-grade partial melting features can be observed. The project has aimed to address two main issues: (1) to accurately constrain the pressure temperature conditions and the age of the metamorphic episode in the SMZ, with implication for the geodynamic processes near the end of the Archean, (2) to investigate the fluid-absent partial melting reactions that control formation of K2O-poor leucosomes and to understand the chemical relationships in the system source-leucosome-melt–S-type granite. The P-T-t record retained in the Bandelierkop Formation metapelites, constrained by phase equilibria modelling as well as zircon LA-ICP-MS geochronology, gives an insight into crustal differentiation processes in the lower crust. Rocks in both quarries indicate high-temperature metamorphism episodes with peak conditions of 840-860 oC and 9-11 kbar at c. 2.71 Ga with formation of leucosomes (L1) during the prograde path. Minor leucocratic features (L2) were produced during decompression to 6-7 kbar. The end of the metamorphic event is marked by the granulites/amphibolites facies transition (< 640 oC) at c. 2.68 Ga. The maximum deposit age for the detrital zircons in the metapelites (c. 2.73 Ga) indicates a rapid burial process ( 0.17 cm.y-1). Those evidences strongly support that the Southern Marginal Zone contains sediments deposited in an active margin during convergence, and that the metapelites were metamorphosed and partially melted as a consequence of continental collision along the northern margin of the Kaapvaal Craton at c. 2.7 Ga. The leucocratic features generated along this P-T-t path display an unusual chemistry with low K2O and FeO+MgO content and high CaO content. The combination of field observations, chemical mapping and geochemical analyses leads to the conclusion the major part of the leucosomes (L1) crystallized prior to syn-peak of metamorphism concurrent with melt extraction from the source. This study documents the details of leucosomes formation using field observations in the Southern Marginal Zone and numerical modelling. This work demonstrates that the formation of K2O-poor leucosome in the metasedimentary lower crust is controlled by the difference in volume of equilibration and heterogeneities within the migmatites. The partial melting of the source coupled with melt loss and water diffusivity within the melt transfer site is a potential mechanism to explain the chemical link in the system residuum–melt–S-type granite

Le granite du Manaslu (Népal Central) permet d'étudier la mise en place d'un corps magmatique en contexte de collision et d'extension intracontinentale et les relations entre phénomènes thermiques, anatectiques et tectoniques qui affectent la Chaîne himalayenne entre 30 et 15 Ma. L'estimation des conditions pression-température dans l'auréole de contact suggère une profondeur de mise en place du granite, entre 18-21 km à la base et 9-13 km au toit, pour une température de 550 ± 50 °c. La présence d'un fluide hydraté, d'origine magmatique, percolant dans l'auréole au cours de l'emplacement du granite est attestée par l'étude isotopique de l'oxygène et de l'hydrogène. Une telle profondeur implique une épaisseur de la croûte continentale supérieure compatible avec l'existence d'une nappe d'âge tardi-Oligocène, au dessus des Séries Sédimentaires Téthysiennes. A partir de l'étude structurale, microstructurale et magnétique (ASM) de la déformation finie dans le granite et dans son encaissant, nous proposons un modèle de mise en place du granite contrôlé (i) par des décrochements dextres de direction Est Ouest et (ii) par l'accrétion de venues magmatiques successives, dans une zone de relais transtensive, avec expansion latérale vers l'Est et le Nord-Est. Les résultats thermochronologiques 40 Ar/39 Ar obtenus dans l'auréole de contact supérieure du massif sont comparés aux données géochronologiques existantes et permettent d'envisager une mise en place vers 25 Ma. Une période de refroidissement lente de 200/Ma entre 25 et 19 Ma est alors sui vie par une période de refroidissement rapide entre 19 et 16 Ma, probablement liée à une dénudation tectonique par faille normale au dessus du granite. Cette seconde période d'extension vers 18 ± 1 Ma, reconnue tout au long de la chaîne himalayenne est responsable de nouvelles venues magmatiques. Un nouveau modèle de fusion en condition anhydre (XH20<0.3), puis hydraté (XH20>0.7), des niveaux métapélitiques et métagrauwackeux du Cristallin du Haut-Himalaya est envisagé afin de rendre compte de l'évolution géochimiques des majeurs, des traces et des isotopes Rb/Sr du Manaslu. Les âges, les modalités de mise en place de l'ensemble des leucogranites himalayens et les conditions pression-température dans le Cristallin du Haut Himalaya suggèrent une activation de plus en plus tardive du MCT vers l'Est compatible avec la rotation anti-horaire de l'Inde et l'extrusion du Sud-Tibet, au cours de la collision Inde-Asie, depuis au moins 25 Ma.

Situé dans la partie Nord-Ouest de l'orogenèse himalayenne, Le glacier du Chogo Lungma se développe au nord-est de la syntaxe du Nanga Parbat-Haramosh où les formations du Ladakh-Kohistan sont laminées entre Haut Himalaya et Karakorum. De nouvelles données géologiques, structurales, métamorphiques, géochimiques et géochronologiques ont permis d'une part de définir les caractéristiques des ensembles plutoniques et d'autre part de reconsidérer l'évolution tectonométamorphique du complexe métamorphique du Karakorum (KMC) en les replaçant dans un schéma géodynamique plus global. L'histoire tectonométamorphique du KMC inclut deux phases principales: (i) une phase principale D1 de plis isoclinaux N100°E à vergence Sud associés à une schistosité S1 plan axial et formés dans un régime en aplatissement dominant. Ils portent une paragenèse à Grt-Bt-Mu-Ky de pic de métamorphisme (M1: 620 - 730°C pour 7,5 - 11 kbar); (ii) une phase D2 de formation de dômes allongés N110°E à N140°E qui reprennent et déforment S1. Ces dômes sont associés à une évolution métamorphique principalement en décompression (7,5 à 4 kbar) dans le champ de la sillimanite. Nous proposons pour ces dômes un modèle d'extrusion, à composantes verticale et décrochante le long du Main Karakorum Thrust, qui sépare de Karakorum du Ladakh. La pente très raide du chemin P-T observé implique une exhumation rapide et suggère que les différentes phases observées fassent partie d'un continuum tectonométamorphique. Quatre ensembles d'orthogneiss, antérieurs à la structuration du KMC, ont été identifiés, certains présentant des similitudes avec des granitoïdes déjà connus plus au Nord dans le batholite axial ou dans le Nord-Karakorum: l'ensemble "Bukpun", de nature calco-alcaline, est un équivalent des plutons de subduction crétacés de type Hunza ou Ghamu Bar; l'ensemble subalcalin "Basha", d'origine crustale probable, se rapproche, au moins du point de vue génétique, du granite oligo-miocène du Baltoro; les caractères de l'ensemble "Bolocho" sont intermédiaires entre ceux de complexes subalcalins (Batura, Giraf) et alcalins (Koz Sar) d'âges crétacés à paléogènes); enfin, les caractéristiques de la granodiorite d'Aralter, de nature subalcaline sodique, apparaissent originales dans le Karakorum. Par ailleurs, un petit pluton syénitique (Hemasil) apparaît contemporain de la phase de formation des dômes D2. Ce magmatisme potassique, issu d'une source mantellique (ENd de +3,0 à +4,3) enrichie en éléments en traces et Terres Rares, a également subi des phénomènes d'assimilation, marqués par des enrichissements en U, Th, Hf, Zr et en Sr radiogénique (87 Sr/86Sr de 0,70431 à 0,70551), lors de son ascension dans la croûte supérieure et de sa mise en place finale. Enfin, des âges de refroidissement 40 Ar/39 Ar sur micas et amphiboles nous ont permis d'estimer un âge de formation des dômes et de mise en place de la syénite vers 9 Ma. Il apparaît donc qu'une partie de l'évolution tectonométamorphique et magmatique du KMC est très récente et en relation avec l'activation des grands décrochements régionaux comme la faille dextre du Karakorum. Elle est à rapprocher de celle du Haut Himalaya du Nanga Parbat situé à proximité.

L'étude réalisée en Haute Maurienne détaille le passage de la zone briançonnaise interne (Vanoise) à la zone piémontaise externe (schistes lustres) et au Massif cristallin du Grand Paradis. Le Grand Paradis est complètement allochtone vis-à-vis de la Vanoise. Le rapprochement de ces deux socles est tardif. Le charriage au Crétacé supérieur d'unités océaniques sur la marge orientale de la plaque européenne est définitivement démontré

La mobilisation des REE et de l’Hf par un fluide aqueux durant les processus métamorphiques HP-BT peut entraîner des perturbations dans la signature des protolithes et/ou dans les datations obtenues par les systèmes isotopiques Sm-Nd et Lu-Hf. L’étude couplée de la transition éclogite - amphibolite de la localité de Vårdalsneset (WGR, Norvège) et des coefficients de partage des REE et de l’Hf entre un fluide aqueux à NaCl ou à CO2 et le grenat pyrope (P = 3 GPa, T = 800°C) déterminés expérimentalement conduit à deux résultats majeurs. Tout d’abord, une différence d’échelle de mobilité entre les REE (mobiles à l’échelle décimétrique) et l’Hf (mobile à l’échelle du grain) est démontrée. Les signatures des protolithes restent cependant identifiables et les âges modèles Sm-Nd et Lu-Hf des métabasites ne sont pas perturbés, arguant d’une mobilité restreinte des REE. Ensuite; cette étude montre l’influence du CO2 dissous dans le fluide aqueux sur le partage fluide-roche des HREE. L'étude expérimentale indique que les HREE sont incompatibles dans le pyrope en présence d'un fluide à CO2. Ces résultats permettent d’expliquer l’appauvrissement en HREE sous l'effet de fluides à H2O-CO2 ou à CO2 des métabasites de Vårdalsneset. / REE and Hf mobility in aqueous fluids during HP-BT metamorphism can disturb magmatic signatures of protoliths and Sm-Nd and Lu-Hf dating. This study performed on both natural samples from Vårdalsneset (WGR, Norway) and experimental estimates of REE and Hf partition coefficients between aqueous fluid with NaCl or CO2 and pyrope (P = 3 GPa, T = 800°C) highlights two main results. Firstly, REE can be mobilized at the sample scale (tens of centimetres) whereas Hf is only mobilized at the grain scale. Magmatic signatures of protoliths are nevertheless recognizable and Nd and Hf model ages are not disturbed, that suggests slight mobility of REE. Secondly, an aqueous fluid with CO2 induces an incompatible behaviour of HREE in pyrope, which can explain the depletion in HREE of the metabasites of Vårdalsneset in presence of a H2O-CO2 or CO2 fluid.

L'objectif de cette thèse est de caractériser les principales étapes de l'exhumation d'unités métamorphisées à haute pression, dans un contexte de subduction continentale profonde de la plaque européenne plongeant sous la plaque apulienne. Les cibles choisies sont les massifs de Vanoise Sud et d'Ambin (Zone Briançonnaise Interne des Alpes Occidentales). Ils renferment des unités de socle et de couverture, ayant toutes été métamorphisées à haute pression.<br /><br />Notre travail de terrain permet de cartographier en détail les macrostructures (schistosités, linéations, plis, bandes de cisaillement), et de proposer un calendrier des déformations. L'étude des microstructures, associée à l'analyse pétrologique des phases minérales, nous permet de définir les assemblages minéralogiques développés à chaque étape de déformation (D1, D2). Les estimations thermo-barométriques, couplées aux datations Ar-Ar in situ sur phengite (inédite dans les deux massifs), nous permettent de reconstituer dans un espace Pression-Température-temps-déformation, les principales étapes de l'exhumation des unités de socle et de couverture :<br /><br />- Une première phase alpine (D1) se développe dans le faciès des Schistes Bleus vers 50 Ma, et correspond au début de l'exhumation des unités subductées. Dans le massif de Vanoise Sud, nous montrons un fort contraste métamorphique entre les unités de socle (17kbar-480°C) et de couverture (11kbar–300°C). Nous l'interprétons comme la conséquence d'un découplage précoce au cours de l'enfouissement, en relation avec les cisaillements syn-Schistes Bleus à vergence NW.<br /><br />- L'événement D2 débute à 43 Ma dans le faciès des Schistes Bleus de bas grade, et se poursuit dans le faciès des Schistes Verts. L'événement cisaillant majeur à vergence est (C2) débute à 37 Ma et atteint son paroxysme à 34 Ma. D2 est associé à un réchauffement généralisé dans l'ensemble de la pile structurale (+100°C), qui permet d'atteindre le pic thermique (530°C-7kbar dans le socle, et 350°C–6kbar dans la couverture).<br /><br />- En Vanoise Sud, les unités de socle et de couverture sont juxtaposées autour de 30 Ma, à la faveur des cisaillements vers l'Est (3-4kbar-350°C). Nous repoussons la limite des dernières déformations ductiles à 28 Ma (3kbar-300°C).<br /><br />- L'exhumation tardive des unités se produit dans le domaine cassant, en trois étapes :<br />(i) entre 28 et 20 Ma : vitesses élevées atteignant 1.5 km/Ma.<br />(ii) entre 20 et 5 Ma : les unités stationnent à 3km de profondeur (période de stabilité thermique, vitesse de refroidissement = 1°C/Ma).<br />(iii) depuis 5Ma, nouvelle accélération de l'exhumation (0.6 km/Ma).

Dans la neige, l'existence de gradients thermiques est à l'origine de flux de vapeur d'eau à travers toute l'épaisseur du manteau neigeux. Il en résulte des transformations physiques des cristaux de neige ainsi que l'entraînement d'espèces chimiques et leur libération dans l'atmosphère. Ces phénomènes sont englobés sous le terme de métamorphisme de la neige et sont susceptibles d'affecter les propriétés physiques du manteau neigeux et la composition chimique de l'atmosphère.<br />Pour mieux comprendre l'influence de l'intensité du métamorphisme sur les échanges air/neige, nous avons étudié le métamorphisme en chambre froide, successivement en conditions isothermes et de gradient thermique, ainsi que sur le terrain, au cours d'un hiver complet en Alaska. Nous nous sommes attachés à la mesure de certains paramètres physiques, dont la surface spécifique, variable centrale dans l'étude du manteau neigeux.<br />Nous avons mis en évidence que la cinétique de décroissance de la surface spécifique de la neige, en conditions isothermes et de gradient, suivait une loi logarithmique simple. Nous avons également démontré qu'en conditions isothermes, cette relation découlait de la loi générale du mûrissement d'Ostwald. En conditions non-isothermes, la physique du phénomène étant plus complexe, nous nous sommes résolus à une description empirique de l'évolution de la surface spécifique afin qu'elle puisse être prise en compte dans les modèles d'évolution du manteau neigeux. Cette étude nous a finalement permis d'identifier des interactions complexes entre la neige et le climat.